新疆阿泰勒地区矿山稀土元素地球化学特征及物源分析

纪子伟，魏 军

（新疆地矿局第二区调大队 新疆昌吉 831100）

新疆阿泰勒是一个稳定升降盆地，位于准噶尔盆地北缘、东北与蒙古国接壤，存在典型的矿山地貌牲特征。阿泰勒地区的城巴断裂带演化时间漫长，因其独特的构造条件，衍生出了较为丰富的矿山矿源层。由于新疆阿泰勒地区特有的大型多旋回结构，为我国提供了大量的石油、煤炭与铀矿资源，随着板块的迁移，沉积盆地与造山带逐渐被发现，根据相对位置的改变，造成了一系列裂陷盆地的出现[1]。

从新元古代开始，稀土元素从出现到元素改变，这为矿山的形成打下了良好基础。在新疆阿泰勒地区矿山的逐渐壮大下，近十年来，沉积了较多厚重的黑色岩系，从中得到了巨大储量的铀矿资源。物源分析是矿山稀土元素研究的重要内容，根据大地构造背景的不同，不同区域下，地球化学特征也存在差异，对地区的物源分析方法也不尽相同。就目前发展趋势而言，有重矿物法、同位素法、地球化学法、裂变径迹法等应用广泛，就比如说在物源年龄的测定上，同位素法得出的数据较为准确；在推测物源区构造背景时，地球化学法得出的结果更符合当下实际情况。依据地区稀土元素存在情况，为进一步研究该地区提供有利的判别依据。

1 新疆阿泰勒地区地质背景

阿泰勒地处新疆，沉积盖层厚大，依阿尔泰山，因盛产黄金而得名。在积盆地与造山带之间，物源为主要连接纽带，区域中各个沉积板块，具有明显特征差异。阿泰勒地区矿山最下部地层为钓鱼台剖面，通西部地块，依据地区化学特征，可以将新疆阿泰勒地区划分成多个地层小区，不同地层小区中的构成元素不同，稀土元素占主要地位[2]。阿泰勒地区与阴山相邻，处于阿尔泰山山脚，地层产状多变，处于新疆整体发育中的稳定发育期，区域内存在层薄粒度细的特点，由各类变质岩与岩浆岩构成阿泰勒地区矿山岩系。在区域周边环境的海进与海退中，使矿山历经多次旋回，逐渐沉积成为一套全区稳定的矿山系统。

随着古亚洲洋的闭合与俯冲，西缘地层小区逐渐向中间区域隆起，变迁中不乏各类岩浆变化，与钓鱼台剖面相比，阿泰勒地区矿山主要由多个极薄层组成，由东向西，可以显示为沉积环境变化。据前人对阿泰勒地区矿山的分析研究，及对可追踪对比的碳酸盐岩建造，采用重矿物法、稀土元素法对该区域进行物源分析，可以发现在北缘古老岩系中，顶部砂岩呈现正粒序层理发育，由滨浅海到大陆斜坡，变质岩系为其中的主要沉积物源，变质岩中的稀土元素相对稳定，泥岩中炭质丰富，使阿泰勒地区具备明显的二元结构。随沉积物源的搬运，地层在垂向与侧向稳定分布，偶见含砂屑白云岩，应用稀土元素法，在新疆阿泰勒地区矿山获得一些认识与成果。

2 新疆阿泰勒地区矿山稀土元素地球化学特征

新疆阿泰勒地区内主要由黑色岩系构成，剔除风化与已经蚀变的样品，以球粒陨石标准值为矿山稀土元素的标准特征值，对研究区泥岩样品进行标准化处理，经镜下观察，对新疆阿泰勒地区矿山内的稀土元素地球化学分析，可以得出相关参数与特征。在阿泰勒地区矿山的风化壳中，源岩是矿山稀土元素的唯一来源，源岩的质量分数即为稀土元素的质量分数。为研究新疆阿泰勒地区矿山稀土元素地球化学特征，选择3 组黑色岩系砂岩样品，分别是YTR-01 为轻稀土、GDT-02 为三道坎组砂岩、FSD-03为重稀土，对其化学元素进行提取，探究其中稀土元素的分析精度，可得稀土元素的标准化蛛网效果如下图1 所示。

据图1 可以发现，这三种样品的稀土总量均高于PAAS 标准含量，这样的情况，可以反映出三种样品均呈现相对富集的特征。稀土元素具有稳定性，与多金属富集层的稀土元素总量有关，在三种样品的稀土元素配分模式相同的情况下，风化和成岩的作用对样品检测的影响相对较小，从而形成轻稀土元素富集的状态。由图2 可知，0～Pb 段的稀土元素展示出明显的右倾情况，这种情况是因为灰色中薄层石灰岩夹层的缘故，说明阿泰勒地区稀土元素的分馏情况较为明显，而重稀土段的相对平缓，说明重稀土元素的分馏较小。三道坎组砂岩中矿物质量分数不高，造成稀土元素总量整体偏低的状况，表明物源较为一致，该地区的稀土元素相对富集。

3 新疆阿泰勒地区矿山稀土元素物源分析

3.1 物源分析

稀土元素在水体中易被溶解，与细粒沉积物发生反应，所以能够很好的保留源区内矿物质的地球化学信息。应用稀土元素配分模式的方法，来判断新疆阿泰勒地区矿山稀土元素的物源物质来源，可以较好的对沉积物进行示踪。根据区分物源区属性，对阿泰勒地区矿山稀土元素进行物源分析[3]。在实际应用中，相同来源的物质配分模式曲线一致，稀土元素也颇为相近，进而判别沉积物物源的构造环境。在物源示踪研究中，最可靠的指标就是稀土元素的常规分布模式，因此在此项研究领域中，稀土元素的应用较为广泛。

阿泰勒地区中，基性岩混合物源区域为石英岩沉积的主要区域，可以在较大程度上反映盆地物源区的复杂性，由于区域内重稀土含量稳定，且轻稀土富集，采用标准化配分模式后，可以发现阿泰勒地区的样品中，出现了Rb 的明显负异常，这种异常状况可能在暗示，Rb 元素相应的沉积环境水体较浅，轻稀土元素分异程度明显，研究区三组样品的分布模式，与上地壳基本保持一致，未发生明显变化情况，说明样品黑色岩系中的沉积岩应来源于上地壳。与周缘变质岩配分模式相比，该地区物源存在混源区域，稀土元素的配分模式显示呈平行趋势，与矿体中部的花岗岩有极高的吻合度，表明稀土的含量大致变化呈现上升趋势。

图1 稀土元素的地壳标准化蛛网图

3.2 物源区分析

为进一步研究新疆阿泰勒地区矿山稀土元素的物源情况，对该区域进行深入分析。新疆阿泰勒地区的地块内部相对稳定，不同样品之间存在较高的相似度，在火山热运动没有发生的基础上，富集的轻稀土元素表明此时矿山的物源稳定性较好。上覆沉积的巨厚的黑色岩系沉积岩，为物源流通提供的良好的陆源碎屑，因此通过碎屑错石年龄方法，约束判断物源区的判定。不同样品的稀土元素含量相对分散，对西南地区来说，平行性相对较差。在研究区3 个样品的稀土元素配分模式时，可以发现稀土元素含量各有特点，不过总体差异不大。

依据碎屑错石年龄方法，测定新疆阿泰勒地区各时代的年龄时，可得在奥陶纪初期，主要物源为华北板块，随着时间的推移，该时期物源具有多源性。而这种变迁下，各个地区物源存在相对差异特征，进而对物源区特征与沉积物来源进一步判别，北东部样品投点分散情况明显，阿泰勒地区物源存在多源性。在准噶尔盆地与阴山地块之间，表明该矿山周围存在一个巨大的物源区，北西部样品投点较为紧密，明显靠近沉积岩区，且全部落在了沉积岩，在矿山顶部存在一套火山凝灰岩。综上所述，依据同位素研究显示，顶部岩层与矿山稀土元素有关，且二者错石年龄具有一致性，物源来自于阿泰勒地区矿山岭造山带。

4 结束语

通过对新疆阿泰勒地区矿山稀土元素进行分析，可以发现该地区具有多个造山带，沉积岩主要为黑色岩系组成，受阿尔泰山逆冲推覆带控制，岩屑类型主要为火山岩，阿泰勒地区稀土元素总量，比大陆上地壳的平均值要高，源岩形成背景为大陆岛弧，岩石指示近源沉积特征。在新疆阿泰勒地区中，重稀土元素相对稳定，而轻稀土元素相对富集，依据样品的稀土元素，能够对该地区的元素分布情况进行判别，采用地球化学分析的手段，发现样品呈现明显右倾。

阿泰勒地区稀土元素的物源，主要受阿尔泰山影响，通过物源区构造背景的不同，表明新疆阿泰勒地区的构造背景主要为大陆岛弧环境。稀土元素特征值，在重稀土段则呈平缓趋势，与须二段相比，须四段逆冲推覆运动有了明显升高，借用SPSS 软件，对阿泰勒地区矿山稀土元素地球物源进行研究，可以发现其与上地壳的分布模式十分相似，均在轻稀土处存在较大抖率，为阿泰勒地区提供了大量的物源，属于较典型壳源沉积。