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本次研究系统分析了湘中地区下寒武统黑色页岩风化的地球化学特征。通过分析新鲜岩石和风化岩石主微量元素的化学组成变化,建立了厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数、探讨了元素的活动性以及重金属富集与稀土元素的关系,得出以下几个结论:(1)建立在化学组成相对均一的岩浆岩风化研究基础之上的各种化学风化指数如CIA(MIA)、CIW、CIX、PIA、STI、R、WIP、V、W等,在用于厘定黑色页岩风化程度时,更多地是母岩化学组成变化的反映。不适合用于厘定黑色页岩的风化程度。在建立新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的主量元素典型判别函数的基础上,构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数WB,其计算方程为:WB=28.8×ln(SiO2)+16.67×ln(TiO2)+10.52×ln(Al2O3)+5.62×ln(Fe2O3)﹣2.01×ln(MgO)+4.10×ln(Ca O)﹣4.24×ln(K2O)﹣5.06×ln(Na2O)+5.07×ln(LOI)﹣158.13。该化学风化指数能克服已有风化指数的不足,适合用于厘定黑色页岩的风化程度。(2)微量元素中,Mn、Sr、Cs、Ba、Pb、U、V、Cr、Co、Ni、Cu和Zn易风化淋失,而Th、Rb和Sc相对Zr活动性较小。稀土元素在风化过程中并未发生显著分异,其配分模式与新鲜岩石相一致。稀土元素的活动性与pH值相关,且随着风化程度的加大淋失越大。微量元素总是保留在原生矿物及其形成的次生矿物中,这些元素通常随着原生矿物的分解而活动。当受到pH值、风化强度和次生矿物相,尤其是Fe/Al/Mn的氧化物或者氢氧化物的影响时,微量元素在风化过程中的地球化学行为也发生变化。(3)富集因子计算显示湘中地区黑色页岩风化可能导致Mo、Cd、Sn、Sb、U、Ba、V、Cu等重金属的污染。通过主成分分析、方差分析及相关性分析可知,稀土元素指示黑色页岩风化导致的重金属污染时,δCe的指示效果最好,可用于指示Mo、Sb、U、Sn、Ba、Cu、V的污染状况;δEu可用于指示Mo、Ba、Cu的污染状况;(La/Yb)n和(La/Sm)n可用于指示Cu的污染状况。