【摘 要】
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贵州织金早寒武世戈仲伍组磷矿床因富含稀土元素而备受学者关注,并针对磷块岩中造岩矿物、生物化石以及稀土元素各项特征展开了深入的研究,已得到广泛的科学认识。然而稀土元素的提取利用仍然是阻碍织金磷矿床开发利用的重要因素之一,因此本文以同步辐射实验技术为创新点,主要以戈仲伍剖面为研究对象,围绕磷块岩主要造岩矿物胶磷矿着手,探究织金磷块岩中Y元素的赋存状态以及常见主要类型胶磷矿中稀土元素(包括Y元素)的赋存
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贵州织金早寒武世戈仲伍组磷矿床因富含稀土元素而备受学者关注,并针对磷块岩中造岩矿物、生物化石以及稀土元素各项特征展开了深入的研究,已得到广泛的科学认识。然而稀土元素的提取利用仍然是阻碍织金磷矿床开发利用的重要因素之一,因此本文以同步辐射实验技术为创新点,主要以戈仲伍剖面为研究对象,围绕磷块岩主要造岩矿物胶磷矿着手,探究织金磷块岩中Y元素的赋存状态以及常见主要类型胶磷矿中稀土元素(包括Y元素)的赋存特征。本研究经过野外调查取样、岩矿鉴定分析、岩石元素地球化学分析、单矿物地球化学分析、扫描电镜、能谱分析、电子探针以及同步辐射实验,最终取得以下成果:1)对织金磷块岩元素做相关性分析和R型聚类分析后认为,磷块岩的主要成分是以Ca O、P2O5为特征的胶磷矿、以Mg O为特征的白云石、以Si O2、Al2O3为特征的硅质矿物和以藻类、小壳动物为代表的生物碎屑构成,其中主要含磷矿物为胶磷矿,并且以Si O2、Al2O3为特征的硅质矿物不利于磷块岩的形成。2)根据胶磷矿偏光显微镜下特征以及扫描电镜和能谱分析结果,将研究区常见主要胶磷矿类型划分为球粒状、椭圆状胶磷矿和胶磷矿化生物碎屑砂屑。胶磷矿化生物屑砂屑中生物屑以小壳动物化石和藻类为主,小壳动物如织金壳、软舌螺及海绵骨针等,藻类生物屑呈长条状、部分为弯曲状;团粒状、椭圆状胶磷矿呈椭圆状、团粒状以及短柱状,正交偏光镜下呈全消光,部分可见到一级灰干涉色。3)对微量元做蜘蛛网图,蛛网图表明研究区微量元素中主要为Sr、U以及Pb的相对富集。其中Sr、U的富集主要是与胶磷矿中的Ca发生类质同象;而Pb的富集很可能是在局部的还原条件下形成一定量的方铅矿造成;Mn元素的富集主要是其与以Mg O为主要成分的白云石发生类质同象造成的相对富集;Ba元素的富集可能主要还是由生物富集造成。4)稀土配分图解呈“帽型”特征,这种典型的帽型稀土分配模式,表明织金磷块岩形成是由正常的海相沉积中又加入了海底热流,形成了这种典型的稀土配分模式;Ce的负异常、Eu的负异常以及大量生物化石表明织金地区形成于相对氧化的环境之下;La N/Nd N和δY特征表明风化淋滤作用确实对磷块岩的形成具有一定的控制作用;δCe和δY相关性表明埋深作用并未对REY造成影响;织金稀土为La、Ce、Nd、Y型,其中Y元素占主要成分,Y与P2O5和Ca O在0.01水平上具有极强的相关性。5)单矿物地球化学成分分析和物相分析表明,织金磷块岩中稀土Y元素主要富集在胶磷矿中,胶磷矿中占97%并且是以代替Ca离子进入胶磷矿或磷灰石的晶格中,以类质同象形式存在;呈吸附相、独立矿物存在的Y元素仅在3%以下,其中粘土土吸附相相对占比最高;单矿物稀土元素配分图解表明稀土配分曲线基本一致,显示胶磷矿、白云石以及胶磷矿化生物屑中的稀土来源应相同,并且球粒状、椭圆状胶磷矿含Y元素是胶磷矿化生物屑的两倍多,稀土元素主要赋存于球粒状、椭圆状胶磷矿中。6)扫描电镜、能谱分析图表明仅在团粒状、椭圆状胶磷矿中可以测出Y元素峰值;电子探针面扫描在团粒状、椭圆状胶磷矿和胶磷矿化生物碎屑砂屑中均可检测到Y元素信号,但前者Ylevel高于后者;单矿物化学成分分析认为白云石和胶磷矿化生物屑砂屑中可以测出稀土元素,但含量低于团粒椭圆状胶磷矿。因此综合分析认为稀土Y元素在胶磷矿化生物碎屑中确有富集,但主要还是富集在团粒状、椭圆状胶磷矿中。7)XANES近边实验数据表明样品Y元素的物质结构形态与所选标样Y2O3的物质结构形态不同;EXAFS实验表明样品Y元素的价态与标样Y2O3相同,都为Y3+,但局域结构与Y2O3不同,未有Y-O-Y此类的键合,Y-O键长并未有明显变化,其键长的分布更加的弥散,表明Y元素的局域环境和标样Y2O3明显不同,说明样品中钇的周围可能为有机物或大的聚合物。
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