碳酸盐岩风化成土过程中REE超常富集及Ce强烈亏损的地球化学机理

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• 出版年：2002
• 作者：孙承兴；王世杰；季宏兵
• 单位1：中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室
• 出生年：1971
• 学历：博士研究生
• 语种：中文
• 作者关键词：碳酸盐岩；风化前缘；REE超常富集；Ce强烈亏损；碱性障；形成机理；贵州省
• 起始页：119
• 总页数：10
• 经费资助：国家自然科学基金(49833002)；国家攀登计划(95-预-39)
• 刊名：地球化学
• 是否内版：否
• 刊频：双月刊
• 创刊时间：1972
• 主办单位：中国科学院广州地球化学研究所；中国矿物岩石地球化学学会
• 主编：涂光炽
• 卷：31
• 期：2
• 期刊索取号：P270.6208-2
• 核心期刊：中国自然科学核心期刊

摘要

碳酸盐岩的REE含量极低，但最近在贵州一些碳酸盐岩风化壳土层底部首次发现了REE的超常富集层，REE总量最高可达近31 000 μg/g；Ce强烈亏损，δCe值最低达0.007。这种低背景、高富集、强分异的REE富集现象在贵州碳酸盐岩风化壳中具有一定的普遍性。选取发育在下三叠统花溪灰岩和平坝白云岩之上的两个较具代表性的碳酸盐岩风化壳进行研究，结果表明，这种富集现象与碳酸盐岩风化成土的两阶段性密切相关。(1)在残积土形成阶段（风化早期），碳酸盐的快速溶解导致风化前缘形成一个垂直方向相对狭窄、突变的碱性障(pH值为8左右)。此障既能有效地将碳酸盐岩分解释放的REE以及下渗水携带的REE分解沉淀和以吸附于粘土矿物上的方式富集，也容易使Ce³⁺氧化成Ce⁴⁺，并与HCO₃^-形成稳定的可溶性络合物随下渗雨水流走，从而使Ce进一步亏损。(2)残积土演化阶段，轻、重稀土发生明显分异，Ce³⁺氧化成Ce⁴⁺并发生水解沉淀，致使下渗水富重稀土而贫Ce，最终使REE在剖面上显示出一般风化壳共有的分异特征。另外，根据对碳酸盐岩中的酸不溶物、可溶性稀土的提取以及质量平衡计算，碳酸盐岩能够提供足够的REE物源；以可溶态为主的赋存状态有利于REE的淋滤（活化）。