吳 斌，吳 盾，萬(wàn)宗啟，劉桂建，孫若愚

(中國(guó)科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，安徽合肥 230026)

淮南潘二礦太原組灰?guī)r稀土元素特征及沉積環(huán)境的分析

吳 斌，吳 盾，萬(wàn)宗啟，劉桂建，孫若愚

(中國(guó)科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，安徽合肥 230026)

選擇淮南潘二煤礦石炭系太原組13層灰?guī)r作為研究對(duì)象，在巖石學(xué)基礎(chǔ)上對(duì)其稀土元素地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析，并探討了灰?guī)r中稀土元素的來(lái)源，進(jìn)而對(duì)其沉積環(huán)境進(jìn)行解釋.結(jié)果表明：各層灰?guī)r中Zr，Th，Sc含量較低且Y/Ho比值較高，表明各層灰?guī)r均未受到陸源碎屑物的混染；其中輕稀土(LREE)弱虧損、La正異常、Y正異常、高Y/Ho值呈現(xiàn)出與正常海相碳酸鹽巖相似的稀土元素特征，這反映了灰?guī)r沉積環(huán)境具有典型海相沉積的特征；δCe反映出各層灰?guī)r沉積時(shí)氧化還原條件不同；δEu正異常反映了整個(gè)灰?guī)r段沉積時(shí)處于近海岸環(huán)境，并伴隨有陸相有機(jī)物質(zhì)分解風(fēng)化，進(jìn)而進(jìn)入灰?guī)r沉積水體中，從而使Eu呈現(xiàn)顯著的正異常.

太原組；稀土元素特征；沉積環(huán)境；潘二煤礦

0 引言

稀土元素是具有相似物理化學(xué)性質(zhì)的一組元素.它們?cè)诔练e巖成巖過(guò)程中均一化程度高，性質(zhì)穩(wěn)定，不易隨水介質(zhì)遷移.另外，變質(zhì)作用對(duì)沉積巖中稀土元素的含量和分布的影響也不顯著[1].前人研究表明，沉積巖中稀土元素的含量特征、分布模式、賦存狀態(tài)以及其他地球化學(xué)參數(shù)可以示蹤巖石的地質(zhì)成因、源區(qū)供給，從而區(qū)分不同的物源環(huán)境[2]；同時(shí)沉積巖中稀土元素的含量變化還可以為巖石圈和沉積環(huán)境的演化、后生地質(zhì)構(gòu)造作用以及巖漿巖侵入等地質(zhì)過(guò)程提供相關(guān)的證據(jù)[3-5].通過(guò)對(duì)現(xiàn)代大洋海水的分析以及海底沉積物和古代沉積巖石的研究，人們已經(jīng)建立了海洋化學(xué)沉積物的稀土分布模式[6-9]，并用之判斷古海水化學(xué)性質(zhì)和恢復(fù)古海洋環(huán)境[10-11].碳酸鹽巖是研究海洋稀土元素良好的載體，它們的含量、配分型式及元素異常能夠很好地指示沉積環(huán)境.例如，鈰(Ce)異常被廣泛用作古海水氧化還原狀態(tài)的指標(biāo)[11-12]；Wang等[13]通過(guò)對(duì)南大西洋深海碳酸鹽沉積物的研究建立了用Ce異常識(shí)別缺氧事件出現(xiàn)的方法.

淮南太原組灰?guī)r沉積環(huán)境一直以來(lái)備受關(guān)注，但是前人大多是根據(jù)巖石類型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及生物化石組合特征來(lái)進(jìn)行研究，其中生物化石組合研究程度最高，因?yàn)樯锘M合不僅是區(qū)域地層對(duì)比的有力證據(jù)，同時(shí)也指示了當(dāng)時(shí)水體環(huán)境適于生物的生存繁衍或有利于生物遺體的保存[14].有研究表明，淮南煤田石炭系太原組灰?guī)r主要為生物碎屑灰?guī)r，含豐富的生物化石，如蜓類化石、腕足類化石、腹足類化石、瓣鰓類化石、棘皮類化石等[15].由于本區(qū)利用稀土元素反演沉積環(huán)境還比較少，因此，本文以潘二煤礦太原組13層灰?guī)r作為研究對(duì)象，基于灰?guī)r巖石學(xué)特征，對(duì)灰?guī)r中稀土元素地球化學(xué)特征進(jìn)行了深入研究，并探討了其與沉積環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系.

1 地質(zhì)背景

淮南煤田位于華北石炭—二疊紀(jì)聚煤盆地的東南緣，大地構(gòu)造位置處在中朝臺(tái)塊南緣，南側(cè)為中生代合肥坳陷，北側(cè)為蚌埠—太和隆起，西鄰中、新生代周口坳陷，東鄰郯廬斷裂帶.其東西延展長(zhǎng)達(dá)180 km，南北平均寬20 km，聚煤面積約為3 600 km2.煤田呈復(fù)向斜形態(tài)，軸向北西西～東西，復(fù)向斜兩翼低山殘丘出露前震旦系變質(zhì)巖、震旦、寒武、奧陶系石灰?guī)r，軸部地面平坦開(kāi)闊，石炭二疊系地層，掩蓋在新生界松散層之下，地層傾角平緩，一般為5～20°，由一系列寬緩褶曲組成，謝橋古溝向斜、陳橋背斜、潘集背斜為其主要構(gòu)造單元，北北東向區(qū)域性斷層大致平行于郯廬斷裂，總體構(gòu)成一組向西傾斜的階梯式構(gòu)造[16].本文研究的潘二煤礦位于淮南煤田的東北邊緣，地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°49′26″～116°51′10″，北緯32°46′02″～32°50′21″，東西走向長(zhǎng)約11 km，南北寬1.3～3 km，面積約為19.7 km2，探明煤炭?jī)?chǔ)量為683 Mt(圖1).

灰色點(diǎn)代表研究區(qū)潘二煤礦

圖2 淮南煤田石炭系太原組沉積層序特征及樣品采集剖面

圖3 潘二煤礦太原組灰?guī)r單偏光鏡下顯微照片

淮南煤田石炭系太原組的厚度為100～120 m，假整合于奧陶系之上，與上覆的山西組為逐漸過(guò)渡沉積.巖性主要為灰?guī)r、砂巖和粉砂質(zhì)泥巖等組成，中夾炭質(zhì)泥巖和薄煤層.淮南煤田太原組沉積地層中有11～13層灰?guī)r，本研究區(qū)潘二煤礦共發(fā)育13層灰?guī)r，從上到下編號(hào)為L(zhǎng)1～L12(圖2)，由于3灰厚度較大，人為劃分為L(zhǎng)3上，L3下兩層.灰?guī)r總厚50～60 m，占整個(gè)太原組沉積厚度50%左右.在淮南煤田太原組灰?guī)r沉積序列中，該地區(qū)的灰?guī)r層數(shù)最多、厚度最大，完整性和連續(xù)性都保存非常好[16-17].

2 樣品采集與分析測(cè)試

2.1 樣品采集

樣品采自淮南潘二煤礦Ⅴ東22號(hào)地面鉆孔，包括了從上部1灰到下部12灰的全部太原組灰?guī)r樣品.本次所采集的灰?guī)r樣品顏色主要為灰白色，巖性主要為生物碎屑灰?guī)r.由于灰?guī)r沉積的過(guò)程中受地下水作用后形成了一些裂隙和空洞，因此多數(shù)層位灰?guī)r微裂隙都較為發(fā)育，方解石脈充填明顯.顯微鏡下，絕大多數(shù)灰?guī)r呈微晶-粉晶結(jié)構(gòu)，可觀察到重結(jié)晶方解石顆粒、微生物碎屑和充填的方解石脈(圖3).

所采集鉆孔剖面連續(xù)性較好，保存完整，而且分層清楚，具有很好的代表性.共采集了不同層位的41個(gè)灰?guī)r樣品，本研究選取其中13個(gè)灰?guī)r樣品做微量元素分析，其巖性描述見(jiàn)附錄.

由于灰?guī)r樣品微量元素含量可能受到陸源碎屑物的影響，因此用于微量元素測(cè)試的樣品選擇有以下標(biāo)準(zhǔn)：①將樣品中含有明顯陸源物質(zhì)的樣品予以排除；②在顯微鏡下排除黏土礦物發(fā)育明顯的灰?guī)r；③挑選出干凈的、沒(méi)有方解石脈系的部分灰?guī)r做化學(xué)測(cè)試分析；④前處理和測(cè)試過(guò)程中保證沒(méi)有其他雜質(zhì)混入.

2.2 測(cè)試分析

灰?guī)r樣品在粉碎前用去離子水清洗后置于通風(fēng)柜中濾紙上，使其自然干燥.干燥后樣品經(jīng)機(jī)械破碎后用瑪瑙研缽研磨至200目，粉末樣品采用微波消解法進(jìn)行消解.然后采用VISTA-PRO型電感耦合等離子體-光學(xué)發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測(cè)定了灰?guī)r樣品中Zr，Th，Sc以及REE+Y等40種微量元素的含量，測(cè)試工作在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)理化實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行.具體方法如下：將灰?guī)r微波消解樣品由載氣(氬氣)引入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫(6 000～10 000 K)和惰性氣體中被充分去溶劑、蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征譜線.根據(jù)特征譜線的范圍及其強(qiáng)度來(lái)鑒別樣品中微量元素種類及計(jì)算相應(yīng)元素含量.并用灰?guī)r標(biāo)樣GBW07120(GSR-13)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，發(fā)現(xiàn)標(biāo)樣中微量元素含量與標(biāo)準(zhǔn)值的吻合度為±10%，這說(shuō)明樣品消解率及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度較高(>90%).另外，約為10%的樣品進(jìn)行了重復(fù)樣的消解和測(cè)試，各個(gè)微量元素含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差控制在5%以內(nèi).

3 測(cè)試結(jié)果

鑒于Y元素的離子半徑與重稀土元素相近，化學(xué)性質(zhì)相似，并且在自然界密切共生，因此本文將Y元素也作為重稀土元素.淮南潘二煤礦13層太原組灰?guī)r樣品REE+Y的濃度和地球化學(xué)參數(shù)(Ce異常、Eu異常、Y異常等以及元素比值)見(jiàn)表1.潘二(Nd/Yb)SN：Nd和Yb經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的比值.(Dy/Yb)SN：Dy和Yb經(jīng)PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的比值.

表1 潘二煤礦太原組灰?guī)r微量元素分析結(jié)果(μg/g)

【注】 標(biāo)準(zhǔn)化后太古代澳大利亞頁(yè)巖(PAAS)數(shù)據(jù)根據(jù)Taylor and McLennan(1985)
LREE:輕稀土元素含量.LREE= La+Ce+Pr+Nd+Sm+Eu.
HREE:重稀土元素含量.HREE=Gd+Tb+Dy+Y+Ho+Er+Tm+Yb+Lu.
ΣREE:稀土元素總含量.ΣREE=La+Ce+Pr+Nd+Sm+Eu+Gd+Tb+Dy+Y+Ho+Er+Tm+Yb+Lu.

δCe：Ce元素的異常程度；δEu：Eu元素的異常程度；δPr：Pr元素的異常程度；δY：Y元素異常程度；δGd：Gd元素異常程度.(CeSN，LaSN，PrSN， EuSN，SmSN，GdSN，NdSN，YSN，DySN，HoSN，TbSN為Ce，La，Pr，Eu，Sm，Gd，Nd，Y，Dy，Ho，Tb元素PAAS標(biāo)準(zhǔn)化值)

煤礦太原組各層灰?guī)rREE+Y的含量都比較低，但均高于現(xiàn)代海水的REE+Y含量6～7數(shù)量級(jí)[18]，測(cè)試結(jié)果利用PAAS(后太古代澳大利亞頁(yè)巖)稀土元素含量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[19]，標(biāo)準(zhǔn)化后的稀土元素均表現(xiàn)為平坦的配分模式(圖4).

圖4 太原組灰?guī)r、現(xiàn)代海水PAAS標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖

當(dāng)Ce/Ce*<1時(shí)，La的正異常存在

從表1可知，潘二煤礦13層灰?guī)r樣品的輕稀土(LREE)范圍為7.09～46.12 μg/g，平均為21.84 μg/g；重稀土(HREE)范圍為2.58～16.80 μg/g，平均為8.55 μg/g；稀土總量(ΣREE)的范圍為11.46～55.88 μg/g，平均為30.05 μg/g.(Nb/Yb)SN比值是判定輕、重稀土元素相對(duì)富集程度的參數(shù)[20]，絕大部分灰?guī)r樣品(Nb/Yb)SN比值在0.35～0.91之間，表現(xiàn)為L(zhǎng)REE相對(duì)虧損，HREE相對(duì)富集，但總體上輕、重稀土分異度不大；δCe值在0.49～1.18之間，平均值為0.77，總體上表現(xiàn)為中度的Ce負(fù)異常；根據(jù)Bau and Dulski分析方法[21]，利用δCe與δPr相關(guān)性判斷出太原組灰?guī)r大部分樣品表現(xiàn)為L(zhǎng)a正異常(圖5)；δEu值在1.11～2.55之間，平均值為1.53，表現(xiàn)出較強(qiáng)的Eu正異常.樣品的Y異常值δY比值在1.08～2.29之間，平均為1.21，為正異常.Gd異常δGd的值在0.32～0.8之間，平均值為0.62，表現(xiàn)為Gd負(fù)異常.

4 分析與討論

4.1 樣品受污染程度討論

碳酸鹽巖是生物化學(xué)沉積作用的產(chǎn)物，在相同沉積環(huán)境下，其原始元素組成主要受控于沉積物質(zhì)的來(lái)源，但是碳酸鹽巖中?；祀s有硅酸鹽、Fe和Mn氧化物、磷酸鹽、硫化物等非碳酸鹽組分污染，這些非碳酸鹽組分通常含較高濃度的稀土元素，即使少量的混染也會(huì)很大程度上掩蓋碳酸鹽巖本身稀土元素的特征，另外，碳酸鹽稀土元素組成在沉積后的埋藏成巖或蝕變過(guò)程中也可能發(fā)生變動(dòng)[22].為了更好地解釋碳酸鹽巖的稀土含量數(shù)據(jù)，首先要排除非碳酸鹽組分的污染，因此本文在灰?guī)r樣品選擇和前期處理過(guò)程中已經(jīng)最大限度將非碳酸鹽組分分離.然而，能否有效地避免這些干擾因素的影響仍然不能進(jìn)行定量的確定.據(jù)前人的研究發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖中Zr，Th，Sc 等不溶元素的含量可以用來(lái)估計(jì)陸源碎屑物質(zhì)對(duì)碳酸鹽組分的影響[6,18]；頁(yè)巖中Zr元素含量比較高，而低溫水體中幾乎不含Zr元素.太原組灰?guī)r微量元素測(cè)試結(jié)果表明Zr(<3.66×10-6)，Sc(<1.61×10-6)，Th(<1.22×10-6)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上地殼中這3種元素的含量(Zr=240×10-6，Sc=15×10-6，Th=2.3×10-6)[23]，反映出灰?guī)r受到陸源碎屑混入的可能性較低.

Y和Ho兩個(gè)元素的化學(xué)性質(zhì)、電價(jià)和離子半徑相近，但是它們的配位性質(zhì)不同，因此水溶液中二者的行為有較大差異[24-26].現(xiàn)代海水的Y/Ho>45，遠(yuǎn)高于河水或河口水體Y/Ho比25～28[27-29].一般認(rèn)為，海相條件下沉積的太古代和太古代以后生物碳酸鹽巖的Y/Ho均大于40[6,7,9,30].表1所示的灰?guī)r樣品的Y/Ho比值在29.44～46.08，平均值為38.74，均表現(xiàn)出遠(yuǎn)高于陸源沉積或泥質(zhì)沉積的Y/Ho比值，進(jìn)一步排除陸源碎屑物質(zhì)對(duì)樣品的干擾.

4.2 沉積水體特征的稀土元素證據(jù)

REE+Y 等元素的離子半徑存在差異，頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化后不論是正常海水還是河口或湖泊的稀土配分并不呈現(xiàn)平坦的型式，有的元素有明顯的峰值，如La，Ce，Eu，Pr，Gd及Y/Ho等最明顯[6,8-9,24].碳酸鹽中La，Ce，Eu，Pr，Gd及Y等元素異常及稀土配分模式能夠代表不同沉積水體特點(diǎn)，因此可以根據(jù)樣品的這些特征來(lái)識(shí)別其沉積水體是海水、河口還是湖泊.研究表明，正常海相碳酸鹽巖具有十分明顯的稀土分配模式：①均一的HREE富集；②顯著La，Y正異常；③高Y/Ho比值；④氧化海水中沉積的碳酸鹽巖具有Ce負(fù)異常[7,24].

同時(shí)，根據(jù)前人研究成果發(fā)現(xiàn)，淮南煤田太原組灰?guī)r主要為生物碎屑灰?guī)r，富含各種生物化石，表明太原組沉積了一套穩(wěn)定的海相碳酸鹽，太原組灰?guī)r的沉積環(huán)境從潮下海灣瀉湖到淺水潮坪遞變，但總的屬于水較淺的陸表海[15].本文在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)太原組灰?guī)r稀土元素進(jìn)行了詳細(xì)研究.本研究表明太原組灰?guī)r的稀土配分型式與正常海相碳酸鹽巖相似.雖然稀土元素含量明顯高于海水稀土含量(圖4)，但是仍然反映了灰?guī)r在化學(xué)沉淀過(guò)程中繼承了海水的稀土元素分布的特點(diǎn)，說(shuō)明潘二煤礦石炭系太原組灰?guī)r是在海相的沉積環(huán)境中形成的.

4.3 沉積環(huán)境指示意義

潘二煤礦太原組13層灰?guī)r基本具有一致的地球化學(xué)特征，如低含量Zr，Th，Sc 等不溶元素以及相似的稀土含量配分模式.總的來(lái)看，灰?guī)r樣品的稀土配分型式具有以下特征：①LREE弱虧損；②Eu，Y明顯正異常，La弱正異常；③Y/Ho比值較大；④Gd明顯負(fù)異常(表1).這些特征表明，太原組灰?guī)r沉積時(shí)，盆地內(nèi)水體的地球化學(xué)組成是相似的.因此，可以根據(jù)這些地球化學(xué)特征來(lái)推演其沉積環(huán)境.但是，對(duì)于個(gè)別層位的灰?guī)r其稀土元素地球化學(xué)參數(shù)變異較大.

由于Ce和Eu這兩個(gè)元素具有兩個(gè)不同電價(jià)的離子，因此它們?cè)诨瘜W(xué)沉積巖中經(jīng)常表現(xiàn)出含量的異常.Ce的負(fù)異常是由于Ce3+受到氧化變成Ce4+而與相鄰元素分異的結(jié)果.在氧化的水體中，可溶Ce3+會(huì)被氧化成不溶的Ce4+，然后被沉積顆粒和有機(jī)質(zhì)固定下來(lái)，使水體中出現(xiàn)Ce元素虧損.因此，根據(jù)Ce元素相對(duì)于相鄰元素的富集和虧損情況可以推斷碳酸鹽巖沉積時(shí)水體的氧化還原情況[31].潘二煤礦石炭系太原組灰?guī)r的δCe值在0.49～1.18之間，平均為0.77，總體上表現(xiàn)出中度負(fù)異常，但是在L5，L10以及L12灰?guī)r中Ce卻顯示出弱正異常特征(δCe=1.09～1.18).這說(shuō)明整段太原組灰?guī)r雖然繼承了海水稀土元素分布特征，沉積時(shí)氧化還原條件卻存在一定的差異.根據(jù)灰?guī)r宏觀照片也發(fā)現(xiàn)L5和L10灰?guī)r巖石明顯呈黑色(圖6)，同時(shí)灰?guī)r薄片也顯示出這3層灰?guī)r中生物碎屑含量非常稀少(圖7)，推測(cè)這3層灰?guī)r沉積時(shí)海水深度較大，底部沉積物處于一個(gè)弱還原的條件，不適于海洋生物生存，導(dǎo)致δCe顯示出弱正異常特征.其余9層灰?guī)r顯示出明顯的Ce負(fù)異常(δCe=0.49～0.92)，說(shuō)明這9層灰?guī)r是在一個(gè)氧化條件下沉積的.

圖6 潘二煤礦太原組L5，L10和L11灰?guī)r宏觀照片

圖7 潘二煤礦太原組L2，L5，L10和L12單偏光鏡下顯微照片

Eu正異常則是由于Eu3+離子被還原成Eu2+而與相鄰元素性質(zhì)發(fā)生分異所引起的.Eu3+被還原為Eu2+使Eu離子的半徑減少，從而使Eu離子代替Ca2+進(jìn)入碳酸鹽巖晶格中.本區(qū)太原組灰?guī)r中Eu呈現(xiàn)顯著的正異常(δEu=1.11～2.55)，與正常海相碳酸鹽δEu有區(qū)別.根據(jù)前人研究成果發(fā)現(xiàn)，海相碳酸鹽Eu的正異常不可能是直接由海水還原導(dǎo)致的，而是由塵埃、河水或者洋中脊熱液與海水混合造成的[7,9,28,32].然而，研究區(qū)太原組灰?guī)r周?chē)⑽窗l(fā)現(xiàn)同時(shí)期巖漿巖或矽卡巖，因此灰?guī)r受到巖漿熱液的影響的可能性不大.本研究灰?guī)r沉積物受到陸源碎屑物混入的可能性較低，反映出河水沉積物的輸入量很少，并未引起稀土元素分配模式的變化.推測(cè)本區(qū)太原組灰?guī)rEu異常可能是由于陸相物質(zhì)風(fēng)化產(chǎn)物(塵埃)進(jìn)入沉積水體造成的.在近海岸環(huán)境中，伴隨陸相有機(jī)物質(zhì)的分解，長(zhǎng)石的源區(qū)能夠風(fēng)化釋放出Eu2+，進(jìn)而進(jìn)入沉積水體中，使海相碳酸鹽Eu呈現(xiàn)顯著的正異常.

5 結(jié)論

(Ⅰ) 潘二煤礦太原組灰?guī)r中LREE弱虧損，Y明顯正異常， La弱正異常，Y/Ho比值較大，與正常海相碳酸鹽巖稀土配分型式相似，反映了潘二煤礦太原組灰?guī)r在化學(xué)沉淀過(guò)程中繼承了海水的稀土元素分布特點(diǎn).

(Ⅱ) 太原組灰?guī)r雖然繼承了海水稀土元素分布特征，沉積時(shí)氧化還原條件卻有差異，其中L5，L10，L12這3層灰?guī)r沉積時(shí)海水深度較大，底部沉積物處于一個(gè)弱還原的條件，而其余9層灰?guī)r處于一個(gè)氧化的沉積環(huán)境.

(Ⅲ) 石炭系太原組灰?guī)r沉積時(shí)處于近海岸環(huán)境，并伴隨有陸相有機(jī)物質(zhì)分解，使含長(zhǎng)石的源區(qū)能夠風(fēng)化釋放出Eu2+，這些Eu2+進(jìn)入太原組灰?guī)r沉積水體中，從而使太原組灰?guī)rEu呈現(xiàn)顯著的正異常.

附錄

本文13個(gè)灰?guī)r樣品巖性描述如下：

灰?guī)r樣品巖性特征

References)

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Geochemical characteristics of REE in limestone of the Taiyuan Formation, Paner coalmine and their constraint on depositional environment

WU Bin, WU Dun, WAN Zongqi, LIU Guijian, SUN Ruoyu

(CAS Key Laboratory of Crust-Mantle Materials and Environments, and School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China)

Based on a detailed petrologic study, the characteristics of REEs in limestone samples from the Late Carboniferous Epoch Taiyuan Formation in the Huainan Paner coalmine were analyzed. The origin of REEs and the depositional environment of limestone were investigated. Lower concentrations of Zr, Th, Sc, and relatively higher ratios of Y/Ho show that the limestone sediments deposited in a marine environment, with no impact on terrigenous detrital. The characteristics of LREE-depletion, slightly positive La anomaly, positive Y anomaly and high ratio of Y/Ho show that the limestones have similar tendency as the marine carbonate, which indicates that the limestone deposited in a marine environment. However, the Ce anomaly in the limestone samples reflects a transition process of a reducing-oxidizing environment during the deposition. The positive Eu anomaly reflects that the limestone from Taiyuan Formation was formed in a near coastal environment with the input of weathered terrestrial organic matter.

Taiyuan Formation; REE characteristics; depositional environment; Paner coalmine

0253-2778(2013)05-0355-08

P594；P618

A

10.3969/j.issn.0253-2778.2013.05.002

Wu Bin, Wu Dun, Wan Zongqi, et al. Geochemical characteristics of REE in limestone of the Taiyuan Formation, Paner coalmine and their constraint on depositional environment[J]. Journal of University of Science and Technology of China, 2013,43(5):355-362.

吳斌，吳盾，萬(wàn)宗啟，等. 淮南潘二礦太原組灰?guī)r稀土元素特征及沉積環(huán)境的分析[J]. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013,43(5):355-362.

2013-01-22；

2013-03-20

國(guó)家自然科學(xué)基金(40873070)，安徽省科技攻關(guān)項(xiàng)目(11010401015)，淮南礦業(yè)集團(tuán)科技項(xiàng)目資助.

吳斌，男，1988年生，碩士生. 研究方向：地球化學(xué). E-mail: wbin_1988@163.com

劉桂建，教授/博士. E-mail: lgj@ustc.edu.cn