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新闻:海水对华南下寒武统黑色页岩中多金属Ni-Mo-V矿化的贡献:来自钒同位素的证据

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海水对华南下寒武统黑色页岩中多金属Ni-Mo-V矿化的贡献:来自钒同位素的证据

董琳惠,Nov. 25, 2021

华南下寒武统黑色页岩层序(从云南延伸到浙江,分布带长达~1600 km)最下部广泛发育Ni-Mo-V多金属矿床层。尽管该矿层仅有几厘米厚,但其显示出极高的金属富集程度。前人对该矿床的成因开展了大量研究,但对此仍存在争论,主要观点为(1)海水成因:金属在还原环境以极低沉积速率直接从海水中沉淀而来;(2)热液成因:金属元素由海底热液提供;(3)复合成因:矿化受热液对基底地层的汲取、海水的正常沉积、生物及有机质的富集等多种复合作用影响。Ni-Mo-V矿层中富集V元素(V含量可高于1%)。V是一种新近发展的金属稳定同位素体系,对Ni-Mo-V矿层样品进行V同位素分析可以示踪其中V的来源和富集机制,对于探明矿床成因具有重要意义。

我们分析了华南扬子板块的四个不同矿区样品(贵州省大竹流水和马路河矿区、湖南省三岔和曹家坪矿区)的V含量和V同位素组成(δ51V)。初步结果表明,V矿和围岩样品的δ51V值较为均一(数据分布范围为-0.62‰~0.04‰,平均值为-0.24±0.36‰)。并且,样品的V浓度和δ51V值没有展示出线性相关性,说明金属并不是来源于热液而是来自于海水的缓慢沉积作用。因为样品沉积于局部硫化的环境,根据硫化沉积物与海水的V同位素分馏(Δeuxinic-SW = -0.4‰),可以推测早寒武世海水的δ51V值约为+0.24‰,接近于现代海水的δ51V值,表明当时的广海的氧化程度接近现代水平。但是大竹流水和马路河矿区的Ni-Mo矿样品的δ51V值均偏轻(低至-1.33‰)。自然界中,造成沉积物与海水之间产生如此大分馏的过程可能是Fe-Mn氧化物对V的吸附(ΔFe-Me nodule-SW = -1.2‰),随后在氧化还原界面之下发生还原溶解,轻V同位素被释放而沉淀导致的。

 

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