摘要
河北省蔚县阳眷地区奥陶系冶里组与侏罗系下花园组之间发育一套富含稀土元素的泥质岩。为研究含稀土泥质岩的地球化学特征，稀土元素的赋存状态、物源、古风化环境及富集机制，本文对含稀土泥质岩进行了基本分析、X射线衍射（XRD）、人工重砂等分析测试。研究发现含稀土泥质岩具明显轻稀土富集，轻重稀土分异程度较大，重稀土之间没有出现明显分异的特征。参考前人研究成果，综合本区测试数据认为稀土元素主要以类质同象态存在于伊利石、高岭石等黏土矿物和赤褐铁矿、锆石等副矿物中，稀土元素主要来自变质的二长花岗岩；含稀土泥质岩由高岭石、伊利石等黏土矿物在滨湖、浅湖环境下沉积形成，稀土元素易在偏碱性环境中富集，稀土含量在剖面上呈“上低下高”的特征。
Abstract
A set of argillaceous rocks rich in rare earth elements (REEs) develops between the Ordovician Yeli Formation and the Jurassic Xiahuayuan Formation in the Yangjuan area, Yuxian, Hebei Province. To study the geochemical characteristics, occurrence states, provenance,ancient weathering environment and enrichment mechanismof the REE-bearing argillaceous rocks, tests such as basic analysis, X-ray diffraction (XRD) and artificial heavy concentrate analysis, etc. were conducted on them. The study found that the REE-bearing argillaceous rocks have the characteristics of obvious light rare earth enrichment, large differentiation degree between light and heavy rare earths, and no obvious differentiation among heavy rare earths. Referencing previous research results and integrating the test data of this area, it is considered that the rare earth elements mainly exist in the form of isomorphism in clay minerals such as illite and kaolinite, and accessory minerals such as limonite and zircon. The rare earth elements mainly come from metamorphic monzonitic granite. The REE-bearing argillaceous rocks are formed by the deposition of clay minerals such as kaolinite and illite in the lakeshore and shallow lake environments. Rare earth elements are prone to enrich in slightly alkaline environments, and the REE content shows a characteristic of "low in the upper part and high in the lower part" in the section.
0 引言
稀土元素是一组化学性质相似的元素的统称，包括镧系元素（从镧到镥）、钇和钪等 17 种金属元素，是不可再生的重要战略资源，是改造传统产业、发展新兴产业及国防科技工业不可或缺的关键元素（胡朋等，2023）。
近年来发现在河北省奥陶系马家沟组与上石炭统本溪组之间发育的一套古风化壳层富集稀土元素，从下到上岩性为铁质黏土岩、铁铝质黏土岩和铝质岩，铁质黏土岩、铁铝质黏土岩稀土元素含量相对较高。冀东石岭、冀南同义岭古风化壳样品的轻稀土元素氧化物总质量分数分别达 0.089%、 0.072%，具明显富集特征（杨鑫朋等，2023）。河北省武安市暴庄地区奥陶系峰峰组碳酸盐岩古风化面之上的本溪组中下部铁铝质黏土岩中富含稀土元素（朱丹等，2024）。
本文以蔚县阳眷地区奥陶系冶里组与侏罗系下花园组之间的含稀土泥质岩（114°17'35″～114° 22'35″，39°52'00″～39°55'30″）为研究对象，系统分析了该区含稀土泥质岩的地质特征，对含稀土泥质岩的地球化学特征，稀土元素的赋存状态、物源、古风化环境、富集机制进行了研究，进一步丰富了华北地区稀土元素成矿理论，为今后华北地区古风化壳型稀土元素找矿提供了重要研究基础。
1 区域地质背景
研究区位于河北省蔚县阳眷地区，区域内出露地层由老到新主要为元古宇、古生界、中生界（图1）。元古宇包括蓟县系和青白口系，出露于区域西北部，呈北东向带状展布，是本区形成最早一个时期的沉积盖层，底界以角度不整合覆于太古宙变质深成岩之上，顶界被寒武系平行不整合覆盖，主要由一套海相碳酸盐岩及碎屑岩、黏土岩组成。古生界主要分布于区域西北部、中西部，主要发育寒武系、奥陶系，为一套海相碳酸盐岩及细碎屑岩沉积，呈平行不整合覆于元古宇之上，其上被侏罗系角度不整合覆盖。中生界包括侏罗系和白垩系，主要分布于区域中西部和北东部（河北省地矿局第四地质大队，2020①）。下侏罗统下花园组是蔚县煤田含煤地层，为一套内陆山间盆地沉积的含煤建造，以7号煤层顶板砂岩底面为界可划分为上、下两段，其地层代号分别为 J1x2 和 J1x1，其中下段岩性以砂岩、粉砂岩、泥岩等细碎屑岩为主，含 3 层主要可采煤层，由下而上依次为 1号、5号、6号（张树胜，2011；楚英军，2014）。区域内断裂构造比较发育，主体呈北东东向—北东向，北西向次之。区域内侵入岩有新太古代花岗闪长质片麻岩，晚侏罗世二长辉长岩，早白垩世花岗细晶岩、二长闪长岩（河北省地矿局第四地质大队，2020① ）。
2 研究区地质概况
研究区内出露的地层主要为奥陶系冶里组、侏罗系下花园组下段。冶里组岩性主要为中厚层、厚层状致密灰色石灰岩、灰黄色粉晶白云岩，局部夹泥岩。下花园组下段为一套粒度偏细的碎屑岩，多为薄层、中厚层状，岩性主要为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩，下部含 1 号煤。研究区内发育断层，走向多为北西向。在研究区东北部出露早白垩世二长闪长岩，侵入下花园组中（图2）
研究区内稀土元素赋存于奥陶系冶里组与侏罗系下花园组下段之间的泥质岩中，顶板岩性一般为下花园组下段底部的 1 号煤层或粉砂岩，底板岩性为冶里组灰岩。含稀土泥质岩在研究区内分布比较广泛，在北西部、中部含稀土泥质岩层位稳定，地表厚度为 1.97～5.00 m，深部为 3.53～10.07 m。倾向主要为北东，局部为南西、北西，倾角一般为 5°～15°。岩性主要为黏土岩、泥岩，局部见铁质泥岩，颜色为灰色、灰绿色、褐色、灰黄色。
3 样品采集与分析方法
3.1 样品采集
本研究采集的样品种类有基本分析样、化学全分析样、XRD样品、薄片、重砂样。基本分析样品采自探槽和钻孔中，共采集 42 件，采样时自含稀土泥质岩底板（冶里组灰岩）至含稀土泥质岩顶板（下花园组下段底部的1号煤层或粉砂岩、砂岩）按不同岩性分层连续采集，样长一般 0.60～1.79 m。化学全分析样品采自探槽和钻孔基本分析副样，共采集 4 件，岩性有含稀土黏土岩、泥岩。XRD 样品采自探槽中，共采集 6 件，岩性为含稀土泥岩、黏土岩。薄片样品采自探槽和钻孔中，共采集3件，岩性有含稀土泥岩、黏土岩。重砂样采自探槽中，共采集 3 件，岩性有含稀土泥岩、黏土岩。
3.2 分析方法
基本分析样品、化学全分析样由河北省地质实验测试中心进行，XRD样品和重砂样由由廊坊市诚信地质服务有限公司承担承担，薄片样品由河北省地质实验测试中心和河北省区域地质调查院实验室承担。样品测试承担单位具有国家认证认可监督管理委员会颁发的检验检测机构资质认定证书。
基本分析样品分析项目为：稀土分量 14 元素； 化学全分析样品分析项目为铝土和黏土分析13项： SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2、P2O5、 MnO、H2O-、S、Ga，各分析项目采用的分析方法见表1。
图1研究区区域地质简图（据河北省地矿局第四地质大队，2020①修改）
图2研究区地质图
表1基本分析、化学全分析采用分析方法一览
XRD 样品采用日本理学公司所生产 NewSmart Lab 高分辨率多晶 X 射线衍射仪进行 XRD 全岩测试。重砂样品测试采用的仪器为双目显微镜、磁选仪，采用筛分—粗淘—强磁选—电磁选—精淘—包装的流程先进行重砂分离，然后再进行重砂鉴定。
4 分析结果
根据基本分析结果（表2），含稀土泥质岩及其底板灰岩，顶板围岩单样品轻稀土氧化物总量（ω （LREO）） 分别为 0.018%～0.443%， 0.002%～0.013%，0.009%～0.031%，含稀土泥质岩轻稀土氧化物总量较其顶、底板围岩高。含稀土泥质岩中轻稀土氧化物总量≥0.05% 的地段单样品轻稀土氧化物总量一般为 0.062%～0.443%，地表出露长 220～460 m，单工程厚度为0.60～3.75 m，平均厚度1.82 m，达到了现行稀土矿产地质勘查规范（曾载淋等， 2022）中风化壳离子吸附型稀土矿床的一般工业指标。含轻稀土氧化物总量≥0.05% 的地段一般靠近奥陶系冶里组（表2、图3）
表2含稀土泥质岩及其围岩稀土元素含量与特征参数
注：稀土单元素含量、LREE、HREE、ΣREE单位为10-6；轻稀土元素含量LREE ＝La+Ce+Pr+Nd+Sm+Eu；重稀土元素含量HREE ＝Gd+Tb+Dy+Ho+Er+Tm+Yb+Lu；稀土元素总量ΣREE ＝LREE+HREE；LaN/YbN为经球粒陨石标准化的比值；δCe=CeN/（LaN×PrN） 1/2 和δEu=EuN/（SmN×GdN）1/2中的N代表经球粒陨石标准化的值。球粒陨石标准化值据Sun and McDonough，1989；ω（LREO）为轻稀土氧化物总量，单位为 %；H（1号）样品数值据楚英军， 2014；ηγPt1 样品为蔚县盆地北部的古元古代变质二长花岗岩，数据据张晔卿等，2017。
图3含稀土泥质岩柱状图
4.1 含稀土泥质岩结构构造及组分
4.1.1 结构构造
含稀土泥质岩肉眼观测矿物粒度细小（图4a、 c、e），不具颗粒感，结构为泥质结构，呈不明显的窄层状分布，形成层理构造。镜下鉴定可知含稀土泥质岩主要成分为黏土矿物，其次为粉砂或砂、铁质，粉砂的成分为石英、长石。镜下可见含砂黏土结构 （图4b）、铁质黏土结构（图4d）、含粉砂黏土结构（图4f），黏土矿物呈隐晶状—显微鳞片结构。
4.1.2 矿物成分
根据含稀土泥质岩XRD分析结果（表3）和分析谱图（图5、图6），含稀土泥质岩主要组成矿物有黏土（58.8%～68.1%）、石英（22.8%～35.9%），及少量钾长石（0.4%～11.4%）。从黏土矿物相对含量来看，黏土矿物以高岭石、伊利石为主，其次为伊蒙混层，含少量绿泥石。根据人工重砂结果（表4）含稀土黏土岩中副矿物主要为赤褐铁矿、锆石、白钛石、榍石、磷灰石，偶见独居石。
4.1.3 化学成分
根据化学全分析样分析结果（表5）及基本分析样分析结果可知，含稀土黏土岩、泥岩化学成分主要为SiO2（57.03%～64.04%）、Al2O3（17.90%～24.49%）、 Fe2O3（2.03%～5.70%）、K2O（2.74%～5.50%），及少量 MgO、CaO、Na2O、TiO2、P2O5、MnO、H2O-、S、稀土元素、 Ga。
图4含稀土泥质岩手标本和镜下照片
a—灰色黏土岩；b—主要由黏土矿物、钾长石（Kfs）和石英（Qtz）砂屑组成的含砂黏土结构；c—灰色含铁质泥岩；d—主要由黏土矿物、铁质（Fe）组成的铁质黏土结构；e—灰绿色泥岩；f—主要由黏土矿物和粉砂组成的含粉砂黏土结构
图5含稀土泥质岩X射线分析谱图（TC1101）
图6含稀土泥质岩X射线分析谱图（TC2102）
表3含稀土泥质岩XRD分析结果一览
注：ω（LREO）为轻稀土氧化物总量。
表4含稀土泥质岩人工重砂鉴定结果
注：B3采自TC1101 H3处，B4采自TC1101 H2处，B7采自TC2102 H1处。
表5含稀土泥质岩化学全分析分析结果一览
注：CIA=[Al2 O3 /（Al2 O3 +CaO*+Na2 O+K2 O）]×100（Nesbitt and Young，1982），CaO*计算方法：CaO 剩余=CaO－P2 O5 ×10/3，若 CaO 剩余＜Na2 O，令 CaO*=CaO 剩余 ；若 CaO 剩余＞Na2 O，令CaO*=Na2 O（Mclennan，1993）；ICV=（Fe2 O3 +K2 O+Na2 O+CaO+MgO+TiO2）/Al2 O3（Cox et al.，1995）。
4.2 含稀土泥质岩及其围岩稀土元素地球化学特征
根据含稀土泥质岩及其围岩稀土元素含量与特征参数表（表2），含稀土泥质岩（ω（LREO）值为 0.062×10-6～0.443×10-6）稀土总量 ΣREE 介于 534× 10-6～4220×10-6，平均值为1469×10-6，具明显稀土富集特征。轻稀土总量 ΣLREE 介于 510×10-6～3770× 10-6，重稀土总量 ΣHREE 介于 23.2×10-6～658×10-6， LREE/HREE 介于 1.96～21.98（平均 9.33），LaN/YbN 介于 2.21～25.77（平均 12.21），含稀土泥质岩（ω （LREO）值为 0.062～0.443×10-6 ）中稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（图7a）向右倾，轻稀土部分较陡，斜率较煤线或粉砂岩大，重稀土部分趋于平缓，显示含稀土泥质岩（ω（LREO）值为 0.062×10-6～0.443×10-6）稀土配分属轻稀土富集型，轻重稀土分异程度较大，重稀土之间没有出现明显的分异。 δEu 介于 0.57～0.71，平均值为 0.64，具明显的负铕异常。δCe 介于 0.06～3.82，平均为 0.94，大部分 ω （LREO）值在0.062～0.443×10-6 的含稀土泥质岩样品 δCe小于1，显示负铈异常。
含稀土泥质岩（ω（LREO）值为 0.018×10-6～0.042×10-6 ）稀土总量 ΣREE 介于 157×10-6～404× 10-6，平均值为 290×10-6，与研究区北西分布于阳原北的古元古代变质的二长花岗岩（ηγPt1）稀土总量 233×10-6 接近（张晔卿等，2017），含量较其顶板煤线或粉砂岩和底板灰岩高。轻稀土总量 ΣLREE 介于 146×10-6～352×10-6，重稀土总量 ΣHREE 介于 10.8× 10-6～55.8×10-6，LREE/HREE 介于 6.23～18.24（平均 11.44），LaN/YbN介于 6.97～19.11（平均 12.01），含稀土泥质岩（ω（LREO）值为 0.018×10-6～0.042×10-6） 中稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（图7b）向右倾，轻稀土部分较陡，与蔚县盆地北部的古元古代变质二长花岗岩（ηγPt1 ）相似，斜率较煤线或粉砂岩大，重稀土部分趋于平缓，显示含稀土泥质岩（ω（LREO）值为 0.018×10-6～0.042×10-6）稀土配分属轻稀土富集型，轻重稀土分异程度较大，重稀土之间没有出现明显的分异。δEu介于0.53～0.64，平均值为 0.57，与蔚县盆地北部的古元古代变质二长花岗岩（ηγPt1）δEu值（0.53）相同，均具明显的负铕异常。 δCe介于0.66～2.32，平均为1.26，大部分样品δCe大于1或接近于1，显示正铈异常。
a—含稀土泥质岩0.062≤ω（LREO）≤0.443；b—含稀土泥质岩0.018≤ω（LREO）≤0.042；c—灰岩；d—砂岩、煤线
含稀土泥质岩底板灰岩稀土总量 ΣREE 介于 20.7×10-6～134×10-6，平均值为82.3×10-6，含量较低。轻稀土总量 ΣLREE 介于 16.6×10-6～112×10-6，重稀土总量 ΣHREE 介于 4.06×10-6 ～27.8×10-6，LREE/ HREE 介于 2.64～5.17（平均 3.80），LaN/YbN 介于 2.72～7.09（平均4.57），灰岩中稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（图7c）向右倾，轻稀土部分较陡，重稀土部分趋于平缓，显示灰岩稀土配分属轻稀土富集型，轻重稀土分异程度较大，重稀土之间没有出现明显的分异。 δEu 介于 0.60～0.73，平均值为 0.63，具负铕异常。大部分灰岩样品具负铈异常， δCe介于0.37～1.08，平均为0.82。
含稀土泥质岩顶板砂岩、煤线稀土总量 ΣREE 介于 88.3×10-6～286×10-6，平均值为 210×10-6，含量较灰岩高。轻稀土总量 ΣLREE 介于 77.8×10-6 ～257×10-6 ，重稀土总量ΣHREE介于9.83×10-6～34.9× 10-6，LREE/HREE 介于 4.69～16.35（平均 10.06）， LaN/YbN介于4.72～19.76（平均11.39），砂岩、煤线中稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（图7d）向右倾，轻稀土部分较陡，重稀土部分趋于平缓，显示砂岩、煤线稀土配分属轻稀土富集型，轻重稀土分异程度较大，重稀土之间没有出现明显的分异。δEu 介于 0.57～0.98，平均值为 0.76，具负铕异常。δCe 介于 1.01～1.28，平均为1.10，显示正铈异常。
5 讨论
5.1 稀土元素赋存状态探讨
目前国内稀土矿床工业类型有原生稀土矿床和风化壳离子吸附型稀土矿床。稀土元素在自然界中的赋存形式主要有独立矿物、类质同象和离子状态，原生矿石主要为独立矿物形式，如独居石、氟碳铈矿、磷钇矿等；风化壳离子吸附型稀土矿石主要为离子吸附形式。类质同象态是以类质同象方式分散于未风化的长石、云母、锆石的造岩矿物和副矿物中（曾载淋等，2022；胡朋等，2023）。河北省奥陶纪马家沟组与晚石炭世本溪组之间发育的一套富稀土元素古风化壳层中稀土元素主要以类质同象状态存在于伊利石、蒙脱石、高岭石等黏土矿物之中，少部分以化合态存在于独立重矿物中（杨鑫朋等，2023）。河北省武安市暴庄地区奥陶系峰峰组碳酸盐岩古风化面之上的本溪组中下部铁铝质黏土岩中大部分稀土元素的赋存状态与高岭石密切相关，或以超微细粒独立稀土矿物夹杂于高岭石颗粒之间，或以类质同象替代存在于高岭石晶格内，以离子态及独立矿物型存在的占比较少（朱丹等，2024）。离子半径是影响类质同象的重要因素，稀土元素的离子半径在 0.102 nm（La3+）至 0.085 nm （Lu3+ ）之间，与 Ca2+ （0.099 nm）、Zr4+ （0.079 nm）、Ti2+ （0.080 nm）、Fe2+ （0.082 nm）、Fe3+ （0.067 nm）等元素的离子半径相当，且化学键的性质、价态等影响类质同象的参数相近，由于高岭石、伊利石等矿物中常混有Fe、Ti、Ca等元素，稀土元素完全有可能以类质同象的形式置换上述元素离子（唐波等，2021）。
根据前人研究成果（唐波等，2021；杨鑫朋等， 2023；朱丹等，2024），结合研究区含稀土泥质岩主要组成矿物（表3、表4、图5、图6）为黏土矿物、石英，黏土矿物以高岭石、伊利石为主，副矿物主要为赤褐铁矿、锆石、白钛石、榍石、磷灰石，偶见稀土独立矿物独居石，推断研究区内稀土元素主要以类质同象态存在于伊利石、高岭石等黏土矿物和赤褐铁矿、锆石、白钛石等副矿物中，存在少量稀土元素呈独居石独立矿物相。
5.2 稀土元素物源分析
由于碎屑岩中 REE 含量主要受控于物源区的岩石成分，反映物源区的地球化学特征，而风化和成岩作用的效应是次要的，其对沉积岩中REE再分配影响不大（McLennan，1993），因此 REE 可作为一种重要的物源示踪物。
据La/Yb-ΣREE判别图可知（图8），探槽和钻孔中含稀土泥质岩样品主要落入花岗岩区，其次为碱性玄武岩区，推断研究区泥质岩中稀土元素主要来自花岗岩，部分由铁镁质火成岩提供，即幔源型的碱性玄武岩或其火山碎屑岩。由于 Eu 不受或较少受沉积作用和成岩作用的影响，因此碎屑沉积岩的 Eu异常可指示其源区的 Eu异常，具有 Eu负异常的沉积物主要来源于长英质岩石（上地壳来源），而Eu 正异常或无异常则指示碎屑岩源自镁铁质原岩的风化沉积（郑方顺和宋国学，2023；陈晶源等， 2025），研究区内含稀土泥质岩δEu介于0.53～0.71，反应稀土元素源自长英质岩石。根据中国区域地质志河北志（张晔卿等，2017）蔚县盆地北部的古元古代变质二长花岗岩稀土总量较高，为233×10-6 ，也具有明显的负铕异常（0.53），稀土元素球粒陨石标准化配分曲线与本区含稀土泥质岩特征相似（图7），均为轻稀土富集型，轻重稀土分异程度较大，重稀土之间没有出现明显的分异。另外变质二长花岗岩中副矿物为磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石等与研究区含稀土泥质岩中副矿物为赤褐铁矿、锆石、磷灰石相似，推断变质二长花岗岩为研究区含稀土泥质岩中稀土元素的主要物质来源。
5.3 古风化环境
化学蚀变指数（CIA）用于判断物源区的化学风化程度（Nesbitt and Young，1982），Fedo et al（.1995） 总结得出：CIA=50～60，反映了弱的风化程度；CIA= 60～80，反映了中等风化程度；CIA=80～100，反映了强烈风化程度。高 CIA 值表明风化过程中 Ca、 Na、K 等元素相对于稳定的 Al 和 Ti 元素的大量流失，反映了温暖、潮湿气候下相对较强的风化程度； 反之，低CIA值反映了寒冷、干燥气候下相对较弱的风化程度。根据研究区泥质岩 CIA 值在 73.84～82.21，反应稀土元素物源区发生了中等—强的风化作用。
ICV 指数可以用来确定沉积物的成分成熟度 （Cox et al.，1995）。成分成熟度低的泥质岩石含有较高比例的非黏土硅酸盐矿物，具有高的ICV值；相反，含非黏土硅酸盐矿物少或以高岭石矿物占优势成分的成熟度高的泥质岩，其 ICV 值低（李福来等， 2009）。ICV＜1，说明成熟的样品中含有较高的高岭石、蒙脱石和绢云母等黏土矿物成分，代表可能经历了再旋回作用或首次沉积条件下经历了强烈的风化作用（Barshad，1966）。根据研究区含稀土黏土岩、泥岩 ICV 值在 0.42～0.73，表明研究区含稀土黏土岩、泥质岩经过了较长距离搬运沉积而成，成分成熟度较高（罗香建等，2023）。
5.4 富集机制
研究区内稀土元素赋存于奥陶系冶里组灰岩与侏罗系下花园组下段之间的泥质岩层中。根据中国区域地质志河北志资料（张晔卿等，2017），中三叠世之前，研究区构造单元属于中元古代—中三叠世燕山—辽西裂陷带，宣化—易县盆地。自中寒武世—中奥陶世，宣化—易县盆地处于非造山的拉张构造环境，处于下降海侵状态，有昌平组—马家沟组形成，主体为一套潟湖—浅海陆棚碎屑岩、碳酸盐岩沉积建造。研究区在早奥陶世海平面上升，沉积了冶里组地层，岩性主要为泥晶灰岩、泥质灰岩。晚奥陶世—早石炭世研究区所处的宣化易县盆地整体处于隆起状态，遭受了风化剥蚀，缺失火山与沉积建造记录。晚石炭世—中二叠世研究区所处的宣化—易县盆地为继承性坳陷盆地，有晚石炭世本溪组—中晚二叠世上石盒子组下部形成，为一套海陆交互转河湖相碎屑岩含煤建造。晚二叠世—中三叠世，宣化—易县盆地中有中晚二叠世上石盒子组上部—中三叠世早期二马营组形成，为一套河湖相碎屑岩含煤建造。
晚三叠世之后研究区构造单元属于晚三叠世—古新世多伦-蔚县火山喷发带，阳原—蔚县沉积-火山盆地。晚三叠世晚期阳原—蔚县沉积-火山盆地处于前造山构造环境，上升为剥蚀区（张晔卿等，2017），推断与研究区处于同一大地构造环境的稀土元素的源岩古元古代变质二长花岗岩遭受了较强的风化剥蚀，其内含稀土元素的矿物被分解，释放出的稀土元素以 REE3+ 的形式存在于表层酸化的水体中。
早侏罗世地层沉积之前，研究区遭受了强烈的风化剥蚀，在冶里组顶部形成了高低不平的岩溶侵蚀地貌，地形较低的凹地积水成湖，受盆地基底间歇沉降运动的影响，湖水几度进退（张树胜，1995），在浅湖、滨湖环境下（图9）接受了来自母岩风化形成的高岭石、伊利石等黏土矿物的沉积，形成泥质岩层，同时携带 REE3+ 的水体迁移到研究区上述浅湖、滨湖环境中。由于泥质岩层底部地下水活性的减弱以及冶里组碳酸盐岩在小范围的溶解，导致此处的 pH 升高，使泥质岩层剖面从浅部的弱酸性变化到深部的弱碱性，稀土元素的活动性随 pH 值的变化从上到下逐渐降低，并在剖面下部被吸附能力较强的黏土矿物所吸附聚集（杨鑫朋等，2023）。唐波等（2021）研究指出沉积型铝土矿中的稀土宜在碱性环境下富集，通过研究本区含稀土泥质岩柱状图及稀土参数变化曲线图（图10）发现，泥质岩层剖面中稀土含量呈现“上低下高”的特征。
图9含稀土泥质岩横（a）、纵剖面（b）沉积相对比图
图10含稀土泥质岩柱状图及稀土参数变化曲线图
随着泥质岩层沉积厚度变大，湖泊淤塞发生沼泽化，在泥炭沼泽环境下堆积了 1 号煤层。此后受盆地基底间歇沉降运动的影响，湖水又发生几度进退，在浅湖、滨湖环境下沉积了泥岩、细砂岩、粉砂岩细碎屑岩为主的下花园组下段地层（张树胜， 1995，2011）。随着泥质岩层上覆沉积物逐渐加厚，泥质岩层被压实固结，吸附于黏土矿物表面的稀土元素也与泥质岩层经历了漫长的成岩作用，使得原来离子吸附态的稀土元素大多转变为类质同象方式进入到黏土矿物中（杨鑫朋等，2023）。
6 结论
（1）稀土元素配分模式图显示，含稀土泥质岩具明显轻稀土富集，轻重稀土分异程度较大，重稀土之间没有出现明显分异的特征。
（2）含稀土泥质岩主要组成矿物有黏土、石英，黏土矿物以高岭石、伊利石为主，副矿物主要为赤褐铁矿、锆石、白钛石等，偶见独居石。
（3）参考前人研究成果，综合本区测试数据，推断本区稀土元素主要以类质同象态存在于伊利石、高岭石等黏土矿物和赤褐铁矿、锆石、白钛石等副矿物中，存在少量稀土元素呈独居石独立矿物相。
（4）根据 La/Yb-ΣREE 图解和含稀土泥质岩与蔚县盆地北部的古元古代变质二长花岗岩的稀土元素地球化学特征和副矿物特征相似，推断变质二长花岗岩为研究区稀土元素的主要物质来源。
（5）早侏罗世地层沉积之前，研究区遭受了强烈的风化剥蚀，在冶里组顶部形成了高低不平的岩溶侵蚀地貌，地形较低的凹地积水成湖，受盆地基底间歇沉降运动的影响，湖水几度进退，在浅湖、滨湖环境下接受了来自母岩风化形成的高岭石、伊利石等黏土矿物的沉积，形成泥质岩层，同时携带 REE3+ 的水体迁移到研究区上述浅湖、滨湖环境中。由于冶里组碳酸盐岩在小范围的溶解，导致泥质岩层底部呈弱碱性，稀土元素的活动性降低，并在剖面下部偏碱性环境下富集，形成了泥质岩剖面中稀土含量呈现“上低下高”的特征。
致谢 审稿专家和编辑提出了宝贵建议和意见，对本文质量提升起到了重要作用；野外工作中得到王博楠、程沛然、冯光等同事的支持；论文修改过程中绵阳师范学院地理与环境学院李高杰老师，河北省地质调查院华芳辉提出了建设性意见，在此一并表示衷心的感谢！
注释
① 河北省地矿局第四地质大队 .2020. 河北省一斗泉、阳眷、蔚县 1∶5万区域地质调查报告[R].
