本学位论文紧密结合贵州省地质矿产勘查开发局113地质队承担的科学研究项目,选择黔西北威宁地区稀土矿床为研究对象,展开研究工作。试图通过稀土矿床地质地球化学特征的研究,探讨矿床形成的源→运→聚地球化学过程,揭示稀土成矿的地球化学机制。并以之为据,建立成矿模式,为稀土矿找矿、地质勘查提供新的科学依据。本论文以野外地质调查为基础,运用地质学、大地构造学的研究方法研究了区域地质背景。运用沉积学、地层学、岩石学、矿床学的研究方法研究了晚二叠世岩相古地理及其与稀土成矿的关系。在此基础上,采用矿床地球化学、矿物岩石学的研究方法研究了稀土矿床的地球化学特征。运用矿物岩石学、常量元素地球化学、微量元素地球化学、稀土元素地球化学、实验地球化学的研究方法研究了成岩成矿的物质来源、岩矿中稀土元素存在形式、稀土元素的搬运迁移形式和沉淀富集的地球化学过程,并建立了该区稀土矿床的成矿模式。通过以上研究,得出如下主要结论:1.在早二叠世晚期和晚二叠世早期,扬子地块西南部曾发生强烈的构造运动,导致该区域壳-幔的基性-超基性岩浆强烈活动,发生大规模喷溢。溢出的岩浆形成覆盖面广、厚度巨大的基性-超基性岩-峨眉山玄武岩。喷出的岩浆则形成大规模的火山碎屑凝灰岩。由此构成了我国的大火成岩省。2.含矿地层岩石的常量元素、微量元素的测试分析及岩矿鉴定结果表明,成岩物质源自峨眉山玄武岩、火山碎屑凝灰岩。这表明峨眉山玄武岩、火山碎屑凝灰岩为成岩母岩。矿岩的稀土元素测试分析结果表明,峨眉山玄武岩、火山碎屑凝灰岩富含稀土元素,最高可达223.85×10^-6,平均201.98×10^-6。并且矿石的稀土元素组成与峨眉山玄武岩、火山碎屑凝灰岩一致。证明矿石的稀土元素也源自峨眉山玄武岩、火山碎屑凝灰岩,与含矿地层岩石的物源同源。由于峨眉山玄武岩覆盖面广,厚度巨大,在强烈的风化作用下产生大量的风化产物,成为蚀源区、物源区,为后来的成岩成矿提供足够的物质来源。3.岩矿中稀土元素存在形式的扫描电镜、电子探针分析结果表明,岩矿中未见到独立的稀土矿物。岩矿的浸取试验结果表明,岩矿中的稀土元素在几种稀浓度试剂浸取下,都有较高的浸出率。这表明稀土元素是以离子态而不是矿物态存在于岩矿中,吸附于高岭石粘土矿物表面。4.稀土元素的搬运迁移形式的研究结果表明,峨眉山玄武岩在遭受到强烈风化作用时,岩石会普遍发生碎裂形成岩屑。岩屑在大气降水成因的地表水作用下,发生分解,蚀变成为高岭石粘土物质。与此同时,赋存在其中的稀土元素被解析出来,以离子形式被高岭石粘土矿物吸附于表面,并随高岭石粘土矿物一起被搬运迁移至火山洼地,沉积成岩,形成含稀土地层。在含稀土地层中,稀土元素仍然以离子形式被高岭石粘土矿物吸附于表面,赋存在岩石中。简而言之,稀土元素是以离子形式被搬运迁移,也以离子形式沉淀富集成矿。5.在成岩过程中,存在于高岭石粘土矿物颗粒间的同生流体在上部静压力作用下被排出,发生扩散,形成渗流,形成同生流体。同生流体在扩散、渗流过程中,原始沉积物高岭石粘土中的部分稀土元素有可能被带出,进入同生流体中,形成含稀土流体。含稀土流体在内力地质作用驱动下发生扩散、循环。当这种含稀土流体扩散、循环进入到含矿地层时,往往会导致成矿作用的发生,使得进入到含矿地层岩中的稀土元素发生活化、再富集。从而形成该沉积-再造型稀土矿床。取得如下主要成果和创新点:1.提出成矿物质的来源除源自峨眉山玄武岩外,火山碎屑凝灰岩也是稀土元素重要来源。火山碎屑岩对该区稀土矿床的形成具有不可忽视的重大贡献。2.首次采用岩矿鉴定、扫描电镜、电子探针及浸取试验相结合的办法,研究并确定了岩矿中稀土元素的存在形式。提出稀土元素主要是以离子态,被高岭石粘土吸附于表面,存在于岩矿之中,并以离子形式被粘土吸附富集成矿的见解。这一认识的重大意义在于:之前,该区稀土元素的存在形式尚不清楚。而贵州省政府、省地矿局及贵州地矿局113地质队又对稀土元素的存在形式十分重视,迫切需要知道稀土元素的存在形式。这是因为如果稀土元素的存在形式是以矿物形式存在,其开发利用的成本太高,不利于开发利用。如果是以离子形式吸附状态存在,其开发利用的成本就比较低,有利于开发利用。情况如果是后者,那么,该区的稀土矿的储量巨大,具有开发利用的重大工业价值。3.明确了稀土元素的搬运迁移形式。提出稀土元素主要是以离子态被高岭石粘土吸附于表面被地表水搬运迁移,并以离子态被高岭石粘土吸附富集成矿的见解。4.提出该区稀土矿床为“沉积-再造型稀土矿床”的见解。认为该区稀土矿床的形成是同生沉积后生富集。即,矿床的形成是在含矿地层形成之后,在地下水作用下,含矿地层岩石中的稀土元素发生活化、再富集结果。5.建立了该区“沉积-再造型稀土矿床”的成矿模式。这不仅具有重要的科学意义,还具有重要的指导找矿的生产意义。