综述：土耳其东部构造活动湖盆中第四纪铁锰结核的混合水成-热液成因

本文首次系统研究了土耳其东部A?r?地区第四纪湖相沉积物中铁锰结核的矿物学、地球化学及稀土元素(REE)特征。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和扫描电镜-能谱(SEM-EDX)分析，揭示其以针铁矿和锰钡矿为主，具有典型低温成岩环境的葡萄状和胶状结构。稀土配分模式显示轻稀土富集、弱负铕异常(EuN/Eu* = 0.69–0.84)和可变铈异常(CeN/Ce* 0.74–1.95)，表明在氧化还原波动条件下混合水成-热液成因。

　　

引言

铁锰结核作为天然水体中常见的自生沉积物，其形成机制在海洋环境中已有深入研究，但陆相湖盆中的成矿过程仍存认知空白。土耳其东部A?r?盆地发现的直径达45厘米的特大型结核，为揭示构造活跃区湖相铁锰矿化提供了独特样本。

地质背景

东安纳托利亚高原作为阿拉伯-欧亚板块碰撞的产物，发育多个保存新近纪-第四纪湖相序列的山间盆地。A?r?盆地以厚层湖相-河流相沉积为特征，结核赋存于受断层控制的古湖盆环境中，暗示构造活动对成矿的关键控制。

矿物学与岩相学

XRD与拉曼光谱分析确认结核以α-FeOOH（针铁矿）和γ-MnOOH（锰钡矿）为主要矿物相，含微量石英。SEM-EDX揭示的Co、Ni、Zn微量元素呈局部分布，与铁锰氧化物相共生。结核内部发育典型胶状环带构造，反映周期性化学沉积过程。

地球化学特征

稀土元素分析显示三大特征：

1. 1.

   轻稀土富集（LREE/HREE = 2.1–3.8）

2. 2.

   稳定负铕异常（Eu/Eu* = 0.69–0.84）

3. 3.

   显著变化的铈异常（Ce/Ce* 0.74–1.95）

   这种"三明治式"配分模式指示沉积期氧化-还原条件的频繁波动，其中正铈异常反映氧化环境下的Ce⁴⁺固定，而负异常暗示缺氧期的Ce³⁺溶解。

讨论

结核的形成被解释为多阶段过程：

1. 1.

   水成作用：通过水体中铁锰氧化物的直接沉淀，形成初始结核核心

2. 2.

   热液输入：邻近火山活动提供的金属元素通过断层系统注入湖盆

3. 3.

   成岩改造：早期沉积物在埋藏过程中发生元素再分配

   Ce_N/Ce与Eu_N/Eu的协同变化，有效记录了盆地古氧相的周期性转换，这种动态环境很可能是区域构造活动导致的热液喷发与湖水分层共同作用的结果。

结论

A?r?盆地铁锰结核代表了一种特殊的陆相混合成因类型，其形成机制不同于经典的海相模型。构造活动通过控制热液通道和沉积环境，创造了独特的"构造-沉积-成矿"耦合系统。该发现为理解造山带湖盆中的金属循环提供了新视角，对陆相沉积矿床勘探具有指示意义。