Occurrence Characteristics of Heavy Metals in Cambrian Black Shale, Northeast Chongqing and Its Weathering-Induced Environmental Impacts

本文对重庆城口地区黑色页岩露头进行采样，利用矿物自动分析系统（TIMA）、电子探针（EMPA）、X射线光电子能谱仪（XPS）等手段，旨在阐明黑色页岩重金属的赋存状态及风化行为。结果表明，黑色页岩主要含黄铁矿、石英、长石、方解石、粘土矿物等造岩矿物。黑色页岩重金属元素含量与上陆壳（UCC）值相比，As, Mo强烈富集（比值 > 10），Cd中等富集（比值 5~10），Cr, Tl, Cu, Zn轻微富集（比值 1~5），Pb, Mn亏损（比值 < 1）。XPS结果显示，Cd主要以Cd2+形式赋存于闪锌矿、黄铁矿、方解石和粘土矿物等；Cr分别以Cr6+形式赋存于铬酸根和Cr3+形式赋存于铬铁矿；Mo主要以Mo4+形式赋存于辉钼矿；Tl主要以Tl+形式存在。EPMA结果显示，黄铁矿主要富集As、Mo，自形晶黄铁矿（~110 μm）、立方体状黄铁矿（~40 μm）和结核状黄铁矿（> 500 μm）中As、Mo的富集程度大于晶粒为圆形的草莓状黄铁矿（~5 μm），粒径（表面积）是控制黄铁矿重金属差异性富集的主要因素。黑色页岩风化过程黄铁矿氧化生成酸性水，同时释放As、Mo等重金属，不同类型黄铁矿的风化氧化可能造成不同程度的重金属环境风险。