寧南地區鉛鋅礦地球化學特征

韓兆詣，梁斌，鐘長洪

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寧南地區鉛鋅礦地球化學特征

韓兆詣1，梁斌1，鐘長洪2

（1. 西南科技大學環境與資源學院，四川 綿陽 621000；2. 四川地勘局攀西地質隊，四川 西昌 615000）

攀西寧南地區是我國重要的鉛鋅礦成礦區。對該區四大塊鉛鋅礦床礦石、圍巖微量、稀土元素特征研究表明，礦體頂底、板白云巖均具有弱的或較高的正銪異常，δEu為1.13~2.23；而鉛鋅礦化白云巖卻具有弱的負銪異常，δEu為0.64~1.00。這一特征反映了海底噴流鹵水參與了鉛鋅礦床的成礦作用，具有SEDEX型鉛鋅礦的成因特點。

鉛鋅礦；地球化學；礦床成因；寧南地區

四川攀西寧南地區位于揚子地臺西南緣的滇川黔鉛鋅多金屬成礦區，是我國重要的鉛鋅礦礦集區，目前已經發現大、中、小型鉛鋅多金屬礦床和礦點400多個，主要賦存于震旦-寒武燈影組白云巖之中。前人對該區的鉛鋅礦成礦作用已進行了大量的研究，但是對礦床的成因存在不同的認識，主要有兩種觀點：一種認為該區鉛鋅礦成礦作用經歷了沉積-成巖期初步富集和后生期疊加成礦兩個成礦階段，屬典型的密西西比型（MVT型）[1-4]；另一種認為該區鉛鋅礦為海底熱水噴流沉積型（SEDEX型）[5]。通過對攀西寧南地區典型鉛鋅礦床礦體圍巖、頂底板及礦石微量、稀土元素特征研究，探討其礦床成因，為該地區地質找礦提供依據。

1 地質特征及樣品采集

四大塊鉛鋅礦礦區出露地層主要有震旦系上統-下寒武燈影組和下寒武統筇竹寺組。燈影組為一套厚層塊狀白云巖，局部為黑色含燧石條帶泥質白云巖，其上部的麥地坪段是礦區含礦層位，主要由厚層狀微晶白云巖、中厚層狀微晶白云巖夾硅質條帶白云巖組成。在麥地坪段中有上、下兩個含礦層，分布位于麥地坪組頂部和底部。

本次研究，在該礦區四大塊鉛鋅礦區，麥地坪組頂部礦層中采集了4件樣品（編號Kd15），其中鉛鋅礦礦化白云巖2件，頂底、板巖白云巖樣品各1件；麥地坪組下部礦層中采集了3件樣品（編號BT），礦石及頂、底板樣品各1件。

2 微量元素特征

四大塊鉛鋅礦具鉛鋅礦化的白云巖及頂底板白云巖的微量元素分析結果見表1。成礦作用是在特定的地質條件下，元素遷移、富集的過程，礦石和圍巖中微量元素的富集和遷移是對成礦作用的記錄。

將四大塊具鉛鋅礦圍巖（頂、底板巖石）中的微量元素與世界碳酸鹽巖（涂里千和費德波，1961）相比較，圍巖的白云巖中顯著富集成礦元素Pb、Zn和伴生微量元素Cu、Co、Cd、Hg，總體上虧損Sr、V、Cr、Ga、Th、U等元素（圖1），這表明在白云巖形成時盆地熱液活動劇烈，海水中富含金屬元素，改造成礦作用和白云巖化的熱液中富含基性巖漿熱液。具鉛鋅礦礦化的白云巖（礦石）中的微量元素與世界碳酸鹽巖（涂里千和費德波，1961）相比較，顯著富集Pb，個別樣品中顯著富集Zn等成礦元素，Cu、Co、Cd、Rb等元素也顯著富集，普遍虧損Sr、V、Ni、Ga、Th、U等元素（圖2），與圍巖的微量元素分布特征相似。圍巖與礦石微量元素特征上的相似性表明鉛鋅礦經歷了沉積-改造成礦作用。

表1 四大塊鉛鋅礦礦石、圍巖微量元素分析結果表（×10-6）

測試單位：武漢巖礦測試中心

圖1 圍巖/世界碳酸鹽巖微量元素蛛網圖

圖2 礦石/世界碳酸鹽巖微量元素蛛網圖

3 稀土元素特征

四大塊鉛鋅礦稀土元素分析結果見表2。

表2 四大塊鉛鋅礦礦石、圍巖稀土元素（×10-6）分析結果表

測試單位：武漢巖礦測試中心

從表2可以看出，具鉛鋅礦礦化的白云巖（礦石）以及頂、底板巖石在稀土元素特征上存在顯著的差異，均具有礦化的白云巖稀土總量高于圍巖，圍巖具有正銪異常而具礦化的白云巖具有中等的負銪異常或無異常的特點。麥地坪組上部礦層礦石和圍巖的稀土總量（∑REE）在（34.34～148.91）×10-6之間，具礦化的白云巖稀土總量（73.64×10-6、148.91×10-6）是圍巖（31.11×10-6、34.34×10-6）的2~5倍，具有中等的負銪異常，δEu為0.64、0.77，而圍巖具有高的正銪異常，δEu為2.22、2.23，均具有弱～中等的負鈰異常，δCe在0.62～0.89之間，輕稀土相對重稀土富集，（La/Yb）N在6.50～19.93之間，其球粒隕石標準化的稀土元素分布模式向右傾斜（圖3）。麥地坪組下部礦層中，稀土總量在（5.56～10.48）×10-6之間，具礦化的白云巖與圍巖樣品稀土總量差別不大，但總體上仍高于圍巖中的稀土總量，無銪異常，但圍巖具有弱－中等的正銪異常，δEu為1.44、1.13，具礦化的白云巖具有中等的的負鈰異常，δCe為0.69，圍巖具有弱的負鈰異常或正異常，分別為0.78、1.31，輕稀土相對重稀土富集，（La/Yb）N在9.63～17.79之間，其球粒隕石標準化的稀土元素分布模式向右傾斜（圖4）。

圖3 四大塊鉛鋅礦頂部礦層稀土元素分配圖

（用Nakamura,1977球粒隕石標準化）

圖4 四大塊鉛鋅礦下部礦層稀土元素分配圖

（用Nakamura,1977球粒隕石標準化）

4 稀土元素特征對礦床成因的指示

礦物和巖石的稀土元素含量和特征可以反映物質來源、形成環境和介質的性質[6-8]，其地球化學特征記錄了成礦流體的來源及演化等方面的重要信息[9-11]。稀土元素Eu，被認為是唯一一個可以從Eu3+還原為Eu2+的元素。Eu是以Eu3+還是Eu2+存在，主要受氧化還原電位、溫度、pH值和壓力條件控制[12]。Sverjensky[13]和Bau[7]指出:在常溫常壓條件下，Eu在水溶液中以Eu3+形式存在；Eu3+/Eu2+的氧化還原電位隨溫度的增加而強烈增大，隨pH值增大而有輕微增加，壓力的變化影響很小。所以，Eu3+被還原為Eu2+的氧逸度隨溫度的增加而增加，當溫度足夠高時，即使在中等還原環境下，Eu以Eu2+形式出現，故高溫流體中Eu2+占主導。Eu2+由于離子半徑大，不易被吸附到礦物晶格中從而導致流體相對富Eu；當溫度降低（小于250℃）而使Eu2+重新被氧化時[12]，由于Eu3+半徑（0.99）與Ca2+接近，所以較易置換出鈣質礦物的Ca2+，使得此類礦物中呈Eu正異常。因此白云巖中存在的δEu正異常,反映了存在較高溫度的流體活動。丁振舉等[9]報道了海底熱液系統高溫流體的稀土元素具有明顯的正Eu異常。對現代大洋中脊熱水系統噴口流體稀土元素組成的調查表明，顯著的Eu正異常是高溫流體（>250℃）普遍的特征。

四大塊鉛鋅礦礦石頂底板的白云巖均具有弱的或較高的正銪異常，而具鉛鋅礦礦化的白云巖卻具有弱的負銪異常。正常沉積碳酸鹽巖的REE組成與海水REE的組成有關，正常海水的REE含量較低，具有強的負Ce異常、Eu異常不明顯的特點，而成礦熱液的REE含量較高，并且通常具有正Eu異常。正常海水與噴流含礦熱水的REE組成特征的不同反映在碳酸鹽巖樣品的δEu值上。受噴流鹵水影響的巖石樣品具有正的Eu異常，而正常沉積碳酸鹽巖Eu負異常或無異常。四大塊鉛鋅礦頂、底板白云巖為δEu為1.13~2.23，具有正銪異常，反映了海底噴流鹵水參與鉛鋅礦床的成礦作用。因此，攀西寧南地區鉛鋅礦的成礦作用與海底噴流熱鹵水有關，具有SEDEX型鉛鋅礦的成因特點。

[1] 王獎臻，李朝陽，李澤琴，等. 川滇地區密西西比河谷型鉛鋅礦床成礦地質背景及成因探討[J]. 地質地球化學，2001，29（2）：41~45.

[2] 張立生．康滇地軸東緣以碳酸鹽巖為主的鉛鋅礦床的幾個地質問題[J].礦床地質,1998，17 （增刊）:135~178.

[3] 張長青，毛景文，吳鎖平，等. 川滇黔地區 MVT 鉛鋅礦床分布、特征及成因[J]. 礦床地質，2005，24 （3）：336～349.

[4] 徐新煌. 康滇地軸東緣震旦系層控鉛鋅礦床地質地球化學特征及成因[M]. 成都：成都科技大學出版社, 1992.

[5] 林方成. 四川漢源黑區_雪區層狀鉛鋅礦床典型礦石組構與成因[J]. 礦床地質，2005，24（2）：122~133

[6] 王中剛. 稀土元素地球化學[M].北京:科學出版社, 1989.

[7] Bau M. 1991. Rare-earth element mobility during hydr -othermal and metamorphic fluid-rock in traction and the significance of the oxidation state of europium [J]. Chemical Geology, 93: 219-230.

[8] Davies J F, Prevec S A, Whitehead R E and Jackson S E. 1998. Variations in REE and Sr-isotope chemistry of carbonate gangue, Castellanos Zn-Pb deposit[J]. Cuba. Chem. Geol., 144（1-2）: 99-199.

[9] 丁振舉, 劉從強, 姚書振, 周宗桂. 海底熱液系統高溫流體的稀土元素組成及其控制因素[J]. 地球科學進展, 2000, 15（3）: 307-312.

[10] 黃智龍, 李文博, 陳進, 吳靜, 韓潤生, 等. 云南會澤超大型鉛鋅礦床構造帶方解石稀土元素地球化學[J].礦床地質, 2003, 22（2）: 199-207.

[11] 周家喜, 黃智龍, 周國富, 等. 黔西北天橋鉛鋅礦床熱液方解石C、O同位素和REE地球化學[J]. 大地構造與成礦學2012,36（1）:93-101.

[12] Luders V, Moller P and Dulskl P. 1993. REE fractiona -tion in carbonates and fluorite [J]. Monograph Series on Mineral Deposits, 30（9）: 133-150.

[13] Sverjensky D A. 1984. Europium redox equilibria in aqueous, solution [J]. Earth and Planetary Scienc Let -ters, 67（1）: 70-78.

Geochemical Characteristics of the Pb-Zn Deposits in the Ningnan Area

HAN Zhao-yi1LIANG Bin1ZHONG Chang-hong2

（1. College of Environment and Resources, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621000；2. Panxi Geological Party, BGEEMRSP, Xichang, Sichuan 615000）

TheNingnan area is an important lead-zinc mineralization area in China. The δEu values for dolomite as wallrock vary from 1.13 to 2.23, while δEu values for Pb-Zn-mineralized dolomite range from 0.64 to 1.00. This indicates that submarine brine took part in the mineralization of lead-zinc deposits and the deposit is a SEDEX type one.

lead-zinc deposit; geochemistry; ore genesis; Ningnan area

2017-04-25

中國地質調查局項目（1212010610206）資助

韓兆詣（1992-），男，河北唐山人，碩士研究生，主要從事礦產地質調查研究

P618.42,43；P632+.2

A

1006-0995（2018）03-0394-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.009