淺析甘肅西成礦田鉛鋅礦床的成礦物質

王 謙

（甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州 730046）

1 甘肅西城礦田地質基本概況

甘肅西城礦田鉛鋅礦床處在秦嶺地槽褶皺區域，礦田內部所出露的地層包括泥盆系、次有三疊系、侏羅系以及第三系等。其中泥盆系展布區很多區域都能夠見到非常明顯的古生代蓋層基底，形成基底的主要地層屬于碧口群以及志留系白龍江群[1]。區域內部侵入活動非常劇烈，該區域的巖層主要為印支—燕山期中酸性花崗巖類。該礦區的褶皺構造可以分成I、II、III級褶皺，主要以吳家山東西向復背斜為骨架，礦田的斷裂構造主要為東西向斷裂。該區域的鉛鋅礦床主要賦存在中泥盆統安家岔組第一層以及西漢水組第二層，礦體大都限定在碎屑巖相向碳酸鹽巖相過渡的位置。

2 含礦層地球化學研究

為了能夠充分明確礦層在走向上的實際情況，在泥盆系地層區域順著地層的具體走向測制不同的地層地球化學剖面，這些剖面大都設定在非礦化區域，但是為了實現不同地層對比并且分析礦化區域地球化學特征，也在礦化區域選定了一定的剖面[2]。本文對于不同剖面地層巖石樣品實施了分析，同時利用柯爾莫哥洛夫正態檢驗法對于相關數據實施了分析，得出如下幾方面結論：

（1）通過數據分析可知，此區域泥盆系地層的絕大部分微量元素含量相對較低，大多處在地殼元素豐度值之下，只有鉛鎘等元素處在富集區。從下泥盆統到上泥盆統，不管是成礦元素還是伴生元素，其含量并沒有呈現出顯著的單向增加或者減少的趨勢；從距離礦區較遠的正常沉積區來看，中泥盆統地層中大多數化學元素都呈現了正態分布的趨勢，含量穩定性相對較好。絕大多數成礦元素以及伴生元素含量要明顯較地殼豐度值低，只有鉛元素稍高于地殼豐度值。對于距離礦化區域相對較遠的東部地區來說，其成礦元素中的鉛鋅含量要明顯低于西成礦田內部同樣層位中的成礦元素。

對于礦區的含礦層來說，無論是成礦元素還是伴生元素都表現出了非常明顯的富集效應，其中鉛鋅平均含量要遠遠大于正常沉積區的含量（達到10倍多），同時該區域鋅的富集程度要遠大于鉛、銅等元素，這就表明該區域主要是以鋅礦化作為主要成礦特征的。另外，相對于正常沉積區巖石來說，含礦層相應巖石的微量元素分布特征要有明顯的差異。其中正常沉積區的各種巖石微量元素含量分布大體上呈現的是含量低、分布均勻的特征，同時碳酸鹽巖中的成礦元素含量要明顯低于碎屑巖。但是礦區同種巖石的微量元素絕大多數的含量要高很多，同時碳酸鹽巖當中的成礦元素含量也要超出碎屑巖較多，這些都表明礦區的含礦巖層發生了非常顯著的成礦作用。

（2）相對于正常沉積區來說，礦區含礦層當中遵從正態分布特性的成礦元素以及伴生元素種類要少很多，將不滿足正態分布規律的樣本按照平均值+兩倍均方差的方式從樣品中剔除，確保所檢驗以及處理的樣本滿足正態分布的基本規律。通過此種處理方式所得到的樣本元素平均含量絕大多數都和正常沉積區平均含量相接近。這就說明了礦區含礦層當中很多成礦元素以及伴生元素都是成礦作用疊加之后的結果。為了能夠明確該礦區的礦化程度，可以采取“礦化成熟度”作為基本指標[3]。礦化成熟度就是指剔除樣品之前的成礦元素平均含量和正態檢驗、剔除樣品之后所得樣本成礦元素平均含量的比值，通過分析可知，甘肅西成礦田各個礦區含礦層成礦元素的礦化成熟度處在1～5范圍。

（3）不同于正常沉積區泥盆系，在某些鉛鋅礦區出現了兩種相對獨立的成礦元素組合，其中一種為鉛、鋅、鎘、銅，能夠體現出鉛鋅成礦作用，另一種為鈷、鎳、鐵、銅，體現的是黃鐵礦化的作用。

（4）為了明確不同成礦元素在不同巖石中所賦存的形式，本文主要采取的是巖石成礦元素偏提取試驗。具體的試驗操作為：第一，在試樣中加入10ml15%的（NH4）3C6H5O7之后對其進行攪拌（約2h），之后將其靜置一定時間后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進行測定，能夠明確吸附相的情況；第二，在試樣中加入10ml10.1MNa4P2O7·10H2O之后對其進行攪拌（約2h），保持60℃溫度對其加熱約1h之后將其靜置約12h，之后對其振蕩1h，一定時間后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進行測定，能夠明確有機相的情況；第三，在試樣中加入10ml2N CH3COOH之后對其進行攪拌（約2h），之后將其靜置一定時間后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進行測定，能夠明確碳酸鹽相的情況；第四，在試樣中加入5ml濃鹽酸以及2gKClO3之后將其加熱蒸干，之后再加入20ml2%硝酸對其攪拌1h之后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進行測定，能夠明確硫化物相的情況；第五，在試樣中加入10mlHF以及4mlHClO4并且對其加熱蒸干，之后在其中加入4mlHNO3并加熱蒸干，循環3次之后加入20ml10%HNO3同時測定其中的鉛鋅含量能夠得到硅酸鹽相的情況；

通過上述試驗可知，相對于正常沉積區巖石來說，礦區巖石中硫化物相的成礦元素含量要高出很多。能夠初步判定此區域泥盆系不具有較為穩定的鉛鋅銅富集層。

3 基底地層提供成礦物質可能性分析

（1）通過分析可知此區域基底屬于碧口群，屬于含有火山質的海相地層，同時也包括志留系白龍江群地層。這兩種地層中鉛鋅以及其他微量元素含量相對較高，特別是碧口群中相對較厚的凝灰質巖層來說，鉛鋅含量都超出了100×10-6，志留系中的某些炭質巖層鉛鋅含量更高，有些能夠達到200-300×10-6。

（2）通過對碧口群以及志留系地層成礦元素分析可知，鉛鋅元素主要以硫化物的方式存在，而硫化物中的鉛鋅含量占比非常高，分別能夠達到61.9%～77.7%以及63.9%～80.5%，另外也存在著大量鉛鋅的易溶物[4]。

（3）為了進一步分析該區域成礦元素的活性，以該區域成礦條件為參照對于碧口群巖石實施了淋濾試驗，以此來判定成礦物理化學環境中成礦元素能否受到熱水溶液的萃取和轉移，通過實驗分析可知：隨著成礦穩定的上升鉛鋅元素的活化能力有所提升，在壓力處在300×105Pa之下時鉛鋅淋濾量會隨著壓力的上升而增加，在300×105Pa時達到了最大值，具體試驗曲線如圖1所示。

另外從試驗結果能夠推算出，在250℃、400×105Pa情況下，1g基底巖石能夠萃淋取出10×10-6的Zn2+以及8×10-6的Pb2+，1g基底巖石最多能夠具有0.125g循環水。因此在基底巖石和循環熱鹵水發生反應之后能夠使得每克巖石所具有的0.125g水溶解10×10-6g的Zn2+以及8×10-6g的Pb2+。

通過以上試驗和碧口群非常大的厚度都能夠說明該區域基底地層存在著大量礦物質，是礦物質開采的重要區域。

4 鉛同位素地球化學信息

該區域基底地層（碧口群）鉛同位素組成相對穩定，并且和礦床鉛同位素的組成大體類似。

對于正常沉積區來說，其最為典型的沉積成巖產物就是黃鐵礦，黃鐵礦中的鉛同位素發生了非常大的變化，三個同位素比值相對較低，這明確區別于礦床鉛同位素的情況。另外，該區域的巖漿巖和相應礦床鉛同位素比值也比較低，這也體現了和該區鉛鋅礦床非常明顯的差異。該礦田鉛同位素組成坐標圖如圖2所示，從圖中可知礦床鉛同位素大大喲集中在9.5～9.6的單階段演化區域范圍內，同時基底地層也存在兩件樣品處在礦床樣品集中區域內部。巖漿巖以及相應礦床和正常沉積區域樣品的鉛同位素大多處在9.2～9.5演化曲線之間，和礦床、基底地層樣品存在著較大差異。

鉛鋅礦床的礦石鉛Doe模式年齡主要集中在400Ma～500Ma范圍內，要顯著老于賦礦地層時代，所以并無法表征礦化的具體時間。能夠代表此區域特征的礦石鉛更多來自于古老的基底地層。從實際分析可知，基底地層鉛模式年齡和鉛鋅礦床的礦石鉛模式年齡大體相當，平均在437Ma，并且兩者之間的其他特征值也比較相似，這就表明兩者可能存在某些關聯因素。

但是中泥盆統地層鉛模式在年齡以及源區特征值方面和礦石鉛存在非常大的區別，說明兩者之間并不存在相應關聯。而對于出露的巖漿巖來說，其相對于鉛鋅礦床來說不但鉛同位素組成相對較低，并且源區特征值也存在較大差異，這就表明兩者是在兩個不同體系當中演化而成。

5 結語

本文主要分析了甘肅西成礦田鉛鋅礦床成礦物質的來源情況，明確了此礦區的金屬物質更多來自于基底地層而并非礦層的結論，通過本文的介紹能夠為礦區物質分析以及找礦提供一定參考和幫助。