豐村鉛鋅礦賦礦地層微量元素地球化學特征*

李興遠 周永章 安燕飛 呂文超 白明亮

(1.廣東省地質過程與礦產資源探查重點實驗室;2.中山大學地球科學系;3.中山大學地球環境與地球資源研究中心)

欽杭成礦帶是我國華南重要的成礦帶之一，由于其有著豐富的礦產資源潛力，近年來，被中國地質調查局列為國家重點成礦帶［1］，而豐村鉛鋅礦是欽杭帶西南端比較重要的鉛鋅礦床，也是信宜—廉江鉛鋅成礦帶內典型的礦床之一。該礦床地處中垌—廉江斷褶帶豐村次級向斜盆地內，研究區內泥盆紀地層發育，構造復雜，地質要素套合好，區域成礦地質背景有利，豐村鉛鋅礦體主要賦存在泥盆紀東崗嶺組灰巖中。本研究對該組灰巖進行了系統的微量元素測試，并對其地球化學意義進行了一些總結和探討。

1 地質概況

研究區位于廣東省廉江市河唇鎮境內，從大地構造背景看，它位于欽杭成礦帶的南端，粵西云開隆起區的南緣，北東向信宜—廉江斷褶帶中南段，中垌—廉江復向斜中部南東翼，豐村鉛鋅礦區主要包括徑口、山背、大博面和上園垌4個礦段，為一中型鉛鋅礦。礦區地層主要為泥盆紀地層，自北西向南東組成了大博面向斜、礦山背斜和徑口—山背向斜。此外，礦區構造活動強烈，斷裂、節理、破碎及熱液活動發育，是有利的成礦地段。豐村鉛鋅礦主要賦存在泥盆紀地層內，地層單位可以劃分為信都組、東崗嶺組、天子嶺組和帽子峰組［2-3］。東崗嶺組、天子嶺組主要分布在礦區中北部，前者是主要的賦礦地層，信都組、帽子峰組分別分布在礦區北西和南東部。

(1)泥盆紀信都組(Dx)。信都組上下部以板巖為主，局部夾變質砂巖和灰巖透鏡體，是區內分布最廣泛的地層。上、下部巖性以板巖為主，夾砂巖、灰巖透鏡體，中部為砂礫巖、板巖互層，板巖分絹云母板巖和絹云母砂質板巖，厚度大于629.53 m。

(2)東崗嶺組(Dd)。東崗嶺組為一套淺海相碳酸鹽沉積，灰巖中含有較多的炭質，同時 MgO、Al2O3、SiO2含量較高，其下部有較多的粉砂質絹云母頁巖、泥質灰巖薄層或透鏡體分布，下部和上部均含有黃鐵礦或鉛鋅等硫化物礦層或透鏡體。呈狹長的帶狀分布于礦區的中部，系本區的主要含礦層位。其巖性有粉晶灰巖、白云質灰巖、炭質灰巖、細晶灰巖，夾板巖透鏡體、鉛鋅礦體、鉛鋅銀礦體、黃鐵礦體，厚度為162.0～349.0 m。

(3)天子嶺組(Dt)。該層僅分布于礦區的東南部，面積約1.6 km2，其巖性有薄層狀、塊狀灰巖夾薄層狀含磷質灰巖，粉、細晶灰巖，白云質灰巖，白云巖，厚度為550.5 m。

2 樣品采集及測試

本次樣品采自粵西廉江市河唇鎮豐村礦區鉆孔巖芯中，均為東崗嶺組灰巖，剔除風化、蝕變樣品，從中選擇出15件樣品，全巖樣品首先除去表面，保留無裂隙且相對堅硬的部分，隨后用顎式破碎機將其粉碎，并用超純水進行3次振蕩清洗。然后用碾缽破碎至200目以下，送至廣東省地質過程與礦產資源探查重點實驗室進行制樣分析，采用ICP－MS方法，大多數元素分析精度優于3%，一共測試了Sc、V、Cr等23種元素，分析結果見表1。

表1 東崗嶺組灰巖微量元素測試結果

3 討論與認識

3.1 結果分析

以中國沉積地層微量元素豐度［4］為標準，橫軸以元素相容性的順序為刻度，對部分樣品微量元素數據進行了地球化學處理，見圖1、圖2。從表1及蛛網圖可以看出，兩類巖石樣品微量元素富集虧損情況明顯不同，對于同類灰巖又表現了整體的一致性，具體表現為:在炭質灰巖中，主要富集Ba、Ta、Nb、Zr、Ge、Mn，其余元素相對虧損;白云質灰巖中，主要富集 Pb、Mo、Zn、Mn，其余元素相對虧損，兩類巖石共同虧損的元素有 Rb、Cs、Hf、Th、U、Sc、Ga、Y、Cu、Co、Ni、Cr。碳酸鹽巖是由碳酸鹽礦物組成的化學沉積巖，諸多研究表明，在海相碳酸鹽成巖過程中，錳不斷被獲取，鍶逐漸被丟失，東崗嶺組灰巖中Mn含量為(208.3～3 191)×10－6，平均為1 027.42×10－6，大約是中國沉積巖豐度的4倍，Sr含量為(28.69 ～488.9)×10－6，平均為 300.45 ×10－6，接近于中國沉積巖豐度(300×10－6)，對于成礦元素，東崗嶺組灰巖地層中都虧損Cu，而Pb、Zn主要富集在白云質灰巖中，炭質灰巖中相對虧損，其中Pb含量為(4.64～281.4)×10－6，平均為109.08 ×10－6，是中國沉積巖(11×10－6)的 10倍，Zn含量為(0.301 ～ 789.5)× 10－6，平均為 198.64 × 10－6。Rb、Cs、等大離子親石元素虧損，而炭質灰巖中則富集Ba(平均為507.8×10－6)，可能與其沉積物中部分有機質較強的吸附作用有關［5］。此外，Hf、Th、U、等高場強元素也相對虧損，Hf平均為1.31×10－6，Th平均為3.67×10－6。

圖1 東崗嶺組炭質灰巖微量元素與中國沉積巖含量比較▲—DG39;●—DG48注:w樣表示樣品元素含量，w中表示中國沉積巖元素含量。

3.2 微量元素地球化學特征及意義

圖2 東崗嶺組部分白云質灰巖微量元素與中國沉積巖含量比較■—DG43;●—DG46注:w樣表示樣品元素含量，w中表示中國沉積巖元素含量。

沉積巖中微量元素濃度受物源區巖石類型、風化、沉積等多種地質因素的影響，根據巖石中微量元素特征可以識別地球化學過程及沉積物的來源［6］，大量研究表明，Sr對碳酸鹽巖沉積環境和成巖作用起重要的指示作用，元素Sr含量、Sr同位素等相應的元素含量比值具有良好的地球化學指示意義。Sr與Ca有著相近的離子半徑，常常以類質同象的方式置換Ca的位置［6-8］。Sr含量在不同類型碳酸鹽礦物中是不相等的，一般而言，文石中Sr含量最高，高鎂方解石相對較少，低鎂方解石是最低的［9］;在高鹽度的暗色和深海巖石類型中，Sr含量高;在濱海、淺海有機成因和有機碎屑碳酸鹽巖中，Sr含量低。通常用w(Sr)/w(Ba)來反演陸海相過渡的階段，因為Sr的硫酸鹽溶解度較高一些，所以在淡水環境向海相環境過渡過程中，w(Sr)/w(Ba)逐漸增大。在東崗嶺組灰巖地層中，Sr含量為(28.69～488.9)×10－6，平均為 300.45 ×10－6，相對虧損，反映了海相沉積過程中 Sr的流失，炭質灰巖中為0.066～0.074，白云質灰巖w(Sr)/w(Ba)多為6～11(DG55除外)，通常認為，w(Sr)/w(Ba)＞1表明可能是正常海相沉積，w(Sr)/w(Ba)＜1是陸相沉積［7］。本組樣品兩者兼有之，暗示東崗嶺組灰巖部分可能受陸相影響，因此，其沉積環境可能是一個海陸過渡帶或是淺海灣，以海相沉積為主。研究表明，w(Sr)/w(Cu)值為1.3～5.0時指示濕潤氣候，大于5.0指示干旱氣候。本組樣品的w(Sr)/w(Cu)比值為8.58～220.69，大部分的w(Sr)/w(Cu)值都遠大于10，暗示研究區碳酸鹽巖在沉積期間，氣候比較干旱。Mn在成巖作用過程中沒有較大的變化，白云巖化作用對Mn含量影響甚微，所以Mn作為古環境的指示劑比Sr更有利，在本組灰巖中，Mn含量為(208.3～3 191)×10－6，平均為1 027.42×10－6。本組灰巖樣品中Pb的平均含量為109.08×10－6，是中國沉積巖(11 ×10－6)的10 倍，Zn的平均含量為198.64×10－6，均明顯高于地殼豐度，暗示礦源層為東崗嶺組灰巖，地層各深度中Pb、Zn元素變化規律大體相同，Pb、Zn在不同深度地層均具有不同程度的富集。局部和整體呈現先遞增后遞減的趨勢，與炭質灰巖相比，白云質灰巖更加富集Pb、Zn，東崗嶺組灰巖地層中都虧損 Cu((3～7)×10－6)，基本無成礦前景，東崗組灰巖是一套厚度不大、夾層較多、巖性差異及變化較大的石灰巖建造，是正常的海相沉積。w(U)/w(Th)具有重要的地球化學指示意義，通常認為w(U)/w(Th)＞1時，沉積成巖過程中有熱液擾動［8，10］，正常海相沉積時候w(U)/w(Th)＜1;本次東崗嶺組灰巖樣品中大部分樣品w(U)/w(Th)＜1，說明為正常海相沉積，少部分樣品(DG42、DG43、DG44、DG55)的 w(U)/w(Th)＞1，，可能暗示后期受熱液改造，因此，豐村鉛鋅礦具有沉積疊加熱液改造型礦床的特點。

4 結論

通過上述討論，認為豐村鉛鋅礦體主要賦礦地層(東崗嶺組灰巖)沉積時處于封閉、干燥缺氧的還原環境，為正常海相沉積，后期有熱液擾動。東崗嶺組地層不僅是主要賦礦、容礦主體，而且是Pb、Zn的主要礦源層，并受后期熱液改造，Pb、Zn在不同深度地層均具有不同程度的富集，局部和整體上呈現先遞增后遞減的趨勢，豐村鉛鋅礦具有沉積疊加熱液改造型礦床的特點。

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