攀西寧南地區(qū)燈影組麥地坪段地球化學(xué)特征

趙　春

攀西寧南地區(qū)燈影組麥地坪段地球化學(xué)特征

趙春

（四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081）

攀西寧南地區(qū)廣泛分布震旦-寒武系燈影組地層，其中燈影組麥地坪段是重要的鉛鋅礦含礦層位。通過對該地區(qū)銀廠溝剖面麥地坪段的地球化學(xué)特征進行較系統(tǒng)研究，對其沉積環(huán)境進行分析表明，麥地坪段地層中Pb、Zn含量高，其沉積環(huán)境為貧氧的還原環(huán)境，Pb、Zn等成礦元素的可能來源沉積時期的海底熱液，這為后期鉛鋅礦的形成提供了豐富的成礦物質(zhì)。

鉛鋅礦；地球化學(xué)；燈影組麥地坪段；寧南地區(qū)

四川攀西寧南地區(qū)位于揚子地臺西緣康滇南北向構(gòu)造帶上，康滇鉛鋅成礦帶中部。該區(qū)鉛鋅礦的分布與震旦系－寒武系燈影組的白云巖在空間及成因上具有十分密切的關(guān)系，絕大部礦床、礦點均賦存于燈影組上部麥地坪段白云巖中[1-4]。通過對該段白云巖的地球化學(xué)特征研究，以期進一步揭示鉛鋅礦的成礦作用過程、控制因素以及礦床成因等問題，進而為區(qū)域地質(zhì)找礦提供依據(jù)。

1　地質(zhì)特征及樣品的采集

寧南地區(qū)震旦-寒武系燈影組，其下與觀音崖組白云巖夾粉砂巖整合接觸，其上與筇竹寺組粉砂質(zhì)頁巖平行不整合。巖性以淺灰-深灰色碳酸鹽巖為主，厚度918.7-1 339.4m。該組據(jù)巖性組合特征自下而上可分為三個巖性段：一段，二段和麥地坪段。一段主要為灰-灰白色白云巖，厚度592.7~766.2m；二段主要為灰至淺灰色、暗灰色白云巖夾灰色硅質(zhì)白云巖，厚度273.8～456.8m；麥地坪段主要為淺灰-深灰色白云巖、硅質(zhì)白云巖，巖石中普遍發(fā)育硅質(zhì)條帶，厚度54～274.7m。該區(qū)傳統(tǒng)上將該區(qū)震旦/寒武系的界線劃在麥地坪段的底部[5,6]，最近的碳同位素地球化學(xué)研究結(jié)果表明，震旦/寒武系的界線應(yīng)位于麥地坪段上部[7 ]。研究在寧南銀廠溝鉛鋅礦外圍震旦－寒武系麥地坪段地層剖面上采集了12件微晶－粉晶白云巖、4件具硅質(zhì)巖條帶白云巖樣品，進行了主量、微量和稀土元素分析（表1～表3）。

銀廠溝麥地坪段白云巖稀土配分圖

2　分析結(jié)果

微晶-粉晶白云巖樣品，主量元素平均含量與世界碳酸鹽巖（涂里千和費德波，1961）相比較，除MgO的含量相對較高外（富集系數(shù)2.69），其余主量元素：SiO2（0.49）、Al2O3（0.19）、CaO（0.70）、K2O （0.11）、Na2O（0.39）、TiO2（0.16）、P2O5（0.31）、MnO（0.32）均顯著低于世界碳酸鹽巖的含量。具硅質(zhì)巖條帶的微晶白云巖樣品，主量元素平均含量與世界碳酸鹽巖相比較，除Na2O（1.53）、MgO（1.24）、SiO2（10.31）、P2O5（1.56） 相對較高外，其余主量元素：Al2O3（0.16）、CaO（0.34）、K2O（0.13）、TiO2（0.23）、MnO（0.25） 均顯著低于世界碳酸鹽巖的含量。

表1　銀廠溝麥地坪段白云巖主量元素化學(xué)分析結(jié)果表（%）

樣品的微量元素平均值與世界碳酸鹽巖（涂里千和費德波，1961）相比較，顯著富集（富集系數(shù)＞1.5）Ba（1.61）、Zn（2.86）、Co（21.27）、Cd（14.05）、Pb（6.80），貧Sr（0.04）、V（0.29）、Ni（0.34）、Th（0.25）、U（0.40），其中Sr元素的含量遠低于世界碳酸鹽巖微量元素平均含量；Sc元素的含量與之基本相同。

表2　銀廠溝麥地坪段白云巖微量元素化學(xué)分析結(jié)果表（μg/g）

微晶－粉晶白云巖以及具硅質(zhì)條帶的微晶白云巖中稀土元素特征差別不大。所有樣品中的稀土總量極低，在2.74～16.89×10-6之間，平均含量為6.17×10-6。輕稀土相對于重稀土富集，(La/Yb)N在9.26~29.29之間。大部分樣品具有弱－中等的負銪異常，δ Eu為0.58~0.95，部分樣品具有弱的正銪異常。大部分樣品均具有中等的負鈰異常，δ Ce在0.62~0.89之間，部分樣品具有弱的鈰異常（表3）。兩種類型巖石樣品總體上具有比較一致的稀土配分曲線（圖），這在一定程度上反映了樣品的沉積環(huán)境、稀土來源及其地球化學(xué)演化上的相似性。

表3　銀廠溝麥地坪段白云巖稀土元素化學(xué)分析結(jié)果（μg/g）

3　討論

3.1元素的相關(guān)分析

碳酸鹽巖中各種元素含量主要受原始沉積環(huán)境、陸源區(qū)及成巖作用的影響。為弄清楚各元素的富集機制及相互依存關(guān)系，對各元素作了相關(guān)關(guān)系分析，分析結(jié)果見（表4）。可以看出：

表4　銀廠溝麥地坪段碳酸鹽巖各組分及元素相關(guān)系數(shù)

1）SiO2與Na2O、P2O5呈顯著的正相，與CaO、MgO呈顯著的負相；與Al2O3、Fe2O3、FeO等相關(guān)性極差。這表明白云巖中的硅質(zhì)組分并非來源于陸源物質(zhì)，而可能直接來自于碳酸鹽巖沉積過程中的硅質(zhì)熱水，與野外宏觀地質(zhì)特征相吻合的。

2）P2O5與SiO2、K2O顯著正相關(guān)，與CaO顯著負相關(guān)。地球化學(xué)和海洋化學(xué)大量測定表明，海水中的磷是不飽和的，濃度很低，不能從海水中以無機方式直接沉淀出來，海水中P的直接物源是含磷的陸源碎屑和富含磷質(zhì)的海洋生物。P2O5與上述元素的相關(guān)性表明，碳酸鹽巖中的P主要來自于陸源組分。

3）REE與SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3等相關(guān)性差，表明白云巖稀土元素受到陸源物質(zhì)的影響小。

4）Pb與REE呈顯著正相關(guān)，與MgO、CaO有一定正相關(guān)性，與SiO2有一定負相關(guān)；Zn與MgO、CaO有顯著正相關(guān)，與SiO2顯著負相關(guān)，Pb與Zn有顯著正相關(guān)。這表明Pb、Zn具有共同的來源，而且與碳酸鹽巖的沉積過程或白云石化過程關(guān)系密切，表明在碳酸鹽巖沉積時，有含鉛鋅成礦流體加入。

3.2稀土、微量元素對沉積環(huán)境的指示

研究沉積環(huán)境的氧化還原條件，鈰異常指示是一種可靠而又有效的方法。Bai et al.[8]通過對華南泥盆紀缺氧沉積物的稀土元素地球化學(xué)特征的研究，指出鈰異常值可用Ce/La比值代替，當(dāng)Ce/La<1.5時為富氧環(huán)境，1.5~1.8時為貧氧(dysoxic)環(huán)境，大于2.0時為厭氧環(huán)境。從該剖面Ce/La的比值可以看出（表3），除了麥地坪段中部、下部有兩個樣品的Ce/La<1.5外，表明其沉積環(huán)境為富氧環(huán)境外，其余樣品的Ce／La比值均大于1.5，少數(shù)樣品大于2.0。稀土元素的特征表明，該處麥地坪段的沉積水體總體上為貧氧環(huán)境，應(yīng)為一局限臺地（瀉湖）下的產(chǎn)物。

Sr/Ba比值的變化在一定程度上亦能反映沉積環(huán)境的變化。研究表明[9]，在臺地相碳酸鹽巖沉積中，開闊臺地相Sr/Ba比值相對較高，而局限臺地相、蒸發(fā)臺地相則相對較低。這是因為局限臺地相以白云巖為主，而Sr含量的變化受成巖作用尤其是白云石化作用影響強烈，在白云石化作用過程中Sr的含量會有一定的損失，所以白云巖的Sr/Ba比值偏低，而以白云巖為主的局限臺地相Sr/Ba比值就相對偏低。在該剖面上，Sr/Ba比值呈現(xiàn)多次的波動，但總體上看從下到上其值變小，這表明在麥地坪段的沉積時期，其晚期（上部）的沉積環(huán)境局限性相對更強，這一層段也是鉛鋅礦的賦礦層段，這表明沉積環(huán)境與鉛鋅礦的形成（或鉛鋅的初始富集）有關(guān)。沉積巖中的某些微量元素對沉積環(huán)境具有良好的指示意義，是判斷其形成環(huán)境氧化還原條件的重要手段之一。Jones等[10]對西北歐晚侏羅世沉積的古氧相地球化學(xué)研究后認為，DOP（黃鐵礦礦化程度）、U/Th、V/Cr、Ni/Co比值及自生鈾含量(AU)是判斷沉積環(huán)境氧化還原條件的重要指標，尤其對富氧(oxic)與貧氧(dysoxic)相界線的判別效果最佳，并提出它們之間的對比關(guān)系，即在極貧氧（suboxic）的環(huán)境下DOP、U/Th、V/Cr和Ni/Co比值及自生鈾含量(AU)分別大于0.75、1.25、4.25、7、12，在富氧的環(huán)境下分別小于0.42、0.75、2.00、5.00、5.00，貧氧則介與兩者之間。Hatch等[11]對北美堪薩斯州上賓西法尼亞系黑色頁巖的研究也表明：V/(V+Ni)比值與DOP及上述元素含量均可反映環(huán)境的氧化還原條件，高V／(V+Ni)值(0.84~0.89)反映水體分層，底層水體中出現(xiàn)H2S的厭氧環(huán)境；中等比值(0.54~0.82)為水體分層不強烈的厭氧環(huán)境；低值時(0.46~0.60)為水體分層弱的貧氧環(huán)境。麥地坪段白云巖的U/Th、V/(V+Ni)比值見(表2 )。U/Th比值除了2件樣品在0.75、1.25之間外，其余樣品均大于1.25，這表明麥地坪段的沉積環(huán)境為一個極貧氧為主的環(huán)境，少部分為貧氧環(huán)境。值得注意的是，剖面上部U/Th比值最高的樣品中，亦即還原性最強的層段中Pb、Zn的含量也是最高的（表2），分別達到251、117ppm，其余樣品中亦有一定的對應(yīng)關(guān)系，說明沉積環(huán)境與鉛鋅的初始富集有關(guān)。除部分樣品的V/(V+Ni)比值在(0.46~0.60)附近，其余樣品低于0.46，表明其沉積環(huán)境為水體分層弱的貧氧環(huán)境。

上述反映沉積環(huán)境的稀土、微量元素指標均表明，該區(qū)麥地坪段的沉積環(huán)境為貧氧環(huán)境—極貧氧的還原環(huán)境，這樣的沉積環(huán)境有利于Pb、Zn等元素的初始富集，為后期鉛鋅礦的成礦作用提供礦源。

3.3與鉛鋅礦成礦作用的關(guān)系

對攀西地區(qū)的鉛鋅礦成礦作用已進行了大量的研究，提出了不同的認識，如認為該區(qū)鉛鋅礦為沉積改造礦床[12]或成礦作用經(jīng)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等[2~4,13 ]。雖然對成礦作用方式等問題存在一定爭議，但普遍認為賦礦地層或鄰近地層是成礦金屬礦質(zhì)主要來源之一。

對寧南地區(qū)銀廠溝震旦系－寒武系麥地坪段的地球化學(xué)特征研究表明，麥地坪段白云巖、含硅質(zhì)條帶白云巖中的Pb、Zn具有較高的含量，平均含量分別為61.2ppm、57.1ppm，是世界碳酸鹽巖平均含量的6.80、2.86倍。特別是麥地坪段的上部Pb、Zn具有較高的含量，平均含量分別為251、117ppm，遠高于麥地坪段的平均含量和世界碳酸鹽巖平均含量。地層中高的Pb、Zn含量，為后期疊加成礦作用提供了成礦物質(zhì)。值得注意的是，這一層位恰恰也位于震旦系與寒武系的界線附近[7 ]。因此，可以認為整個攀西地區(qū)產(chǎn)于燈影組中的鉛鋅礦是震旦紀/寒武紀交變期多種地質(zhì)事件的結(jié)果之一，燈影組麥地坪段的上部是尋找鉛鋅礦的目標層位。

稀土、微量元素等指標反映了麥地坪的沉積環(huán)境為為貧氧環(huán)境—極貧氧的還原環(huán)境，這的沉積環(huán)境有利于Pb、Zn等成礦元素的初始富集，而且還原性最強的層段中Pb、Zn的含量也是最高的，表明越封閉的環(huán)境越有利于鉛鋅礦的形成。

綜上所述，攀西寧南地區(qū)鉛鋅礦的形成經(jīng)歷的復(fù)雜的地質(zhì)過程，在還原環(huán)境下Pb、Zn等成礦元素的初始富集，為后期成礦作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，其成因類型與密西西比型相似。

[1] 吳學(xué)益，吳惠明，李省芬. 揚子地塊西南緣區(qū)域成礦的大地構(gòu)造背景和礦床形成的構(gòu)造控制[J]. 礦物學(xué)報,1997,17 (4)：376~385

[2] 王獎?wù)椋畛枺顫汕伲? 川滇地區(qū)密西西比河谷型鉛鋅礦床成礦地質(zhì)背景及成因探討[J]. 地質(zhì)地球化學(xué),2001,29(2)：41~45

[3] 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(zhì)問題[J]. 礦床地質(zhì), 1998,17(增刊):135~178

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

[5] 殷繼成，丁蓮芳，何廷貴，等. 四川峨眉高橋震旦系—寒武系界線[J]. 中國地質(zhì)科學(xué)院院報, 1980，2(1):59～74

[6] 羅惠麟，武希徹，等. 揚子地臺震旦系—寒武系界線剖面地層對比的新認識[J]. 云南地質(zhì),1988,7(1):13～26

[7] 余光模，梁斌，等..攀西寧南地區(qū)上震旦統(tǒng)燈影組麥地坪段C、O同位素特征和震旦系/寒武系界線的劃分[J]. 地質(zhì)通報,2010,29（6）：901~906

[8] Bai S L.Bai Z Q.M a X P et al. Devonian events and biostratigraphy of South China,Chapter 3:Ce/La ratio as m arker of paleoredox[M].Beijing:Peking Univ.Press,1994,21~24

[9] 何宏，彭蘇萍，邵龍義. 巴楚寒武—奧陶系碳酸鹽巖微量元素及沉積環(huán)境[J]. 新疆石油地質(zhì)，25（6）：631~633

[10] Jones B J,M anning A C.Com parison of geochem ical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient m udstones[J].Palaeogeogr.Palaeoclim atol.Palaeoecol, 1994, 111:111~129

[11] Hatch J R ,Leventhal J S. Relationship betw een inferred redox potential of the depositional environm ent and geochem istry of the Upper Pennsylvanian (M issourian) Stark Shale M em ber of the Dennis Lim estone,W abaunsee County, Kansas, U.S.A[J].Chem ical Geology, 1992, 99:65~82

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

Geochemistry of the Maidiping Member in Ningnan, Panxi

ZHAO Chun
（Sichuan Institute of Geological Survey， Chengdu610081）

The Sinian-Cambrian Dengying Formation is widely exposed in Ningnan region. The Maidiping Member is an important Pb-Zn host horizon. This paper deals with geochemical characteristics of the Maidiping Member in the Yinchang Velley， Ningnan. The study indicates that the Maidiping Member is a sediment rich in Pb， Zn in a reducing environment. Ore material may be derived from submarine hydrothermal solution.

Pb-Zn ore； geochemistry； Maidiping Member of Dengying Formation； Panxi region

P632+2

A

1006-0995（2015）03-0466-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.035

2015-02-09

中國地質(zhì)調(diào)查局項目（1212010610206）資助。

趙春（1964-），男，碩士，高級工程師，從事礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查研究工作