普安县丁头山铅锌成矿带元素地球化学特征及其地质意义＊

蔡冰堰 ，彭 红，陶 平，2，李明琴

(1.贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳550025;2.贵州省地质调查院，贵州 贵阳550004)

1 成矿带地质特征

丁头山铅锌成矿带地处普安旋钮构造中的丁头山断褶带中，该断褶带由丁头山背斜、绿卯坪-丁头山断裂及一系列逆断层组成的构造骨架。主要分布有石炭系打屋坝组、南丹组及二叠系龙吟组地层，南丹组为矿带的主要赋矿层位，其以深水盆地相沉积为特色。矿带内矿体主要为“层状”和“断层状”两种赋矿形态。“层状”矿体主要为沉积作用形成，受层间构造带控制，其产状与地层产状基本一致，呈层状、透镜状产于石炭系南丹组碳酸盐岩中;“断层状”矿体主要与沉积期后构造作用及热液作用密切相关，其产状与断裂、裂隙走向基本一致，呈似层状、网脉状、团块状富集于断裂带和节理裂隙中。本成矿带的铅、锌伴生现象不多，往往分别成矿。矿石矿物以铅锌硫化物为主，自形半自形晶粒结构、溶蚀交代结构多见，角砾状构造发育。围岩蚀变主要为方解石化，次为硅化、石英化和黄铁矿化等。

2 微量元素地球化学特征

样品分别采集于丁头山铅锌矿床和双凤山矿床，共计26 件。其中丁头山铅锌矿床18 件(含矿石样和近矿围岩样各9 件)、双凤山矿床8 件(含矿石样5 件、近矿围岩样3 件)。样品采用等离子质谱仪(XSERIES 2S -227)分析其中的微量元素及稀土元素含量。其微量元素地球化学特征如下:

2.1 微量元素含量特征及其浓度克拉克值

丁头山铅锌成矿带岩、矿石中的微量元素含量见表1。由表1 可见:(1)总体上，元素Pb、Zn、Cu 、Ag、As、Sb、Cd 无论在矿石还是在围岩中都呈现出显著的正相关;

表1 丁头山铅锌成矿带岩、矿石中微量元素含量

(2)矿石中的Pb、Zn、Cu、Ag、As、Sb、Cd 含量明显高于围岩数倍至数百倍，揭示出该区成矿元素Pb、Zn 与指示元素Cu 、Ag、As、Sb、Cd 相伴生;

(3)上述成矿元素及其指示元素，无论是在矿石还是在围岩中，其含量都明显高于地壳丰度、贵州丰度和普安-晴隆丰度，尤其是矿石中这些元素的含量很高。这一方面说明它们在本区沉积地层中背景含量较高，另一方面说明它们在热液成矿阶段获得进一步富集从而成矿;

(4)As、Sb 元素是热水沉积的重要特征［2］，热泉水与正常海水相比，其中的As、Sb 元素含量普遍偏高［3］。本区岩、矿石中As、Sb 含量较高，其平均值分别为657.11 ×10-6和14.39 ×10-6，分别是地壳的211.97 倍和71.95 倍，表现出很强的热水沉积特征。

此外，由本区岩、矿石中的微量元素浓度克拉克值分布曲线特征(图1)可见:

基于季节的变化，大气的温度会出现较大的起伏，尤其就我国多数北方区域而言，由于这些地区的气候多为温带季风气候，具有夏季温度、湿度较高；冬季温度较低、干燥感较为明显等特点，倘若于短时间内温度变化较大，极易导致动物出现热应激或者冷应激，进而导致其免疫力大幅度降低，加大患病可能性。

(1)无论是丁头山或是双凤山，且无论是矿石或是在围岩中，其微量元素浓度克拉克值变化曲线特征均具一致性，并且成矿元素及指示元素的浓度克拉克值都远远大于1。这说明两矿床的成矿元素在沉积期有可能初步富集，尔后在热液成矿阶段再进一步富集。但是，两矿床的矿石之间相比较，成矿元素Pb、Zn 以双凤山的矿石中较为富集，则可能揭示双凤山矿石于成岩期后的热液成矿强度大于丁头山。

(2)Pb、Zn 在围岩中的浓度克拉克值均值普遍偏高，表明围岩的矿化较强，该地球化学特征与研究区以白云岩化、硅化的蚀变围岩和次生晕圈常见铅锌矿的地质特征相符。

图1 丁头山铅锌成矿带岩、矿石中微量元素浓度克拉克值分布曲线图(克拉克值采用Talor et al.，1985)

2.2 聚类分析研究

本文对所测试的丁头山铅锌成矿带岩、矿石中微量元素含量数据进行R 型聚类分析，其聚类谱系见图2。图2 反映如下聚类特征:

第一类:为与Zn 聚类的元素组合，即:Zn-Cd-Co-Sn、Zn-Cd-Co-Sn-Cu、Zn-Cd-Co-Sn-Cu-Ge。它们主要为亲硫元素，与Zn 成矿元素组合形成还原性金属硫化物，揭示了该区南丹组地层沉积早期为还原性沉积环境。该聚类元素与后述的第三类众多元素组合并不聚类，因此可能受沉积期后热液改造成矿作用的影响较大。此外，在该聚类中典型的地幔元素Co 与Zn 聚为一类，说明岩石中富集的Zn较多来源于地幔或地壳较深部，这可能是因赋矿层位南丹组为沿水城-紫云-南丹深大断裂附近发育的盆地相沉积，其中同生断裂十分发育，有沿同生断裂带来的深部物质的混入所致。

第二类:与Pb 聚类的元素组合，即:Pb-Ag-Bi-Sb、Pb-Ag-Bi-Sb-In。它们主要为低温热液作用所形成的元素组合。Pb 与该类元素组合聚类［4、5］，而与Zn 不聚为一类，一方面表明本区的铅矿基本上为低温热液成矿，在沉积时期初步富集的可能性较小，主要的成矿作用应为沉积期后的低温热液成矿作用，另一方面表明研究区成矿物质具有多源性［4］。

第三类:是Mo-Ni-Tl-Sc-Nb-V-Rb-Hf-Be-Ta-Zr-Cs-Th-W-Cr-Li-U-Ga-REE-Ba-As 等众多元素聚成的一类。该类元素，首先表现为Ni-Tl 元素组合与Sc-Nb-V-Rb-Hf-Be-Ta-Zr-Cs-Th 元素组合聚为一类，再依次分别与Mo、W、Cr、Li、U、Ga 等其它微量元素聚在一起。其中，Sc-Nb-V-Rb-Hf-Be-Ta-Zr-Cs-Th 主要为高场强的元素，这表明研究区该地层可能受区域性构造活动或深部成矿物质的影响［6］，这一认识也佐证了第一类的观点。另外，Mo、W、Cr、Li、U、Ga 等其它微量元素主要为沉积岩中的亲石元素或不相容元素，其表现出关系不密切的依次聚类，说明该类元素可能主要以沉积作用方式聚集。

第四类:只有一个元素Sr，它与其它元素都不聚类。Sr 一般为台地相、尤其是开阔台地相碳酸盐岩沉积的特征元素，它揭示了虽然南丹组地层总体上为盆地相沉积，但其中所夹中-厚层灰岩应为台地相或台地边缘相沉积，因而富含其特征元素Sr。

图2 丁头山铅锌成矿带岩、矿石中微量元素R 型聚类分析谱系图

3 稀土元素地球化学特征

3.1 稀土元素特征值与配分曲线特征

据丁头山铅锌成矿带岩、矿石中稀土元素含量分析结果计算的特征值及稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图分别见表2 和图3。由表2 和图3 可见:

表2 丁头山铅锌成矿带岩、矿石中稀土元素特征值

图3 岩、矿石中稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图

(1)所有样品稀土元素配分曲线均呈现向右倾斜，轻稀土富集，重稀土亏损。所有矿石及矿石矿物稀土元素配分曲线相似、曲线重叠性较好;而围岩及脉石矿物(上下围岩、泥灰岩、炭质泥灰岩和方解石)配分曲线相似，都表现为与峨眉山玄武岩(大陆溢流拉斑玄武岩)、大陆上、下地壳相似，而与原始地幔、大洋地壳相差很大，这表明本区南丹组物质来源于陆源和大陆地幔。尽管在石炭纪还没有峨眉山玄武岩喷发，但水城-紫云-南丹深大断裂带已经存在，在其南丹组盆地相沉积时已有沿同生断裂上涌的幔源物质混入。

(2)上下围岩、泥灰岩、炭质泥灰岩等的LREE/HREE 接近于峨眉山玄武岩，也说明了区域性古构造——水城-紫云-南丹深大断裂带的活动，切割基底较深，使得南丹组在沉积时期就有类似峨眉山玄武岩浆的深部物质混入。

(3)灰岩、泥质岩类等的ΣREE 含量变化范围较大(7.83 ～96.58)，泥质含量越高，稀土总量就越高，反映出陆源泥质碎屑岩沉积特征［7］。结合第(2)点结论，说明该区南丹组沉积期处于地势较低部位，有利于陆源风化剥蚀碎屑物搬运其中沉积。

(4)围岩及脉石矿物的LaN/YbN 在3.48 ～11.64 之间，介于大陆下地壳与峨眉山玄武岩之间，说明该区沉积碎屑物质来源于陆源。

(5)δCe 可以反映氧化还原沉积环境［8、9］，δCe负异常显示一种氧化环境，反之则为还原环境。研究区岩、矿石的δCe 值介于0.5 ～1.01 之间，揭示了南丹组为氧化-弱氧化-还原的波动沉积环境。

3.2 La/Yb-REE 图解

La/Yb-REE 图解可以推测岩、矿石形成的物质来源及其成岩(矿)作用。利用表2 数据绘制的La/Yb-REE 图(图4)说明:

图4 研究区岩矿石La/Yb-REE 图解

(1)泥灰岩、炭质泥灰岩、碳酸盐岩等的投影点均落入沉积岩、钙质泥岩区域，显然与该区斜坡-盆地相碳酸盐岩沉积有关。

(2)闪锌矿及其矿化样品等的投影点落入沉积岩、钙质泥岩与大陆拉斑玄武岩的过渡区域，显示了矿石的形成兼有沉积作用和构造热液作用的特征，在南丹组同沉积期就发生了深部成矿物质混入并初步富集，而后来的构造热液作用叠加改造并使其成矿。

(3)铅-锌矿组合样品正好落在沉积岩、钙质泥岩与大陆拉斑玄武岩的边界上，表现出既有沉积作用特征，又有深部物质来源及构造热液作用特征。

(4)方铅矿及其矿化样品落入沉积岩、钙质泥岩与花岗岩的过渡区域，结合该区方铅矿矿体主要沿切层断裂产出的特征推断，主要为成岩期后的构造热液作用下成矿。

4 地质意义

本文通过对研究区岩、矿石的微量元素、稀土元素地球化学特征分析研究，其结果揭示的地质意义如下:

(1)丁头山铅锌成矿带矿物组合中有两个主要矿物组合，即锌矿物组合、铅矿物组合，两者互不伴生;

(2)本区锌矿体，其成矿物质Zn，既有陆源风化剥蚀碎屑物中的Zn，又有大陆地幔中的Zn。表现为在石炭纪南丹组的沉积时期就有Zn 的初步富集，且初步富集过程中伴有热水沉积作用，且于成岩期后有构造热液叠加改造成矿。

(3)本区的铅矿体，主要为构造热液活动带来的含Pb 成矿流体，经低温热液成矿作用形成以方铅矿为主的矿体。

［1］谭华，蔡国盛，张慧，等. 贵州省铅锌银矿资源潜力评价报告［R］.贵阳:贵州省地质调查院，2012.

［2］王东，杨德传，陈星，等.贵州罐子窑-茅口地区铅锌铜矿远景调查成果报告［R］.贵阳:贵州省地质调查院，2012.

［3］李宗发，熊书林，高克敏，等.贵州省晴隆县大田乡冷饭田铅锌矿资源储量核实及详查报告［R］.贵阳:贵阳白云连义矿业有限公司，2013.

［4］何良伦，许光鑫，张爱军，等.贵州省晴隆县双凤山铅锌矿区检查报告［R］.贵阳:贵州省地质调查院，2010.

［5］舒培华，杨俊，张艳韬. 建水虾洞铅锌银多金属矿床成因新解［J］.云南地质，2012，31(4):453 -455.

［6］黄建国，杨瑞东，李虎杰，等.贵州戈塘金矿岩系元素地球化学特征［C］/第八届贵州省地质矿产发展战略研讨会暨贵州省地质学会2011 年学会论文集.贵阳:贵州地质，2011:56 -65.

［7］王中刚，于学元，赵振华. 稀土元素地球化学［M］. 北京:科学出版社，1989.

［8］陈云华.沉积地球化学的研究现状和发展趋势［J］. 内蒙古石油化工，2008(1):12 -14.

［9］王华云.贵州铅锌矿的地球化学特征［J］. 贵州地质，1993，10(37):272 -289.