席明杰, 馬生明, 朱立新, 李 冰

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所, 河北廊坊 065000; 2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037; 3)中國(guó)黃金集團(tuán)地質(zhì)有限公司, 北京 100011

西藏羊八井—寧中地區(qū)水系沉積物中分散元素地球化學(xué)特征及其對(duì)找礦的指示意義

席明杰1), 馬生明1), 朱立新2), 李 冰3)

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所, 河北廊坊 065000; 2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院, 北京 100037; 3)中國(guó)黃金集團(tuán)地質(zhì)有限公司, 北京 100011

水系沉積物中元素地球化學(xué)特征研究是區(qū)域地球化學(xué)勘查找礦工作的基礎(chǔ), 分散元素作為一類新型的地球化學(xué)勘查指標(biāo), 已在勘查找礦工作中顯示出顯著的效用。西藏地區(qū)研究程度低, 以往區(qū)域地球化學(xué)勘查工作中, 多以主成礦元素及伴生有益元素研究為主, 一直缺乏對(duì)分散元素組成特征的研究。本文首次報(bào)道了西藏羊八井—寧中地區(qū)680件水系沉積物樣品的分散元素地球化學(xué)特征。從區(qū)域上看, 研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中強(qiáng)烈富集Cd、Se、Te元素, 其它元素分布均勻, 無(wú)富集。與羊八井—寧中地區(qū)水系沉積物中分散元素平均值相比, 區(qū)內(nèi)二疊系洛巴堆組地層中強(qiáng)烈富集Cd、In、Se、Te元素, Tl僅在第四系中富集, Cd、In、Se、Te元素的富集可能是由洛巴堆鉛鋅銅礦床中閃鋅礦、方鉛礦等金屬硫化物的風(fēng)化作用引起的, Tl元素的富集與羊八井—寧中一帶地?zé)豳Y源的熱水沉積作用有關(guān); 不同時(shí)代侵入巖區(qū)水系沉積物中分散元素含量接近研究區(qū)平均值, 僅有In、Tl呈現(xiàn)弱的富集。Cd、In、Se、Te元素作為地球化學(xué)勘查指標(biāo), 可指示鉛鋅礦化體的產(chǎn)出范圍, 為區(qū)內(nèi)開展鉛鋅多金屬礦產(chǎn)勘查工作提供了地球化學(xué)依據(jù)。

分散元素; 水系沉積物; 地球化學(xué); 羊八井; 寧中

分散元素(dispersed elements)一般指在地殼中豐度很低(質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為10-9～10-6數(shù)量級(jí)), 在巖石中極為分散的元素, 包括Cd、Ga、Ge、In、Re、Se、Te和Tl 8個(gè)元素(涂光熾等, 2003)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為分散元素只是呈分散狀態(tài)存在于自然界中, 而不形成獨(dú)立礦床, 但隨著人類探索未知世界的深入,分散元素可以超常富集, 形成大型-超大型獨(dú)立礦床或共伴生礦床已成為不爭(zhēng)的事實(shí)(涂光熾等, 2004;張乾等, 2005)。分散元素主要以獨(dú)立礦物、類質(zhì)同象和吸附狀態(tài)三種形式賦存于礦床中, 其富集成礦具有明顯的礦床類型和礦物類型專屬性。我國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的分散元素礦床大多形成于古陸的邊緣, 如揚(yáng)子地臺(tái)的西南緣、西北緣和華北地塊北緣, 這些地區(qū)存在多時(shí)代活動(dòng)的深大斷裂, 有利于某些深源分散元素的富集成礦(涂光熾等, 2003)。西藏羊八井—寧中地區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁, 構(gòu)造強(qiáng)烈, 發(fā)育多處深大斷裂(劉葵等, 2005), 有利于元素遷移沉淀, 目前已發(fā)現(xiàn)產(chǎn)出熱泉(羊八井—寧中地?zé)崽?、寧中高溫?zé)崛?、拉多崗溫泉、?dāng)雄溫泉、邱桑溫泉), 自然硫、高嶺土, Au、Ag等貴金屬及Rb、Cs、Li、B、Nb、Ta、Zr等稀有金屬和礦化劑元素礦產(chǎn)資源。那么該地區(qū)此種構(gòu)造環(huán)境下, 是否可以形成分散元素的富集, 其主要富集于哪類地質(zhì)單元中, 它的富集是由什么因素引起的？筆者帶著這些問題, 對(duì)羊八井—寧中約2800 km2范圍內(nèi)680件水系沉積物樣品中7個(gè)分散元素(Cd、Ga、Ge、In、Se、Te、Tl)的地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究, 旨在為區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源勘查與綜合開發(fā)利用提供地球化學(xué)信息。

青藏高原是由復(fù)合地體及復(fù)合造山拼貼體組成的“造山的高原”, 具有“多陸塊、多島弧”組成的基本格架, 從北向南依次由金沙江縫合帶、班公湖—怒江縫合帶、雅魯藏布江縫合帶組成, 劃分為松潘—甘孜地體、羌塘地體、拉薩地體和喜馬拉雅地體四個(gè)構(gòu)造單元(Yin et al., 2000; 許志琴等, 2006)。

西藏羊八井—寧中地區(qū)位于拉薩地體中南部念青唐古拉山脈東南緣, 區(qū)域南北分別被雅魯藏布江、班公湖—怒江兩條縫合帶所限(朱弟成等, 2008)。區(qū)內(nèi)出露最早的地層單元為前震旦系念青唐古拉變質(zhì)巖群, 以黑云變粒巖、淺粒巖和斜長(zhǎng)角閃巖為主, 缺失早古生界地層, 晚古生界發(fā)育有石炭系上統(tǒng)來(lái)姑組(C2l)與下統(tǒng)諾錯(cuò)組(C1nc)、二疊系下統(tǒng)洛巴堆組(P1l), 新生界發(fā)育古近系始新統(tǒng)帕那組(E2p)與年波組(E2n), 最晚為第四系松散沉積物、冰磧物和鈣質(zhì)泉華(圖1a)。

研究區(qū)內(nèi)新生代以來(lái), 巖漿-構(gòu)造活動(dòng)頻發(fā), 除發(fā)育以念青唐古拉山巨大花崗巖基為代表的漸新世侵入巖外, 還發(fā)育有始新世侵入巖, 巖石類型主要為二長(zhǎng)花崗巖和鉀長(zhǎng)花崗巖。念青唐古拉山巨大花崗巖基呈北東—南西向展布于研究區(qū)北西部, 漸新世花崗巖呈小巖體侵入于石炭系—二疊系地層中,多受晚期構(gòu)造切割。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造復(fù)雜多樣, 主體呈北東—南西向, 其次為北西向和近東西向, 構(gòu)造切割強(qiáng)烈, 形成寬大的構(gòu)造帶。北東向韌性剪切帶沿念青唐古拉山東部伸展, 地表寬約1～3 km, 延長(zhǎng)約95 km, 局部切穿念青唐古拉山變質(zhì)巖群(AnZNq)中深變質(zhì)巖殘留體(圖1a)。

1 樣品采集與方法

西藏羊八井—寧中地區(qū)山勢(shì)陡峭, 自然景觀以高寒山、湖泊丘陵區(qū)、山地丘陵和寬闊河谷次級(jí)景觀為主, 多發(fā)育二、三級(jí)水系, 水系沉積物物質(zhì)組成以基巖風(fēng)化碎屑為主。本次研究樣品采自一級(jí)水系口、一級(jí)水系交匯口、二級(jí)水系中、二級(jí)水系交匯口和三級(jí)水系上游區(qū)段的活動(dòng)性流水線上, 采樣位置一般選擇在水系沉積物中各種粒級(jí)物質(zhì)匯集、粗細(xì)粒混雜、礫石成分復(fù)雜的地段, 如河床底部、河道岸邊與水面接觸處。根據(jù)水系發(fā)育情況, 采樣密度約1.6點(diǎn)每4 km2, 為提高樣品代表性, 在采樣點(diǎn)附近20～50 m內(nèi)3～5處采集子樣, 合并為一個(gè)樣品,樣品截取粒級(jí)為–10～+60目。樣品經(jīng)自然風(fēng)干后, 用–10～+60目不銹鋼篩充分過篩截取后, 經(jīng)縮分, 將4 km2格子內(nèi)所有采樣點(diǎn)樣品等重量組合成一個(gè)送分析樣品。如圖2所示, A格子(4 km2)內(nèi)7個(gè)采樣點(diǎn)樣品經(jīng)自然風(fēng)干, 充分過篩截取–10～+60目粒級(jí)后,從7個(gè)–10～+60目樣品中各縮分出30 g樣品, 組合成一個(gè)分析樣, 將其標(biāo)記為“1”號(hào)分析樣, 分析樣品重量約200 g; B格子10個(gè)采樣點(diǎn)樣品同樣經(jīng)風(fēng)干、截取粒級(jí)、縮分和組合后, 標(biāo)記為“2”號(hào)分析樣。

圖1 西藏羊八井—寧中地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)吳珍漢等, 2003)Fig.1 Regional geological map of Yangbajain-Nyingzhong area in Tibet (modified after WU et al., 2003)

研究中參與統(tǒng)計(jì)的水系沉積物樣品680個(gè), 7種分散元素(Cd、Ga、Ge、In、Se、Te、Tl)的分析測(cè)試工作由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)完成, 各元素分析方法及檢出限見表1。然后將分析結(jié)果按照全區(qū)和區(qū)內(nèi)不同地質(zhì)單元分別進(jìn)行了統(tǒng)計(jì), 統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、背景值、變異系數(shù)和富集系數(shù), 其中平均值為全區(qū)算術(shù)平均值、富集系數(shù)=平均值/全區(qū)平均值(或背景值)、變異系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)離差/平均值, 背景值為西藏念青唐古拉地區(qū)水系沉積物分散元素背景值(作者未發(fā)表數(shù)據(jù))。

2 分散元素地球化學(xué)特征

2.1 區(qū)域水系沉積物中分散元素分布特征

2.1.1 區(qū)域分散元素背景特征

區(qū)域水系沉積物中分散元素含量特征研究表明(表2), 區(qū)內(nèi)水系沉積物中Cd元素含量變化為(18～742)×10-9, 平均值為141×10-9, 標(biāo)準(zhǔn)離差為236; Ga元素含量變化(6.1～20.0)×10-6, 平均值為15.9×10-6, 標(biāo)準(zhǔn)離差為1.97; Ge元素含量變化為(0.50～2.03)×10-6, 平均值為1.35×10-6, 標(biāo)準(zhǔn)離差為0.42; In元素含量變化為(0.021～0.083)×10-6, 平均值為0.046×10-6, 標(biāo)準(zhǔn)離差為0.025; Se元素含量變化為(0.01～0.11)×10-6, 平均值為0.06×10-6, 標(biāo)準(zhǔn)離差為0.09; Te元素含量變化為(0.01～0.05)×10-6,平均值為0.04×10-6, 標(biāo)準(zhǔn)離差為0.06; Tl元素含量變化為(0.28～1.86)×10-6, 平均值為1.29×10-6, 標(biāo)準(zhǔn)離差為0.49。

圖2 水系沉積物樣品采集及加工方法示意圖Fig. 2 Schematic drawing of the processing and collecting method for stream sediment samples

表1 分散元素分析方法及檢出限Table 1 Analytical methods and detection limits of dispersed elements

表2 區(qū)域水系沉積物中分散元素特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of characteristic parameters of dispersed elements in regional stream sediments

圖3 區(qū)域水系沉積物中分散元素富集系數(shù)排序Fig. 3 Sorting of enrichment coefficients in regional stream sediments

圖4 區(qū)域水系沉積物中分散元素變異系數(shù)排序Fig. 4 Sorting of variation coefficients in regional stream sediments

通過對(duì)區(qū)域水系沉積物中分散元素富集系數(shù)進(jìn)行排序(圖3)可以看出, 與西藏念青唐古拉地區(qū)水系沉積物中分散元素背景值相比, 研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中分散元素發(fā)生了不同程度的富集，富集系數(shù)排序依次為Te(4.00)＞Cd(2.24)＞Se(2.00)＞Tl(1.77)＞In(1.38)＞Ga(1.14)＞Ge(1.08), 反映Cd、Se、Te元素在水系沉積物中發(fā)生了強(qiáng)烈富集, Tl元素含量略高于念青唐古拉地區(qū)水系沉積物分散元素背景值, In、Ga、Ge元素含量與念青唐古拉地區(qū)水系沉積物分散元素背景值相近。

結(jié)合表2和圖4可以發(fā)現(xiàn), 研究區(qū)水系沉積物中分散元素變異系數(shù)最大的元素是Cd(1.68),變異系數(shù)最小的元素是Ga(0.12), 各元素變異系數(shù)排序依次為Cd(1.68)＞Se(1.54)＞Te(1.51)＞In(0.56)＞Tl(0.56)＞Ge(0.31)＞Ga(0.12)。變異系數(shù)＞1的元素有Cd、Se、Te, 反映研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中這3種元素分布不均勻, 在局部地段可形成一定程度的富集; 而In、Tl、Ga和Ge元素變異系數(shù)較小, 反映它們?cè)谘芯繀^(qū)內(nèi)水系沉積物中呈均勻狀態(tài)分布。

2.1.2 區(qū)域分散元素相關(guān)性特征

為了解羊八井—寧中地區(qū)水系沉積物中分散元素組合特征, 對(duì)7個(gè)元素進(jìn)行了聚類分析。從聚類分析譜系圖(圖5)上看, 若取置信度為0.5, 7個(gè)元素大致可分為四組: 第一組由In、Te 2個(gè)元素組成, 第二組由Cd和Se 2個(gè)元素組成, 第三組由Ga和Tl 2個(gè)元素組成, 第四組是單元素Ge。Cd、In、Se、Te元素都具有較強(qiáng)的親硫性, 常與閃鋅礦、方鉛礦等金屬硫化物礦物一起伴生產(chǎn)出, 水系沉積物中這些元素對(duì)的出現(xiàn), 暗示研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中可能含有富含分散元素的金屬硫化物礦物。

2.2 不同地質(zhì)單元水系沉積物中分散元素特征

2.2.1 不同時(shí)代地層區(qū)水系沉積物中分散元素特征

從表3中可以看出, 與全區(qū)水系沉積物中分散元素平均值相比, 前震旦系變質(zhì)巖群(N=42)中富集(即富集系數(shù)q＞1)Cd、Se和Te, 富集順序依次為Se(2.35)＞Cd(1.17)＞Te(1.04); 石炭系諾錯(cuò)組地層(N=64)中除Tl元素外, 其它元素均表現(xiàn)為不同程度的富集, 富集順序依次為In(1.48)＞Te(1.43)＞Cd(1.32)＞Se(1.18)＞Ga(1.13)＞Ge(1.09); 石炭系來(lái)姑組地層(N=21)中富集In、Se和Te, 富集順序依次為Te(1.41)＞In(1.29)＞Se(1.11), 其它元素富集系數(shù)接近1, 無(wú)明顯的富集; 二疊紀(jì)洛巴堆組地層(N=20)中, Cd(4.12)、Se(3.16)和Te(3.24)元素強(qiáng)烈富集(q＞3), 其它元素也表現(xiàn)為不同程度的富集, 僅Tl元素表現(xiàn)為貧化(q＜1); 古近系帕那組地層(N=98)中富集Cd(1.32)、In(1.24)、Se(1.66)和Te(1.92), Ga和Tl表現(xiàn)為相對(duì)虧損; 古近系年坡組地層(N=11)中富集Cd(1.21)、In(1.20)、Se(1.54)和Te(1.20), 其余元素均接近或低于全區(qū)平均值, 表現(xiàn)為相對(duì)虧損; 第四系(N=245)是研究區(qū)內(nèi)覆蓋面積最大的地質(zhì)單元, 僅Ge、Tl元素表現(xiàn)為弱富集之外, 其余元素均接近或低于全區(qū)平均值, 表現(xiàn)為強(qiáng)烈的虧損。

圖5 區(qū)域水系沉積物中分散元素R-型聚類譜系圖Fig.5 R-cluster analysis pedigree chart of dispersed elements in regional stream

對(duì)比上述不同時(shí)代地層單元中分散元素富集系數(shù)和變異系數(shù)發(fā)現(xiàn), 7個(gè)元素在不同時(shí)代地層區(qū)發(fā)生了不同程度富集與貧化, Cd、In、Se、Te在二疊系洛巴堆組地層中富集系數(shù)、變異系數(shù)均較大(表3和圖6), Ga、Ge和Tl 3元素在各地層中富集系數(shù)均接近于1、變異系數(shù)＜0.5, 反映二疊系洛巴堆組地層強(qiáng)烈富集Cd、In、Se和Te 4個(gè)元素。

圖6 不同時(shí)代地層區(qū)水系沉積物中分散元素富集系數(shù)曲線圖Fig. 6 Curve of enrichment coefficients of dispersed elements in stream sediments within stratigraphic areas of different ages

從表4中可以看出, 在二疊系洛巴堆組地層中以F斷層為界, 斷層?xùn)|西兩側(cè)Cd、Se、In、Te元素含量差異較大, 各元素極值均出現(xiàn)在F斷層的東側(cè), Cd最大值為3404×10-9、平均值1034×10-6, Se最大值為0.29×10-6、平均值0.19×10-6, Te最大值為0.63×10-6、平均值為0.17×10-6, In最大值為0.447,平均值0.113×10-6, 4個(gè)元素的平均值分別是全區(qū)平均值的6.9、4.7、2.9和8.5倍。相比而言, F斷層西側(cè)地層中除Se元素外, Cd、In、Te元素含量較低, Se最大值為0.41×10-6、平均值為0.24×10-6, 為全區(qū)平均值的6倍。

表3 不同時(shí)代地層區(qū)水系沉積物中分散元素統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 3 Statistics of characteristic parameters of dispersed elements in stream sediments within strata of different ages

結(jié)合圖1b可以看出, F斷層?xùn)|西兩側(cè)地層均顯示分散元素高背景, 隨水系流長(zhǎng)的增加, Cd、Se、In、Te元素含量呈低—高—低的分布趨勢(shì), 元素極值多出現(xiàn)在一、二級(jí)水系的交匯口位置。

2.2.2 不同時(shí)代侵入巖區(qū)水系沉積物中分散元素特征

與全區(qū)水系沉積物中分散元素平均值相比, 漸新世、始新世侵入巖區(qū)水系沉積物中分散元素平均值多數(shù)接近全區(qū)平均值, 僅In、Tl元素平均值略高于全區(qū)平均值, 二者富集系數(shù)均＞1(表5)。Tl在漸新世侵入巖區(qū)較弱的富集, 富集系數(shù)為1.14, In元素在始新世侵入巖區(qū)較弱富集, 富集系數(shù)為1.13。盡管Cd、Se、Te元素在漸新世、始新世侵入巖區(qū)水系沉積物中并不富集, 但在漸新世侵入巖區(qū)這3個(gè)元素的變異系數(shù)較大, Cd變異系數(shù)為1.18、Se變異系數(shù)為1.24、Te變異系數(shù)為1.33, 這些變異系數(shù)的變化, 反映Cd、Se、Te 3個(gè)元素可能在漸新世侵入巖區(qū)局部范圍內(nèi)形成小規(guī)模富集。

表4 二疊系洛巴堆組地層區(qū)水系沉積物中分散元素分布特征Table 4 Distribution characteristics of dispersed elements in stream sediments within the Permian Luobadui Formation

2.3 已知礦周圍分散元素異常特征

洛巴堆鉛鋅礦位于研究區(qū)東南角, 是區(qū)內(nèi)唯一已知的中型多金屬礦床, 主成礦元素為Zn和Pb。對(duì)該礦區(qū)周圍200 km2內(nèi)水系沉積物樣品中分散元素與主成礦元素進(jìn)行相關(guān)分析(表6), 結(jié)果表明水系沉積物中分散元素與主成礦元素呈正相關(guān)關(guān)系。其中, Cd、Tl、Ga與Pb相關(guān)性較強(qiáng), Cd、In、Se、Te、Ga、Ge與Zn相關(guān)性較強(qiáng), Cd與Pb、Zn的相關(guān)系數(shù)最大, Tl與Zn的相關(guān)系數(shù)最小, 暗示礦床周圍地質(zhì)體中Cd、In、Se、Te等與Zn、Pb元素密切伴生。

表5 不同時(shí)代侵入巖區(qū)水系沉積物中分散元素統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 5 Statistical parameters of dispersed elements in stream sediments within intrusive rock districts of different ages

從礦床周圍水系沉積物主要元素地球化學(xué)異常圖(圖7)中可以看出Cd、In、Se、Te元素異常形態(tài)相近, 呈帶狀分布于洛巴堆鉛鋅礦的南部和東部,異常面積大, 強(qiáng)度高, 濃度梯度發(fā)育, 濃集中心明顯, 均具有內(nèi)、中、外三個(gè)濃度分帶, 異常東側(cè)與南側(cè)均為封閉。受地形影響, 主體異常遠(yuǎn)離已知礦分布于水系的下游, 即分布于南部的二疊系地層區(qū)。與主成礦元素Zn、Pb異常形態(tài)相似, 產(chǎn)出范圍基本一致, 表明其與主成礦元素關(guān)系密切。區(qū)內(nèi)Tl元素異常極不發(fā)育, 且分布零散, 與其它元素異常無(wú)關(guān)。

表6 洛巴堆鉛鋅礦周圍水系沉積物中主要元素相關(guān)系數(shù)矩陣Table 6 Matrix of correlation coefficients of main elements from stream sediments around the Luobadui deposit

圖7 洛巴堆鉛鋅礦周圍水系沉積物地球化學(xué)異常圖(地質(zhì)圖圖例同圖1)Fig. 7 Stream sediment geochemical anomaly map around the Luobadui deposit (legends as for Fig. 1)

3 討論

分散元素因其特有的地球化學(xué)特征, 其富集成礦具有典型的礦床類型和礦物類型專屬性, 絕大多數(shù)分散元素所富集的礦床類型具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,幾乎所有的鉛鋅礦床都富集Cd(Schwartz, 2000; 葉霖等, 1997), In主要富集于錫石硫化物礦床和富錫的鉛鋅礦床中(zhang et al., 1998, 2000; 張乾等, 2003), Tl富集與低溫礦床As-Hg-Sb礦床有關(guān)(張忠等, 1998), Se礦床主要產(chǎn)于黑色巖系中(Wen et al., 1999; 溫漢捷, 1999; 姚林波等, 1999), Te常與金伴生、產(chǎn)于碲金礦床中(陳毓川等, 1996; 毛景文等, 2000), Ge主要產(chǎn)于低溫鉛鋅礦床和部分煤礦床中(Zhuang et al., 1998a, b; 胡瑞忠等, 2000; 盧家爛等, 2000), Ga主要伴生于鋁土礦床和低溫鉛鋅礦床(劉英俊等, 1982; 湯艷杰等, 2001, 2002 )。這些關(guān)于分散元素成礦專屬性的論述說(shuō)明分散元素的富集只與專屬礦物(礦床)有關(guān), 若地層中富含某種專屬礦物,就可能形成某些分散元素的富集, 反之亦然, 若地層中富集某些分散元素, 則暗示地層中可能形成某種專屬礦物的堆積或富集形成專屬礦床, 而與地層或巖體本身沒有直接的成因關(guān)系。

研究區(qū)水系沉積物中分散元素含量特征研究表明, 該區(qū)富集Cd、In、Se、Te和Tl 5種元素, 結(jié)合地質(zhì)背景特征來(lái)看, Cd、In、Se和Te 4個(gè)元素主要富集于二疊系地層區(qū), Tl元素主要富集于第四系覆蓋區(qū)。區(qū)內(nèi)7種分散元素聚類分析結(jié)果表明, In和Te、Cd和Se的相關(guān)系數(shù)較大(＞0.5), In、Te和Cd、Se組合的出現(xiàn), 指示研究區(qū)內(nèi)局部地段水系沉積物中有富含Cd、In、Se、Te等元素的專屬礦物的出現(xiàn)。曾有研究表明, 在很多情況下, 分散元素就像稀土元素(REE)與鉑族元素(PGE)一樣具有一定的共生關(guān)系, 或“三三倆倆”或更多個(gè)分散元素共生在一起,并一起伴生于主金屬礦床中, 與之伴生的主金屬元素主要有Pb、Zn、Sn、Cu、Fe、Sb、Hg、Ag等具有很強(qiáng)親硫性的元素(谷團(tuán)等, 2000)。二疊系洛巴堆組地層區(qū)強(qiáng)烈富集Cd、In、Te元素, 元素的極值均出現(xiàn)在F斷層?xùn)|側(cè)地層區(qū), 特別是Cd、In元素的富集, 說(shuō)明水系沉積物中存在大量的親硫性較強(qiáng)的金屬硫化物礦物, 如閃鋅礦、方鉛礦等, 指示二疊系洛巴堆組地層區(qū)內(nèi)可能形成Pb、Zn礦化, 這一結(jié)果與區(qū)內(nèi)已知的洛巴堆鉛鋅礦床相吻合(圖1)。洛巴堆鉛鋅礦周圍水系沉積物中分散元素與主成礦元素相關(guān)分析和主要元素地球化學(xué)異常圖反映Cd、In、Se、Te等與Zn、Pb元素密切伴生產(chǎn)出。洛巴堆鉛鋅礦床產(chǎn)自洛巴堆組地層, 礦石礦物多為閃鋅礦、其次為方鉛礦, 局部可見黃銅礦、黃鐵礦, 成礦元素以Pb、Zn為主, 伴生Au、Ag、Bi、Cu、Sb等元素, 這就為洛巴堆組地層區(qū)內(nèi)水系沉積物中Cd、In、Se、Te元素的富集提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。以上研究結(jié)果一方面指示洛巴堆鉛鋅礦為區(qū)內(nèi)二疊系洛巴堆組地層區(qū)水系沉積物中分散元素的富集提供了物源, 另一方面也暗示水系沉積物中Cd、In、Sn、Te等元素富集與鉛鋅礦化關(guān)系密切, 可作為地球化學(xué)勘查指標(biāo)應(yīng)用到區(qū)內(nèi)鉛鋅多金屬礦產(chǎn)的勘查中。

內(nèi)生作用中Tl的地球化學(xué)行為表現(xiàn)出親石性和親硫性的雙重特性, 成巖過程中親石性明顯, 趨于在含Rb、K、Cs、Na、Ca的硅酸鹽中富集, 成礦過程中則表現(xiàn)為強(qiáng)烈的親硫性, 在Pb、Zn、Hg、As、Sb、Bi等硫酸鹽、硫化物中明顯富集。表生作用下, Tl的活動(dòng)性顯著增強(qiáng), 主要呈Tl2SO4水溶液遷移,被膠體吸附, 可形成硫酸鹽礦物如鉈明礬, 也可以類質(zhì)同象形式進(jìn)入表生礦物晶格中(如石膏、瀉利巖)。研究區(qū)第四系覆蓋物以松散沉積物、冰磧物和泉華為主, 區(qū)內(nèi)網(wǎng)脈狀水系發(fā)育, 這些水系多為熱泉資源(羊八井—寧中熱泉、寧中熱泉)的地表徑流,富含S、Cs、Li、Rb、B、Bi、Cl、F、K、Na、Ca、Pb、Zn、Cu等元素(朱立新等, 1990; 李振清等, 2006),形成多處自然硫、稀有貴金屬、高嶺土、硼及硼酸鹽等與熱水沉積作用有關(guān)的礦床及礦化點(diǎn)。Tl元素的富集與這些熱水資源的沉積作用有關(guān), 反映了區(qū)內(nèi)熱水資源的地球化學(xué)特征。

4 結(jié)論

(1)從區(qū)域上看, 研究區(qū)水系沉積物中強(qiáng)烈富集Cd、Se、Te元素, 而In、Ga、Ge、Tl等元素則趨于均勻分布, 無(wú)明顯的富集特征。

(2)不同時(shí)代地層區(qū)水系沉積物中分散元素發(fā)生不同程度的富集與貧化, 二疊系地層中Cd、In、Se、Te元素強(qiáng)烈富集, 第四系中富集Tl元素。Cd、In、Se、Te元素的富集可能是由洛巴堆鉛鋅銅礦床中閃鋅礦、方鉛礦等金屬硫化物的風(fēng)化作用引起的, Tl元素的富集與羊八井—寧中地區(qū)地?zé)豳Y源的熱水沉積作用有關(guān), 反映了區(qū)內(nèi)熱水資源的地球化學(xué)特征。

(3)不同時(shí)代侵入巖區(qū)水系沉積物中分散元素含量接近羊八井—寧中水系沉積物中分散元素平均值, 僅有In和Tl呈現(xiàn)弱的富集。

(4)Cd、In、Se、Te元素可作為地球化學(xué)勘查指標(biāo), 有效指示鉛鋅礦化體的產(chǎn)出范圍, 為區(qū)域內(nèi)開展鉛鋅多金屬礦產(chǎn)勘查提供地球化學(xué)依據(jù)。

陳毓川, 毛景文, 駱耀南, 魏家秀, 曹志敏, 銀劍釗, 周劍雄,楊百川. 1996. 四川大水溝碲(金)礦床地質(zhì)和地球化學(xué)[M].北京: 原子能出版社: 10-130.

谷團(tuán), 劉玉平, 李朝陽(yáng). 2000. 分散元素的超常富集與共生[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 19(1): 60-63.

胡瑞忠, 蘇文超, 戚華文, 畢獻(xiàn)武. 2000. 鍺的地球化學(xué)、賦存狀態(tài)和成礦作用[J]. 巖石礦物地球化學(xué)通報(bào), 19(4): 215-217.

劉英俊. 1982. 中國(guó)含鎵礦床的主要成因類型[J]. 礦床地質(zhì), 1(1): 51-60.

劉葵, 趙文津, 吳珍漢, 江萬(wàn). 2005. 念青唐古拉山深部構(gòu)造特征研究[J]. 地球?qū)W報(bào), 26(5): 405-410.

李振清, 侯增謙, 聶鳳軍, 楊竹森, 曲曉明, 孟祥金, 趙元藝. 2006. 西藏地?zé)峄顒?dòng)中銫的富集過程探討[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 80(9): 1457-1464.

盧家爛, 莊漢平, 傅家謨, 劉金鐘. 2000. 臨滄超大型鍺礦床的沉積環(huán)境, 成巖過程和熱液作用與鍺的富集[J]. 地球化學(xué), 29(1): 36-42.

毛景文, 魏家秀. 2000. 大水溝碲礦床流體包裹的He、Ar同位素組成及其示蹤成礦流體的來(lái)源[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 21(1): 58-61.

湯艷杰, 劉建朝. 2001. 豫西杜家溝鋁土礦中鎵的分布規(guī)律及控制因素淺析[J]. 地質(zhì)與勘探, (6): 9-12.

湯艷杰, 賈建業(yè), 劉建朝. 2002. 豫西地區(qū)鋁土礦中鎵的分布規(guī)律研究[J]. 礦物巖石, 22(1): 15-20.

涂光熾, 高振敏. 2003. 分散元素成礦機(jī)制研究獲重大進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué)院院刊, 5: 358-360.

涂光熾, 高振敏, 胡瑞忠, 張乾, 李朝陽(yáng), 趙振華, 張寶貴. 2004.分散元素地球化學(xué)及成礦機(jī)制[M]. 北京: 科學(xué)出版社: 1-407.

溫漢捷. 1999. 分散元素硒的有機(jī)成礦作用初析[J]. 地球?qū)W報(bào), 20(2): 190-194.

吳珍漢, 孟憲剛, 胡道功. 2003. 中華人民共和國(guó)1∶25萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(當(dāng)雄幅)[R]. 成都: 成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所: 1-617.

許志琴, 楊經(jīng)綏, 李海兵. 2006. 青藏高原與大陸動(dòng)力學(xué)——塊體拼合、碰撞造山及高原隆升的深部驅(qū)動(dòng)力[J]. 中國(guó)地質(zhì), 33(2): 221-238.

葉霖, 劉鐵庚. 1997. 都勻地區(qū)鎘(Cd)資源極其遠(yuǎn)景初探[J]. 貴州地質(zhì), 14(2): 160-163.

姚林波, 高振敏, 龍洪波. 1999. 分散元素硒的地球化學(xué)循環(huán)及其富集作用[J]. 地質(zhì)地球化學(xué), 27(3): 62-67.

朱弟成, 潘桂堂, 王立全, 莫宣學(xué), 趙志丹, 周長(zhǎng)勇, 廖忠禮,董國(guó)臣, 袁四化. 2008. 西藏岡底斯帶中生代巖漿巖的時(shí)空分布和相關(guān)問題的討論[J]. 地質(zhì)通報(bào), 27(9): 1535-1550.

張忠, 張興茂, 張寶貴. 1998. 南華砷鉈礦床元素地球化學(xué)和成礦模式[J]. 地球化學(xué), 27(3): 269-275.

張乾, 劉志浩, 戰(zhàn)新志, 邵樹勛. 2003. 分散元素銦富集的礦床類型和礦物專屬性[J]. 礦床地質(zhì), 22(1): 309-316.

張乾, 朱笑青, 高振敏, 潘家永. 2005. 中國(guó)分散元素富集與成礦研究新進(jìn)展[J]. 礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 24(4): 342-349.

朱立新, 朱炳球. 1990. 西藏羊八井熱田的堿金屬元素研究[J].物探與化探, 14(1): 55-62.

References:

CHEN Yu-chuan, MAO Jing-wen, LUO Yao-nan, WEI Jia-xiu, CAO Zhi-min, YIN Jian-zhao, ZHOU Jian-xiong, YANG Bai-chuan. 1996. The deposit geology and geochemistry of Dashuigou Te(Au) deposit in Sichuan[M]. Beijing: Atomic Energy Press: 10-130(in Chinese).

GU Tuan, LIU Yu-ping, LI Chao-yang. 2000. Super richening and Coexistence of Disperse Elements[J]. Bulletin of Mineralogy Petrology and Geochemistry, 19(1): 60-63(in Chinese with English abstract).

HU Rui-zhong, SU Wen-chao, QI Hua-wen, BI Xian-wu. 2000. The geochemistry, occurrence and metallogenesis of germanium[J]. Bulletin of Mineralogy Petrology and Geochemistry, 19(4): 215-217(in Chinese with English abstract).

LI Zhen-qing, HOU Zeng-qian, NIE Feng-jun, YANG Zhu-sen, QU Xiao-ming, MENG Xiang-jin, ZHAO Yuan-yi. 2006. Enrichment of element Cesium during modern geothermal action in Tibet, China[J]. Acta Geological Sinica, 80(9): 1457-1464(in Chinese with English abstract).

LIU Ying-jun. 1982. Chief genetical types of gallium-bearing deposits in china[J]. Mineral Deposits, 1(1): 51-60(in Chinese with English abstract).

LIU Kui, ZHAO Wen-jin, WU Zhen-han, JIANG Wan. 2005. Characteristics of Deep Structure under the Nyainqentanglha Mountains[J]. Acta Geoscientica Sinica, 26(5): 405-410(in Chinese with English abstract).

LU Jia-lan, ZHUANG Han-ping, FU Jia-mo, LIU Jin-zhong. 2000. Sedimentation, diagenesis, hydrothermal process and mineralization of germanium in the Lincang superlarge germanium deposit in Yunnan Province, China[J]. Geochemistry, 29(1): 36-42(in Chinese with English abstract).

MAO Jing-wen, WEI Jia-xiu. 2000. Helium and Argon Isotopic Components of Fluid Inclusions and Tracing to the Source of Metallogenic Fluids in the Dashuigou Tellurium Deposit of Sichuan Province[J]. Acta Geologica Sinica, 21(1): 58-61(in Chinese with English abstract).

SCHWARTZ M O. 2000. Cadmium in zinc deposit: Economic geology of a polluting element[J]. International Geology Review, 42: 445-469.

TANG Yan-jie, LIU Jian-chao. 2001. Preliminary study on occurrence state of gallium in dujiagou bauxite deposits and its controlling factors in the western areas of Henan province[J]. Geology and Prospecting, (6): 9-12(in Chinese with English abstract).

TANG Yan-jie, JIA Jian-ye, LIU Jian-chao. 2002. Study on distribution laws of gallium in bauxite deposits in the western area of Henan province[J]. Journal of Mineralogy and Petrology, 22(1): 15-20(in Chinese with English abstract).

TU Guang-zhi, GAO Zhen-min. 2003. Ore-forming mechanism ofthe dispersed elements[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 5: 358-360(in Chinese with English abstract).

TU Guang-zhi, GAO Zhen-min, HU Rui-zhong, ZHANG Qian, LI Chao-yang, ZHAO Zhen-hua, ZHANG Bao-gui. 2004. Geochemistry and mineralization of the dispersed elements[M]. Beijing: Science Press: 1-407(in Chinese).

WEN Han-jie, QIU Yu-zhou. 1999. Organic and inorganic occurrence of selenium in Laerma Se-Au deposit, China[J]. Sciences in China (Series D), 42(6): 662-669.

WEN Han-jie. 1999. A preliminary Analysis of Organic Mineralization of the Dear Sir or Madam: Isperse Element Selenium[J]. Acta Geoscientia Sinica, 20(2): 190-194(in Chinese with English abstract).

WU Zhen-han, MENG Xian-gang, HU Dao-gong. 2003. 1:250000 regional geological survey report of People's Republic of China(Damxung mapsheet)[R]. Chendu: Chengdu Instituted Geology and Mineral Resources: 1-617(in Chinese).

XU Zhi-qin, YANG Jing-sui, LI Hai-bin. 2006. The Qinghai-Tibet Plateau and continental dynamics: A review on terrain tectonics, collisional orogenesis and processes and mechanisms for the rise of the plateau[J]. Geology in China, 33(2): 221-238(in Chinese with English abstract).

YAO Lin-bo, GAO Zhen-min, LONG Hong-bo. 1999. Disperse Element selenium: Its geochemical cycle and enrichment[J]. Geology-Geochemistry, 27(3): 62-67(in Chinese with English abstract).

YE Lin, LIU Tie-geng. 1997. A Preliminary Disussion on Cadmium Resource of Duyun Area[J]. Guizhou Geology, 14(2): 160-163(in Chinese with English abstract).

YIN An, HARRISON T M. 2000. Geologic evolution of the Himalayan-Tibetan orogen[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 28: 211-280.

ZHANG Zhong, ZHANG Xing-mao, ZHANG Bao-gui. 1998. Elemental geochemistry and metallogenic model of Nanhua As-Tl deposit in yunnan province, China[J]. Geochimica, 27(3): 269-275(in Chinese with English abstract).

ZHANG Zhong, CHEN Guo-li, ZHANG Bao-gui, CEN Ye-cai, ZHANG Xing-mao. 2000. The Lanmucheang Tl deposit and its environmental geochemistry[J]. Science in China(Series D), 43(1): 50-62.

ZHANG Qian, ZHAN Xin-zhi, PAN Jia-yong, SHAO Shu-xun. 1998. Geochemical enrichment and mineralization of indium[J]. Chinese Journal of Geochemistry, 17(3): 221-225.

ZHANG Qian, LIU Zhi-hao, ZHAN Xin-zhi, SHAO Shu-xun. 2003. Specialization of Ore Deposit Types and Minerals for Enrichment of Indium[J]. Mineral Deposits, 22(1): 309-316(in Chinese with English abstract).

ZHANG Qian, ZHU Xiao-qing, GAO Zhen-min, PAN Jia-yong. 2005. A review of enrichment and mineralization of the dispersed elements in China[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 24(4): 342-349(in Chinese with English abstract).

ZHU Li-xin, ZHU Bing-qiu. 1990. A study of alkali metal elements in the Yangbajing geothermal field of Tibet[J]. Geophysical & Geochemical Exploration, 14(1): 55-62(in Chinese with English abstract).

ZHU Di-cheng, PAN Gui-tang, WANG Li-quan, MO Xuan-xue, ZHAO Zhi-dan, ZHOU Chang-yong, LIAO Zhong-li, YUAN Si-hua. 2008. Tempo-spatial variations of Mesozoic magmatic rocks in the Gangdise belt, Tibet, China, with a discussion of geodynamic setting-related issues[J]. Geological Bulletin of China, 27(9): 1535-1550(in Chinese with English abstract).

ZHUANG Han-ping, LU Jia-lan, FU Jia-mo, LIU Jin-zhong. 1998a. Lincang superlarge germanium deposit in Yunnan province, China: Sedimentation, diageneis, hydrothermal process and mineralization[J]. Journal of China University of Geosciences, 9(2): 129-136.

ZHUANG Han-ping, LU Jia-lan. 1998b. Germanium occurrence in Lincang superlarge deposit in Yunnan, China[J]. Science in China (Series D), 41(supp.): 21-27.

Geochemical Characteristics of Dispersed Elements in Stream Sediments of Yangbajain-Nyingzhong Area, Tibet and Their Significance in Ore Prospecting

XI Ming-jie1), MA Sheng-ming1), ZHU Li-xin2), LI Bing3)
1) Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 065000; 2) Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 3) China Gold Group geological Co. Ltd., Beijing 100011

The study of the characteristics of element geochemistry in stream sediments constitutes the basis of the regional geochemical prospecting. As the new indicators in geochemical exploration, the dispersed elements can play a remarkable role in the prospecting task. Due to the backward situation of the research work in Tibet, the previous regional geochemical exploration mostly laid emphasis on the study of the main ore-forming elements and useful associated elements, whereas researches on the dispersed elements were very insufficient. This paper reports for the first time the characteristics of the dispersed elements in 680 stream sediment samples collected from Tibet. From the regional point of view, Cd, Se and Te are concentrated obviously in steam sediments in thisarea, whereas other elements present homogeneous distribution. Compared with the average values of the dispersed elements of the steam sediments in Yangbajain-Nyingzhong area, Cd, In, Se and Te are considerably concentrated in the Permian Luobadui Formation, which is probably caused by the weathering of such metal sulfides as sphalerite and galenite in the Luobadui lead-zinc-copper deposit, whereas the enrichment of Tl is probably related to the hydrothermal sedimentation of the geothermal resources in Yangbajain-Nyingzhong area. The content of the dispersed elements in steam sediments present in intrusive rocks of different ages is close to the average content of the study area, only with the weak enrichment of In and Tl. As the new indicators of geochemical exploration, Cd, In, Se and Te can indicate the locations of lead-zinc ore bodies, thus providing the geochemical foundation for the prospecting of lead-zinc polymetallic deposits in this area.

dispersed elements; stream sediments; geochemistry; Yangbajain; Ningzhong

P595; P622.3

A

10.3975/cagsb.2013.06.07

本文由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青藏高原地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)“西藏1:20萬(wàn)羊八井幅等兩幅區(qū)域化探”(編號(hào): 1212010818002)資助。

2013-02-27; 改回日期: 2013-03-26。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

席明杰, 男, 1983年生。工程師。主要從事勘查地球化學(xué)方法技術(shù)研究工作。通訊地址: 065000, 河北省廊坊市金光道84號(hào)。電話: 0316-2267722。E-mail: mingjiexi@163.com。