蔡冰堰 ，彭 紅，陶 平，2，李明琴

(1.貴州大學 資源與環(huán)境工程學院，貴州 貴陽550025;2.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽550004)

1 成礦帶地質(zhì)特征

丁頭山鉛鋅成礦帶地處普安旋鈕構(gòu)造中的丁頭山斷褶帶中，該斷褶帶由丁頭山背斜、綠卯坪-丁頭山斷裂及一系列逆斷層組成的構(gòu)造骨架。主要分布有石炭系打屋壩組、南丹組及二疊系龍吟組地層，南丹組為礦帶的主要賦礦層位，其以深水盆地相沉積為特色。礦帶內(nèi)礦體主要為“層狀”和“斷層狀”兩種賦礦形態(tài)?！皩訝睢钡V體主要為沉積作用形成，受層間構(gòu)造帶控制，其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，呈層狀、透鏡狀產(chǎn)于石炭系南丹組碳酸鹽巖中;“斷層狀”礦體主要與沉積期后構(gòu)造作用及熱液作用密切相關(guān)，其產(chǎn)狀與斷裂、裂隙走向基本一致，呈似層狀、網(wǎng)脈狀、團塊狀富集于斷裂帶和節(jié)理裂隙中。本成礦帶的鉛、鋅伴生現(xiàn)象不多，往往分別成礦。礦石礦物以鉛鋅硫化物為主，自形半自形晶粒結(jié)構(gòu)、溶蝕交代結(jié)構(gòu)多見，角礫狀構(gòu)造發(fā)育。圍巖蝕變主要為方解石化，次為硅化、石英化和黃鐵礦化等。

2 微量元素地球化學特征

樣品分別采集于丁頭山鉛鋅礦床和雙鳳山礦床，共計26 件。其中丁頭山鉛鋅礦床18 件(含礦石樣和近礦圍巖樣各9 件)、雙鳳山礦床8 件(含礦石樣5 件、近礦圍巖樣3 件)。樣品采用等離子質(zhì)譜儀(XSERIES 2S -227)分析其中的微量元素及稀土元素含量。其微量元素地球化學特征如下:

2.1 微量元素含量特征及其濃度克拉克值

丁頭山鉛鋅成礦帶巖、礦石中的微量元素含量見表1。由表1 可見:(1)總體上，元素Pb、Zn、Cu 、Ag、As、Sb、Cd 無論在礦石還是在圍巖中都呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān);

表1 丁頭山鉛鋅成礦帶巖、礦石中微量元素含量

(2)礦石中的Pb、Zn、Cu、Ag、As、Sb、Cd 含量明顯高于圍巖數(shù)倍至數(shù)百倍，揭示出該區(qū)成礦元素Pb、Zn 與指示元素Cu 、Ag、As、Sb、Cd 相伴生;

(3)上述成礦元素及其指示元素，無論是在礦石還是在圍巖中，其含量都明顯高于地殼豐度、貴州豐度和普安-晴隆豐度，尤其是礦石中這些元素的含量很高。這一方面說明它們在本區(qū)沉積地層中背景含量較高，另一方面說明它們在熱液成礦階段獲得進一步富集從而成礦;

(4)As、Sb 元素是熱水沉積的重要特征［2］，熱泉水與正常海水相比，其中的As、Sb 元素含量普遍偏高［3］。本區(qū)巖、礦石中As、Sb 含量較高，其平均值分別為657.11 ×10-6和14.39 ×10-6，分別是地殼的211.97 倍和71.95 倍，表現(xiàn)出很強的熱水沉積特征。

此外，由本區(qū)巖、礦石中的微量元素濃度克拉克值分布曲線特征(圖1)可見:

基于季節(jié)的變化，大氣的溫度會出現(xiàn)較大的起伏，尤其就我國多數(shù)北方區(qū)域而言，由于這些地區(qū)的氣候多為溫帶季風氣候，具有夏季溫度、濕度較高；冬季溫度較低、干燥感較為明顯等特點，倘若于短時間內(nèi)溫度變化較大，極易導致動物出現(xiàn)熱應激或者冷應激，進而導致其免疫力大幅度降低，加大患病可能性。

(1)無論是丁頭山或是雙鳳山，且無論是礦石或是在圍巖中，其微量元素濃度克拉克值變化曲線特征均具一致性，并且成礦元素及指示元素的濃度克拉克值都遠遠大于1。這說明兩礦床的成礦元素在沉積期有可能初步富集，爾后在熱液成礦階段再進一步富集。但是，兩礦床的礦石之間相比較，成礦元素Pb、Zn 以雙鳳山的礦石中較為富集，則可能揭示雙鳳山礦石于成巖期后的熱液成礦強度大于丁頭山。

(2)Pb、Zn 在圍巖中的濃度克拉克值均值普遍偏高，表明圍巖的礦化較強，該地球化學特征與研究區(qū)以白云巖化、硅化的蝕變圍巖和次生暈圈常見鉛鋅礦的地質(zhì)特征相符。

圖1 丁頭山鉛鋅成礦帶巖、礦石中微量元素濃度克拉克值分布曲線圖(克拉克值采用Talor et al.，1985)

2.2 聚類分析研究

本文對所測試的丁頭山鉛鋅成礦帶巖、礦石中微量元素含量數(shù)據(jù)進行R 型聚類分析，其聚類譜系見圖2。圖2 反映如下聚類特征:

第一類:為與Zn 聚類的元素組合，即:Zn-Cd-Co-Sn、Zn-Cd-Co-Sn-Cu、Zn-Cd-Co-Sn-Cu-Ge。它們主要為親硫元素，與Zn 成礦元素組合形成還原性金屬硫化物，揭示了該區(qū)南丹組地層沉積早期為還原性沉積環(huán)境。該聚類元素與后述的第三類眾多元素組合并不聚類，因此可能受沉積期后熱液改造成礦作用的影響較大。此外，在該聚類中典型的地幔元素Co 與Zn 聚為一類，說明巖石中富集的Zn較多來源于地?；虻貧ぽ^深部，這可能是因賦礦層位南丹組為沿水城-紫云-南丹深大斷裂附近發(fā)育的盆地相沉積，其中同生斷裂十分發(fā)育，有沿同生斷裂帶來的深部物質(zhì)的混入所致。

第二類:與Pb 聚類的元素組合，即:Pb-Ag-Bi-Sb、Pb-Ag-Bi-Sb-In。它們主要為低溫熱液作用所形成的元素組合。Pb 與該類元素組合聚類［4、5］，而與Zn 不聚為一類，一方面表明本區(qū)的鉛礦基本上為低溫熱液成礦，在沉積時期初步富集的可能性較小，主要的成礦作用應為沉積期后的低溫熱液成礦作用，另一方面表明研究區(qū)成礦物質(zhì)具有多源性［4］。

第三類:是Mo-Ni-Tl-Sc-Nb-V-Rb-Hf-Be-Ta-Zr-Cs-Th-W-Cr-Li-U-Ga-REE-Ba-As 等眾多元素聚成的一類。該類元素，首先表現(xiàn)為Ni-Tl 元素組合與Sc-Nb-V-Rb-Hf-Be-Ta-Zr-Cs-Th 元素組合聚為一類，再依次分別與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 主要為高場強的元素，這表明研究區(qū)該地層可能受區(qū)域性構(gòu)造活動或深部成礦物質(zhì)的影響［6］，這一認識也佐證了第一類的觀點。另外，Mo、W、Cr、Li、U、Ga 等其它微量元素主要為沉積巖中的親石元素或不相容元素，其表現(xiàn)出關(guān)系不密切的依次聚類，說明該類元素可能主要以沉積作用方式聚集。

第四類:只有一個元素Sr，它與其它元素都不聚類。Sr 一般為臺地相、尤其是開闊臺地相碳酸鹽巖沉積的特征元素，它揭示了雖然南丹組地層總體上為盆地相沉積，但其中所夾中-厚層灰?guī)r應為臺地相或臺地邊緣相沉積，因而富含其特征元素Sr。

圖2 丁頭山鉛鋅成礦帶巖、礦石中微量元素R 型聚類分析譜系圖

3 稀土元素地球化學特征

3.1 稀土元素特征值與配分曲線特征

據(jù)丁頭山鉛鋅成礦帶巖、礦石中稀土元素含量分析結(jié)果計算的特征值及稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖分別見表2 和圖3。由表2 和圖3 可見:

表2 丁頭山鉛鋅成礦帶巖、礦石中稀土元素特征值

圖3 巖、礦石中稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖

(1)所有樣品稀土元素配分曲線均呈現(xiàn)向右傾斜，輕稀土富集，重稀土虧損。所有礦石及礦石礦物稀土元素配分曲線相似、曲線重疊性較好;而圍巖及脈石礦物(上下圍巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥灰?guī)r和方解石)配分曲線相似，都表現(xiàn)為與峨眉山玄武巖(大陸溢流拉斑玄武巖)、大陸上、下地殼相似，而與原始地幔、大洋地殼相差很大，這表明本區(qū)南丹組物質(zhì)來源于陸源和大陸地幔。盡管在石炭紀還沒有峨眉山玄武巖噴發(fā)，但水城-紫云-南丹深大斷裂帶已經(jīng)存在，在其南丹組盆地相沉積時已有沿同生斷裂上涌的幔源物質(zhì)混入。

(2)上下圍巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥灰?guī)r等的LREE/HREE 接近于峨眉山玄武巖，也說明了區(qū)域性古構(gòu)造——水城-紫云-南丹深大斷裂帶的活動，切割基底較深，使得南丹組在沉積時期就有類似峨眉山玄武巖漿的深部物質(zhì)混入。

(3)灰?guī)r、泥質(zhì)巖類等的ΣREE 含量變化范圍較大(7.83 ～96.58)，泥質(zhì)含量越高，稀土總量就越高，反映出陸源泥質(zhì)碎屑巖沉積特征［7］。結(jié)合第(2)點結(jié)論，說明該區(qū)南丹組沉積期處于地勢較低部位，有利于陸源風化剝蝕碎屑物搬運其中沉積。

(4)圍巖及脈石礦物的LaN/YbN 在3.48 ～11.64 之間，介于大陸下地殼與峨眉山玄武巖之間，說明該區(qū)沉積碎屑物質(zhì)來源于陸源。

(5)δCe 可以反映氧化還原沉積環(huán)境［8、9］，δCe負異常顯示一種氧化環(huán)境，反之則為還原環(huán)境。研究區(qū)巖、礦石的δCe 值介于0.5 ～1.01 之間，揭示了南丹組為氧化-弱氧化-還原的波動沉積環(huán)境。

3.2 La/Yb-REE 圖解

La/Yb-REE 圖解可以推測巖、礦石形成的物質(zhì)來源及其成巖(礦)作用。利用表2 數(shù)據(jù)繪制的La/Yb-REE 圖(圖4)說明:

圖4 研究區(qū)巖礦石La/Yb-REE 圖解

(1)泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥灰?guī)r、碳酸鹽巖等的投影點均落入沉積巖、鈣質(zhì)泥巖區(qū)域，顯然與該區(qū)斜坡-盆地相碳酸鹽巖沉積有關(guān)。

(2)閃鋅礦及其礦化樣品等的投影點落入沉積巖、鈣質(zhì)泥巖與大陸拉斑玄武巖的過渡區(qū)域，顯示了礦石的形成兼有沉積作用和構(gòu)造熱液作用的特征，在南丹組同沉積期就發(fā)生了深部成礦物質(zhì)混入并初步富集，而后來的構(gòu)造熱液作用疊加改造并使其成礦。

(3)鉛-鋅礦組合樣品正好落在沉積巖、鈣質(zhì)泥巖與大陸拉斑玄武巖的邊界上，表現(xiàn)出既有沉積作用特征，又有深部物質(zhì)來源及構(gòu)造熱液作用特征。

(4)方鉛礦及其礦化樣品落入沉積巖、鈣質(zhì)泥巖與花崗巖的過渡區(qū)域，結(jié)合該區(qū)方鉛礦礦體主要沿切層斷裂產(chǎn)出的特征推斷，主要為成巖期后的構(gòu)造熱液作用下成礦。

4 地質(zhì)意義

本文通過對研究區(qū)巖、礦石的微量元素、稀土元素地球化學特征分析研究，其結(jié)果揭示的地質(zhì)意義如下:

(1)丁頭山鉛鋅成礦帶礦物組合中有兩個主要礦物組合，即鋅礦物組合、鉛礦物組合，兩者互不伴生;

(2)本區(qū)鋅礦體，其成礦物質(zhì)Zn，既有陸源風化剝蝕碎屑物中的Zn，又有大陸地幔中的Zn。表現(xiàn)為在石炭紀南丹組的沉積時期就有Zn 的初步富集，且初步富集過程中伴有熱水沉積作用，且于成巖期后有構(gòu)造熱液疊加改造成礦。

(3)本區(qū)的鉛礦體，主要為構(gòu)造熱液活動帶來的含Pb 成礦流體，經(jīng)低溫熱液成礦作用形成以方鉛礦為主的礦體。

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