丰村铅锌矿赋矿地层微量元素地球化学特征*

李兴远 周永章 安燕飞 吕文超 白明亮

(1.广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室;2.中山大学地球科学系;3.中山大学地球环境与地球资源研究中心)

钦杭成矿带是我国华南重要的成矿带之一，由于其有着丰富的矿产资源潜力，近年来，被中国地质调查局列为国家重点成矿带［1］，而丰村铅锌矿是钦杭带西南端比较重要的铅锌矿床，也是信宜—廉江铅锌成矿带内典型的矿床之一。该矿床地处中垌—廉江断褶带丰村次级向斜盆地内，研究区内泥盆纪地层发育，构造复杂，地质要素套合好，区域成矿地质背景有利，丰村铅锌矿体主要赋存在泥盆纪东岗岭组灰岩中。本研究对该组灰岩进行了系统的微量元素测试，并对其地球化学意义进行了一些总结和探讨。

1 地质概况

研究区位于广东省廉江市河唇镇境内，从大地构造背景看，它位于钦杭成矿带的南端，粤西云开隆起区的南缘，北东向信宜—廉江断褶带中南段，中垌—廉江复向斜中部南东翼，丰村铅锌矿区主要包括径口、山背、大博面和上园垌4个矿段，为一中型铅锌矿。矿区地层主要为泥盆纪地层，自北西向南东组成了大博面向斜、矿山背斜和径口—山背向斜。此外，矿区构造活动强烈，断裂、节理、破碎及热液活动发育，是有利的成矿地段。丰村铅锌矿主要赋存在泥盆纪地层内，地层单位可以划分为信都组、东岗岭组、天子岭组和帽子峰组［2-3］。东岗岭组、天子岭组主要分布在矿区中北部，前者是主要的赋矿地层，信都组、帽子峰组分别分布在矿区北西和南东部。

(1)泥盆纪信都组(Dx)。信都组上下部以板岩为主，局部夹变质砂岩和灰岩透镜体，是区内分布最广泛的地层。上、下部岩性以板岩为主，夹砂岩、灰岩透镜体，中部为砂砾岩、板岩互层，板岩分绢云母板岩和绢云母砂质板岩，厚度大于629.53 m。

(2)东岗岭组(Dd)。东岗岭组为一套浅海相碳酸盐沉积，灰岩中含有较多的炭质，同时 MgO、Al2O3、SiO2含量较高，其下部有较多的粉砂质绢云母页岩、泥质灰岩薄层或透镜体分布，下部和上部均含有黄铁矿或铅锌等硫化物矿层或透镜体。呈狭长的带状分布于矿区的中部，系本区的主要含矿层位。其岩性有粉晶灰岩、白云质灰岩、炭质灰岩、细晶灰岩，夹板岩透镜体、铅锌矿体、铅锌银矿体、黄铁矿体，厚度为162.0～349.0 m。

(3)天子岭组(Dt)。该层仅分布于矿区的东南部，面积约1.6 km2，其岩性有薄层状、块状灰岩夹薄层状含磷质灰岩，粉、细晶灰岩，白云质灰岩，白云岩，厚度为550.5 m。

2 样品采集及测试

本次样品采自粤西廉江市河唇镇丰村矿区钻孔岩芯中，均为东岗岭组灰岩，剔除风化、蚀变样品，从中选择出15件样品，全岩样品首先除去表面，保留无裂隙且相对坚硬的部分，随后用颚式破碎机将其粉碎，并用超纯水进行3次振荡清洗。然后用碾钵破碎至200目以下，送至广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室进行制样分析，采用ICP－MS方法，大多数元素分析精度优于3%，一共测试了Sc、V、Cr等23种元素，分析结果见表1。

表1 东岗岭组灰岩微量元素测试结果

3 讨论与认识

3.1 结果分析

以中国沉积地层微量元素丰度［4］为标准，横轴以元素相容性的顺序为刻度，对部分样品微量元素数据进行了地球化学处理，见图1、图2。从表1及蛛网图可以看出，两类岩石样品微量元素富集亏损情况明显不同，对于同类灰岩又表现了整体的一致性，具体表现为:在炭质灰岩中，主要富集Ba、Ta、Nb、Zr、Ge、Mn，其余元素相对亏损;白云质灰岩中，主要富集 Pb、Mo、Zn、Mn，其余元素相对亏损，两类岩石共同亏损的元素有 Rb、Cs、Hf、Th、U、Sc、Ga、Y、Cu、Co、Ni、Cr。碳酸盐岩是由碳酸盐矿物组成的化学沉积岩，诸多研究表明，在海相碳酸盐成岩过程中，锰不断被获取，锶逐渐被丢失，东岗岭组灰岩中Mn含量为(208.3～3 191)×10－6，平均为1 027.42×10－6，大约是中国沉积岩丰度的4倍，Sr含量为(28.69 ～488.9)×10－6，平均为 300.45 ×10－6，接近于中国沉积岩丰度(300×10－6)，对于成矿元素，东岗岭组灰岩地层中都亏损Cu，而Pb、Zn主要富集在白云质灰岩中，炭质灰岩中相对亏损，其中Pb含量为(4.64～281.4)×10－6，平均为109.08 ×10－6，是中国沉积岩(11×10－6)的 10倍，Zn含量为(0.301 ～ 789.5)× 10－6，平均为 198.64 × 10－6。Rb、Cs、等大离子亲石元素亏损，而炭质灰岩中则富集Ba(平均为507.8×10－6)，可能与其沉积物中部分有机质较强的吸附作用有关［5］。此外，Hf、Th、U、等高场强元素也相对亏损，Hf平均为1.31×10－6，Th平均为3.67×10－6。

图1 东岗岭组炭质灰岩微量元素与中国沉积岩含量比较▲—DG39;●—DG48注:w样表示样品元素含量，w中表示中国沉积岩元素含量。

3.2 微量元素地球化学特征及意义

图2 东岗岭组部分白云质灰岩微量元素与中国沉积岩含量比较■—DG43;●—DG46注:w样表示样品元素含量，w中表示中国沉积岩元素含量。

沉积岩中微量元素浓度受物源区岩石类型、风化、沉积等多种地质因素的影响，根据岩石中微量元素特征可以识别地球化学过程及沉积物的来源［6］，大量研究表明，Sr对碳酸盐岩沉积环境和成岩作用起重要的指示作用，元素Sr含量、Sr同位素等相应的元素含量比值具有良好的地球化学指示意义。Sr与Ca有着相近的离子半径，常常以类质同象的方式置换Ca的位置［6-8］。Sr含量在不同类型碳酸盐矿物中是不相等的，一般而言，文石中Sr含量最高，高镁方解石相对较少，低镁方解石是最低的［9］;在高盐度的暗色和深海岩石类型中，Sr含量高;在滨海、浅海有机成因和有机碎屑碳酸盐岩中，Sr含量低。通常用w(Sr)/w(Ba)来反演陆海相过渡的阶段，因为Sr的硫酸盐溶解度较高一些，所以在淡水环境向海相环境过渡过程中，w(Sr)/w(Ba)逐渐增大。在东岗岭组灰岩地层中，Sr含量为(28.69～488.9)×10－6，平均为 300.45 ×10－6，相对亏损，反映了海相沉积过程中 Sr的流失，炭质灰岩中为0.066～0.074，白云质灰岩w(Sr)/w(Ba)多为6～11(DG55除外)，通常认为，w(Sr)/w(Ba)＞1表明可能是正常海相沉积，w(Sr)/w(Ba)＜1是陆相沉积［7］。本组样品两者兼有之，暗示东岗岭组灰岩部分可能受陆相影响，因此，其沉积环境可能是一个海陆过渡带或是浅海湾，以海相沉积为主。研究表明，w(Sr)/w(Cu)值为1.3～5.0时指示湿润气候，大于5.0指示干旱气候。本组样品的w(Sr)/w(Cu)比值为8.58～220.69，大部分的w(Sr)/w(Cu)值都远大于10，暗示研究区碳酸盐岩在沉积期间，气候比较干旱。Mn在成岩作用过程中没有较大的变化，白云岩化作用对Mn含量影响甚微，所以Mn作为古环境的指示剂比Sr更有利，在本组灰岩中，Mn含量为(208.3～3 191)×10－6，平均为1 027.42×10－6。本组灰岩样品中Pb的平均含量为109.08×10－6，是中国沉积岩(11 ×10－6)的10 倍，Zn的平均含量为198.64×10－6，均明显高于地壳丰度，暗示矿源层为东岗岭组灰岩，地层各深度中Pb、Zn元素变化规律大体相同，Pb、Zn在不同深度地层均具有不同程度的富集。局部和整体呈现先递增后递减的趋势，与炭质灰岩相比，白云质灰岩更加富集Pb、Zn，东岗岭组灰岩地层中都亏损 Cu((3～7)×10－6)，基本无成矿前景，东岗组灰岩是一套厚度不大、夹层较多、岩性差异及变化较大的石灰岩建造，是正常的海相沉积。w(U)/w(Th)具有重要的地球化学指示意义，通常认为w(U)/w(Th)＞1时，沉积成岩过程中有热液扰动［8，10］，正常海相沉积时候w(U)/w(Th)＜1;本次东岗岭组灰岩样品中大部分样品w(U)/w(Th)＜1，说明为正常海相沉积，少部分样品(DG42、DG43、DG44、DG55)的 w(U)/w(Th)＞1，，可能暗示后期受热液改造，因此，丰村铅锌矿具有沉积叠加热液改造型矿床的特点。

4 结论

通过上述讨论，认为丰村铅锌矿体主要赋矿地层(东岗岭组灰岩)沉积时处于封闭、干燥缺氧的还原环境，为正常海相沉积，后期有热液扰动。东岗岭组地层不仅是主要赋矿、容矿主体，而且是Pb、Zn的主要矿源层，并受后期热液改造，Pb、Zn在不同深度地层均具有不同程度的富集，局部和整体上呈现先递增后递减的趋势，丰村铅锌矿具有沉积叠加热液改造型矿床的特点。

［1］ 周永章，曾长育，李红中，等.钦州湾—杭州湾构造结合带(南段)地质演化和找矿方向［J］.地质通报，2012，31(2/3):486-491.

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［3］ 广东省地质矿产局704地质大队.中华人民共和国区域地质调查报告1∶50 000河唇幅［R］.湛江:广东省地质矿产局704地质大队，1994.

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