四川石棉大水沟碲矿床稀土元素地球化学特征

张 海，何明友，卢啟富，郭佩佩，许 伟，杨德传

（1. 成都理工大学，成都 610059；2. 贵州省地矿局113地质大队,贵州 六盘水 550001）

四川石棉大水沟碲矿床稀土元素地球化学特征

张 海1,2，何明友1，卢啟富2，郭佩佩2，许 伟1，杨德传2

（1. 成都理工大学，成都 610059；2. 贵州省地矿局113地质大队,贵州 六盘水 550001）

通过对大水沟碲矿床矿体与围岩稀土元素地球化学组成及特征研究表明，矿体与围岩的稀土元素特征截然不同，表明它们形成于同一地质时期和地质环境。大水沟碲矿床受岩浆作用改造，成矿物质应源于岩浆岩，且围岩与矿体存在氧化还原地球化学界面；稀土元素球粒陨石标准化分配模式图显示，大水沟赋矿围岩、贫碲矿石稀土元素具有大陆拉斑玄武岩的稀土元素特征，表明该碲矿床成因与峨眉山玄武岩有关。

碲矿床；稀土元素；地球化学；石棉大水沟

石棉大水沟碲矿床是世界首例独立碲矿床，自1992年发现以来，便引起地学界的广泛关注和极大兴趣。陈毓川、银剑钊等研究了碲矿床的热液来源，认为成矿热液主要来自岩浆水[1]；毛景文研究了碲矿床的成矿物质来源，认为成矿物质来自岩浆岩[2]；陈毓川等又对其进行了地质和地球化学研究，认为含矿围岩为富碱质大陆玄武岩，是峨嵋山玄武岩的一部分；毛景文通过大水沟碲矿床流体包裹体的He、Ar同位素组成研究认为成矿过程中有大量地幔物质参与[4]；温春齐等认为Te主要源于地幔岩浆脱气，少量来源于基性岩或大理岩，成矿流体主要为岩浆气液[5]；马东研究了该碲矿床成矿的地球化学机理[6]；张海通过地质地球化学特征研究认为大水沟碲矿床具有动力变质岩浆改造成矿的特征[7]；王玉婷通过矿床铅同位素地球化学特征研究认为成矿物质主要来自下地壳和地幔[8]；王玉婷通过矿床微量元素地球化学特征研究认为矿床成因可能与花岗岩关系密切[9]。

1 地质背景

矿床位于松潘-甘孜褶皱系东端与扬子地台西缘的拼接地带、龙门山-大雪山-锦屏山推覆构造中段。区内深大断裂发育，有穿越全区的安宁河-元谋-绿汁江、金河-程海、小金河-箐河三条深断裂，形成有西油房、宾多两条滑脱-推覆韧性剪切带以及蟹螺、大水沟和洪坝三条岩片带[10]。区内岩浆作用强烈，火成岩发育，出露有晋宁期花岗岩、石英闪长岩。印支、燕山-喜山期的花岗岩、二长花岗岩、闪长岩、石英闪长岩，以及规模较小的海西期基性岩、超基性岩脉等。区内出露地层主要有：奥陶系-志留系中浅变质碎屑岩-碳酸盐岩夹基性火山岩；中泥盆统大理岩、板岩；下二叠统大理岩；上二叠统变质玄武岩、板岩和大理岩；中、下三叠统浅变质碎屑岩-碳酸盐岩夹变基性火山岩；上三叠统-下侏罗统砂、页岩；新近系和第四系等。

图1 大水沟碲矿床矿区地质图（据曹志敏[12]修改）

2 矿床地质特征

碲矿体主要产出于中、下三叠世块状粗晶白云石大理岩、含碳泥质条带白云石大理岩夹钙质变基性火山岩内（图1）。矿区内热液作用强烈，围岩蚀变发育，主要有白云石化和硅化，其次为钠长石化、角闪石-黑云母-绿泥石化、绢云母、白云母化、硅化、黄铁矿化。碲矿化与白云石化、硅化、黄铁矿化关系密切。矿体成脉状产出，通过对正在开发的矿体研究，共发现六种矿石类型，分别是：块状辉碲铋矿石类型、细脉浸染状白云石类型、星散浸染状白云石类型、块状磁黄铁矿类型、网脉状磁黄铁矿-白云石类型、石英脉类型。矿石化学特征显示：从块状辉碲铋矿石类型→石英脉类型，Te、Bi含量逐渐降低，其它有益元素变化范围较大[11-13]。（表1）

表1 大水沟碲矿床矿石自然类型及其有用元素含量

1）块状辉碲铋矿石类型：该类型矿石中的重要矿物为辉碲铋矿，其次为少量的其它碲化物，脉石矿物为白云石等。矿体呈豆荚状、矿饼状赋存于矿脉偏下部位，少量充填于张性裂隙中。辉碲铋矿的电子探针分析结果为Te（33.62×10-2）、Bi（50.01×10-2）（表1）。此外，矿石中尚含有可综合利用的元素Au、Ag、Se等。

2）细脉浸染状白云石类型：主要金属矿物呈稀疏或密集、粒状集合体等形式分布于白云石晶体粒间或者裂隙之中，矿体呈细脉～微脉浸染-交代白云石和磁黄铁矿。碲矿物中除辉碲铋矿外，有少量的碲金矿。碲金矿中Te（13.18×10-2）、Bi（20.86×10-2）（表1），此外，矿石中含有Cu、Au、Ag等有用元素，其含量也达到综合利用含量水平。

3）星散浸染状白云石类型：主要矿石矿物为辉碲铋矿，且均匀分布在白云石脉之中。其次，含有自然金和六方碲银矿；脉石矿物主要有白云母、石英和少量的黄铁矿、钠长石。六方碲银矿中Te（4.66× 10-2）Te（33.62×10-2）、Bi（50.01×10-2）（表1），此外，Cu、Au、Ag也达到综合利用含量水平。

4）块状磁黄铁矿类型：主要矿物有磁黄铁矿、黄铜矿、辉碲铋矿和黄铁矿。矿石呈致密块状、稀疏浸染状构造，显示该类矿石经后期叠加黄铜矿和黄铁矿细脉而构成贫矿体。其主要特点是，除辉碲铋矿外，磁黄铁矿中普遍含Te、Bi等元素，Te（0.36×10-2）、Bi（0.62×10-2）、Cu（3.64×10-2）（表1）。

5）网脉状黄铁矿-白云石类型：主要含碲矿物为黄铁矿，矿体呈网脉穿插白云石脉中，并含有少量的自然金。黄铁矿中的Te（0.095×10-2）、Bi（0.147×10-2）（表1）。

6）石英脉类型：碲矿物呈零星分布，其它脉石矿物主要有白云母、钠长石和绿泥石等，偶尔可见自然金。石英中的Te（0.45×10-2）、Au（10.71×10-6）（表1）。

3 碲矿床稀土元素特征

3.1 样品及测试

为了解矿床中Te元素的来源，在矿区内采集了近矿围岩、赋矿围岩及矿石样品。近矿围岩样品包括：灰岩（表2：S7、S8、S9），赋矿围岩有蚀变玄武岩、阳起石钠长岩、绿帘绿泥片岩，矿石样品包括：贫碲矿石、富碲矿石，以及成矿热流体作用的产物-石英。

表2 大水沟碲矿床近矿围岩、赋矿围岩、矿石稀土元素含量表

1996年，四川省区调队在1:5万西油房区调报告中，对大水沟碲矿赋矿围岩（表2：ST1、ST2、ST3）开展稀土元素分析研究，2003年，涂光炽[14]在《分散元素地球化学及成矿机制》中系统论述了大水沟碲矿床及外围27件样品的稀土元素分析，其中火成岩13件、变质岩5件、矿石4件和矿物5件。本文在上述基础上，对研究区内广泛分布，但缺乏深入研究的三叠纪灰岩（表2：S7、S8、S9）、碲矿石稀土元素的特征研究。其中，三叠纪灰岩采自大水沟碲矿床矿床赋矿围岩，贫碲矿石（表2：K8-3、K8-2）、富碲矿石（表2： K4、K5）采自大水沟已开挖的坑道中（贫碲矿石产于富碲矿石外围）。所有岩矿样品均做全样分析，由矿床地球化学国家重点实验室采用电感藕合等离子体质谱仪（ICP-MS）测试完成（表2）。稀土元素数据采用的是CI型球粒陨石标准值（Sun&McDonough,1989）标准化。测试分析结果见表2。3.2 稀土元素总量特征

表3 大水沟碲矿床围岩的稀土元素相关参数计算结果

稀土元素总量变化范围大（图2、表3），从赋矿围岩（ST1、ST2、ST3）→贫碲矿石(K2,K3)→含碲硫化物（D1-3,D5-6）→辉碲铋矿(TB15)→富碲矿石(K4,K5)稀土元素总量具明显降低的趋势。平均值变化表现为从113.85×10-6（3，表示3件样品，下同）→49.97×10-6（3）→43.34×10-6（2）→7.79×10-6（1）→3.76×10-6（6）。矿石及矿物的稀土元素总量都很低，其中矿石的稀土元素总量从1.49×10-6到8.74× 10-6，平均仅4.63×10-6（4），矿物的稀土元素总量从0.76×10-6到12.23×10-6，平均为5.37×10-6；其中白云石较高为12.23×10-6，辉碲铋矿为7.79×10-6；石英最低仅0.76×10-6。 3.3 轻稀土、重稀土及其比值特征

赋矿围岩灰岩、贫碲矿石（全样）明显富集轻稀土元素，富碲矿石（全样）则明显亏损轻稀土元素（图2、表3）。其次，富碲矿石中轻、重稀土元素含量均低。富碲矿石平均含量分别为2.25和2.38，矿物的平均含量分别为1.91和2.85；除1件矿石样(D-1)轻稀土元素含量高于重稀土元素含量外，其余8件样品轻重稀土元素比值均小于1。见图中，LREE/HREE比值表现为从赋矿围岩（ST1、ST2、ST3）→灰岩→贫碲矿石→富碲矿石石→矿物依次减小，平均值变化表现为从4.76（3件样品，下同）→4.36（3）→2.39（2）→1.38（6）→0.27（1）。

图2 各岩性稀土元素∑REE、LREE、HREE指标平均值柱状图

图3 各岩性稀土元素LREE/HREE、LaN/YbN指标平均值柱状图

图4 各岩性稀土元素异常系数δEu、δCe平均值柱状图

3.4 异常系数δEu、δCe、log(δCe)

Eu、Ce都是变价元素，在还原条件下Eu3+→Eu2+与三价稀土元素发生分离而形成异常，在氧化条件下Ce3+→Ce4+发生分离形成异常。灰岩与赋矿围岩δEu异常程度低，而矿石、辉碲铋矿δEu异常程度高（图4、表3）。灰岩δEu异常范围从0.99到1.36，平均值为1.21；贫碲矿石δEu异常范围从1.63到2.79，平均值为2.21；富碲矿石δEu异常程度大，从1.60到3.71，平均值为2.26；矿物样δEu异常值以辉碲铋矿最高，大于2.4。其它矿物δEu异常值表现为：石英为2.29，白云石1.02，粗晶黄铁矿0.91，磁黄铁0.59。其中，贫碲矿石、富碲矿石及辉碲铋矿δEu值显示了岩浆作用成因的δEu值特征。δCe值在各岩性的样品中表现的异常特征正好与δEu相反，表现最为在灰岩、赋矿围岩、贫碲矿石无明显负δCe异常。

图5 大水沟碲矿床赋矿围岩、矿石稀土元素球粒陨石标准化分配模式图

依据Wrightetal[15](1987年)的研究，当log(δCe )＜-0.1表示氧化环境，当log(δCe )＞-0.1表示还原环境。如表3，大水沟碲矿床围岩的log(δCe )变化范围从-0.087到0.047，大于-0.1，指示围岩成岩环境为还原环境；除矿物白云石log(δCe )为0.0983外，其余矿石矿物的log(δCe )变化范围从-0.1464到-1.8861，小于-0.1，指示矿体的成矿环境为氧化环境。因此，得出大水沟围岩与矿体的成岩成矿的氧化还原性质恰好相反，构成氧还还原障，成矿溶液与围岩的化学性质的迥异，使成矿物质大量沉淀富集。

3.5 稀土元素标准化分配模式图特征

稀土元素球粒陨石标准化分配模式（图5）显示，三叠纪灰岩→赋矿围岩→贫碲矿石→富碲矿石，稀土元素配分模式曲线由右倾型→平坦型→轻微左倾型，δEu异常从低→高。此外，依据A.G.Herrmann对玄武岩的稀土元素配分模式研究，可以推断断大水沟赋矿围岩（表2、3，ST1、ST2、ST3）、贫碲矿石（表2、3，K8-3、K8-2）稀土元素具有大陆拉斑玄武岩的稀土元素特征。以上稀土元素特征显示大水沟碲矿床围岩与矿体的成岩成矿环境并不相同，同时也揭示了大水沟碲矿床的形成与岩浆作用有关。

4 结论

通过对大水沟碲矿床稀土元素地球化学特征的分析研究，可以得出如下认识：

1）从矿体与近矿围岩和赋矿围岩的稀土元素总量、轻稀土、重稀土及其比值变化的特点可看出，大水沟碲矿床中碲的来源与沉积岩石无关，而与深部地质过程的作用有密切的成因联系。

2）根据异常系数δEu、δCe、log(δCe)显示，大水沟碲矿床的成矿物质，应源于富含碲的岩浆岩。

3）稀土元素球粒陨石标准化分配模式图显示，大水沟赋矿围岩、贫碲矿石稀土元素具有大陆拉斑玄武岩的稀土元素特征。

综合上述，大水沟碲矿床Te元素的来源与峨眉山玄武岩有关。

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REE Chemistry of the Dashuigou Te Deposit in Shimian, Sichuan

ZHANG Hai1,2HE Ming-you1LU Qi-fu2GUO Pei-pei2XU Wei1YANG De-zhuan2
(1-Chengdu University of Technology, Chengdu 610059; 2-No. 113 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Resources, Liupanshui, Guizhou 550001)

Study of REE geochemistry for the ore and wall rock from the Dashuigou Te deposit indicates that ore material was derived from magmatic rock. The chondrite-normalized REE patterns for the wall rock and lean ore are characteristic of continent tholeiite which indicates that this deposit is related to the Emeiahn basalt in origin.

Dashuigou Te deposit; REE; geochemistry; Shimian, Sichuan

P595

A

1006-0995（2014）02-0281-05

10．3969/j．issn．1006-0995．2014．02．029

2013-09-22

中科院地球化学研究院矿床地球化学国家重点实验室开放项目《四川石棉碲矿床成矿流体的地球化学热力学研究》资助

张海（1984-），男，贵州织金人，博士，研究方向：矿床地球球化学