攀西宁南地区灯影组麦地坪段地球化学特征

赵　春

攀西宁南地区灯影组麦地坪段地球化学特征

赵春

（四川省地质调查院，成都 610081）

攀西宁南地区广泛分布震旦-寒武系灯影组地层，其中灯影组麦地坪段是重要的铅锌矿含矿层位。通过对该地区银厂沟剖面麦地坪段的地球化学特征进行较系统研究，对其沉积环境进行分析表明，麦地坪段地层中Pb、Zn含量高，其沉积环境为贫氧的还原环境，Pb、Zn等成矿元素的可能来源沉积时期的海底热液，这为后期铅锌矿的形成提供了丰富的成矿物质。

铅锌矿；地球化学；灯影组麦地坪段；宁南地区

四川攀西宁南地区位于扬子地台西缘康滇南北向构造带上，康滇铅锌成矿带中部。该区铅锌矿的分布与震旦系－寒武系灯影组的白云岩在空间及成因上具有十分密切的关系，绝大部矿床、矿点均赋存于灯影组上部麦地坪段白云岩中[1-4]。通过对该段白云岩的地球化学特征研究，以期进一步揭示铅锌矿的成矿作用过程、控制因素以及矿床成因等问题，进而为区域地质找矿提供依据。

1　地质特征及样品的采集

宁南地区震旦-寒武系灯影组，其下与观音崖组白云岩夹粉砂岩整合接触，其上与筇竹寺组粉砂质页岩平行不整合。岩性以浅灰-深灰色碳酸盐岩为主，厚度918.7-1 339.4m。该组据岩性组合特征自下而上可分为三个岩性段：一段，二段和麦地坪段。一段主要为灰-灰白色白云岩，厚度592.7~766.2m；二段主要为灰至浅灰色、暗灰色白云岩夹灰色硅质白云岩，厚度273.8～456.8m；麦地坪段主要为浅灰-深灰色白云岩、硅质白云岩，岩石中普遍发育硅质条带，厚度54～274.7m。该区传统上将该区震旦/寒武系的界线划在麦地坪段的底部[5,6]，最近的碳同位素地球化学研究结果表明，震旦/寒武系的界线应位于麦地坪段上部[7 ]。研究在宁南银厂沟铅锌矿外围震旦－寒武系麦地坪段地层剖面上采集了12件微晶－粉晶白云岩、4件具硅质岩条带白云岩样品，进行了主量、微量和稀土元素分析（表1～表3）。

银厂沟麦地坪段白云岩稀土配分图

2　分析结果

微晶-粉晶白云岩样品，主量元素平均含量与世界碳酸盐岩（涂里千和费德波，1961）相比较，除MgO的含量相对较高外（富集系数2.69），其余主量元素：SiO2（0.49）、Al2O3（0.19）、CaO（0.70）、K2O （0.11）、Na2O（0.39）、TiO2（0.16）、P2O5（0.31）、MnO（0.32）均显著低于世界碳酸盐岩的含量。具硅质岩条带的微晶白云岩样品，主量元素平均含量与世界碳酸盐岩相比较，除Na2O（1.53）、MgO（1.24）、SiO2（10.31）、P2O5（1.56） 相对较高外，其余主量元素：Al2O3（0.16）、CaO（0.34）、K2O（0.13）、TiO2（0.23）、MnO（0.25） 均显著低于世界碳酸盐岩的含量。

表1　银厂沟麦地坪段白云岩主量元素化学分析结果表（%）

样品的微量元素平均值与世界碳酸盐岩（涂里千和费德波，1961）相比较，显著富集（富集系数＞1.5）Ba（1.61）、Zn（2.86）、Co（21.27）、Cd（14.05）、Pb（6.80），贫Sr（0.04）、V（0.29）、Ni（0.34）、Th（0.25）、U（0.40），其中Sr元素的含量远低于世界碳酸盐岩微量元素平均含量；Sc元素的含量与之基本相同。

表2　银厂沟麦地坪段白云岩微量元素化学分析结果表（μg/g）

微晶－粉晶白云岩以及具硅质条带的微晶白云岩中稀土元素特征差别不大。所有样品中的稀土总量极低，在2.74～16.89×10-6之间，平均含量为6.17×10-6。轻稀土相对于重稀土富集，(La/Yb)N在9.26~29.29之间。大部分样品具有弱－中等的负铕异常，δ Eu为0.58~0.95，部分样品具有弱的正铕异常。大部分样品均具有中等的负铈异常，δ Ce在0.62~0.89之间，部分样品具有弱的铈异常（表3）。两种类型岩石样品总体上具有比较一致的稀土配分曲线（图），这在一定程度上反映了样品的沉积环境、稀土来源及其地球化学演化上的相似性。

表3　银厂沟麦地坪段白云岩稀土元素化学分析结果（μg/g）

3　讨论

3.1元素的相关分析

碳酸盐岩中各种元素含量主要受原始沉积环境、陆源区及成岩作用的影响。为弄清楚各元素的富集机制及相互依存关系，对各元素作了相关关系分析，分析结果见（表4）。可以看出：

表4　银厂沟麦地坪段碳酸盐岩各组分及元素相关系数

1）SiO2与Na2O、P2O5呈显著的正相，与CaO、MgO呈显著的负相；与Al2O3、Fe2O3、FeO等相关性极差。这表明白云岩中的硅质组分并非来源于陆源物质，而可能直接来自于碳酸盐岩沉积过程中的硅质热水，与野外宏观地质特征相吻合的。

2）P2O5与SiO2、K2O显著正相关，与CaO显著负相关。地球化学和海洋化学大量测定表明，海水中的磷是不饱和的，浓度很低，不能从海水中以无机方式直接沉淀出来，海水中P的直接物源是含磷的陆源碎屑和富含磷质的海洋生物。P2O5与上述元素的相关性表明，碳酸盐岩中的P主要来自于陆源组分。

3）REE与SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3等相关性差，表明白云岩稀土元素受到陆源物质的影响小。

4）Pb与REE呈显著正相关，与MgO、CaO有一定正相关性，与SiO2有一定负相关；Zn与MgO、CaO有显著正相关，与SiO2显著负相关，Pb与Zn有显著正相关。这表明Pb、Zn具有共同的来源，而且与碳酸盐岩的沉积过程或白云石化过程关系密切，表明在碳酸盐岩沉积时，有含铅锌成矿流体加入。

3.2稀土、微量元素对沉积环境的指示

研究沉积环境的氧化还原条件，铈异常指示是一种可靠而又有效的方法。Bai et al.[8]通过对华南泥盆纪缺氧沉积物的稀土元素地球化学特征的研究，指出铈异常值可用Ce/La比值代替，当Ce/La<1.5时为富氧环境，1.5~1.8时为贫氧(dysoxic)环境，大于2.0时为厌氧环境。从该剖面Ce/La的比值可以看出（表3），除了麦地坪段中部、下部有两个样品的Ce/La<1.5外，表明其沉积环境为富氧环境外，其余样品的Ce／La比值均大于1.5，少数样品大于2.0。稀土元素的特征表明，该处麦地坪段的沉积水体总体上为贫氧环境，应为一局限台地（泻湖）下的产物。

Sr/Ba比值的变化在一定程度上亦能反映沉积环境的变化。研究表明[9]，在台地相碳酸盐岩沉积中，开阔台地相Sr/Ba比值相对较高，而局限台地相、蒸发台地相则相对较低。这是因为局限台地相以白云岩为主，而Sr含量的变化受成岩作用尤其是白云石化作用影响强烈，在白云石化作用过程中Sr的含量会有一定的损失，所以白云岩的Sr/Ba比值偏低，而以白云岩为主的局限台地相Sr/Ba比值就相对偏低。在该剖面上，Sr/Ba比值呈现多次的波动，但总体上看从下到上其值变小，这表明在麦地坪段的沉积时期，其晚期（上部）的沉积环境局限性相对更强，这一层段也是铅锌矿的赋矿层段，这表明沉积环境与铅锌矿的形成（或铅锌的初始富集）有关。沉积岩中的某些微量元素对沉积环境具有良好的指示意义，是判断其形成环境氧化还原条件的重要手段之一。Jones等[10]对西北欧晚侏罗世沉积的古氧相地球化学研究后认为，DOP（黄铁矿矿化程度）、U/Th、V/Cr、Ni/Co比值及自生铀含量(AU)是判断沉积环境氧化还原条件的重要指标，尤其对富氧(oxic)与贫氧(dysoxic)相界线的判别效果最佳，并提出它们之间的对比关系，即在极贫氧（suboxic）的环境下DOP、U/Th、V/Cr和Ni/Co比值及自生铀含量(AU)分别大于0.75、1.25、4.25、7、12，在富氧的环境下分别小于0.42、0.75、2.00、5.00、5.00，贫氧则介与两者之间。Hatch等[11]对北美堪萨斯州上宾西法尼亚系黑色页岩的研究也表明：V/(V+Ni)比值与DOP及上述元素含量均可反映环境的氧化还原条件，高V／(V+Ni)值(0.84~0.89)反映水体分层，底层水体中出现H2S的厌氧环境；中等比值(0.54~0.82)为水体分层不强烈的厌氧环境；低值时(0.46~0.60)为水体分层弱的贫氧环境。麦地坪段白云岩的U/Th、V/(V+Ni)比值见(表2 )。U/Th比值除了2件样品在0.75、1.25之间外，其余样品均大于1.25，这表明麦地坪段的沉积环境为一个极贫氧为主的环境，少部分为贫氧环境。值得注意的是，剖面上部U/Th比值最高的样品中，亦即还原性最强的层段中Pb、Zn的含量也是最高的（表2），分别达到251、117ppm，其余样品中亦有一定的对应关系，说明沉积环境与铅锌的初始富集有关。除部分样品的V/(V+Ni)比值在(0.46~0.60)附近，其余样品低于0.46，表明其沉积环境为水体分层弱的贫氧环境。

上述反映沉积环境的稀土、微量元素指标均表明，该区麦地坪段的沉积环境为贫氧环境—极贫氧的还原环境，这样的沉积环境有利于Pb、Zn等元素的初始富集，为后期铅锌矿的成矿作用提供矿源。

3.3与铅锌矿成矿作用的关系

对攀西地区的铅锌矿成矿作用已进行了大量的研究，提出了不同的认识，如认为该区铅锌矿为沉积改造矿床[12]或成矿作用经历了沉积—成岩期初步富集和后生期叠加成矿两个成矿阶段，属典型的密西西比型等[2~4,13 ]。虽然对成矿作用方式等问题存在一定争议，但普遍认为赋矿地层或邻近地层是成矿金属矿质主要来源之一。

对宁南地区银厂沟震旦系－寒武系麦地坪段的地球化学特征研究表明，麦地坪段白云岩、含硅质条带白云岩中的Pb、Zn具有较高的含量，平均含量分别为61.2ppm、57.1ppm，是世界碳酸盐岩平均含量的6.80、2.86倍。特别是麦地坪段的上部Pb、Zn具有较高的含量，平均含量分别为251、117ppm，远高于麦地坪段的平均含量和世界碳酸盐岩平均含量。地层中高的Pb、Zn含量，为后期叠加成矿作用提供了成矿物质。值得注意的是，这一层位恰恰也位于震旦系与寒武系的界线附近[7 ]。因此，可以认为整个攀西地区产于灯影组中的铅锌矿是震旦纪/寒武纪交变期多种地质事件的结果之一，灯影组麦地坪段的上部是寻找铅锌矿的目标层位。

稀土、微量元素等指标反映了麦地坪的沉积环境为为贫氧环境—极贫氧的还原环境，这的沉积环境有利于Pb、Zn等成矿元素的初始富集，而且还原性最强的层段中Pb、Zn的含量也是最高的，表明越封闭的环境越有利于铅锌矿的形成。

综上所述，攀西宁南地区铅锌矿的形成经历的复杂的地质过程，在还原环境下Pb、Zn等成矿元素的初始富集，为后期成矿作用提供了物质基础，其成因类型与密西西比型相似。

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Geochemistry of the Maidiping Member in Ningnan, Panxi

ZHAO Chun
（Sichuan Institute of Geological Survey， Chengdu610081）

The Sinian-Cambrian Dengying Formation is widely exposed in Ningnan region. The Maidiping Member is an important Pb-Zn host horizon. This paper deals with geochemical characteristics of the Maidiping Member in the Yinchang Velley， Ningnan. The study indicates that the Maidiping Member is a sediment rich in Pb， Zn in a reducing environment. Ore material may be derived from submarine hydrothermal solution.

Pb-Zn ore； geochemistry； Maidiping Member of Dengying Formation； Panxi region

P632+2

A

1006-0995（2015）03-0466-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.035

2015-02-09

中国地质调查局项目（1212010610206）资助。

赵春（1964-），男，硕士，高级工程师，从事矿产地质调查研究工作