浅析甘肃西成矿田铅锌矿床的成矿物质

王 谦

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃 兰州 730046）

1 甘肃西城矿田地质基本概况

甘肃西城矿田铅锌矿床处在秦岭地槽褶皱区域，矿田内部所出露的地层包括泥盆系、次有三叠系、侏罗系以及第三系等。其中泥盆系展布区很多区域都能够见到非常明显的古生代盖层基底，形成基底的主要地层属于碧口群以及志留系白龙江群[1]。区域内部侵入活动非常剧烈，该区域的岩层主要为印支—燕山期中酸性花岗岩类。该矿区的褶皱构造可以分成I、II、III级褶皱，主要以吴家山东西向复背斜为骨架，矿田的断裂构造主要为东西向断裂。该区域的铅锌矿床主要赋存在中泥盆统安家岔组第一层以及西汉水组第二层，矿体大都限定在碎屑岩相向碳酸盐岩相过渡的位置。

2 含矿层地球化学研究

为了能够充分明确矿层在走向上的实际情况，在泥盆系地层区域顺着地层的具体走向测制不同的地层地球化学剖面，这些剖面大都设定在非矿化区域，但是为了实现不同地层对比并且分析矿化区域地球化学特征，也在矿化区域选定了一定的剖面[2]。本文对于不同剖面地层岩石样品实施了分析，同时利用柯尔莫哥洛夫正态检验法对于相关数据实施了分析，得出如下几方面结论：

（1）通过数据分析可知，此区域泥盆系地层的绝大部分微量元素含量相对较低，大多处在地壳元素丰度值之下，只有铅镉等元素处在富集区。从下泥盆统到上泥盆统，不管是成矿元素还是伴生元素，其含量并没有呈现出显著的单向增加或者减少的趋势；从距离矿区较远的正常沉积区来看，中泥盆统地层中大多数化学元素都呈现了正态分布的趋势，含量稳定性相对较好。绝大多数成矿元素以及伴生元素含量要明显较地壳丰度值低，只有铅元素稍高于地壳丰度值。对于距离矿化区域相对较远的东部地区来说，其成矿元素中的铅锌含量要明显低于西成矿田内部同样层位中的成矿元素。

对于矿区的含矿层来说，无论是成矿元素还是伴生元素都表现出了非常明显的富集效应，其中铅锌平均含量要远远大于正常沉积区的含量（达到10倍多），同时该区域锌的富集程度要远大于铅、铜等元素，这就表明该区域主要是以锌矿化作为主要成矿特征的。另外，相对于正常沉积区岩石来说，含矿层相应岩石的微量元素分布特征要有明显的差异。其中正常沉积区的各种岩石微量元素含量分布大体上呈现的是含量低、分布均匀的特征，同时碳酸盐岩中的成矿元素含量要明显低于碎屑岩。但是矿区同种岩石的微量元素绝大多数的含量要高很多，同时碳酸盐岩当中的成矿元素含量也要超出碎屑岩较多，这些都表明矿区的含矿岩层发生了非常显著的成矿作用。

（2）相对于正常沉积区来说，矿区含矿层当中遵从正态分布特性的成矿元素以及伴生元素种类要少很多，将不满足正态分布规律的样本按照平均值+两倍均方差的方式从样品中剔除，确保所检验以及处理的样本满足正态分布的基本规律。通过此种处理方式所得到的样本元素平均含量绝大多数都和正常沉积区平均含量相接近。这就说明了矿区含矿层当中很多成矿元素以及伴生元素都是成矿作用叠加之后的结果。为了能够明确该矿区的矿化程度，可以采取“矿化成熟度”作为基本指标[3]。矿化成熟度就是指剔除样品之前的成矿元素平均含量和正态检验、剔除样品之后所得样本成矿元素平均含量的比值，通过分析可知，甘肃西成矿田各个矿区含矿层成矿元素的矿化成熟度处在1～5范围。

（3）不同于正常沉积区泥盆系，在某些铅锌矿区出现了两种相对独立的成矿元素组合，其中一种为铅、锌、镉、铜，能够体现出铅锌成矿作用，另一种为钴、镍、铁、铜，体现的是黄铁矿化的作用。

（4）为了明确不同成矿元素在不同岩石中所赋存的形式，本文主要采取的是岩石成矿元素偏提取试验。具体的试验操作为：第一，在试样中加入10ml15%的（NH4）3C6H5O7之后对其进行搅拌（约2h），之后将其静置一定时间后将沉淀分离出来，对清液的铅锌含量进行测定，能够明确吸附相的情况；第二，在试样中加入10ml10.1MNa4P2O7·10H2O之后对其进行搅拌（约2h），保持60℃温度对其加热约1h之后将其静置约12h，之后对其振荡1h，一定时间后将沉淀分离出来，对清液的铅锌含量进行测定，能够明确有机相的情况；第三，在试样中加入10ml2N CH3COOH之后对其进行搅拌（约2h），之后将其静置一定时间后将沉淀分离出来，对清液的铅锌含量进行测定，能够明确碳酸盐相的情况；第四，在试样中加入5ml浓盐酸以及2gKClO3之后将其加热蒸干，之后再加入20ml2%硝酸对其搅拌1h之后将沉淀分离出来，对清液的铅锌含量进行测定，能够明确硫化物相的情况；第五，在试样中加入10mlHF以及4mlHClO4并且对其加热蒸干，之后在其中加入4mlHNO3并加热蒸干，循环3次之后加入20ml10%HNO3同时测定其中的铅锌含量能够得到硅酸盐相的情况；

通过上述试验可知，相对于正常沉积区岩石来说，矿区岩石中硫化物相的成矿元素含量要高出很多。能够初步判定此区域泥盆系不具有较为稳定的铅锌铜富集层。

3 基底地层提供成矿物质可能性分析

（1）通过分析可知此区域基底属于碧口群，属于含有火山质的海相地层，同时也包括志留系白龙江群地层。这两种地层中铅锌以及其他微量元素含量相对较高，特别是碧口群中相对较厚的凝灰质岩层来说，铅锌含量都超出了100×10-6，志留系中的某些炭质岩层铅锌含量更高，有些能够达到200-300×10-6。

（2）通过对碧口群以及志留系地层成矿元素分析可知，铅锌元素主要以硫化物的方式存在，而硫化物中的铅锌含量占比非常高，分别能够达到61.9%～77.7%以及63.9%～80.5%，另外也存在着大量铅锌的易溶物[4]。

（3）为了进一步分析该区域成矿元素的活性，以该区域成矿条件为参照对于碧口群岩石实施了淋滤试验，以此来判定成矿物理化学环境中成矿元素能否受到热水溶液的萃取和转移，通过实验分析可知：随着成矿稳定的上升铅锌元素的活化能力有所提升，在压力处在300×105Pa之下时铅锌淋滤量会随着压力的上升而增加，在300×105Pa时达到了最大值，具体试验曲线如图1所示。

另外从试验结果能够推算出，在250℃、400×105Pa情况下，1g基底岩石能够萃淋取出10×10-6的Zn2+以及8×10-6的Pb2+，1g基底岩石最多能够具有0.125g循环水。因此在基底岩石和循环热卤水发生反应之后能够使得每克岩石所具有的0.125g水溶解10×10-6g的Zn2+以及8×10-6g的Pb2+。

通过以上试验和碧口群非常大的厚度都能够说明该区域基底地层存在着大量矿物质，是矿物质开采的重要区域。

4 铅同位素地球化学信息

该区域基底地层（碧口群）铅同位素组成相对稳定，并且和矿床铅同位素的组成大体类似。

对于正常沉积区来说，其最为典型的沉积成岩产物就是黄铁矿，黄铁矿中的铅同位素发生了非常大的变化，三个同位素比值相对较低，这明确区别于矿床铅同位素的情况。另外，该区域的岩浆岩和相应矿床铅同位素比值也比较低，这也体现了和该区铅锌矿床非常明显的差异。该矿田铅同位素组成坐标图如图2所示，从图中可知矿床铅同位素大大哟集中在9.5～9.6的单阶段演化区域范围内，同时基底地层也存在两件样品处在矿床样品集中区域内部。岩浆岩以及相应矿床和正常沉积区域样品的铅同位素大多处在9.2～9.5演化曲线之间，和矿床、基底地层样品存在着较大差异。

铅锌矿床的矿石铅Doe模式年龄主要集中在400Ma～500Ma范围内，要显著老于赋矿地层时代，所以并无法表征矿化的具体时间。能够代表此区域特征的矿石铅更多来自于古老的基底地层。从实际分析可知，基底地层铅模式年龄和铅锌矿床的矿石铅模式年龄大体相当，平均在437Ma，并且两者之间的其他特征值也比较相似，这就表明两者可能存在某些关联因素。

但是中泥盆统地层铅模式在年龄以及源区特征值方面和矿石铅存在非常大的区别，说明两者之间并不存在相应关联。而对于出露的岩浆岩来说，其相对于铅锌矿床来说不但铅同位素组成相对较低，并且源区特征值也存在较大差异，这就表明两者是在两个不同体系当中演化而成。

5 结语

本文主要分析了甘肃西成矿田铅锌矿床成矿物质的来源情况，明确了此矿区的金属物质更多来自于基底地层而并非矿层的结论，通过本文的介绍能够为矿区物质分析以及找矿提供一定参考和帮助。