安徽池州地区伴生稀散元素矿化地质特征及成矿规律初探

彭晓东，蔡晓兵，徐波，黄永海

（安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），安徽合肥 230001）

0 引言

池州地区位于长江中下游成矿带的南（外）带内，又称贵池-青阳铜、钼、金银、铅锌成矿亚带。该带矿化类型丰富多样，已发现各类矿产地超200 处，其中铜、金、铁、铅锌、硫铁矿及建材等是区内的优势矿种。

稀散元素指在地壳中平均含量低（一般为10～10级），而又十分分散的元素。20 世纪90 年代中后期，我国西南地区相继发现了数个稀散元素的独立矿床，稀散元素的地球化学、矿床学研究得已取得较大的突破。稀散元素因其特殊的物理、化学性质，是新一代尖端武器、信息技术、节能环保、医药和医疗设备、高端装备制造、新材料、新能源汽车等所需要的功能材料、结构材料和关键性原料，也是当前我国经济建设所需要的战略性新兴关键矿产。

本文选取池州地区不同规模和矿种的几个矿床（点）开展工作，通过采取矿床（点）典型的矿石、围岩、尾砂和少部分精粉样品，分析其稀散元素的含量，探讨这些矿床（点）伴生稀散元素的可综合利用性，并结合各矿床的成矿特征分析稀散元素矿床的成矿背景和找矿方向。所选矿床依次为铜矿里钼矿、王家山铅锌矿、五昌庙钼矿、百丈岩钨钼矿、黄山岭铅锌（钼）矿、滴水岩铅锌矿（图1）。

图1 工作区区域地质及矿床（点）分布图（据安徽省地质调查院资料修改）Figure 1.Regional geology and distribution of ore deposits(occurrences) in the working area (modified from the data from Institute of Geological Survey of Anhui Province)

1 区域地质背景

区域大地构造上，池州地区主体位于扬子陆块的下扬子被动陆缘内，西南部则属扬子陆块的江南隆起。地层分区属扬子地层区，跨下扬子地层分区和江南地层分区。本次工作选择的矿床（点）均位于下扬子地层分区内。除西南部东至一带为青白口纪溪口群和历口群出露外，其余部分均为南华—白垩纪地层分布。已有资料显示，区内前寒武纪的蓝田组及寒武纪的荷塘组、黄柏岭组、杨柳岗组、团山组、青坑组，二叠纪的栖霞组、大隆组等黑色岩系和泥灰岩地层，以及奥陶纪的仑山组、红花园组、五峰组等，是较重要的含稀散元素地层。

区内中生代中酸性侵入岩出露广泛，研究程度较高。岩浆活动空间分布主要受构造控制，岩浆岩类型较多，依据其产出状态，侵入岩以深成-浅成-超浅成的为主。区内侵入岩包括高钾钙碱性中酸性侵入岩组合、碱性侵入岩两类岩石组合。高钾钙碱性中酸性岩组合主要岩石类型有花岗闪长岩、石英闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩、碱长花岗岩以及花岗闪长斑岩、辉石闪长玢岩、石英闪长玢岩等，与铜金铅锌等为代表的矿产密切相关；碱性侵入岩主要为石英正长岩–正长岩组合，与金属矿产成矿关系不明显。

区内构造作用复杂多变，不同时期的地质作用相互叠加和改造，共同形成了区内如今的构造格架（图1）。工作区内的盖层褶皱构造主要形成于印支期，多以线性褶皱带形式出现，褶皱带以大型、开阔的复式背、向斜为特征。其下伏的新元古代南华纪、震旦纪和古生代地层普遍发生了褶皱，褶皱轴线以北东向为主。区域上自北向南，盖层中褶皱轴线方向由北东逐渐转变为北东东，江南隆起带浅变质岩系内的褶皱轴向则为东西向，两者具明显的不协调性。

工作区内断裂发育，印支—燕山早期构造运动形成的盖层区自中生代以来，受大别造山带和江南造山带发生相向挤压造山运动影响，盖层发生大规模的北东向褶皱，同时产生一系列的断裂构造。断裂走向以北东向、北北东向为主，次为东西向。南北向断裂虽较发育，但其规模相对较小，形成较晚。规模大的北东向断裂形成时代较早、活动时期长，不同时代内其性质发生转变，是区内构造分区界线，以及控制岩浆活动和成矿作用的重要断裂。断裂形成时代从南东到北西，逐渐变新。

2 稀散元素矿化特征

矿石和围岩样品采样主要以拣块样方式为主，依据矿石矿物或岩性特征的不同分别采样，尾砂根据距离排砂口的远近，使用人工浅钻分别取样。各元素分析方法见表1。

表1 样品测试方法一览表Table 1.List of sample test methods

2.1 矿化情况分析

长江中下游成矿带有两种不同类型含稀散金属的矿床：一类以伴生形式产于斑岩-矽卡岩铜金和铅锌矿床，以多种稀散金属为特征，各元素伴生评价指标见表2；另一类为独立稀散金属矿床，以安徽和县香泉铊矿床较为知名。

表2 稀散元素伴生评价指标Table 2.Evaluation indexes for the associated occurrence of scattered elements

在以往工作过程中，部分目标矿床开展过伴生有益组分的分析测试工作，但大部分均以主矿种常见伴生矿产为主，部分矿床则未查到相关资料。围绕目标矿床，本次工作收集了已有的资料，并采集了矿区矿石、主要围岩和少量精粉样品及生产矿山的尾砂样品等，分析其稀散元素的伴生情况。各矿床取样分析结果见表3。

表3 各矿床取样分析结果Table 3.Sampling analysis results of each deposit

根据测试结果可知，六个目标矿床均具有不同数量和种类的伴生有益稀散元素组分达到综合利用的要求，并具有以下特点：

（1）各矿床均具有不同程度的Cd、Ga两元素的矿化富集：Cd 元素在铅锌矿石及锌精粉中富集程度最高（最高可达1530.32×10），铅精粉中富集程度稍低，其他种类矿石、围岩和尾砂等富集程度最低且不稳定。Ga 元素在不同种类矿石、围岩和尾砂中均具有不同程度的富集，在铅锌矿的矿石中最高可达20.98×10，但总体富集程度较低，对矿种和围岩无明显选择性。

（2）Re 元素主要在辉钼矿石中富集程度较高（最高可达1142.03×10），但各矿床伴生Re元素均未达到可综合利用的要求。除此之外，Re元素在钼矿床的尾砂和铅、锌精粉中也有一定程度的富集，但较低。

（3）In 元素在滴水岩铅锌矿和黄山岭铅锌矿的锌精粉中富集达到综合利用标准，其他矿种的矿床未见到In元素的明显富集现象，且In元素的富集主要与闪锌矿有关；铅精粉中未见富集。Tl元素仅在黄山岭铅锌矿的铅精粉中富集达到综合利用标准，同一矿床的锌精粉和铅锌矿石及其他矿床均未见富集。

（4）Te 元素一般认为与Au 关系密切。本次工作未涉及到金矿床，但所涉铅锌矿的矿石、精粉及钼矿石亦见到Te元素富集达到综合利用的要求，并在百丈岩钨钼矿钼矿石中富集最高（达149.65×10）。

（5）Ge 元素仅在百丈岩钨钼矿中达到综合利用标准，且在该矿床尾砂样品中，Ge的含量依然达到综合利用标准，其他矿床均未达到；Se 元素仅在黄山岭铅锌矿的一件铅锌矿石样品中达到综合利用要求，其他矿种和矿床均未见富集。

根据相关金属矿产勘查规范，该地区各矿床达到伴生有益组分综合或独立利用品位要求的元素见表4。

表4 各矿床伴生有益组分统计Table 4.Statistics of beneficial components associated with each deposit

综上分析可知，矿床常具多元素组合特征。除独立的某一分散元素外，主要的元素组合有Cd-Pb、Zn；In-Pb、Zn；Ga、Se、Te-Pb、Zn；Tl-Pb、Zn；Cd、Ga-Mo；Ga、Ge-Mo等组合。

稀散元素富集成矿与矿床主矿种具有一定的对应关系：铅锌矿床常见伴生Cd、Ga、In、Tl、Se、Te 等稀散元素，且In 元素与闪锌矿关系较为密切，Tl 元素与方铅矿关系较为密切；钼矿床常见伴生Cd、Ga、Ge、Te等元素，且以Cd 元素最为普遍，组分含量也相对较高。此外，钼矿床是伴生Re 元素的唯一来源，暂未见富Re的其他类型矿床。

伴生有益组分的利用通常受制于主矿种规模的大小，对于一些规模较小的矿床或者矿点，其伴生的有益组分必然也较少，难以产生综合效益。但是，对于一些规模较大的矿床，其伴生的有益组分也相应规模较大，则应加以研究，以期达到综合利用、防止有用矿物浪费和丢失、提高综合效益的目的。

2.2 矿床成矿特征

2.2.1 矿床空间位置分布特征

空间位置上，各矿床均位于高坦断裂和周王断裂的南部，江南断裂的北部，即江南过渡带范围内。从矿床与岩浆活动的相对位置看，除滴水岩铅锌矿矿区范围内无大的侵入体、以脉岩活动为主外，其余矿床范围或外围均发育有大的侵入体或者岩基、岩株，各矿床均位于皖南岩浆岩带（江南型）内。岩浆活动为成矿提供了热液流体，热液流体可以萃取围岩地层中的有益组分，并搬运到合适的地段成矿；或者本身含矿热液携带着成矿物质在合适地段成矿。同时，热流体也可形成大面积的蚀变等，为稀散元素矿化创造条件。

大地构造位置上，各矿床主要位于下扬子地块和江南地块的边缘部位，区域内发育多条多期次活动的深大断裂，有利于某些深源稀散元素的富集；这些大的构造形迹还控制了岩体的分布位置和地层的出露等，间接控制了稀散元素的成矿作用。次级断裂和褶皱等构造为成矿提供了导矿构造和容矿构造。

2.2.2 地层特征

本次工作涉及的地层主要有寒武纪青坑组微晶灰岩、条带状灰岩，奥陶纪红花园组碎屑灰岩、微晶灰岩，汤头组中厚层瘤状灰岩等。

以黄山岭铅锌矿为例，矿山生产过程中获得的数据显示（表5），矿区主要围岩中的微量元素含量均较大陆壳平均含量高出1～2个数量级，具备较好的成矿基础。

表5 黄山岭铅锌矿主要围岩元素含量特征Table 5.Features of contents of major wall rock elements from the Huangshanling lead-zinc mine

本次工作针对区内部分黑色岩系地层采取的岩石地化剖面测量结果显示，区内寒武纪、奥陶纪、二叠纪的地层普遍具有较高的Ga 元素含量背景，最高可达26.9×10。寒武纪荷塘组各稀散元素含量较其他地层均明显偏高，其中，Se 元素含量最高可达19.2×10。区内主要地层较高的稀散元素背景含量为稀散元素的富集提供了有利的先决条件。

2.2.3 矿床成因

目标矿床成因类型主要为两类：一类为矽卡岩型矿床，另一类为热液型矿床。

铜矿里钼矿、王家山铅锌矿、五昌庙钼矿、百丈岩钨钼矿均为青阳复式岩体侵入到围岩地层中、与碳酸盐岩围岩发生接触交代作用而形成的矽卡岩型矿床。其中，铜矿里钼矿和王家山铅锌矿侵入围岩主要为寒武纪青坑组微晶灰岩、条带状灰岩；五昌庙钼矿侵入围岩主要为奥陶纪红花园组碎屑灰岩、微晶灰岩；黄山岭铅锌矿的侵入围岩主要为奥陶纪汤头组中厚层瘤状灰岩。

滴水岩铅锌矿为热液型矿床。区域上的多期次岩浆活动和岩浆分异作用提供了成矿物质和成矿热液的来源，受断层构造控制形成中低温裂隙充填型铅锌矿床。

2.2.4 矿体特征

本次工作涉及的矽卡岩型矿床矿体形态均严格受矽卡岩带形状与产状的控制，二者近乎一致。矿体形态主要呈不规则的透镜状、层状、似层状，少数矿床受构造和后期脉岩的影响，矿体形态变化较大。热液型矿床矿体主要呈哑铃状、似脉状沿裂隙充填于蚀变岩中，矿体厚度和品位一般均较为稳定。

主要矿石矿物有辉钼矿、闪锌矿、方铅矿、白钨矿等，脉石矿物主要有黄铁矿、白铁矿、黄铜矿、褐铁矿、方解石、透辉石、石榴石和石英等。矿石结构主要为自形晶结构、半自形-他形粒状结构、包含结构和交代残余结构等，矿石构造主要有浸染状构造、不规则的细脉状构造、条带状构造和团块状构造等。

2.2.5 矿床成矿时代

青阳-九华复式岩体的成岩年龄以往开展过较多的研究，早期测年方法以K-Ar 法和Rb-Sr 法定年为主，产生的年龄范围较大。近期通过U-Pb 法测年得到了一些较新的数据，褚庚等（2012）通过锆石U-Pb法测得岩体中的花岗闪长岩的加权平均年龄为(131.1±2.4)Ma；范羽等（2015）通过高精度锆石U-Pb同位素测得岩体中花岗闪长岩的成岩年龄为(143.3±1.0)Ma，二长花岗岩成岩年龄为(137.6±1.5)Ma。

根据矿床的成因研究，不难发现，矽卡岩型矿床的形成与岩浆侵入活动密切相关，青阳岩体等均为区域内的燕山期侵入体，各矽卡岩型矿床应也是燕山期成矿；滴水岩铅锌矿的工作成果表明，矿区范围内的岩浆活动为燕山期，故受岩浆热液活动影响而成矿的该矿床也为燕山期成矿。

3 成矿规律

随着国内相继发现的数个稀散元素的独立矿床，以往普遍认为稀散元素不形成独立矿床，仅以伴生元素形式存在于其他元素矿床内的固有认知终被打破。作为新兴关键矿产，稀散元素找矿工作对于保障国家矿产品供给有着重要意义。现结合本次工作取得的成果，对区内稀散元素富集成矿规律简要总结如下：

（1）区内稀散元素主要以伴生元素矿床形式产出，并以Cd、Ga 元素最为普遍。Cd、Ge、In、Re 等元素在部分矿床中富集达到可综合利用标准，少数矿床可同时富集多种稀散元素。

（2）稀散元素富集矿床常分布在具有多期次活动的深大断裂附近，深大断裂为深源稀散元素富集提供矿液运移的通道和矿液沉淀的场所。此外，断裂构造可以控制岩体的分布位置，以及地层的出露等；褶皱构造等的滑脱空间可为矿质沉淀提供场所。

（3）稀散元素富集区域常广泛发育黑色岩系地层(含碳细碎屑岩系)。常见的赋矿围岩主要为碳酸盐岩(Cd、Ge)、硅质岩(Ge)、碳质泥质灰岩(Tl)、碳质硅质页岩(Se)、白云质泥质灰岩(Te)及黑色岩系(Se、Re、Ge等)。

（4）研究表明，多数稀散元素矿床的成矿物质来源于赋矿围岩及临近地层，少数来自于岩浆，物质来源具有浅成性。岩浆活动以及大气降水的加入为成矿提供了热液流体来源，热液流体可以萃取围岩地层中的有益组分，并搬运到合适的地段成矿。研究区内常见上震旦统、下寒武统、上泥盆统及二叠系黑色岩系分布，这些地层稀散元素背景值较高，为某些稀散元素富集成矿提供了物源。

（5）稀散元素矿物类型具一定专属性：除少数以独立矿物形式存在外，生产利用中，稀散元素主要来源于特定载体矿物和生产回收物中，如In主要存在于闪锌矿中，Re 主要富集在辉钼矿中，铅锌矿床中伴生的Cd、Ga 和Ge 都存在于闪锌矿中，Ga 则主要存在于一水铝石中。

4 找矿方向

区内稀散元素下一步找矿工作需以现有矿床伴生稀散元素分析和调查为主，已发现或在生产的矿床，特别是中型以上规模的矿床，应详细了解已知矿床矿石、围岩、精矿产品及尾砂中稀散元素的含量和赋存状态，为伴生稀散元素综合利用提供依据，提高矿山生产综合效益。

区内黑色岩系和泥灰岩地层，稀散元素丰度较其他地层高，是较重要的矿源层，为稀散元素在其他常见金属矿产成矿作用过程中的富集成矿提供了有利的前提条件。其中，石台-安凌镇-七都一带，梅村-梅街一带，可适当开展部分稀散元素找矿工作。

此外，根据区域外围已有稀散元素找矿成果推测，区内仍有一定的稀散元素独立成矿潜力，应予以关注。

5 结语

因其特殊的物理和化学性质，稀散元素广泛应用于我国经济建设的各个方面，是当前急需的战略性新兴关键矿产。池州地区稀散元素矿床成矿地质条件优越，且已有部分矿床的伴生稀散元素达可综合利用标准，故可在该区域适当开展稀散元素找矿工作，服务我国当前经济和社会建设，或为相关矿种提供战略储备。