易友根

(福建省閩西地質大隊，三明，365001)

噴流沉積型礦床是不同成因的(含礦)熱液在噴溢出海底的過程中，在噴流口以下的熱液通道中通過充填、交代作用，在噴流口以上的海底則通過與冷海水之間的相互作用，使熱液中所攜帶的物質組分分別在熱液通道和海底沉淀下來而富集成礦的過程。該類礦床伴有典型的噴流巖，具層控和時控特點，礦體多數(shù)呈層狀、似層狀順層理貯存于圍巖中，形成大型或超大型礦床。如加拿大沙利文鉛鋅礦床、澳大利亞麥克阿瑟河鉛鋅礦床[1]，國內白牛廠銀多金屬礦、老廠錫多金屬礦均屬該類型礦床。紅石巖鉛鋅銅礦床是近年來在滇東南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一大型噴流沉積型礦床。為了研究該礦床成礦規(guī)律，根據(jù)收集礦床樣品分析數(shù)據(jù)，研究該礦床地質地球化學元素特征并與類似礦床對比分析，還原礦床成礦作用過程，總結成礦規(guī)律，為礦床成因提供地球化學方面的依據(jù)。

1 礦床地質特征

圖1 紅石巖礦床地質構造略圖[3]Fig.1 Geological and teclonoic sketch map of Hongshiyan deposit1—大斷裂；2—隱伏同生斷層；3—背斜；4—基底巖石；5—燕山期花崗巖；6—礦床；7—古陸界線

紅石巖鉛鋅銅礦床大地構造處于越北古陸的北緣，華南褶皺系滇東南褶皺帶老君山穹隆構造[2]的北部，文(山)麻(栗坡)斷裂帶中段北側(圖1)。區(qū)內經(jīng)歷了加里東期、華力西期、印支-燕山期和喜馬拉雅期多幕斷陷沉積、褶皺隆升、巖漿活動及成礦作用*云南省地質礦產(chǎn)局，云南省區(qū)域礦產(chǎn)總結，2006。，各構造單元的構造演化對紅石巖鉛鋅銅礦床均有不同程度的影響，造就了區(qū)內地質構造復雜。

區(qū)內出露地層為中寒武紀田蓬組及中泥盆紀古木組。

田蓬組：為一套經(jīng)區(qū)域變質形成的低綠片巖相。地層總厚度大于1 000 m，未見底，分上下2個巖性段。下段為黑色千枚狀炭質板巖，夾條紋狀含炭質大理巖，原巖為碎屑巖，夾碳酸鹽巖。上段以千枚巖、大理巖為主，夾硅質巖及綠片巖，原巖為碳酸鹽巖、細碎屑巖、火山碎屑巖、基性、酸性“雙峰式”火山巖及噴流沉積巖。地層厚度大于430 m，根據(jù)巖石組合特征可分4個巖性帶。其中第二、第三巖性帶是該區(qū)主要的含礦層位，與之對應的是一套基性、酸性“雙峰式”火山巖及噴流沉積巖。

古木組：為一套深灰色、灰黑色中-厚層狀微晶灰?guī)r。

滇東南褶皺帶在加里東期，受古特提斯洋前奏張裂的影響，以及長期的拉張活動作用，形成了近東西向展布的狹窄海槽。海槽北面及西面為揚子古陸，南為越北古陸。海槽邊緣發(fā)育了一系列北西、北東向斷裂[4](同生斷層),在斷陷槽內形成一系列相對隆起與凹陷的區(qū)域，紅石巖礦床即位于這些區(qū)域內斷裂斜坡帶靠陸棚一側的次一級斷層凹陷內。區(qū)內主體構造為香坪山復式背斜和規(guī)模較大的F4、F5斷裂。礦床位于香坪山復式背斜的東南翼，地層走向北東、傾向南東，傾角較平緩，總體向凹陷槽部傾斜，顯示出隆起與凹陷的斜坡地帶。F4、F5斷裂為發(fā)育在斜坡地帶的同生斷層，并控制了次一級凹陷——紅石巖含礦凹陷的空間展布，同時也是深部含礦物質進入海底凹陷沉積的通道，從而制約了礦體的空間形態(tài)及產(chǎn)狀。

紅石巖鉛鋅銅礦床貯存在田蓬組上段中，嚴格受地層層位控制，各巖性帶中均見礦層，以第二、第三巖性帶中的礦層為主。區(qū)內共圈定了隱伏礦層8個，其中主礦層2個。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，與圍巖產(chǎn)狀基本一致，且隨地層的褶皺而呈波狀起伏(圖2)。礦層產(chǎn)狀較平緩，變化于5°～30°，局部受褶皺影響達50°。主礦層Ⅱ2控制長度大于3 350 m，寬415～1 250 m，平均寬680 m。礦層厚度7.24～0.65 m。Ⅲ1礦層控制長1 800 m，寬200～736 m，平均寬為450 m；厚4.80～0.55 m。礦層中局部出現(xiàn)獨立銅礦體或鉛鋅銅礦體，與鉛鋅礦體為同體共生。

圖2 紅石巖礦區(qū)31線地質剖面圖Fig.2 No.31 exploration line profile of Hongshiyan ore field1—古木組第一段；2—田蓬組二段第四巖性帶；3—田蓬組二段第三巖性帶；4—田蓬組二段第二巖性帶；5—田蓬組二段第一巖性帶；6—田蓬組一段；7—巖性帶界線；8—實測正斷層及編號；9—銅礦體及編號；10—鉛鋅礦體、低品位鉛鋅礦體及編號；11—鉆孔

礦石以硫化礦為主，Ⅱ2礦層金屬礦物以閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦為主，非金屬礦物以石英、方解石為主；Ⅲ1礦層金屬礦物以閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、磁黃鐵礦為主，少量赤鐵礦、磁鐵礦；非金屬礦物以綠簾石、透輝石、綠泥石、石英及方解石為主。

礦石結構主要為他形晶粒狀結構，少量自形粒狀結構、交代殘余結構及固溶體分離的乳滴狀結構。

礦石構造以條紋狀、條帶狀構造最為常見，其次為浸染狀、斑點狀構造，少數(shù)為團塊狀或塊狀構造。

礦石中條紋理(條帶理)與圍巖層紋理一致，局部可見條紋理或條帶受構造應力的揉皺而形成同步揉皺。

2 成礦元素、常量及微量元素特征

2.1 樣品采集及分析方法

樣品由昆明理工大學及云南省地質調查局在礦區(qū)31，16線的Ⅱ、Ⅲ礦化帶中采集，分析了成礦元素、微量元素、稀土元素共計58件樣品，容礦巖石化學全分析52件樣品。

所有樣品分析由昆明理工大學實驗室完成，分析方法采用X熒光光譜法及常規(guī)濕化學方法，分析以國內GSR-5為標樣，分析精度優(yōu)于5%。

筆者收集了在31線采集的20件樣品數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)探討圍巖常量元素、微量元素及稀土元素的化學特征。

2.2 礦床成礦元素特征

礦區(qū)成礦元素為Pb、Zn、Cu，伴生組分Ag、Ga、In、Cd。Zn含量高于Pb，二者極高度相關，相關系數(shù)超過0.9。Pb、Zn與Cu相關系數(shù)極低，在0.20以下，與Ag中度相關，與In中度相關，與Ga呈中度的負相關，與Cd極高度相關，相關系數(shù)接近1(圖3)。各礦層礦化較連續(xù)，品位均勻、變化小，具垂直和水平分帶現(xiàn)象。垂直方向表現(xiàn)為上部礦層中的銅礦化明顯強于下部礦層、而鉛鋅礦化明顯弱于下部礦層，從上而下大致順序為Cu→Zn→Pb→Ba(Ⅱ2礦體中局部可見)；水平分帶主要在Ⅱ2礦體中表現(xiàn)明顯，由北或西北向東南方向銅礦化減弱、鉛鋅礦化增強的趨勢，大致順序為Cu→Pb→Zn→Ba(Ⅱ2礦體中局部可見)。

圖3 紅石巖礦床成礦元素與微量元素分布圖Fig.3 Ore-forming elements and trace elements distribution in the Hongshiyan deposits

2.3 容礦圍巖常量元素特征

容礦圍巖主要化學組分為SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、FeO，次為K2O、Na2O、TiO2、MnO、MgO等，其它組分少量(圖4)。但礦石中的常量元素SiO2、Al2O3、TiO2、K2O、Na2O、P2O5含量明顯低于圍巖，F(xiàn)e2O3、FeO平均含量亦低于圍巖，CaO、MnO含量明顯高于圍巖，表明成礦與鈣錳關系密切，與多數(shù)噴流沉積型礦床無差異。

圖4 紅石巖礦床容礦圍巖常量元素分布圖Fig.4 Ore constant element distribution diagram of the surrounding rock in the Hongshiyan

根據(jù) ω(Fe2O3)/ω(TiO2)比值為8.57%～116.56%，平均為39.50%，遠高于正常含量；ω(MnO)/ω(Fe2O3+MnO+Al2O3)比值極低，平均為0.06%。表明紅石巖礦床屬于近東太平洋陸隆的熱水沉積物端員[5]。

根據(jù)ω(SiO2)/ω(CaO)比值和ω(Fe2O3)/ω(Fe2O3+FeO)比值判別酸堿性沉積環(huán)境及沉積介質的氧化還原條件[6]，紅石巖礦區(qū)比值分別為1.40%～106.09%和0.54%～0.74%，說明紅石巖礦床形成于氧化還原的封閉條件下，間接表明了沉積環(huán)境是在隆起與凹陷靠陸棚一側凹陷的斜坡相，佐證了礦床的構造產(chǎn)出部位。

根據(jù)韓發(fā)等研究認為，在ω(TiO2)—ω(Al2O3)及ω(K2O+Na2O)—ω(Al2O3)判別圖解上分別處于不同的區(qū)域內，可以判別出是否為噴流形成的熱水沉積巖[7]。紅石巖鉛鋅銅礦床容礦巖石ω(Al2O3)含量為0.77%～18.90% ，平均值9.00% ；TiO2含量為0.05%～1.00%，平均值0.45%；K2O+Na2O含量為0.45%～12.14%，平均值5.52%；大廠錫礦區(qū)容礦巖石(Al2O3)含量為1.05%～15.36%，平均值7.44%；TiO2含量為0.03%～0.78%，平均值0.33%；K2O+Na2O含量為0.15% ～10.59%，平均值3.36%[8]；白牛廠銀礦區(qū)容礦巖石ω(Al2O3)含量為0.80%～17.90% ，平均值8.24% ；TiO2含量為0.03%～1.36%，平均值0.37%；K2O+Na2O含量為0.29%～5.29%，平均值2.87%[8]。

上述3個礦區(qū)的常量元素含量對比，相差不大，均高于Hein et a1．1981年研究得出的太平洋中脊生物成因硅質巖相應常量元素平均含量(0.84%、0.016%、0.34%)，且在ω(TiO2)—ω(Al2O3)及ω(K2O+Na2O)—ω(Al2O3)判別圖解上，三者均落在相同的區(qū)域內(圖5，6)，表明成因相似。

2.4 礦床圍巖微量元素特征

圖5 紅石巖容礦圍巖ω( TiO2 )-ω(Al2O3 )關系圖(據(jù)文獻[7]修改)Fig.5 The TiO2—Al2O3 diagram of host-rock in the hongshiyan

圖6 紅石巖容礦圍巖ω(K2O+Na2O)-ω(Al2O3)關系圖(據(jù)文獻[7]修改)Fig.6 The TiO2—Al2O3 diagram of host-rock in the hongshiyan

紅石巖礦區(qū)微量元素Ba、Cr、Sr、Ga、Ge、Rb、Zr、Ag、Cd、In、Cs、As、Sb含量較高，其他元素含量較低。礦區(qū)中的Cu元素與微量元素相關性較差，與Ag、In元素呈中度相關，其余呈極低-低度相關或負相關，表明在成因上關聯(lián)性較差；Pb、Zn元素與Co、Cd、Sb元素呈高-極高度相關，與In、Hg元素呈中度相關，表明在成因上是相關聯(lián)的，與其他微量元素關聯(lián)性較差，與已知噴流沉積型礦床相同。ω(Zn)/ω(Cd)比值通?？梢宰鰹榈V床成因標志[9]，紅石巖礦區(qū)鉛鋅礦體中的ω(Zn)/ω(Cd)比值為237～255，與噴流沉積礦床的ω(Zn)/ω(Cd)比值250～333相當。

根據(jù)M Solomon研究,現(xiàn)代太平洋洋中脊各種類型熱水沉積物中Ag、As、Sb元素含量較高(Ag元素平均值為37×10-6,As元素為252×10-6,Sb元素為7×10-6左右),而在遠洋沉積物和成巖富集金屬層中As、Sb元素含量則較低(As元素為10×10-6,Sb元素為2×10-6～3×10-6)。紅石巖礦區(qū)中的Ag、As、Sb元素平均含量分別為8.69×10-6、96.17×10-6、41.72×10-6，其中As、Sb元素明顯高于后者，說明紅石巖礦床可能與熱水沉積事件有關。

Marchig[10]在研究現(xiàn)代大洋熱水沉積物的微量元素特征時認為Cr元素主要來源于大陸碎屑物質，并且會伴隨其他陸源物質(如Ti、Mg、K、Rb和Zr)富集，表現(xiàn)出高度正相關；而在熱液過程中的Cr元素活動性有限，它在熱液富集過程中不會伴隨其他陸源物質的富集，因此它們之間的相關性不明顯或沒有意義。

據(jù)此，紅石巖礦區(qū)成礦主元素Cu、Pb、Zn與Cr元素呈極低的負相關，Cu、Pb、Zn元素的富集未伴隨Cr元素富集，表明成礦元素與大陸碎屑物無關；而Cr元素與Zr、TiO2、Rb、MgO、K2O元素相關系數(shù)分別為0.43，0.43，0.57，-0.26，0.47，屬于中低度-負相關，佐證了Marchig的認識，暗示了紅石巖礦床存在一定程度的熱水噴流沉積活動。黃鐵礦中的Co/Ni比值可以反應礦物形成的溫度，比值越大，礦物形成的溫度越高；紅石巖鉛鋅銅礦層中的Co/Ni比值一般1.85～6.49，遠高于圍巖中的Co/Ni比值為0.19～0.79，間接反應了鉛鋅礦體的富集溫度，表明了熱水活動的痕跡。

2.5 礦床圍巖稀土元素特征

紅石巖礦區(qū)容礦圍巖樣品的稀土元素球粒隕石標準化參數(shù)與配分曲線(圖7)中顯示，標準化曲線均具有輕稀土富集的右傾特征，輕稀土分異相對較強，重稀土分異較弱。δEu以負異常為主，僅少量弱正異常，而δCe正異常則出現(xiàn)在Pb、Zn元素含量偏高的樣品中，當Zn元素含量大于Pb元素時表現(xiàn)更明顯。稀土元素總量(∑REE)變化較大，最低∑REE=11，最高∑REE=365，一般∑REE=12～180，平均∑REE=127.7，屬中低含量。但鉛鋅銅礦層中的稀土總量明顯低于圍巖，總量為12～111.5，平均為66.16，與產(chǎn)于加拿大沙利文礦山的條帶狀富電氣石熱液沉積巖∑REE=57.85相近，表明二者巖石成因方面存在相似性。

圖7 紅石巖礦床容礦圍巖北美頁巖標準化稀土配分模式圖Fig.7 The North America shale-normalized REE distribution pattern of host-rock in the Hongshiyan

3 結語

通過研究紅石巖鉛鋅銅礦床容礦巖石的地球化學特征，反映出與已知噴流沉積型礦床相似的特征，表明紅石巖鉛鋅銅礦床周邊在加里東期發(fā)生了廣泛的熱水沉積事件。這與紅石巖鉛鋅銅礦床處在特定的古構造古地理環(huán)境是相關的。由于其附近產(chǎn)生了一系列的同生構造，含礦熱液經(jīng)同生構造進入凹陷盆地沉積成礦。礦床外圍東側附近的小壩塘—興街鎮(zhèn)金山一帶處在相同的成礦環(huán)境中，并發(fā)現(xiàn)了較好的找礦線索，故該區(qū)域是尋找紅石巖式礦床類型的有利地段。

1 繆遠興.海底噴流—沉積型鉛鋅礦床的特征、成因與標志.西南礦產(chǎn)地質，1989,3(2).

2 劉玉平.一個受后期改造和熱液疊加的塊狀硫化物礦床.礦物巖石地球化學通報，1998，17(1).

3 祝朝輝，張乾，邵樹勛，等.云南白牛廠銀多金屬礦床成因.世界地質,2006，25( 4).

4 王林江，等.廣南木利銻礦控礦地質條件分析.云南地質，1994，13(2).

5 雷良奇.熱水沉積礦床芻議.礦床地質，1998，17卷增刊.

6 趙武強，宋慈安.廣西佛子沖鉛鋅礦田地球化學特征.物探與化探，2010，34(1).

7 祝朝輝，劉淑霞，張乾，等.云南白牛廠銀多金屬礦床噴流沉積成因證據(jù)——容礦巖石的地球化學約束.現(xiàn)代地質，2010，24(1).

8 韓發(fā)，哈欽森R w.大廠錫多金屬礦床熱液噴氣沉積的證據(jù)——含礦建造及熱液沉積巖.礦床地質，1989，8(2).

9 盛繼福，李巖，范書義.大興安嶺中段銅多金屬礦床礦物微量元素研究.礦床地質，1999，18(2).

10 Marchig V，Gundlach H，Mtiller P，et a1.Some geochemical in-dicators for discrimination between diagenetic and hydrothermalmetalliferous sediments.Marine Geology，1982，50(3).