華南沉積巖系Hg、Sb豐度

劉義茂，楊東生，楊小強(qiáng)，龐保成

(1.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州510640;2.中山大學(xué) 地球科學(xué)系，廣東 廣州510275;3.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004)

華南沉積巖系Hg、Sb豐度

劉義茂1，楊東生1，楊小強(qiáng)2，龐保成3

(1.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州510640;2.中山大學(xué) 地球科學(xué)系，廣東 廣州510275;3.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西桂林541004)

從區(qū)域構(gòu)造地球化學(xué)演化的角度來(lái)看，華南Hg、Sb礦床的形成主要可劃分為三個(gè)階段:(1)沉積層(主要是元古宙基底沉積層)堆積過(guò)程中Hg、Sb的儲(chǔ)集;(2)元古宙基底(沉積層)的下沉－熔融－花崗巖形成與Hg、Sb釋放;(3)在有利構(gòu)造的引控下，含Hg、Sb流體形成、演化與成礦，簡(jiǎn)稱為儲(chǔ)存－釋放－富集宏觀三階段。本文重點(diǎn)闡述的是第一階段，華南沉積層特別是元古宙基底沉積層的Hg、Sb豐度。文中將華南沉積層Hg、Sb豐度分為四種類型:Ⅰ原生本底豐度;Ⅱ同生異常豐度;Ⅲ后生豐度;Ⅳ混合豐度。本文計(jì)算、統(tǒng)計(jì)出華南沉積巖系本底豐度 Hg為0.368μg/g，Sb 為1.28μg/g。華南元古宙基底沉積巖系本底豐度 Hg為0.363μg/g，Sb 為1.45μg/g都明顯高于地殼及花崗巖Hg、Sb豐度值。

Hg、Sb豐度;Hg、Sb成礦;沉積巖;元古宙基底;華南

0 引 言

在華南地區(qū)有兩類礦化最具特色，一類是較近花崗巖類的高、中溫 W、Sn(REE、Nb、Ta、Be、Mo、Bi、Pb)礦化;另一類是較遠(yuǎn)離花崗巖類的低、中溫的 Hg、Sb(Au、U、Pb、Zn、W、Ag、As)礦化。這兩類礦化都形成了具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的超大型礦床。前者如柿竹園，后者如錫礦山。

在過(guò)去，主要在二十世紀(jì)80年代以前，由于國(guó)家需求和自然條件等多種原因，對(duì)中、高溫礦床的研究比較深入。華南腹地的南嶺及周邊地區(qū)是花崗巖及鎢、錫、稀有多金屬礦床密集分布的典型區(qū)域。我國(guó)諸多部門和廣大地質(zhì)工作者在花崗巖和成礦作用研究方面，取得了豐碩的成果，出版論著較多，對(duì)找礦起到了積極指導(dǎo)作用。在成礦理論認(rèn)識(shí)上獲得了中高溫鎢、錫、稀有金屬元素的成礦與花崗巖有著密切成因聯(lián)系的共識(shí)和提出了各種成因機(jī)制(如:中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，1979;南京大學(xué)地質(zhì)系，1981;莫柱孫等，1980;地礦部南嶺項(xiàng)目花崗巖專題組，1989)。同一時(shí)期，對(duì)華南中、低溫礦床的研究相對(duì)比較薄弱，但在國(guó)外卡林型Au礦和密西西比河谷型Pb、Zn礦成礦模式的影響下，以及在我國(guó)掀起的層控礦床研究熱潮的推動(dòng)下，從80年代起對(duì)華南中、低溫 Hg、Sb、As、Au、Ag、U、Pb、Zn、W、Sn及分散元素礦床的研究與找礦工作如雨后春筍般蓬勃開展。華南Hg、Sb礦床主要分布于湘中、黔東－湘西及黔南三個(gè)成礦區(qū)域。主要礦床如湘中地區(qū)的錫礦山超大型Sb礦床，五峰山(Hg、Sb)、沃溪(W、Sb、Au)、龍山(Au、Sb)、渣滓溪(W、Sb)、高掛山(W、Sn、Sb)、蔣家財(cái)(Cu、Pb、Zn、Sb)、燈窩(Zn、Sb)、集福寺(Hg、Cu、、Sb)、板溪(Sb)等礦床;黔東湘西地區(qū)如萬(wàn)山、冷風(fēng)洞及酒店塘等Hg礦床及董家河、漁塘、茶田、桐木董、江家埡等 Hg、Pb、Zn礦床;黔西南－桂西北的右江盆地及其邊緣的低溫Hg、Sb、As、Au 成礦區(qū)，如貴州晴隆大廠(Sb)、丹寨(Hg、Au)、馬雄(Sb)、獨(dú)山(Sb)等礦床。多年來(lái)，對(duì)上述礦床及成礦區(qū)域進(jìn)行了不同程度的研究工作，并取得很大進(jìn)展。但對(duì)成礦物質(zhì)及流體來(lái)源、成礦控制因素及礦床成因等仍存在不同觀點(diǎn)和新的爭(zhēng)論。如對(duì)湘中地區(qū)含銻成礦流體來(lái)源就存在幾種不同認(rèn)識(shí):

(1)礦床屬中低溫巖漿熱液礦床，深部或遠(yuǎn)源巖漿是成礦金屬和成礦流體的主要供給源(徐克勤等，1965;楊舜全，1986;林肇風(fēng)等，1987;史明魁等，1994)。

(2)礦床屬典型層控或沉積－改造礦床，成礦物質(zhì)主要來(lái)自賦礦的礦源層或沉積建造(諶錫霖等，1983;肖啟民和李典奎，1984;涂光熾等，1984;張寶貴和梁偉義，1984;張寶貴，1989;曾允孚等，1987;梁華英，1991;Fan et al.，2004;陳多福等，2003)。

(3)礦床是區(qū)域古流體大規(guī)模運(yùn)移的結(jié)果，其成礦物質(zhì)很可能來(lái)源于前泥盆紀(jì)，尤其是元古宙基底碎屑巖(裴榮富等，1998;馬東升等，2002，2003;金景福等，1999;胡瑞忠等，2003;彭建堂等，2002;許繼峰等，2003;Yang et al.，2006;陶琰等，2001)。

對(duì)過(guò)去華南Hg、Sb礦床的基本特征、進(jìn)展及存在的認(rèn)識(shí)分歧，烏家達(dá)等(1989)及何立賢和曾若蘭(1989)曾作過(guò)總結(jié)性論述。在近期有關(guān)Hg、Sb礦床成因和成礦物質(zhì)來(lái)源的爭(zhēng)論中，下列幾點(diǎn)是比較被忽視或值得商榷的問(wèn)題:(1)大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為“礦床與花崗巖沒(méi)有明顯的空間聯(lián)系”，所以成礦與巖漿活動(dòng)無(wú)關(guān)或關(guān)系不大;(2)成礦區(qū)域構(gòu)造地球化學(xué)背景及演化和Hg、Sb成礦的關(guān)系，討論較少較淺;(3)Hg、Sb豐度研究亟需進(jìn)一步深入，賦礦地層的高豐度是同生的還是后生貫入的?或疊加混合的?(4)流體形成與演化及 S、H、O、C、Sr、Nd 等同位素特征與金屬元素來(lái)源的關(guān)系?(5)識(shí)別層狀、似層狀礦體是同生礦體或疊生貫入礦體的方法、標(biāo)志;(6)成礦與賦礦層的時(shí)差如何合理解釋?(7)如何識(shí)別硅質(zhì)巖與硅化巖?(8)華南多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，尤其是燕山運(yùn)動(dòng)如何影響、控制成礦?

近年來(lái)開展的同位素、流體包裹體及實(shí)驗(yàn)研究，把原來(lái)著重礦床地質(zhì)的研究提高到了新的水平，但它又促使加強(qiáng)對(duì)宏觀綜合研究的期求。我們多年積累的有關(guān)華南沉積巖及花崗巖含礦性與成礦的資料與認(rèn)識(shí)表明，華南Hg、Sb礦床形成是和華南地殼形成演化密不可分的。作者認(rèn)為，從區(qū)域構(gòu)造地球化學(xué)演化的角度來(lái)看，華南Hg、Sb礦床的形成主要可劃分為三個(gè)階段:(1)沉積層(主要是元古宙基底沉積層)堆積過(guò)程中Hg、Sb的儲(chǔ)集;(2)元古宙基底沉積層的下沉－加熱－熔融－花崗巖形成演化過(guò)程中Hg、Sb的釋放;(3)在有利構(gòu)造的引控下，含Hg、Sb流體形成、演化與成礦。簡(jiǎn)稱為儲(chǔ)存－釋放－富集宏觀三階段。我們將分別以三篇論文來(lái)闡述這一認(rèn)識(shí)。第一篇論文，即本文，將報(bào)導(dǎo)和論述華南沉積巖系，尤其是元古宙基底沉積巖Hg、Sb豐度;第二篇討論華南沉積巖與花崗巖豐度對(duì)比及其成礦意義，將通過(guò)豐度差值的定量計(jì)算，論證基底沉積巖熔融和花崗巖形成過(guò)程釋放出了巨量的Hg、Sb，為成礦奠定了物質(zhì)來(lái)源的基礎(chǔ);第三篇將討論華南Hg、Sb礦床形成的構(gòu)造控礦條件，提出具有華南特色的成礦模式。

已有一些學(xué)者對(duì)華南沉積巖Hg、Sb豐度進(jìn)行過(guò)研究。如於崇文等(1987)對(duì)南嶺，葉緒孫和嚴(yán)云秀 (1996)對(duì)桂北，盧新衛(wèi)(1999)、馬東升等(2002)對(duì)湘中、湘西北等地區(qū)沉積巖中Hg、Sb豐度或含量的研究。雖然主要是局部區(qū)域并著重Sb元素，但很有價(jià)值。研究元素豐度與區(qū)域地球化學(xué)背景有重要意義:(1)有助于查明礦床成因與成礦物質(zhì)來(lái)源及礦源層問(wèn)題;(2)為查明各種地層Hg、Sb的含礦性、豐度值，判別同生含礦性與后生疊加或貧化值及地球化學(xué)分布特征，以及為發(fā)現(xiàn)異常和深部找礦提供標(biāo)尺性的作用;(3)研究地殼巖石中元素分布、分配、活化遷移，將為最終定量地建立地殼形成演化過(guò)程的化學(xué)平衡系統(tǒng)與局部化成礦機(jī)制打下基礎(chǔ)。

Hg、Sb兩元素具有相近的地球化學(xué)性質(zhì)，均表現(xiàn)出很強(qiáng)的活動(dòng)性和存在形式的多樣性，并在特定地區(qū)多次構(gòu)造熱事件晚期的中低溫、壓條件下富集成礦。但是兩者也有較顯著的差異。與Sb相比，Hg的活動(dòng)性較強(qiáng)，更易形成絡(luò)合物搬運(yùn)，在更低溫壓條件下遷移和富集或貧化。所以它們的遷移定位往往存在時(shí)間和空間上的差別，在區(qū)域上共存的前提下，單汞礦床大多位于較上部的地殼層次，而單銻礦床則常產(chǎn)出在更深的地殼層次中。盡管如此，銻礦床中的Hg或汞礦床中的Sb，仍比正常豐度值高出許多倍。這反映了Hg、Sb之間曾經(jīng)有過(guò)不同程度共同的生、運(yùn)、聚的歷程，所以把Hg、Sb一起研究，能更多更準(zhǔn)確地獲取有關(guān)元素所處的溫、壓條件及與構(gòu)造、地層和巖漿巖關(guān)系的信息。

1 工作區(qū)的選擇及地質(zhì)背景

本文研究的對(duì)象主要是元古宙基底，其次是寒武系。進(jìn)行華南元古宙基底與花崗巖豐度比較是建立在華南花崗巖主體是元古宙基底熔融成因的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上的(劉義茂和江青松，1983;劉義茂等，1981，1986;劉義茂，1993;Gilder et al.，1996;Chen and Jahn，1998)。

本次采樣的地區(qū)(圖1)主要是遠(yuǎn)離Hg、Sb礦化地區(qū)，包括:(1)貴州臺(tái)江地區(qū):在番召、清水江等命名地標(biāo)準(zhǔn)剖面釆集番召組、清水江組等中－上元古界樣品，該區(qū)以舒緩褶皺的淺變質(zhì)細(xì)碎屑巖占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);(2)廣西北部羅城－融安地區(qū):包括三防、元寶山及平英等晚元古花崗巖及其周圍區(qū)域的中－晚元古界、寒武系等古生代地層分布區(qū);(3)廣西東北區(qū):苗兒山、越城嶺－海洋山－姑婆山、大寧等古生代大巖基外圍區(qū)域寒武系分布區(qū);(4)廣西東部:寒武系及泥盆系出露區(qū);(5)粵北:佛岡東西向巖基外圍寒武系分布區(qū);(6)贛南大余地區(qū):是燕山期花崗巖和寒武系分布區(qū)，雖有強(qiáng)烈 W、Mo、Sn、Be、REE礦化，但沒(méi)有Hg、Sb礦化;(7)湘中地區(qū):湘中盆地及其周邊地區(qū)是Sb礦床密集分布的區(qū)域，除錫礦山超大型礦床外，尚有大型礦床3處，中小礦床10多處，礦點(diǎn)及礦化點(diǎn)100多處，礦床或礦化可產(chǎn)出在由板溪群、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系至三疊系的各時(shí)代地層中。對(duì)此區(qū)地層，前人已做過(guò)較多的工作，我們沒(méi)有補(bǔ)采新的樣品，但文中我們列出了楊東生(本文作者之一)等將于另文發(fā)表的一些基底地層Sb資料。

根據(jù)Hg、Sb特別是Hg易揮發(fā)的地球化學(xué)性質(zhì)和己知Hg、Sb礦床主要是燕山期成礦的基本特征，基底地層樣品的采集地，應(yīng)盡可能排除燕山期花崗巖巖漿作用的影響;同時(shí)作為采樣地的基底巖石應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離Hg、Sb礦床。否則，將會(huì)因巖漿或構(gòu)造衍生熱液的疊加而使地層的Hg、Sb含量增高或變貧，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的多解性。但同時(shí)又不能太遠(yuǎn)離成礦的區(qū)域，以便使樣品盡可能地代表成礦區(qū)的基底巖石。據(jù)此我們選擇了元古宇出露較全，燕山期巖漿活動(dòng)、及成礦作用較弱，但離Hg、Sb主成礦區(qū)又不太遠(yuǎn)的黔東南及桂北區(qū)作為研究重點(diǎn)。

同時(shí)，我們對(duì)一些有代表性的蓋層如寒武系及泥盆系等地層也進(jìn)行了采樣。樣品主要采自5個(gè)系統(tǒng)剖面及零星分散的有代表性的地層采樣點(diǎn)。由于我們研究Hg、Sb的主要目的是為了獲得元古宇和花崗巖的豐度及進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，所以主要部分是用組合樣分析的。

華南前寒武系主要分布在西北部的揚(yáng)子地塊，東南褶皺區(qū)僅零星出露，在震旦系及以老地層中，未出露有太古宙地層，所以現(xiàn)在的趨勢(shì)性認(rèn)識(shí)是把元古宇作為東南褶皺區(qū)的基底。

圖1 采樣位置圖(表1中組合樣品號(hào)，如組－12，在圖1中都簡(jiǎn)化為12，余類推)Fig.1 Map showing the sampling locations

2 釆樣與分析

2.1 樣品采集

本文所報(bào)導(dǎo)的Hg、Sb地球化學(xué)資料，是作者多年來(lái)開展華南花崗巖與稀有、鎢錫、多金屬成礦地球化學(xué)背景成果的一部分。采集的沉積巖Hg、Sb樣品共529個(gè)。將這些樣品破碎、研磨成分析樣后，除17個(gè)樣直接進(jìn)行分析外，其余512個(gè)樣品按剖面要求進(jìn)行組合，組合成49個(gè)組合樣，共計(jì)66個(gè)樣品進(jìn)行分析。其中有16個(gè)組合樣是從14條系統(tǒng)剖面上采集的309個(gè)樣的研磨副樣組合而成。路線及剖面一般是選擇垂直或大角度斜交地層走向的，有公路或小路穿過(guò)的有新鮮露頭的地段。采集的標(biāo)本一般3～5kg，防止污染是加工樣品過(guò)程的首要前提。加工前，將標(biāo)本進(jìn)行洗刷晾干。加工過(guò)程首先對(duì)老虎口及對(duì)滾機(jī)清洗熱風(fēng)吹干，同一類標(biāo)本，順序加工。最后用棒磨筒打樣至分析粒度，每打磨完一個(gè)樣品，都將棒磨筒用水清刷干凈，再用藥棉蘸分析純酒精洗擦，最后吹風(fēng)機(jī)吹干。上述過(guò)程保證避免污染。組合樣是同一時(shí)代的同一巖性段樣品組合而成，參與組合樣品的巖性是板巖、砂巖、千枚巖及凝灰質(zhì)巖等。元古宙灰?guī)r、基性火山巖及火成巖、石英脈、礦化脈及風(fēng)化巖石樣品不參與組合。

2.2 樣品分析

樣品Sb含量的分析在廣東省測(cè)試中心完成，分析方法為中子活化法，靈敏度達(dá)0.1μg/g。Hg的分析由貴州省地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室完成，用中國(guó)上海新光廠研制的F732型冷原子吸收測(cè)汞儀測(cè)定。冷原子吸收法測(cè)定 Hg的基本原理及流程為:Hg原子在2537A譜線處有靈敏吸收，在常溫下Hg易成單原子蒸氣;利用這一特性，以王水分解礦樣，調(diào)整酸度，用氯化亞錫把二價(jià)Hg還原成Hg金屬，用抽氣泵把Hg原子蒸氣送入吸收池，在2537A處進(jìn)行冷原子吸收測(cè)定。本法具有簡(jiǎn)便、快速及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，汞最低檢出限為 0.001μg/g，報(bào)出精度在 0.01～100μg/g(鄭松，2010，個(gè)人通訊;向茂木，1989)。我們使用上述方法共對(duì)180個(gè)單樣+組合樣進(jìn)行了分析，其中包括本文所報(bào)道的66個(gè)沉積巖分析樣(其余花崗巖類等的資料將另文報(bào)道)。在這180個(gè)分析樣中，僅有1個(gè)基性巖樣含Hg＜0.01μg/g，而且不屬華南區(qū)樣品(采自南極)。銻分析僅有1個(gè)樣＜0.1μg/g，我們將其以0.05μg/g參與統(tǒng)計(jì)。具體的分析結(jié)果列于表1，統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表2～4。

2.3 采樣位置與分析結(jié)果

(1)泥盆系 所分析的8個(gè)樣品中有碳酸鹽巖和砂巖－粉砂巖兩種巖性。組－22、組－23及組－24采自賀縣姑婆山巖體南端東側(cè)的上泥盆統(tǒng)灰?guī)r－大理巖中，含 Hg 分別為 0.360μg/g、0.360μg/g及0.330μg/g，549號(hào)單樣采于石南SE約5km公路旁的中泥盆統(tǒng)灰?guī)r，含Hg 0.410μg/g。珊瑚錫礦是中低溫礦床且局部有Sb的富集。組－25號(hào)樣與組－26號(hào)樣為珊瑚錫礦區(qū)粉砂質(zhì)圍巖，分別采自400～250m標(biāo)高的地表和110m標(biāo)高的坑道，含Hg分別為 0.640μg/g 和 0.430μg/g，含Sb分別為4.22μg/g和 0.05μg/g，數(shù)據(jù)不參與本底豐度計(jì)算。廣西玉林中泥盆統(tǒng)砂巖兩個(gè)分析樣(546和547)Hg含量均為0.150μg/g?？偟膩?lái)看，本區(qū)碎屑巖Hg含量差別稍大，而碳酸鹽巖中變化卻很小，且與碎屑巖平均值相近。

(2)奧陶系粉砂巖 組－66號(hào)樣采自廣西越城嶺地區(qū)。呈NNE向條狀分布的加里東期花崗巖基南端東側(cè)的奧陶系粉砂巖中。Hg含量達(dá)80.84μg/g，是除板溪群烏葉組的組－10樣之外最高的。

(3)寒武系 寒武系在華南分布很廣，它兼有基底與蓋層的兩重特征，是本次研究的次重點(diǎn)。樣品主要分布在贛南、廣西及粵北。共采樣225個(gè)，組成23個(gè)組合分析樣。在小區(qū)域內(nèi)Hg、Sb含量的分布比較均勻，但在不同地區(qū)之間，卻顯示出明顯的差異性。廣西寒武系的5個(gè)組合分析樣含Hg僅在0.300～0.580μg/g內(nèi)變化，平均 0.412μg/g?；洷狈饘貐^(qū)一個(gè)組合分析樣(組－27)含 Hg 0.290 μg/g。贛南的大余和全南地區(qū)16個(gè)組合分析樣含Hg由0.09～0.44μg/g，平均 0.217μg/g。大余地區(qū)是巖漿熱液作用較強(qiáng)的地方，寒武系是燕山期花崗巖及鎢礦床的圍巖。該區(qū)有兩條NE向花崗巖條狀隆起帶，相應(yīng)分別控制了相同走向的中部和東部?jī)蓷l鎢礦帶。中帶由 SW-NE向展布的西華山－蕩坪－木梓園－大龍山－漂塘－棕樹坑等鎢礦床組成，各礦床的間距約3km。在此帶上，采集了盡量遠(yuǎn)離巖體的寒武系砂巖、板巖共92個(gè)樣，組成11個(gè)組合分析樣(組30～組33及組37～組43)，其Hg含量基本在0.12～0.25μg/g，平均為 0.200μg/g。另外，在中帶漂塘礦區(qū)與東帶大江橋之間的寒武系中采集了50個(gè)樣品(大于600m深處有隱伏花崗巖)，組成3個(gè)組合分析樣(組34、組35、組36)，其 Hg、Sb平均含量(分別為0.167μg/g及0.73μg/g)都明顯偏低。由此可見，華南地區(qū)寒武系含Hg有由西向東降低之趨勢(shì)。華南地區(qū)燕山期巖漿活動(dòng)自西向東加強(qiáng)，即熱變質(zhì)作用加強(qiáng)，影響Hg的保存。

表1 華南碎屑沉積巖系采樣及Hg、Sb含量Table 1 Average Hg and Sb contents of the composite samples of clastic sedimentary rocks in South China

1)指參與組合的樣品數(shù)。

表2 華南碎屑沉積巖系Hg含量 (μg/g)Table 2 Hg contents of the clastic sedimentary rocks in South China(μg/g)

表3 華南沉積巖系Sb平均含量 (μg/g)Table 3 Average contents of Sb of the sedimentary rocks in South China(μg/g)

表4 湘中盆地各地層樣品的Sb含量和同生異常Table 4 Sb contents and the syngenetic anomalies of sedimentary rocks from Central-Hunan basin

(4)震旦系 在廣西大寧花崗閃長(zhǎng)巖巖體之北的震旦紀(jì)地層中，由巖體與圍巖接觸帶以北200m處作為采樣起點(diǎn)，向北直至大寧河與桂嶺河交叉口南200m處的2.1km范圍內(nèi)共采集了8個(gè)樣品(82－420至82－427號(hào)樣)，這8個(gè)樣品Hg含量很穩(wěn)定，除采自最近接觸帶的427號(hào)樣含 Hg為0.720 μg/g外，其余樣品含 Hg僅在0.310～0.420μg/g內(nèi)變化，平均為0.402μg/g(見表1)，與廣西羅城 (組－14，0.500μg/g)及貴州臺(tái)江(組－ 11，0.340 μg/g)的震旦系樣品含Hg量相近。華南震旦系組合樣加上單樣共10件分析樣品，其Hg平均值為0.420μg/g。

(5)板溪群 這是本次研究的主要對(duì)象。貴州臺(tái)江地區(qū)的板溪群沉積成巖后受巖漿和熱動(dòng)力影響很弱，在番召、清水江標(biāo)準(zhǔn)剖面命名地，我們主要通過(guò)三個(gè)系統(tǒng)剖面，從下向上采集了烏葉組、番召組及清水江組地層樣共160個(gè)，組合成10個(gè)組合分析樣。此外，在揚(yáng)子地塊江南隆起區(qū)南端的桂北羅城、苗兒山、英陽(yáng)關(guān)等地采集了23個(gè)樣，組成3個(gè)組合分析樣。

上述地區(qū)板溪群含 Hg基本上在0.280～0.550μg/g之間。僅臺(tái)江烏葉組黑色含炭質(zhì)板巖(組－10)含Hg稍高，達(dá)1.00μg/g。華南板溪群Hg平均值為 0.412μg/g，含 Sb 0.68～3.72μg/g，平均1.15μg/g。

(6)雙橋山群 樣品由趙振華提供，為采自贛北雙橋山群第三巖組中的8個(gè)鉆孔樣。本組樣品組合成組－44號(hào)分析樣，結(jié)果顯示Sb為2.82μg/g，而Hg則很低，僅為0.04μg/g。相對(duì)于揚(yáng)子地塊黔桂地區(qū)元古宙地層，贛北雙橋山群Sb含量變化不大，但Hg含量卻幾乎低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這8個(gè)鉆孔樣中，3個(gè)為千枚巖，2個(gè)為凝灰質(zhì)千枚巖，一個(gè)是含炭千枚巖，一個(gè)為硅質(zhì)巖。根據(jù)其巖性結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，初步認(rèn)為地層含Hg超低可能和后來(lái)該區(qū)受到稍強(qiáng)的千枚巖相熱動(dòng)力變質(zhì)作用而致其Hg逸散有關(guān)。但對(duì)Sb而言，可能由于它比Hg穩(wěn)定而導(dǎo)致其含量無(wú)明顯變化。

(7)四堡群 本群樣品采自桂北地區(qū)。在三防巖體以南，從廣西羅城四堡鎮(zhèn)－黃金村近南北向的下(中?)元古四堡群–震旦系南沱組的剖面中，共采取42個(gè)樣品，其中四堡群樣品有14個(gè)，從中選取了6個(gè)新鮮的碎屑巖樣品(除去基性巖閃長(zhǎng)巖及受風(fēng)化樣品)，組合成為組－12號(hào)分析樣品，其Hg含量為0.320μg/g。同時(shí)，在組－12以西約20km處的融水縣汪洞鄉(xiāng)上雙河村附近的四堡群中(圖1)，由三防巖基南南西接觸帶向南4m起始的500m范圍內(nèi)，采集了11個(gè)樣品(338～348號(hào))，選取其中6個(gè)樣品(338、339、342、344、347、348)進(jìn)行了 Hg 含量分析(表1)，結(jié)果僅在0.210～0.450μg/g之間變化，其平均含量為0.317μg/g，與組－12號(hào)分析樣品的Hg含量完全一致。另外，在桂北羅城平英巖體東北所采四堡群樣品中，組－45、組－46及組－47樣 含 Hg 分 別 為 0.620μg/g、0.420μg/g、0.580μg/g。這再次說(shuō)明，元古宙地層Hg含量很穩(wěn)定，但有一定的區(qū)域性差別。

3 有關(guān)華南沉積巖系Hg、Sb豐度的討論

Hg、Sb豐度，按空間尺度大小分為三類:(1)全球及地殼單元的豐度;(2)大區(qū)域豐度，如華南地區(qū)豐度;(3)小區(qū)域豐度，如湘中，湘南豐度。按豐度的成因、來(lái)源與計(jì)算方法，沉積巖豐度可以分為四類:(1)本底豐度:原生本底豐度就是指在沉積系統(tǒng)中與主巖具有相同的物質(zhì)來(lái)源、沉積方式、沉積過(guò)程和成巖過(guò)程所獲得的元素豐度，是在計(jì)算豐度時(shí)將不符合系統(tǒng)正態(tài)分布的異常、離群的數(shù)據(jù)去除掉以后計(jì)算的平均值。地殼、地殼單元的豐度值都屬于這類。如何描述、表征和確定原生本底豐度值，已有一些學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了探討(如劉義茂，1979;劉義茂等，1981，於崇文等，1987)。(2)同生異常豐度:指屬于同生成因的離群的高含量數(shù)據(jù)也計(jì)算在內(nèi)的豐度值。如同生火山熱液或熱水沉積作用所形成的局部異常值，它們是和主巖來(lái)源不同、但沉積和成巖方式相同且與本底豐度值大體同時(shí)形成的。同生異常產(chǎn)生礦源體、礦源巖或礦源層，如果達(dá)到開采價(jià)值，便形成同生礦床。(3)后(疊)生異常豐度:在原生本底值形成以后，沉積層受到了地質(zhì)作用的影響、改造從而形成后生異常，多次后生異常的疊加便形成疊生異常，當(dāng)異常達(dá)到開采價(jià)值時(shí)，便形成后生礦床或疊生礦床。與就地賦礦的礦源層無(wú)關(guān)的礦床，一般都是后生礦床。(4)混合豐度:當(dāng)確定既有同生異常也有后生異常的疊加時(shí)，我們就稱它為混合異常。真正的沉積改造礦床，層控礦床，其異常都屬于混合異常。在湘中、湘南等具有多期次、多成因、多來(lái)源的成礦區(qū)域中，區(qū)別出各種豐度，尤其區(qū)分出同生與后生異常豐度，非常必要。在成礦過(guò)程中，地層含礦元素含量的高低與其所釋放含礦元素的量并不總是同步的，由于不同成礦元素性質(zhì)、賦存狀態(tài)和熱動(dòng)力環(huán)境各異，兩者不但不同步甚至可以相反。其次，由于選擇引用數(shù)據(jù)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，及研究者先入為主的不同觀點(diǎn)，往往把成礦區(qū)后生高品位異常列入豐度統(tǒng)計(jì)范圍，或者相反，把高品位同生異常都刪除在統(tǒng)計(jì)豐度之外。這兩種傾向都會(huì)導(dǎo)致對(duì)礦床成因和找礦方向的誤判。如果要闡明湘中地塊化學(xué)組成、演化與成礦，那么，就必須區(qū)分和厘定出本底豐度、同生異常豐度、后生異常豐度和混合豐度，盡管這是一項(xiàng)難度很大的工作。

本文的主要內(nèi)容是分析、統(tǒng)計(jì)華南地區(qū)沉積巖，主要是元古宙基底沉積巖的本底豐度，此項(xiàng)工作將為下篇文章討論華南沉積巖和花崗巖Hg、Sb豐度對(duì)比以及定量計(jì)算華南花崗巖形成過(guò)程中Hg、Sb的釋放量提供便利，進(jìn)而可為闡明Hg、Sb成礦的物質(zhì)來(lái)源提供依據(jù)。

3.1 華南沉積巖系Hg豐度

根據(jù)17個(gè)單樣和49個(gè)組合樣的分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，華南沉積巖系的Hg含量平均值為0.368μg/g，元古宇碎屑沉積巖系Hg豐度為0.363μg/g(34個(gè)組合樣)，寒武系碎屑沉積巖系 Hg豐度為0.261μg/g(23 個(gè)組合樣)(見表1、表2)。Hg在元古宙基底震旦系、板溪群及四堡群Hg含量高且很穩(wěn)定，平均值僅在 0.412～0.429μg/g之間變化，明顯高于蓋層寒武系。但雙橋山群第三巖組含Hg卻很低(組－44，0.04μg/g)。蓋層中寒武系 Hg含量較低(平均0.261μg/g，表2)。奧陶系含 Hg高達(dá)0.840μg/g，但僅有一個(gè)奧陶系組合樣品(組－66)。在空間上，同一小區(qū)內(nèi)，Hg的分布比較均勻，但在不同小區(qū)之間卻有較大差別，而且這種差別與沉積層Hg原始豐度及成巖后的熱動(dòng)力保存條件有明顯關(guān)系。采樣區(qū)從西向東，地層中Hg含量如下:貴州臺(tái)江地區(qū)板溪群0.465μg/g，桂北四堡群及板溪群0.395μg/g，桂東寒武系 0.416μg/g，粵北寒武系0.290μg/g，贛南及全南寒武系0.217μg/g，贛北雙橋山群第三巖組0.040μg/g?？傏厔?shì)是從遠(yuǎn)離到接近燕山期成礦(鎢)花崗巖區(qū)、從弱熱動(dòng)力變質(zhì)至近中度熱動(dòng)力變質(zhì)，Hg含量逐漸降低。在巖性上，Hg分布有一定選擇性，如本區(qū)含Hg最高(1.000μg/g)的貴州臺(tái)江上元古板溪群烏葉組是黑色含炭質(zhì)板巖。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，華南碎屑巖從粗粒富石英砂巖到細(xì)砂巖到泥質(zhì)板巖及千枚巖，伴隨 SiO2降低，Al2O3、K2O 及 Rb、Sr升高，Hg含量有增高趨勢(shì)，但變化幅度一般僅在0.1～0.5μg/g范圍內(nèi)。火山凝灰?guī)r含Hg與一般板巖相比差別不大。泥盆系灰?guī)r12個(gè)樣品平均值為0.352μg/g，接近于華南沉積巖豐度值。

3.2 華南沉積巖系Sb豐度

3.2.1 本底豐度

根據(jù)本文14件組合樣和一個(gè)單樣的分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1、表2)，得出華南沉積巖系 Sb豐度值為1.74μg/g，元古宇碎屑沉積巖系豐度值為1.79μg/g，華南寒武系碎屑沉積巖Sb豐度值為1.36μg/g，泥盆系為1.98μg/g(表3)。在表3中歸納了4組作者(包括本文作者在內(nèi))的資料，據(jù)此計(jì)算出華南沉積巖系Sb豐度為1.28μg/g，元古宙基底碎屑沉積巖Sb豐度為1.45μg/g。總的來(lái)看，華南元古宙基底與顯生宙沉積巖系Sb豐度相近，并且兩者的Sb(Hg)都顯示出高豐度特征(見下文內(nèi)容)，表明它們的物質(zhì)成分有繼承關(guān)系，且都具有豐富的Hg、Sb儲(chǔ)集。

3.2.2 湘中沉積巖的同生異常豐度

在湘中Sb成礦區(qū)，已有不少有關(guān)Sb高異常的報(bào)道。據(jù)湘中羅城地區(qū)320個(gè)沉積巖Sb化學(xué)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)，不同巖石的 Sb含量分別為:灰?guī)r5.65μg/g(236，統(tǒng)計(jì)樣品數(shù)，下同);泥灰?guī)r4.54μg/g(7);白云質(zhì)灰?guī)r 5.26μg/g(45);砂巖3.18μg/g(17);黏土質(zhì)巖(泥、頁(yè)巖及、凝灰?guī)r)6.20μg/g(15)，其算術(shù)平均值為 4.97μg/g，按樣品數(shù)量加權(quán)平均值為5.45μg/g(林肇風(fēng)等，1987)。此外，F(xiàn)an et al.(2004)最近的研究表明，錫礦山銻礦的主巖層位，佘田橋黑色巖系含Sb為24.31～83μg/g。游先軍等(2009)指出，湘西北地區(qū)廣泛分布的下寒武統(tǒng)黑色巖系普遍含有較高的V、Mo、Co、Ni、U及親銅元素，其中也有Sb的不同程度富集，樣品含Sb最高可達(dá)369μg/g。楊東生最近在湘中冷水江以南的禾青及其鄰近地區(qū)采集了26個(gè)沉積巖樣品，主要是遠(yuǎn)離礦化的泥質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖及凝灰?guī)r等。樣品送加拿大ACTLAB用INNA(儀器中子活化)方法分析，含 Sb從 1.1～370μg/g，平均23.76μg/g(表4)。其中屬上元古的震旦系及板溪群樣品共19個(gè)，含 Sb從1.8～370μg/g，最高達(dá)370μg/g的是凝灰質(zhì)板巖。上元古界Sb平均含量為29.54μg/g。上述數(shù)據(jù)我們暫將其列為同生異常?？傊?，同生高異常是存在的，但是必須與后生疊加高異常相區(qū)別。進(jìn)一步還要確定后生疊加異常是來(lái)源于下部/深部流體抑或是就近負(fù)異常流體。這是成礦理論研究和找礦基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。

3.3 華南沉積巖系Hg、Sb豐度與中國(guó)其它地區(qū)及全球資料的對(duì)比

華南沉積巖系Hg豐度(0.368μg/g)與陜西公館汞礦床外圍地層Hg的含量具有可比性。后者外圍地層Hg含量分別為:志留系川家溝組0.24μg/g，泥盆系廟溝組0.28μg/g，公館組三段地層分別為0.39μg/g、0.28μg/g 和 0.23μg/g， 石 家 溝 組0.21μg/g，大楓溝組 0.27μg/g，楊嶺溝組0.29μg/g，冷水河組 0.28μg/g，南羊山組 0.33μg/g，石炭系0.49μg/g。上述11組地層Hg的平均含量都穩(wěn)定在0.21～0.49μg/g之間，算術(shù)平均值為0.299μg/g(何立賢和曾若蘭，1989)。

據(jù)張寶貴(1989)及張寶貴和梁偉義(1984)的總結(jié)，我國(guó)不同地區(qū)13個(gè)礦床的礦化圍巖含Hg從6μg/g到613μg/g。Hg分布特點(diǎn)是含量高且變化大。相比之下，華南沉積巖系及公館汞礦外圍區(qū)域地層Hg平均含量要低得多而且穩(wěn)定。

華南沉積巖系的Sb豐度值(1.28μg/g)稍低于全球頁(yè)巖 (1.4μg/g)，明顯高于全球砂巖(0.0n μg/g)(Turekian and Wedepohl，1961)和上地殼(0.4μg/g)(Rudnick and Gao，2004)，也明顯高于中國(guó)東部頁(yè)巖(0.58μg/g)及砂巖(0.43μg/g)(Yan and Chi，2005)。

全球Hg元素地殼與區(qū)域豐度的研究比較薄弱，已發(fā)表的Hg豐度資料差別也很大:全球頁(yè)巖0.4μg/g(Turekian and Wedepohl，1961)，上地殼0.05μg/g及下地殼 0.014μg/g(Rudnick and Gao，2004)、中國(guó)沉積層 0.11μg/g及中國(guó)上地殼0.089μg/g(黎 彤，1994)， 中 國(guó) 東 部 頁(yè) 巖0.027μg/g、華北地臺(tái)上地殼0.0078μg/g及下地殼0.0093μg/g(Yan and Chi，2005)。由上述資料可知，地殼及固體地球物質(zhì)汞含量在0.n～0.00n μg/g范圍。根據(jù)我們及其他作者的研究結(jié)果，可以總結(jié)出Hg豐度的若干變化規(guī)律及趨勢(shì):(1)地殼高于地幔;(2)上地殼高于下地殼;(3)沉積巖高于火成巖;(4)頁(yè)巖高于砂巖;(5)沉積巖高于變質(zhì)巖。上述規(guī)律和趨勢(shì)與Hg(Sb)的地球化學(xué)性質(zhì)相一致。華南碎屑沉積巖以富泥質(zhì)淺變質(zhì)巖為主，而且是Hg(Sb)礦床產(chǎn)出的區(qū)域。如果以上地殼0.05μg/g及下地殼 0.014μg/g(Rudnick and Gao，2004)為含Hg相對(duì)參考標(biāo)準(zhǔn)的話，那么，華南地區(qū)沉積巖系的Hg豐度值應(yīng)該明顯高于上地殼的豐度值，所以其豐度值(0.368μg/g)是比較合理的。

4 結(jié)論

從區(qū)域構(gòu)造地球化學(xué)演化的角度來(lái)看，我們認(rèn)為華南Hg、Sb礦床的形成主要可劃分為三個(gè)階段:(1)沉積層(主要是元古宙基底沉積層)堆積過(guò)程中Hg、Sb的儲(chǔ)集，(2)元古宙基底(沉積層)的下沉－熔融－花崗巖形成－Hg、Sb釋放，(3)含 Hg、Sb流體形成、演化、遷移，在有利構(gòu)造的引控下局部富集成礦;簡(jiǎn)稱為儲(chǔ)存－釋放－富集三階段。本文重點(diǎn)闡述的是第一階段，即華南沉積層，尤其是元古宙基底沉積層Hg、Sb豐度。

元素豐度可劃分為四種類型:本底豐度、同生異常豐度、后(疊)生異常豐度及混合豐度。要確定同生異常豐度，必須區(qū)分出后生異常和混合異常。本文通過(guò)對(duì)華南古生界和上、中元古界地層樣品的取樣分析和對(duì)前人資料的綜合對(duì)比，將不符合系統(tǒng)正態(tài)分布的異常、離群的數(shù)據(jù)去除掉以后計(jì)算Hg、Sb平均值，統(tǒng)計(jì)出了華南沉積巖系的本底豐度。

研究得到以下主要結(jié)論:

(1)根據(jù)本文作者17個(gè)單樣和49個(gè)組合樣的分析結(jié)果，得出華南沉積巖系 Hg本底豐度為0.368μg/g，元古宙基底碎屑沉積巖Hg的本底豐度為 0.363μg/g。

(2)根據(jù)本文1個(gè)單樣和15個(gè)組合樣的分析結(jié)果，計(jì)算出華南沉積巖系Sb豐度為1.74μg/g，元古宙基底碎屑沉積巖Sb豐度為1.79μg/g。

(3)根據(jù)包括本文在內(nèi)的4組作者的資料，綜合計(jì)算出華南沉積巖系Sb豐度為1.28μg/g，元古宙基底碎屑沉積巖Sb豐度為1.45μg/g。

(4)與全球上地殼資料對(duì)比，華南沉積系與元古宙基底Hg豐度比全球上地殼 Hg豐度(0.05μg/g)高出7.3倍。Sb豐度比全球上地殼 Sb豐度(0.4μg/g)高出 3.2 倍。

(5)華南元古宙基底和顯生宙沉積巖系均呈現(xiàn)出Hg、Sb的高豐度特征，表明它們的物質(zhì)成分有繼承關(guān)系，都具有豐富的Hg、Sb儲(chǔ)集。

致謝:作者衷心感謝馬東升教授和李朝陽(yáng)研究員針對(duì)文章初稿、馬東升教授針對(duì)修改稿所提出的建設(shè)性修改意見。衷心感謝李華梅研究員對(duì)本文的有益討論及幫助。在黔桂地區(qū)的野外工作中，貴州省地礦局和廣西地礦局給予了寶貴支持，尤其感謝貴州地礦局高級(jí)工程師秦守榮和廣西地礦局張明星工程師攜帶1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖幫助定點(diǎn)和繪制剖面圖。趙勁松、鄧秋鳳、彭建、江克堅(jiān)、江青松參加了野外工作?；粲袢A、譚運(yùn)金參與指導(dǎo)了贛南野外工作，孫愛(ài)萍等參加了室內(nèi)工作。解慶林和胡雄偉參與指導(dǎo)了湘中野外工作并提供了部分樣品。本研究除獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40772056)資助外，也曾得到其它多項(xiàng)國(guó)家和科學(xué)院項(xiàng)目的資助。

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Mercury and Antimony Abundances of Sedimentary Rocks in South China

LIU Yimao1，YANG Dongsheng1，YANG Xiaoqiang2and PANG Baocheng3
(1.Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou510640，Guangdong，China;2.Department of Earth Science，Sun Yat-Sen University，Guangzhou510275，Guangdong，China;3.College of Earth Science，Guilin University of Technology，Guilin541004，Guangxi，China)

The evolution of Hg-Sb provinces in South China can be divided into three stages:(1)pre-enrichment of ore metals in sedimentary sequences，especially in Proterozoic basement;(2)tectonically driven subsidence of the Proterozoic basement(sedimentary sequences)，followed by granite formation through partial melting of the basement;(3)involvement of structure-controlled fluids and subsequent ore mineral precipitation.This paper analyzes Hg and Sb abundances of sedimentary rocks(the Proterozoic basement in particular)from South China.Four types of Hg-Sb abundances have been identified for the South China sedimentary rocks.They are primordial background abundance(Ⅰ)，cogenetic abnormal abundance(Ⅱ)，epigenetic abundance(Ⅲ)，and abundance being multiple in origin(Ⅳ).Average Hg and Sb background abundances are estimated to be 0.368μg/g and 1.28μg/g for the South China sedimentary strata and 0.363μg/g and 1.45μg/g for the Proterozoic basement，respectively.These Hg-Sb abundance values are significantly higher than the average of the crust and granitic rocks.

Hg-Sb abundances;Hg-Sb mineralization;sedimentary rocks;Proterozoic basement;South China

P595

A

1001-1552(2011)03-0410-011

2010－06－24;改回日期:2010－11－26

項(xiàng)目資助:國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):40772056)和中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室部分資助。

劉義茂(1934－)，男，研究員，長(zhǎng)期從事華南花崗巖及稀有、鎢、錫、鐵、銅成礦作用與地球化學(xué)研究。