廣西丹池錫多金屬成礦帶地層地球化學(xué)與熱水沉積成礦作用

游 軍，宋慈安，丁汝福

（1.桂林理工大學(xué)，a.地球科學(xué)學(xué)院，b.廣西地質(zhì)工程中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541004；2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012）

廣西丹池錫多金屬成礦帶地層地球化學(xué)與熱水沉積成礦作用

游 軍1a,2，宋慈安1b，丁汝福2

（1.桂林理工大學(xué)，a.地球科學(xué)學(xué)院，b.廣西地質(zhì)工程中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541004；2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012）

通過地層地球化學(xué)對(duì)比研究，闡述了丹池成礦帶成礦元素的遷移規(guī)律、分帶特征以及“礦源層”問題。通過大廠礦田熱水沉積巖的常量、微量元素、環(huán)境參數(shù)、蝕變－礦化疊加系數(shù)研究，闡明了丹池盆地的熱水沉積成礦作用的特點(diǎn)、環(huán)境，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了丹池成礦帶熱水沉積成礦的機(jī)制。

地層地球化學(xué)；熱水沉積；錫多金屬；丹池成礦帶

丹池錫多金屬成礦帶位于廣西壯族自治區(qū)西北部，為一呈NW-SE向延長呈彎月形的狹長地帶，是我國重要的錫、銻、鉛、鋅和銀等多金屬礦產(chǎn)資源集中分布區(qū)和最大的生產(chǎn)基地。前人對(duì)丹池錫多金屬成礦帶特別是大廠礦田做過大量研究，胡云中、劉朝榮和廣西二一五地質(zhì)隊(duì)分別對(duì)桂北地區(qū)、丹池地區(qū)（大廠礦田外圍）和大廠礦田地層地球化學(xué)做過較系統(tǒng)的研究[1～3]。韓發(fā)、R.W.哈欽森、雷良奇等對(duì)大廠錫多金屬礦田的熱水沉積作用做過詳細(xì)研究，提出了諸多熱水沉積的證據(jù)[4～13]。本文通過地層地球化學(xué)對(duì)比研究，闡述了丹池成礦帶成礦元素的遷移規(guī)律、分帶特征以及“礦源層”問題，通過大廠礦田熱水沉積巖的常量、微量元素、環(huán)境參數(shù)、蝕變-礦化疊加系數(shù)研究，闡明了丹池盆地的熱水沉積成礦作用的特點(diǎn)，總結(jié)了丹池成礦帶熱水沉積成礦的機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

丹池成礦帶大地構(gòu)造位置處于江南古陸西南緣和桂西右江裂谷北東緣所狹的丹池褶皺斷裂帶，屬于特提斯構(gòu)造域和太平洋構(gòu)造域的復(fù)合部位。作為廣西錫多金屬成礦系統(tǒng)的一部分，丹池成礦帶屬于藏南期桂西北-桂西南錫多金屬成礦帶(Ⅲ)桂西北錫多金屬成礦亞帶(Ⅲ1)的北西段丹池錫銅鉛鋅銀銻汞成礦區(qū)[14]。其中分布有大廠超大型錫多金屬礦田、芒場(chǎng)大型錫多金屬礦田、北香銀鋅多金屬礦田、五圩鉛鋅銻多金屬礦田（圖1）。丹池成礦帶基底構(gòu)造總體上為NW向“兩隆夾一坳”的坳陷部位[15]，NW向的基底斷裂是最主導(dǎo)的構(gòu)造，控制了丹池成礦帶的酸性巖漿活動(dòng)及蓋層沉積的巖相、熱水沉積作用和巖層厚度，從而控制了整個(gè)丹池成礦帶。丹池成礦帶深部前震旦紀(jì)結(jié)晶基底四堡期及雪峰期是廣西最古老的富含Sn、W、Cu、Pb、Sb等成礦元素的地球化學(xué)塊體[1,3,16]。雪峰運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致四堡及雪峰“優(yōu)地槽”沉積建造的重熔造成的巖漿活動(dòng)，形成了富含Sn等成礦元素的花崗巖[17～18]。這些古老的富Sn等成礦元素地球化學(xué)塊體和花崗巖有可能為丹池成礦帶成巖成礦提供物質(zhì)準(zhǔn)備。

2 地層地球化學(xué)

丹池成礦帶地層出露為江南地臺(tái)蓋層（D-T）（如圖1），前震旦（Pt2-Pt3）結(jié)晶基底和廣西期（Z-S）變質(zhì)基底主要分布于其東部桂北臨近地區(qū)。其中泥盆系地層為本區(qū)主要賦（含）礦層位，自下而上為[20]：下泥盆統(tǒng)蓮花山組（D1l）、那高嶺組（D1n）、益蘭組（D1y）、塘丁組（D1t），中泥盆統(tǒng)納標(biāo)組（D2n）、羅富組（D2l），上泥盆統(tǒng)榴江組（D3l）、五指山組（D3w）。

圖1 廣西丹池錫多金屬成礦帶地質(zhì)略圖[19]Fig.1 Simplified Geologicalmap of Danchi tin-polymetalmetallogenic belt,Guangxiprovince

對(duì)比桂北地區(qū)、丹池地區(qū)（大廠礦田外圍）和大廠礦田地層地球化學(xué)[1～3]（表1），可見丹池成礦帶地層具有如下地球化學(xué)特征：

（1）總體上在桂北地區(qū)，Sn元素在時(shí)間上富集的時(shí)代較多，主要有Pt2s、?、D和T，除少數(shù)時(shí)代（C、P）外，Sn的含量都超過了克拉克值，因此，從地臺(tái)期（蓋層）→廣西期（變質(zhì)基底）→四堡-雪峰期（結(jié)晶基底），Sn具有一定的地球化學(xué)繼承關(guān)系；在空間上整個(gè)桂北全區(qū)Sn含量超過了克拉克值，桂北古老的基底塊體具有富Sn地球化學(xué)塊體的性質(zhì)。就蓋層而言，在空間上Sn的含量從桂北→丹池→大廠，呈較高→低→高的變化勢(shì)態(tài)，說明在桂北大區(qū)域的較高背景上，在丹池地區(qū)（大廠外圍）存在著一個(gè)較低的背景，似乎這一區(qū)域的Sn向大廠礦田發(fā)生過一定規(guī)模的地球化學(xué)遷移。

（2）在Sn多金屬的主要賦礦層位泥盆系中，Sn、W、Au含量大廠地區(qū)高于丹池（大廠外圍），而Mo、Cu、Pb、Zn、As、Sb含量丹池（大廠外圍）高于大廠地區(qū)，這說明以大廠地區(qū)為中心，類似于發(fā)育一個(gè)巨大的原生暈分帶，高溫元素Sn、W在內(nèi)帶，向外發(fā)育中溫元素Cu、Pb、Zn帶到低溫元素As、Sb（Hg）帶。

（3）在桂北地區(qū)，除As幾乎在所有的層位中富集外，只有Sn具有較多的富集層位，從結(jié)晶基底→變質(zhì)基底→蓋層都可以找到它的富集層位，主要有Pt2s、?、D和T，其中Pt2s和D正好是桂北的兩大Sn賦礦層位，故認(rèn)為它們分別是Sn的“深源”和“淺源”礦源層或“基底”和“蓋層”礦源層。同時(shí)也可認(rèn)為?是Sn的“深源礦源層”。

表1 桂北、丹池和大廠地區(qū)蓋層微量元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較[1,3,8]Table 1 Trace elements contentof cover strata of Guibei,Danchiand Dachang areas

3 熱水沉積成礦作用

3.1 泥盆世的熱水沉積作用

中泥盆世初，隨著古特提斯海的張開，桂西右江地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的地裂活動(dòng)，并從陸內(nèi)裂谷經(jīng)大陸邊緣裂谷被動(dòng)陸緣逐步演化為弧后裂谷盆地，整個(gè)江南地臺(tái)階段，具典型的盆地-臺(tái)地交替分布的巖相-古構(gòu)造格局（圖2），丹池盆地為該裂谷帶靠近江南古陸邊緣的一個(gè)次級(jí)裂陷盆地。丹池盆地?zé)崴练e作用主要發(fā)生在晚泥盆世，形成了一套上泥盆統(tǒng)（D3）海底熱水硅質(zhì)巖沉積建造，沉積物沿基底斷裂呈狹長帶狀展布，在基底斷裂兩側(cè)迅速相變?yōu)楹駥踊規(guī)r。早期（榴江期D3l）海底噴溢作用明顯，形成巖性較單一的硅質(zhì)巖；晚期（五指山期D3w）噴溢作用減弱，形成巖性成分較復(fù)雜的條帶狀和扁豆?fàn)罨規(guī)r[21]。

3.2 熱水沉積巖

3.2.1 熱水沉積巖巖石學(xué)特征

榴江組硅質(zhì)巖色深，多呈灰黑-黑色，少量淺灰色，主要由微晶石英組成，含少量絹云母、黃鐵礦和膠磷礦等?；瘜W(xué)成分上，SiO2的含量在90%以上，K2O含量明顯高于Na2O，具熱水沉積成因特點(diǎn)[21～22]。大廠礦田層狀92號(hào)礦體賦存于硅質(zhì)巖中，錫石、磁黃鐵礦、黃鐵礦及閃鋅礦等金屬礦物順層礦化，形成較典型的層紋狀礦石[21]。在五指山組細(xì)條帶灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)有凝灰物質(zhì)，由細(xì)粒、脫?；纬傻拈L石、石英集合體組成，說明丹池盆地晚泥盆世早期存在有海底火山活動(dòng)。

圖2 丹池盆地晚泥盆世早期巖相古地理圖[21]Fig.2 Lithofacies paleogeographic map of early stage of Late Devonian in DanchiBasin

3.2.2 熱水沉積巖地球化學(xué)特征及其與成礦的關(guān)系

（1）常量元素及無機(jī)碳、有機(jī)碳:通過對(duì)大廠礦田泥盆系常量元素及無機(jī)碳、有機(jī)碳的測(cè)定，并據(jù)此計(jì)算出成礦環(huán)境參數(shù)的平均值（表2），可以反映熱水沉積成礦的特點(diǎn)及成礦環(huán)境。環(huán)境參數(shù)中，w(Fe2O3)/[w(Fe2O3)+w(FeO)](用k1表示）、w(C無機(jī))/[w(C無機(jī))+w(C有機(jī))]（用k2表示）反映了地層介質(zhì)的氧化還原條件，由于SiO2和CaO沉淀的條件分別是酸性和堿性條件，所以w(SiO2)/w(CaO)(用k3表示）在某種程度上反映了地層介質(zhì)的酸堿性條件。

由表2可見：①泥盆系普遍含較高的硅、硫和碳質(zhì)，尤以產(chǎn)出大型似層狀礦體的榴江組（D3l）硅質(zhì)巖和五指山組中段（D3wb）硅質(zhì)細(xì)條帶灰?guī)r中為最高，反映熱水沉積成礦同地層中硅、硫和碳質(zhì)的聚集有密切的關(guān)系的特點(diǎn)；②k1、k2在榴江組（D3l）硅質(zhì)巖和五指山組中段（D3wb）硅質(zhì)細(xì)條帶灰?guī)r中均是最小，說明這兩套地層相對(duì)還原的形成環(huán)境，有利于錫石硫化物的形成；③k3在榴江組（D3l）硅質(zhì)巖中明顯高于其他地層，說明其酸度較大，形成了酸性障條件；而五指山組中段（D3wb）及其它地層酸度較小，形成了較堿性障條件。

表2 大廠礦田泥盆系硅質(zhì)巖及上下層位常量元素及無機(jī)碳、有機(jī)碳及成礦環(huán)境參數(shù)平均值Table 2 Meansofmajor elements,inorganic carbon,organic carbon,and metallogenic environmental Parameters in Devonian silicaliteand up-down layersof Dachang ore field w B/10－2

（2）微量元素賦存性狀:大廠礦田內(nèi)局部地區(qū)地層中元素的“局域豐度”，是剔除最后成礦作用疊加的那一部分元素的含量，即剔除了不服從正態(tài)分布的超差樣品（即含量大于或等于元素的平均值加上2倍標(biāo)準(zhǔn)離差（c+2δ）的那些樣品）后，再求出的元素含量平均數(shù)（如表3）。該局域豐度可被認(rèn)為是本區(qū)各地層在大廠區(qū)域正常沉積成巖豐度的基礎(chǔ)上同時(shí)疊加了局部海底熱水沉積活動(dòng)等的元素平均含量。而該區(qū)各地層元素的平均值則是在局域豐度的基礎(chǔ)上疊加了蝕變-礦化作用后的平均含量。用平均值除以局域豐度(c/x)即為局域蝕變-礦化疊加系數(shù)(k)。該系數(shù)反映了本區(qū)各地層礦化的強(qiáng)度，可作為評(píng)價(jià)各地層含礦性的地球化學(xué)標(biāo)志[22,23]。

本區(qū)各地層元素蝕變礦化疊加系數(shù)（表3）反映了熱水沉積成礦作用的環(huán)境及其成礦、主要伴生元素的行為：①成礦元素Sn、Pb、Sb、Zn、S及主要伴生元素As、Ag、Mo、Ga等在D3l硅質(zhì)巖和D3wb硅質(zhì)細(xì)條帶灰?guī)r中較其他地層富集，反映了局部的熱水沉積拗陷盆地（硅質(zhì)沉積物厚度較大的地區(qū)）是熱水沉積成礦的有利環(huán)境，成礦微量元素就已有較多的聚集；②上述成礦元素及主要伴生元素的蝕變-礦化疊加系數(shù)均大于該區(qū)地層總體的平均值，同時(shí)其富集的其他元素種類也較多，說明這兩套地層相對(duì)于其他地層后期疊加的礦化較強(qiáng)；③運(yùn)礦或揮發(fā)性元素F主要富集在D3wb硅質(zhì)細(xì)條帶灰?guī)r；Cl主要富集在D3wc小扁豆?fàn)罨規(guī)r；B主要富集在D3wa寬條帶狀灰?guī)r，證實(shí)了五指山組地層中存在熱水沉積成礦作用。

3.3 熱水沉積成礦機(jī)制

根據(jù)丹池成礦帶地層地球化學(xué)特征、熱水沉積巖的地球化學(xué)特征，認(rèn)為丹池盆地在晚古生代存在廣泛的熱水沉積成礦作用。廣西期（志留-泥盆紀(jì)），華南東部（江南隆起及其以東）發(fā)育了華南大陸邊緣弧后（亦稱弧背）大陸裂陷盆地。丹池盆地在泥盆紀(jì)以來遭遇海侵接受碳酸鹽相沉積，并形成一系列同沉積斷裂，受同沉積斷裂控制，下滲的海水萃取古老基底（富含Sn、W、Cu、Pb、Sb等成礦元素的地球化學(xué)塊體）的Sn、Pb、Zn等成礦元素，形成富含金屬元素、礦化劑的熱水，在熱動(dòng)力的驅(qū)使下沿著構(gòu)造裂隙運(yùn)移，在局部的熱水沉積拗陷盆地相對(duì)還原的環(huán)境下沉淀，形成一系列熱水沉積型錫多金屬礦床或礦源層，其模式歸納于圖3[24]。

表3 大廠礦田泥盆系硅質(zhì)巖及上下層位微量元素平均值、局域豐度及蝕變-礦化疊加系數(shù)Table 3 Average value,localabundance,and alteration-m ineralized superim posed value of trace elements of Devonian silicalite in Dachang ore-field

圖3 丹池盆地?zé)崴练e成礦作用模式圖[24]Fig.3 Themetallogenicmodelof hydrothermal sedimentation of Danchibasin

4 結(jié)論

（1）丹池成礦帶地層具有如下地球化學(xué)特征：在桂北大區(qū)域的較高背景上，似乎丹池地區(qū)（大廠外圍）這一區(qū)域的Sn元素向大廠礦田發(fā)生過一定規(guī)模的地球化學(xué)遷移；以大廠地區(qū)為中心，類似于發(fā)育一個(gè)巨大的原生暈分帶，高溫元素Sn、W在內(nèi)帶，向外發(fā)育中溫元素Cu、Pb、Zn帶到低溫元素As、Sb（Hg）帶；Pt2s和?是Sn的“深源”或“基底”礦源層，D是Sn的“淺源”或“蓋層”礦源層。

（2）大廠礦田熱水沉積成礦同地層中硅、硫和碳質(zhì)的聚集有密切的關(guān)系；D3l和D3wb這兩套地層相對(duì)于其他地層還原程度較強(qiáng)，形成還原的、酸性或堿性的成礦環(huán)境，有利于錫石硫化物的形成；局部的熱水沉積拗陷盆地（硅質(zhì)沉積物厚度較大的地區(qū)）是熱水沉積成礦的有利環(huán)境，成礦微量元素就已有較多的聚集；丹池盆地在晚古生代存在廣泛的熱水沉積成礦作用。

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Stratigraphic Geochem istry and Hydrothermal Sedimentation Metallogenesisof DanchiTin PolymetalMetallogenic Belt,GuangxiProvince

YOU Jun1a,2,SONG Ci-an1b,Ding Ru-fu2
(1.a.Schoolof Earth Science,b.Key Laboratory ofGeological Engineering CentreofGuangxiprovince,Guilin University of Technol?ogy,Guilin 541004, Guangxi,China;2.Beijing InstituteofGeology forMineralResources,Beijing,100012.)

Them igrating regularities and zoning features of ore-form ing elements,“source bed”problem of Danchimetallogenic belt is demonstrated by comparing the regional stratigraphic geochemical data. The Major elements,trace elements,environmental parameter,alteration-m ineralization superpositioin factor of hydrothermal sedimentary rocks in Dachang ore-field are studied for illustrating the features of hydrothermalsedimentarym ineralization and establishingmetallogenicmechanism of Danchihydrothermalsedimentary polymetallic belt.

stratigraphic geochem istry;hydrothermal sedimentation;tin polymetal deposits;Danchi metallogenic belt,Guangxiprovince

P 618.4

A

1007-3701(2011)01-0008-06

2010-11-06

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目—阿爾泰成礦帶整體研究與勘查技術(shù)集成（編號(hào)2007BAB25B01）；廣西地質(zhì)工程中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(編號(hào)：桂科能07109011-Z008).

游 軍(1985—),男,桂林理工大學(xué)碩士研究生,勘查地球化學(xué)方向,Email:yj_103.student@sina.com.