四川石棉大水溝碲礦床稀土元素地球化學特征

張 海，何明友，盧啟富，郭佩佩，許 偉，楊德傳

（1. 成都理工大學，成都 610059；2. 貴州省地礦局113地質大隊,貴州 六盤水 550001）

四川石棉大水溝碲礦床稀土元素地球化學特征

張 海1,2，何明友1，盧啟富2，郭佩佩2，許 偉1，楊德傳2

（1. 成都理工大學，成都 610059；2. 貴州省地礦局113地質大隊,貴州 六盤水 550001）

通過對大水溝碲礦床礦體與圍巖稀土元素地球化學組成及特征研究表明，礦體與圍巖的稀土元素特征截然不同，表明它們形成于同一地質時期和地質環(huán)境。大水溝碲礦床受巖漿作用改造，成礦物質應源于巖漿巖，且圍巖與礦體存在氧化還原地球化學界面；稀土元素球粒隕石標準化分配模式圖顯示，大水溝賦礦圍巖、貧碲礦石稀土元素具有大陸拉斑玄武巖的稀土元素特征，表明該碲礦床成因與峨眉山玄武巖有關。

碲礦床；稀土元素；地球化學；石棉大水溝

石棉大水溝碲礦床是世界首例獨立碲礦床，自1992年發(fā)現(xiàn)以來，便引起地學界的廣泛關注和極大興趣。陳毓川、銀劍釗等研究了碲礦床的熱液來源，認為成礦熱液主要來自巖漿水[1]；毛景文研究了碲礦床的成礦物質來源，認為成礦物質來自巖漿巖[2]；陳毓川等又對其進行了地質和地球化學研究，認為含礦圍巖為富堿質大陸玄武巖，是峨嵋山玄武巖的一部分；毛景文通過大水溝碲礦床流體包裹體的He、Ar同位素組成研究認為成礦過程中有大量地幔物質參與[4]；溫春齊等認為Te主要源于地幔巖漿脫氣，少量來源于基性巖或大理巖，成礦流體主要為巖漿氣液[5]；馬東研究了該碲礦床成礦的地球化學機理[6]；張海通過地質地球化學特征研究認為大水溝碲礦床具有動力變質巖漿改造成礦的特征[7]；王玉婷通過礦床鉛同位素地球化學特征研究認為成礦物質主要來自下地殼和地幔[8]；王玉婷通過礦床微量元素地球化學特征研究認為礦床成因可能與花崗巖關系密切[9]。

1 地質背景

礦床位于松潘-甘孜褶皺系東端與揚子地臺西緣的拼接地帶、龍門山-大雪山-錦屏山推覆構造中段。區(qū)內深大斷裂發(fā)育，有穿越全區(qū)的安寧河-元謀-綠汁江、金河-程海、小金河-箐河三條深斷裂，形成有西油房、賓多兩條滑脫-推覆韌性剪切帶以及蟹螺、大水溝和洪壩三條巖片帶[10]。區(qū)內巖漿作用強烈，火成巖發(fā)育，出露有晉寧期花崗巖、石英閃長巖。印支、燕山-喜山期的花崗巖、二長花崗巖、閃長巖、石英閃長巖，以及規(guī)模較小的海西期基性巖、超基性巖脈等。區(qū)內出露地層主要有：奧陶系-志留系中淺變質碎屑巖-碳酸鹽巖夾基性火山巖；中泥盆統(tǒng)大理巖、板巖；下二疊統(tǒng)大理巖；上二疊統(tǒng)變質玄武巖、板巖和大理巖；中、下三疊統(tǒng)淺變質碎屑巖-碳酸鹽巖夾變基性火山巖；上三疊統(tǒng)-下侏羅統(tǒng)砂、頁巖；新近系和第四系等。

圖1 大水溝碲礦床礦區(qū)地質圖（據(jù)曹志敏[12]修改）

2 礦床地質特征

碲礦體主要產(chǎn)出于中、下三疊世塊狀粗晶白云石大理巖、含碳泥質條帶白云石大理巖夾鈣質變基性火山巖內（圖1）。礦區(qū)內熱液作用強烈，圍巖蝕變發(fā)育，主要有白云石化和硅化，其次為鈉長石化、角閃石-黑云母-綠泥石化、絹云母、白云母化、硅化、黃鐵礦化。碲礦化與白云石化、硅化、黃鐵礦化關系密切。礦體成脈狀產(chǎn)出，通過對正在開發(fā)的礦體研究，共發(fā)現(xiàn)六種礦石類型，分別是：塊狀輝碲鉍礦石類型、細脈浸染狀白云石類型、星散浸染狀白云石類型、塊狀磁黃鐵礦類型、網(wǎng)脈狀磁黃鐵礦-白云石類型、石英脈類型。礦石化學特征顯示：從塊狀輝碲鉍礦石類型→石英脈類型，Te、Bi含量逐漸降低，其它有益元素變化范圍較大[11-13]。（表1）

表1 大水溝碲礦床礦石自然類型及其有用元素含量

1）塊狀輝碲鉍礦石類型：該類型礦石中的重要礦物為輝碲鉍礦，其次為少量的其它碲化物，脈石礦物為白云石等。礦體呈豆莢狀、礦餅狀賦存于礦脈偏下部位，少量充填于張性裂隙中。輝碲鉍礦的電子探針分析結果為Te（33.62×10-2）、Bi（50.01×10-2）（表1）。此外，礦石中尚含有可綜合利用的元素Au、Ag、Se等。

2）細脈浸染狀白云石類型：主要金屬礦物呈稀疏或密集、粒狀集合體等形式分布于白云石晶體粒間或者裂隙之中，礦體呈細脈～微脈浸染-交代白云石和磁黃鐵礦。碲礦物中除輝碲鉍礦外，有少量的碲金礦。碲金礦中Te（13.18×10-2）、Bi（20.86×10-2）（表1），此外，礦石中含有Cu、Au、Ag等有用元素，其含量也達到綜合利用含量水平。

3）星散浸染狀白云石類型：主要礦石礦物為輝碲鉍礦，且均勻分布在白云石脈之中。其次，含有自然金和六方碲銀礦；脈石礦物主要有白云母、石英和少量的黃鐵礦、鈉長石。六方碲銀礦中Te（4.66× 10-2）Te（33.62×10-2）、Bi（50.01×10-2）（表1），此外，Cu、Au、Ag也達到綜合利用含量水平。

4）塊狀磁黃鐵礦類型：主要礦物有磁黃鐵礦、黃銅礦、輝碲鉍礦和黃鐵礦。礦石呈致密塊狀、稀疏浸染狀構造，顯示該類礦石經(jīng)后期疊加黃銅礦和黃鐵礦細脈而構成貧礦體。其主要特點是，除輝碲鉍礦外，磁黃鐵礦中普遍含Te、Bi等元素，Te（0.36×10-2）、Bi（0.62×10-2）、Cu（3.64×10-2）（表1）。

5）網(wǎng)脈狀黃鐵礦-白云石類型：主要含碲礦物為黃鐵礦，礦體呈網(wǎng)脈穿插白云石脈中，并含有少量的自然金。黃鐵礦中的Te（0.095×10-2）、Bi（0.147×10-2）（表1）。

6）石英脈類型：碲礦物呈零星分布，其它脈石礦物主要有白云母、鈉長石和綠泥石等，偶爾可見自然金。石英中的Te（0.45×10-2）、Au（10.71×10-6）（表1）。

3 碲礦床稀土元素特征

3.1 樣品及測試

為了解礦床中Te元素的來源，在礦區(qū)內采集了近礦圍巖、賦礦圍巖及礦石樣品。近礦圍巖樣品包括：灰?guī)r（表2：S7、S8、S9），賦礦圍巖有蝕變玄武巖、陽起石鈉長巖、綠簾綠泥片巖，礦石樣品包括：貧碲礦石、富碲礦石，以及成礦熱流體作用的產(chǎn)物-石英。

表2 大水溝碲礦床近礦圍巖、賦礦圍巖、礦石稀土元素含量表

1996年，四川省區(qū)調隊在1:5萬西油房區(qū)調報告中，對大水溝碲礦賦礦圍巖（表2：ST1、ST2、ST3）開展稀土元素分析研究，2003年，涂光熾[14]在《分散元素地球化學及成礦機制》中系統(tǒng)論述了大水溝碲礦床及外圍27件樣品的稀土元素分析，其中火成巖13件、變質巖5件、礦石4件和礦物5件。本文在上述基礎上，對研究區(qū)內廣泛分布，但缺乏深入研究的三疊紀灰?guī)r（表2：S7、S8、S9）、碲礦石稀土元素的特征研究。其中，三疊紀灰?guī)r采自大水溝碲礦床礦床賦礦圍巖，貧碲礦石（表2：K8-3、K8-2）、富碲礦石（表2： K4、K5）采自大水溝已開挖的坑道中（貧碲礦石產(chǎn)于富碲礦石外圍）。所有巖礦樣品均做全樣分析，由礦床地球化學國家重點實驗室采用電感藕合等離子體質譜儀（ICP-MS）測試完成（表2）。稀土元素數(shù)據(jù)采用的是CI型球粒隕石標準值（Sun&McDonough,1989）標準化。測試分析結果見表2。3.2 稀土元素總量特征

表3 大水溝碲礦床圍巖的稀土元素相關參數(shù)計算結果

稀土元素總量變化范圍大（圖2、表3），從賦礦圍巖（ST1、ST2、ST3）→貧碲礦石(K2,K3)→含碲硫化物（D1-3,D5-6）→輝碲鉍礦(TB15)→富碲礦石(K4,K5)稀土元素總量具明顯降低的趨勢。平均值變化表現(xiàn)為從113.85×10-6（3，表示3件樣品，下同）→49.97×10-6（3）→43.34×10-6（2）→7.79×10-6（1）→3.76×10-6（6）。礦石及礦物的稀土元素總量都很低，其中礦石的稀土元素總量從1.49×10-6到8.74× 10-6，平均僅4.63×10-6（4），礦物的稀土元素總量從0.76×10-6到12.23×10-6，平均為5.37×10-6；其中白云石較高為12.23×10-6，輝碲鉍礦為7.79×10-6；石英最低僅0.76×10-6。 3.3 輕稀土、重稀土及其比值特征

賦礦圍巖灰?guī)r、貧碲礦石（全樣）明顯富集輕稀土元素，富碲礦石（全樣）則明顯虧損輕稀土元素（圖2、表3）。其次，富碲礦石中輕、重稀土元素含量均低。富碲礦石平均含量分別為2.25和2.38，礦物的平均含量分別為1.91和2.85；除1件礦石樣(D-1)輕稀土元素含量高于重稀土元素含量外，其余8件樣品輕重稀土元素比值均小于1。見圖中，LREE/HREE比值表現(xiàn)為從賦礦圍巖（ST1、ST2、ST3）→灰?guī)r→貧碲礦石→富碲礦石石→礦物依次減小，平均值變化表現(xiàn)為從4.76（3件樣品，下同）→4.36（3）→2.39（2）→1.38（6）→0.27（1）。

圖2 各巖性稀土元素∑REE、LREE、HREE指標平均值柱狀圖

圖3 各巖性稀土元素LREE/HREE、LaN/YbN指標平均值柱狀圖

圖4 各巖性稀土元素異常系數(shù)δEu、δCe平均值柱狀圖

3.4 異常系數(shù)δEu、δCe、log(δCe)

Eu、Ce都是變價元素，在還原條件下Eu3+→Eu2+與三價稀土元素發(fā)生分離而形成異常，在氧化條件下Ce3+→Ce4+發(fā)生分離形成異常。灰?guī)r與賦礦圍巖δEu異常程度低，而礦石、輝碲鉍礦δEu異常程度高（圖4、表3）。灰?guī)rδEu異常范圍從0.99到1.36，平均值為1.21；貧碲礦石δEu異常范圍從1.63到2.79，平均值為2.21；富碲礦石δEu異常程度大，從1.60到3.71，平均值為2.26；礦物樣δEu異常值以輝碲鉍礦最高，大于2.4。其它礦物δEu異常值表現(xiàn)為：石英為2.29，白云石1.02，粗晶黃鐵礦0.91，磁黃鐵0.59。其中，貧碲礦石、富碲礦石及輝碲鉍礦δEu值顯示了巖漿作用成因的δEu值特征。δCe值在各巖性的樣品中表現(xiàn)的異常特征正好與δEu相反，表現(xiàn)最為在灰?guī)r、賦礦圍巖、貧碲礦石無明顯負δCe異常。

圖5 大水溝碲礦床賦礦圍巖、礦石稀土元素球粒隕石標準化分配模式圖

依據(jù)Wrightetal[15](1987年)的研究，當log(δCe )＜-0.1表示氧化環(huán)境，當log(δCe )＞-0.1表示還原環(huán)境。如表3，大水溝碲礦床圍巖的log(δCe )變化范圍從-0.087到0.047，大于-0.1，指示圍巖成巖環(huán)境為還原環(huán)境；除礦物白云石log(δCe )為0.0983外，其余礦石礦物的log(δCe )變化范圍從-0.1464到-1.8861，小于-0.1，指示礦體的成礦環(huán)境為氧化環(huán)境。因此，得出大水溝圍巖與礦體的成巖成礦的氧化還原性質恰好相反，構成氧還還原障，成礦溶液與圍巖的化學性質的迥異，使成礦物質大量沉淀富集。

3.5 稀土元素標準化分配模式圖特征

稀土元素球粒隕石標準化分配模式（圖5）顯示，三疊紀灰?guī)r→賦礦圍巖→貧碲礦石→富碲礦石，稀土元素配分模式曲線由右傾型→平坦型→輕微左傾型，δEu異常從低→高。此外，依據(jù)A.G.Herrmann對玄武巖的稀土元素配分模式研究，可以推斷斷大水溝賦礦圍巖（表2、3，ST1、ST2、ST3）、貧碲礦石（表2、3，K8-3、K8-2）稀土元素具有大陸拉斑玄武巖的稀土元素特征。以上稀土元素特征顯示大水溝碲礦床圍巖與礦體的成巖成礦環(huán)境并不相同，同時也揭示了大水溝碲礦床的形成與巖漿作用有關。

4 結論

通過對大水溝碲礦床稀土元素地球化學特征的分析研究，可以得出如下認識：

1）從礦體與近礦圍巖和賦礦圍巖的稀土元素總量、輕稀土、重稀土及其比值變化的特點可看出，大水溝碲礦床中碲的來源與沉積巖石無關，而與深部地質過程的作用有密切的成因聯(lián)系。

2）根據(jù)異常系數(shù)δEu、δCe、log(δCe)顯示，大水溝碲礦床的成礦物質，應源于富含碲的巖漿巖。

3）稀土元素球粒隕石標準化分配模式圖顯示，大水溝賦礦圍巖、貧碲礦石稀土元素具有大陸拉斑玄武巖的稀土元素特征。

綜合上述，大水溝碲礦床Te元素的來源與峨眉山玄武巖有關。

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REE Chemistry of the Dashuigou Te Deposit in Shimian, Sichuan

ZHANG Hai1,2HE Ming-you1LU Qi-fu2GUO Pei-pei2XU Wei1YANG De-zhuan2
(1-Chengdu University of Technology, Chengdu 610059; 2-No. 113 Geological Party, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Resources, Liupanshui, Guizhou 550001)

Study of REE geochemistry for the ore and wall rock from the Dashuigou Te deposit indicates that ore material was derived from magmatic rock. The chondrite-normalized REE patterns for the wall rock and lean ore are characteristic of continent tholeiite which indicates that this deposit is related to the Emeiahn basalt in origin.

Dashuigou Te deposit; REE; geochemistry; Shimian, Sichuan

P595

A

1006-0995（2014）02-0281-05

10．3969/j．issn．1006-0995．2014．02．029

2013-09-22

中科院地球化學研究院礦床地球化學國家重點實驗室開放項目《四川石棉碲礦床成礦流體的地球化學熱力學研究》資助

張海（1984-），男，貴州織金人，博士，研究方向：礦床地球球化學