安山巖風(fēng)化過(guò)程中元素行為
——以豫西熊耳山地區(qū)為例

馬云濤，龔慶杰，韓東昱，劉寧強(qiáng)，袁玉濤，佟依坤，賈玉杰

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2. 中礦資源勘探股份有限公司，北京 100089)

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安山巖風(fēng)化過(guò)程中元素行為
——以豫西熊耳山地區(qū)為例

馬云濤1，龔慶杰1，韓東昱1，劉寧強(qiáng)1，袁玉濤1，佟依坤1，賈玉杰2

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2. 中礦資源勘探股份有限公司，北京 100089)

在風(fēng)化過(guò)程中主量元素的風(fēng)化行為可用風(fēng)化指數(shù)來(lái)表征，但對(duì)在地球化學(xué)中更重要的微量元素的風(fēng)化行為還缺少研究。本文研究了豫西熊耳山地區(qū)—安山巖風(fēng)化剖面，發(fā)現(xiàn)花崗巖風(fēng)化指數(shù)(WIG)也適用于安山巖風(fēng)化過(guò)程的定量表征?；谏详憵ぷ鳂?biāo)準(zhǔn)繪制風(fēng)化剖面樣品稀土元素配分曲線時(shí), 發(fā)現(xiàn)風(fēng)化過(guò)程稀土元素出現(xiàn)分餾現(xiàn)象，表現(xiàn)為富集中稀土; 但基于球粒隕石作標(biāo)準(zhǔn)時(shí), 風(fēng)化殼樣品均具有相似的稀土配分曲線形態(tài)，即上陸殼是一種比球粒隕石更為敏感的稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)尺。牛頭溝金礦區(qū)安山巖風(fēng)化過(guò)程中部分微量表現(xiàn)出隨風(fēng)化程度增強(qiáng)而顯著富集的特征，Au、Ag含量變化可達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，Pb、As、Hg可達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

安山巖 元素風(fēng)化行為 牛頭溝金礦 熊耳山 豫西

Ma Yun-tao, Gong Qing-jie, Han Dong-yu, Liu Ning-qiang, Yuan Yu-tao, Tong Yi-kun, Jia Yu-jie.Behavior of major and trace elements during weathering of andesite: A case study of the Xiong'ershan region, western Henan Province[J]. Geology and Exploration, 2015, 51(3):0545-0554.

中國(guó)區(qū)域化探項(xiàng)目從1979年至今樣品采集區(qū)域已經(jīng)覆蓋了中國(guó)700多萬(wàn)平方公里的陸地面積(Xieetal.，2014；Lietal.，2014)。區(qū)域化探礦產(chǎn)勘查的理論是，礦石或者蝕變巖首先發(fā)生風(fēng)化，而后其風(fēng)化產(chǎn)物(通常是土壤)在水系中被搬運(yùn)，經(jīng)沉積形成水系沉積物，最終這些水系沉積物被采集后經(jīng)測(cè)試分析而發(fā)現(xiàn)異常，進(jìn)而識(shí)別異常與礦體的關(guān)系達(dá)到找礦的目的。土壤及水系沉積物中找礦指示元素對(duì)原生暈基巖的繼承性是識(shí)別礦致異常的關(guān)鍵。風(fēng)化作用可以引起部分微量元素發(fā)生顯著富集(Maetal., 2007；Gongetal., 2010)，為有效識(shí)別礦致異常需要盡量消除風(fēng)化作用對(duì)微量元素行為的影響(Gongetal.，2013)。

前人對(duì)風(fēng)化過(guò)程中元素的行為進(jìn)行了廣泛的研究，提出了用化學(xué)風(fēng)化指標(biāo)來(lái)描述風(fēng)化過(guò)程中元素的行為?；瘜W(xué)風(fēng)化指標(biāo)是一種基于樣品化學(xué)成分的變化(通常為主量氧化物含量的變化)來(lái)衡量樣品風(fēng)化程度的指標(biāo)。Duzgoren-Aydinetal.(2002)對(duì)30多種風(fēng)化指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)述，詳細(xì)分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。目前經(jīng)常使用的化學(xué)風(fēng)化指數(shù)有CIA(Nesbittetal., 1982)，WIP(Parker, 1970)和WIC(Colman, 1982)等，但這些風(fēng)化指數(shù)的計(jì)算均需要用到樣品中的CO2分析數(shù)據(jù)，而本次研究以及我國(guó)區(qū)域地球化學(xué)掃面調(diào)查中均未分析樣品中的CO2含量，從而限制了這些風(fēng)化指數(shù)的使用。為了表征中國(guó)區(qū)域化探樣品的風(fēng)化程度，Gongetal. (2013)對(duì)前人風(fēng)化指標(biāo)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了表征花崗巖風(fēng)化程度的花崗巖風(fēng)化指標(biāo)WIG(Weathering Index of Granite)。針對(duì)微量元素的風(fēng)化行為及定量表征，元素質(zhì)量平衡計(jì)算、質(zhì)量得失百分?jǐn)?shù)(Xgp或CDFx)和τ值的相關(guān)理論被提出并得到了廣泛應(yīng)用(Gresens, 1967; Brimhall and Dietrich, 1987; Macleanetal. 1987; Nesbittetal. 1997; Ngetal., 2001; Riebeetal., 2003; Brantleyetal., 2007; Brantleyetal., 2009; Gongetal., 2011)。Gongetal.(2013)基于花崗巖風(fēng)化剖面的研究發(fā)現(xiàn)部分微量元素含量在風(fēng)化過(guò)程中與其WIG呈指數(shù)關(guān)系，從而達(dá)到定量表征元素風(fēng)化行為的目的。

本文以豫西牛頭溝金礦區(qū)—安山巖風(fēng)化剖面為例，研究風(fēng)化過(guò)程中元素的變化行為，在分析主量氧化物風(fēng)化行為的基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討了稀土元素及熱液成礦指示元素的風(fēng)化行為。

1 區(qū)域地質(zhì)

豫西熊耳山地區(qū)位于河南省洛陽(yáng)市洛寧縣以南，嵩縣以西，欒川縣以北的廣大地區(qū)，東西長(zhǎng)約80km，南北寬約15～40km，面積約2000km2(郭保健等，2005)(圖1a)。大地構(gòu)造位置處于華北克拉通南緣熊耳山臺(tái)隆東南，緊鄰北秦嶺造山帶(吳發(fā)富等，2012;Dengetal.，2014)。

熊耳山地區(qū)主要出露地層為太華群片麻巖、熊耳群安山巖、汝陽(yáng)群碎屑粗砂巖、欒川群大理巖及新生代地層(圖1a)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，近東西向的馬超營(yíng)斷裂(MF)是區(qū)域最重要的控巖、控礦構(gòu)造(賈玉杰等，2013)。馬超營(yíng)斷裂(MF)以北發(fā)育有多條NE-NEE次級(jí)斷裂為該地區(qū)成礦提供了有利的容礦空間。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)發(fā)育，具有長(zhǎng)期性、多期次活動(dòng)性的特點(diǎn)(吳發(fā)富等，2012；王衛(wèi)星等，2010a，b；Wangetal.，2012)。區(qū)內(nèi)金礦、鉬礦等礦床分布廣泛(Dengetal.，2014)。

牛頭溝金礦床位于豫西熊耳山南麓(圖1b)，是熊耳山地區(qū)近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的大型金礦床之一，主要包括松里溝礦段、西嶺-沙土凹-陳吳子溝礦段、陰寺溝-南溝-小嶺礦段、木耳溝礦段和上莊礦段(賈玉杰等，2013；佟依坤等，2014)。礦區(qū)出露地層簡(jiǎn)單，主要為太古宇太華群和中元古界熊耳群，具典型的雙層結(jié)構(gòu)。太華群主要分布于礦區(qū)北部，巖性以黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖為主，是區(qū)域最古老結(jié)晶基底的主體。熊耳群主要分布于礦區(qū)南部，以陸相噴發(fā)為主的鈣堿性火山巖系(以斑狀、杏仁狀安山巖為主)不整合于太華巖群之上(辛志剛，2010)。礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，主要發(fā)育北西向斷裂，北東向斷裂次之，南北向和東西向斷裂較弱。北西向斷裂為主要控巖、控礦斷裂，北東向斷裂為次級(jí)控礦斷裂(姚宏偉等，2006)。礦區(qū)大的巖體主要為五丈山花崗巖體，出露在礦區(qū)東部，巖性為斑狀鉀長(zhǎng)-二長(zhǎng)花崗巖，同時(shí)發(fā)育有多條石英斑巖脈(王衛(wèi)星等，2010a,b; Wangetal.，2012)。

牛頭溝金礦區(qū)氣候?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，礦區(qū)地表植被茂盛，以灌木林為主， 森林覆蓋率約50%左右。礦區(qū)內(nèi)地表水主要靠大氣降水補(bǔ)給，山間溪流均為季節(jié)性河流，雨季可有山洪發(fā)生，旱季則基本干涸(賈玉杰等，2013)。

2 樣品與方法

2.1 樣品采集

本次研究的D06風(fēng)化殼剖面取自牛頭溝金礦中部近南北向斷裂帶的西側(cè)(圖1b)，風(fēng)化殼母巖為熊耳群玄武質(zhì)安山巖，剖面為殘積風(fēng)化殼，深度約7 m(圖2)。風(fēng)化剖面樣品采集自底部基巖向上依據(jù)樣品風(fēng)化程度逐漸增強(qiáng)的順序來(lái)取樣，同時(shí)根據(jù)樣品風(fēng)化程度差異適當(dāng)調(diào)整采樣間距，共采集11件樣品。采樣深度及樣品描述如表1所示。

圖2 牛頭溝金礦D06風(fēng)化殼剖面樣品采集點(diǎn)位圖 (紅點(diǎn)表示采樣位置)Fig.2 D06 profile in the Niutougou Au deposit (Red dots denote sampling sites)

2.2 樣品分析

對(duì)于較大的塊狀巖石樣品，加工時(shí)先采用顎式碎樣機(jī)粗碎，然后再細(xì)碎至小于200目(<0.076mm)；對(duì)于顆粒狀或塊體較小的樣品，直接細(xì)碎至小于200目。最后將加工獲得的小于200目的粉末樣品送至國(guó)土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心(武漢綜合巖礦測(cè)試中心)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行主量成分及微量元素分析。具體分析方法及分析質(zhì)量詳見(jiàn)Gongetal. (2013)。

3 結(jié)果與討論

3.1 主量元素

牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化剖面11件樣品中的11項(xiàng)主量成分分析結(jié)果及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)如表1所示。

牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化剖面11件樣品中元素含量隨采樣深度的變化如圖3所示。

從圖3可以看出，自柱樣底部至頂部，10項(xiàng)主量氧化物和LoI的含量隨深度變化可以劃分為四種情況：1) 含量基本表現(xiàn)為逐漸增大，如在剔除表層根系土樣品的情況下的Al2O3、K2O和LoI；2) 含量基本表現(xiàn)為逐漸減小，如Na2O和CaO；3) 含量在剖面中出現(xiàn)明顯富集或貧化層位，如SiO2、MnO和P2O5；4) 含量變化趨勢(shì)比較復(fù)雜，如MgO、Fe2O3和TiO2。

為了綜合刻畫(huà)風(fēng)化過(guò)程中主量氧化物的變化行為，Gongetal.(2013)在研究膠東玲瓏花崗巖風(fēng)化剖面時(shí)提出了花崗巖風(fēng)化指標(biāo)WIG(Weathering Index of Granite)：

WIG=100[Na2O+K2O+(CaO-10/3P2O5)]/

(Al2O3+Fe2O3+TiO2)

表1 風(fēng)化殼剖面樣品11項(xiàng)主量成分分析結(jié)果及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 1 Analytical results and statistical parameters of major components of samples

注：采樣深度單位為cm，氧化物的含量單位為%，中國(guó)土壤數(shù)據(jù)引自遲清華等(2007)。

圖3 風(fēng)化殼剖面主量元素含量含LoI及WIG與深度的關(guān)系Fig.3 Contents of major elements in the D06 profile Including LoI and WIG

式中，氧化物含量采用摩爾數(shù)；當(dāng)(CaO-10/3P2O5)為負(fù)值時(shí)其值取0，即(CaO-10/3P2O5)取值范圍大于等于0。盡管WIG指標(biāo)是基于花崗巖風(fēng)化所提出的，但Gongetal.(2013)認(rèn)為這一指標(biāo)同樣也可適用于火山巖風(fēng)化過(guò)程的定量表征。

牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化殼剖面樣品WIG指標(biāo)計(jì)算結(jié)果也表示在表1，其隨深度的變化如圖3所示。從柱樣底部至頂部，WIG隨深度呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性變化。即柱樣底部B1～B3樣品其WIG基本不變，反映母巖的風(fēng)化程度比較接近(以物理風(fēng)化為主)，隨后自B4～B11(即自柱樣深部至地表)WIG逐漸降低，反映風(fēng)化程度逐漸增強(qiáng)，這與野外采樣時(shí)對(duì)樣品的風(fēng)化程度劃分相一致，同時(shí)表明花崗巖風(fēng)化指標(biāo)WIG也可適用于安山巖風(fēng)化過(guò)程的定量表征。

3.2 稀土元素

牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化剖面11件樣品中的14種稀土元素分析結(jié)果及統(tǒng)計(jì)參數(shù)如表2所示。

表2 風(fēng)化殼剖面樣品14種稀土元素分析數(shù)據(jù)及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 2 Analysis results and statistical parameters of 14 REE of samples

注：元素的含量單位為μg/g；中國(guó)土壤數(shù)據(jù)引自遲清華等(2007)。

稀土元素?cái)?shù)據(jù)通常采用稀土配分曲線來(lái)表示(Gongetal., 2011)。由于所研究的樣品均采自陸地表層，按照Gongetal.(2011)的建議選擇上陸殼(UCC)稀土元素豐度(Tayloretal., 1995)作為標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)繪制稀土元素配分曲線。

牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化剖面樣品的稀土元素配分曲線如圖4所示。

從圖4可以看出，以上陸殼作為標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，剖面底部三件樣品B1～B3與剖面頂部?jī)杉悠稡10、B11具有相似的稀土配分曲線形態(tài)，均表現(xiàn)為具弱正銪異常的平坦型。剖面中部六件樣品B4～B9的曲線形態(tài)表現(xiàn)為輕稀土左傾、重稀土略微右傾的特征，即中稀土富集的特征。

對(duì)于風(fēng)化過(guò)程中中稀土富集這一現(xiàn)象，Jietal.(2004)在研究貴州平壩白云巖風(fēng)化剖面時(shí)也曾發(fā)現(xiàn)。Gongetal.(2010)在研究中國(guó)西南地區(qū)白云巖風(fēng)化剖面時(shí)也發(fā)現(xiàn)了樣品中中稀土富集的現(xiàn)象。為了進(jìn)一步查證風(fēng)化過(guò)程中中稀土富集現(xiàn)象，他們對(duì)白云巖樣品進(jìn)行酸溶實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬其風(fēng)化過(guò)程，結(jié)果顯示在酸溶殘余物(代表不同風(fēng)化程度的產(chǎn)物)中中稀土元素貧化，采用殘積層風(fēng)化過(guò)程中地表水淋濾下滲-深層土壤水毛細(xì)上升的機(jī)理解釋了風(fēng)化剖面中部層位樣品中稀土元素富集的原因(Gongetal., 2010)。

在研究稀土元素行為時(shí)，通常采用球粒隕石對(duì)樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化剖面樣品采用球粒隕石作標(biāo)準(zhǔn)代的稀土元素配分曲線如圖5所示。

圖4 風(fēng)化殼剖面樣品稀土元素配分曲線上陸殼數(shù)據(jù) 引自(Taylor et al.,1995)Fig.4 REE patterns of samples in D06 profile Data were normalized by UCC (Taylor et al., 1995)

圖5 風(fēng)化殼剖面樣品稀土元素配分曲線 球粒隕石數(shù)據(jù)(引自Boynton,1984)Fig.5 REE patterns of samples in D06 profile Data were normalized by Chondrite (Boynton, 1984)

從圖5可以看出，以球粒隕石作為標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)剖面中11件樣品均具有相似的稀土配分曲線形態(tài)，這為基于稀土元素配分曲線形態(tài)示蹤物質(zhì)來(lái)源提供了例證。這11件樣品不僅在稀土配分曲線形態(tài)上均表現(xiàn)為緩右傾，而且其含量也十分接近。這與D06剖面為基巖風(fēng)化殘積風(fēng)化殼的野外觀測(cè)相一致。

上述結(jié)果表明，地表同源樣品若采用球粒隕石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化則其稀土元素配分曲線形態(tài)相似，但若采用上陸殼進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)就有可能發(fā)現(xiàn)稀土元素存在分餾行為。即對(duì)稀土元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)繪制配分曲線時(shí)，上陸殼是一種比球粒隕石更為敏感的標(biāo)尺。對(duì)于采自陸地表層的樣品，在不示蹤殼-幔物源時(shí)建議選用上陸殼來(lái)進(jìn)行稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化處理。

3.3 微量元素風(fēng)化行為

3.3.1 熱液成礦指示元素

由于W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Cd、Au、Ag、As、Sb、Hg這13項(xiàng)元素通常在熱液成礦過(guò)程中發(fā)生富集，并且在區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查(普查與詳查)和異常查證中經(jīng)常被選擇作為找礦指示元素，因此Gongetal.(2013)將這13項(xiàng)元素稱為熱液成礦指示元素。牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化殼剖面中熱液成礦指示元素(表3)與花崗巖風(fēng)化指數(shù)WIG的關(guān)系如圖6所示。

從圖6可以看出:1)Au、Ag、Pb、As、Hg、W、Sb、Cd、Bi、Cu計(jì)10項(xiàng)元素表現(xiàn)出隨風(fēng)化指數(shù)WIG減小(即樣品風(fēng)化程度的增強(qiáng))而富集的特征，其中Au、Ag含量變化可達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，Pb、As、Hg可達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，W、Sb、Cd、Bi、Cu接近一個(gè)數(shù)量級(jí)。2)Sn、Mo、Zn三元素隨風(fēng)化程度增強(qiáng)(即WIG值減小)其含量富集趨勢(shì)相對(duì)較弱。

與膠東玲瓏花崗巖風(fēng)化殼剖面相比，豫西熊耳山地區(qū)牛頭溝金礦區(qū)D06安山巖風(fēng)化殼剖面中W、Au含量明顯偏高，但As、Sb含量與花崗巖的基本一致。雖然豫西牛頭溝金礦區(qū)安山巖風(fēng)化殼剖面中W、Au含量明顯高于其在膠東地區(qū)玲瓏花崗巖風(fēng)化剖面中的含量，但W、Au兩元素隨風(fēng)化程度增強(qiáng)而富集的趨勢(shì)基本一致。與中國(guó)土壤相比較，在風(fēng)化程度相似的條件下D06柱樣土壤中明顯富集的元素有Au、Ag、W、Zn計(jì)4項(xiàng)元素。

3.3.2 其它元素

牛頭溝金礦區(qū)D06風(fēng)化剖面其余15項(xiàng)微量元素含量(表4)及La含量與其風(fēng)化指數(shù)WIG的關(guān)系如圖7所示。

從圖7可以看出:1) B、Th、U、Zr、Nb、Li、Be計(jì)7項(xiàng)元素表現(xiàn)出隨WIG指數(shù)減小(即風(fēng)化程度增強(qiáng))而富集的特征，其中B含量變化大于一個(gè)數(shù)量級(jí)，Th、U接近一個(gè)數(shù)量級(jí)。2) Sr表現(xiàn)出隨風(fēng)化程度增強(qiáng)而貧化的特征。3) Ba、F、Co、Ni、V、Cr、La、Y計(jì)8項(xiàng)元素隨風(fēng)化程度改變其含量未表現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)。

與膠東玲瓏花崗巖風(fēng)化殼剖面相比，豫西熊耳山地區(qū)牛頭溝金礦區(qū)D06安山巖風(fēng)化剖面中Nb、F、Co、Ni、V、Cr含量明顯偏高，但Zr、Th含量與膠東玲瓏花崗巖風(fēng)化殼中的含量比較接近。與中國(guó)土壤相比較，在風(fēng)化程度相似的條件下D06剖面土壤中明顯富集的元素有Sr、Ba、F、Co、V、Cr計(jì)6項(xiàng)元素。

在上述29種微量元素中，Au、As、Hg、W、Sb、Cd、Bi、Cu、Th、U、Zr、Nb、F、Co、Ni、V、Cr在圖6和圖7中近似呈直線分布，即元素含量與WIG之間呈指數(shù)關(guān)系。這種指數(shù)關(guān)系與Gongetal.(2013)所擬合的關(guān)系相一致，尤其對(duì)As、Sb、Zr、Th而言，其關(guān)系與基于膠東玲瓏花崗巖所擬合的直線近似重合。此外，Au、W含量與WIG的指數(shù)關(guān)系在圖6中近似與膠東玲瓏花崗巖所擬合的直線相平行，這可能是Au、W兩元素在礦區(qū)安山巖中的含量明顯高于其在膠東玲瓏花崗巖中含量所致，但元素在這兩個(gè)地區(qū)的風(fēng)化行為相似。這說(shuō)明雖然采用指數(shù)關(guān)系可以表征Au、As、Sb、Hg、W、Bi、Cu、Cd、Th、U、Zr、Nb、F、Co、Ni、V、Cr的風(fēng)化行為，但針對(duì)不同巖性應(yīng)采用不同的經(jīng)驗(yàn)方程來(lái)表達(dá)。

表3 熱液成礦指示元素含量及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 3 Contents and statistical parameters of indicator elements

注：Au、Ag、Cd、Hg的含量單位為ng/g，其它元素的含量單位為μg/g；中國(guó)土壤數(shù)據(jù)引自遲清華等(2007)。

圖6 熱液成礦元素含量與風(fēng)化指數(shù)WIG的關(guān)系 膠東玲瓏花崗巖數(shù)據(jù)引自Gong et al.(2013)；中國(guó)土壤數(shù)據(jù)引自遲清華等(2007)Fig.6 Relation between indicator element contents and their WIG values of samples Linglong granite data are from Gong et al. (2013); China soil data are from Chi et al. (2007)

表4 微量元素含量及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 4 Contents and statistical parameters of trace elements

注： Au、Ag、Cd、Hg的含量單位為ng/g，其它元素的含量單位為μg/g；中國(guó)土壤數(shù)據(jù)引自遲清華等(2007)。

圖7 微量元素含量與風(fēng)化指數(shù)WIG的關(guān)系 (膠東玲瓏花崗巖數(shù)據(jù)引自Gong et al.(2013)；中國(guó)土壤數(shù)據(jù)引自遲清華等(2007))Fig.7 Relation between trace element contents and their WIG (values of the Linglong granite are from Gong et al. (2013); China soil data are from Chi et al.(2007))

在圖6和圖7中，Ag、Pb、B、Li四種元素含量的對(duì)數(shù)值與WIG的變化呈現(xiàn)出一種非線性的減函數(shù)關(guān)系，而Sr則表現(xiàn)為非線性的增函數(shù)關(guān)系，這說(shuō)明對(duì)Ag、Pb、B、Li等微量元素而言則可能需要其它定量關(guān)系來(lái)更好地刻畫(huà)其風(fēng)化行為。

4 結(jié)論

(1) 牛頭溝金礦區(qū)安山巖風(fēng)化剖面為原地殘積風(fēng)化產(chǎn)物，花崗巖風(fēng)化指標(biāo)WIG(Weathering Index of Granite)可適用于表征安山巖的風(fēng)化程度。

(2) 基于上陸殼作標(biāo)準(zhǔn)繪制風(fēng)化剖面樣品稀土元素配分曲線時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)化過(guò)程稀土元素出現(xiàn)分餾現(xiàn)象(富集中稀土)，但基于球粒隕石作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)風(fēng)化殼樣品均具有相似的稀土配分曲線形態(tài)，即上陸殼是一種比球粒隕石更為敏感的稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)尺。

(3) 牛頭溝金礦區(qū)安山巖風(fēng)化過(guò)程中部分微量表現(xiàn)出隨風(fēng)化程度增強(qiáng)而顯著富集的特征，Au、Ag含量變化可達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，Pb、As、Hg可達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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Behavior of Major and Trace Elements During Weathering of Andesite: A Case Study of the Xiong'ershan Region, Western Henan Province

MA Yun-tao1, GONG Qing-jie1, HAN Dong-yu1, LIU Ning-qiang1, YUAN Yu-tao1, TONG Yi-kun1, JIA Yu-jie2

(1.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083;2.SinomineResourceExplorationCo.,LTD，Beijing100089)

Behavior of major oxides can be described by chemical indexes of weathering, while behavior of trace elements remains unclear, though it plays a more important role in geochemical exploration. This work focused on a regolith profile of andesite to investigate the behavior of both major and trace elements during weathering, which is located in the Niutougou gold deposit of the Xiong'ershan region, western Henan Province. The results suggest that the weathering index of granite (WIG) is also suitable to describe the weathering degree of the regolith profile developed over andesite. Fractionation of REE (or middle REE enriched more) is observed when REE pattern is plotted on upper continental crust (UCC), but no fractionation of REE (or similar REE pattern) occurs when REE pattern is plotted on Chondrite. Therefore, UCC is more sensitive than Chondrite when they are used as standard samples in REE pattern diagrams. Some trace elements enriched significantly with more extensive weathering in the regolith profile. Contents of Au and Ag of the upper samples in the profile are two magnitudes greater than those of the fresh andesite, and contents of Pb, As and Hg in the upper soils are one magnitude greater with respect to their fresh parent rock.

Xiong'ershan, Niutougou gold deposit, andesite, weathering

2014-11-25；

2015-03-15；[責(zé)任編輯]陳偉軍。

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(1212011120950)和國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2011BAB04B09)聯(lián)合資助。

馬云濤(1988年—)，男，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)在讀碩士研究生，地質(zhì)工程專業(yè)，研究方向?yàn)榈V產(chǎn)普查與勘探。E-mail：525661659@qq.com。

龔慶杰(1972年—)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事地球化學(xué)教學(xué)與科研工作。E-mail: qjiegong@cugb.edu.cn。

P618

A

0495-5331(2015)03-0545-10