廣西大廠礦田稀土元素特征及地球化學(xué)意義*

鄭 浩 蔡明海

(廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院)

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廣西大廠礦田稀土元素特征及地球化學(xué)意義*

鄭 浩 蔡明海

(廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院)

為分析大廠礦田的銅坑錫多金屬礦床與拉么矽卡巖型鋅銅礦床的成礦物質(zhì)來源與成礦物理化學(xué)條件，對(duì)兩者的稀土元素特征及地球化學(xué)意義進(jìn)行了詳細(xì)分析，結(jié)果表明：①該2個(gè)礦床均虧損銪，并均為右傾的“V”型，說明兩者可能具有相同的物質(zhì)來源，即與陸殼花崗巖的重熔有關(guān)；②成礦從早期至晚期，經(jīng)歷了一個(gè)由還原至氧化的過程，在早期，稀土元素可能以類質(zhì)同象的方式進(jìn)入方解石礦物晶格置換了鈣離子。上述分析在一定程度上解釋了大廠礦田的成礦機(jī)制，對(duì)于該礦田的下一步找礦勘探工作有一定的參考價(jià)值。

大廠礦田 稀土元素特征 銪異常 成礦條件 成礦機(jī)制

大廠礦田是廣西北部丹池成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的大型多金屬礦田?，F(xiàn)階段，有關(guān)大廠礦田成礦物質(zhì)來源的研究尚未取得定論。稀土元素在地殼巖石中分布廣泛，其分餾情況可靈敏地反應(yīng)地質(zhì)-地球化學(xué)作用的性質(zhì)。研究稀土元素的地球化學(xué)形成，可進(jìn)一步探究大廠礦田的成礦環(huán)境，在一定程度上解釋大廠礦田的成礦機(jī)制，對(duì)于區(qū)內(nèi)下一步找礦工作有一定的參考價(jià)值。

1 地質(zhì)概況

廣西大廠礦田位于華南加里東褶皺系和揚(yáng)子地臺(tái)交接部位，具體位于江南古陸西南緣、右江盆地北東側(cè)、NW向丹池(南丹—河池)褶斷帶中段[1]。礦田內(nèi)出露的地層主要為泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系和第四系。加里東時(shí)期形成了基底構(gòu)造，經(jīng)過海西期—印支期沉積，擠壓，再經(jīng)過燕山期巖漿侵位和成礦作用，形成現(xiàn)今的大廠礦田。NW、NE、SN、EW向斷裂是基底構(gòu)造主要的4條斷裂，其中NW向基底斷裂屬深大斷裂。在NW向斷裂持續(xù)張裂作用下，由于塊體的不均勻伸展，產(chǎn)生了NE向橫向調(diào)整斷裂，該區(qū)蓋層構(gòu)造早期主要為中—淺構(gòu)造層次的變形，晚期主要為淺表構(gòu)造層次變形[2]。區(qū)域內(nèi)有侵入巖和噴出巖2種巖漿巖，但以侵入巖為主。侵入巖主要位于北部芒場、龍燈及中部大廠等地，巖性主要為似斑狀黑云母花崗巖、中—細(xì)粒黑云母花崗巖和含斑黑云母花崗巖等。噴出巖主要位于右江盆地內(nèi)部，產(chǎn)出層位有中泥盆統(tǒng)納標(biāo)組，上泥盆統(tǒng)榴江組、同車江組等，巖性主要為海底火山噴發(fā)的凝灰?guī)r、凝灰熔巖、沉凝灰?guī)r和火山碎屑巖等[3]。

大廠礦田位于丹池褶斷帶中部，主要出露晚古生代一套海相碎屑巖-硅質(zhì)巖-碳酸鹽巖地層，構(gòu)造以NW向褶皺和斷裂為主，巖漿巖主要為白堊紀(jì)中—酸性侵入巖。礦田內(nèi)出露的地層主要為石炭系和泥盆系。石炭系分為上、中、下3組，即上石炭統(tǒng)馬平組、中石炭統(tǒng)黃平組、下石炭統(tǒng)寺門組。泥盆系分為上、中、下共6組，即上泥盆統(tǒng)同車江組、五指山組、榴江組，中泥盆統(tǒng)羅富組、納標(biāo)組以及下泥盆統(tǒng)塘丁組。礦田內(nèi)主要構(gòu)造為NW向褶皺和斷裂。褶皺為大廠背斜、龍箱蓋背斜、八面山向斜、老菜園向斜；斷裂為大廠斷裂、龍箱蓋斷裂。礦田內(nèi)由于龍箱蓋巖體侵位所形成的侵入接觸帶構(gòu)造可分為3類，即環(huán)狀裂隙、揉皺構(gòu)造、順層滑動(dòng)破碎帶[4-6]。大廠礦田巖漿巖主要為侵入巖[7]，礦田由西、中、東3個(gè)礦帶組成，其中，位于西礦帶的銅坑礦床和中礦帶的拉么礦床為主要的研究對(duì)象。上泥盆統(tǒng)為銅坑礦床的主要賦礦地層，中泥盆統(tǒng)為拉么礦床的主要賦礦層位。銅坑礦床的金屬礦物有錫石、鐵閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂和脆硫銻鉛礦等，非金屬礦物主要有石英、方解石、絹云母等。礦石構(gòu)造主要有層紋或條帶狀構(gòu)造、扁豆?fàn)顦?gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造等。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形晶結(jié)構(gòu)、半自形—他形結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)以及乳滴狀結(jié)構(gòu)。圍巖蝕變以硅化、絹云母化、電氣石化為主。拉么礦床金屬礦物有毒砂、黃鐵礦、鐵閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和極少量錫石等。圍巖蝕變除矽卡巖化外，還有螢石化、綠泥石化、碳酸鹽化等。拉么鋅銅礦屬早期矽卡巖成礦期產(chǎn)物。

2 樣品測試與分析

銅坑錫多金屬礦床、拉么矽卡巖型鋅銅礦床的稀土元素ICP-MS測試結(jié)果如表1～表3所示。

表1 銅坑錫多金屬礦床ICP-MS測試結(jié)果

表2 拉么矽卡巖型鋅銅礦床ICP-MS測試結(jié)果

由表1、表2可得如圖1、圖2所示的稀土元素配分曲線。

由圖1可知：①銅坑錫多金屬礦床礦石的稀土元素為輕稀土富集型(即La/Yb>1，Sm/Nd<0.22，(La/Yb)N>1；(La/Sm)N>1)，并且隨著礦石品位的增高有輕稀土越富集的趨勢(La/Yb為1.25～7.20)；②礦石稀土總量為(5.27～67.89)×10-6，輕重稀土比值為1.50～5.34；③礦石的稀土參數(shù)δEu為0.37～0.80，平均值為0.55，虧損Eu，表現(xiàn)為右傾的“V”型。據(jù)前人研究成果可知[8-9]，在巖石中Eu異常的產(chǎn)生常與斜長石的結(jié)晶有關(guān)，如在巖漿分離結(jié)晶過程中，斜長石的大量晶出將導(dǎo)致殘余熔體中形成明顯負(fù)異常，堿性花崗巖起源于深源，經(jīng)部分熔融、分離結(jié)晶等復(fù)雜成巖過程后，最終形成了具明顯負(fù)Eu異常的“V”形曲線。據(jù)此可認(rèn)為，銅坑錫多金屬礦床可能與陸殼的花崗巖重熔有一定的關(guān)系。

表3 拉么矽卡巖型鋅銅礦床方解石ICP-MS測試結(jié)果

圖1 銅坑錫多金屬礦床礦石稀土元素配分曲線

圖2 拉么鋅銅礦床礦石稀土元素配分曲線

由圖2可知：拉么銅礦床礦石的稀土元素明顯富集輕稀土，礦石的稀土總量為(47.88～134.27)×10-6，輕重稀土比值為5.93～9.11，δEu值為0.24～0.72，平均值為0.46，虧損Eu，表現(xiàn)為右傾的“V”型?？梢?，拉么鋅銅礦床也可能與陸殼的花崗巖重熔有一定關(guān)系，銅坑錫多金屬礦床與拉么鋅銅礦床可能具有相同的成礦物質(zhì)來源。

由表3得到方解石稀土配分模式圖，見圖3。

由圖3可知：①拉么礦床方解石稀土總量變化范圍為(12.85～43.74)×10-6，未明顯表現(xiàn)出輕稀土元素與重稀土元素分餾特征，δEu值為0.94～2.29，平均值為1.55；②方解石稀土元素配分曲線未明顯顯示強(qiáng)烈虧損某元素，曲線較舒緩?？梢姡浇馐锈}離子、稀土元素含量較高，因此稀土元素可能是以類質(zhì)同象的方式進(jìn)入方解石礦物晶格中置換了鈣離子。根據(jù)流體包裹體測溫可知，早期方解石的成礦溫度較高，高溫環(huán)境有利于稀土元素在方解石礦物中擴(kuò)散，說明稀土元素可能以類質(zhì)同象的方式替換鈣離子，熱液體系中形成的早期方解石通常富集輕稀土。

圖3 大廠礦田拉么礦床方解石稀土元素配分曲線

3 地球化學(xué)意義

稀土元素在判斷巖漿分異及成礦演化，探討巖石構(gòu)造背景，探究巖石成因、巖石形成的物理化學(xué)條件、礦床成礦機(jī)制、找礦預(yù)測以及確定巖石形成年齡等方面具有重要作用。稀土元素中的Eu為特征變價(jià)元素，在堿性，氧化條件下由正二價(jià)銪離子變成正三價(jià)銪離子，但在酸性+、還原性條件下，則變?yōu)檎r(jià)銪離子，因此地質(zhì)相內(nèi)正二價(jià)銪離子與正三價(jià)銪離子的濃度可反映該地質(zhì)相形成時(shí)的氧化—還原條件。拉么礦床的Eu表現(xiàn)為負(fù)異常，方解石的Eu則表現(xiàn)為正異常，反映了成礦環(huán)境早期是個(gè)相對(duì)封閉、還原的過程。隨著溫度的降低，據(jù)流體包裹體研究可知[8-10]，成礦后期氧逸度較高，表明成礦過程不可能一直是封閉體系，成礦后期應(yīng)是一個(gè)開放體系，因此拉么礦床成礦后期的高氧逸度可能與大氣降水有關(guān)，下滲的大氣降水與巖石發(fā)生混合巖化作用，表明成礦過程經(jīng)歷了一個(gè)由還原到氧化的過程。

4 結(jié) 論

(1)銅坑錫多金屬礦床與拉么鋅銅礦床均富輕稀土，虧損Eu，表現(xiàn)為右傾的“V”型，兩者的成礦物質(zhì)來源可能與陸殼花崗巖的重熔有關(guān)。

(2)拉么鋅銅礦床方解石稀土元素可能以類質(zhì)同象的方式進(jìn)入方解石礦物晶格中置換鈣離子。

(3)拉么鋅銅礦床成礦早期是一個(gè)相對(duì)封閉的體系，為還原性環(huán)境，成礦后期是一個(gè)開放的體系，為氧化性環(huán)境，表明成礦經(jīng)歷了一個(gè)由還原至氧化的過程。

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*廣西大廠錫石硫化物型錫礦科學(xué)基地研究項(xiàng)目(編號(hào)：200911007—13)。

2016-04-05)

鄭 浩(1992—)，男，碩士研究生，530040 廣西壯族自治區(qū)南寧市大學(xué)東路100號(hào)。