安徽池州地區(qū)伴生稀散元素礦化地質(zhì)特征及成礦規(guī)律初探

彭曉東，蔡曉兵，徐波，黃永海

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院（安徽省地質(zhì)科學研究所），安徽合肥 230001）

0 引言

池州地區(qū)位于長江中下游成礦帶的南（外）帶內(nèi)，又稱貴池-青陽銅、鉬、金銀、鉛鋅成礦亞帶。該帶礦化類型豐富多樣，已發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)地超200 處，其中銅、金、鐵、鉛鋅、硫鐵礦及建材等是區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢礦種。

稀散元素指在地殼中平均含量低（一般為10～10級），而又十分分散的元素。20 世紀90 年代中后期，我國西南地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了數(shù)個稀散元素的獨立礦床，稀散元素的地球化學、礦床學研究得已取得較大的突破。稀散元素因其特殊的物理、化學性質(zhì)，是新一代尖端武器、信息技術(shù)、節(jié)能環(huán)保、醫(yī)藥和醫(yī)療設(shè)備、高端裝備制造、新材料、新能源汽車等所需要的功能材料、結(jié)構(gòu)材料和關(guān)鍵性原料，也是當前我國經(jīng)濟建設(shè)所需要的戰(zhàn)略性新興關(guān)鍵礦產(chǎn)。

本文選取池州地區(qū)不同規(guī)模和礦種的幾個礦床（點）開展工作，通過采取礦床（點）典型的礦石、圍巖、尾砂和少部分精粉樣品，分析其稀散元素的含量，探討這些礦床（點）伴生稀散元素的可綜合利用性，并結(jié)合各礦床的成礦特征分析稀散元素礦床的成礦背景和找礦方向。所選礦床依次為銅礦里鉬礦、王家山鉛鋅礦、五昌廟鉬礦、百丈巖鎢鉬礦、黃山嶺鉛鋅（鉬）礦、滴水巖鉛鋅礦（圖1）。

圖1 工作區(qū)區(qū)域地質(zhì)及礦床（點）分布圖（據(jù)安徽省地質(zhì)調(diào)查院資料修改）Figure 1.Regional geology and distribution of ore deposits(occurrences) in the working area (modified from the data from Institute of Geological Survey of Anhui Province)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域大地構(gòu)造上，池州地區(qū)主體位于揚子陸塊的下?lián)P子被動陸緣內(nèi)，西南部則屬揚子陸塊的江南隆起。地層分區(qū)屬揚子地層區(qū)，跨下?lián)P子地層分區(qū)和江南地層分區(qū)。本次工作選擇的礦床（點）均位于下?lián)P子地層分區(qū)內(nèi)。除西南部東至一帶為青白口紀溪口群和歷口群出露外，其余部分均為南華—白堊紀地層分布。已有資料顯示，區(qū)內(nèi)前寒武紀的藍田組及寒武紀的荷塘組、黃柏嶺組、楊柳崗組、團山組、青坑組，二疊紀的棲霞組、大隆組等黑色巖系和泥灰?guī)r地層，以及奧陶紀的侖山組、紅花園組、五峰組等，是較重要的含稀散元素地層。

區(qū)內(nèi)中生代中酸性侵入巖出露廣泛，研究程度較高。巖漿活動空間分布主要受構(gòu)造控制，巖漿巖類型較多，依據(jù)其產(chǎn)出狀態(tài)，侵入巖以深成-淺成-超淺成的為主。區(qū)內(nèi)侵入巖包括高鉀鈣堿性中酸性侵入巖組合、堿性侵入巖兩類巖石組合。高鉀鈣堿性中酸性巖組合主要巖石類型有花崗閃長巖、石英閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖、堿長花崗巖以及花崗閃長斑巖、輝石閃長玢巖、石英閃長玢巖等，與銅金鉛鋅等為代表的礦產(chǎn)密切相關(guān)；堿性侵入巖主要為石英正長巖–正長巖組合，與金屬礦產(chǎn)成礦關(guān)系不明顯。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造作用復(fù)雜多變，不同時期的地質(zhì)作用相互疊加和改造，共同形成了區(qū)內(nèi)如今的構(gòu)造格架（圖1）。工作區(qū)內(nèi)的蓋層褶皺構(gòu)造主要形成于印支期，多以線性褶皺帶形式出現(xiàn)，褶皺帶以大型、開闊的復(fù)式背、向斜為特征。其下伏的新元古代南華紀、震旦紀和古生代地層普遍發(fā)生了褶皺，褶皺軸線以北東向為主。區(qū)域上自北向南，蓋層中褶皺軸線方向由北東逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸睎|東，江南隆起帶淺變質(zhì)巖系內(nèi)的褶皺軸向則為東西向，兩者具明顯的不協(xié)調(diào)性。

工作區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，印支—燕山早期構(gòu)造運動形成的蓋層區(qū)自中生代以來，受大別造山帶和江南造山帶發(fā)生相向擠壓造山運動影響，蓋層發(fā)生大規(guī)模的北東向褶皺，同時產(chǎn)生一系列的斷裂構(gòu)造。斷裂走向以北東向、北北東向為主，次為東西向。南北向斷裂雖較發(fā)育，但其規(guī)模相對較小，形成較晚。規(guī)模大的北東向斷裂形成時代較早、活動時期長，不同時代內(nèi)其性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，是區(qū)內(nèi)構(gòu)造分區(qū)界線，以及控制巖漿活動和成礦作用的重要斷裂。斷裂形成時代從南東到北西，逐漸變新。

2 稀散元素礦化特征

礦石和圍巖樣品采樣主要以揀塊樣方式為主，依據(jù)礦石礦物或巖性特征的不同分別采樣，尾砂根據(jù)距離排砂口的遠近，使用人工淺鉆分別取樣。各元素分析方法見表1。

表1 樣品測試方法一覽表Table 1.List of sample test methods

2.1 礦化情況分析

長江中下游成礦帶有兩種不同類型含稀散金屬的礦床：一類以伴生形式產(chǎn)于斑巖-矽卡巖銅金和鉛鋅礦床，以多種稀散金屬為特征，各元素伴生評價指標見表2；另一類為獨立稀散金屬礦床，以安徽和縣香泉鉈礦床較為知名。

表2 稀散元素伴生評價指標Table 2.Evaluation indexes for the associated occurrence of scattered elements

在以往工作過程中，部分目標礦床開展過伴生有益組分的分析測試工作，但大部分均以主礦種常見伴生礦產(chǎn)為主，部分礦床則未查到相關(guān)資料。圍繞目標礦床，本次工作收集了已有的資料，并采集了礦區(qū)礦石、主要圍巖和少量精粉樣品及生產(chǎn)礦山的尾砂樣品等，分析其稀散元素的伴生情況。各礦床取樣分析結(jié)果見表3。

表3 各礦床取樣分析結(jié)果Table 3.Sampling analysis results of each deposit

根據(jù)測試結(jié)果可知，六個目標礦床均具有不同數(shù)量和種類的伴生有益稀散元素組分達到綜合利用的要求，并具有以下特點：

（1）各礦床均具有不同程度的Cd、Ga兩元素的礦化富集：Cd 元素在鉛鋅礦石及鋅精粉中富集程度最高（最高可達1530.32×10），鉛精粉中富集程度稍低，其他種類礦石、圍巖和尾砂等富集程度最低且不穩(wěn)定。Ga 元素在不同種類礦石、圍巖和尾砂中均具有不同程度的富集，在鉛鋅礦的礦石中最高可達20.98×10，但總體富集程度較低，對礦種和圍巖無明顯選擇性。

（2）Re 元素主要在輝鉬礦石中富集程度較高（最高可達1142.03×10），但各礦床伴生Re元素均未達到可綜合利用的要求。除此之外，Re元素在鉬礦床的尾砂和鉛、鋅精粉中也有一定程度的富集，但較低。

（3）In 元素在滴水巖鉛鋅礦和黃山嶺鉛鋅礦的鋅精粉中富集達到綜合利用標準，其他礦種的礦床未見到In元素的明顯富集現(xiàn)象，且In元素的富集主要與閃鋅礦有關(guān)；鉛精粉中未見富集。Tl元素僅在黃山嶺鉛鋅礦的鉛精粉中富集達到綜合利用標準，同一礦床的鋅精粉和鉛鋅礦石及其他礦床均未見富集。

（4）Te 元素一般認為與Au 關(guān)系密切。本次工作未涉及到金礦床，但所涉鉛鋅礦的礦石、精粉及鉬礦石亦見到Te元素富集達到綜合利用的要求，并在百丈巖鎢鉬礦鉬礦石中富集最高（達149.65×10）。

（5）Ge 元素僅在百丈巖鎢鉬礦中達到綜合利用標準，且在該礦床尾砂樣品中，Ge的含量依然達到綜合利用標準，其他礦床均未達到；Se 元素僅在黃山嶺鉛鋅礦的一件鉛鋅礦石樣品中達到綜合利用要求，其他礦種和礦床均未見富集。

根據(jù)相關(guān)金屬礦產(chǎn)勘查規(guī)范，該地區(qū)各礦床達到伴生有益組分綜合或獨立利用品位要求的元素見表4。

表4 各礦床伴生有益組分統(tǒng)計Table 4.Statistics of beneficial components associated with each deposit

綜上分析可知，礦床常具多元素組合特征。除獨立的某一分散元素外，主要的元素組合有Cd-Pb、Zn；In-Pb、Zn；Ga、Se、Te-Pb、Zn；Tl-Pb、Zn；Cd、Ga-Mo；Ga、Ge-Mo等組合。

稀散元素富集成礦與礦床主礦種具有一定的對應(yīng)關(guān)系：鉛鋅礦床常見伴生Cd、Ga、In、Tl、Se、Te 等稀散元素，且In 元素與閃鋅礦關(guān)系較為密切，Tl 元素與方鉛礦關(guān)系較為密切；鉬礦床常見伴生Cd、Ga、Ge、Te等元素，且以Cd 元素最為普遍，組分含量也相對較高。此外，鉬礦床是伴生Re 元素的唯一來源，暫未見富Re的其他類型礦床。

伴生有益組分的利用通常受制于主礦種規(guī)模的大小，對于一些規(guī)模較小的礦床或者礦點，其伴生的有益組分必然也較少，難以產(chǎn)生綜合效益。但是，對于一些規(guī)模較大的礦床，其伴生的有益組分也相應(yīng)規(guī)模較大，則應(yīng)加以研究，以期達到綜合利用、防止有用礦物浪費和丟失、提高綜合效益的目的。

2.2 礦床成礦特征

2.2.1 礦床空間位置分布特征

空間位置上，各礦床均位于高坦斷裂和周王斷裂的南部，江南斷裂的北部，即江南過渡帶范圍內(nèi)。從礦床與巖漿活動的相對位置看，除滴水巖鉛鋅礦礦區(qū)范圍內(nèi)無大的侵入體、以脈巖活動為主外，其余礦床范圍或外圍均發(fā)育有大的侵入體或者巖基、巖株，各礦床均位于皖南巖漿巖帶（江南型）內(nèi)。巖漿活動為成礦提供了熱液流體，熱液流體可以萃取圍巖地層中的有益組分，并搬運到合適的地段成礦；或者本身含礦熱液攜帶著成礦物質(zhì)在合適地段成礦。同時，熱流體也可形成大面積的蝕變等，為稀散元素礦化創(chuàng)造條件。

大地構(gòu)造位置上，各礦床主要位于下?lián)P子地塊和江南地塊的邊緣部位，區(qū)域內(nèi)發(fā)育多條多期次活動的深大斷裂，有利于某些深源稀散元素的富集；這些大的構(gòu)造形跡還控制了巖體的分布位置和地層的出露等，間接控制了稀散元素的成礦作用。次級斷裂和褶皺等構(gòu)造為成礦提供了導礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造。

2.2.2 地層特征

本次工作涉及的地層主要有寒武紀青坑組微晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r，奧陶紀紅花園組碎屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r，湯頭組中厚層瘤狀灰?guī)r等。

以黃山嶺鉛鋅礦為例，礦山生產(chǎn)過程中獲得的數(shù)據(jù)顯示（表5），礦區(qū)主要圍巖中的微量元素含量均較大陸殼平均含量高出1～2個數(shù)量級，具備較好的成礦基礎(chǔ)。

表5 黃山嶺鉛鋅礦主要圍巖元素含量特征Table 5.Features of contents of major wall rock elements from the Huangshanling lead-zinc mine

本次工作針對區(qū)內(nèi)部分黑色巖系地層采取的巖石地化剖面測量結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)寒武紀、奧陶紀、二疊紀的地層普遍具有較高的Ga 元素含量背景，最高可達26.9×10。寒武紀荷塘組各稀散元素含量較其他地層均明顯偏高，其中，Se 元素含量最高可達19.2×10。區(qū)內(nèi)主要地層較高的稀散元素背景含量為稀散元素的富集提供了有利的先決條件。

2.2.3 礦床成因

目標礦床成因類型主要為兩類：一類為矽卡巖型礦床，另一類為熱液型礦床。

銅礦里鉬礦、王家山鉛鋅礦、五昌廟鉬礦、百丈巖鎢鉬礦均為青陽復(fù)式巖體侵入到圍巖地層中、與碳酸鹽巖圍巖發(fā)生接觸交代作用而形成的矽卡巖型礦床。其中，銅礦里鉬礦和王家山鉛鋅礦侵入圍巖主要為寒武紀青坑組微晶灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r；五昌廟鉬礦侵入圍巖主要為奧陶紀紅花園組碎屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r；黃山嶺鉛鋅礦的侵入圍巖主要為奧陶紀湯頭組中厚層瘤狀灰?guī)r。

滴水巖鉛鋅礦為熱液型礦床。區(qū)域上的多期次巖漿活動和巖漿分異作用提供了成礦物質(zhì)和成礦熱液的來源，受斷層構(gòu)造控制形成中低溫裂隙充填型鉛鋅礦床。

2.2.4 礦體特征

本次工作涉及的矽卡巖型礦床礦體形態(tài)均嚴格受矽卡巖帶形狀與產(chǎn)狀的控制，二者近乎一致。礦體形態(tài)主要呈不規(guī)則的透鏡狀、層狀、似層狀，少數(shù)礦床受構(gòu)造和后期脈巖的影響，礦體形態(tài)變化較大。熱液型礦床礦體主要呈啞鈴狀、似脈狀沿裂隙充填于蝕變巖中，礦體厚度和品位一般均較為穩(wěn)定。

主要礦石礦物有輝鉬礦、閃鋅礦、方鉛礦、白鎢礦等，脈石礦物主要有黃鐵礦、白鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦、方解石、透輝石、石榴石和石英等。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形晶結(jié)構(gòu)、半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、不規(guī)則的細脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造和團塊狀構(gòu)造等。

2.2.5 礦床成礦時代

青陽-九華復(fù)式巖體的成巖年齡以往開展過較多的研究，早期測年方法以K-Ar 法和Rb-Sr 法定年為主，產(chǎn)生的年齡范圍較大。近期通過U-Pb 法測年得到了一些較新的數(shù)據(jù)，褚庚等（2012）通過鋯石U-Pb法測得巖體中的花崗閃長巖的加權(quán)平均年齡為(131.1±2.4)Ma；范羽等（2015）通過高精度鋯石U-Pb同位素測得巖體中花崗閃長巖的成巖年齡為(143.3±1.0)Ma，二長花崗巖成巖年齡為(137.6±1.5)Ma。

根據(jù)礦床的成因研究，不難發(fā)現(xiàn)，矽卡巖型礦床的形成與巖漿侵入活動密切相關(guān)，青陽巖體等均為區(qū)域內(nèi)的燕山期侵入體，各矽卡巖型礦床應(yīng)也是燕山期成礦；滴水巖鉛鋅礦的工作成果表明，礦區(qū)范圍內(nèi)的巖漿活動為燕山期，故受巖漿熱液活動影響而成礦的該礦床也為燕山期成礦。

3 成礦規(guī)律

隨著國內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)的數(shù)個稀散元素的獨立礦床，以往普遍認為稀散元素不形成獨立礦床，僅以伴生元素形式存在于其他元素礦床內(nèi)的固有認知終被打破。作為新興關(guān)鍵礦產(chǎn)，稀散元素找礦工作對于保障國家礦產(chǎn)品供給有著重要意義?，F(xiàn)結(jié)合本次工作取得的成果，對區(qū)內(nèi)稀散元素富集成礦規(guī)律簡要總結(jié)如下：

（1）區(qū)內(nèi)稀散元素主要以伴生元素礦床形式產(chǎn)出，并以Cd、Ga 元素最為普遍。Cd、Ge、In、Re 等元素在部分礦床中富集達到可綜合利用標準，少數(shù)礦床可同時富集多種稀散元素。

（2）稀散元素富集礦床常分布在具有多期次活動的深大斷裂附近，深大斷裂為深源稀散元素富集提供礦液運移的通道和礦液沉淀的場所。此外，斷裂構(gòu)造可以控制巖體的分布位置，以及地層的出露等；褶皺構(gòu)造等的滑脫空間可為礦質(zhì)沉淀提供場所。

（3）稀散元素富集區(qū)域常廣泛發(fā)育黑色巖系地層(含碳細碎屑巖系)。常見的賦礦圍巖主要為碳酸鹽巖(Cd、Ge)、硅質(zhì)巖(Ge)、碳質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r(Tl)、碳質(zhì)硅質(zhì)頁巖(Se)、白云質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r(Te)及黑色巖系(Se、Re、Ge等)。

（4）研究表明，多數(shù)稀散元素礦床的成礦物質(zhì)來源于賦礦圍巖及臨近地層，少數(shù)來自于巖漿，物質(zhì)來源具有淺成性。巖漿活動以及大氣降水的加入為成礦提供了熱液流體來源，熱液流體可以萃取圍巖地層中的有益組分，并搬運到合適的地段成礦。研究區(qū)內(nèi)常見上震旦統(tǒng)、下寒武統(tǒng)、上泥盆統(tǒng)及二疊系黑色巖系分布，這些地層稀散元素背景值較高，為某些稀散元素富集成礦提供了物源。

（5）稀散元素礦物類型具一定專屬性：除少數(shù)以獨立礦物形式存在外，生產(chǎn)利用中，稀散元素主要來源于特定載體礦物和生產(chǎn)回收物中，如In主要存在于閃鋅礦中，Re 主要富集在輝鉬礦中，鉛鋅礦床中伴生的Cd、Ga 和Ge 都存在于閃鋅礦中，Ga 則主要存在于一水鋁石中。

4 找礦方向

區(qū)內(nèi)稀散元素下一步找礦工作需以現(xiàn)有礦床伴生稀散元素分析和調(diào)查為主，已發(fā)現(xiàn)或在生產(chǎn)的礦床，特別是中型以上規(guī)模的礦床，應(yīng)詳細了解已知礦床礦石、圍巖、精礦產(chǎn)品及尾砂中稀散元素的含量和賦存狀態(tài)，為伴生稀散元素綜合利用提供依據(jù)，提高礦山生產(chǎn)綜合效益。

區(qū)內(nèi)黑色巖系和泥灰?guī)r地層，稀散元素豐度較其他地層高，是較重要的礦源層，為稀散元素在其他常見金屬礦產(chǎn)成礦作用過程中的富集成礦提供了有利的前提條件。其中，石臺-安凌鎮(zhèn)-七都一帶，梅村-梅街一帶，可適當開展部分稀散元素找礦工作。

此外，根據(jù)區(qū)域外圍已有稀散元素找礦成果推測，區(qū)內(nèi)仍有一定的稀散元素獨立成礦潛力，應(yīng)予以關(guān)注。

5 結(jié)語

因其特殊的物理和化學性質(zhì)，稀散元素廣泛應(yīng)用于我國經(jīng)濟建設(shè)的各個方面，是當前急需的戰(zhàn)略性新興關(guān)鍵礦產(chǎn)。池州地區(qū)稀散元素礦床成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，且已有部分礦床的伴生稀散元素達可綜合利用標準，故可在該區(qū)域適當開展稀散元素找礦工作，服務(wù)我國當前經(jīng)濟和社會建設(shè)，或為相關(guān)礦種提供戰(zhàn)略儲備。