石得鳳,陳新躍,劉建平,黃 敏,3
(1. 湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院, 湖南 湘潭 411201; 2. 中南大學(xué) 有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室, 湖南 長沙 410083; 3. 湖南科技大學(xué) 頁巖氣資源利用湖南省重點實驗室, 湖南 湘潭 411201)
閩中地區(qū)發(fā)育一條華夏古陸上的近南北向多金屬成礦帶,是武夷山成礦帶的重要組成部分。該區(qū)經(jīng)歷了華夏古陸形成以來多階段地質(zhì)事件的改造,形成了眾多多金屬礦產(chǎn)集中區(qū),其中尤溪梅仙礦田就集中了丁家山、關(guān)兜、巖兜、謝坑等多個鉛鋅多金屬礦床。這些礦區(qū)的地層、構(gòu)造、巖漿巖及礦化特征非常相似,礦體特征、成礦元素及礦物組合比較復(fù)雜,礦床成因仍有爭議,目前主要有海底噴流-沉積變質(zhì)疊加改造型(葉水泉等, 1999; 張達等, 2009)和接觸交代型2種觀點(張術(shù)根等, 2012; 石得鳳, 2012)。丁家山鉛鋅多金屬礦床是該區(qū)鉛鋅礦床的典型代表之一,在該礦床中主要存在磁鐵礦型和磁黃鐵礦型兩類鉛鋅礦石,其結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物組成完全不同,閃鋅礦的內(nèi)部特征也具有明顯差異。
閃鋅礦是多金屬硫化物礦床中最常見的金屬礦物之一,其內(nèi)常含有一定量的Fe、Cd、Mn等多種微量元素,其含量受結(jié)晶溫度、成礦壓力等因素的制約(劉英俊等, 1984; 涂光熾等, 2004),也影響著閃鋅礦的晶體特征(葉大年等, 1984)。研究閃鋅礦晶體特征、微量元素賦存狀態(tài)、含量變化等地球化學(xué)特征對于研究成礦條件、示蹤成礦過程和準(zhǔn)確厘定礦床成因有重要的理論和實踐意義(Cooketal., 2009; Wangetal., 2010; Yeetal., 2011; 葉霖等, 2012; Lockingtonetal., 2014; 雷浩等, 2014; 裴秋明等, 2015; 李珍立等, 2016; 張政等, 2016)。
本文擬以閩中地區(qū)梅仙礦田丁家山鉛鋅多金屬礦區(qū)中磁鐵礦型和磁黃鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦作為研究對象,通過X射線原位分析確定閃鋅礦的晶胞參數(shù),通過電子探針分析查明閃鋅礦內(nèi)Fe、Cd、Mn元素的含量特征及替換關(guān)系,進而挖掘梅仙礦田成礦條件信息,為成礦作用研究提供依據(jù)。
福建梅仙地區(qū)位于華南褶皺系武夷-云開褶皺帶東北段、華夏陸塊閩中裂谷的東部邊界政和-大埔斷裂帶(NE向)內(nèi)。區(qū)內(nèi)主要分布新元古代馬面山群龍北溪組、東巖組、大嶺組和上侏羅統(tǒng)長林組地層,馬面山群內(nèi)巖性包括綠簾片巖、綠簾(鈉長)陽起片巖、綠泥片巖、云母石英片巖、大理巖及少量石英巖和角閃巖等;上侏羅統(tǒng)長林組內(nèi)巖性包括泥質(zhì)粉砂巖、厚層砂-礫巖及中厚層凝灰質(zhì)細砂巖、蝕變砂巖、安山巖、安山玄武巖、玄武巖等。
梅仙地區(qū)基本構(gòu)造輪廓為一復(fù)背斜,軸向65°,向兩端傾伏。背斜軸部由龍北溪組構(gòu)成,兩翼由大嶺組構(gòu)成。該背斜可進一步劃分為巖兜-丁家山和下湖-三港頭-根竹園兩個次級背斜。梅仙地區(qū)丁家山、經(jīng)通大隊、關(guān)兜、巖兜等鉛鋅礦床均沿NE方向分布在兩個次級背斜軸部(圖1)。區(qū)內(nèi)主要有NE向和NWW向兩組控巖控礦斷裂,多期活動特征明顯,多屬壓扭性斷裂。
梅仙地區(qū)燕山期酸性巖漿侵入活動強烈,以呈NE向的巖兜-關(guān)兜鉛鋅硫化物礦化帶為界,SE和NW兩側(cè)均有巖體分布。其中東側(cè)侵入巖沿NE向斷裂侵入,呈巖脈及巖墻產(chǎn)出;西側(cè)侵入巖規(guī)模較大,多個巖株體呈NE向串珠狀侵入于上侏羅統(tǒng)長林組內(nèi),侵入體邊界上礦化與蝕變發(fā)育。
丁家山鉛鋅多金屬礦床是梅仙礦田鉛鋅多金屬礦床的典型代表,該礦區(qū)內(nèi)的礦體主要分布在新元古代馬面山群石榴子石-透輝石-綠簾石系列變質(zhì)巖內(nèi),上侏羅統(tǒng)長林組及二者的角度不整合面上也有礦體分布。礦區(qū)內(nèi)鉛鋅礦體呈NE、NW方向展布,與主要構(gòu)造走向一致。
根據(jù)礦石組構(gòu)和礦物組合可將丁家山礦區(qū)鉛鋅礦石分為磁鐵礦型和磁黃鐵礦型兩類,其中磁鐵礦型礦石主要具塊狀和次塊狀構(gòu)造,普遍含有磁鐵礦、閃鋅礦、黃鐵礦、少量方鉛礦和黃銅礦等礦物,其中磁鐵礦和閃鋅礦含量普遍高于其他礦物。此類礦石中有兩類閃鋅礦,第1類閃鋅礦多呈半自形-它形集合體,粒徑多在幾十~幾百μm之間,富含黃銅礦包體(圖2a、2b);第2類閃鋅礦多呈自形-半自形獨立晶體,粒徑普遍小于100 μm,局部呈細脈狀穿插交代,不含或僅含少量乳滴狀黃銅礦包體(圖2c、2d)。磁黃鐵礦型礦石主要具條帶狀和塊狀構(gòu)造,礦物組合比較簡單,主要為閃鋅礦、磁黃鐵礦和少量黃銅礦。此類礦石內(nèi)也有兩類閃鋅礦,第1類閃鋅礦富含黃銅礦包體,且包體形態(tài)多樣,乳滴狀、葉片狀或格狀均可見(圖2e);第2類閃鋅礦富含磁黃鐵礦包體,并有大量磁黃鐵礦沿閃鋅礦粒間及解理分布(圖2f)。
圖 1 丁家山礦區(qū)及其外圍地質(zhì)略圖Fig. 1 Geological sketch map of the Dingjiashan ore district and its periphery1—第四系; 2—上侏羅統(tǒng)長林組; 3—中新元古界馬面山巖群大嶺組; 4—中新元古界馬面山巖群龍北溪組上段; 5—中新元古界馬面山巖群龍北溪組中段; 6—花崗巖; 7—石英斑巖; 8—角度不整合界線; 9—背斜; 10—向斜; 11—正斷層; 12—逆斷層; 13—壓扭性斷層; 14—性質(zhì)不明斷層; 15—地質(zhì)界線; 16—鉛鋅礦點; 17—丁家山礦區(qū)范圍1—Quaternary; 2—Upper Jurassic Changlin Formation; 3—Daling Formation of Mesozoic-Neoproterozoic Mamianshan Group; 4—upper Longbeixi Formation of Mesozoic-Neoproterozoic Mamianshan Group; 5—middle Longbeixi Formation of Mesozoic-Neoproterozoic Mamianshan Group; 6—gran-ite; 7—quartz porphyry; 8—angular unconformity; 9—anticline; 10—syncline; 11—normal fault; 12—reverse fault; 13—torsional fault; 14—unidentified fault; 15—geological boundary; 16—lead-zinc ore; 17—Dingjiashan ore district
本次研究的樣品采自丁家山礦區(qū)90 m、70 m、30 m 3個中段的坑道及采場(圖3),樣品編號反映采樣位置,C指采場,PD指平硐,CM指穿脈。將礦石樣品磨制成光片后,在光學(xué)顯微鏡下進行詳細的礦相學(xué)觀察,然后分別對磁黃鐵礦型礦石和磁鐵礦型礦石中的閃鋅礦進行X射線原位衍射和電子探針成分分析。兩類分析均在中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室進行,其中X射線原位衍射在Rigaku Rapid IIR微區(qū)衍射儀(日本電子)上進行,電壓40 kV,電流250 mA,X射線準(zhǔn)直管直徑為0.1 mm,測試時間為15 min,由銅靶產(chǎn)生X射線,掃描步長為1°/s。電子探針型號為EPMA-1720型( 日本島津公司),加速電壓20 kV,電流15 nA,束斑直徑為1 μm,儀器檢測限為0. 01%~0. 05% 。測試元素包括S、Zn、Fe、Mn、Cd、Cu,采用ZAF校正法。
圖 2 丁家山礦區(qū)閃鋅礦礦相學(xué)特征Fig. 2 Mineralographic characteristics of sphalerite from the Dingjiashan ore districta、b—磁鐵礦型礦石內(nèi)富含黃銅礦包體的閃鋅礦(a: 30C1-2, b: 90CM3-3); c、d—磁鐵礦型礦石內(nèi)不含包體的閃鋅礦(c: 30C1-11, d: 70C4-16); e—磁黃鐵礦型礦石內(nèi)富含黃銅礦包體及少量磁黃鐵礦包體的閃鋅礦(90PD15-8); f—磁黃鐵礦型礦石內(nèi)富含磁黃鐵礦包體的閃鋅礦(70C4-14); Sp—閃鋅礦; Ccp—黃銅礦; Mag—磁鐵礦; Gn—方鉛礦; Po—磁黃鐵礦(沈其韓, 2009)a, b—sphalerite with rich chalcopyrite in magnetite-type ore(a: 30C1-2, b: 90CM3-3); c, d—sphalerite without any inclusion in magnetite-type ore(c: 30C1-11, d: 70C4-16); e—sphalerite with rich chalcopyrite and a small amount of pyrrhotite in pyrrhotite-type ore(90PD15-8); f—sphalerite with rich pyrrhotite in pyrrhotite-type ore(70C4-14); Sp—sphalerite; Ccp—chalcopyrite; Mag—magnetite; Gn—galena; Po—pyrrhotite(after Shen Qihan, 2009)
圖 3 丁家山鉛鋅礦采樣位置平面圖Fig. 3 Sampling location plan view in the Dingjiashan ore district1—上侏羅統(tǒng)長林組; 2—馬面山群龍北溪組上段矽卡巖; 3—馬面山群龍北溪組上段大理巖; 4—馬面山群龍北溪組中段石英云母片巖; 5—礦體及編號; 6—斷層; 7—采樣點位置及樣品編號;8—推測地質(zhì)界線1—Upper Jurassic Changlin Formation; 2—skarn in upper Mamian-shan Formation of Longbeixi Group; 3—marble in upper Mamianshan Formation of Longbeixi Group; 4—quartz-mica schist in middle Mamianshan Formation of Longbeixi Group; 5—orebody and its serial number; 6—fault; 7—sampling location and number; 8—inferred geolog-ical boundary
X射線原位衍射分析結(jié)果(表1)顯示,磁鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦111、220、311面網(wǎng)間距平均值分別為3.130 1、1.914 1和1.630 7 ?,晶胞參數(shù)平均值a0=5.408 3 ?;磁黃鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦上述3個面網(wǎng)間距平均值分別為3.133 2、1.915 2和1.634 8 ?,晶胞參數(shù)平均值a0=5.415 5 ?。
電子探針分析結(jié)果列于表2。磁鐵礦型礦石內(nèi)閃鋅礦Zn元素含量在63.111%~65.874%之間,平均值為64.285%;Fe元素含量在0.677%~3.091%之間,平均值為1.688%;Cd元素含量在0.309%~0.694%之間,平均值為0.479%; Mn元素含量在0.102%~0.419%之間,平均值為0.262%;Cu元素含量在0.664%~低于檢測限之間,平均值為0.176%。磁黃鐵礦型礦石內(nèi)閃鋅礦Zn元素含量在54.608%~57.197%之間,平均值為55.775%;Fe元素含量在8.507%~10.215%之間,平均值為9.413%;Cd元素含量在0.371%~0.454%之間,平均值為0.418%; Mn元素含量在0.429%~1.194%之間,平均值為0.858%。Cu元素含量在0.183%~低于檢測限之間,平均值為0.067%。由此可見,兩類礦石閃鋅礦中Cd元素含量比較穩(wěn)定,而Zn、Fe、Mn、Cu元素含量變化較大,其中磁鐵礦型礦石貧Fe、Mn,略富Cu,而磁黃鐵礦型礦石富Fe、Mn,略貧Cu。
表 1 丁家山礦區(qū)閃鋅礦面網(wǎng)間距及晶胞參數(shù)Table 1 Interplanar spacing and cell parameters of sphalerite from the Dingjiashan Pb-Zn ore district
表 2 丁家山礦區(qū)閃鋅礦成分及相關(guān)比值 wB/%Table 2 Composition and related ratio of sphalerite from the Dingjiashan Pb-Zn ore district
續(xù)表 2
磁鐵礦型礦石中兩類閃鋅礦內(nèi),Zn、Fe、Cd、Mn元素含量并無明顯差距,僅Cu元素含量差距較大,其中富含黃銅礦包體的第1類閃鋅礦內(nèi)Cu元素含量(平均0.233%)明顯高于僅含極少量黃銅礦包體的第2類閃鋅礦(平均0.048%)。磁黃鐵礦型礦石中,除第1類閃鋅礦內(nèi)的Mn元素含量(平均0.677%)略小于第2類閃鋅礦(平均0.677%)外,其他元素含量并無明顯區(qū)別。
本文僅對Zn、Fe、Cd、Mn元素的賦存特征進行研究,Cu元素特征及其與其他元素之間的關(guān)系將另文討論。
閃鋅礦屬等軸晶系,晶胞參數(shù)理論值為a0=5.409 3 ?,晶胞參數(shù)值與其晶格內(nèi)Fe、Cd、Mn等元素的含量有關(guān)(葉大年等, 1984)。實驗發(fā)現(xiàn),閃鋅礦固溶體中CdS增加1% (摩爾分數(shù),下同)時,其晶胞參數(shù)的變化等于3.6%MnS或11.5%FeS引起的變化(葉大年等, 1984),這說明Cd元素含量對閃鋅礦晶胞參數(shù)的影響明顯大于Fe、Mn元素的含量(Pringetal., 2008)。Fe、Cd、Mn這3類元素對閃鋅礦晶胞參數(shù)的影響可用公式a0=5.409 3+0.000 456X+0.004 24Y+0.002 022Z進行計算,X、Y、Z分別為FeS、CdS、MnS的摩爾分數(shù)(葉大年等, 1984)。用該公式計算出丁家山礦區(qū)兩類礦石內(nèi)閃鋅礦a0平均值分別為5.409 3 ?和5.409 4 ?,而X射線原位測試得出兩類礦石閃鋅礦晶胞參數(shù)平均值分別為5.408 3 ?和5.415 5 ?。不論是X射線原位測試還是根據(jù)成分計算,都證實磁黃鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦晶胞參數(shù)大于磁鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦晶胞參數(shù)。
雖然實驗表明Cd對閃鋅礦晶胞參數(shù)影響明顯大于Fe和Mn,但丁家山礦區(qū)兩類礦石內(nèi)的閃鋅礦Cd元素含量相對集中(平均值分別為0.452%和0.418%),差距不大;而Fe、Mn元素含量則有較大差異。由此推測,磁黃鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦晶胞參數(shù)明顯大于磁鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦,其主要原因是磁黃鐵礦型礦石內(nèi)閃鋅礦中Fe、Mn元素的含量相對較高。
一般都認為閃鋅礦內(nèi)Cd元素類質(zhì)同像替換Zn元素,而劉鐵庚等(2010a, 2010b)則提出Cd主要替換的是Fe元素。圖4為丁家山礦區(qū)Zn、Fe、Cd、Mn元素含量雙變量圖解,其中1區(qū)為磁鐵礦型礦石,2區(qū)為磁黃鐵礦型礦石,筆者用IBM SPSS Stastistics軟件對元素間的相關(guān)系數(shù)進行了計算。計算結(jié)果中,**表示顯著相關(guān)。在磁鐵礦型礦石閃鋅礦內(nèi),F(xiàn)e和Zn之間、Mn和Zn之間、Fe和Cd之間具有顯著的負相關(guān)關(guān)系(圖4a~4c中1區(qū)),相關(guān)系數(shù)分別為RFe-Zn=-0.555**、RMn-Zn=-0.362**和RFe-Cd=-0.700**。Fe和Mn之間、Cd和Mn之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖4d~4e中1區(qū)),相關(guān)系數(shù)分別為RFe-Mn=0.883**和RCd-Mn=0.990**,而Cd和Zn之間的相關(guān)系數(shù)僅為RCd-Zn=-0.313,相關(guān)性不明顯(圖4f中1區(qū))。在磁黃鐵礦型礦石內(nèi),F(xiàn)e和Zn之間、Mn和Zn之間、Mn和Fe之間、Cd和Mn之間的替代關(guān)系與磁鐵礦型礦石相同,相關(guān)系數(shù)分別為RFe-Zn=-0.945**、RMn-Zn=-0.752**、RFe-Mn=0.673**和RCd-Mn=0.816**(圖4a、4b、4d、4e中2區(qū)),而Cd和Fe之間、Cd和Zn之間的相關(guān)系數(shù)分別為RFe-Cd=0.181和RCd-Zn=0.194(圖4c、4f中2區(qū)),相關(guān)性不明顯。由此可見,F(xiàn)e和Mn對Zn元素的替代已是公認的事實,而Cd、Fe、Zn之間的替代關(guān)系在兩類礦石中卻有不同的表現(xiàn),Cd替換Fe的能力明顯強于替換Zn的能力,這種替換關(guān)系在磁鐵礦型礦石中的閃鋅礦內(nèi)表現(xiàn)得尤為顯著。
電負性和極化性能相近、化學(xué)鍵性質(zhì)相同的元素之間可以發(fā)生類質(zhì)同像替換(韓吟文等, 2003),F(xiàn)e、Cd、Mn、Zn幾類元素符合該條件,因而可以進行相互類質(zhì)同像替換。閃鋅礦中Fe和Zn間的類質(zhì)同像替換已被人們廣泛認同,而Fe、Cd元素在電負性、晶格能、電離勢等方面比Fe與Zn更加接近(表3),所以,Cd更易類質(zhì)同像替換Fe。劉鐵庚等(2010a)對國內(nèi)外多個礦床閃鋅礦內(nèi)Fe、Cd、Zn含量進行統(tǒng)計后指出,近77%的礦床內(nèi)閃鋅礦中Cd、Fe的含量呈反比,只有少數(shù)礦床Cd、Zn含量呈反比,說明Cd對Fe的替換能力明顯強于對Zn的替換能力。
李徽(1986)通過統(tǒng)計分析后指出,閃鋅礦內(nèi)Fe、Cd元素間的替換并非簡單的線性關(guān)系,而具有U字形變化特征,即當(dāng)Fe≤6%時,F(xiàn)e、Cd元素含量呈反消長;當(dāng)6%≤Fe≤11%時,二者呈正消長;當(dāng)Fe≥11%時,二者又呈反消長。丁家山礦區(qū)閃鋅礦中Cd、Fe元素間的替代關(guān)系僅存在于Fe含量相對較低的磁鐵礦型礦石閃鋅礦內(nèi)(Fe含量在0.714%~2.763%之間),在Fe含量相對較高的磁黃鐵礦型礦石閃鋅礦內(nèi)(Fe含量在8.507%~10.215%之間),這種替代關(guān)系并不明顯。
表 3 Zn2+、Fe2+、Cd2+的主要地球化學(xué)參數(shù)Table 3 The main geochemical parameters of Zn2+, Fe2+ and Cd2+
圖 4 丁家山閃鋅礦雙變量圖解Fig. 4 Content scatter diagram of the Dingjiashan ore district1—磁鐵礦型礦石; 2—磁黃鐵礦型礦石1—magnetite-type ore; 2—pyrrhotite-type ore
溫度是影響類質(zhì)同像替換的主要外因,高溫條件下類質(zhì)同像替換更容易發(fā)生,低溫條件下類質(zhì)同像替換的范圍將受到限制。其中閃鋅礦內(nèi)Fe元素的含量與成礦溫度間的正相關(guān)性最為顯著,即隨著礦化階段的演化和系統(tǒng)溫度降低,閃鋅礦內(nèi)Fe含量將逐漸降低(劉鐵庚等, 2010a; 張茂富等, 2016)。就丁家山礦區(qū)閃鋅礦內(nèi)類質(zhì)同像替換的強度而言,磁鐵礦型礦石閃鋅礦中的Fe、Cd、Mn元素含量之和明顯低于磁黃鐵礦型礦石中的閃鋅礦,表明磁鐵礦型礦石閃鋅礦類質(zhì)同像替代較弱,而磁黃鐵礦型礦石閃鋅礦類質(zhì)同像替換較強,這說明磁鐵礦型礦石閃鋅礦的結(jié)晶溫度略低于磁黃鐵礦型礦石閃鋅礦的結(jié)晶溫度。此外,閃鋅礦中微量元素含量的規(guī)律性變化也是成礦溫度的客觀反映,如Zn/Cd值可作為成礦溫度指示劑,Zn/Cd>500指示高溫成礦環(huán)境,Zn/Cd=100~500指示中溫成礦環(huán)境,而Zn/Cd<100指示低溫成礦環(huán)境(劉英俊等, 1984)。丁家山礦區(qū)磁鐵礦型礦石閃鋅礦Zn/Cd 值在 93.460~210.346之間,指示中-低溫成礦環(huán)境;磁黃鐵礦型礦石中的閃鋅礦Zn/Cd值在120.377~150.434之間,指示中溫成礦環(huán)境。由此更進一步說明,丁家山礦區(qū)磁鐵礦型礦石成礦溫度可能略低于磁黃鐵礦型礦石的成礦溫度。
Fe在高溫、低氧逸度條件下一般以Fe2+形式出現(xiàn)(張正階等,1997),而Fe2+、Zn2+的離子半徑相同(0.740 nm),因此,F(xiàn)e2+在四次配位的閃鋅礦中交代Zn2+的能力強于其他元素。隨著溫度降低,四次配位的Fe2+在四面體中逐漸開始不穩(wěn)定,六次配位的FeS出溶,并向八面體轉(zhuǎn)移,即由Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)移,從而逃離閃鋅礦晶格(張正階等,1997)。此時,與Fe2+、Zn2+地球化學(xué)性質(zhì)相似的Cd2+就趁虛而入,進入閃鋅礦晶格并占據(jù)本該由Fe2+占據(jù)的位置,從而形成Cd與Fe元素之間的負相關(guān)關(guān)系。因此,Cd常富集于結(jié)晶溫度較低的閃鋅礦中(王靜純等, 2011)。雖然Cd2+既可以替換Zn2+,也可替換Fe2+,但是相比而言,Cd2+的電負性、晶格能、電離勢等更接近Fe2+,所以相比于Zn2+而言,Cd2+更容易替換Fe2+,從而在結(jié)晶溫度相對較低的磁鐵礦型礦石閃鋅礦內(nèi)出現(xiàn)了Cd強烈替代Fe而微弱替代Zn的情況。
劉鐵庚等(2012)曾對會澤、老廠、姚林、大梁子、天寶山等7個鉛鋅礦區(qū)不同礦化階段的閃鋅礦內(nèi)Fe含量變化進行了統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果表明,隨著礦化階段年輕化,成礦環(huán)境壓力減小,溫度降低,閃鋅礦內(nèi)Fe含量也逐漸減小,但是減小幅度非常有限,其中樂梅錳鋅礦早、晚階段閃鋅礦內(nèi)Fe含量平均值減小幅度最大,含量差別也僅為1.39%。此外,葉霖等(2012)的研究結(jié)果表明,不同類型鉛鋅礦床中閃鋅礦Fe、Cd、Mn元素含量有明顯差異,其中,噴流沉積型和巖漿熱液型礦床內(nèi)的閃鋅礦富Fe、Mn,貧Cd(噴流沉積型如云南瀾滄老廠和廣東大寶山,巖漿熱液型如云南白牛廠),MVT型礦床內(nèi)的閃鋅礦富Cd,貧Fe、Mn(如貴州牛角塘、云南會澤),遠源矽卡巖型礦床內(nèi)的閃鋅礦則富Mn而貧Fe、Cd(如云南核桃坪)。徐卓彬等(2017)對內(nèi)蒙古黃崗梁鐵錫礦床浸染狀閃鋅礦和紋層狀閃鋅礦內(nèi)微量元素進行研究后認為,雖然兩類閃鋅礦內(nèi)各類微量元素含量均有差異,但二者各類微量元素間的相關(guān)性一致,表明二者具有同源性。丁家山礦區(qū)兩類礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物成分完全不同,而且兩類礦石閃鋅礦內(nèi)Fe元素含量平均值相差高達7.725%,Zn、Fe、Mn、Cd幾類元素之間的相關(guān)性存在顯著差異,這說明兩類礦石可能并非形成于同一成礦期的不同成礦階段,二者極有可能是不同成礦作用的產(chǎn)物。結(jié)合丁家山礦區(qū)的地質(zhì)特征及已有的研究成果來看,礦區(qū)所處區(qū)域經(jīng)歷了加里東期區(qū)域變質(zhì)和燕山期接觸交代變質(zhì)作用(張術(shù)根等, 2012),后期晚白堊世熱液活動又使之前已有的礦化局部加強(吳淦國等,2004),多次地質(zhì)作用影響共同形成了丁家山礦區(qū)復(fù)雜的礦體特征和礦石類型。
(1) 丁家山鉛鋅礦區(qū)有磁鐵礦型和磁黃鐵礦型兩類礦石,其中磁黃鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦晶胞參數(shù)略大于磁鐵礦型礦石內(nèi)的閃鋅礦,并均大于理論值。
(2) 兩類礦石閃鋅礦內(nèi)Cd元素含量無明顯差異,磁黃鐵礦型礦石閃鋅礦富Fe、Mn,磁鐵礦型礦石閃鋅礦則相反。Fe、Mn元素含量是引起閃鋅礦晶胞參數(shù)差異的主要原因。
(3) 兩類礦石閃鋅礦內(nèi)Zn、Fe、Cd間的替代關(guān)系和替代強度完全不同,其中磁鐵礦型礦石閃鋅礦內(nèi)Cd主要替代Fe,并非傳統(tǒng)認為的Cd替代Zn。
(4) 兩類礦石中的閃鋅礦內(nèi)Fe元素含量差異遠高于前人統(tǒng)計出的同一成礦期不同成礦階段閃鋅礦內(nèi)Fe元素的變化幅度,兩類礦石閃鋅礦內(nèi)Zn、Fe、Cd、Mn元素間的相關(guān)性也不盡相同,暗示兩類礦石不具同源性,它們可能是不同成礦作用的產(chǎn)物。