淺析甘肅西成礦田鉛鋅礦床的成礦物質(zhì)

王 謙

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

1 甘肅西城礦田地質(zhì)基本概況

甘肅西城礦田鉛鋅礦床處在秦嶺地槽褶皺區(qū)域，礦田內(nèi)部所出露的地層包括泥盆系、次有三疊系、侏羅系以及第三系等。其中泥盆系展布區(qū)很多區(qū)域都能夠見到非常明顯的古生代蓋層基底，形成基底的主要地層屬于碧口群以及志留系白龍江群[1]。區(qū)域內(nèi)部侵入活動非常劇烈，該區(qū)域的巖層主要為印支—燕山期中酸性花崗巖類。該礦區(qū)的褶皺構(gòu)造可以分成I、II、III級褶皺，主要以吳家山東西向復(fù)背斜為骨架，礦田的斷裂構(gòu)造主要為東西向斷裂。該區(qū)域的鉛鋅礦床主要賦存在中泥盆統(tǒng)安家岔組第一層以及西漢水組第二層，礦體大都限定在碎屑巖相向碳酸鹽巖相過渡的位置。

2 含礦層地球化學(xué)研究

為了能夠充分明確礦層在走向上的實際情況，在泥盆系地層區(qū)域順著地層的具體走向測制不同的地層地球化學(xué)剖面，這些剖面大都設(shè)定在非礦化區(qū)域，但是為了實現(xiàn)不同地層對比并且分析礦化區(qū)域地球化學(xué)特征，也在礦化區(qū)域選定了一定的剖面[2]。本文對于不同剖面地層巖石樣品實施了分析，同時利用柯爾莫哥洛夫正態(tài)檢驗法對于相關(guān)數(shù)據(jù)實施了分析，得出如下幾方面結(jié)論：

（1）通過數(shù)據(jù)分析可知，此區(qū)域泥盆系地層的絕大部分微量元素含量相對較低，大多處在地殼元素豐度值之下，只有鉛鎘等元素處在富集區(qū)。從下泥盆統(tǒng)到上泥盆統(tǒng)，不管是成礦元素還是伴生元素，其含量并沒有呈現(xiàn)出顯著的單向增加或者減少的趨勢；從距離礦區(qū)較遠(yuǎn)的正常沉積區(qū)來看，中泥盆統(tǒng)地層中大多數(shù)化學(xué)元素都呈現(xiàn)了正態(tài)分布的趨勢，含量穩(wěn)定性相對較好。絕大多數(shù)成礦元素以及伴生元素含量要明顯較地殼豐度值低，只有鉛元素稍高于地殼豐度值。對于距離礦化區(qū)域相對較遠(yuǎn)的東部地區(qū)來說，其成礦元素中的鉛鋅含量要明顯低于西成礦田內(nèi)部同樣層位中的成礦元素。

對于礦區(qū)的含礦層來說，無論是成礦元素還是伴生元素都表現(xiàn)出了非常明顯的富集效應(yīng)，其中鉛鋅平均含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常沉積區(qū)的含量（達(dá)到10倍多），同時該區(qū)域鋅的富集程度要遠(yuǎn)大于鉛、銅等元素，這就表明該區(qū)域主要是以鋅礦化作為主要成礦特征的。另外，相對于正常沉積區(qū)巖石來說，含礦層相應(yīng)巖石的微量元素分布特征要有明顯的差異。其中正常沉積區(qū)的各種巖石微量元素含量分布大體上呈現(xiàn)的是含量低、分布均勻的特征，同時碳酸鹽巖中的成礦元素含量要明顯低于碎屑巖。但是礦區(qū)同種巖石的微量元素絕大多數(shù)的含量要高很多，同時碳酸鹽巖當(dāng)中的成礦元素含量也要超出碎屑巖較多，這些都表明礦區(qū)的含礦巖層發(fā)生了非常顯著的成礦作用。

（2）相對于正常沉積區(qū)來說，礦區(qū)含礦層當(dāng)中遵從正態(tài)分布特性的成礦元素以及伴生元素種類要少很多，將不滿足正態(tài)分布規(guī)律的樣本按照平均值+兩倍均方差的方式從樣品中剔除，確保所檢驗以及處理的樣本滿足正態(tài)分布的基本規(guī)律。通過此種處理方式所得到的樣本元素平均含量絕大多數(shù)都和正常沉積區(qū)平均含量相接近。這就說明了礦區(qū)含礦層當(dāng)中很多成礦元素以及伴生元素都是成礦作用疊加之后的結(jié)果。為了能夠明確該礦區(qū)的礦化程度，可以采取“礦化成熟度”作為基本指標(biāo)[3]。礦化成熟度就是指剔除樣品之前的成礦元素平均含量和正態(tài)檢驗、剔除樣品之后所得樣本成礦元素平均含量的比值，通過分析可知，甘肅西成礦田各個礦區(qū)含礦層成礦元素的礦化成熟度處在1～5范圍。

（3）不同于正常沉積區(qū)泥盆系，在某些鉛鋅礦區(qū)出現(xiàn)了兩種相對獨立的成礦元素組合，其中一種為鉛、鋅、鎘、銅，能夠體現(xiàn)出鉛鋅成礦作用，另一種為鈷、鎳、鐵、銅，體現(xiàn)的是黃鐵礦化的作用。

（4）為了明確不同成礦元素在不同巖石中所賦存的形式，本文主要采取的是巖石成礦元素偏提取試驗。具體的試驗操作為：第一，在試樣中加入10ml15%的（NH4）3C6H5O7之后對其進(jìn)行攪拌（約2h），之后將其靜置一定時間后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進(jìn)行測定，能夠明確吸附相的情況；第二，在試樣中加入10ml10.1MNa4P2O7·10H2O之后對其進(jìn)行攪拌（約2h），保持60℃溫度對其加熱約1h之后將其靜置約12h，之后對其振蕩1h，一定時間后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進(jìn)行測定，能夠明確有機相的情況；第三，在試樣中加入10ml2N CH3COOH之后對其進(jìn)行攪拌（約2h），之后將其靜置一定時間后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進(jìn)行測定，能夠明確碳酸鹽相的情況；第四，在試樣中加入5ml濃鹽酸以及2gKClO3之后將其加熱蒸干，之后再加入20ml2%硝酸對其攪拌1h之后將沉淀分離出來，對清液的鉛鋅含量進(jìn)行測定，能夠明確硫化物相的情況；第五，在試樣中加入10mlHF以及4mlHClO4并且對其加熱蒸干，之后在其中加入4mlHNO3并加熱蒸干，循環(huán)3次之后加入20ml10%HNO3同時測定其中的鉛鋅含量能夠得到硅酸鹽相的情況；

通過上述試驗可知，相對于正常沉積區(qū)巖石來說，礦區(qū)巖石中硫化物相的成礦元素含量要高出很多。能夠初步判定此區(qū)域泥盆系不具有較為穩(wěn)定的鉛鋅銅富集層。

3 基底地層提供成礦物質(zhì)可能性分析

（1）通過分析可知此區(qū)域基底屬于碧口群，屬于含有火山質(zhì)的海相地層，同時也包括志留系白龍江群地層。這兩種地層中鉛鋅以及其他微量元素含量相對較高，特別是碧口群中相對較厚的凝灰質(zhì)巖層來說，鉛鋅含量都超出了100×10-6，志留系中的某些炭質(zhì)巖層鉛鋅含量更高，有些能夠達(dá)到200-300×10-6。

（2）通過對碧口群以及志留系地層成礦元素分析可知，鉛鋅元素主要以硫化物的方式存在，而硫化物中的鉛鋅含量占比非常高，分別能夠達(dá)到61.9%～77.7%以及63.9%～80.5%，另外也存在著大量鉛鋅的易溶物[4]。

（3）為了進(jìn)一步分析該區(qū)域成礦元素的活性，以該區(qū)域成礦條件為參照對于碧口群巖石實施了淋濾試驗，以此來判定成礦物理化學(xué)環(huán)境中成礦元素能否受到熱水溶液的萃取和轉(zhuǎn)移，通過實驗分析可知：隨著成礦穩(wěn)定的上升鉛鋅元素的活化能力有所提升，在壓力處在300×105Pa之下時鉛鋅淋濾量會隨著壓力的上升而增加，在300×105Pa時達(dá)到了最大值，具體試驗曲線如圖1所示。

另外從試驗結(jié)果能夠推算出，在250℃、400×105Pa情況下，1g基底巖石能夠萃淋取出10×10-6的Zn2+以及8×10-6的Pb2+，1g基底巖石最多能夠具有0.125g循環(huán)水。因此在基底巖石和循環(huán)熱鹵水發(fā)生反應(yīng)之后能夠使得每克巖石所具有的0.125g水溶解10×10-6g的Zn2+以及8×10-6g的Pb2+。

通過以上試驗和碧口群非常大的厚度都能夠說明該區(qū)域基底地層存在著大量礦物質(zhì)，是礦物質(zhì)開采的重要區(qū)域。

4 鉛同位素地球化學(xué)信息

該區(qū)域基底地層（碧口群）鉛同位素組成相對穩(wěn)定，并且和礦床鉛同位素的組成大體類似。

對于正常沉積區(qū)來說，其最為典型的沉積成巖產(chǎn)物就是黃鐵礦，黃鐵礦中的鉛同位素發(fā)生了非常大的變化，三個同位素比值相對較低，這明確區(qū)別于礦床鉛同位素的情況。另外，該區(qū)域的巖漿巖和相應(yīng)礦床鉛同位素比值也比較低，這也體現(xiàn)了和該區(qū)鉛鋅礦床非常明顯的差異。該礦田鉛同位素組成坐標(biāo)圖如圖2所示，從圖中可知礦床鉛同位素大大喲集中在9.5～9.6的單階段演化區(qū)域范圍內(nèi)，同時基底地層也存在兩件樣品處在礦床樣品集中區(qū)域內(nèi)部。巖漿巖以及相應(yīng)礦床和正常沉積區(qū)域樣品的鉛同位素大多處在9.2～9.5演化曲線之間，和礦床、基底地層樣品存在著較大差異。

鉛鋅礦床的礦石鉛Doe模式年齡主要集中在400Ma～500Ma范圍內(nèi)，要顯著老于賦礦地層時代，所以并無法表征礦化的具體時間。能夠代表此區(qū)域特征的礦石鉛更多來自于古老的基底地層。從實際分析可知，基底地層鉛模式年齡和鉛鋅礦床的礦石鉛模式年齡大體相當(dāng)，平均在437Ma，并且兩者之間的其他特征值也比較相似，這就表明兩者可能存在某些關(guān)聯(lián)因素。

但是中泥盆統(tǒng)地層鉛模式在年齡以及源區(qū)特征值方面和礦石鉛存在非常大的區(qū)別，說明兩者之間并不存在相應(yīng)關(guān)聯(lián)。而對于出露的巖漿巖來說，其相對于鉛鋅礦床來說不但鉛同位素組成相對較低，并且源區(qū)特征值也存在較大差異，這就表明兩者是在兩個不同體系當(dāng)中演化而成。

5 結(jié)語

本文主要分析了甘肅西成礦田鉛鋅礦床成礦物質(zhì)的來源情況，明確了此礦區(qū)的金屬物質(zhì)更多來自于基底地層而并非礦層的結(jié)論，通過本文的介紹能夠為礦區(qū)物質(zhì)分析以及找礦提供一定參考和幫助。