四川石棉大水沟碲矿床区域地球化学特征

2013-07-10卢啟何明友郭佩佩李媛媛杨德传

四川地质学报 2013年3期

张海，卢啟富，何明友，郭佩佩，李媛媛，杨德传

（1.成都理工大学核技术与自动化工程学院，成都 610059；2.贵州省地矿局113 地质大队,贵州六盘水 550001）

碲（Te）是一种分散元素（Scattered Elements），在1991年前，据《中国大百科全书地质学卷》(1993:197）认为“分散元素不能形成独立矿床，只呈伴生方式赋存于其他元素的矿床内”，但是随着1991年四川石棉县大水沟独立碲矿床的发现，证明分散元素在特定的地质环境下能形成独立矿床。

陈毓川、银剑钊（1994）等开展碲矿床的热液来源研究认为，矿热液主要来自岩浆水[1]；毛景文（1995）认为碲矿床的成矿物质来自岩浆岩[2]；陈毓川等（1999）对四川大水沟碲（金）矿床地质和地球化学研究，认为含矿围岩为富碱质大陆玄武岩，是峨嵋山玄武岩的一部分[3]；温春齐（2002）对物质来源做了研究，认为在主成矿期，Te 主要源于地幔岩浆脱气，少量来源于基性岩或大理岩，成矿流体主要为岩浆气液[4]。本文将通过对四川石棉大水沟碲矿床区域地球化学特征研究，探索大水沟碲矿床区域地球化学特征及物资来源。

1 区域地质背景

研究区位于川西高原与四川盆地过渡带，大地构造位置隶属于松潘－甘孜地槽褶皱东缘与扬子准地台西缘的板块接合部、龙门山－大雪山－锦屏山推覆构造带中段，区内多条深大断裂(安宁河－元谋－绿汁江深断裂，金河－程海深断裂，小金河－箐河深断裂等)通过。NW-SE 向仙水河断裂朝东南延伸与安宁河－则木河－小江断裂带相接，共同组成一条大型活动左旋走滑断裂带（图1）。此外，从北向南推覆的木里～锦屏山弧形推覆构造带及其北西侧后缘拆离出露的一系列变质核杂岩穹隆体形成的穹隆链，该穹隆链与区域铜、金、碲等多金属成矿关系密切，为重要的区域控矿构造。大水沟碲矿床、里伍铜矿床分别产于该穹窿链中的大水沟穹窿、江浪穹窿内。其中，里伍铜伴生有叶碲铋矿、自然铋、铅铋矿等碲、铋矿物[5]。

2 地球化学场分区特征

2.1 中国大陆浅表地球化学场分区

图1 地台西缘大地构造单元及变质核杂岩分布示意图

依据胡云中等（2006）对中国大陆浅表地球化学场分区研究结论，研究区属于上扬子二级地球化学场分区[9]。该分区包括扬子地台的长沙以西地区和右江造山带。这个区的突出地球化学特征是，铁族元素（Fe2O3、Cr、Mn）呈高背景或（Co、Ni、V、Ti）异常分布；Cu、Zn、Hg 呈异常分布，上述元素平均值在全国各区最高。此外，Au、Pb、As、Sb、Sn、U、B、F、Mo、Nb、P 也呈高背景分布；仅SiO2、K2O 呈低和中低背景分布。研究区出露中泥盆统大理岩、板岩；下二叠统大理岩、上二叠统变质玄武岩、板岩和大理岩；中、下三叠统浅变质碎屑岩-碳酸盐岩夹变基性火山岩；上三叠—下侏罗统砂、页岩及新近系和第四系。岩浆活动主要分为3个时期：①晋宁期超镁铁质岩、辉长岩、石英闪长岩、钾长花岗岩和花岗斑岩；②海西期镁铁质－超镁铁质岩、辉长岩；③印支-燕山期玄武岩、石英闪长岩、霓辉角闪正长岩、钾长花岗岩和黑云母花岗岩[6]。

上扬子二级地球化学区铁族元素及Cu、Zn、Hg、Mo、Sb、F、Pb等元素异常在区域上成片、成带分布，强度高，规模巨大。Au、Ag等异常环绕四川盆地周边，向东南扩至右江造山带和华南造山带，呈巨形环状分布。

2.2 铅同位素地球化学场分区

通过铅同位素块体填图已揭示出华南-扬子边界的铅同位素急变带是对中国南方大型-超大型矿床的一级控制线（图2）。它控制了约14个超大型矿床和20个以上的大型矿床。在急变带两侧产出的大型-超大型矿床均具有中晚元古基底，具有3个时期的主成矿期：1 800～1 500Ma、700～900Ma和中新生代，分别为火山-热水沉积成矿、动力变质岩浆改造成矿和岩浆作用成矿。

大水沟碲矿床位于急变带的较强烈转折端（图2），它标志着两矿床所处区域具有重要构造与成矿作用含义的地球化学块边界或同位素边界。而同位素边界与小金河－箐河等深大断裂带基本吻合，据此，可以推测，大水沟碲矿床区域成矿上都受到小金河－箐河等深大断裂带及沿该带活动的岩浆岩影响。

图2 中国大陆中东部地区V2值等值线图、地球化学急变带及其超大型矿床分布的关系[20](据崔学军[10]等，修改)

3 区域碲及相关元素地球化学特征

参照《中国西南地区七十六种元素地球化学图集》中的76个元素的地球化学展布特征，发现：

图3 西南五省水系沉积物Te 元素地球化学图[11]

1）区域上与Te 元素分布特征相似的元素有：稀土元素、Cd、Sb、As、Pb、Zn、Sc、Ti等元素。

2）如图3，Te 元素异常分布集中桂西与滇东地区，沿安宁河－元谋－绿汁江深断裂带及小金河－箐河等深大断裂带两侧，均发育有较高的碲元素异常带，而两断裂带间则表现出低异常特征。大水沟独立碲矿就位于中－低含量Te 地球化学接触带附近，即小金河－箐河等深大断裂带上。1996年，骆耀南[12]通过对大水沟地区岩石地球化学测量发现:大水沟区域范围内，地层中各岩性单位含碲均较低;各类火成岩的碲丰度（0.11×10-6～0.26×10-6）超过地壳丰度（0.001×10-6）两个数量级;深成超基性岩—基性岩均在0.2×10-6以上。综合区域碲元素含量地球化学背景特征，这种大面积贫碲环境中，局部异常富集碲（达到7-8个数量级）的矛盾，表明碲矿物质可能源于深部物质。

3）大水沟地区MgO、Na2O、CaO、Ag、Au、Pb、Cd、Sn、Pd、Pt、U等区域地球化学特征表现为高值异常特征，Al2O3、Fe2O3、Mn、Ti、V、Li、Cs、As、Mo、Zr、B、F、C、N、Br、Ce、Eu、I、Ga、Te等则表现为低值异常特征。这与小金河—箐河等深大断裂带活动及侵入的超基性与基性岩有关。

表1 国水系沉积物39 种化学元素含量及其比值特征

4 大水沟地区元素丰度

将石棉及邻区2640个、大水沟地区43个区域1:20万水系沉积物39个元素化探数据剔除不符合正态分布的异常值后，计算出各元素的算术平均值，将大水沟地区水系沉积物各元素平均值分别与石棉地区及中国水系沉积物各元素平均值做比值，分别得出相对富集系数I1、I2。参见表1，得出以下规律：

1）大水沟地区相对中国水系沉积物39 元素含量表现为：Na、Pb、Zn、Fe、B、Ti、Cu、V、Ni、Co、P、Hg、Cd、Ag、As、Mg、Cr、Ca、Sb、Au等元素趋于富集，其中Au、Sb、Ca 的富集系数依次为8.20、4.32、4.18；而Zr、Nb、K、Sn、Mo、Si、Li、Bi、Al、Be、Th、Y等元素相对分散，匮乏Ba、W、U、F、La、Sr、Mn等元素。

2）大水沟地区相对石棉地区水系沉积物39 元素及氧化物含量为：TFe2O3、Cu、Ni、Co、MgO、V、B、Ti、Hg、Ag、Cr、CaO、As、Au、Sb等趋于富集，其中As、Au、Sb 的富集系数依次为2.88、4.79、7.75；而La、K2O、Mn、Nb、Zr、Mo、Pb、Sn、Li、Be、Y、Si等相对分散，匮乏W、Ba、U、F等元素。