四川乌斯河大型锗铅锌矿床锗超常富集特征及其地质意义

作者：罗开; 周家喜^*; 徐畅; 贺康建; 王永彬; 孙国涛

来源：岩石学报, 2021, 37(09): 2761-2777.

• 替代方式
• 结构相似度
• 锗超常富集
• 闪锌矿
• 乌斯河大型锗铅锌矿床

锗(Ge)是我国的一种优势战略性关键矿产,闪锌矿是其主要载体和重要工业来源之一。尽管前人对闪锌矿富锗有了较为深刻的认识,但是对其中锗的替代方式和超常富集机制仍缺乏深入理解。位于扬子地块西南缘的川滇黔铅锌矿集区是我国最重要的锗和铅锌资源基地之一,区内的乌斯河大型铅锌矿床(5.4Mt@8.6%Zn,2.0%Pb)显著超常富锗(铅锌矿石中Ge平均品位为72.3×10-6,闪锌矿中Ge含量高达1934×10-6)。何种因素制约该矿床中锗的超常富集亟待解密。乌斯河矿床发育两期闪锌矿,早期闪锌矿(Sp1)单偏光下呈白色-棕黑色,发育半自形细粒结构,浸染状构造;晚期闪锌矿(Sp2)单偏光下呈白色-红色或灰色-棕黑色,发育自形-半自形细-粗粒结构,块状或脉状构造。激光剥蚀耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)闪锌矿原位微量元素含量分析结果显示,闪锌矿中Ge含量为3.17×10-6～1934×10-6,平均563×10-6,相对Ge的地壳丰度(1.5×10-6)具有显著超常富集特征(高达1000倍)。闪锌矿中Ge与Fe、Cu、Ag、Pb具有正相关关系,而与Cd呈负相关性。元素面扫描(Mapping)结果显示,闪锌矿中Ge主要以类质同象形式存在,且Ge与Fe、Cu、Ag、Pb、Cd等元素相关关系与含量分析结果一致。结构相似度计算结果进一步显示,Sp1中Ge与Ag相关程度最高,而Sp2中Ge与Cu相关系数最大,暗示结构相似度计算在比较元素相关关系中有较大的应用潜力。然而,乌斯河矿床闪锌矿中Cu、Ag含量常低于Ge含量,且(Ge/Cu) mol和(Ge/Ag) mol比值变化范围大,所以单一的元素相关程度分析并不能完全解决Ge替代方式问题。综合研究认为,该矿床闪锌矿中Ge替代方式与Cu、Ag等元素关系不大,而是直接替代Zn(Ge(4+)■2Zn2+或Ge2+■Zn2+)。另外,乌斯河矿床同一闪锌矿颗粒不同部位(如扇形分区和振荡环带) Ge含量变化显著,暗示Ge的超常富集很可能受闪锌矿的沉淀速率和结晶过程控制,而Sp1与Sp2中Ge含量的明显差异,则很可能与成矿流体演化过程流体成分和成矿物理化学条件改变有关。因此,乌斯河大型锗铅锌矿床锗的超常富集是流体成分、物化条件、沉淀速率和结晶过程等多要素耦合作用特殊地球化学过程的结果,并受到矿物和矿床等不同尺度苛刻成矿条件的影响。

• 单位
  中国地质大学（武汉）; 云南大学