Question

主要依据

Answer 1

一、成矿作用

1.同生沉积作用

华南下寒武统黑色岩系铂多金属矿矿床各成矿层位及围岩平行整合，镜下观察岩石结构呈较为规律的水平及近波纹的层理结构，相邻矿层可作岩石柱状剖面对比；下寒武统黑色岩系中富集有一套双峰式（基性+酸性）的元素组合，主要赋存在铂多金属矿石中，向上黑色页岩及向下磷块岩含量都明显减少。元素组合总体一致性指示各类型岩石的物源一致；成矿元素与共（伴）生元素在地层的分布及空间变化与地层-岩石组合一致，具有同生沉积矿床的地质特征。

2.生物成矿作用

华南下寒武统牛蹄塘组黑色岩系中存在大量的“微古生物”化石、放射虫、菌落、海绵骨针、腕足类等海底低等生物的有机残体结构（张爱云等，1987；胡凯等，1993；Murowchick et al.，1994），这表明在这套沉积物中菌、藻类得到了空前的繁衍；有机残体大部分被硫化物交代，形成草莓状、竹节状等各种形态的黄铁矿及其他硫化物，指示微生物对铂多金属元素的富集有着十分重要的作用，是微生物参与成矿的直接标志。

从华南黑色岩系中可溶有机质的成熟度参数指标［Ts/（Ts+Tm）］等和不可溶有机质Ⅳ型惰性组分的干酪根类型都反映出有机质演化程度较高。有机质的演化程度和成岩的埋藏深度、热液作用有关，铂多金属矿石所受的热液作用可能最为强烈，磷块岩次之，黑色页岩最弱，出现了部分地层有机质的成熟度倒置现象。预富集于有机质中的铂多金属元素随着有机质在热演化过程中的消耗、缩聚，因而富集于残余有机质-干酪根中，铂多金属矿石的干酪根中PGE、Au等元素的含量最高。

3.热液成矿作用

①华南黑色岩系铂多金属矿层及其围岩黑色页岩、磷块岩样品在其各自的Al₂O₃SiO₂图解上多落于热水成因区。②黑色页岩、铂多金属矿石与其下伏的磷块岩中稀土元素的δEu均值分别为0.70、0.93、1.32，铂多金属矿石和磷块岩的Eu显示弱正异常，其PAAS标准化的稀土配分曲线稍向上弯曲（图2-5），显示成矿过程中可能有强还原性热水的参与。③黑色岩系中微量元素的富集，如Mo、As、Sb、Pb、U、Ba、Cs的浓度克拉克值为n～n×10³；指标参数（如U/Th比值远大于1，Sr/Ba比值＞0.04）均反映出此套沉积物和正常沉积物不同，为典型的热水沉积物。④华南下寒武统黑色岩系铂多金属矿成矿期流体，其均一温度峰值为170℃左右。

4.表生淋滤作用

Conveney等（1991）依据晚期黄铁矿比早期黄铁矿含有更多的Ni、Mo、Se、S的特征，得出黑色页岩的成矿期后可能还经过了强表生淋滤作用；Jiang等（2003）据黑色页岩中高含量的Os，提出表生淋滤作用可能为铂多金属的再富集作出贡献。本书针对稀土元素研究得出，铂多金属矿石及磷块岩的ΣREE总量很高，但HREE相对亏损；多数样品的La_N/Nd_N＞1，而δY＞1.5，δY与δCe之间不存在明显的相关性，说明沉积后遭受了较强的风化淋滤作用。

二、PGE来源启示

本书研究结果显示PGE的配分模式呈Os-Rh-Pt-Pd富集的“W”型，不同于铁质基性-超基性岩的Pt-Pd型PGE配分模式。说明铂多金属并非直接或完全来自武陵期的基性-超基性岩浆，可能应该来自循环流体对基底武陵期铁质基性-超基性岩浆的汲取后与正常海水混合平衡后的含铂多金属成矿热液。因华南黑色岩系的PGE具有IPGE富集（以Os为主）的特性，可能源于其基底的含铬铁矿的基性-超基性侵入岩。

三、成矿流体

华南黑色岩系铂多金属矿层和其下伏磷块岩中碳酸盐石英网脉的流体包裹体代表主成矿期流体，其均一温度峰值为170℃左右，平均成矿压力为1～2MPa，成矿深度为100～200m。盐度（w_NaCl）具双峰式特征，峰值分别为27%～31%（eq）和4%～6%（eq）；矿层之上碳酸盐石英脉中流体包裹体可能代表了晚期成矿流体，其均一温度多为130～170℃之间，盐度（w_NaCl）峰值在12%～14%（eq）。

主成矿期成矿流体的³He/⁴He和⁴⁰Ar/³⁶Ar 分别为（0.43～26.39）×10^-8（0.003～0.189 R_a）和258～287。惰性气体同位素地球化学示踪结合流体包裹体显微测温结果显示，该类矿成矿流体为CaCl₂-NaCl-H₂O体系盆地热卤水和NaCl-H₂O体系正常海水的混合水。

四、成矿年龄

Horan等（1994）利用Re-Os同位素测年法，进行了加拿大育空Ni-Zn和中国华南遵义和湖南两地Ni-Mo-PGE矿石的年代学研究，其研究的7个样品采自距离400km的两地，仅有4个数据拟合呈一条直线，得出了成矿年龄大约为560 Ma。毛景文等（2000）和李胜荣等（2002b）根据各自的研究均对Horan等（1994）的结果提出了质疑，认为其结果误差较大，且Re-Os 同位素体系以¹⁸⁶Os 作标准不合适。因¹⁸⁶Os 峰在质谱测定中会受到钨峰的干扰，且¹⁸⁶Os还是¹⁹⁰Pt-¹⁸⁶Os同位素体系的产物，两者认为进行Re-Os同位素研究时，应采用¹⁸⁸Os 而不是¹⁸⁶Os 作标准。毛景文等（2001）针对遵义黄家湾采样7件，其中6件得以等时线加权拟合成一条直线，得出的成矿年龄为（541±16）Ma。李胜荣等（2002b）对遵义中南村、张家界柑子坪、三岔等地铂多金属矿石采样6件，进行了Re和Os含量及同位素测定，得到6个点均匀分布，高度吻合的（541±11）Ma的拟合等时线（表6-1）。

五、铂多金属的迁移富集机制

铂多金属在成矿流体中迁移富集，主要和无机物、有机物配合物的形成、转化和分解密切相关，在溶解度实验中的配合物类型和稳定性研究为阐明贵金属的迁移条件、形式和沉淀机理提供了大量资料（张生、李锦统，1995 a、1995 b、1995 c；胡修棉，2001）。后期的表生淋滤作用使铂多金属进行迁移再分配。

1.铂多金属迁移和无机物的关系

Jaireth等（1992）和 Gammons等（1996）报道过在25～300℃的Pd-氯配合物的热动力学数据，氢氧化物、硫代硫酸盐和有机质可能是在低温、浅表环境下溶解Pt和Pd的主要方式，但这些配合物在增高的温度下变得不稳定（Wood et al.，1992）。因Pt、Pd氯配合物具强稳定性，Pt、Pd、Cu 等铂多金属可被氧化的酸性热卤水大量运移（Jaireth，1988；Wilde，1988；Mountain and Wood，1998）。Wood等（1992）提出，溶液中Pt、Pd的含量若超过10×10^-9则以氯配合物形式存在；Mountain 和 Wood（1998）提出，在还原的热液中，Cl^-含量较低，Pt、Pd可能以对硫配合物形式存在。实验数据亦证明，Pt、Pd在200～500℃的对硫化物溶液中的溶解度为n×10^-7的条件下，Au的溶解度可达前两者溶解度的1～3倍；Gammons等（1993）在进行Ag-Pd合金的溶解度实验时发现了一种有意义的现象，溶液中溶解的Ag可比Pd高3～4个数量级，且Pd具有强烈进入固溶体的能力，其他的PGE元素具类似特性。因此，当PGE的热液在富含Au、Ag的贵金属固溶体矿物的岩石渗流时，先存在的富Au、Ag合金将充当溶液中PGE的捕捉剂，即通过固溶作用产生的某种热力学力使热液中的PGE大量沉淀而与之共生富集。相对更富集Au、Ag的铂族矿物源区是PGE能够大量活化迁移的必要条件；Wood等（2002）研究得出As、Bi、Sb、Se、Te与PGE一起组成难溶的组分，如果富含PGE的溶液在中等还原环境遇到富含这些元素的溶液，将会导致PGE及其他金属元素的沉淀。

从本书研究的结果可知，成矿流体的主要成分可能为含 Cl^-的还原性热水溶液，PGE、Au等贵金属的无机迁移形式应以［MCl₄］^-为主，M［HS］^-为辅，其中在较高温阶段，前者更为稳定。

2.铂多金属迁移和有机物的关系

经由实验发现有关 PGE 的有机配合物，如富含硫的氨基酸（Mountain and Wood，1988），自然的腐殖酸和富里酸（McAuliffe et al.，1972；Veljuchanova et al.，1988）。例如，俄罗斯的Kumtor贵金属矿中的有机质可从酸溶剂中吸收7000×10^-6Au、6000×10^-6Pt、9000×10^-6Pd；Jaireth等（1988）提出，在黄铁矿的影响下，氨基配合物在100～300℃范围对Pt的溶解有重要作用，但在高温下氨基配合物作用不显著；Wood等（1992）提出，自然溶解的有机酸如富里酸和邻苯二甲酸可能在水溶液中使Pt保持可运输状态起了较大作用。Pt以稳定有机质-酸的胶体悬浮物的形式搬运较为可靠；高振敏等（1997）提出有机质分解出的氨基配合物在低温阶段为贵金属的载体，在高温阶段贵金属随着氨基配合物的解体而富集；林丽（2001）研究拉尔玛金矿生物与有机质成矿作用时，发现沉积时期生物富集的Au在生物体中可能主要以有机硫化物的形式存在。在成岩过程中，生物体中富集的Au以有机配合物的形式随硅质岩的快速形成而保存，而后随成矿流体迁移，在有机质的成熟和脱碳过程中，离子形态的Au在构造有利部位释放并富集成矿。

从以上的研究成果来看，华南黑色岩系富含有机质和硫。氨基配合物、富里酸和有机硫化物可能成为PGE、Au等元素的有效载体，随着物理化学条件的改变，PGE、Au等成矿元素在有利的构造部位富集成矿。

3.表生淋滤作用与PGE活化富集再分配

越来越多的地质迹象表明，Pt、Pd具较强的表生活动性，Wagner（1929）描述衍生于布什维尔德的杂岩体Merensky层的表生Pt、Pd矿物，岩体经风化淋滤而在斜长苏长岩的底板重新沉淀出铂族元素（张生，1995 d）。水溶液中氯离子对PGE在低温条件下水活化迁移起重要作用，硫含量较多时，与PGE 反应形成的配合物对其活化迁移亦有贡献；李胜荣等（2002a）研究了黑色岩系中原生富“硫钼矿”矿石的铂多金属元素含量，发现黑色页岩中的Ir、Ru、Rh、Pt、Pd含量大大降低，说明在表生淋滤过程中，铂族元素发生了明显的迁移。

表6-1 遵义、张家界地区下寒武统黑色页岩及富铂多金属硫化物层的Re、Os同位素比值及模式年龄　Table6-1 Re,Os isotopic composition and calculated model ages of PGE ploymetallic ores in the Lower Cambrian black rock series of Zunyi and Zhangjiajie

注:*示李胜荣等（2002b）；□示毛景文等（2001）；#示Horan等（1994）。

与其他矿石标本相比较而言，本书所测试的200209 风化矿石标本的 Os、Ru、Au、Ag含量明显偏低，Pt、Pd则偏高（表4-2），符合前人的表生淋滤作用会使PGE等铂多金属元素迁移再分配观点。