鮑振襄，萬(wàn)溶江，鮑玨敏

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì)，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：湘西北鎳鉬礦床產(chǎn)于下寒武統(tǒng)木昌組黑色巖系底部的含磷巖性序列中。含礦巖系具有熱水沉積和生物化學(xué)沉積的地球化學(xué)特點(diǎn)。成礦是在有機(jī)質(zhì)（生物地球化學(xué)）參與下發(fā)生的。礦床是微生物成礦和熱水沉積雙重作用的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：湘西北；鎳鉬礦；熱水沉積；微生物成礦

0 引言

湖南西北部的張家界和慈利等地的鎳鉬礦床，賦存于下寒武統(tǒng)木昌組黑色巖系中。礦帶長(zhǎng)約80km，寬15km，它是我國(guó)沉積型鎳鉬礦床的潛在成礦區(qū)，同時(shí)也是我國(guó)沉積型鉑族元素（PGE）礦床的主要產(chǎn)區(qū)，具有較為獨(dú)特的成礦特征與成因。

1 區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景

本區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)東南緣的上揚(yáng)子臺(tái)褶帶與江南地軸的結(jié)合部位。沉積建造的分布明顯受NEE向深大斷裂控制。在區(qū)域上，容礦的黑色巖系與寒武系沉積物展布方向一致。北面以花垣 慈利深大斷裂為界，南緣為新元古界板溪群中的NEE向四都坪-龍?zhí)逗訑嗔褳橄?。容礦的黑色巖系受NEE—SWW向古丈 慈利斷陷盆地控制。該斷陷盆地內(nèi)沉積了一套下寒武統(tǒng)黑色巖系，湘西北鎳鉬礦床即賦存于其中的木昌組底部含磷巖性序列中。

在地層分區(qū)上，本區(qū)早寒武世地層基本上屬于武陵山過(guò)渡區(qū)。區(qū)域構(gòu)造主要為古丈復(fù)背斜之北西翼上次級(jí)天門山復(fù)式向斜，鎳鉬礦床集中分布于該復(fù)式向斜的傾沒(méi)部位（圖1）。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)微弱，僅在礦帶西南側(cè)的古丈龍鼻嘴一帶相當(dāng)于下震旦統(tǒng)江口組內(nèi)夾有橄欖玄武巖、輝綠巖及橄欖輝石巖體（床），從構(gòu)造位置和巖石化學(xué)特征分析表明其代表弧后盆地火山活動(dòng)的產(chǎn)物。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 含礦巖系層序

以張家界市后坪鎳鉬礦床為例，地層由老至新：

下伏地層：上震旦統(tǒng)燈影組白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。

（1）磷塊巖及硅巖。下部一般為磷塊巖，見(jiàn)有“微古植物”化石和海綿骨針等，厚0.04～0.6m，含P2O521.46%、稀土元素（R2O3）0.056%。上部為含磷硅巖、硅巖間夾硅質(zhì)結(jié)核層，厚度一般0.10～0.32m，含大量黃鐵礦。

圖1 湘西北鎳鉬礦床區(qū)域地質(zhì)略圖

O—S.奧陶系志留系；∈2+3.中上寒武統(tǒng)；∈1.下寒武統(tǒng)；Z.震旦系；Pt3bn.板溪群；

1.斷層；2.鎳鉬礦區(qū)（床）

（2）含磷結(jié)核層。為含磷結(jié)核的鱗片狀碳質(zhì)頁(yè)巖，一般厚0.05～0.20m。部分結(jié)核具環(huán)帶狀構(gòu)造，其外殼常包有黃鐵礦和鎳鉬礦的薄膜。本層一般含Ni0.06%～1.25%、Mo0.045%～2.5%、V2O5 0.28%～1.6%。

（3）鎳鉬層（金屬層）。由黃鐵礦、鎳鉬硫化物與碳泥質(zhì)、白云質(zhì)、重晶石、硅質(zhì)等膠結(jié)而成，形態(tài)及厚度變化較大。大部分呈單層覆蓋于含磷結(jié)核層之上，厚0～0.75m，一般厚0.05～0.10m，含Ni 0.17%～7.03%、Mo0.35%～8.17%、V2O50.07%～1.48%。

（4）碳質(zhì)頁(yè)巖（貧礦層）。以碳泥質(zhì)白云質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖為主，次為碳泥質(zhì)白云質(zhì)與含白云質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖，厚0.05～2.4m，一般厚0.06～0.20m，含Ni0.012%～1.6%、Mo0.025%～2.55%、V2O50.08%～1.25%。

（5）粉砂質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖夾薄層泥質(zhì)硅巖，厚3～5m，Ni、Mo含量均小于0.05%。

2.2 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀

鎳鉬層主要為透鏡狀、扁豆?fàn)?，個(gè)別為似層狀，極少數(shù)為特殊的筒狀，一般呈單層或兩層間或多層覆蓋于磷塊巖或含磷結(jié)核層之上，與下伏和上覆巖層呈連續(xù)過(guò)渡沉積關(guān)系，局部地段超覆于燈影組之上。礦層長(zhǎng)10～200m，最長(zhǎng)1500m（桃坪礦床似層狀礦體），平均厚0.24～1.23m。而筒狀特富礦體直徑僅30cm×40cm～40cm×50cm。

按照鎳鉬硫化物的產(chǎn)出部位、特征及含礦性，可劃分為富礦層（包括金屬層）和貧礦層兩種類型。

（1）富礦層。由白云質(zhì)、粉砂質(zhì)、磷質(zhì)等鱗片狀碳質(zhì)頁(yè)巖、鎳鉬膠狀硫化物“碎屑”呈稠密狀或稀疏狀浸染而成，其間夾1～2層薄而連續(xù)的金屬層。礦層中黃鐵礦占8%～10%，硫化鎳礦物2%～3%，鉬集合體2%～5%，碳泥質(zhì)+石英80%～85%。礦層厚0.20～0.70m，含Ni0.5%～2%、Mo0.5%～3.0%、V2O50.5%～1.25%。其間所夾金屬層中黃鐵礦占35%～40%，硫化鎳礦物5%～15%，鉬集合體15%～25%，碳質(zhì)、硅泥質(zhì)結(jié)核約40%，厚2～12cm，含Ni3%～5%、Mo5%～10%、V2O50.13%～1.29%。此外，在后坪礦床一種由碎屑礦石構(gòu)成的筒狀礦體，含Ni高達(dá)16.76%、Mo2.17%、V2O50.224%。

（2）貧礦層。為白云質(zhì)或粉砂質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖、含密集或較密集的線理狀黃鐵礦和少量硫鉬礦細(xì)碎屑稀疏浸染組成。在近富礦層部位的局部地段偶見(jiàn)含鎳黃鐵礦。礦石中黃鐵礦占7%～10%。硫化鎳礦物＜1%，鉬集合體1%，碳泥質(zhì)等85%～90%。礦層厚0.6～3.0m，一般含Ni0.05%～0.33%、最高1.6%，Mo0.025%～0.37%、最高2.55%，V2O50.08%～0.24%、最高1.25%。

2.3 礦石物質(zhì)成分

2.3.1 化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分主要為Si O2、Al2O3、Fe2O3和Mg O、Ca O、P2O5以及Corg、S等（表1），有機(jī)質(zhì)含量高是其化學(xué)成分的重要特征。礦石中有益組分除Ni、Mo外，還含有鉑族元素（PGE）、稀土元素（REE）、Se、V、Au、Ag等，特別是Pt、Pd、REE、Se、V等具有一定的經(jīng)濟(jì)意義。

2.3.2 礦物成分

礦石礦物成分復(fù)雜。金屬硫化物主要為黃鐵礦、輝鉬礦、二硫鎳礦、輝鎳礦、輝砷鎳礦，次要礦物為砷黝銅礦、閃鋅礦、含銀自然金以及黃銅礦、白鐵礦、方鉛礦等。非金屬礦物主要為有機(jī)質(zhì)污染的黏土礦物，其次為膠磷礦、白云石、石英粉砂，次要礦物為隱晶質(zhì)石英、玉髓、絹云母、方解石、電氣石、鋯石、錫石、榍石、白鈦石，少量或微量重晶石、石墨、瀝青、磷灰石、菱鎂礦、螢石。

含鎳礦物主要為二硫鎳礦（Ni S2）、輝鎳礦（Ni3S4）和輝砷鎳礦（Ni As S），少量或微量針鎳礦（Ni S）和紫硫鎳鐵礦（Fe、Mn S4）、硫鎳鐵礦和含鎳黃鐵礦等。鉬集合體（微晶及膠狀混合物），經(jīng)電子探針?lè)治?，確定其化學(xué)成分為Mo S2（輝鉬礦）①，它一般與黃鐵礦、二硫鎳礦緊密共生，與不規(guī)則狀瀝青質(zhì)混雜在一起。

表1 礦石化學(xué)成分及伴生元素（%）

注：1.據(jù)湖南地質(zhì)四〇五隊(duì)，1973；2.據(jù)孫一虹，1987；3.據(jù)梁有彬等，1995；4.TFe含量；5.CO2含量；6.Ti含量；7.Mn含量；天門山地區(qū)（金屬層）Ni-Ag為光譜定量分析，單位：×10-6。

2.4 礦石類型與組構(gòu)

區(qū)內(nèi)鎳鉬礦石種類繁多，其空間分布多互為過(guò)渡，無(wú)絕然界線。根據(jù)其結(jié)構(gòu)構(gòu)造可劃分為五類。

（1）角礫（竹葉）狀礦石。柑子坪 汪家寨礦區(qū)主要礦石類型之一[2]，磷結(jié)核、輝鉬礦和硫化物主要呈角礫（竹葉）狀、拉長(zhǎng)的眼球狀；硫化物與輝鉬礦互相混雜，或硫化物成為輝鉬礦、磷質(zhì)角礫（竹葉）體的膠狀殼。

（2）“碎屑”狀礦石。后坪礦區(qū)分布最廣的礦石類型，本質(zhì)上與角礫狀礦石類似，其“碎屑”以金屬硫化物為主，由磷質(zhì)、白云質(zhì)、粉砂質(zhì)、碳泥質(zhì)等膠結(jié)，呈大小不一的球形、橢球形、不規(guī)則狀。礦物組分與角礫狀礦石類似。

（3）碎屑（結(jié)核）條帶狀礦石和條帶狀礦石。前者礦石中的硫化物呈碎屑（結(jié)核）狀，由碳泥質(zhì)、白云質(zhì)、粉砂質(zhì)膠結(jié)呈“條帶狀”，分布于白云質(zhì)、碳質(zhì)頁(yè)巖與碳泥質(zhì)白云巖中。后者主要由條帶狀的鐵、鎳、鉬硫化物組成，其中硫化物高達(dá)60%～80%。

（4）浸染狀礦石。區(qū)內(nèi)分布較普遍，屬貧礦石。硫化物及磷質(zhì)、碳泥質(zhì)物呈不規(guī)則粒狀分布，礦物顆粒多呈棱角碎屑狀，粗細(xì)不一。

（5）結(jié)核狀礦石。屬常見(jiàn)礦石類型，系由硫化物沉積與磷結(jié)核沉積疊加而成。硫化物呈星點(diǎn)狀、斑點(diǎn)狀、不規(guī)則狀分布在結(jié)核間隙中或圍繞結(jié)核呈環(huán)帶紋層。

區(qū)內(nèi)鎳鉬礦石由于其礦物組分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造類型不同，含礦性也有差別（表2）。礦石中主要金屬硫化物常構(gòu)成膠狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造，其中條帶由膠狀硫化物組成，即黃鐵礦呈膠狀，二硫鎳礦為膠狀球粒，集合體也為膠狀，輝鉬礦為典型的偏膠體沉積等。可見(jiàn)膠狀構(gòu)造是本區(qū)鎳鉬礦床的重要特征。

表2 礦石多元素分析結(jié)果（×10-6）

注：*.據(jù)湖南地質(zhì)四〇五隊(duì)，1973；括號(hào)內(nèi)數(shù)字為樣品數(shù)。

3 礦床成因

3.1 地層（巖性）巖相古地理反映的同生沉積成因證據(jù)

湘西北鎳鉬礦床位于揚(yáng)子區(qū)外緣之武陵折斷束的古丈 慈利斷陷盆地中。該斷陷盆地是在晚元古代裂谷盆地的基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的，地殼的拉張裂陷作用延續(xù)至早寒武世早期，沉積了一套含硫化物和有機(jī)質(zhì)高的硅、泥質(zhì)巖石組合。礦床無(wú)一例外地賦存于下寒武統(tǒng)木昌組黑色巖系底部的含磷巖系中。礦床成礦層位及部位穩(wěn)定，相鄰礦層可作巖石柱狀剖面對(duì)比，其成礦元素與共（伴）生元素在地層的分布及空間變化和地層巖石組合一致，具有同生沉積礦床地質(zhì)特征。

本區(qū)在早寒武世早期處于洞庭古陸西北邊緣陸棚區(qū)，武陵海海底隆起的東段。其沉積相屬臺(tái)地前緣斜坡相，自西北向東南分為3個(gè)區(qū)[1]：①西北部為含碳、黏土質(zhì)硅質(zhì)巖相區(qū)；②中部為含碳、磷、白云質(zhì)黏土巖相區(qū)；③東南部為含碳、黏土質(zhì)硅質(zhì)巖相區(qū)[2]。早寒武世木昌期是鎳鉬釩成礦期，這一時(shí)期的沉積物乃遵循上述巖相分界線，即鎳鉬層主要集中分布于中部相區(qū)的東南緣，而且下伏地層必須是燈影組白云巖類，一旦該組巖性相變?yōu)楣栀|(zhì)巖即留茶坡組時(shí)，則無(wú)鎳鉬層的存在，取代它的則是層狀—似層狀的釩礦床[2]。說(shuō)明本區(qū)鎳鉬礦床的形成與巖相 巖性的依存關(guān)系。在天門山一帶，燈影組白云巖上界面，呈弱喀斯特化起伏面，可能為一個(gè)沉積間斷面或侵蝕作用的界面。界面間未見(jiàn)任何順層構(gòu)造活動(dòng)跡象，說(shuō)明鎳鉬層產(chǎn)于凸凹不平的古基底地形上。燈影組上界面凹凸不平的地形，控制著大多數(shù)鎳鉬層的分布，同時(shí)也決定了礦體的形態(tài)。礦層在凹部沉積，在凸部礦層變薄或缺失，形成互不相連的似層狀、透鏡狀或扁豆?fàn)睢?/p>

3.2 含礦巖系化學(xué)組成反映的熱水沉積特征

（1）柑子坪礦床硅質(zhì)巖5件樣品常量元素的化學(xué)成分比較接近于Waianab（1970）的熱水沉積成因硅質(zhì)巖的化學(xué)成分組成，與我國(guó)西秦嶺等的硅質(zhì)巖化學(xué)成分相似，在Al-Fe-Mn三角圖解中落在熱水沉積硅質(zhì)巖區(qū)[3]。但也不能排除與生物化學(xué)作用有關(guān)的硅質(zhì)巖的形成可能性，如從硅質(zhì)巖的組構(gòu)來(lái)看，除條帶狀、塊狀構(gòu)造外，還見(jiàn)到一種球粒硅質(zhì)巖，它可能與生物活動(dòng)有關(guān)，其極富含P2O5（達(dá)5.65%）也可旁證。而從成礦學(xué)來(lái)看，在本區(qū)作為熱水沉積（成礦）標(biāo)志之一的硅質(zhì)巖，其與鎳鉬層的富集并無(wú)必然聯(lián)系，二者在空間上可以共存但不同步增長(zhǎng)。因?yàn)殒囥f層并不富集在硅質(zhì)巖中，礦體也不是礦化了的硅質(zhì)巖。相反，無(wú)論是下伏地層還是含礦巖系中，當(dāng)相變?yōu)楣栀|(zhì)巖或是硅質(zhì)巖數(shù)量增多，反而對(duì)鎳鉬層的富集不利，甚至根本不會(huì)出現(xiàn)鎳鉬層。

（2）本區(qū)木昌組底部含礦巖系主要特征與Bostrom（1983）等提出的現(xiàn)代熱水沉積物及古代熱水沉積巖的判別值相對(duì)照，其中Fe/Ti、Fe+Mn/Ti值一般均大于20（唯桃坪礦床的鎳鉬層與碳質(zhì)頁(yè)巖小于20），基本反映了其熱水沉積特征。但A1/（Al+Fe+Mn）值（0.03～0.53）既有小于0.35（熱水沉積）的，也有半數(shù)樣品大于0.35（正常海相沉積）的。研究表明，F(xiàn)e、Mn、Al等主要元素含量對(duì)于區(qū)分熱水沉積物與非熱水沉積物具有重要意義[4]。本區(qū)木昌組含礦巖系中的Al/（Al+Fe+Mn）值涵蓋了從接近純熱水沉積（0.01）到純遠(yuǎn)洋生物沉積（0.60）的數(shù)值范圍，因此具有多成因的特點(diǎn)。

（3）礦巖系中鎳鉬層的Al2O3和Ti O2高于磷塊巖及硅質(zhì)巖。Al、Ti是穩(wěn)定元素，在細(xì)粒陸緣沉積中含量高，是水成沉積物的有用指標(biāo)。而硅質(zhì)巖中絕大部分Si O2是以微晶石英和玉髓形式出現(xiàn)，并具有高硅、高磷特征。表明區(qū)內(nèi)含礦巖系具有熱水沉積與正常海相沉積的雙重特征。

（4）通過(guò)對(duì)湘川地區(qū)上震旦統(tǒng)—下寒武統(tǒng)硅質(zhì)巖的鍶同位素特征研究[5]，硅質(zhì)巖樣品中的（87Sr/86Sr）i為0.70955，高于同期海水值，更高于地幔源火山巖值，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生有兩種可能：一是硅質(zhì)巖中較高的（87Sr/86Sr）i反映形成硅質(zhì)巖的物質(zhì)中有陸源碎屑物質(zhì)；二是海底火山物質(zhì)提供部分鍶和銣。這兩種提供Sr來(lái)源的途徑都有可能存在，反映該地區(qū)硅質(zhì)巖形成的物質(zhì)來(lái)源亦具有多源特點(diǎn)。

3.3 微生物成礦證據(jù)

湘西北下寒武統(tǒng)木昌組黑色巖系中發(fā)現(xiàn)大量的“微古植物”化石、放射蟲(chóng)、海綿骨針等，還保留著豐富的海底低等生物的有機(jī)殘?bào)w，這表明在木昌組沉積物中菌藻類得到了空前的繁衍。微生物對(duì)鎳鉬多元素的富集有著十分重要的作用。

研究發(fā)現(xiàn)，本區(qū)含礦巖系與鎳鉬層中出現(xiàn)大量海綿骨針堆積體、細(xì)菌結(jié)構(gòu)、似細(xì)菌結(jié)構(gòu)、顯微球粒具放射結(jié)構(gòu)和環(huán)邊結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)等菌藻類礦化[6]，這是微生物參與成礦過(guò)程的直接標(biāo)志。碳質(zhì)頁(yè)巖中見(jiàn)到的瀝青斑點(diǎn)及金屬層中經(jīng)常見(jiàn)到的瀝青微層、輝鉬礦富含有機(jī)質(zhì)等，也間接佐證了生物在富集鎳鉬多元素過(guò)程中所起的重要作用。此外，鎳鉬層中見(jiàn)到的鎳卟啉和釩卟啉乃是十分穩(wěn)定而分布又廣的有機(jī)化合物，一般認(rèn)為來(lái)源于生物的沉積作用。

3.4 有機(jī)質(zhì)的成礦作用信息

大量化學(xué)分析資料表明，含礦巖系及鎳鉬層普遍含有有機(jī)碳，Corg含量變化在5.78%～9.74%之間，并含有大量的沉積黃鐵礦。一般認(rèn)為，有機(jī)碳含量反映了有機(jī)質(zhì)的含量[7]，而有機(jī)質(zhì)在成巖過(guò)程中的損失是相當(dāng)驚人的。據(jù)傅家謨（1983）的研究認(rèn)為，成巖過(guò)程中有機(jī)質(zhì)損失約80%。據(jù)此推測(cè)本區(qū)含礦巖系及鎳鉬層中有機(jī)質(zhì)含量是相當(dāng)高的。而由沉積有機(jī)質(zhì)通過(guò)不同方式富集起來(lái)的金屬、非金屬元素，如Ni、Mo、V、Cu、Zn、Se、Pt、Pd、Au、Ag、Ba、P、REE等，將隨有機(jī)質(zhì)的消耗而更加富集，其中成礦元素的相對(duì)富集程度高于地殼豐度值的數(shù)十倍至數(shù)萬(wàn)倍?？梢?jiàn)有機(jī)質(zhì)在鎳鉬多元素搬運(yùn)、絡(luò)合、富集、沉淀、礦化的形成和保存中都起著重要作用。此外，本區(qū)鎳鉬層的形成，磷、鎂兩種元素也起了一定的作用。

3.5 微量元素所反映的成因信息

（1）Ba指示劑。據(jù)天門山地區(qū)黑色巖系微量元素化學(xué)分析結(jié)果，Ba含量一般為0.03%～0.06%，最高0.12%（鎳鉬層）。中南工業(yè)大學(xué)測(cè)試中心（ICD）的資料也表明，Ba不僅在礦石中表現(xiàn)出明顯地富集，在圍巖中也明顯地富集，說(shuō)明Ba元素的區(qū)域地球化學(xué)行為比較活躍。一般認(rèn)為，鋇的顯著富集是現(xiàn)代洋底熱液沉積物的重要特征。但本區(qū)鋇的賦存狀態(tài)除可見(jiàn)少量的重晶石賦存于含Ni、Mo的含白云質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖外，在一些含Ba很高的碳質(zhì)頁(yè)巖中，未見(jiàn)鋇的獨(dú)立礦物，可能有大量的Ba分散在黏土礦物中，這與噴流成因的硅質(zhì)巖往往含有層狀重晶石相悖。

（2）半金屬元素As。As在鎳鉬層中的富集趨勢(shì)十分明顯，達(dá)0.06%，相當(dāng)于正常海相沉積頁(yè)巖（13× 10-6）的46倍。據(jù)電子探針?lè)治?，柑子坪輝鎳礦含As4.24%。此外，區(qū)內(nèi)常見(jiàn)的砷黝銅礦也富含As，而圍巖中富集的As與黃鐵礦有關(guān)。As的地球化學(xué)性質(zhì)表明，本區(qū)As的大量富集可能與熱水作用有關(guān)。

（3）分散元素Se。Se在鎳鉬層中的富集趨勢(shì)特別明顯，達(dá)0.280%，為地殼豐度的5.6萬(wàn)倍。而在圍巖中Se含量較低。本區(qū)富Se的硫化物主要是鎳鉬硫化物。電子探針?lè)治?，輝鎳礦含Se1.1%～1.7%，輝砷鎳礦含Se0.2%，輝鉬礦含Se0.2%～0.4%。此外，由含礦巖系54件樣品微量元素相關(guān)分析表明[8]，Ni與Mo、Se和Fe等為正相關(guān)；元素R因子分析獲得的3個(gè)元素團(tuán)中，第一個(gè)為Ni、Fe、Mo、S和Se等；R型群分析變量元素可分為四個(gè)大群，第三個(gè)群中的Se與Mo關(guān)系密切。這些都說(shuō)明本區(qū)Se的富集與Ni、Mo、Fe等有關(guān)。

總之，在湘西鎳鉬礦床中含有20余種有益組分和微量元素，這是一組復(fù)雜而特殊的元素組合，既有Ni、Fe、V、Cr、PGE等典型的基性 超基性巖的元素組合，又有U、P、K、Na、REE等酸性巖的特征元素，從而表明木昌組底部含礦巖系在沉積成巖過(guò)程中，既有酸性巖、基性 超基性巖的元素組合，又有陸源碎屑物質(zhì)存在，說(shuō)明本區(qū)黑色巖系及其鎳鉬層具多源性。

3.6 穩(wěn)定同位素組成提供的成因信息

硫同位素組成測(cè)定結(jié)果，鎳鉬層中δ34S為-17.2×10-3～-6.7×10-3，平均-12.4×10-3（7件樣品），具有生物硫特征。研究表明，某些厭氧性的微生物還原細(xì)菌，能將硫酸鹽中高價(jià)硫（S6+）還原呈低價(jià)硫（S2-）。在這一生物化學(xué)作用過(guò)程中，其放出的H2S則為形成金屬硫化物礦床提供了必不可少的硫源。而圍巖中黃鐵礦δ34S為3.1×10-3～23.9×10-3，平均13.5×10-3（4件樣品），屬無(wú)機(jī)還原作用的產(chǎn)物。硅質(zhì)巖的氧同位素測(cè)定結(jié)果，δ18O在17.3×10-3～20.9×10-3（李有禹，1995），平均19.98 ×10-3（4件樣品），比較接近于美國(guó)阿拉斯加De Long山海底噴流沉積的硅質(zhì)巖氧同位素組成，也和我國(guó)秦嶺鳳太鉛鋅礦床硅質(zhì)巖氧同位素相一致，具有熱水沉積特征。

3.7 稀土元素地球化學(xué)特征提供的成礦信息

區(qū)域鎳鉬層及圍巖的稀土元素含量的地球化學(xué)特征表明[9]：①含礦巖系中REE總量較高， LREE/HREE值為0.82～1.90，δCe值為0.37～0.87，Ce元素有一定的虧損；②在稀土元素中Y含量均高于其他稀土元素含量，尤其在磷塊巖中Y含量占總稀土元素的41.2%，而碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖中Y含量?jī)H占總稀土元素的20.1%，顯示該元素從下往上變低且和磷、釔具有相關(guān)關(guān)系；③鎳鉬層的ΣREE＞磷塊巖ΣREE＞硅質(zhì)頁(yè)巖ΣREE；④鎳鉬層和圍巖的δEu及δCe均＜1，屬銪和鈰虧損型；Sm/Nd值為0.18～0.21，屬輕稀土富集型；ΣCe/ΣY值在磷塊巖中較小，碳質(zhì)頁(yè)巖最大，顯示底部相對(duì)富集重稀土，上部富集輕稀土；⑤在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化型式圖中，鎳鉬層、含磷結(jié)核碳質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖的稀土配分曲線的鈰及銪都有一個(gè)明顯的谷，尤其鎳鉬層和碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖Ce虧損更明顯，這與海水的稀土配分型式相一致；其配分曲線向右傾斜表明，LREE/HREE具有海底噴流物質(zhì)稀土元素原有的特征；而在磷塊巖的稀土配分曲線上則為較平坦的右傾曲線。上述特征表明區(qū)內(nèi)含礦巖系稀土來(lái)源可能是多源的。

4 成礦機(jī)制

綜上所述，湘西北下寒武統(tǒng)木昌組黑色巖系為原生沉積的產(chǎn)物，具多源性，包括陸源、熱水來(lái)源及遠(yuǎn)源火山源。鎳鉬礦帶沿花垣慈利深大斷裂內(nèi)側(cè)作NEE向帶狀延伸，主要分布于古丈 慈利斷陷盆地中，礦床則集中分布于天門山向斜東西兩端的傾伏部位。下伏地層為上震旦統(tǒng)燈影組白云巖類，含礦巖系為下寒武統(tǒng)木昌組黑色巖系底部的厚度不大的含磷巖系，鎳鉬層賦存于燈影組上界古剝蝕面的凹凸不平的地形上，其產(chǎn)狀、形態(tài)、分布及規(guī)模均受到古基底地貌的控制?？梢哉J(rèn)為，原始沉積盆地是一種富含微生物的沉積環(huán)境，這些微生物群與海底噴流通道有關(guān)，海底熱水交換作用為微生物的活動(dòng)提供了良好的環(huán)境，這種環(huán)境使嗜熱細(xì)菌大量繁殖與聚集，微生物群又起了吸取、吸附、聚集、還原成礦元素的作用。

隨著同沉積構(gòu)造活動(dòng)驅(qū)動(dòng)海底熱水噴流作用帶來(lái)的Ni、Mo、Cu、Zn、Se等元素，在微生物作用下，金屬離子更加濃集。于是在厭氧海相沉積物中，細(xì)菌將硫酸鹽還原為H2S，H2S進(jìn)一步與Fe、Ni、Mo、Cu、Zn、Se等離子反應(yīng)形成硫化物沉淀。在沉積成礦之后，成巖化作用使有益元素得到進(jìn)一步富集， Ni、Cu等金屬離子可以交代原生沉積的黃鐵礦和生物殘?bào)w，或遇有H2S溶液生成后生的晶粒狀鎳、銅、鋅等硫化物。由此不難看出，生物和生物地球化學(xué)作用對(duì)湘西北鎳鉬多元素的富集起了至關(guān)重要的作用[10]，礦床屬于生物地球化學(xué)沉積礦床的范疇，具有微生物成礦作用與海底熱水沉積作用的雙重特征。

5 區(qū)域找礦方向與前景

在揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)滇、黔、川、湘、鄂坳陷區(qū)的寒武系黑色巖系中，廣泛發(fā)育著我國(guó)沉積型鎳鉬 鉑族元素（PGE）礦床（化）。它們都是在據(jù)認(rèn)為形成于最終變?yōu)楸粍?dòng)邊緣的大陸裂谷演化過(guò)程早期的局部盆地中沉積的。其分布范圍，西南起自云南沾益，向東北經(jīng)貴州織金、遵義，四川漢源，湖南張家界、慈利，湖北宜昌，東至浙江渚暨，在長(zhǎng)達(dá)千余公里的范圍內(nèi)，下寒武統(tǒng)富含黃鐵礦和磷、碳、硅質(zhì)的黑色巖系，一般都具有尋找鎳鉬礦的地質(zhì)前提。然而也不是所有的地區(qū)都能找到鎳鉬礦床的：它必須具備特定的成礦地質(zhì)條件，即由深大斷裂形成的斷陷盆地構(gòu)造的成礦環(huán)境：下伏地層為弱喀斯特化或角礫化的白云巖或白云灰質(zhì)巖；含礦巖系為含磷巖系且發(fā)育齊全；頂板巖層為含白云質(zhì)碳質(zhì)頁(yè)巖；所夾硅質(zhì)巖層數(shù)、厚度不能過(guò)多、過(guò)大；含礦層具有一組復(fù)雜而特殊的元素組合同時(shí)并富集或伴生鉑族元素以及稀土元素等。

與湘西毗鄰的鄂西南地區(qū)，也早在20世紀(jì)70年代初期于黃陵背斜的南翼和北翼發(fā)現(xiàn)了與湘西北鎳鉬礦床同層位的下寒武統(tǒng)水井沱組黑色巖系中的鉬釩礦床，其成礦的地質(zhì)特征與湘西北鎳鉬礦床基本相似[3]，主要金屬礦物為黃鐵礦、硫鉬礦，次為黃銅礦、閃鋅礦、白鐵礦，微量二硫鎳礦（？）、硬錳礦、磷錳鐵礦、磷鐵礦等。礦石化學(xué)分析含Ni0.011%、Mo0.067%、V2O50.86%、Pt0.007×10-6、Pd 0.037×10-6等。另外，近些年來(lái)在黃陵背斜東南部的石牌附近，發(fā)現(xiàn)下寒武統(tǒng)水井沱組氧化帶內(nèi)的鎳鉬礦化，含礦層由硅質(zhì)磷礦層、赭土層（礦層）和棕色頁(yè)巖組成，礦層厚0.7～5m，分布范圍很廣，規(guī)模較大[11]。所作試驗(yàn)樣品含Ni0.640%～1.529%、Mo1.15%～3.71%、Pt0.21×10-6～0.22×10-6、Pd 0.31×10-6～0.42×10-6等。這些資料為進(jìn)一步在鄂西南地區(qū)尤其是黃陵背斜兩翼的下寒武統(tǒng)黑色巖系尋找鎳鉬礦提供了重要線索。雖然鄂西南區(qū)域成礦地質(zhì)條件和湘西北鎳鉬礦地質(zhì)條件相比，二者不盡相同，但在含礦層位、含礦巖系巖石組合、地質(zhì)構(gòu)造及沉積環(huán)境等方面存在許多相似之處。因此，在鄂西南地區(qū)找到與湘西北類似的鎳鉬礦也不是沒(méi)有可能的，尤其是在相當(dāng)于含釩層位和部位的巖性段，當(dāng)V2O5含量降低（Ni、Mo與V2O5在一定程度上呈反消長(zhǎng)關(guān)系[2]），而其他成礦條件又具備的地段，是尋找鎳鉬礦的有利地段。

成文過(guò)程中，參考了湖南地質(zhì)四〇五隊(duì)及本隊(duì)歷年地質(zhì)勘查報(bào)告，在此深表謝意。限于學(xué)識(shí)和經(jīng)歷，尤其是對(duì)鄂西南區(qū)域地質(zhì)情況知之甚少，文中謬誤難免，懇請(qǐng)專家和同仁點(diǎn)撥指正。

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[1]文章來(lái)源：《湖北地礦》，2001年第1期。作者簡(jiǎn)介：鮑振襄（1933—），男，湖北襄陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事金屬礦床找礦勘探、綜合研究。

[2] 據(jù)湖南地質(zhì)四〇五隊(duì).湘西沉積型鎳鉬多金屬礦床物質(zhì)組分特征和地球化學(xué)探討.湖南地質(zhì)科技情報(bào)，1973年第1期.

[3] 中南冶金地質(zhì)研究所.湖北某地下寒武統(tǒng)黑色巖系中釩鉬賦存狀態(tài)的初步研究.湖北冶金地質(zhì)，1979年第1期.