热水沉积岩中主要元素的地球化学
广西常见的硅质岩为块状或条带状、层状构造。岩石化学显示(表5-1，表5-2)，块状硅质岩的SiO2含量较高，一般在85% ~ 90%以上，最高可达97.21%。其次是Fe、Mn含量较高，尤其是MnO含量相对较高，一般为0.13% ~ 0.35%，而TiO2、Al2O3、MgO、CaO含量较低。对于条带状硅质岩，条带状硅质岩的化学成分因加入了条带状和条带状硅质岩之外的其他成分而变得复杂，如泥质、碳酸锰、其他碳酸盐岩、硅质灰岩、铁、碳等。首先是二氧化硅含量降低，一般小于75%，最低只有45%左右。
在常量元素中，MgO含量是判断矿床是否为热水矿床的重要指标。在现代大洋中脊热水系统中，MgO是一种损失严重的组分，东太平洋350℃大洋中脊热水中MgO含量为零，因此热水系统中镁的增加可以作为海水污染和混合的指标(Edmond等，1983)。高陇矿区块状硅质岩和古潭矿区块状或条纹状硅质岩中MgO含量很低，高陇金矿为微量，古潭矿区小于0.05%，其SiO2/MgO比值大于2000。其余条带状硅质岩由于条带状或白云岩围岩中的碳酸盐成分，MgO含量增加，一般在0.25% ~ 65438±0.27%之间，少数接近4%。可见该区这些硅质岩的形成与热水的作用有关。
结果表明，海洋沉积物中铁、锰的富集主要与热水的参与有关，而铝、钛的富集则与陆源物质的参与有关(Bostrom等，1969，1973；足立，1986；山本，1987).因此，Bostrom等人(1969，1973)提出以海洋沉积物中Al/(Al+Fe+Mn)的比值作为判断热水组分参与沉积的指标，这一比值随着沉积物中热水沉积物含量的增加而降低。足立等人(1986)和山本(1987)指出，硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值从纯热水沉积物的0.01到近海生物成因的0.60不等。Turekian等人(1961)研究表明，现代深海远洋粘土的比值为0.54，陆架远岸粘土的比值为0.613，页岩中相应的平均比值为0.62。杉崎等人(1982)和山本等人(1983)指出，中国和日本近海上麻生地体中放射虫燧石岩的比值为0.6；相关研究表明，热水沉积物的这一比值很低，如东太平洋隆起的热水沉积物的比值低于0.01(Bostrom等人，1969)，加拉帕戈斯裂谷硅质喷口附近的SiO2 _ 2沉积物的比值接近于零(Herzig等人，1988)。
表5-1广西硅质岩岩石化学成分及参数
注:A-SRO；b宝；c-TFe2O3 .本书样品测试单位:桂林有色金属矿产地质测试中心。
表5-2硅质岩的岩石化学成分及参数
图5-1广西硅质岩Fe/Ti和Al/(Al+Fe+Mn)图解
Fe/Ti与Al/(Al+Fe+Mn)的关系是根据现代海底金属热水矿床的地球化学特征判断矿床是否为热水矿床的指标。Bostrom(1983)指出，一个海相沉积，当其Fe/Ti大于20，Al/(Al+Fe+Mn)小于0.35时，就是典型的热水沉积。在1973中，绘制了Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图，以区分深海沉积物中的热水金属矿床。后来，Bostrom(1983)和Spry(1990)进一步拟定了Fe/Ti-的图解，以区分热水源和陆源物质的混合比例。
本区硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值见表5-1和表5-2。从表5-1可以看出，广西5个矿区的16样品中，4个矿区(盘龙、古潭、夏磊、高龙)的11样品的Al/(Al+Fe+Mn)比值小于0.35，说明是典型的热水矿床，另外4个样品(。然而，它仍然接近0.35的值。同时，四个岩样都属于条带状或板层状硅质岩。除硅质条带外，岩石中还含有泥质灰岩或钙质泥岩条带，使铝含量和Al/(Al+Fe+Mn)比值增加。显然，纯硅质带是典型的热水沉积，条带状硅质岩也是热水沉积的产物，只能说明在热水沉积的间歇期沉积了一定的陆源物质形成了这一带。唯一一个比值(0.59)接近0.6的样品属于下锰矿区第8层，即矿体顶板硅质岩，是后期热液沉积成矿的产物，有更多陆源碎屑物质介入，使其比值变高应该是正常的。另外，从鬼母大厂、广西德保五个矿区八个地方采集的硅质岩样品的Al/(Al+Fe+Mn)平均值(表5-2)来看，有六个地方(盘龙、古潭、夏磊、高龙、鬼母、德保)的比值小于0.35，如上所述。另外两个地方(查屯和大厂)的比值为0.39，也接近0.35，说明主要是热液沉积的产物。如大厂硅质岩的比值为0.39，可能与部分硅质岩为条带状硅质岩有关，即除硅质岩外，还有一些由泥质岩或长石和绢云母组成的条带(韩发等，1997)。
将广西这些地区硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比与国内外硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比进行比较(表5-2)，可以看出，它与我国秦岭地区的八方山、前东山、邓家山、笔架山、巴罗等铅锌矿床和拉尔玛金铀矿床以及云南墨江金矿的热水沉积硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比相近。宋春辉等，1992；刘佳俊等人，1993；应汉龙等，1999)；朝鲜川德铅锌矿床中的热液沉积硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值也非常相似，与美国Fran-ciscam地体中的热液沉积硅质岩和深海钻探计划第32航次中的热液硅质岩、白粘土等硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值相似，但与中国Kamiaso的放射虫硅质岩明显相似。但有些矿区确有陆源物质混入，常形成条带状硅质岩，夹钙质泥岩条带。这一特征与田野玉川锰矿的燧石岩石非常相似。田野玉川矿区的燧石岩石被认为是由海底热泉形成的，其Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.55。原因可能是Al2O3有更多的薄层火石。如前所述，钛和铝在海洋沉积物中的富集与陆源物质的参与有关。因此，矿区薄层燧石的某些薄层可能主要是陆源物质，使岩石中的Al含量增加，导致Al/(Al+Fe+Mn)比值增大。广西的夏磊和查屯也是锰矿区，矿体、矿石成分和硅质岩与之相似，Al/(Al+Fe+Mn)比值也较高(表5-1)。与它们相比，也说明该区硅质岩主要是热水沉积所致。
在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图上(图5-1)，广西各矿区的样品主要集中在曲线中部，热水来源的比例约为40%，其中三分之二约为50%，三分之一大于60%，与上述特征一致。
根据海洋沉积物中铁、锰、铝、钛的不同来源，Bostrom等人(1969)还绘制了一个Al-Fe-Mn三角成因判别图，用以区分热水沉积物和正常沉积物。后来足立等人(1986)和山本(1987)也成功地将此图(图5-2)应用于硅质岩的成因判别。该区5个矿区的16个硅质岩样品在Al-Fe-Mn三元图上的投影点，只有夏磊矿区顶板的硅质岩样品落入非热水区，其余5个样品落入热水沉积与非热水沉积的过渡带，是热水沉积与陆源水沉积相互作用的产物，其余10个样品均落入热水沉积区。其他大厂、鬼母和德保地区硅质岩平均值的投影点显示，只有大厂属于热水沉积与非热水沉积的过渡带，而鬼母和德保地区均属于热水沉积带。这些与上述认识一致，反映出广西硅质岩主要是热液沉积的产物，部分矿区有陆源物质参与。
图5-2硅质岩铝铁锰三角图(据足立等人1986)
二、重晶石岩石中常量元素的特征
广西容县鸡笼顶铜银多金属矿、来宾古潭重晶石矿、武宣盘龙铅锌矿、三江重晶石矿重晶石岩石化学分析结果见表5-3。从表中可以看出，区内四个矿区重晶石岩石的化学成分比较纯净。除了盘龙矿区的一个样品，其他样品的BaSO4含量都在97%左右，成分含量在1% ~ 2%的只有古潭和三江的SiO2 _ 2和盘龙的SrO，其他成分都小于1%。这一特征与湖南新晃、湖北随州、陕西银洞子的重晶石岩非常相似，认为是热液沉积形成的(涂光池等，1987；颜，1995)，因此推测该区上述四种重晶石岩也可能与热液沉积作用有关。此外，该地区重晶石样品的Fe2O3含量高于FeO，表明地层环境相对氧化。
表5-3重晶石的岩石化学成分和参数
* TFe2o3；括号中的数字是计算值；来源:1~9本书；10 N12涂光池等人(1987)；13严(1995)。本书样品测试单位:桂林有色金属矿产地质测试中心。
如前所述，海洋沉积物中MgO和Al/(Al+Fe+Mn)的比值是判断海洋沉积物是否为热水沉积的重要指标，利用Al-Fe-Mn三角成因判别图可以有效地判别沉积物是否为热水沉积。由于该区四个地方的重晶石岩都是海相沉积，这些指标和图解也可以用来探讨其成因。
MgO含量特征:该区10重晶石样品中MgO含量很低，其中三江样品中MgO含量为0.05%；盘龙矿区1个样品的MgO含量为0.35%，1个样品为0.0079%，其余7个重晶石岩石的MgO含量均小于0.05%。这与现代大洋中脊热水系统中MgO的严重亏损相一致(Edmond等，1983)，与新晃、睢县、银洞子等热水沉积的重晶石岩石中MgO含量较低相类似(表5-3)。可以认为，这些矿区重晶石岩的形成与热水的作用有关。
Al/(Al+Fe+Mn)比值:从表5-3和图5-3可以看出，广西4个矿区8个重晶石样品的Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.02 ~ 0.19，明显小于0.35，是典型的热水矿床。另外两个样品的Al/(Al+Fe+Mn)比值分别为0.51和0.53，小于0.6，说明仍有热水作用，因为两个样品都属于古潭矿区，具有条纹状或条带状构造，而同为矿区的另一个样品致密块状，比值较低，为0.19，是典型的热水作用。从整个矿区来看，结合上述矿区硅质岩的特征分析，古潭矿区重晶石岩应该主要是热水的产物。比较广西四个矿区重晶石岩与我国新晃、睢县、银洞子矿区热水沉积重晶石岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值，也可以看出比值相近，主要是热水沉积的典型产物。
在Al-Fe-Mn三角的成因判别图上(图5-4)，广西4个矿区10个重晶石样品中的8个，以及中国新晃、睢县、银洞子3个矿区重晶石样品的投影点均落入热水沉积区，只有古滩的2个重晶石样品落入非热水区，这2个样品(古3和沈4)就是上述工具。
图5-3广西重晶石岩石Fe/Ti和Al/(Al+Fe+Mn)图解(原图基于Spry，1990，图中描述同图5-1)。
图5-4广西重晶石铝铁锰三角图(据足立等1986)
三。电性岩石的常量元素特征
由于电石(或电石英)中的矿物成分除电气石外主要为应时，其应时含量可达40% ~ 70%，因此，电石可视为一种特殊的硅质岩。广西及国内外部分地区热水沉积地幔岩化学成分分析结果见表5-4。从表中可以看出，这几个地区的电石中常量元素的含量都差不多，尤其是SiO2含量更高，一般都大于60%。广西宜东地区电石岩中二氧化硅含量为62.35% ~ 76.74%，平均为67.67%，大厂坡-铜坑地区电石岩中二氧化硅含量为66.59%，两者接近。因此，无论从矿物成分还是化学成分来看，辉石岩都可以视为一种特殊的硅质岩。岩石中其他元素的含量以高Al2O3为特征。一个电石英岩石洞穴中Al2O3含量范围为9.12% ~ 13.76%，平均值为12.48%，大厂坡-铜坑矿区略低，达6.33%。此外，岩石中FeO、Fe2O3、MgO、B2O3含量高也是岩石的重要特征，尤其是B2O3含量，除大厂矿区略低于0.71%外，伊东矿区高达2.96% ~ 4.32%，平均为3.85%。
韩发等(1989)和等(1990)提出，利用硅质岩的TiO _ 2、Al _ 2O _ 3、K _ 2O和Na _ 2O含量的相关二元图，可以有效地区分生物成因硅质岩和火山或海底热液成因硅质岩。在Al _ 2O _ 3-TiO _ 2和Al _ 2O-(K _ 2O+Na _ 2O)的二元图上，用此二元图来判别电石英岩(电石英岩)是一种特殊的硅质岩，也表明广西某洞穴电石英岩和长坡-铜坑电石英岩，以及国内外其他矿区电石英岩的投影点， 都与火山弧区硅质岩和海底热卤水沉积硅质岩的投影点落入同一区域。 特别值得指出的是，作者通过工作还发现，在Al2O3-TiO2 _ 2和Al2O3-(K2O+Na2O)二元图上，不同来源的硅质岩和辉石岩都有各自明显的富集区。在热水沉积区，这些辉石岩的投影点更近，相对集中在一个小区域内，故称为热水沉积辉石岩区，即HT区。无论是来自中条山胡家峪铜矿、内蒙古白鲁乌图铜硫多金属矿和辽东张家沟-蔡家沟硫铁矿，还是来自加拿大沙利文铅锌银矿、澳大利亚Brokenshire铅锌矿和国外Gordon Dekedom铅锌金矿，这些岩石都被认为是典型的热液沉积岩(孙海田等，1990；聂冯军等，1990；夏，1997；韩发等，1997；Slack，1993；Plimer，1986)，从岩石化学角度为广西宜东店营岩和大厂坡-铜坑店石岩的热液沉积成因提供了新的证据。同时，也为热液沉积电石的成因解释提供了新的成因判别图。
四。层状矽卡岩的常量元素特征
层状矽卡岩产于广西佛子冲铅锌矿和陶冬铅锌矿以及牛塘界钨矿和秦家铜锡矿中，是矿床的直接容矿岩石。对于层状矽卡岩的主量元素特征，前人已经用Al/(Al+Fe+Mn)比值和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解进行了研究，如陆元发(1999)对滇西北羊拉铜集区层状矽卡岩的研究，刘玉萍(1999)对广西层状矽卡岩的研究，杨斌等(2000a)对佛子冲铅锌矿田层状矽卡岩的研究，以及* *等结果表明，Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.033 ~ 0.39，平均值为0.203，为典型的热水沉积。在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图上(图5-7)，大部分投影点位于海原热水沉积物的投掷点附近，部分投影点靠近陆源沉积物的端员，表明有部分陆源物质参与。作者对陶冬矿区的两个矽卡岩样品进行了研究、分析和测试。Fe/Ti比值为163.28和13.08，平均值为88.18，Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.06和0.53，平均值为0.295，为典型的热水沉积。在Fe/Ti-Al(Al+Fe+Mn)图上(图5-7)，一个投影点落在海原热水沉积附近，另一个投影点落在陆源沉积端元附近，显示出明显的陆源物质干预特征。因此，研究结果总体上表明，佛子冲和陶冬铅锌矿区的层状矽卡岩主要是热液沉积的产物，但也有一些陆源物质的参与。
表5-4电石岩(店营岩)的岩石化学成分百分比
注:本书样品测试单位:桂林有色金属矿产地质测试中心。
图5-5不同成因类型硅质岩的Al2O3-(K2O+Na2O)图解(原图基于毛景文等，1990)。
图5-6不同成因类型硅质岩的TiO _ 2-Al _ 2O _ 3图
(原图据毛景文等，1990)图例同图5-5。
图5-7层状矽卡岩的Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解(根据BostromK。, 1973).