0 引言

随着矿产资源的不断开发，地表或出露较浅的矿产资源已经日益减少，隐伏矿体的预测工作便显得日趋重要。挥发性元素往往作为运矿载矿元素在成矿过程中有着重要作用，并形成明显的地球化学异常[1-13]。在碳酸盐岩围岩中，C、O同位素异常往往也具有较好的指示意义，而受到部分学者的重视[1，11，14-15]。本次通过对湖南荷花坪锡多金属矿床挥发性元素地球化学特征以及C、O同位素地球化学特征的研究，探讨了挥发性元素地球化学特征以及C、O同位素地球化学特征与矿体的对应关系。

1 矿区地质背景

荷花坪矿区位于湖南省郴州市东南部，其西北部紧邻王仙岭岩体。矿区位于扬子古陆和华夏古陆间的华南褶皱系北缘，炎陵—郴州—蓝山NE向构造岩浆带与郴州—邵阳NW向构造岩浆带的的交汇部位。大地构造位置属于华南古生代褶皱系湘南—桂东坳陷的东部，向东毗邻赣南—粤北隆起。

区内地层主要出露有中上泥盆统和石炭统碳酸盐岩和少量碎屑岩，其中中泥盆统跳马涧组和棋梓桥组为该区的主要矿源层和富矿地层(图1)。区内岩浆岩主要为王仙岭岩体及一系列NE向花岗斑岩脉。王仙岭岩体中部为中粗粒二云母二长花岗岩，边部为中细粒斑状黑云母二长花岗岩，其形成时代为印支期—燕山期[16-19]。区内主要发育3组断裂，其中NNE—近SN向断裂控制了王仙岭岩体的就位，NE向断裂则控制了晚期花岗斑岩脉的就位。在王仙岭地区周边发育大量有色金属矿床，如红旗岭锡多金属矿床、柿竹园钨锡钼铋多金属矿床、野鸡尾锡多金属矿床、金船塘锡铋多金属矿床等，同时王仙岭岩体成矿元素W、Sn、Mo、Bi、Be、Nb的含量较高，成矿标志元素F、B、Bi、Li的含量也异常高[20]。

荷花坪矿床主要为锡多金属矿床，并伴生有铁、锰、硫、萤石矿化[20]。前人研究查明，该区分布有大面积的W、Sn、Pb、Zn、Au、Ag、As化探异常[17]。锡多金属矿体主要由含锡矽卡岩型和锡石-硫化物型两类矿石所组成[17]。

  

图1 荷花坪矿区地质图Fig.1 Geological map of the Hehuaping mining area1—第四系 2—泥盆系中统棋梓桥组 3—泥盆系中统跳马涧组 4—花岗斑岩 5—花岗岩(燕山早期第二次) 6—花岗岩(燕山早期第一次) 7—锡矿(化)体 8—铁锰矿体 9—实测、推测断层 10—勘探线及编号 11—钻孔及编号 12—取样点及路线 13—取样点及编号

2 样品采集及分析

本次研究沿矿区47号和64号两条勘探线进行取样工作，前后共进行了两次取样工作，建立两条地球化学剖面。样品主要为跳马涧组碎屑岩和棋梓桥组碳酸盐岩。同时在4701钻孔岩芯取样，建立一条垂向剖面。样品主要为棋梓桥组的矽卡岩和大理岩，部分发生矿化。

吊脚楼多为苗族等少数民族的传统居所，是我国西南地区的极具特色的古老建筑，远承7000年前河姆渡文化中的干栏式建筑。房屋地面随倾斜地形变化在30～70°的斜坡上，使用斧凿锯刨和墨斗墨线等搭建。最终形成了掉层、错层以及附崖等奇特的建筑形式，由单体木构相互搭钩而成。这种类型的吊脚楼与“干栏”相比，巧妙地脱离了原始性，含有较深的文化底蕴，被人们形象地比作为巴楚文化的“活化石”。

ZK4701剖面全岩的碳氧同位素值均较低，变化不大。碳同位素在离地表较近的地方值接近0，随着深度的增加，碳同位素值明显降低，负异常与矿化较好的吻合(图3)。

1、气候影响 低温、阴雨、光照不足时诱发水稻立枯病的重要条件，其中以低温影响最大。黑龙江省水稻播种时间多在4月5日-4月25日，此时外界气温仍不稳定，易出现连续降温、阴雨天气，水稻是喜温作物，当温度低、苗床湿度大时水稻抗病性下降，有利于病菌的侵入发生黄枯。如持续低温或阴雨后温度突然升高，昼夜温差大，加之苗床湿度大，造成水稻秧苗弱，根系发育不良，吸水能力差，而高温使得水分蒸发迅速，幼苗吸收水分和叶片蒸腾比例失调，常引起水稻幼苗发生靑枯，严重的致使秧苗枯死。

3 挥发性元素地球化学特征

通过矿区勘探线样品的分析结果，结合离矿区较远的区域地层样品的分析数据*内部资料，未发表数据。，参考华南褶皱系各种岩性地层元素的丰度值[21]，对矿区内棋梓桥组和跳马涧组含矿围岩部分元素的背景值进行了讨论。华南褶皱系古生代地层碎屑岩样品的F、Li、Rb、B等元素的平均值可以作为矿区相应元素的背景值，即F为410×10-6，Li为34×10-6，Rb为96×10-6，B为37×10-6。矿区碳酸盐岩样品Rb含量可以用华南褶皱系Rb的平均含量作为背景值，为10×10-6，而华南褶皱系碳酸盐岩F、Li、B的含量明显高于矿区地层中的含量，综合矿区及离矿区较远的地层中碳酸盐岩样品的分析结果，确定F的背景值不高于300×10-6，Li的背景值不高于6×10-6，B的背景值低于1×10-6。

岩石的挥发性元素地球化学组成结果见表1。湖南荷花坪矿区两条地表剖面采集的碳酸盐岩样品中，F元素含量为57.8×10-6～3990×10-6，Li元素含量为1.27×10-6～58.44×10-6，Rb元素含量为2.44×10-6～100.39×10-6，B元素含量<124×10-6。由于含矿热液往往具有极高的挥发性元素含量，部分样品的极高值(样品P47-4，P47-7，P47-10，P47-13)可能是由蚀变或矿化引起。碎屑岩样品F的含量为300×10-6～2660×10-6，Li的含量为17.38×10-6～165.92×10-6，Rb的含量为75.17×10-6～537.85×10-6，B的含量为13.1×10-6～306×10-6。挥发性元素的正异常并表现出较好的一致性(图2)。

 

表1 荷花坪矿区围岩挥发性元素及主要成矿元素含量Table 1 Contents of volatile elements and major metallogenic elements in surrounding rocks of the Hehuaping mining area

  

样品编号岩性FLiRbBSn样品编号岩性FLiRbBSn 64勘探线 47勘探线P64-1灰岩95411.5812.65<10.44P47-12大理岩90324.3715.99<12.06P64-2灰岩1994.938.85<10.46P47-13蚀变灰岩399022.665.15<17.71P64-3灰岩1454.8619.733.510.67P47-14灰岩48917.6614.923.511P64-4灰岩24856.188.57<10.43P47-16灰岩57127.9921.8212.61.2P64-5灰岩4746.7128.0330.71.93P47-17灰岩1655.3396.291.08P64-6灰岩1373.76.24<13.8P47-18灰岩4234.4912.08<10.73P64-7灰岩2113.993.92<10.65P47-19大理岩43719.733.37<10.48P64-8灰岩2185.037.165.080.72P47-20大理岩2856.3211.38<13.47P64-9灰岩40312.713.67<10.84P47-21大理岩40116.316.11<15.55P64-10蚀变灰岩54911.757.58<13.98P47-22大理岩2416.2212.0211.80.64P64-11灰岩4166.484.47<11.42P47-23灰岩1242.012.68<10.28P64-12砂岩171644.96173.4148.592.0747P-1灰岩82339.5938.542.32.18P64-13砂岩74123.8799.36574.8247P-2大理岩1547.636.426.091.03P64-14灰岩1048.84.542.422.1447P-3大理岩37910.523.74<11.06P64-15砂岩849114.8518841.411.5947P-4灰岩5838.7810.69<10.9964P-2灰岩2443.7515.94<12.5447P-6大理岩1417.2613.16<11.0364P-3灰岩3512.528.16<12.9347P-11含透闪石大理岩57142.2411.8880.227.1764P-4灰岩36058.4435.9341.41.81ZK4701钻孔 47勘探线ZK4701-01含白钨矿大理岩25513.956.99-3.42P47-4蚀变灰岩2226165.92537.8512064.92ZK4701-04含白钨矿大理岩136012.1315.16-12.33P47-5砂岩50530.9475.173063.73ZK4701-18矽卡岩396028.1143.11-3.82P47-6砂岩2538100.52296.9231.635.79ZK4701-22矽卡岩3210101.27451.02-115.96P47-7蚀变灰岩118917.38275.1422.973.9ZK4701-25含磁铁矿矽卡岩248011.5410.13-8.60P47-8砂岩60930.94137.0424.424.96ZK4701-33矽卡岩132012.3639.37-6.68P47-9砂岩158066.27381.4636.747.05ZK4701-38含矿矽卡岩145029.5759.46-9.36P47-10蚀变灰岩153594.89210.4771.66.93ZK4701-42矽卡岩20018.6532.85-17.09P47-11硅化灰岩90745.93100.3912466.56ZK4701-58矽卡岩型锡矿石198026.4482.36-185.40

注：P47、47P样品，P64、64P样品为先后两次采集样品；元素量单位为w(B)/10-6

由图2可见，在距离矿体较近的地区，围岩F、Li、Rb、B等元素的含量明显升高；而在离矿体较远的地区，围岩的挥发性元素含量相对较低，表现为在近矿地区具有明显的挥发性元素地球化学正异常，矿体与挥发性元素之间有很好的对应关系。

在岩浆演化过程中，F、Li等挥发性元素与W、Sn、Nb、Ta等金属成矿元素关系密切，往往在岩浆分异演化的晚期阶段发生富集。与钨、锡、铌、钽等金属成矿有关的花岗岩中，往往也具有较高的挥发性元素丰度值。

经济活动已经占据了人类社会生活的主导地位，作为社会体系当中的一份子，每一位社会成员都具有“经济人”的特质，艺术家也不例外。看重并追求自己的利益是“理性”的，在市场秩序中艺术家对自身的经济利益有所追求是必然的也是无可厚非的。

  

图2 荷花坪矿区P47、P64勘探线挥发性元素地球化学剖面Fig.2 Geochemical profiles of volatile elements in P47 and P64 exploration lines in the Hehuaping mining area1—中泥盆统棋子桥组 2—中泥盆统跳马涧组 3—花岗斑岩 4—花岗岩 5—矽卡岩 6—锡矿体 7—铅锌矿体 8—断层 9—钻孔及编号

  

图3 荷花坪矿区ZK4701钻孔挥发性元素、碳氧同位素地球化学剖面Fig.3 Geochemical characteristics of volatile elements and carbon and oxygen isotopes in ZK4701 drilling hole of the Hehuaping mining area1—残坡积层 2—大理岩 3—矽卡岩 4—砂岩石英岩互层 5—锡矿体 6—铅锌矿体

4 碳氧同位素地球化学特征

岩石碳氧同位素的分析结果见表2。P64剖面全岩碳同位素值δ13CPDB=-4.01‰～+2.14‰，平均-0.36‰；氧同位素值δ18OPDB=-28.67‰～-8.27‰，平均-17.41‰。ZK4701全岩样品的碳同位素值δ13CPDB=-6.28‰～-0.86‰，平均-4.15‰；氧同位素值δ18OPDB=-21.29‰～-13.90‰，平均-17.22‰。

P64剖面围岩碳氧同位素值最低值均出现在矿体附近，随着与矿体的距离增大，碳氧同位素值均有所变大(图4)。区内围岩δ13CPDB值在临近矿体的部位明显降低，形成负异常；随着与矿体的距离增大，同位素值增大，异常逐渐消失。δ18OPDB值明显低于正常海相碳酸盐岩氧同位素值(δ18OPDB=-6‰～-4‰)，剖面中负异常不明显，可能是由于围岩与后期热液及大气降水发生同位素交换，使得同位素值明显降低。

教师需要将职业素养分类整合，不同的职业素养运用不同的教学手段，不要以单纯的文字讲授为表达形式，譬如，针对职业礼仪，教师可以设置不同的职场场景，让学生扮演不同的角色，根据学生的实际做法，大家愉快的判别学生所展现的合适不合适，从而引出较为合适的展现形式。又譬如，针对专业技能，教师串联相关专业的知识点后，引出实际职场中，对这项课本的专业知识技能需要掌握到什么程度，知识的实际运用能力，真正做到理论和实践的结合。

 

表2 荷花坪矿区碳氧同位素组成Table 2 Carbon and oxygen isotopic composition of the Hehuaping mining area

  

样品号δ13CPDB(‰)平均值δ18OPDB(‰)平均值样 品 号δ13CPDB(‰)平均值δ18OPDB(‰)平均值64P-21.0464P-3-0.7164P-4-0.05P64-12.14P64-20.21P64-3-0.84P64-40.58P64-5-0.30P64-60.61P64-70.69P64-80.43P64-9-1.88-0.36-18.95-15.86-14.19-21.17-15.45-17.43-20.16-11.74-21.12-22.88-16.37-16.80-17.41P64-10-4.01P64-11-0.39P64-14-2.96ZK4701-01-0.86ZK4701-04-4.40ZK4701-18-3.95ZK4701-22-6.28ZK4701-25-5.01ZK4701-33-3.85ZK4701-38-4.35ZK4701-42-4.87ZK4701-58-3.81-0.36-4.15-8.27-28.67-12.05-13.90-16.70-17.89-21.29-19.57-15.26-15.28-20.02-15.03-17.41-17.22

  

图4 荷花坪矿区P64剖面碳氧同位素地球化学剖面Fig.4 Geochemical characteristics of carbon and oxygen isotopes in P64 profile of the Hehuaping mining area1—泥盆系中统棋梓桥组 2—泥盆系中统跳马涧组 3—花岗斑岩(燕山晚期) 4—花岗岩(燕山早期) 5—矽卡岩 6—矿体 7—实测、推测断层

5 讨论

在两条剖面中分别出现了一处与矿体关系不很密切的挥发性元素异常(图2)，可能是岩浆演化后期，富含挥发性元素的岩浆熔液侵入到围岩中，形成岩脉时，由于喷气作用，挥发性元素在围岩中大量富集，使元素含量升高而形成异常。ZK4701钻孔的样品原岩均为碳酸盐岩，多数样品已发生矽卡岩化，部分样品并伴有矿化。由图3可见，样品的F、Li、Rb元素的含量明显高于矿区正常碳酸盐岩的背景值含量，显示由于受蚀变及矿化作用的影响，挥发性元素在围岩中大量的富集，形成异常。此外，挥发性元素F、Li、Rb的元素含量与主要的成矿元素Sn的含量具有较好的一致性，当围岩中有Sn的高含量时，对应的也存在挥发性元素异常，充分说明了由于受到含矿热液的蚀变作用，围岩中伴生了与成矿作用相关的挥发性元素异常。

P64勘探线和ZK4701钻孔中的碳酸盐岩样品还进行了C、O同位素组成的分析。碳酸盐岩的C、O同位素分析是在中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室利用同位素质谱仪完成的，分析精度δ13C≤0.1‰，δ18O≤0.1‰。碳氧同位素的标准采用的均是Carolina南部白垩纪皮狄组中的拟箭石，分别以δ13CPDB和δ18OPDB表示。

前人研究成果显示，华南地区泥盆系、石炭系碳酸盐岩中的δ18O和δ13C值变化能够提供清晰的水热蚀变信息[1，15，22-23]。对于浅变质和未变质的碳酸盐岩地层区，通过碳、氧同位素在碳酸盐岩围岩中的负异常可以用来圈定隐伏矿体和岩体[1，15，22]。

当围岩为砂岩的时候，由于砂岩的化学活泼性较弱，具有较好的脆性，同时具有较高的孔隙度，因此比较有利于热液的迁移、渗透，利于形成原生地球化学异常。挥发性元素地球化学异常往往会和成矿元素异常共生。但相比成矿元素异常，挥发性元素由于具有更强的穿透能力，运移距离更远，因此具有比成矿元素更强的地球化学异常。当围岩为碳酸盐岩时，除去已明显受到热液蚀变的围岩具有明显的成矿元素异常外，蚀变较弱或未蚀变的围岩，在离矿体较近的地区，只存在挥发性元素异常，而没有成矿元素异常的产生。

由于挥发性元素在与钨锡等多金属成矿有关的花岗岩中往往发生富集，并且容易和成矿元素一起在岩浆演化晚期的岩体前锋部位聚集，因此往往可以用于指示相关金属矿体或与矿体有关的岩体的位置。在岩浆演化晚期，由于岩浆结晶和喷气作用的影响，挥发性元素在流体中的溶解度大大降低。挥发性组分的逸出和活泼元素的运移可以在矿体上部和周围形成范围较大的原生地球化学异常，称为喷气晕。喷气晕主要由F、Li、Rb、B等元素的原生异常组成，构成矿体原生晕的外带，并可能伴有成矿元素(W、Sn等)异常。相比于传统的成矿元素地球化学异常，挥发性元素地球化学异常往往具有更大的指示深度，往往可以达到300m左右，部分地区甚至在外围500～800m的地区仍可见异常发育。因此，喷气晕可以作为寻找隐伏(成矿)岩体或矿体的预测标志。

本次研究共分析了岩石F、Li、Rb、B、Sn等元素的地球化学组成。其中F、B元素的分析是在江苏省地质调查研究院(南京矿产资源监督检测中心)完成的，F是利用离子分析仪分析的，仪器型号为PXSJ-216；B是利用一米平面光棚摄谱仪进行分析的，分析仪器型号为WP1外。Rb、Li、Sn的分析是在南京大学内生金属矿床重点实验室完成的，分析方法为等离子质谱分析，分析仪器具体型号为Finnigan Elements Ⅱ，分析误差<5%。

碳酸盐岩全岩的碳氧同位素会由于热液和热源造成的热场而在后期发生变化。引起围岩碳酸盐岩同位素交换反应的主要因素有后期热液同位素组成以及热场的强度。通常情况下，后期的热液的碳氧同位素值均要低于碳酸盐岩围岩，因此热液与围岩发生同位素交换反应后会造成围岩的同位素值降低。在下部有隐伏矿体或岩体的时候，由于受到温度和热液的作用，碳酸盐岩的碳氧同位素组成均会发生变化，使得δ13C和δ18O值均会有所下降，形成一个低值的碳氧同位素晕。

由图3、图4可见，荷花坪矿区钻孔ZK4701和剖面P64样品的碳、氧同位素负异常均与矿体具有较好的一致性，而在远离矿体或者近地表的地区，样品的δ13CPDB和δ18OPDB值明显的增高。样品的碳氧同位素异常也与岩石的挥发性元素、成矿元素异常相一致，表明碳酸盐岩的碳、氧同位素异常对于隐伏矿体具有较好的指示意义。

在育种方面，采用低温等离子技术聚合进行种子的包衣处理，可以有效降低种子培育的时间和成本，同时具有防虫防病的作用。

6 结论

通过湖南荷花坪矿区的研究，认为由氟、锂、铷、硼构成的喷气晕与矿体分布对应较好，能够有效的反映隐伏成矿岩体和指示矿化趋势，对指导深部找矿工作有重要意义。在离隐伏岩体或矿体近的地方，围岩的氟、锂、铷、硼的含量明显增加，形成了喷气晕，而随着远离岩体或矿体，围岩的地球化学异常明显减弱。

当围岩是碳酸盐岩时，在离隐伏岩体或矿体较近的地区，围岩的碳氧同位素值降低，形成负异常。围岩的碳氧同位素特征可用于找寻深部隐伏岩体或矿体。

实验均平行测定 3次，结果用平均值±标准差（SD）表示。使用MS Excell 2010软件对数据进行整理，用SAS.V8对各组数据间的差异显著性进行分析（p＜0.05）；使用GraphPad Prism 5软件作图。

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