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user: 4. 微量元素地球化学 本次研究以矿区内5中段Ⅳ号矿体和9中段V号矿体为重点研究对象，选取紫红色砂岩(YZT-1， YZT-10， BF-9-25)、浅色砂岩(YZT-20， BF-10)和辉铜矿矿石(BF-9-17， BF-9-18)样品送广州澳实分析检测(广州)有限公司进行微量元素和稀土元素检测，测试仪器采用等离子体质谱仪(ICP-MS)，经密码样校验，分析误差小于8%。 根据紫红色砂岩和浅色砂岩中铜含量的差异，将7件样品分别划分为辉铜矿矿石(铜含量大于3000 × 10 −6 )、浅色矿化砂岩(铜含量为100 × 10 −6 ~3000 × 10 −6 )、紫红色矿化砂岩(铜含量为100 × 10 −6 ~3000 × 10 −6 )和紫红色无矿砂岩(铜含量小于100 × 10 −6 ) 4类。分别计算出3类砂岩及矿石中的微量元素平均含量及其浓集系数，列于表1。 1) 砂岩中富集Cu、Ag、As、Cd等亲硫元素。亏损Ta、Sc、Co、Ni、V等亲石、亲铁元素，表明矿区内砂岩层有利于Cu等亲硫元素的初始富集，具有“矿源层”的特征 [ 9 ] ；辉铜矿矿石中Cu显著富集，Ag、Cd等亲硫元素含量高(浓集系数 > 350)，为矿化指示元素。从辉铜矿矿石→紫红色矿化砂岩→紫红色无矿砂岩，Sb、Cd平均含量也随着铜元素含量的降低而逐渐降低，与Cu含量变化呈正相关，以上特征反映铜富集成矿过程与中低温热液交代作用关系密切 [ 10 ] 。 2) 高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf、Th、Ti平均含量随着辉铜矿矿石→紫红色矿化砂岩→紫红色无矿砂岩呈递增态势，含量在紫红色无矿砂岩中达到最高，为浅色砂岩的1.1~2.5倍，反映高场强元素随着铜的不断富集而逐渐减少，推测与强烈的水–岩作用有关 [ 11 ] 。在热液改造作用过程中，因Zr的强活动性，交代改造形成的矿物中Zr/Hf值更高 [ 10 ] ，在辉铜矿矿石与砂岩中，辉铜矿矿石中Zr/Hf值最高，达到185.00，远高于砂岩内的Zr/Hf值，表明辉铜矿矿石经热液改造作用形成。Sr/Ba值可以帮助判断沉积时水体的古盐度 [ 12 ] ，辉铜矿矿石、紫红色矿化砂岩及紫红色无矿砂岩中的Sr/Ba值均大于1，表明沉积时水体的盐度较大，其中辉铜矿矿石中Sr/Ba值更是达到24.27，远远高于砂岩，推测铜矿体形成后受到了 Table 1 Average contents， enrichment coefficient of trace elements and ratios of element pairs of the sandstone in the 5 and 9 Middle Member in the Bofang copper distric 元素 辉铜矿矿石 浅色矿化砂岩 紫红色矿化砂岩 紫红色无矿砂岩 平均含量 浓集系数 平均含量 浓集系数 平均含量 浓集系数 平均含量 浓集系数 Cu 10，000.00 158.73 146.50 2.33 957.00 15.19 80.00 1.27 Ag 100.00 1250 2.90 36.25 0.90 11.25 0.50 6.25 As 28.50 12.95 28.50 12.95 5.00 2.27 13.50 6.14 Sb 32.50 54.17 5.00 8.33 6.00 10.00 5.00 8.33 Ti 100.00 0.02 2250.00 0.35 400.00 0.06 4250.00 0.66 V 22.50 0.16 25.50 0.18 9.00 0.06 88.50 0.63 Cr 1.50 0.01 34.50 0.31 4.00 0.04 65.00 0.59 Mn 197.00 0.15 31.50 0.02 85.00 0.07 205.50 0.16 Co 4.50 0.18 1.00 0.04 2.00 0.08 4.00 0.16 Ni 7.00 0.08 3.00 0.03 20.00 0.22 9.50 0.10 W 5.00 4.55 2.00 1.82 3.00 2.73 3.50 3.18 Sn 1.00 0.59 1.50 0.88 1.00 0.59 4.00 2.35 Mo 24.50 18.85 1.00 0.77 1.00 0.77 5.00 3.85 Sr 155.35 0.32 214.25 0.45 122.50 0.26 625.00 1.30 Ba 6.40 0.02 2157.10 5.53 26.60 0.07 385.50 0.99 Cd 75.65 378.25 0.50 2.50 0.80 4.00 0.50 2.50 Ga 0.10 0.01 6.65 0.37 1.80 0.10 16.00 0.89 Be 0.50 0.38 0.55 0.42 0.50 0.38 1.45 1.12 Rb 0.40 0.01 30.80 0.39 14.90 0.19 106.55 1.37 Cs 2.32 1.66 4.05 2.89 3.24 2.31 21.03 15.02 Nb 0.25 0.01 7.90 0.40 1.50 0.08 15.40 0.77 Ta 0.10 0.03 0.70 0.21 0.10 0.03 1.35 0.40 Zr 55.50 0.35 232.00 1.45 18.00 0.11 248.00 1.55 Hf 0.30 0.20 5.95 3.97 0.50 0.33 6.80 4.53 Sc 1.00 0.07 4.50 0.32 1.00 0.07 10.00 0.71 U 909.50 535.00 1.67 0.98 2.50 1.47 3.28 1.93 Th 0.12 0.02 6.03 1.04 1.43 0.25 14.81 2.55 Zr/Hf 185.00 38.99 36.00 36.47 V/(V + Ni) 0.76 0.89 0.31 0.90 V/Cr 15.00 0.74 2.25 1.36 Ni/V 0.31 0.12 2.22 0.11 Sr/Ba 24.27 0.10 4.61 1.62 表1. 柏坊铜矿5、9中段砂岩微量元素平均含量、浓集系数及元素对比值 测试单位：中国广州澳实矿物实验室；注：浓集系数据 [ 18 ] 元素地壳丰度计算：元素含量单位为10 − 6 。 地下热卤水的改造作用 [ 13 ] 。 3) 在氧化环境下岩石中V/Cr值很低 [ 14 ] [ 15 ] 。从辉铜矿矿石到紫红色矿化砂岩再到紫红色无矿砂岩中，V/Cr值从15.00→2.25→1.36逐渐降低，表明辉铜矿矿石产生于还原环境中。相对于Ni来说，V聚集在强烈还原的富硫化氢环境中 [ 16 ] ，辉铜矿矿石中的Ni/V值较低，为0.31，反映了较强的还原环境；紫红色砂岩中Ni/V值最高，达到了2.22，反映了氧化环境的特点，同样反映出辉铜矿形成于还原环境中。 4) 根据辉铜矿矿石、浅色砂岩及紫红色砂岩微量元素蛛网图(图3)，可知其中辉铜矿矿石、浅色矿化砂岩、紫红色矿化砂岩及紫红色无矿砂岩的4条曲线的变化规律大致相同，砂岩与矿石均相对富集大离子亲石元素Cs及高场强元素U；相对亏损大离子亲石元素Rb、Sr及高场强元素Nb、Th。其中辉铜矿矿石中的元素Ti、Mo在蛛网图中均呈凸起状态，表现为相对富集，而砂岩中的元素Ti、Mo则有凸起有凹陷；砂岩中Ba元素有时凸起有时凹陷，推测可能与矿区的重晶石化有关；辉铜矿矿石中的U元素富集十分强烈，平均品位0.09%，远超铀的最低工业品位0.05% [ 17 ] ，达到铀矿的标准，反映铀矿为柏坊铜矿床中的伴生矿。矿石与砂岩在蛛网图中除少量元素以外，其他元素均呈大致相同的变化趋势，反映四者间存在亲缘性，母岩来源具一致性，表明砂岩参与到了辉铜矿矿石的成矿作用过程中并提供了部分的成矿物质。