一、地层中微量元素含量背景及共生组合

一、确定地层微量元素含量背景的方法

地层元素含量背景的研究，传统的方法是采用算术平均值作为含量背景，这种方法忽略了后期地质作用的影响。实际上，现在所测得的地层中的元素含量值，可能包括了两次或更多次地球化学作用，**是地层形成时的地球化学作用，第二是后期地球化学作用的叠加与改造。只有去掉后期叠加和改造的影响，才能真正了解地层形成时的地球化学作用特征。特别是对于以找矿为目的地质研究，只有分析出各地层形成时成矿元素的地球化学特征（原始丰度）和后期地球化学作用造成的元素富集或亏损，才能真正分析矿源层、含矿层及成矿规律，以指导找矿勘探。

根据Vistelius（1960）的“地球化学过程的基本定律”，单一地球化学过程形成的单一地质体中，化学元素的含量服从正态分布，也就是说沉积岩形成时元素的初始含量服从正态分布，而后期地球化学作用叠加的元素含量的混合分布则偏离正态分布（多峰偏态分布），且大多为正偏。Vistelius给出了多次地球化学作用叠加情况下元素含量的概论分布密度函数的表达式为：

湘中区域古流体及锡矿山锑矿成矿作用模拟

式中：fi（x）——正态分布密度函数；

pi——第i个正态母体的权系数；

i——地球化学作用的期次。

根据上述原理，可以应用柯尔莫洛夫—斯米尔诺夫正态检验方法，排除后期地质作用所叠加的影响，取*后正态分布的数学期望值作为元素在地层中的丰度值。

计算的步骤和方法是：

（1）统计微量元素含量的频率分布的平均值（X1）和标准离差（s1），从而确定一个数学期望值为a1=X1，方差为的正态分布。

（2）作一个统计假设H1：所研究的元素含量值来自正态母体N。然而，用柯尔莫洛夫—斯米尔诺夫方法对此假设进行检验。若假设被接受，则认为元素含量服从正态分布，求出柯尔莫洛夫统计量：

湘中区域古流体及锡矿山锑矿成矿作用模拟

对于一定的**水平a，求其临界值。若则在**水平上接受假设H1，即认为x1，x2，…，xn来自分布函数F（x）的概率母体；若，则假设被拒绝，在本文中取a=0.05。

图3-1微量元素丰度计算框图

根据上面的计算方法，应用C语言编制了计算程序，程序框图如图3-1。该程序可对一组数据进行正态检验，并自动去除不服从正态分布的超差样品，*后输出样品元素含量平均值、元素的丰度值、直方图以及累积频率曲线图。

二、元古宙地层中微量元素含量特征

岩石微量元素分析结果列于表3-1、表3-3，以上部大陆地壳平均值（Tayloretal.，1985）为背景值的富集系数R（平均含量/上部大陆地壳平均值）分别列于表3-2、表3-3。R值反映了各地层中微量元素含量相对于上部大陆地壳平均值的富集与贫化的程度。并将R分为四级：

R>1.50**富集

0.75

0.50

R≤0.50**亏损（或**贫化）

表3-1湘西元古宇冷家溪群、板溪群微量元素特征

由表3-1和表3-2可以看出：冷家溪群中锑、砷、金和钨含量分别为1.1×10-6～2.6×10-6，8.1×10-6～9.6×10-6，3.6×10-9～3.7×10-9和4.5×10-6～4.6×10-6。其富集系数分别为5.50～13.00，5.40～6.40，2.00～2.0**2.25～2.30，均**富集。铁族元素V、Cr、Co和亲铜成矿元素Cu、Pb、Zn也均**富集。亲石元素Sr的富集系数仅0.08～0.10，**贫化，而其他元素平均含量与上部大陆地壳平均值接近。

表3-2湘西元古宇地层微量元素富集系数R

板溪群马底驿组亲铜成矿元素Sb、As、Au、Pb和元素W**富集，其含量分别为：w（Sb）1.1×10-6～1.9×10-6，w（As）2.6×10-6～5.4×10-6，w（Au）2.5×10-9～9.6×10-9，w（Pb）36.6×10-6～36.7×10-**w（W）3.1×10-6～3.4×10-6。铁族元素V、Cr、Co、Ni也有不同程度的富集。Sr、Hg相对贫化，尤其亲石元素Sr的含量和富集系数仅为w（Sr）68×10-6～79.6×10-**0.19～0.23。

五强溪组亲铜成矿元素Sb、As**富集，其平均含量和富集系数分别为w（Sb）1.1×10-6～1.4×10-6，w（As）5.2×10-6～28.8×10-**5.00～7.00，3.47～19.20。元素W也有一定程度的富集。Au含量在不同地区变化较大，沃溪地区五强溪组Au含量较高为4.9×10-9，其富集系数为2.72，而在新晃地区含量与上部大陆地壳平均值接近（富集系数为0.94），漠滨地区Au**贫化（富集系数为0.39）。Sr**贫化，其含量和富集系数分别为w（Sr）23×10-6～117×10-**0.07～0.33。Hg含量随地区不同变化较大，新晃地区五强溪组Hg含量为99.9×10-9与上部大陆地壳平均值80×10-9接近，富集系数为1.25；在沃溪地区和漠滨地区**贫化，Hg含量26.5×10-6～22.8×10-6，富集系数0.33～0.29。五强溪组中其他元素含量均与上部大陆地壳平均值接近。

表3-3湘西、湘中震旦纪地层微量元素特征

表3-3可见：震旦系地层中亲铜成矿元素Sb、As及元素 W含量分别为1.7×10-6～3.0×10-6，5.4×10-6～10.3×10-**3.0×10-6～3.4×10-6，其富集系数分别为8.50～15.0，3.60～6.87和1.50～1.70，**富集。亲石元素Ba的富集系数为1.46～3.17，**富集。亲铜成矿元素含量Au、Ag、Hg随地层而变化，在湘西的渣滓溪和新晃地区Au、Ag、Hg**富集，富集系数分别为6.00～14.28，2.40～3.60和1.30～1.85，而湘中地区Au、Ag含量与上部大陆地壳平均值接近，Hg有一定的亏损。亲石元素V在湘西含量较高，在湘中与上部大陆地壳平均值接近。铁族元素Cr、Mn、Co在湘中富集，而在湘西与上部大陆地壳平均值接近。Zn在湘西**贫化，在湘中含量接近上部大陆地壳平均值。w（Sr）为25.8×10-6～86.4×10-6，富集系数为0.07～0.25，**贫化。

可见，元古宇中明显富集Sb、As、Au和W，而且它们的含量变异系数均较大，Sb**达155%，As**达154%，Au**达200%，W**达137%，构成了含矿（Au）建造（刘英俊和马东升，1987，1989，1991）。

三、古生代地层微量元素背景

为研究古生代地层地球化学特征，解庆林（1996）分别在湘中禾青和湘西北石门远离矿区不受矿化影响的地区布置了4条长剖面，系统采集了和分析了寒武系至石炭系不同层位的岩石样品。样品微量元素测试由华东有色地质局814队实验室完成。Sb、As采用X射线荧光光谱法；Au采用泡沫吸附化学光谱法；Hg采用金丝吸附释放法，其他元素测试应用DCP直读光谱法。

利用前面所述微量元素背景值的计算方法，计算了湘中古生代地层15个微量元素的背景值，结果见表3-6。为查明地层微量元素的区域富集（浓集）程度，我们把所得的地层中微量元素含量背景值与上部大陆地壳平均值（Taylor，et al.，1985）之比定义为元素的区域富集系数（R）。R值反映了湘中各地层中元素的背景值相对于地壳丰度的富集与亏损程度，也即反映了地层沉积时的地球化学特征。各地层元素的富集系数R列于表3-4。富集、亏损（贫化）特征列于表3-5。

从表3-4、表3-5、表3-6可以看出：寒武纪地层中亲铜成矿元素Sb、As、Hg均**富集，Au、Cu、Zn和亲石元素（Sr、V）、铁族元素（Ti、Mn、Co、Ni）均亏损，Pb与上部大陆地壳平均值接近。奥陶纪地层中Sb、As、Hg、Pb**富集，Cu、Zn相对亏损；志留纪地层中亲铜成矿元素（Sb、As、Pb、Zn）和铁族元素（Ti、Mn、Co、Ni）**富集，Cu与地壳上部平均值相当；泥盆纪和石炭系中Sb均有一定富集，弱高于上部大陆地壳平均值，而接近于大陆地壳平均值（0.5×10-6，黎彤，1984）。中子活化分析结果（解庆林，1996）表明，湘中中泥盆世地层中Sb、As无明显富集，与上部大陆地壳平均值相近。

表3-4湘中古生代地层微量元素的富集系数和叠加强度系数

表3-5湘中古生代地层中微量元素的富集特征

表3-6湘中古生代地层中微量元素统计参数

湘中古生代地层微量元素含量的总体特征主要表现在：①亲铜成矿元素Au及亲石元素Sr、Ba均区域*亏损，Cu在志留系中与上部大陆地壳平均值接近，Zn**富集，在其他时代地层中二者均明显亏损，铁族元素Ti除在志留系中富集，Mn除在奥陶系中与上部大陆地壳平均值相近，在其他时代地层中也表现为区域*亏损；②亲石元素V、Cr在各时代地层中含量较稳定，接近上部大陆地壳平均值；③Pb在奥陶系、志留系中**富集，可能构成湘中的Pb矿矿源层；④寒武系、奥陶系中明显的Hg富集表明其可能为Hg的含矿建造；⑤寒武、奥陶和志留纪地层中Sb、As明显浓集，含量变异系数也较大（表3-4），可能构成了Sb、As含矿建造。

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