牛角塘大型镉锌矿床

贵州都匀牛角塘锌矿床是目前镉含量最高的矿床。其镉含量比地壳的克拉克值高5-6个数量级，比铅锌矿床伴生镉的工业要求高几十到几千倍。它是否是一个独立的镉矿床仍有争议。一些被称为独立的镉矿床(刘铁庚，2000)，而另一些被称为富镉锌矿床(叶林，2000)。正因如此，具有工业意义的镉主要来源于硫化矿的伴生镉。由于镉的地球化学行为与锌非常相似，在成矿过程中常与锌一起出现，形成富集。因此，铅锌矿床，尤其是低温铅锌矿床，镉含量较高或最高。

以前的研究主要集中在测试各种岩石(马冬生，1989；巴特勒，1967)和陨石(凯文，1974)，水中镉含量及其对环境的影响(何随园，1989；周付军，1987)。镉的地球化学，特别是矿床地球化学研究很少，只讨论了一些金属矿床中的镉含量。

众所周知，镉主要与金属矿物伴生，尤其是低温硫化物矿床。这些矿床的元素组合可分为七种类型:①锌铅镉型(铅锌型)，主要为富锌矿床，如贵州牛角塘镉锌矿床。这种类型是目前镉的最重要来源；②银-铅-锌-镉(银-铅-锌型)，如江西冷水坑、内蒙古甲乌拉、查干布拉根、河南坡山、辽宁四平山门，镉含量一般为(0 ~ 1000) × 10-6，最高为2603×10-6。随着银矿的大规模开发，该类型将成为镉的重要来源之一；③银锰镉型(Ag-Mn型)，如内蒙古额仁托勒盖银锰矿和广西凤凰山银锰矿，镉含量为(0 ~ 1000)×10-6；(4) Sn-W-CD(锡石硫化物型)，以日本都龙、大厂、漂塘钨矿、尖竹坡钨矿、卡努奇钨矿、藤门密钨矿为代表；⑤铁镉(黄铁矿型)以广东阳春黑石岗黄铁矿为代表；⑥Cu-Cd(铜多金属组合型)，如湖南七宝山铜矿、瑞典图纳伯格铜矿和西天山部分铜矿；⑦U-Cd型(铀镉型)，如湖南溆浦301铀矿床。

牛角塘镉锌矿床位于都匀市郊区。贵州铅锌矿分布广泛，分布集中，也就是说全省83个县市59个县市有铅锌矿床(点)，但60%以上的矿床(点)集中在黔西地区(威宁-赫章至纳雍-织金北西向成矿带)和黔东地区(松桃-铜仁至都匀-三都北北东向狭窄成矿带)，黔西成矿带富银，黔东成矿带富镉。黔东成矿带不仅铅锌矿床含镉量高，其他矿床也含镉量高。成矿带中的镉含量有从中间向两端增加的趋势。现已发现两个镉矿床，一个是位于矿带西南端的牛角塘镉锌矿床，另一个是位于矿带东北端的湖南溆浦301铀镉矿床。

二、地质构造特征

(一)区域地质背景

区域地质构造背景是研究矿床形成机制的重要组成部分。只有弄清区域地质构造背景，才能提出令人信服的成矿机制。黔东铅锌矿带位于扬子准地台与江南褶皱带的过渡地带(贵州省地矿局，1987)。

黔东铅锌成矿带基本上沿北东向蛮东地区的一条大断裂分布。满东断层由一组平行或近平行的断层组成，断层长50多公里，走向40 ~ 50°，倾角60 ~ 75°，宽20 ~ 60米，最大断距400米。西北盘涨，东南盘跌。曼东断层仍是同生断层，多次复活。这样一来，断层两侧的岩性就明显不同了。例如，巴郎组和吴迅组实际上是同一地层，因岩性不同而被命名为两组。位于断层西北板块的是巴朗组，主要为页岩夹泥灰岩。吴迅组位于断裂的东南板块，主要由灰岩和泥灰岩组成，具有深水沉积特征(李，1998)。

牛角塘镉锌矿床位于贯穿矿区的满东断裂西南端。满东断层在矿区产生许多分支，呈扫帚状向南部和西部蔓延。镉-锌矿化发生在这些分支和断层两侧的清虚洞组下寒武统藻白云岩中。矿区内除一组NE向断层外，还有近SN、NW、EW向三组断层。一组NE向控制着矿化的分布，即控矿构造。另外三组断层规模不大，对矿体有一定的错动和破坏作用(图4-2)。

图4-2牛角塘矿区地质图

矿区褶皱不发育，只有一些平缓的小盒状褶皱。规模较大的王思福背斜轴向近SN，两翼平缓，略对称，倾角一般为10 ~ 15，局部略陡。牛角塘矿床位于其东南翼。在小型背斜褶皱的曲轴部位，煤层加厚富集；在小向斜褶皱的轴部，它变得又贫又薄

矿区主要出露上震旦统和寒武系。上震旦统和下寒武统主要为一套浅海-海岸碳酸盐岩和细碎屑岩，其次为黑色页岩、泥岩和硅质岩。中上寒武统由白云岩、泥质白云岩和页岩组成。镉和锌的矿化主要产于下寒武统清虚洞组(1q)的藻白云岩中。清虚洞组分为上下两块岩石。矿化层ⅰ、ⅱ、ⅲ产于第二岩性段的白云岩中。高泰组(2g)是一套含黄铁矿的碳质页岩、粉砂质页岩和白云质页岩互层。石冷水组(2s)主要由白云岩组成，分为上段和下段。第一段含闪锌矿和方铅矿矿化，称为矿化层ⅳ，但无工业意义。含矿白云岩为中厚-中细白云岩，含大量藻类化石。在显微镜下，我们可以看到密集拥挤的藻类化石(图版V-7)和其他生物化石碎片。煤层顶部常有一层厚度不等的黑色页岩和碳质砂质白云岩，可能对富锌、富镉矿床起到屏蔽作用。

㈡矿床地质学

牛角塘镉锌矿床共有90个矿体，均呈层状和似层状，与围岩呈整体接触，呈渐变关系。矿体一般长150 ~ 500米，宽50 ~ 200米，倾角平缓，一般小于20°。最大矿体为ⅱ矿化带中的ⅱC矿体，呈层状，长850m，最大宽度500m，倾向NW，倾角65438°+05° ~ 20°。厚度变异系数为62.14%，品位变异系数为62.82% ~ 82.17%。属于厚度稳定、品位变化均匀的矿体。强矿化区与IIA相连。ⅲC矿体为该矿床第二大矿体，呈层状，长560米，宽220米，倾向NW，倾角65438°+00° ~ 20°。矿体南厚北薄，厚度变异系数为82.7%，Zn变异系数为53.07%。厚度和含量成反比。厚度越大，等级越低。属于厚度不稳定、品位变化均匀的矿体(陈，1992)。

(三)矿石结构的构造特征

矿石以块状、致密的浸没构造为主，还有大量的鲕状、草莓状、结节状构造、生物碎屑构造和微层理构造，偶见角砾岩构造。结核分为黄铁矿结核和闪锌矿结核(图版V-8)。鲕状或草莓状体还分为黄铁矿鲕状或草莓状体(图版VI-1)和闪锌矿鲕状或草莓状体(图版VI-2)，以及非常圆的球形闪锌矿(图版VI-3)。黄铁矿鲕粒或草莓状主要由黄铁矿组成，含少量白铁矿、闪锌矿和白云石。闪锌矿鲕粒或草莓状主要是闪锌矿，其次是黄铁矿，还有少量的纤锌矿和白云石。还可见以白云石为主，黄铁矿和闪锌矿共同形成鲕状或草莓状。这表明黄铁矿、闪锌矿和白云石可能同时形成。张爱云等人认为草莓状黄铁矿是低级藻类的集合体(张爱云，1987)。陈庆认为草莓状黄铁矿是一种矿化的菌落微生物，草莓状黄铁矿在现代海洋的未固结沉积物中已有发现，类似于矿床中发现的草莓状黄铁矿(陈庆，1981)。微层状构造主要由白云石条带和闪锌矿或/和黄铁矿条带组成。矿石以中细粒结构为主，具交代结构、胶体结构(板块VI-4)、包晶结构，表明矿石具有明显的沉积特征，后期还有热液叠加改造。

(4)矿物成分

金属矿物主要有闪锌矿和黄铁矿，其次是方铅矿、方铅矿、纤锌矿和菱锌矿，还有少量的异极矿、褐铁矿、毒砂、辉锑矿和雄黄，还有硫化镉、菱镁矿和方铅矿。)和天然银。脉石矿物主要为白云石，含少量方解石、粘土矿物和应时，偶见重晶石和石膏。它是典型的低温矿物组合。

闪锌矿基本为细粒浅色闪锌矿，主要为浅黄色、浅黄褐色、浅红褐色、浅灰绿色，无色。除异形粒状和半自形闪锌矿外，还有许多草莓状、球状和球状闪锌矿。在显微镜下，经常可以看到闪锌矿草莓的果核有一个红褐色或红褐色的环(图版VI-2)。闪锌矿中常见方铅矿、黄铁矿和白云石包裹体，有时也可见硫化物镉包裹体。黄铁矿也以中细颗粒为主，其中可见闪锌矿包裹体和白云石包裹体。这意味着闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和白云石是同生的。

(5)原生硫化镉矿的发现

过去一般认为硫化镉矿是次生的，多产于硫化物矿床的氧化带中(王璞，1987)。然而，在牛角塘镉锌矿床中发现了原生硫镉矿。该矿床中硫化镉的赋存状态有七种:①硫化物(黄铁矿、闪锌矿和方铅矿)颗粒间存在大小不一、形状不规则的粒状集合体(图版VI-5)；②以包裹体形式存在于闪锌矿或黄铁矿中，硫化镉形态多样，有不规则颗粒、蠕虫状、树枝状等(图版VI-6)；③黄铁矿方铅矿包裹体周围的分布(图版VI-7)；④以硫化镉细脉形式存在于闪锌矿中(图版VI-8)；⑤硫镉矿和菱镁矿分布在菱锌矿的颗粒骨料中；⑥与菱锌矿一起形成细脉白云石；⑦以膜状或壳状存在于氧化矿石的裂纹表面。前四种形态的硫镉矿可能是原生的，后三种形态的硫镉矿可能是次生的。

镉比锌有更强的亲硫性和碱性，所以当镉达到一定浓度时，比闪锌矿更容易在弱碱性还原环境中形成硫化镉矿。牛角塘镉锌矿床闪锌矿中硫化物-镉包裹体的发现就是有力的证据。此外，核工业部309队认为，在溆浦301铀镉矿围岩中也发现了原生硫镉矿。

(6)矿石类型

根据氧化程度，矿石分为强氧化矿石、弱氧化矿石和原生矿石。本来矿石的氧化程度应该是按照w(Fe2O3)/w(FeO)的比值来划分的。但由于样品的粉碎和分析过程全部暴露在空气中，部分FeO被氧化成Fe2O3，未能实现上述设想。从样品中褐铁矿和硫化物的含量来看，原生矿是矿石中没有或很少褐铁矿。强氧化矿石含有很少或不含硫化物，即铁帽或近铁帽。它们之间的矿石被归类为弱氧化矿石。原生矿按金属矿物含量可分为方铅矿闪锌矿矿、黄铁矿闪锌矿矿和闪锌矿矿。方铅矿含量在> 65438±0%，闪锌矿含量>:5%的称为方铅矿闪锌矿。黄铁矿和闪锌矿的含量均大于:5%为黄铁矿闪锌矿。方铅矿含量

三。地球化学特征

分析方法

镉、镓、锗、银、铅、锌、铁采用原子吸收光谱法测定，样品在中国科学院地球化学研究所矿床开放实验室用ICP-MS(检测员齐亮，高级工程师)复检。结果与原子吸收光谱法基本一致，误差通常在5% ~ 10%之间，最大误差不超过25%。Ag的复检结果与原子吸收光谱测试结果有明显差异，误差一般为30% ~ 60%，最大误差大于100%。因为Ag的ICP-MS分析结果误差较大。

(2)矿石的化学成分

矿石化学成分比较简单，只有Cd、Zn含量满足工业开采要求，Ag、Ga、Ge、Pb有综合利用价值。矿石中有用元素含量见表4-9。从表4-9可以看出，Cd极其丰富，其含量基本在1，000×10-6以上，最高为1.43%，平均为4262×10-6。比地壳克拉克值(0.2×10-6)高5 ~ 6个数量级，比铅锌矿床伴生镉的工业要求高几十到几千倍。是国内外含镉最高的金属矿床。国内外其他铅锌矿床的Cd含量通常为100×10-6 ~ 500×10-6(涂光池，1984；王玉民，1988；Yasuhiro，1988)，其中我国含量最高的是柴河铅锌矿床，镉含量在2000×10-6以上，其中铁铅锌矿镉含量为3790×10-6(涂光池，1984)。

表4-9不同类型矿石中某些元素的含量

继续的

不同类型的矿石有不同的镉含量。对于原生矿石，闪锌矿矿石的镉含量最高，是方铅矿闪锌矿矿石的3.91倍，是黄铁矿闪锌矿矿石的1.97倍。也就是说方铅矿闪锌矿矿石镉含量最低，其次是黄铁矿闪锌矿矿石。黄铁矿闪锌矿中Ge (25.6×10-6)和Ga(17.8×10-6)含量最高，均高于闪锌矿66%以上，分别高于方铅矿78%和6%，表明Ge和Ga可能与黄铁矿关系密切。Cd与Zn呈正相关(图4-3)，相关系数为0.68398(n=48)，表明Cd与闪锌矿有关。Cd与Ga、Ge无明显关系。

牛角塘镉锌矿床锌含量平均为17.89%，最高为38.70%，富集系数在2553以上。但铅含量较低，一般< 0.1%，仅有少数矿体局部含量超过10%。银含量虽然不是很高，但相对稳定，一般在15×10-6 ~ 30×10-6之间，最高为40.98×10-6，平均含量为20.33×10-6。Ge含量变化较大，一般在n×10-6 ~ 30×10-6之间，最大值为58.1×10-6，平均值为19.0×10-6，富集系数为65438。比铅锌矿石中伴生锗的工业要求高1.9倍。Ga含量范围为0.00n×10-6 ~ 101×10-6，平均值为42.1×10-6，富集系数为2.8。

图4-3牛角塘镉锌矿床钨(锌)-钨(镉)图

图4-4牛角塘镉锌矿床w(Cd)-w(Zn)/w(Cd)图解。

与氧化矿相比，原生矿贫Cd、Zn、Ge、Ga等强氧化矿，分别比闪锌矿低68.3%、39.0%、65438±0.62%、65438±0.24%，但比地壳克拉克值和区域地层中相应元素含量高几百倍。表明强氧化矿石(包括铁帽)的镉、锌含量可作为该类矿床的指示标志。与原生矿石相比，弱氧化矿石显著富集Cd和Zn。说明Cd和Zn的次生富集可以在风化淋滤早期形成。

矿石的w(Zn)/w(Cd)比值一般为35 ~ 85，最大值为107.1，明显小于其他矿床的比值。其他金属矿床的w(Zn)/w(Cd)比值一般大于100，最大的为513(涂光池，1984；王玉民，1988；Yasuhiro，1988).刘英俊等人(1984)指出，w(Zn)/w(Cd)比值通常为100 ~ 300，表明该矿床中Cd的富集系数大于Zn。W(Zn)/w(Cd)与Cd呈负相关(图4-4)，相关系数为0.6840(n=48)，提示Cd可能以类质同象存在于闪锌矿中。

不同矿石类型的w(Zn)/w(Cd)比值明显不同。方铅矿闪锌矿的w(Zn)/w(Cd)值最小(40.6)，黄铁矿闪锌矿最大(61.2)，闪锌矿居中(51.3)。与氧化矿相比，原生矿的w(Zn)/w(Cd)值最小(41.4)，强氧化矿的值最大(61.2)，原生矿居中。因为Zn比Cd更活泼，所以在风化淋滤的早中期，Zn优先被淋滤出来，Cd以CdS的形式留在原地。虽然CdSO4 _ 4和ZnSO4 _ 4具有相同的溶解度，但Cd比Zn具有更大的离子半径和更低的能量系数，因此可以在水中停留很长时间。在风化淋滤的后期，Cd比Zn损耗更大。

(三)镉的赋存形式

矿石中镉有三种形态，即类质同象、独立矿物和吸附形态。其中以类质同象形态的镉最为重要，约占矿石中镉的87.86%，独立矿物中镉占矿石中镉的12.14%。据估计，少量镉以吸附形式存在。镉主要以类质同象的形式分布在闪锌矿中，约占矿石中镉含量的82.20%。其他矿物对矿石的贡献顺序为:独立镉矿物-菱锌矿-黄铁矿-方铅矿-白云石(表4-10)。

表4-10矿石中主要矿物对镉的贡献

闪锌矿(包括纤锌矿)中镉的含量最高，一般为1000×10-6 ~ 30000×10-6，所以闪锌矿中镉含量最高为75%(因为闪锌矿和硫化镉是连续的类质同象系列)，平均值为1.29。10%不参与平均)。镉含量比国内外闪锌矿高三倍以上。国内外闪锌矿镉含量通常为200×10-6 ~ 1000×10-6(涂光池，1984；王玉民，1988；Yasuhiro，1988)，美国科罗拉多州中部一些铅锌矿床中的闪锌矿镉含量最高，达到5000×10-6 ~ 18500×10-6，我国柴河铅锌矿的闪锌矿镉含量也很高，平均为4960× 65438。闪锌矿中的镉(除了偶尔夹杂硫化镉矿)主要呈均匀分布，以类质同象形式存在。菱锌矿、方铅矿、黄铁矿、白云石的镉含量也很高，比国内外相应矿物的镉含量高出数百至数万倍。由于Cd+2可以替代Ca+2，白云岩中的镉可达165×10-6，比地壳的克拉克值(0.2×10-6)高800多倍，比碳酸盐岩的平均丰度(0.035×10-6)高5倍。

(4)闪锌矿-硫化镉矿可能作为一个连续的矿物系列存在。

因为闪锌矿中镉含量很少超过1.8%(涂光池，1984；Yasuhiro，1988)，纤锌矿可达6%以上，所以一般认为镉只能有限地替代闪锌矿中的锌。鉴于CdS和ZnS具有相同的结晶化学性质——都属于闪锌矿晶体类型结构、相同的四面体配位、相同的价态和相近的原子半径(前者为1.333×10-10m，后者= 1.490×10-10m)和* *价半径(前者= 1.20而且曾经有过纤锌矿含Cd量达到49.6%的报道(王普，1987)，但是没有人做过系统的研究，也没有认识到。我们用不同的方法反复测试，发现牛角塘镉锌矿床中硫化锌的Cd含量可以由低到高连续变化(0.0467% ~ 75.14%)，硫化镉矿石中的Zn含量也相应地由高到低连续变化(66.64% ~ 2.43%)(表4-165438)一张照片的相关系数为-0.99752(n=13，图4-1)透射电镜也证实了这一点(图4-7 ~ 4-9)。同时发现，菱锌矿和菱锌矿中Cd和Zn的含量呈负相关，且不断变化(图4-10 ~ 4-12)。进一步证明了Zn和Cd完全可以被连续的类质同象所取代。

表4-闪锌矿-硫化镉矿石(菱锌矿)的电子探针分析结果(wB/%)

图4-5l 3-21中样品闪锌矿的w(Cd)-w(Zn)图

图4-6 w(Zn)-w(Cd)闪锌矿-硫化镉矿图

图4-7硫化镉矿石(样品编号H-12)

图4-8闪锌矿的透射电镜扫描图(样品编号H-12)

图4-9闪锌矿(样品编号H-12)的透射电镜扫描图

图4-10菱镁矿的透射电镜扫描图(样品编号B-1)

图4-菱锌矿的透射电子显微镜扫描图(样品编号I-6)+01

图4-12菱锌矿的透射电镜扫描图(样品编号I-6)

四。稀土元素和微量元素地球化学

稀土元素和微量元素能带来岩石(矿石)形成的地球化学环境和物质来源的重要信息。它在火成岩研究中得到了广泛应用，并取得了很好的效果。它在矿床中的应用还不够成熟，仍在探索中。

(1)稀土元素地球化学

从牛角塘地区和矿区岩石(矿石)的ICP-MS光谱测试结果(表4-12)可以看出，区域地层中白云岩(1q)的稀土元素含量和分布模式与矿石基本相似。分布曲线都平缓地向右倾斜(图4-13)。除块状闪锌矿具有明显的Ce负异常外，其余均为弱正异常和弱Eu负异常，LREE/HREE比值和倾斜率几乎相同。但是也有一些小的不同。表现为从区域白云石-稀疏浸染状矿石-密集浸染状矿石到块状矿石的渐变。如区域白云岩-稀疏浸染状矿-密集浸染状矿-块状矿稀土总量依次递减，分别为13.71×10-6、11.36×10-6、9.54× 65448。再如δCe异常值为1.13，1.01.1.17和0.42(表4-12)，说明白云石和矿石具有相同或相似的物源，形成的物理化学环境是渐变的。

图4-13牛角塘镉锌矿床稀土元素分布曲线

表4-12区域及矿区岩矿稀土相关参数(wB/10-6)

(2)微量元素地球化学

矿石的微量元素含量与区域地层中的白云石明显不同。矿石明显富含亲硫元素(如镓、锗、砷、铜、铟、钴等)。)，而区域性地层白云岩则富含亲氧元素(如锶、铷、锆、铪、钽等)。).例如，矿石中Ga、Ge和As的含量分别是区域地层白云岩的6-20倍、65，438+00-65，438+000倍和2.8倍。而Zr、Hf、Nb、Th、Ta的含量仅相当于区域地层白云岩的11% ~ 60%、5% ~ 7%、6% ~ 11%、7% ~ 16%和0.4% ~ 266%。但这种区别是一种逐渐过渡的关系(表4-13)。如Ga和Ga含量从区域白云岩的(0.616 ~ 683) × 10-6和(0.294 ~ 0.355) × 10-6到稀疏浸染状矿石的5.48×10-6和3.795 × 6不等。然后达到9.39×10-6和23.95×10-6的密集浸染状矿石，最后达到12.309×10-6和29.074×10-6的块状石料。表明区域白云石形成于相对氧化环境，矿石形成于相对还原环境，两者之间的关系是渐进的。

表4-13微量元素一览表(wB/10-6)

牛角塘镉锌矿床中闪锌矿的微量元素铸体在lnw(In)-lnw(Ga)图上(图4-14)，均铸体在沉积改造矿床区。表明该矿床属于沉积改造型。

图4-14牛脚塘镉锌矿lnw(Ga)-lnw(In)图

动词 （verb的缩写）包裹体的地球化学特征

一般特性

与矿石有关的包裹体是成矿热液的缩影和代表，其成分和物理化学信息是矿液的组成和成矿过程中的物理化学条件。因此，包裹体特征、包裹体成分和各种物理化学参数的计算对研究矿床成因至关重要。

闪锌矿和碳酸盐矿物包裹体基本为原生包裹体。只是内含物数量少，个体小。一般为3 ~ 8μ m，部分达到16μ m..以液态包裹体为主，汽液比较多。

用气-液色谱(GC-LC)测定了夹杂物的组成。测定结果及相关参数见表4-14。根据表4-14:

表4-14牛角塘矿床包裹体列表(wB/10-6)

(1)包裹体的阳离子主要是Ca2+和Mg2+，也有Na+和K+。阴离子主要是，其次是Cl-和F-，说明成矿热液是a型溶液。

(2)闪锌矿的pH值为7:闪锌矿的Eh值为负值。表明闪锌矿形成于弱酸性还原环境，而白云石形成于弱碱性还原环境。

(3)包裹体明显富含有机成分。如CH4含量为(1.12 ~ 5.32)×10-6，平均值为2.27×10-6，其中闪锌矿平均值为2.82×10-6。其他金属矿床包裹体CH4含量大多小于1×10-6(齐建中，1998)。又如N2含量一般为(1.43 ~ 29.96) × 10-6，平均为16.74×10-6，其中区域白云石包裹体的N2含量平均为29.76×10-6。而金矿床中包裹体的N2含量一般小于1×10-6(齐建中，1998)。N2主要富含空气和生物。该矿床可能是表生矿床，成矿过程中可能有生物参与。

(4)闪锌矿包裹体明显富含K+和Cl-，区域性白云岩富含Na+和F-。闪锌矿包裹体中K+和Cl-的平均含量分别是区域白云石的0倍和2.04倍。Na+和F-的含量仅为区域白云岩的7/10和9/10。一般认为K与岩浆热液有关，Na与海水或热卤水有关。说明形成闪锌矿的热液与地下热水有关，区域性白云岩与海水有关。

(5)闪锌矿包裹体的盐度、盐度、Eh、还原参数最大，pH值最小，而区域白云岩正好相反，盐度、盐度、Eh、还原参数最小，pH值最大。如前者的盐度、盐度、Eh和还原参数分别是后者的4.2倍、5.6倍、1.9倍和2倍(表4-15)。说明闪锌矿形成于高盐度、高盐度、相对还原的弱酸性环境，区域性白云岩形成于低盐度、低盐度、相对氧化的弱碱性环境。

表4-15部分夹杂物相关参数

(6)从闪锌矿到脉石白云岩再到区域白云岩的包裹体成分和相关参数是渐变和过渡的。F-、Na+、H2、N2和H2 O的含量和pH值逐渐增加。例如，闪锌矿中Na+和N2的平均含量为9.05× 10-6，12.99× 10-6，脉石白云石中则增加到10.78× 6。17.05×10-6，再到13.49×10-6和29.76×10-6的区域白云岩。Cl-、K+、CO2和CH4含量以及E h和氧化还原参数依次降低(表4-15)。表明它们具有相同的物源，但随着与物源的距离和地球化学环境的变化而逐渐增大或减小。

不及物动词同位素地球化学

稳定同位素是矿床研究中广泛使用的一种非常重要的方法，它可以为矿床类型的划分和成矿物质的来源提供令人信服的证据。

(1)硫同位素

牛角塘镉锌矿床硫同位素组成的最大特点是强烈富重硫，δ34S具有很大的正值。一般为16.01‰~ 29.29 . 81‰，平均为24.44‰(43个样本)，直方图上呈塔式分布(图4-15)。而且闪锌矿、黄铁矿和方铅矿的平均δ34S值非常接近，但略有差异。闪锌矿最大(24.80‰)，方铅矿最小(23.43‰)，黄铁矿居中(24.31‰)，说明它们硫源相同，基本达到平衡。王云华等(1996)根据硫化物对计算出矿床的形成温度，与实测温度相近，表明矿床形成时硫同位素达到平衡。

图4-15牛角塘镉锌矿床δ34S直方图

重硫同位素如此高富集的硫源可能有两种，一种来自地层中的硫酸盐，另一种来自海水中的硫酸盐。国外一些学者(Donnelly，1973)基于现代海洋沉积物硫同位素的研究和实验，认为封闭-半封闭泻湖或海湾环境中硫酸盐在微生物作用下生成的硫化物可以强烈富集34 S，甚至接近硫酸盐的δ34 S。粤北一些铅锌矿床的34 S异常丰富，即具有较大的δ34S值，如凡口铅锌矿床的δ34S = 14.5‰~ 27.8‰。涂光池等人(1988)认为这些沉积物的S是微生物还原封闭-半封闭海湾海水中硫酸盐生成的硫化物S。

(2)氢氧同位素

由于白云岩主要为沉积成因，颗粒较细，包裹体较少，包裹体流体的氢氧同位素测定难度较大，至今未见牛角塘流体的氢氧同位素资料。

牛角塘镉锌矿床碳酸盐δ13 cpdm =-2.49‰~-1.52‰，平均值为-1.88‰；δ 18 OPDM =-10.19‰~-8.57‰(δ18 osmo = 21.43‰~ 19.81‰)，δ65438+它类似于碳氧同位素(=-2.85 ‰ ~ 0.06 ‰，δ18 osmo =-1提出牛角塘镉锌矿床碳酸盐氢氧同位素主要来源于沉积碳酸盐岩，并有少量深部碳酸盐参与，更类似于热水沉积碳酸盐岩。

表4-16碳酸盐矿物的氢氧同位素组成

(三)锶同位素

牛角塘矿床矿石的87Sr/86Sr值为0.708857 ~ 0.71.31.85，平均值为0.71.06865，区域地层中白云岩的87Sr/86Sr值为0.71.1.007 ~ 0.7706表明牛角塘矿床中的锶主要来自地壳，并可能有深源锶加入。

表4-17镉锌矿的锶同位素

(4)铅同位素

牛角塘镉锌矿床有18铅同位素数据。从这些数字来看，矿床的铅同位素组成相对稳定，变化范围较小(表4-18)。206Pb/204Pb为18.057 ~ 18.236，207Pb/204Pb为15.670 ~ 15.802，208Pb/204Pb为38.099 ~ 38.238+。铅同位素的变化范围基本上是

矿石、方铅矿和闪锌矿的铅同位素组成与东道国清虚洞组相似，表明它们具有相同的铅来源。吴迅组的铅同位素组成与下寒武统明显不同。吴迅组铅同位素组成差异较大，206Pb、207Pb和208 Pb/204 Pb比值也较大，表明矿石和吴迅组具有不同的铅源。由于吴迅组主要为细碎屑岩，铅的来源复杂。与热液成因的凡口铅锌矿床(陈雪明，1999)相似，反映牛角塘镉锌矿床的铅源与热液沉积有一定关系。

方铅矿、闪锌矿和矿石的模式年龄非常相似，约为500Ma，与容矿岩石年龄接近。寄主岩石中下寒武统清虚洞组组的模式年龄为700Ma，下伏吴迅组的模式年龄为负值，与该组的实际形成年龄明显不符。由于清徐群和吴迅群的铅同位素比值相差很大，不是正常铅。

表4-18牛角塘矿床铅同位素组成

七。成矿机制

通过以上讨论和分析，不难看出牛角塘镉锌矿床是一个典型的层控矿床，其中微生物和热水参与了成矿过程。

众所周知，震旦纪晚期和寒武纪早期是全球火山活动最强烈的时期之一。火山喷发不仅为海洋提供了大量的海水，也供给了大量的成矿物质和营养物质。随着水温升高，海平面上升，生命非常茂盛，这是富含金属的黑色岩石形成的最重要时期。

牛角塘地区在晚震旦世和早寒武世处于稳定的扬子盆地和活动的江南盆地之间的引水坝地区。活动盆地意味着强烈的火山喷发和温泉溢流，为牛角塘镉锌矿床的形成提供了大量的镉和锌。比如在圣海伦斯火山口附近，镉被火山气体及其升华物质活化，最终形成固体硫化镉矿(中科院地球化学研究所，1997)。镉(Ona，1988)是现代洋底扩张中心热液沉积的主要成分之一。这说明镉在热水沉积过程中可以被活化并富集到一定程度。事实上，镉在热水沉积下的富集程度有时很高，甚至会发生超常富集。稳定的盆地意味着没有或非常微弱的火山活动，很少有深部物质加入。说明两个流域的水的化学成分和物理化学性质可能有明显的不同。随着海平面的升降，过渡带的地球化学环境十分复杂，有许多封闭或半封闭的潟湖或海湾，日照充足，生物丰富。海平面上升，大坝淹没，台地型长江流域水与地槽型江南流域水混合。原有的地球化学环境被破坏，建立了新的平衡，可能引起锌、镉等一些化学元素的沉积。当海平面下降时，大坝露出海面，形成许多封闭的泻湖和半封闭的海湾。由于蒸发，一些元素如锌和镉会沉淀下来。牛角塘矿床中有重晶石存在，区内已发现多处重晶石矿床(点)，表明该区在矿床形成时经历了泻湖期或半封闭海湾期。

生物活动除了改变海水中pH、Eh等物质的条件外，还可以促进Cd、Zn等元素的沉淀。一些生物本身可以吸收大量的镉。例如，莱斯特·兰格指出海水中的Cd主要存在于生物体内(莱斯特，1985)，刘英俊等人(1984)指出一些干燥的海洋生物体内含有(0.03。说明某些生物或生物的某个部位特别喜欢镉，能大量富集镉。当这些生物死亡并堆积时，可以形成大量的镉。牛角塘镉锌矿床中含有大量的草莓状闪锌矿和黄铁矿，矿层顶板常存在一层黑页或砂质白云岩，是生物作用的证据。在上述作用下，形成了贫矿层或矿源层。

在加里东期构造运动的影响下，满东断裂被活化，包裹在地层中的富含Cd、Zn的海水或裂隙水(包括间隙水)沿满东断裂上升，叠加改造原有的贫矿层或矿源层，形成二次富集，成为今天的牛角塘镉锌矿床。