一、硅质岩常量元素特征
广西硅质岩常见块状或条带、纹层状构造。其岩石化学成分表明(表5-1，表5-2)，块状硅质岩的SiO2含量较高，一般为85%～90%以上，最高可达97.21%;其次为Fe、Mn含量较高，尤其MnO的含量相对偏高，一般为0.13%～0.35%，而TiO2、Al2O3、MgO及CaO的含量较低。对于条带-条纹状硅质岩而言，由于除了硅质岩条带、条纹外，还有其他成分的条纹、条带，如泥质、碳酸锰质、其他碳酸盐岩、硅质灰岩、铁质、炭质等等条纹、条带的加入，而使条带-条纹状硅质岩的化学成分复杂化，首先是SiO2含量的降低，一般都小于75%，低者仅45%左右，而TiO2、Al2O3、CaO、MgO的含量则增高。
在常量元素中，MgO的含量是判别沉积物是否为热水沉积的重要指标。现代大洋中脊热水体系中，MgO是严重亏损的组分，东太平洋中脊350℃热水中的MgO含量为零，因此可以把热水体系中镁的增高作为海水对体系污染和混合的指标(Edmond等，1983)。区内高龙矿区的块状硅质岩及古潭矿区块状或纹层中硅质岩的MgO含量均很低，高龙金矿硅质岩的MgO为痕量，古潭矿区硅质岩的MgO均小于0.05%，其SiO2/MgO比值均大于2000。其余的条带-条纹硅质岩或因条带中有碳酸盐成分，或因围岩为白云岩，而使其MgO含量有所增加，一般为0.25%～1.27%，仅极少数近于4%。可以看出区内这些硅质岩的形成与热水作用有关。
研究表明，海洋沉积物中Fe、Mn的富集主要与热水的参与有关，而Al、Ti的富集则与陆源物质的介入有关(Bostrom等，1969，1973;Adachi，1986;Yamamoto，1987)。因此，Bostrom等(1969，1973)提出用海相沉积物中Al/(Al+Fe+Mn)比值作为判断热水组分参与沉积作用的指标，这一比值随着沉积物中热水沉积物含量的增加而减少。Adachi等(1986)和Yamamoto(1987)指出，硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值由纯热水沉积物的0.01到近海生物成因的0.60。Turekian等(1961)研究表明，现代深海远洋黏土的这一比值为0.54，陆棚远滨黏土的比值为0.613，页岩中相应的平均比值为0.62;Sugisaki等(1982)及Yamamoto等(1983)研究指出，中日本地区Kamiaso地体近海放射虫燧石岩的这一比值为0.6;有关的研究表明，热水沉积物的这一比值很低，如东太平洋隆起热水沉积物的这一比值低于0.01(Bostrom等，1969)，加拉帕戈斯裂谷硅质喷口附近SiO2堆积物中的比值近于零(Herzig等1988)。
表5-1 广西硅质岩岩石化学成分及参数
注：a-SrO；b-BaO；c-TFe2O3。本书样品测试单位：有色金属桂林矿产地质测试中心。
表5-2 硅质岩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和Al/(Al+Fe+Mn)关系，是根据现代海底含金属热水沉积物的地球化学特征而建立起来的判别沉积物是否为热水沉积的指标，Bostrom(1983)指出，当海相沉积物的Fe/Ti大于20，Al/(Al+Fe+Mn)小于0.35时为典型的热水沉积物，并于1973年拟定了用于判别深海沉积物中热水型含金属沉积物的Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解，以后，Bostrom(1983)和Spry(1990)又进一步拟定了判别热水源与陆源物质混合比例的Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解(图5-1)。
本区硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值见表5-1和表5-2。由表5-1可见，广西5个矿区的16件样品中有4个矿区(盘龙、古潭、下雷、高龙)11件样品的Al/(Al+Fe+Mn)比值小于0.35，表明为典型的热水沉积物，另有4件样品(茶屯、下雷锰矿)的这一比值为0.36～0.43，虽然比值稍高，但仍较接近0.35值，同时这4件岩石样品均属条带状或纹层状硅质岩，岩石中除硅质条带外，还有泥质灰岩或钙质泥岩条带(条纹)，致使其Al含量增加，并导致Al/(Al+Fe+Mn)比值增大。显然，纯硅质条带是典型热水沉积物，而条带状硅质岩也是热水沉积作用产物，只不过表明在热水沉积作用间隙期有一定陆源物质沉积形成了这种条带。其中唯一一件比值(0.59)近于0.6的样品，属下雷锰矿区第8分层，即矿体顶板的硅质岩，该岩层是热水沉积成矿作用晚期的产物，有较多陆源碎屑物质介入应是正常现象，从而使其比值较高。另从作者所做工作的5个矿区及收集到的广西大厂、木圭矿区和德保地区共8处硅质岩样品Al/(Al+Fe+Mn)的平均值(表5-2)看，有6处(盘龙、古潭、下雷、高龙、木圭、德保)产地的这一比值小于0.35，如前述，应该也主要为热水沉积作用产物。另两处(茶屯、大厂)产地的这一比值为0.39，也接近0.35，表明主要为热水沉积作用产物，如大厂硅质岩的比值为0.39，其原因可能与部分硅质岩为条带状硅质岩有关，即除了硅质岩条带外，还有部分由泥质或长石、绢云母组成的条带存在(韩发等，1997)，这种条带反映了陆源物质的介入，从而使Al增高，导致其比值增大。
将广西这些地区硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值与国内外有关硅质岩对比(表5-2)可以看出，与国内秦岭地区的八方山、铅硐山、邓家山、毕家山、洛坝等铅锌矿床及拉尔玛金铀矿床，以及云南墨江金矿的热水沉积硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值相似(吕仁生等，1992;宋春晖等，1992;刘家军等，1993;应汉龙等，1999);与国外如朝鲜检德铅锌矿床热水沉积硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值也很相近，并与美国Fran-ciscam地体的热水沉积燧石岩及深海钻探计划第32航次热水燧石岩及白陶土等硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值相似，而明显与中日本地区Kamiaso放射虫燧石岩及深海钻探计划第62航次非热水燧石岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值不同，同样表明本区这些硅质岩主要应为热水沉积作用产物。但部分矿区确有陆源物质混入而常形成具钙质泥岩条带的条带状硅质岩，这种特征与日本野田玉川锰矿区的燧石岩很相似，野田玉川矿区的燧石岩被认为是海底热泉成因，其燧石岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.55，其原因可能也在于有较多薄层状燧石，而矿区的薄层状燧石比块状燧石富含TiO2、Al2O3。前已述及，海相沉积物中Ti和Al的富集与陆源物质介入有关，因此，矿区薄层状燧石中可能有部分薄层是以陆源物质为主的，使得岩石中Al质增加，从而导致Al/(Al+Fe+Mn)比值增大。广西下雷及茶屯也为锰矿区，其矿体、矿石成分及硅质岩特征都与之相似，而其Al/(Al+Fe+Mn)比值也较高(表5-1)，与之比较，也说明本区硅质岩主要为热水沉积成因。
在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)关系图上(图5-1)广西各矿区的样品主要集中在曲线中部地区，热水源比例多在40%左右，其中有三分之二的样品热水源比例为50%左右，有三分之一的样品的热水源比例占60%以上，这与前述特征一致，表明矿区硅质岩主要为热水作用产物，但有陆源物质的参与，说明矿区的沉积成矿作用确与热水作用有关。
根据海洋沉积物中Fe、Mn、Al、Ti来源的不同，Bostrom等(1969)还拟定了Al-Fe-Mn三角成因判别图解，用于区分热水沉积物和正常沉积物。以后Adachi等(1986)和Yamamoto(1987)也成功地将这一图解(图5-2)应用于硅质岩的成因判别。本区5个矿区16件硅质岩样品在Al-Fe-Mn三元图解上的投影点，仅下雷矿区顶板硅质岩样品落入非热水区，另有5件样品落入热水沉积与非热水沉积过渡区，是热水沉积与陆源水成沉积共同作用的产物，另外10件样品均落于热水沉积区。其余大厂、木圭及德保地区硅质岩平均值的投影点表明，仅大厂是落入热水沉积与非热水沉积过渡区，木圭及德保地区均落入热水沉积区。这些与前述认识是一致的，反映出广西硅质岩主要为热水沉积作用产物，部分矿区有陆源物质的介入。
图5-2硅质岩Al-Fe-Mn三角图(原图据Adachi等，1986)
二、重晶石岩常量元素特征
广西容县鸡笼顶铜银多金属矿、来宾古潭重晶石矿、武宣盘龙铅锌矿及三江重晶石矿区的重晶石岩化学分析结果如表5-3所示。由表可以看出，区内4个矿区重晶石岩的化学成分较纯，除盘龙矿区一个样品的BaSO4含量为94.32%外，其余样品BaSO4含量均在97%左右，组分含量达1%～2%者仅有古潭及三江的SiO2以及盘龙的SrO，其他组分含量均小于1%。这一特征与我国湖南新晃、湖北随州及陕西银洞子的重晶石岩十分相似，而这些重晶石岩被认为是热水沉积作用形成(涂光炽等，1987;炎金才，1995)，因此，推测本区上述4处重晶石岩可能也与热水沉积作用有关。另外区内重晶石岩样品的Fe2O3含量均大于FeO，表明其形成环境为相对氧化的环境。
表5-3 重晶石岩岩石化学成分及参数
*为TFe2o3；括号内数字为计算值；资料来源：1~9 本书；10 N12 涂光炽等(1987)；13 炎金才(1995)。本书样品测试单位：有色金属桂林矿产地质测试中心。
前已述及，海相沉积物中的MgO、Al/(Al+Fe+Mn)比值是判别海相沉积物是否为热水沉积的重要指标，而Al-Fe-Mn三角成因判别图解则可有效地用于区分沉积物是热水或非热水沉积成因。由于本区4处重晶石岩均为海相沉积物，因此也可应用这些指标及图解来讨论其成因。
MgO含量特征:本区10件重晶石样品中MgO含量均很低，其中三江样品MgO含量为0.05%;盘龙矿区一件样品MgO为0.35%，一件为0.0079%，其余7件重晶石岩的MgO含量均低于0.05%。这与现代大洋中脊热水体系中MgO严重亏损的特征是一致的(Edmond等，1983)，也与新晃、随县及银洞子等热水沉积重晶石岩中MgO含量较低(表5-3)的特征相似。可以认为，区内这些矿区重晶石岩的形成与热水作用有关。
Al/(Al+Fe+Mn)比值:由表5-3及图5-3可知，广西4个矿区10件重晶石样品中有8件样品的Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.02～0.19，明显小于0.35，为典型的热水沉积物;另有两件的Al/(Al+Fe+Mn)比值分别为0.51和0.53，小于0.6，表明仍有热水作用参与，由于这两件样品均属古潭矿区，并具有纹层或条带状构造，而同为该矿区的另一件样品为致密块状，其比值较低，为0.19，属典型热水作用产物，故此推测，该区两件具纹层或条带状构造重晶石岩可能是因其中的某些纹层、条带混有泥质成分，使Al质增高，导致其比值增大。从整个矿区来看，并结合前述矿区硅质岩特征分析，古潭矿区重晶石岩主要应是热水作用产物。将广西4个矿区重晶石岩的Al/(Al+Fe+Mn)比值与国内新晃、随县及银洞子等矿区热水沉积重晶石岩的这一比值相比较，也可看出，其比值相似，主要属典型热水沉积作用产物。
在Al-Fe-Mn 三角成因判别图解(图5-4) 上，广西4个矿区10件样品中的8件重晶石岩样品，以及国内新晃、随县、银洞子3 个矿区的重晶石岩样品的投影点均落入热水沉积区，仅古潭两件重晶石岩样品落入非热水区，而这两件样品(古3、深4)正是前述具纹层或条带状构造重晶石岩，所得结果与前述认识是一致的，表明广西重晶石岩主要为热水沉积作用产物，在古潭矿区表现出有陆源物质介入的特征。
图5-3 广西重晶石岩Fe/Ti和Al/(Al+Fe+Mn)图解(原图据Spry，1990，图中说明同图5-1)
图5-4 广西重晶石岩Al-Fe-Mn三角图(原图据Adachi等，1986)
三、电气石岩常量元素特征
由于电气石岩(或电英岩)中的矿物成分除电气石外，主要为石英，其石英含量高者可达40%～70%，因此，可以把电气石岩看成是一种特殊的硅质岩。广西及国内外一些地区的热水沉积电气石岩的化学成分分析结果见表5-4。从表中可以看出，这些地区的电气石岩在常量元素的含量上较为相似，尤其是SiO2含量都较高，一般大于60%，广西一洞地区电英岩的SiO2含量为62.35%～76.74%，平均为67.67%，大厂长坡-铜坑地区电气石岩SiO2的含量为66.59%，二者较为接近，从岩石的SiO2含量看，也可以将电气石岩看成是特殊的硅质岩。因此，无论是从矿物成分，还是从化学成分的角度，都可以将电气石岩看成是一种特殊的硅质岩。岩石中其他元素含量则以Al2O3较高为特征，一洞电英岩Al2O3含量达9.12%～13.76%，平均为12.48%，大厂长坡-铜坑矿区稍低，也达6.33%;此外，岩石中FeO、Fe2O3、MgO及B2O3含量较高也是岩石的重要特征，尤其是B2O3含量，除大厂矿区稍低，为0.71%外，一洞矿区高达2.96%～4.32%，平均为3.85%，而国内外其他矿区电气石岩的B2O3含量也可高达1.57%～7.92%，充分显示了电气石岩的富硼特征。
韩发等(1989)及毛景文等(1990)提出，利用硅质岩的TiO2、Al2O3、K2O、Na2O含量的相关二元图解，可以有效地区分生物沉积成因与火山或海底热水沉积成因的硅质岩，在Al2O3-TiO2及Al2O3-(K2O+Na2O)二元图解上(图5-5，图5-6)，生物沉积成因与热水沉积成因的硅质岩明显分为两个区。用这种二元图解对作为特殊硅质岩的电气石岩(电英岩)进行判别，同样表明，无论是广西一洞的电英岩及长坡-铜坑的电气石岩，还是国内外其他矿区的电气石岩的投影点，与火山弧区的硅质岩、海底热卤水沉积的硅质岩的投影点都落入同一个区，特别值得指出的是作者通过工作还发现，在Al2O3-TiO2及Al2O3-(K2O+Na2O)二元图解上，不同成因的硅质岩及电气石岩有各自明显的集中区，在热水沉积物区，这些电气石岩的投影点更为接近，相对集中于一个小区，故将其称为热水沉积电气石岩区，即HT区。而这些电气石岩，无论是国内的山西中条山胡家峪铜矿、内蒙古别鲁乌图铜硫多金属矿及辽东张家沟-蔡家沟硫铁矿区的电气石岩，还是国外的加拿大沙利文铅锌银矿、澳大利亚布罗肯希尔铅锌矿及戈登代克多姆铅锌金矿的电气石岩，都被认为是典型的热水沉积岩(孙海田等，1990;聂凤军等，1990;夏学惠，1997;韩发等，1997;Slack，1993;Plimer，1986)，这就为广西一洞电英岩及大厂长坡-铜坑的电气石岩的热水沉积成因从岩石化学角度提供了新的证据。同时也为热水沉积电气石岩的成因解释提供了新的成因判别图解。
四、层状矽卡岩常量元素特征
广西佛子冲铅锌矿及东桃铅锌矿区，以及牛塘界钨矿及钦甲铜锡矿区均有层状矽卡岩产出，并是矿床的直接赋矿围岩。对于层状矽卡岩的常量元素特征，前人曾应用Al/(Al+Fe+Mn)比值及Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)关系图解进行过研究，如路远发等(1999)对滇西北羊拉铜矿集中区层状矽卡岩的研究，刘玉平等(1999)对云南都龙锡锌多金属矿床层状矽卡岩的研究，结果都表明，这种判别参数值及图解同样能较好地用于对层状矽卡岩是否为热水沉积成因的判别。对于广西地区的层状矽卡岩，杨斌等(2000a)曾对佛子冲铅锌矿田中的层状矽卡岩进行过研究，共分析测试了8件矽卡岩样品，结果表明，其Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.033～0.39，平均为0.203，属于较典型的热水沉积物。在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解(图5-7)上，大部分投影点落在海渊热水沉积物的投点附近，部分投影点向陆源沉积物端元靠近，显示有部分陆源物质介入。作者研究分析测试了东桃矿区两件矽卡岩样品，其Fe/Ti比值分别为163.28和13.08，平均值为88.18，其Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.06和0.53，平均为0.295，属于较典型的热水沉积物。在Fe/Ti-Al(Al+Fe+Mn)图解(图5-7)上，一个投影点落在海渊热水沉积物附近，另一投影点落在陆源沉积物端元附近，显示出明显的陆源物质介入特征。因此，研究结果总体表明，佛子冲及东桃铅锌矿区层状矽卡岩主要为热水沉积作用产物，但有部分陆源物质介入。
表5-4 电气石岩(电英岩)岩石化学成分%
注：本书样品测试单位：有色金属桂林矿产地质测试中心。
图5-5 不同成因类型硅质岩Al2O3-(K2O+Na2O)图解(原图据毛景文等，1990)
图5-6 不同成因类型硅质岩TiO2-Al2O3图解
(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(据BostromK.，1973)