藏南康马县布主金(锑)矿土壤地球化学异常信息提取及成矿预测
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Soil Geochemical Anomaly Information Extraction and Metallogenic Prediction of the Buzhu Gold(Antimony) Deposit in the Kangma County,South Tibet
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通讯作者:
收稿日期: 2020-12-16 修回日期: 2021-09-06
基金资助: |
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Received: 2020-12-16 Revised: 2021-09-06
作者简介 About authors
张宇(1993-),男,贵州凯里人,硕士研究生,从事成矿规律与成矿预测研究工作
关键词:
Keywords:
本文引用格式
张宇, 魏俊浩, 石文杰, 李国猛, 周新琪, 毛国正, 刘成林.
ZHANG Yu, WEI Junhao, SHI Wenjie, LI Guomeng, ZHOU Xinqi, Mao Guozheng, LIU Chenglin.
近年来,在布主地区进行的地质找矿和研究工作取得了较大进展,已发现的主要矿床有布主金(锑)矿、田巴普锑矿和色秀超大型萤石矿(扎西等,2018)。2017年,西藏自治区地质矿产勘查开发局西藏工程勘察施工(集团)有限公司在该区开展了1∶1万土壤剖面测量,在区内发现了3处金矿(体)脉。布主金(锑)矿3条金矿体的发现,证实了土壤地球化学测量在该区找矿的可行性。因此,本文基于布主金(锑)矿1∶1万土壤地球化学测量工作,介绍运用土壤地球化学调查在研究区发现金矿(体)脉的过程,为研究区进一步地质找矿工作提供参考。
1 区域及矿区地质概况
1.1 区域地质概况
青藏高原造山带是印度板块与亚洲大陆发生碰撞形成的且正在进行造山作用的造山带(张泽明等,2019;代作文,2020)。从构造角度来看,青藏高原造山带是由松潘—甘孜地体、羌塘地体、拉萨地体和喜马拉雅地体4个地块组成,从北向南分别以金沙江缝合带(JS)、班公—怒江缝合带(BNS)和雅鲁藏布江缝合带(IYS)为界线。西藏康马地区大地构造位置处于特提斯喜马拉雅(THS)成矿带,地处印度陆块与雅鲁藏布江缝合带(IYS)之间[图 1(a)](潘桂棠等,2002;Yin et al.,2003)。自青藏高原发生隆升(经过古近纪挤压缩短和增厚地壳均衡隆升)以来,在此过程中主要经历了3个比较重要的碰撞阶段:主碰撞造山阶段(65~41 Ma)、晚碰撞转换阶段(40~26 Ma)和后碰撞伸展阶段(~25 Ma)(Mulch et al.,2006;Hou et al.,2015)。近EW向藏南拆离系(STDS)、近SN向正断层系统和淡色花岗岩带就是在后碰撞伸展阶段形成的(Yang et al.,2009;Blisniuk et al.,2001;Harrison
图1
图1
研究区大地构造位置及区域地质简图
(a)区域大地构造位置图[据张阳刚(2011)修改];(b)区域构造纲要图[据郑有业等(2012)修改];(c)区域地质简图(据1∶25万江孜幅、洛扎幅地质图修改);1.第四系;2.古近系;3.白垩系;4.侏罗系;5.三叠系;6.二叠系;7.石炭系;8.奥陶系;9.拉轨岗日岩群;10.中新世二云母二长花岗岩;11.中新世花岗闪长岩;12.辉绿玢岩脉;13.正断层;14.逆断层;15.左行断层;16.左行逆断层;17.湖泊;18.研究区;19.班公—怒江缝合带;20.印度河—雅鲁藏布江缝合带;21.主中央逆冲断裂;22.金沙江缝合带;23.高喜马拉雅构造带;24.特提斯喜马拉雅岩系;25.藏南拆离系
Fig.1
Geotectonic position and regional geological map of the study area
(1)地层。区内主要出露有中生代、中新元古代—古生代地层,其中,区内出露范围最广的地层是中生界,地层岩性主要为泥质灰岩、硅质岩夹火山岩及浅变质灰板岩夹变质细砂岩(王亚莹等,2016),康玛岩体周围分布着中新元古代—古生代地层,主要为拉轨岗日岩群。
(2)构造。区域构造比较发育,褶皱主要有康马—普莫雍错复背斜、羊卓雍错—哲古错复向斜、江孜复向斜和洛扎—隆子复向斜,褶皱的轴向为近EW向。断裂大致划分为2组,第一组是以绒布断裂为代表的EW向拆离断层系(21~12 Ma),第二组是以勒金康桑断裂为代表的SN向正断层系(~14 Ma)。除此之外,在伸展背景下还发育有康马变质核杂岩构造(Yang et al.,2009;Blisniuk et al.,2001;李国猛等,2020)。
(3)岩浆岩。区域处于印度被动大陆边缘,岩浆活动总体较弱,区域上岩浆岩侵入方式主要有顺层侵入和切层侵入。前者主要与岩层发生褶皱变形,展布方向受岩层变形控制;后者形成时间较晚,变形变质作用较弱,展布方向为近EW或NE向。侵入岩以新生代二长花岗岩和花岗闪长岩为主,分布于康马、然巴和也拉香波等变质核杂岩的核部,此外还发育大量有近EW向辉绿(玢)岩和闪长(玢)岩等脉岩。
1.2 矿区及矿体地质特征
图2
区内构造较为发育,主要表现为褶皱和断裂。其中,褶皱以近 EW 向为主,多为层内褶皱,变形强烈,两翼紧闭,整体近平卧;断裂以近NW向(破碎带)和近SN向为主,NW向断裂主要有F1、F2和F3断裂,近SN向断裂大多切穿NW向断裂,主要有F4、F5、F6和F9断裂(图2)。
矿区共发现金矿体9条,按照金矿体走向可划分为两类:(1)NW-近EW向矿体,包括 Au-Ⅰ、Au-Ⅱ、Au-Ⅲ、Au-Ⅳ和Au-Ⅷ矿体;(2)近SN向矿体,包括Au-Ⅵ、Au-Ⅶ和Au-Ⅸ矿体。其中,Au-Ⅰ、Au-Ⅱ和Au-Ⅲ为矿区的主要矿体。Au-Ⅰ矿体位于研究区南部,处于Fs-4断裂带上盘且与F1断裂关系比较密切,由4条矿脉组成,矿脉走向为NW-近EW向,整体向北倾斜,倾角约为50°。Au-Ⅰ矿体金品位为2.52×10-6~20.8×10-6,平均品位为3.33×10-6。Au-Ⅱ和Au-Ⅲ矿体处于研究区中部,均受F2断裂控制,其中,Au-Ⅱ矿体位于Fs-2断裂带内,Au-Ⅲ矿体位于Fs-3断裂带内,2个矿体近平行产出,走向为NW,整体向北倾斜,倾角约为30°,矿体金品位为1.40×10-6~17.8×10-6,平均品位为3.20×10-6(李国猛等,2020)。
矿区的矿石矿物成分比较简单,金属矿物以毒砂和黄铁矿为主,还含有少量的磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、褐铁矿和辉锑矿等;非金属矿物主要为石英,少量为方解石、绿帘石、绢云母、绿泥石和高岭土等。其中,赋金矿物主要为毒砂、黄铁矿和石英。矿石结构以他形粒状和自形—半自形粒状为主,其次为交代残余、网状、乳浊状和聚片双晶结构;矿石构造以蜂窝状和块状为主,其次为浸染状和脉状构造(李国猛等,2020)。
矿区内矿体围岩蚀变较为发育,灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩和灰黑—黄褐色含褐铁矿化条带板岩为矿体的直接围岩,蚀变一般叠加在这两类岩层之上,蚀变作用类型主要为褐铁矿化、黄铁矿化和硅化,少量为绿帘石化、绿泥石化、黏土化和绢云母化(李国猛等,2020)。
2 土壤地球化学样品采集与测试
2.1 采样点布设
本次对研究区开展了1∶1万土壤地球化学测量工作,按照100 m×40 m的网度布设采样点。在野外工作过程中,共采集新鲜样品1 747件。
2.2 样品采集
研究区属于半干旱地区,高原大陆季风气候,夏季温暖潮湿,冬季寒冷干燥。年降水量极不均匀,雨季多集中在7~9月,平均年降水量为240.3 mm,年蒸发量为2 313 mm,年蒸发量为年降水量的9.6倍。样品采集在距地表20~50 cm深处的土壤,采样物质为砂质土、细砂土、粉砂土和黏土等。研究区所有化探样品的处理均严格按照规范的流程(干燥—碎样—过筛—拌匀—称重(≥300 g)—装袋—装箱)进行,所有化探样品处理过程中保证无相互污染,最后送到青海九零六工程勘察设计院实验室进行分析测试。
2.3 样品分析方法
本次分析元素共8种(即Au、Ag、As、Sb、Pb、Hg、Cu、Zn),各元素所采用的分析方法、检出限和分析仪器见表1。各元素的数据分析精度优于土壤地球化学测量的规范要求。
表1 研究区土壤地球化学测量各元素分析方法及检出限
Table 1
分析方法 | 元素及含量单位 | 规范要求检出限 | 实际检出限 | 分析仪器 |
---|---|---|---|---|
ICP-MS | w(Au)/(×10-9) | 0.30 | 0.20 | ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪 |
XRF | w(Cu)/(×10-6) | 1.00 | 0.95 | X射线荧光光谱仪 |
w(Pb)/(×10-6) | 2.00 | 1.94 | ||
w(Zn)/(×10-6) | 10.00 | 2.54 | ||
ES | w(Ag)/(×10-9) | 20.00 | 10.20 | WP1平面光栅摄谱仪 |
AFS | w(As)/(×10-6) | 1.00 | 0.29 | 原子荧光分光光度计 |
w(Sb)/(×10-6) | 0.10 | 0.06 | ||
w(Hg)/(×10-9) | 5.00 | 1.27 |
2.4 样品分析测试流程
本次样品分析严格按照规范要求进行,各元素分析测试流程如表2所示。
表2 研究区土壤地球化学测量各元素分析测试流程
Table 2
测试指标 | 测试样品 | 处理方法 | 测定方法 |
---|---|---|---|
Cu、Pb、Zn | 4.0 g样品 | 粉末压饼 | X荧光法(XRF) |
Au | 10.0 g样品、王水溶样 | 泡沫塑料吸附分离硫脲提取 | 等离子体质谱法(ICP-MS) |
As、Sb、Hg | 0.5000 g样品、1∶1王水溶样 | 还原掩蔽剂(硫脲—抗坏血酸)预还原, KBH4还原、氢化法 | 原子荧光法(AFS) |
Ag | 0.1000 g样品 | 加入0.1 g缓冲剂、一次射谱,用CCD检测器采集数据 | 发射光谱法(ES) |
3 元素地球化学特征
3.1 元素的变化系数特征
对研究区1 747件土壤化探样品测试数据进行地球化学参数统计(表3),采用元素质量分数最大值、最小值、平均值、标准差和变异系数(Cv)等地球化学参数来阐明和讨论1∶1万土壤地球化学特征及变化规律。变异系数(Cv)为元素标准差与平均值之比,主要描述元素分异特征,当Cv≥1时,表明元素在布主地区或某种地质体中的分布、分配不均匀,离散程度大,分异性强,易于活动迁移形成矿(化)体或强异常,多为成矿元素或强异常元素,找矿意义大;当Cv<1时,表明元素分布、分配较均匀,离散程度小,分异性弱,则形成弱异常、背景或低背景,一般仅具有某种地质意义,元素本身找矿意义不大(杨笑笑等,2018;翟玉林等,2015;黄文斌等,2020)。
表3 研究区土壤测量元素地球化学参数统计
Table 3
参数名称 | Au* | Ag | As | Sb | Hg* | Cu | Pb | Zn |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
元素质量分数最小值 | 0.21 | 30.00 | 2.08 | 0.06 | 1.39 | 4.30 | 4.70 | 5.35 |
元素质量分数最大值 | 500.00 | 5 000.00 | 1 000.00 | 100.00 | 1 000.00 | 446.00 | 5 000.00 | 5 000.00 |
元素质量分数平均值 | 9.63 | 215.37 | 111.48 | 5.59 | 30.31 | 29.42 | 40.25 | 91.28 |
元素背景值 | 2.16 | 112.78 | 79.17 | 3.95 | 24.41 | 25.77 | 26.21 | 80.54 |
原始标准差 | 33.10 | 427.56 | 126.44 | 7.60 | 23.34 | 20.82 | 143.22 | 135.59 |
背景标准差 | 1.64 | 64.78 | 47.78 | 1.93 | 9.20 | 4.24 | 6.10 | 13.53 |
原始变异系数CV1 | 3.44 | 1.99 | 1.13 | 1.36 | 0.77 | 0.71 | 3.56 | 1.49 |
背景变异系数CV2 | 0.76 | 0.56 | 0.60 | 0.49 | 0.38 | 0.16 | 0.23 | 0.17 |
CV1/CV2 | 4.52 | 3.55 | 1.89 | 2.77 | 2.03 | 4.42 | 15.47 | 8.74 |
全国背景值 | 2.03 | 93.82 | 13.29 | 1.42 | 59.06 | 25.56 | 29.19 | 77.17 |
研究区土壤测量地球化学参数统计如表3所示,由表3可以看出:(1)测区Au元素质量分数最高达到500.00×10-9,Ag、Pb、Zn元素质量分数最高达到5 000.00×10-6,As、Hg元素质量分数最高分别达到1 000.00×10-6和1 000.00×10-9,Sb元素质量分数最高达到100.00×10-6,其中Au、Ag、As、Sb、Cu、Zn元素背景值高于全国背景值;(2)除了Cu元素外,测区Au、Ag、As、Sb、Pb、Hg、Zn元素的平均值均高于藏南壳体丰度值,其中Au、Ag、As、Sb、Pb、Zn变化系数均大于1,Hg、Cu变化系数小于1;(3)测区8种元素变异系数的变化范围较大,其中Au、Ag、Pb这3种元素变异系数的变化最明显,其变异系数均大于1.5,特别是Au元素,变异系数为3.44,表明这3种元素可能趋于局部富集(施海鹏等,2015)。综上所述,Au、Ag、Pb元素在测区具有较高背景值和较大的变异系数,有利于局部富集成矿。
化探样品中各元素原始数据的变异系数(Cv1)(翟玉林等,2015)和背景数据的变异系数(Cv2)反映了数据处理前后的离散程度(刘劲松等,2016),其中,Cv1反映了元素地球化学场的相对变化幅度,Cv2则反映了背景值计算时削平的程度,Cv1/Cv2比值可作为衡量元素含量数据集分散度的重要指标(臧金生等,2014)。从变化系数解释图(图3)中可以看出:Pb、Zn元素含量变化幅度很大,高强数据很多,变化系数大,元素背景含量与剔除高值点后的变化系数比值均达到8以上,从元素离散程度来讲,成矿的可能性很大;Au元素含量变化幅度大,高强数据多,成矿的可能性大,Au元素背景含量与剔除高值点后的变化系数比值接近5,这可能与研究区金矿体的出现有关,也可能与元素本身壳值低、高离散、矿化度低有关,研究区有可能还存在一些规模未知的金矿(化)体;Cu、As、Sb、Ag、Hg元素的高强数据较多,变化系数较大,区内成矿潜力较大,同时这5种元素背景含量与剔除高值点后的变化系数比值与Au元素很接近,说明上述5种元素很有可能与金有伴生关系。
图3
图3
研究区土壤测量元素CV1和CV1/CV2变化系数解释图
Fig.3
Interpretation diagram of variation coefficient of soil measurement elements CV1 and CV1/CV2 in the study area
结合研究区Au、Ag、As、Sb和Pb元素变异系数高、离散程度大以及区内具有多处矿化的特征,认为Au元素为研究区最主要的成矿元素,Ag、As、Sb和Pb元素可作为该区寻找金矿的重要指示元素。
3.2 聚类分析
聚类分析是基于数字特征分类的一种分析方法,其目标是在相似的基础上收集数据进行分类,所得结果是一张层状谱系图(时艳香等,2004)。为了揭示布主金(锑)矿成矿元素的组合关系,利用IBM SPSS Statistics 26 软件对矿区8种成矿元素进行了R型聚类分析,联接方法选择组间联接,计算方法为组间平均距离法。根据谱系图(图4)可以清晰地看出,当类间阈值为5时,将成矿元素划分为以下2组:Ag-As和Hg-Cu-Zn,其余元素各自独立;当类间阈值为15时,将成矿元素划分为以下2组:Ag-As-Sb-Pb和Hg-Cu-Zn;当类间阈值为22.5时,8种成矿元素聚成两类:Au-Ag-As-Sb-Pb和Hg-Cu-Zn。
图4
图4
研究区土壤测量元素R型聚类分析谱系图
Fig.4
Pedigree chart of R-type cluster analysis of soil measurement elements in the study area
3.3 相关性分析
对研究区8种元素进行成矿元素相关性分析。在进行相关性分析之前首先使用IBM SPSS Statistics 26软件中的Z-Score对数据标准化处理,利IBM SPSS Statistics 26软件计算元素间的相关系数,采用Pearson相关性系数,并进行显著性双侧检验,保证结果至少在0.05水平上具有显著相关性,得到Pearson相关性系数矩阵如表4所示。当两变量间在0.05水平上显著相关且相关性系数大于0.6时,认为其间具有较显著的相关性,相关性系数越接近1,则相关性越强,若相关性系数为负,则认为两变量间具有负相关性。
表4 研究区土壤地球化学测量元素相关性分析
Table 4
系数 | Au | Ag | As | Sb | Hg | Cu | Pb | Zn |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Au | 1 | |||||||
Ag | 0.563 | 1 | ||||||
As | 0.588 | 0.612 | 1 | |||||
Sb | 0.221 | 0.258 | 0.328 | 1 | ||||
Hg | 0.112 | 0.054 | 0.084 | 0.251 | 1 | |||
Cu | 0.138 | 0.078 | 0.181 | 0.087 | 0.382 | 1 | ||
Pb | 0.394 | 0.466 | 0.268 | 0.185 | 0.042 | 0.056 | 1 | |
Zn | 0.405 | 0.447 | 0.309 | 0.182 | 0.088 | 0.151 | 0.840 | 1 |
从表4中可知:各元素与 Au元素均为正相关,特别是Ag、As与Au元素呈高正相关性,相关系数分别为0.563和0.588。另外,Pb与Zn元素之间的相关性最显著,相关系数为0.840,Ag与As元素之间相关性也较好。
3.4 R型因子分析
表5 研究区土壤地球化学测量元素正交旋转成分矩阵及因子方差贡献率
Table 5
元素 | 成分 | ||
---|---|---|---|
F1 | F2 | F3 | |
Au | 0.746 | 0.297 | 0.042 |
Ag | 0.757 | 0.367 | -0.052 |
As | 0.874 | 0.095 | 0.062 |
Sb | 0.519 | -0.015 | 0.319 |
Hg | 0.070 | 0.002 | 0.843 |
Cu | 0.065 | 0.087 | 0.779 |
Pb | 0.206 | 0.930 | 0.011 |
Zn | 0.212 | 0.923 | 0.102 |
特征值 | 3.164 | 1.392 | 1.095 |
方差贡献率/% | 39.555 | 17.406 | 13.687 |
累积方差贡献率/% | 39.555 | 56.961 | 70.648 |
F1因子:Au-Ag-As-Sb元素组合,因子方差贡献率为39.555%,在3个因子中占比最大,Au与As元素关系最为密切,其次为Ag和Sb元素,主要由低温亲铜元素组成,该因子与矿区内断裂有关,揭示了本区中由断裂和蚀变控制的金矿床的成矿元素组合,在成矿有利部位易形成矿产。
F2因子:Pb-Zn元素组合,因子方差贡献率为17.406%,属于中温亲铜元素,该因子也与矿区内断裂有关,反映了由中温热液控制的铅锌矿床形成的成矿元素组合。
F3因子:Hg-Cu元素组合,因子方差贡献率为13.687%,属于中低温元素组合,反映了由中低温热液控制的铜矿床形成的成矿元素组合,并在有利部位形成矿产。
4 异常下限的确定及异常圈定
4.1 异常下限的确定
表6 研究区土壤地球化学测量元素异常下限
Table 6
元素异常参数 | Au* | Ag | Hg* | As | Sb | Cu | Pb | Zn |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
标准离差 | 1.64 | 64.78 | 9.20 | 47.78 | 1.93 | 4.24 | 6.10 | 13.53 |
平均值(背景值) | 2.16 | 112.78 | 24.41 | 79.17 | 3.95 | 25.77 | 26.21 | 80.54 |
理论异常下限 | 5.44 | 242.34 | 42.79 | 174.73 | 7.82 | 34.25 | 38.40 | 107.59 |
实际异常下限 | 6.00 | 250.00 | 43.00 | 180.00 | 8.00 | 35.00 | 40.00 | 108.00 |
外带 | 6.00 | 250.00 | 43.00 | 180.00 | 8.00 | 35.00 | 40.00 | 108.00 |
中带 | 12.00 | 500.00 | 86.00 | 360.00 | 16.00 | 70.00 | 80.00 | 216.00 |
内带 | 24.00 | 1 000.00 | 172.00 | 720.00 | 32.00 | 140.00 | 160.00 | 432.00 |
4.2 单元素异常圈定
图5
图5
研究区元素地球化学异常图
1.灰白色长石石英砂岩;2.灰白—灰黑色灰岩;3.黄褐色(泥)钙质板岩;4.灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩夹灰岩;5.灰黑—黄褐色含褐铁矿化条带板岩;6.灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩;7.断裂破碎带及编号;8.金矿体;9.辉绿岩脉;10.石英脉;11.地质界线;12.断层及编号
Fig.5
Anomaly map of element geochemistry in the study area
(1)Au异常特征。研究区Au异常较发育,规模较大,分布趋势明显,主要沿断裂和破碎带分布;Au异常最大值为500.00×10-9,最小值为0.21×10-9,二者比值为555.55,有10处Au异常规模较大且内、中、外三级浓度分带完整的异常(汤国栋等,2020)。Au元素的高值区主要分布在研究区中部和东部,浓集中心和峰值较明显。东部高值区大体走向近NW向,可能是由近NW向断裂破碎带,赋存于破碎带中的Au-Ⅱ、Au-Ⅲ和Au-Ⅳ矿体,以及破碎带上盘与硅化脉密切相关的富毒砂矿体Au-Ⅷ和Au-Ⅰ引起的。同时,近NW走向的灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩和灰黑色含褐铁矿条带板岩为重要的含矿层位,Au元素的背景值较高。中部高值区大体走向近SN向,内部有EW向浓集中心,可能是由该区广泛分布的辉绿岩脉及穿插其中的褐铁矿化石英脉引起的,加之地形效应,导致异常区面积较大。此外,NW向断裂和Au-V矿体也是引起该异常的重要原因。西部异常区多为浓集分带明显的小的椭圆形异常,可能是由辉绿岩脉及穿插其中的褐铁矿化石英脉,SN向与NW向断裂交会,以及矿体或小型富毒砂石英脉引起的。
(2)Ag异常特征。研究区Ag异常较发育,主要沿区内断裂及破碎带分布;Ag异常最大值为5 000.00×10-6,最小值为30.00×10-6,二者比值为166.67,有7处Ag异常规模较大且内、中、外三级浓度分带完整的异常。Ag元素的高值区与Au元素类似,主要分布在研究区中部和东部,但异常范围略小。东部异常可能也是由近NW向断裂破碎带,赋存于破碎带中的Au-Ⅱ、Au-Ⅲ和Au-Ⅳ矿体,以及破碎带上盘与硅化脉密切相关的富毒砂矿体Au-Ⅷ和Au-Ⅰ引起的。中部异常可能是由广泛分布的辉绿岩脉及穿插其中的褐铁矿化石英脉、NW向断裂和Au-V矿体引起的。西部异常是由SN向与NW向断裂交会、辉绿岩脉及穿插其中的石英脉、小型富毒砂石英脉引起的。
(3)As异常特征。研究区As异常较为发育,与Au异常分布比较相似且主要沿断裂及破碎带分布;As异常最大值为1 000.00×10-6,最小值为2.08×10-6,二者比值为480.77,有2处 As异常规模较大且内、中、外三级浓度分带完整的异常。As元素的高值区与Au、Ag元素套合性较好,形成原因也较相似。
(4)Sb异常特征。研究区Sb异常较发育,异常的高值区位于西部和东部,浓集分带较明显,分布较分散;Sb异常最大值为100.00×10-6,最小值为0.06×10-6,二者比值为1 666.67,有5处 Sb 异常规模较大且内、中、外三级浓度分带完整的异常。研究区西端的Sb异常可能是由沿冲沟迁移的上游成矿物质引起的。该异常以东研究区西部异常可能是由辉绿岩脉及穿插其中的褐铁矿化石英脉、SN向与NW向断裂交会以及Au-Ⅸ引起的。中部异常是由广泛分布的辉绿岩脉及穿插其中的褐铁矿化石英脉、NW向断裂及Au-V引起的。东部异常与Au、Ag、Sb异常浓集中心套合较好,是由矿化蚀变强度较强的矿体引起的。最东段异常可能是由受构造控制的硅化、褐铁矿化及辉锑矿化引起的。
(5)Pb异常特征。研究区Pb异常较发育,主要分布于中部和东部;Pb异常最大值为5 000.00×10-6,最小值为4.70×10-6,二者比值为1 063.83,有9处 Pb 异常规模较大且内、中、外三级浓度分带完整的异常。Pb异常的高值区位于东部,浓集分带较明显。中部至西部异常规模小且分散,主要与Au-Ⅸ、Au-V号矿体相关。规模最大的异常与Au-Ⅱ、Au-Ⅲ矿体以及赋矿断裂破碎带关系密切,尤其是异常向这2条矿体东部延伸,表明Au-Ⅱ、Au-Ⅲ矿体向东可能有一定延伸。东南部异常与Au-Ⅵ、Au-Ⅶ、Au-Ⅷ、Au-Ⅰ和Au-Ⅳ对应较好,表明Pb元素同样是Au的伴生元素,与部分矿体中伴生方铅矿相符。Pb异常与Au、Ag异常套合较好。
4.3 综合异常区圈定及异常特征
根据不同区域的差异及元素组合特征的差异性,对研究区主成矿元素Au和指示元素Ag、As、Sb、Pb进行衬度研究,并对元素的样点数、面积、均值、峰值、浓度分带和规模等参数进行统计计算(表7)。异常衬度法具有强化弱异常、突出多元素套合异常的特点(刘国政,2014;施海鹏等,2015)。衬度(K)是指某一元素原始值与该元素背景值之比,当K≥1时,为相对富集;当K<1时,为相对贫化。衬度法可以消除不同元素的地壳丰度的量级差,使元素的数据处理和操作可以按照统一的准则进行,消除元素之间的维数(黄文斌等,2020)。根据研究区各元素的地球化学参数,计算研究区各地质单元中不同元素的衬度,了解各元素在不同地质单元中的相对富集和离散特征(刘铭等,2020)。在单元素异常的基础上,根据研究区元素相关—聚类—因子分析结果、元素异常下限值,以及主成矿元素Au和指示元素Ag、As、Sb、Pb衬度研究的结果,进行元素综合异常区圈定。
表7 土壤地球化学异常特征组合基本地球化学参数
Table 7
异常编号 | 异常元素 | 样点数 | 异常下限 | 峰值 | 异常均值 | 面积/km2 | 衬度值K | 规模 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
HS-1 | Au | 7 | 6 | 187.0 | 37.16 | 0.039 | 6.19 | 0.242 |
Ag | 8 | 250 | 3 980.0 | 824.83 | 0.054 | 3.30 | 0.178 | |
As | 6 | 180 | 1 000.0 | 580.83 | 0.043 | 3.23 | 0.139 | |
Pb | 2 | 40 | 2 634.0 | 249.60 | 0.008 | 6.24 | 0.047 | |
HS-2 | Au | 9 | 6 | 397.0 | 59.56 | 0.035 | 9.93 | 0.347 |
Ag | 31 | 250 | 3 990.0 | 673.12 | 0.105 | 2.69 | 0.283 | |
HS-3 | Au | 89 | 6 | 416.0 | 46.03 | 0.352 | 7.67 | 2.700 |
Ag | 19 | 250 | 3 990.0 | 673.12 | 0.083 | 2.69 | 0.223 | |
As | 116 | 180 | 1 000.0 | 519.36 | 0.461 | 2.89 | 1.330 | |
Sb | 7 | 8 | 69.1 | 22.06 | 0.035 | 2.76 | 0.097 | |
HS-4 | Au | 8 | 6 | 168.0 | 77.45 | 0.015 | 12.91 | 0.194 |
Ag | 6 | 250 | 2 340.0 | 925.72 | 0.014 | 3.70 | 0.052 | |
As | 6 | 180 | 1 000.0 | 632.70 | 0.012 | 3.52 | 0.042 | |
Pb | 7 | 40 | 1 330.0 | 228.47 | 0.021 | 5.71 | 0.120 | |
HS-5 | Au | 33 | 6 | 500.0 | 48.16 | 0.118 | 8.03 | 0.947 |
Ag | 46 | 250 | 2 320.0 | 349.70 | 0.109 | 1.40 | 0.152 | |
As | 88 | 180 | 1 000.0 | 322.19 | 0.253 | 1.79 | 0.453 | |
Sb | 16 | 8 | 100.0 | 16.48 | 0.066 | 2.06 | 0.136 | |
Pb | 18 | 40 | 5 000.0 | 232.92 | 0.118 | 5.82 | 0.687 | |
HS-6 | Au | 8 | 6 | 74.1 | 53.20 | 0.034 | 8.87 | 0.301 |
Ag | 5 | 250 | 4 410.0 | 1 083.74 | 0.026 | 4.33 | 0.113 | |
As | 18 | 180 | 1 000.0 | 357.23 | 0.072 | 1.98 | 0.143 | |
Pb | 10 | 40 | 2 100.0 | 251.80 | 0.348 | 6.30 | 2.191 | |
HS-7 | Au | 8 | 6 | 328.0 | 53.03 | 0.034 | 8.84 | 0.301 |
Ag | 7 | 250 | 4 120.0 | 911.39 | 0.023 | 3.65 | 0.084 | |
As | 18 | 180 | 1 000.0 | 320.08 | 0.070 | 1.78 | 0.124 | |
Sb | 9 | 8 | 42.1 | 13.33 | 0.024 | 1.67 | 0.040 | |
Pb | 12 | 40 | 2 550.0 | 267.70 | 0.035 | 6.69 | 0.236 |
从研究区元素综合异常图(图6)可以看出,各元素分布存在一定的差异,但Au、Ag、As、Sb、Pb异常套合性相对较好,Hg、Cu、Zn异常与Au、Ag、As套合性略差,这与不同元素的迁移特性相吻合。虽然各元素异常大小不一、面积各异,但各异常的分布与成矿地质条件、元素地球化学特性及地形高差等存在密切联系。区内地层、构造、脉岩和矿化蚀变特征总体上控制着异常的分布。根据异常规模、空间展布特点及异常强度,初步圈定7个综合异常(HS-1~HS-7)(图6)。各综合异常特征见表8。综合来看,面积较大、强度较高且套合性好的异常多出现于研究区东部,这可能与东部灰黑色泥质板岩和灰黑色褐铁矿条带板岩等成矿专属性高的岩性广泛出露有关。此外,东部地势较高,覆盖没有西部厚,有利于土壤化探方法的运用。研究区东部NW向断裂破碎带、SN向密集劈理化带出露较多,带内硅化、褐铁矿化、绢云母化和泥化等矿化蚀变发育,是引起化探异常的主要原因。往往规模较大的含矿断裂破碎带形成规模较大、强度高、延伸远和多中心的带状异常,而含矿石英脉、强硅化带等多形成规模中等、强度高、套合性好和浓集程度高的椭圆状异常。
图6
图6
研究区元素综合异常图及靶区圈定
1.灰白色长石石英砂岩;2.灰白—灰黑色灰岩;3.黄褐色(泥)钙质板岩;4.灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩夹灰岩;5.灰黑—黄褐色含褐铁矿化条带板岩;6.灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩;7.断裂破碎带及编号;8.金矿体及编号;9.地质界线;10.推测断层;11.断层及编号;12.土壤地球化学测量范围;13.Au异常线;14.Pb异常线;15.Sb异常线;16.Ag异常线;17.Hg异常线;18.Cu异常线;19.As异常线;20.Zn异常线;21.综合异常及编号;22.靶区及编号
Fig.6
Comprehensive anomaly map of elements in the study area and delineation of target area
表8 研究区土壤地球化学测量综合异常分布特征
Table 8
异常编号 | 面积/km2 | 元素组合 | 异常特征 |
---|---|---|---|
HS-1 | 0.556 | Sb-Au-Hg-As-Ag-Cu-Zn | 异常区位于研究区西部。岩性主要为灰黑色泥钙质板岩夹灰岩、灰黑—灰白色板岩。Au、As、Ag、Cu、Zn元素套合较好,主成矿元素Au最高值为187.00×10-9,Ag最高值为3 980.00×10-6,As最高值为1 000.00×10-9,Sb异常规模较大 |
HS-2 | 0.184 | Au-Ag-Hg-Cu | 异常区位于研究区西部。岩性主要为灰黑色泥钙质板岩、灰黑—灰白色板岩等,小型辉绿岩脉广泛分布。Au元素具有较好的三级浓度分带,Au最高值为397.00×10-9,Ag、Cu、Hg仅有外带,异常规模较小 |
HS-3 | 0.871 | Sb-Au-Ag-As-Hg-Cu-Zn | 异常区位于研究区中北部。岩性主要为灰黑色泥钙质板岩夹灰岩、灰黑—灰白色板岩等,辉绿岩脉广泛分布。该异常是研究区内面积较大的异常,异常内部浓集中心较多,异常整体为SN-NE向,内部浓集中心方向较复杂,有NW向趋势。各元素浓集中心较对应。Au、As、Ag元素套合较好,As、Ag具有异常高峰值且有明显的三级分带。主成矿元素Au最高值为416.00×10-9,Ag最高值为3 990.00×10-6,As最高值为1 000.00×10-9 |
HS-4 | 0.055 | Au-Ag-Sb-Pb-Zn | 异常区位于研究区中部。岩性为灰黑色泥钙质板岩,NW向断裂破碎带穿过。Au、Sb、Ag、Pb、Zn元素套合非常好且有明显的三级分带,主成矿元素Au最高值为168.00×10-9,Ag最高值为2 340.00×10-6,Sb最高值为54.2×10-6,Pb最高值为1 330.00×10-6,Au异常规模较大 |
HS-5 | 1.236 | Au-As-Ag-Sb-Hg-Pb-Zn-Cu | 异常区位于研究区东北部。异常面积最大,呈NW走向,强度较大,浓集中心较多,套合性较好。岩性主要为灰黑色泥钙质板岩、灰黑色含褐铁矿条带板岩等。赋存Au-Ⅱ、Au-Ⅲ矿体的NW向断裂破碎带穿过。该异常为研究区与矿化蚀变对应性较好、强度较大的异常。覆盖了Au-Ⅱ、Au-Ⅲ矿体,且向东未封闭。Au、As、Ag、Pb、Zn元素套合较好,具有明显的三级分带,主成矿元素Au最高值为500.00×10-9,Ag最高值为2 320.00×10-6,As最高值为1 000.00×10-9,Pb最高值为5 000.00×10-6。其中,Au、Pb异常在该区有较好的指示意义 |
HS-6 | 0.113 | As-Au-Pb-Ag-Zn | 异常区位于研究区东部。岩性主要为灰黑色泥钙质板岩、黄褐色泥钙质板岩等,辉绿岩脉和硅化带发育。Au、Ag、Pb元素有明显的三级分带,异常套合一般。主成矿元素Au最高值为741.00×10-9,Ag最高值为4 410.00×10-6,As最高值为1 000.00×10-6,Pb最高值为2 100.00×10-6 |
HS-7 | 0.129 | As-Au-Pb-Zn-Ag-Cu-Sb-Hg | 异常区位于研究区东部。岩性主要为灰黑色含褐铁矿条带板岩、灰黑色泥钙质板岩等。SN向断裂带穿过。Au、As异常面积较大,As、Au、Ag、Sb、Hg高度浓集 |
总的来说,土壤化探异常较好地反映了研究区矿化蚀变的出露情况,对找矿勘探工作的开展具有良好指导意义。经过综合分析,初步确定综合异常HS-1和HS-5是重要的找矿靶区。
4.4 找矿靶区
(1)靶区1(HS-1综合异常南段)
图7
图7
研究区靶区1土壤地球化学测量综合异常剖析图
1.灰白色长石石英砂岩;2.灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩夹灰岩;3.金矿体及编号;4.地质界线;5.辉绿岩脉;6.断层及编号
Fig.7
Comprehensive anomaly analysis diagram of soil geochemical survey in target area 1 of the study area
图8
图8
研究区靶区1矿化标志图
Fig.8
Mineralization marker map of target area 1 in the study area
综上所述,本区金矿成矿地质条件较好,有成矿事实,表明本区具有较大的金矿成矿潜力,主攻矿种为金和银。
(2)靶区2(HS-5综合异常东北段)
图9
图9
研究区靶区2土壤地球化学测量综合异常剖析图
1.黄褐色(泥)钙质板岩;2.灰黑色碎裂化泥(钙)质板岩;3.灰黑色破碎化泥(钙)质板岩夹灰岩;4.辉绿岩脉;5.地质界线;6.断层及编号
Fig.9
Comprehensive anomaly analysis diagram of soil geochemical survey in target area 2 of the study area
5 结论及建议
(1)通过对研究区1∶1万土壤地球化学测量数据进行因子分析、相关分析和聚类分析,得出3组元素组合(Au-Ag-As-Sb,Pb-Zn,Hg-Cu),其中Au-Ag-As-Sb元素组合为研究区主要成矿元素组合,Au为研究区最主要的成矿元素,Ag、As、Sb、Pb元素是区内寻找金矿的重要指示元素,具有较好的找矿前景。
(2)从单元素异常图可以看出,Au、Ag、As、Sb、Pb元素具有较好的浓集中心,且浓度分带明显,每种元素的异常基本上呈NW向展布,与研究区近NW向断裂(破碎带)基本吻合;根据异常规模、空间展布特点和异常强度,圈定出综合异常7个(HS-1~HS-7)。综合异常呈NW向展布,主要分布于主断裂及次级断裂中,与构造带位置对应良好。
(3)通过综合分析,在研究区圈定找矿靶区2处,并对靶区内的重要异常进行了剖析,2处靶区内地球化学异常显著,浓集中心突出且异常套合性好,具有较大的找矿潜力。野外地质工作中在靶区1处发现有褐铁矿化石英脉,局部发生强烈褐铁矿化和黏土化,建议结合发现的矿化情况开展进一步的相关地质工作加以验证。
http://www.goldsci.ac.cn/article/2022/1005-2518/1005-2518-2022-30-1-1.shtml
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