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发布时间：2022-03-15 10:43所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
摘要:为优选内蒙古额济纳旗梧桐井铜矿区的找矿靶区,在充分了解该区地质特征的基础上进行了1:10000的土壤地球化学测量。对Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn、Pb、Bi、Au十种微量元素的含量特征及分形特征分析显示,Cu、Mo、Pb、Au元素为区内成矿有利元素。使用统计学软件SP
摘要:为优选内蒙古额济纳旗梧桐井铜矿区的找矿靶区,在充分了解该区地质特征的基础上进行了1:10000的土壤地球化学测量。对Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn、Pb、Bi、Au十种微量元素的含量特征及分形特征分析显示,Cu、Mo、Pb、Au元素为区内成矿有利元素。使用统计学软件SPSS25对10种元素数据进行降维,划分出Cr-Co-Ni、Sn-Pb-Zn、Cu-Bi-Au、Mo四组元素组合;对单元素采用含量-频数分形法进行数据处理,对元素组合采用累频法求取异常下限,对单元素和元素组合平面异常图进行套合,结合异常特征及地质成矿条件共圈定出4个成矿靶区。成矿前景评价表明,A-1靶区是寻找铜多金属矿的重点勘查区。
关键词:土壤地球化学;铜金多金属矿;元素异常特征;找矿预测;内蒙古额济纳旗
引言梧桐井矿区位于内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗马鬃山苏木楚伦呼都格东南约24km处,属额济纳旗苏海布拉格嘎查马鬃山苏木管辖。自1964年在该区域开展1∶100万区域地质测量之后,相继进行了区域地质调查及物化探工作(刘洪,1985;康明等,2004;迟振卿等,2006;张正平等,2017)。
2010年4月至2012年4月,河北省区域地质矿产调查研究院首次将该区古元古界北山群划分为三个岩组,完成了《内蒙古自治区额济纳旗梧桐井等六幅1∶5万区域矿产地质调查》,提交了区域矿产地质调查报告及相关地质、化探等图件,确定北山群是本区很好的矿源层。土壤地球化学测量是寻找松散层覆盖区矿体的一种直接、快速、有效的勘查方法(鄢明才等,1997;罗先熔等,2007;张善明等,2011;杨笑笑等,2018),即通过研究土壤中元素的分散集中规律,圈定与成矿有关的地球化学异常,在我国的综合找矿中受到普遍应用(张广平等,2014;杨连升等,2020;李超等,2020;陈炳锦等,2021)。
多重分形方法能有效地刻画多重叠加过程形成的地质体,并通过抑制变化性背景干扰从而突出局部异常,具有强化局部变异信息的优点,对弱信息矿具有很好的指导作用(成秋明等,2009;辛存林等,2020)。由于研究区交通不便,工作条件恶劣,地球化学勘查工作程度较低,为进一步了解该区地质特征和地球化学特征,寻找与异常有关的矿化带,本次工作在梧桐井矿区29.93km2范围内开展1∶10000土壤地球化学测量,综合分析成矿潜力,为今后地质找矿工作的部署提供科学依据。
1地质背景
1.1区域地质背景
研究区属内蒙古西部荒漠戈壁残山丘陵地貌,位于中亚造山带东段塔里木板块北东陆缘增生带,属星星峡-旱山古生代活动陆缘,标山-石板井古元古代离散地块(内蒙古自治区地质矿产局,1996)。该区位于北山多金属成矿带,是一个在前寒武系稳定陆块基础上发育起来的多阶段构造岩浆岩带,地质演化历史复杂,构造-热液活动强烈(赵少卿等,2012),成矿地质条件较好,已发现众多黑色、有色、贵金属及非金属矿产(左国朝和何国琦,1990;聂凤军等,2003;杨合群等,2008;杨建国等,2010)。
北山群为一套中-深变质的碎屑岩-碳酸盐岩系,主要分布在矿区中西部、北部和东南部边缘,在早志留世和中泥盆世侵入岩中以残留体或悬浮体形式零星出露;早期经历了区域中低温热液变质作用,后期叠加了区域低温动力变质作用,局部经历了动力变质作用。北山群为矿区主要的赋矿岩层,其Cu含量为19.83×10-6~26.47×10-6,可见一定规模的矽卡岩化蚀变。下白垩统赤金堡组零星分布于矿区中部,为一套滨浅湖含砾泥砂质建造,以角度不整合覆于北山群及早志留世、中泥盆世侵入岩上。
第四系全新统洪积层分布于矿区中北部,面积达10.39km2,主要为砾石、砂组成,分选较差,磨圆不好。区内构造以断裂为主,根据断层的展布形态和交切关系,主要为北西向、近东西向和北东向三组(王庭院等,2016)。北西向、近东西向断层属区域性深大断裂,走向280°~300°,显示压裂属性,多为逆断层。北东向断裂为次级断裂,多为正断层且切穿北西向断层,部分为容矿构造。区域性深大断裂控制了矿区侵入岩体的空间展布,次级断裂控制了矿体的产状及空间展布(王江超和杨森,2019)。
区内岩浆活动强烈,侵入岩发育,主要出露于矿区西部和东南部,具多期次、多旋回特征(张正平等,2017)。分布范围较大的有两期:①早志留世侵入岩,呈岩基产出,侵入岩长轴走向为北西向-近东西向,与区域控矿构造走向基本一致,岩体侵入古元古界北山群,岩石遭受了区域低温动力变质、变形作用的改造,普遍发育片麻理,形成绢云母、绿泥石等蚀变矿物;②中泥盆世侵入岩,规模较小,岩石呈紫红色,中细粒花岗结构,块状构造,多呈岩滴及枝脉状产出,侵入体长轴呈东西向展布,侵入北山群和早志留世侵入岩。
区内脉岩较发育,主要分布于北山群第一岩组、第三岩组、中泥盆世中细粒正长花岗岩中,脉岩主要为辉长闪长岩、正长花岗岩、石英岩,走向北西、北东和近东西向。野外踏勘可见矿化与石英脉关系最为密切,具有较好的找矿前景。
1.2研究区地质特征
研究区主要出露古元古界北山群地层,其走向北北西或北西,倾向320°~325°,总体呈单斜产出。北山岩群岩石组合由下到上依次划分为三个岩组:①第一岩组岩性为石英岩、斜长角闪岩夹黑云斜变粒岩及绢云片岩,局部因遭受热接触变质作用的叠加改造而发生角岩化,出现矽线石、红柱石、堇青石等热接触变质矿物,岩层走向北西西,与区域构造线一致;②第二岩组岩性为白云石大理岩、石英片岩,为一套海相碳酸盐-陆源碎屑沉积建造,局部被岩浆侵入形成矽卡岩;③第三岩组岩性为变粒岩夹浅粒岩、斜长角闪岩,走向北西向,主要为一套海相火山-沉积建造,原岩为一套较典型的陆表海相沉积的正常碎屑岩和碳酸盐岩(内蒙古自治区地质矿产局,1996)。
区内零星出露下白垩统赤金堡组,为一套陆相碎屑岩,岩性组合为砖红色、灰绿色粉砂质黏土岩与灰白色砂岩互层。第四系洪积物广布。断裂破碎带宽50~60m,可见压碎岩和构造角砾岩。断层切割北山群第一岩组、早志留世变质中细粒黑云石英闪长岩和中泥盆世中细粒正长花岗岩岩体,北盘相对上升,地貌为一系列沟谷等负地形。
矿石矿物主要为黄铜矿、辉钼矿、方铅矿、黄铁矿,少量闪锌矿、锡石、铜蓝、孔雀石,金以晶格金形式赋存于黄铁矿中,部分发育于石英脉中;脉石矿物主要有石英、绿泥石、方解石、绿帘石、萤石、绢云母等。蚀变围岩是热液矿床重要的找矿标志(袁见齐等,1985),它不仅可以指示矿体的大致形态和空间位置,也可用于预测隐伏矿体的存在。研究区围岩蚀变类型多,普遍发育硅化(图3a,条带状)、绢英岩化、孔雀石化、角岩化、绿泥石化、少数绿帘石化,部分弱蚀变的中-基性岩脉中可见碳酸盐化和黝帘石化,反映成矿热液具高中低温交替、多期次沉淀的特征。
其中孔雀石化与矿化关系密切,由黄铜矿(CuFeS2)分解形成CuSO4溶液与碳酸盐岩发生交代作用,会形成Cu2[CO3](OH)2孔雀石(图3b、3c,浸染状),可作为含铜硫化物矿体的直接找矿标志(马润等,2008)。除此之外,研究发现,黄铁矿(FeS2)和黄铜矿(CuFeS2)在地表氧化条件下与水发生淋滤会生成次生氧化物(袁见齐等,1985;魏玉明等,2010),也可作为寻找金矿床和金属硫化物矿床的重要找矿标志。
2样品采集和分析方法
根据《土壤地球化学测量规范》(DZ/T0145-94),以100m×40m的网度布设土壤地球化学采样点,共采集土壤样品2650个(不含重复样),采样密度为221件/km2。土壤采样点采取手持式GPS辅以地形图进行定位,采样层位取B层沉淀层下部,深度约30cm,在采样点周围10m范围内按照多点结合原则进行采样。野外原始样品重量大于500g,以备样品过40目筛后重量大于150g。样品测试由内蒙古自治区矿产实验研究所完成。
本次测试Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn、Pb、Bi、Au10种元素,Au元素采用泡塑吸附石墨炉无火焰原子吸收法(PGF-AAS)分析,Bi元素采用氢化物发生原子荧光光谱法(BI-AFS)分析,Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn、Pb元素用等离子体质谱法(ICP-MS)分析;各元素分析精度RSD均小于5%,上述分析方法检出限均达到规范要求。
3土壤地球化学特征
3.1地球化学参数统计
为探究研究区内元素含量的变化特征,采用Excel和SPSS25对各元素的地球化学参数进行统计。元素的变异系数(Cv)和富集系数(C)可用于衡量元素在地质-地球化学作用过程中的分异迁移能力和空间集散程度(臧金生等,2014)。
本次测量的10种元素中,Pb、Cu、Mo、Au元素表现为极强分异,且显著富集,表明这4种元素在研究区中的分布、分配不均匀,离散程度大,有较好的成矿前景,易于活动迁移形成矿化(体)。Cr、Ni、Co、Sn、Zn元素表现为分异(弱分异),富集程度低,表明这5种元素的活动性弱,富集成矿的可能性较小;Bi是稀有分散元素,表现为强分异,呈背景分布,可能与区内花岗岩(花岗闪长岩)有关,有富集成矿的可能。
3.2元素分形特征
求取异常下限的传统方法(均值+标准差法)是基于元素数据基本服从大数定律这一假设进行的,需要对数据进行概率分布形式检验和特异值剔除。偏度-峰度检验结果显示,原始数据元素的偏度均远大于1,大多数元素的峰度亦远大于3,呈现出多峰态、高丛集的分布特征(贾俊平等,2018),因此本文选用基于分形统计学的含量-频数法进行数据处理,该方法不会损耗地球化学数据的完整性,能同时对正常值和异常值进行较细致的分划。研究表明,由于受到地质背景和多期次成矿作用的影响,地质体中的微量元素常常有所富集或亏损,从而使元素的地球化学背景值和异常形成各自独立的幂指数关系,服从多重分形规律(张松林,1995;成秋明等,2009)。
3.3多元统计分析
为了揭示元素之间的内在联系,采用SPSS25对研究区的元素数据进行R型系统聚类分析,用少数几个线性组合反映成矿信息。R型聚类分析是对所采集样品的变量进行分类运算,从样品数据中了解元素及元素组合之间的亲疏关系,定性揭示研究区域控矿作用和地球化学分区中可能的元素聚合趋势及成因联系(杨龙坤等,2016;刘刚等,2018;黄文斌等,2019;邹超等,2019)。
4元素及元素组合异常圈定
在前文中提到基于元素的变异系数、致矿系数以及分形特征,确定出本区Cu为主成矿元素,Mo、Pb、Au为重要的伴生矿种,由R型系统聚类分析和因子分析确定出4个元素组合;对单元素及元素组合确定适当的异常下限,采用Surfer15软件绘制单元素和元素组合平面异常图,结合地质成矿条件进行异常圈定。
5靶区预测
将单元素及元素组合平面异常图的异常内带与研究区地质图进行空间套合,并综合地质单元含矿性、元素地球化学特征,结合异常区内已发现的矿化线索,认为北山岩群、断层破碎带及中酸性侵入岩体是区内成矿有利因素。
根据元素异常规模大小、异常的组合特征以及成矿地质条件,将研究区的异常划分为A、B、C三类:A类:Cu元素异常强度高,分布范围广,伴生元素Au、Pb、Mo较发育,元素组合规模大,多元素套合紧密,浓集中心明显,成矿地质条件优越,异常范围内北山群第一岩组、断裂破碎带、中酸性岩体十分发育。B类:Cu元素异常规模较大,强度中等,Au元素较发育,异常连续性较差,元素组合套合一般,异常范围内北山群第一岩组、中酸性岩体发育。C类:Cu元素异常规模小,伴生元素Au、Pb、Mo之一较发育,异常不连续,元素组合不发育,异常范围内北山群第一岩组或中酸性岩体发育。
根据异常分类优选出4个找矿预测靶区 ,按找矿前景划分为A类靶区1个,B类靶区1个,C类靶区2个。靶区位于梧桐井铜多金属研究区西南部,面积约为2.92km2,Cu异常规模大,连续性好,异常分布集中。Cu-2异常内带面积为0.097km2,峰值(226.09×10-6)为算术平均值的9.58倍;Au-2异常内带面积为0.322km2,峰值(22.07×10-9)为算术平均值的10.56倍;Pb-1异常内带面积为0.86km2,峰值(4076.05×10-6)为算术平均值的142.17倍;Mo-1异常内带面积为0.066km2,峰值(149.18×10-6)为算术平均值的118.40倍。
F2-1、F3-2套合紧密,说明本区接受了中、低温热液多次叠加作用,为形成多金属硫化物矿体创造了良好的热源条件。区内主要出露的北山群第一岩组是有利矿源层,岩性组合为细粒长石石英岩、黑云母石英片岩、肉红色细粒石英二长岩,中细粒正长花岗岩体侵入北山群第一岩组,局部可见绢英岩化、绿泥石化。石英岩中可见孔雀石化(图3b,浸染状),偶见黄铁矿化,呈粒状镶嵌于裂隙中,沿走向和倾向分布不均,时弱时强。异常处于F3、F4断裂耦合部位,构造活动强烈,推测矿产分布受上述构造带所控制。该靶区矿藏种类齐全,异常规模大,可作为下一步寻找Cu多金属矿的重点勘查区。
6找矿前景分析
经后期查证,在主要异常区域发现两处铜矿化带:铜-1矿化蚀变带,宽约10m,延伸长约350m,采集化学分析样5件送往宁夏地质矿产中心分析,编号为H1~H5,Cu品位分别为0.10%、1.77%、0.11%、0.34%、1.21%,其中H2和H5采自孔雀石化石英岩中;铜-2矿化蚀变带处于B-1靶区内,位于Cu-1异常东南侧,矿化体呈透镜状,宽约10~15m,延伸长约450m,采集化学分析样3件,编号为H6~H8,Cu品位分别为0.46%、0.20%、0.22%,其中H6采自孔雀石化石英岩中,结果表明两处具孔雀石化的铜矿体带均已达到铜矿床的工业品位(硫化铜矿石坑采0.4%)。
矿化体均赋存于北山群第一岩组与中泥盆世中细粒正长花岗岩岩体的接触带中,具明显的孔雀石化、硅化、绢英岩化,有待深部查证。矿床的形成受多种因素的制约,多种有利控矿因素在一定时空域耦合是成矿作用发生的重要条件(翟裕生等,2011)。
研究表明,内蒙古西部北山地区处于增生造山带边缘(徐国权等,2002),研究区发育的北山群地层为一套滨浅海相火山-沉积建造(内蒙古自治区地质矿产局,1996),有利于Cu元素初期富集,为区域矿化奠定了丰富的物质基础。研究区内广泛发育的早志留世变质闪长岩及中泥盆世正长花岗岩,富含F、Cl、S等矿化剂,中酸性岩体与碳酸盐岩发生接触交代,促使矿源岩中成矿元素活化迁移,此外,岩浆热液为成矿作用供应了充足的热能。
区内近东西向断层(F3、F4)属区域性深大断裂,活动周期较长,极易形成碎裂岩带,为成矿作用提供了物质运移通道及赋矿场所,伴随区域构造活动形成的裂隙及韧性剪切带控制了矿体的产出。前人研究发现(袁见齐等,1985;姚凤良和孙丰月,2006),矽卡岩型矿床钙碱性系列(花岗岩-花岗闪长岩-石英闪长岩-闪长岩)侵入体具鲜明的成矿专属性,研究区内Cu、Pb、Zn矿化大多与早志留世花岗闪长岩(石英二长岩)有关,Sn、Mo矿化多围绕中泥盆世正长花岗岩分布。
研究区内矿化异常多沿地层与岩体接触带分布,规模较大,接触带被断裂切穿部位成矿潜力较大,笔者推测该区域存在深部隐伏矿体,建议进行槽探、钻探等工程验证。7结论(1)Cu、Mo、Pb、Au分布极不均匀,致矿系数大且元素高度丛集,具有较大的成矿潜力,Cr、Co、Ni、Sn、Zn、Bi富集成矿的可能性较小。(2)通过SPSS25对梧桐井矿区的10种微量元素进行降维处理,得到4组元素组合,圈定靶区4个(A类靶区1个,B类靶区1个,C类靶区2个),经综合评价认为A-1靶区是寻找铜金多金属矿的有利地段。根据异常分布特征及已有的地质资料,认为北山群第一岩组是Cu、Au的矿源层,石英闪长岩-花岗闪长岩类侵入体与Pb、Mo矿化关系密切,东西向断层是成矿的有利构造,建议在靶区内地层-岩体-断层耦合部位开展验证工作。
参考文献(References):
ChengQ,AgterbergFP,BallantyneSB.1994.Theseparationofgeochemicalanomaliesfrombackgroundbyfractalmethods.GeochemExplor,51:109-130
陈炳锦,郑崔勇,赵亮亮,袁波,王钊飞,张毅,郭斌,余红波.2021.土壤地球化学测量在陕西勉县瓦子坪铅锌多金属矿勘查中的应用.现代地质,35(2):455-465
成秋明,张生元,左仁广,陈志军,谢淑云,夏庆霖,徐德义,姚凌青.2009.多重分形滤波方法和地球化学信息提取技术研究与进展.地学前缘,16(2):185-198
程先富,黎彤.1999.新疆北部地壳元素致矿序列及其找矿意义. 地质与勘探,35(6):23-25,29
迟振卿,王永,姚培毅,闵隆瑞,刘训.2006.内蒙古额济纳旗地貌特征及其构造、气候事件.地质论评,52(3):370-378
戴慧敏,宫传东,鲍庆中,孙中任,尤宏亮,金鑫,高飞.2010.区域化探数据处理中几种异常下限确定方法的对比———以内蒙古查巴奇地区水系沉积物为例.物探与化探,34(6):782-786
何旺,罗先熔,高文,郑超杰,周子俣,黄文斌,肖小强,王生龙.2019.青海省都兰县五龙沟-高地地区水系沉积物地球化学特征及找矿远景.矿物岩石地球化学通报,38(5):1017-1023
黄文斌,罗先熔,贾飞,王伟,郑超杰,杨笑笑,何旺.2019.陕西汉南碑坝地区土壤地球化学特征及找矿预测.矿物岩石地球化学通报,38(6):1110-1117
作者：张文博,罗先熔∗,赵欣怡,李超,商振城
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《内蒙古额济纳旗梧桐井铜矿区土壤地球化学特征及找矿预测》