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        小秦嶺地區(qū)元素地球化學(xué)特征分析及找礦預(yù)測

        2012-01-11 08:26:52李春蘭郭文波楊宏林向婷婷
        物探化探計算技術(shù) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:化探測區(qū)秦嶺

        李春蘭,陳 靖,郭文波,楊宏林,向婷婷

        (西北有色地質(zhì)勘查局 物化探總隊,陜西 西安 710068)

        0 前言

        小秦嶺地區(qū)橫跨豫陜兩省,屬華北陸臺南緣,主要分布太古宙太華群和元古代地層,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,成礦條件優(yōu)越,金礦成帶分布,銅、鉛等有色金屬含量較高,是我國重要的石英脈型金礦集中區(qū)[1]。近年來,深度挖掘物化探數(shù)據(jù)信息,為找礦提供指導(dǎo)和方向是小秦嶺地區(qū)工作的又一關(guān)鍵。

        作者在本文中,基于西北有色地質(zhì)勘查局《2009-2010年陜西省秦嶺地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)及綜合研究》項目,對小秦嶺1/2.5×104化探溝系次生暈十七個測區(qū)的化探異常,進行異常編號及異常一覽表統(tǒng)計整理。通過分析元素地球化學(xué)特征,異常元素組合及金礦找礦標(biāo)志,根據(jù)剩余異常圈定出找礦預(yù)測區(qū),為下一步地質(zhì)找礦工作提供依據(jù)和參考。

        1 區(qū)域地質(zhì)地球化學(xué)背景及金礦找礦標(biāo)志

        1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

        小秦嶺地區(qū)位于華北地塊與揚子地塊之間的秦嶺褶皺系中段,是典型的地槽型褶皺變質(zhì)區(qū)域[2],其地質(zhì)結(jié)構(gòu)及演化特征見后面表1。在區(qū)內(nèi),基底地層由太古宙太華群中~深變質(zhì)巖系組成,蓋層下部由長城系熊耳群中基性火山巖系和鐵銅溝組石英巖組成,蓋層上部由薊縣系~侏羅系碳酸鹽巖和碎屑巖組成。太華群主要由黑云母花崗片麻巖、角閃花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖、斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖、磁鐵石英巖等巖石組成。區(qū)內(nèi)金礦均產(chǎn)于太華群中(見下頁圖1)[3]。

        小秦嶺地區(qū)現(xiàn)今復(fù)雜的構(gòu)造格架,主要是由燕山期強烈的逆沖推覆作用所產(chǎn)生的多層次逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)組成。中新生代的華縣~潼關(guān)~太要深斷裂為華北地塊與華北地塊南緣構(gòu)造帶的分界斷裂帶,是控制小秦嶺金礦帶的主體構(gòu)造,鐵爐子~永豐~盧氏深斷裂為小秦嶺與北秦嶺構(gòu)造帶的分界。以尋馬道~朱家溝斷裂為界,斷裂北為太華隆起(為一古老隆起區(qū)),分布的主要地層為太古宙太華群;斷裂以南為豫西斷陷之西部,發(fā)育中元古代熊耳群、官道口群(包括高山河組、龍家園組和巡檢司組)和晚元古代石北溝組、羅圈組等地層;北部靠近朱家溝斷裂的駕鹿、陳耳兩地段出露有太華群地層。金礦的定位主要受斷裂構(gòu)造控制。

        小秦嶺地區(qū)巖漿活動頻繁,并且具有明顯多期次特點。燕山晚期為區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的一次巖漿侵入活動,不僅使早期斷裂構(gòu)造進一步活化引張,新斷裂再次形成,為金礦床的形成提供了熱液淵源,同時還為小秦嶺大型脈金礦床的形成,奠定了優(yōu)越的地質(zhì)構(gòu)造和地球化學(xué)條件。不同時代的基性和酸性巖脈(株)廣泛發(fā)育形成華山、文峪、娘娘山三個花崗巖基,并沿太要斷裂南側(cè)斷續(xù)分布且東西成帶侵入于太華群中。晚燕山期的構(gòu)造巖漿活動,對礦質(zhì)的搬運和富集起了主導(dǎo)性作用。

        圖1 陜西省小秦嶺地區(qū)地質(zhì)示意圖Fig.1 Geological sketch map of Xiaoqinling region in Shanxi province

        1.2 區(qū)域地球化學(xué)特征

        根據(jù)西北有色地質(zhì)勘查局物化探總隊1980年~1982年對小秦嶺地區(qū)做的7 000km2的1/5×104水系沉積物測量成果,經(jīng)統(tǒng)計(對原始測量成果未做任何處理)分析得出:

        (1)該區(qū)元素分布極不均勻,活動性極強,遷移分異程度很高的元素為 Au(平均25×10-9)、Sb(平均1.1×10-6)、Ag(平均85.6×10-9)、Mo(平均1.7×10-6)、Bi(平均0.5×10-6)、Hg(平均30.6×10-9)、Pb(平均49.3×10-6)。

        (2)元素分布不均勻,活動性較強,遷移分異程度較高的元素為 As(平均值9×10-6)、Cu(平均值34.1×10-6)、Cr(平均值97.7×10-6)、Cd(平均值1×10-6)、Zn(平均值97.7×10-6)。

        (3)元素分布均勻,活動性弱,遷移分異程度低的元素為 Ni、Mn、V、Be、Ti。

        Au元素主要富集在太華群、熊耳群中,以隆起帶中華山巖體以東及南部邊緣帶最富,由北東向南西含量值遞減。元素組合變化為:Au→Au、Pb→Au Pb Ag→Au Ag Pb Cu→Au Ag Pb Cu As(Zn)。

        1.3 金礦找礦標(biāo)志

        根據(jù)前人[3、4]研究成果可知,尋找小秦嶺型金礦的地質(zhì)地球化學(xué)標(biāo)志為:

        (1)以太古界地層作為尋找小秦嶺型金礦的重要標(biāo)志,在本區(qū)則以太華群為直接標(biāo)志。

        (2)老地層中多期褶皺樞紐的斷裂破碎帶,也是尋找小秦嶺型金礦的重要標(biāo)志。

        (3)老地層中最晚期花崗巖的存在,是尋找小秦嶺型金礦的又一重要標(biāo)志。

        (4)地球化學(xué)標(biāo)志:水系沉積物測量以Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi、Ba、W、Hg、Sb等為指示元素。

        構(gòu)造蝕變巖型金礦帶有 Au、Ag、Pb、Zn、Mo、Cr異常,石英脈型金礦帶有 Au、Ag、Pb、Mo、Bi、Hg、Cr等元素異常。Au、Mo主要反映中酸性小巖體,Au、Mo礦化及其附近熊耳群中Au、Ag多金屬礦化。Ag、Mo、W、Bi、Hg等元素反映疊加改造成礦作用,Ni、Cr、Co、V、Ti反映金銀多金屬礦產(chǎn)出的地質(zhì)背景,熊耳群中基性火山巖。

        2 元素地球化學(xué)特征分析

        2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、處理及異常統(tǒng)計

        2.1.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

        小秦嶺地區(qū)1/2.5×104溝系次生暈成果,是西北有色地質(zhì)勘查局下屬物化探總隊和713隊在1981年~2004年,根據(jù)1/5×104水系沉積物異常進行化探加密工作的成果,共分十七個測區(qū),控制面積為645.55km2,采樣密度40點/km2,共采集樣品25 631件,所有數(shù)據(jù)是以測區(qū)為錄入單元進行準(zhǔn)備的。每個測區(qū)分析元素大都不等,涉及的分析元素有:Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Mn、Sn、Mo、Bi、Cr、Co、Ni、V、Ti、Ba、B共十九個元素。

        2.1.2 數(shù)據(jù)處理

        作者對十七個測區(qū)的分析成果,分別進行了異常下限及各元素的地球化學(xué)等含量值統(tǒng)計,用加權(quán)平均方法確定全區(qū)的異常下限和各元素地球化學(xué)等含量值。根據(jù)確定的各元素的異常下限及地球化學(xué)等含量值,用MapGIS軟件中的Tin模型進行各元素異常圖及地球化學(xué)圖的勾繪,并對每個測區(qū)的點位進行成果屬性的掛接。

        2.1.3 異常統(tǒng)計

        作者利用MapGIS空間分析系統(tǒng)提取異常內(nèi)的點,統(tǒng)計各元素極大值、極小值和平均值[5],共獲得十七個測區(qū)的1/2.5×104溝系次生暈化探編號異常178個。由統(tǒng)計結(jié)果可知,小秦嶺地區(qū)異常類型多(達91類)、元素組合復(fù)雜,其中主要異常類型為 Au、Pb、Cu、Au Pb、Au Pb Zn、Ag Pb、Au Ag Pb Bi、Au Bi、Au Ag Pb、Au Pb Hg、Pb Ba Mo、Mo Ag Pb Ba等。

        2.2 地球化學(xué)數(shù)值分析

        作者利用GeoExplor、MapGIS及Office Excel等軟件,對化探數(shù)據(jù)做R型聚類分析及元素頻率分布統(tǒng)計[6],得到了小秦嶺地區(qū)的元素變異系數(shù)、離差、平均值、濃集系數(shù)、濃度克拉克值直方圖、聚類分析圖(見圖2、圖3)以及元素含量特征表(見下頁表2)。

        2.3 地球化學(xué)特征分析

        表2列出了十九個元素在小秦嶺地區(qū)的最大值、最小值、平均值、離差、背景值(以中位數(shù)代之)、變異系數(shù)、濃度克拉克值、富集系數(shù)(又稱濃集系數(shù))等地球化學(xué)特征參數(shù)[5]。

        變異系數(shù)CV(%)反映元素,在地質(zhì)-地球化學(xué)作用過程中的分異遷移程度為:

        由圖6可以看出,噴漿速度從10 m/min升高到180 m/min,均衡室進口壓力從-22000 Pa升高到9000 Pa左右,壓力增長31000 Pa,增長幅度較大;溢流室壓力從-28000 Pa降到-32500 Pa左右,壓力降低4500 Pa,降低幅度較小。

        (1)CV≤50%為均勻,元素活動性弱,分異程度低。

        (2)CV=50%~100%為不均勻,元素活動性較強,分異程度較高。

        (3)CV>100%為極不均勻,元素活動性極強,遷移分異程度很高。

        富集系數(shù)(K)是衡量元素遷移富集程度的一個參數(shù):

        表2 小秦嶺地區(qū)元素含量特征表Tab.2 Element content features table

        (1)K <0.8為貧化。

        (2)K =0.8-1.2為背景狀態(tài)。

        (3)K =1.2-1.5為富集。

        (4)K >1.5為強富集。

        從圖2、圖3、表2可以看出:

        小秦嶺地區(qū)元素大致可分為三類即①Au Sb;②Cu Zn Mo Ni B As Ba Co Mn Bi V Ti;③AgPb。明 顯 富 集 元 素 為 Sb-Pb-Ba-Au-Mo-Hg-Ag 共 七個,其對應(yīng)的富集系數(shù)依次為7.56-3.76-3.65-3.44-2.64-2.08-1.69;其濃度克拉克值依次為45.1-11.6-1.3-17.2-5.8-10.1-3.4;其變異系數(shù)依次為239.8-507.8-243-447.5-678.9-887.6-603.7。相對富集元素為 As、Ti、Cr、Cu、Zn、Sn、B、Ni共八個,Mn、Sn、V 三個元素為背景狀態(tài),Bi元素相對較貧化。

        3 小秦嶺地區(qū)金找礦預(yù)測

        為了挖掘現(xiàn)有的溝系次生暈測量成果蘊含的找礦信息,化探有很多數(shù)據(jù)處理方法,而不同的處理方法可以提供不同的找礦信息。由于時間關(guān)系,作者在本文嘗試性地做了Au元素的趨勢分析,并利用其結(jié)果,計算出剩余異常分量,從大量的數(shù)據(jù)中篩選出少量有價值的數(shù)據(jù)以縮小評價面積,了解Au元素的最大富集部位,直接圈定成礦遠景區(qū),為找礦工作指明方向。剩余異常分量和常規(guī)異常圖反映的異常位置是一樣的,只是去除了背景和隨機分量,直接反映的是異常分量,這更直觀明了。

        圖4 小秦嶺地區(qū)金剩余異常分量圖Fig.4 Surplus anomaly weight of Au element in Xiaoqinling region

        3.1 金剩余異常分量的提取

        利用GeoExplor軟件對小秦嶺地區(qū)1/2.5×104溝系次生暈的Au成果進行趨勢分析,根據(jù)趨勢分析結(jié)果中的剩余部份,去掉負剩余異常值,得到6 401個點。這些異常點里包括隨機量和異常分量[8],根據(jù)正剩余異常,計算出算術(shù)平均值為28.5,用每個點的正剩余異常值減去平均值,可計算出剩余異常分量,將剩余異常分量的負值去除,即可得到527個點的金剩余異常分量值,其范圍是0.06~2 943.55,用此數(shù)據(jù)做金剩余異常分量圖如圖4所示。

        3.2 找礦預(yù)測區(qū)的劃分

        異常分量往往與礦化及地球化學(xué)異常有關(guān),由圖4可以看出,金剩余異常分量高含量點大都在大中型金礦上或其周圍,說明金剩余異常分量的高含量點對找金礦具有很好的指示作用,能夠為找礦指明方向。結(jié)合該區(qū)金礦找礦標(biāo)志及異常元素組合,作者圈定出六個金找礦預(yù)測區(qū)(見圖4),由北東~南西依次編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。

        (1)Ⅰ區(qū)位于兩岔口~蒿岔峪,區(qū)內(nèi)有已探明的大中小型金礦十五個,其中十二個金礦都在金剩余異常分量的高值處。1991年岳王廟加密測區(qū)的三個金剩余異常分量的高值,經(jīng)當(dāng)年異常檢查,被確定為Q424脈及旁側(cè)平行脈體所致的異常,確定了金銀礦化的存在,這充分說明金剩余異常分量對找礦具有一定的指示作用。在Ⅰ區(qū)共有369個剩余異常分量,在0.06~12.12的點有46個;在12.12~37.95的點有66個;在37.95~106.42的點有82個;在106.42~342.04的點有81個;在342.04~2 943.55的點有94個。出露地層主要為太古界太華雜巖,巖漿活動頻繁,以超基性巖為主,NW、NE、近EW構(gòu)造發(fā)育。

        (2)Ⅱ區(qū)位于駕鹿~上坪,區(qū)內(nèi)有已探明的大中小型金礦八個,其中六個金礦都在金剩余異常分量處,有84個剩余異常分量,在0.06~12.12的點有30個;在12.12~37.95的點有24個;在37.95~106.42的點有15個;在106.42~342.04的點有13個;在342.04~2 943.55的點有2個。出露地層為高山河群鱉蓋子組,黑云角閃斜長花崗片麻巖、中粒黑云二長花崗巖,NE、近EW向構(gòu)造發(fā)育。

        (3)Ⅲ區(qū)位于黃龍南鱉蓋子,有六個剩余異常分量,位于高山河組石英巖夾石英砂巖中,石英巖破碎,發(fā)育黃鐵礦化,褐鐵礦化,與黃鐵~褐鐵礦化石英巖有關(guān)。

        (4)Ⅳ區(qū)位于金堆南,有七個剩余異常分量,位于高山河群二道河組地層中。

        (5)Ⅴ區(qū)位于老牛山~對灣坪,區(qū)內(nèi)有已探明的大型金礦一個,其周邊分布有十七個金剩余異常分量,位于熊耳群上亞群地層中。

        (6)Ⅵ區(qū)位于青崗坪~壩源~鐵爐子,區(qū)內(nèi)有已探明的大型金礦二個,其周邊分布有四十四個金剩余異常分量,在0.06~12.12的點有17個;在12.12~37.95的點有8個;在37.95~106.42的點有3個;在106.42~342.04的點有9個;在342.04~2 943.55的點有7個。

        北部地層為元古界熊耳群安山玄武巖、凝灰?guī)r夾灰?guī)r、泥巖、太古界太華雜巖及絹云石英片巖,有多條NW和NE向斷裂交匯;中部為花崗巖、太古界太華雜巖及鐵銅溝組;南部為寒武系、震旦-寒武系地層,NE、近EW向斷裂發(fā)育。把這六個預(yù)測區(qū)作為下一步找礦勘查的首選地區(qū),希望通過進一步工作,圈定出新的找礦勘查靶區(qū)(位),以達到找到大型、中型貴金屬、多金屬礦產(chǎn)基地的目的。

        4 結(jié)論

        (1)通過利用 GeoExplor、MapGis及 Office Excel等軟件,對化探成果數(shù)據(jù)進行聚類分析,元素頻率分布統(tǒng)計等,作者總結(jié)出小秦嶺地區(qū)元素地球化學(xué)特征。

        (2)作者利用GeoExplor軟件對化探溝系次生暈金成果進行趨勢分析,提取出金剩余異常分量,據(jù)此圈定六個金找礦預(yù)測區(qū),為今后的地質(zhì)找礦工作提供參考。

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