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        內(nèi)蒙古白音查干銀多金屬礦床原生暈評(píng)價(jià)指標(biāo)研究

        2014-06-27 03:14:34徐仁廷溫銀維劉華忠姜羨義楊少平
        物探化探計(jì)算技術(shù) 2014年6期
        關(guān)鍵詞:原生暈白音剖面

        徐仁廷,溫銀維,劉華忠,姜羨義,孔 牧,張 華 楊少平,韓 偉,楊 帆

        (1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所,廊坊 065000;2.內(nèi)蒙古興業(yè)集團(tuán)股份有限公司, 赤峰 024005)

        0 前言

        白音查干銀多金屬礦床位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟北部西烏珠穆沁旗白音郭勒蘇木,東距西烏珠穆沁旗政府所在地90 km,南西距錫林浩特市120 km,有簡(jiǎn)易公路和省道相連,交通較方便。它是內(nèi)蒙古興業(yè)集團(tuán)股分有限公司(以下簡(jiǎn)稱興業(yè)公司)近年來發(fā)現(xiàn)的一處構(gòu)造-蝕變巖型銀多金屬礦床,是近年在大興安嶺中南段西坡最重要的多金屬找礦新發(fā)現(xiàn),具有成為大型銀多金屬礦床的潛力。

        20世紀(jì)90年代初期,原地質(zhì)礦產(chǎn)部第一綜合物探大隊(duì)在該區(qū)開展了1∶200 000區(qū)域地球化學(xué)測(cè)量,在白音查干地區(qū)圈定出多處金、銀、砷、銻等元素地球化學(xué)異常,為后期找礦勘查工作奠定了基礎(chǔ)[1]。據(jù)1∶200 000萬區(qū)域化探測(cè)量成果,1999年內(nèi)蒙古第九地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院對(duì)該區(qū)進(jìn)行了礦產(chǎn)地質(zhì)普查工作,2003年赤峰金源礦業(yè)開發(fā)公司獲得白音查干地區(qū)探礦權(quán),并委托內(nèi)蒙古第十地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院進(jìn)行礦產(chǎn)地質(zhì)普查。受各種因素影響,找礦效果不理想;金源公司于2005年度將探礦權(quán)轉(zhuǎn)讓給興業(yè)公司[1-2]。2005年—2007年受興業(yè)公司委托,西北有色地質(zhì)研究院開展了1∶10 000土壤地球化學(xué)測(cè)量[3]。根據(jù)化探異常信息及地質(zhì)和地球物理信息,興業(yè)公司通過鉆探找到了厚大礦體,取得找礦突破;目前正在勘探中,預(yù)測(cè)具有找到大型銀多金屬礦床的前景。開展礦床原生暈研究對(duì)提高礦區(qū)及外圍中大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測(cè)水平、指導(dǎo)同類地區(qū)礦點(diǎn)或異常分類評(píng)價(jià)、發(fā)現(xiàn)新礦床、追蹤盲礦體具有重要意義[4]。

        本研究主要介紹白音查干礦床原生暈研究結(jié)果,通過對(duì)礦床典型勘探線剖面研究,分析元素空間分布規(guī)律,建立礦床軸向分帶序列,優(yōu)選原生暈地球化學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo),為礦床的深部找礦和外圍找礦提供依據(jù)和參考。

        1 礦區(qū)地質(zhì)特征

        白音查干銀多金屬礦床位于華北陸臺(tái)北緣二連浩特-賀根山晚古生代構(gòu)造-巖漿巖帶內(nèi),礦床北部約20 km處即是華北陸臺(tái)與西伯利亞板塊的碰撞對(duì)接帶-二連浩特-賀根山深大斷裂帶。

        礦區(qū)出露地層有第四系(Q)、下白堊統(tǒng)大磨拐河組(K1d)、上侏羅統(tǒng)白音高老組(J3b)和瑪尼吐組(J3mn)、下二疊統(tǒng)大石寨組(P1d)(圖1)。第四系(Q)分布廣泛,主要由腐殖土、砂質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、風(fēng)成沙組成。下白堊統(tǒng)大磨拐河組(K1d)主要分布在礦區(qū)西南部白音查干敖包一帶,巖性為礫巖、砂礫巖、砂巖等,富含各類植物化石。上侏羅統(tǒng)白音高老組(J3b)分布于礦區(qū)西北部,由凝灰質(zhì)流紋巖、流紋巖、晶屑流紋巖、巖屑流紋巖組成,呈面狀覆蓋于基底之上。上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組(J3mn)廣泛分布于礦區(qū)東部、東北部及中南部,巖性為安山質(zhì)玄武巖、玄武巖、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等。下二疊統(tǒng)大石寨組(P1d)大面積分布于礦區(qū)中部,巖性為灰黑色變質(zhì)粉砂巖,與上覆侏羅系呈角度不整合接觸關(guān)系。

        區(qū)內(nèi)巖漿巖只有石英斑巖,見于礦區(qū)南部鉆孔中,推測(cè)為巖株?duì)?,侵入于上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r和下二疊統(tǒng)大石寨組變質(zhì)粉砂巖中。圍巖接觸變質(zhì)現(xiàn)象較明顯,巖體邊部顯示明顯的礦化。

        礦區(qū)構(gòu)造以褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造為主。褶皺構(gòu)造主要分布在礦區(qū)西部,由中生界、古生界地層構(gòu)成一軸向北東向,軸面產(chǎn)狀較陡,北西翼較平緩,南東翼較陡的傾斜背斜構(gòu)造。北西翼地層傾角一般為15°~35°,南東翼為倒轉(zhuǎn)翼,地層傾角一般為55°~68°。軸部地層傾向北西,傾角65°~82°。

        礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造分為控礦斷裂和成礦期后斷裂??氐V斷裂按其走向可分為北東東向、北東向兩組。主要為蝕變礦化碎裂巖帶,由一條或多條平行斷裂組成,普遍具有銀、鉛、鋅礦化,部分伴有銅礦化,是礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造,顯示張扭性斷裂特征。成礦期后構(gòu)造廣泛發(fā)育于全礦區(qū),由多條北北東向、北西向斷裂構(gòu)成,表現(xiàn)為平移錯(cuò)斷含礦斷裂蝕變帶;為壓扭性右行平移斷層,破壞了礦化蝕變帶的連續(xù)性,對(duì)礦體起破壞作用。

        在礦區(qū),控礦斷裂影響的范圍內(nèi),普遍出現(xiàn)中低溫?zé)嵋何g變作用和多金屬礦化。蝕變構(gòu)造巖呈帶狀沿?cái)嗔逊植?,控制了礦化富集地段的分布。蝕變作用可分為硅化、高嶺土化、綠泥石化、方解石化、螢石化。各種蝕變巖帶由中心向兩側(cè)分別為:多金屬礦化、硅化、綠泥石化、螢石化、方解石化、高嶺土化,呈對(duì)稱條帶狀分布。多金屬礦化包括輝銀礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化及輝鉍礦化等,其中輝銀礦化和閃鋅礦化分布最為廣泛。

        圖1 白音查干礦床I區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map of I area in Baiyinchagan mine(據(jù)劉樂軍等修編簡(jiǎn)化)

        2 采樣方法和分析測(cè)試

        2.1 樣品采集和加工方法

        選擇典型的I-0勘探線剖面為研究對(duì)象,采用連續(xù)撿塊法采集巖心樣品。一般每5 m采集一個(gè)組合樣品;大于20 cm的礦化體、蝕變體加密采樣;大于30 m的連續(xù)地質(zhì)體,每10 m采集一個(gè)組合樣品,樣品重量大于300g。采用無污染碎樣設(shè)備加工樣品至-200目,送分析。

        2.2 分析測(cè)試

        本次研究測(cè)試了Ag、Pb、Zn等36個(gè)元素(氧化物),等離子體質(zhì)譜法測(cè)試Cr、Ni、V、Li、MgO、Na2O、Bi、Cd、Co、Cu、La、Mo、U、Nb、Pb、Th、Zn、W;X射線熒光光譜壓片法測(cè)試Ba、P、Ti、Mn、Rb、Sr、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O;發(fā)射光譜法測(cè)試Ag、B、Sn;氫化物-原子熒光光譜法測(cè)試As、Sb;冷蒸氣-原子熒光光譜法測(cè)試Hg;離子選擇性電極測(cè)試F;無火焰原子吸收光譜法測(cè)試Au。樣品分析質(zhì)量合格率95%以上,樣品分析測(cè)試報(bào)出率為100%。

        分析測(cè)試工作由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實(shí)驗(yàn)室完成。

        3 不同地質(zhì)體元素分布特征

        與地殼豐度和內(nèi)蒙興安-吉黑造山帶的酸性火成巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖的平均值相對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn):Ag、Pb、Zn、As、Sb、Hg、B、Bi、Cd、Sn、As、F、B、Bi等元素在礦區(qū)中明顯發(fā)生富集,富集程度很高;構(gòu)成了礦化指示元素系列。Ba、Sr、Ni、La、Co、Ti、V、Na2O等元素在礦區(qū)中貧化,其中Na2O極度貧化(表1),表明在成礦過程中,這些元素被帶出。

        從不同地質(zhì)體中各元素含量最高值和次高值分布現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:

        1)礦體中具有最高含量的Ag、Cd、Pb、Zn、Fe2O3元素;同時(shí)具有次高含量的As、Sb、Hg、Li、Be、B元素,其中Ag、Pb、Zn達(dá)到工業(yè)品位要求,構(gòu)成礦體;Cd達(dá)到伴生品位要求,構(gòu)成主要副產(chǎn)品(見表1)。此外分析的單個(gè)樣品中多個(gè)樣品Sn元素含量較高,可達(dá)伴生品位。這表明這里為銀鉛鋅多金屬礦床,除成礦元素外,As、Sb、Hg、Li、Be、B、Fe2O3等7元素構(gòu)成礦體主要伴生指示元素。

        2)蝕變粉砂質(zhì)碎裂巖(Brs)中出現(xiàn)Au、Cu、Mo、W等4元素的最高值和的次高值,Ag、Cd、Pb、Zn、Fe2O3等5元素的次高值(表1),其元素組合中Ag、Cd、Zn、Pb四元素與礦體中存在的四元素高值形成交集。表明了巖石碎裂作用與成礦具有很高的相關(guān)度,構(gòu)造碎裂作用是礦區(qū)的主要成礦作用。

        3)蝕變凝灰?guī)r(tus)中出現(xiàn)As、B、Bi、CaO、F、Hg、Li、Nb、Rb、Sn、U等11元素的最高值和Au、Cu、Th等3元素的次高值(表1)。其元素組合中As、B、Hg、Li四元素與礦體中四元素的高值形成交集。表明凝灰?guī)r與成礦具有很高的相關(guān)度,是近礦的一種指示。

        蝕變粉砂巖(Ss)中出現(xiàn)Co、Cr、La、Na2O、Ni、P、Sr、Th、Ti、V、Al2O3、K2O等12元素的最高值和Ba、Be、MgO等3元素的次高值。變質(zhì)砂巖(S)中出現(xiàn)Ba、MgO兩個(gè)元素的最高值和Co、Cr、La、Na2O、Ni、Sr、Th、Ti、V、K2O等10元素的次高值(表1)。這二類巖石中的元素組合特征與礦體有較大差異;但其中成礦元素Ag、Pb、Zn、Cd的平均值仍然相當(dāng)高(表1),達(dá)到了強(qiáng)異常的程度,表明它們也受到了成礦活動(dòng)的影響。

        4 礦床原生暈研究

        選擇試驗(yàn)區(qū)內(nèi)I礦區(qū)中的典型剖面(I-0勘探線剖面)開展原生暈研究,編制了剖面地球化學(xué)異常圖,計(jì)算了礦床原生暈分帶序列。

        4.1 礦床原生異常特征

        在礦床I-0勘探線剖面上,Ag、Pb、Zn、Cd、Sb等5元素異常范圍寬大、強(qiáng)度很高,向地表和深部均未封閉,異??傮w向北西傾斜;各元素異常完整的圈定了已知礦體及其蝕變帶的分布范圍,異常形態(tài)與已知礦體及其蝕變帶產(chǎn)狀一致。Hg、As、F、Au等4元素異??傮w分布在已知礦體及其蝕變帶的前緣及周邊;Bi異常出現(xiàn)在已知礦體中下部位;B異常出現(xiàn)在已知礦體及其蝕變帶的下盤;Sn、W、Fe2O3、Cu等4元素異常出現(xiàn)在礦化蝕變帶中(圖2)。

        在礦床I-0勘探線剖面底部,As、Sb、Hg、Ag、Pb、Zn等多元素仍然保持著強(qiáng)異常。表明已控制礦體向深部還有很大的延伸。

        礦體分布形態(tài)和元素異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系反映出元素在軸向上具有一定的疊加和分帶。Ag、Pb、Zn、Cd等主要成礦及伴生元素異??傮w顯示出向北西向傾斜的帶狀分布,高值區(qū)顯示出多條北西向傾斜、近似平行帶狀分布的特征,與實(shí)際探明的礦體形態(tài)相近,很好地反映了礦體的形態(tài)。F、As、Hg等元素單位:Ag、Au、Cd、Hg:ng/g;Fe2O3、Na2O、K2O、MgO、Al2O3單位:%其他元素單位:ug/g。地殼豐度引用黎彤1976年。酸性火成巖和粉砂巖中國(guó)東部?jī)?nèi)蒙興安-吉黑造山帶,粉砂質(zhì)泥(頁)巖為中國(guó)東部的引用鄢明才1997年數(shù)據(jù)。S為變質(zhì)粉砂巖、Ss為蝕變粉砂巖、Brs為蝕變粉砂質(zhì)碎裂巖、tus為蝕變凝灰?guī)r。

        表1 不同地質(zhì)體中元素含量對(duì)比表

        圖2 白音查干銀多金屬礦區(qū)I-0勘探線剖面地球化學(xué)異常圖Fig.2 Geochemical anomalies map of I-0 profile in Baiyinchagan silver polymetallic mine

        異常主要在礦體及及其周邊分布。Sn異常濃集中心主要出現(xiàn)在礦體中下部;W與Sn有些類似(圖2),反映出不同元素異常的分帶性。

        4.2 礦床原生暈軸向分帶序列研究

        目前開展原生暈軸向分帶序列研究的方法主要有直觀經(jīng)驗(yàn)對(duì)比法、分帶性襯度系數(shù)法、分帶指數(shù)法、濃集中心法、重心法等方法[5-9]。本次選用戈里格良的分帶指數(shù)法[10]進(jìn)行分帶序列研究。

        I-0勘探線剖面控制深度700 m以上,分為八個(gè)中段,依次為地表、-100 m、-200 m、-300 m、-400 m、-500 m、-600 m、-700 m。計(jì)算了各中段的線金屬量,并根據(jù)戈里格良的分帶指數(shù)法計(jì)算了線金屬量分帶指數(shù)和變異性指數(shù)及變異性指數(shù)梯度差。

        根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化線金屬量分帶指數(shù)計(jì)算結(jié)果(表2),用各中段各元素最高分帶指數(shù)值得到的礦床軸向分帶序列(從上到下)如下:(Mo-F)-(Hg-B)-(Au-Bi)-Cu-Ag-(Pb-Zn-Cd)-(P-Sn-W-Ni-Co-Fe)-(Sb-As)。

        這與前人總結(jié)的通用分帶序列有很大差異,常見礦體前緣指示元素As、Sb位于分帶序列的下部,顯示出明顯的礦體疊加特征,預(yù)示有新的隱伏礦體存在。

        若考慮各中段各元素次高分帶指數(shù)值分布狀態(tài)(表2),得到的軸向分帶序列(從上到下)如下: (Mo1-F1-Au2-As2)-(Mo2-Ni2-P2-W2-Co2-Hg1-Fe2-B1)-(Au1-Bi1-B2)-(Pb2-Bi2-Cu1- Ag2-Cd2-Sb2)-(Sn2-Cu2-Ag1-Zn2)-(Pb1-Zn1-Cd1)-(P1-Ni1-Co1-Fe1-W1-Sn1-Hg2-F2)-(Sb1-As1)。

        結(jié)合I-0勘探線剖面地球化學(xué)異常特征(圖2),初步認(rèn)為,該剖面主要有三段礦體:①出露地表的礦體;②在剖面中部的礦體;③在剖面底部剛露頭的礦體。綜合考慮各中段各元素次高指數(shù)值的分布和對(duì)剖面礦體的新認(rèn)識(shí),總結(jié)出的礦床軸向分帶序列(從上向下)為:(Mo-F-As-Sb)-(Hg-B-(Au-Bi))-Cu-Ag(Pb-Zn-Cd)-(P-Ni-Co-Fe-W-Sn)。

        表2 I-0勘探線剖面元素分帶指數(shù)表

        注:黃色為最高指數(shù),棕色為次高指數(shù)。

        為了精準(zhǔn)確定每個(gè)中段每個(gè)元素在軸向分帶中的相對(duì)位置,計(jì)算了變異性指數(shù)及變異性指數(shù)梯度差(表3),從而確定出白音查干銀多金屬礦床元素軸向分帶序列(從上向下)為: Mo-F- As-Sb-Hg-B-Au-Bi-Cu-Ag-Pb-Zn-Cd-P-Ni-Co-Fe-W-Sn。

        上述礦床元素軸向分帶序列與李惠在銀礦山中總結(jié)的熱液銀礦床綜合分帶(從上向下):Hg、Sb、(I、B、F)-As、Ag-Pb、Cd、Mn、Zn-Au、Cu-Bi、Mo、Sn、Co總體相近[11];部分元素位置略有變化,其中Mo在熱液銀礦床綜合分帶中為尾暈元素,而本礦區(qū)為前緣暈元素。據(jù)劉英俊等[12]的研究,Mo的成礦溫度可在550℃~90℃之間變化,Mo及伴生組分可形成多種熱液-交代建造(如地?zé)崽镏谐0橛蠱o異常);Mo也可在溫度<200℃時(shí)形成鈾-鉬礦化和金-鈾-鉬礦化和U-Mo絡(luò)合物。因而,Mo異常出現(xiàn)在銀鉛鋅礦帶前緣部位上是可能的,此種Mo異常應(yīng)為低溫時(shí)期形成。

        5 礦床剝蝕程度評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定及深部隱伏礦體預(yù)測(cè)

        依據(jù)礦床的軸向分帶序列可以提取礦床剝蝕程度指標(biāo),為礦床深部和外圍預(yù)測(cè)提供依據(jù)。李惠等[11]根據(jù)熱液銀礦床綜合分帶系列,用As、Sb、Hg、F、B為前緣元素,Ag、Pb、Zn、Cd為近礦元素,W、Sn、Co、Ni做為尾暈元素,用多參數(shù)累乘或累加來判斷礦體剝蝕程度及變化趨勢(shì),取得較好的預(yù)測(cè)效果。

        根據(jù)白音查干礦床元素軸向分帶序列,選擇As、Hg為頭暈元素,W、Sn為尾暈元素,進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)比計(jì)算,結(jié)果示于表4中。從地表到深部,((As×Hg)/(W×Sn))值發(fā)生了明顯的變化,比值從低到高,又逐漸降低,在-400 m左右至最低,遂又波動(dòng)升高,在-700 m中段達(dá)最高值,顯示出礦體疊加的信息。

        雖然在I-0勘探線剖面有多個(gè)礦體疊加,以對(duì)比值大小來判斷剝蝕程度造成干擾;但仍可以初步認(rèn)定(As×Hg)/(W×Sn)比值小于0.01時(shí)為深剝蝕;比值在0.01~0.1之間為中等剝蝕;比值大于0.1為淺剝蝕。

        表3 I-0勘探線剖面不同中段元素變異性指數(shù)及變異性指數(shù)梯度差

        注:地表和-700 m中段為變異性指數(shù)(G),其他中段為變異性指數(shù)的梯度差(ΔG)。

        表4 I-0勘探線剖面不同中段(As×Hg)/(W×Sn)比值計(jì)算結(jié)果表

        注:表列元素值為8個(gè)中段中各元素最大值標(biāo)準(zhǔn)化后的平均值。

        在白音查干銀多金屬礦床I-0勘探線剖面底部,(As×Hg)/(W×Sn)的比值高達(dá)1.17,遠(yuǎn)大于0.1,顯示出礦體頭部的特征。同時(shí),以最高分帶指數(shù)得到的礦床初步軸向分帶序列(從上到下,(Mo-F)-(Hg-B)-(Au-Bi)-Cu-Ag-(Pb-Zn-Cd)-(P-Sn-W-Ni-Co-Fe)-(Sb-As))亦有明顯的反分帶現(xiàn)象。這些都預(yù)示著ZK168孔底部發(fā)現(xiàn)的礦體向深部有較大的延伸,此預(yù)測(cè)在后續(xù)深部勘探中得到證實(shí),說明選擇的預(yù)測(cè)指標(biāo)具有較高的可信度。

        6 結(jié)論

        1)通過礦床原生地球化學(xué)異常特征研究和礦床原生暈軸向分帶序列計(jì)算,確定礦床軸向分帶序列(自下而上)為:Mo-F-As-Sb-Hg-B-Au-Bi-Cu-Ag-Pb-Zn-Cd-P-Ni-Co-Fe-W-Sn。以此為基礎(chǔ),結(jié)合前人建立的熱液銀礦床綜合分帶,確定礦床特征指示元素組為:As、Sb、Hg、F、B為礦體前緣元素,Ag、Pb、Zn、Cd為礦體元素,W、Sn、Co、Ni為礦體尾暈元素。

        2)用多參數(shù)累乘或累加可以判斷礦體剝蝕程度及變化趨勢(shì),如 (As×Hg)/(W×Sn)比值可作為白音查干礦床礦體剝蝕程度的評(píng)價(jià)指標(biāo):比值小于0.01時(shí)為深剝蝕;比值在0.01~0.1之間為中等剝蝕;比值大于0.1為淺剝蝕。

        3)利用礦床原生地球化學(xué)異常特征研究成果和(As×Hg)/(W×Sn)比值,發(fā)現(xiàn)I-0勘探線上存在礦體尾暈和前緣暈的疊加現(xiàn)象,并預(yù)測(cè)I-0勘探線-500 m以下礦體向深部還有很大的延伸,預(yù)測(cè)結(jié)論在礦床進(jìn)一步勘探中得到了證實(shí)。

        致謝

        在研究過程中,始終得到了內(nèi)蒙古興業(yè)集團(tuán)股分有限公司的大力支持和幫助,中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所史長(zhǎng)義、成杭新、張振海、劉崇民等專家提出了寶貴的建議,中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心試驗(yàn)室提供了高質(zhì)量分析數(shù)據(jù),在此一并致以誠(chéng)摯的感謝!

        參考文獻(xiàn):

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