吳小偉, 紀冬平,趙 丹, 仇金林, 同海洋, 李 陽, 劉 超, 陶 樸

(1. 中陜核工業(yè)集團二一四大隊有限公司,陜西 西安 710054;2.中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘察院,河北 保定 071051;3. 中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊,陜西 西安 710003)

0 引言

地球化學測量作為一種最直接可靠的找礦手段受到了眾多學者得肯定,地球化學異?？梢灾苯语@示一個區(qū)域的各元素分布特征。關于化探異常的評價,前人做了大量的工作,總結出許多成熟的規(guī)律和方法[1-6],特別在金礦找礦勘探中得到廣泛應用[7-9]。陜西西鄉(xiāng)李家溝金礦區(qū)找礦工作開始于20世紀80年代,原核工業(yè)西北局二一四大隊在西鄉(xiāng)縣開展了1∶10萬鈾/金水系沉積物測量,圈定了Au異常區(qū)。通過地質(zhì)測量、探槽等找礦手段對Au元素異常區(qū)進行查找,但由于研究區(qū)屬于秦巴山區(qū),植被茂盛,地表覆蓋較厚,對地表礦體的展布、形態(tài)等特征未取得清晰的認識,找礦工作一直沒有取得較好的突破。2021年,依托陜西省地質(zhì)勘查基金項目,對原Au異常分布區(qū)進行1∶2.5萬正規(guī)網(wǎng)度的土壤地球化學測量。通過土壤地球化學測量,進一步圈定異常,縮小找礦靶區(qū)。對異常檢查和異常與已知礦化點關系的研究,基本查明了研究區(qū)內(nèi)的賦礦層位,控礦構造及礦體特征等,為研究區(qū)開展進一步地質(zhì)工作提供了依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構造位于揚子地塊北緣,漢南凸起與高川褶皺束結合部位,處在秦嶺褶皺系白水江—白河褶皺束的南端(圖1)。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

研究區(qū)地層根據(jù)陜西省區(qū)域地質(zhì)志劃分為揚子地層區(qū)大巴山地層分區(qū)米倉山小區(qū),出露地層比較齊全,可分揚子陸塊基底地層和沉積蓋層兩大部分,之間為角度不整合,出露地層以基底地層為主?；椎貙訛閾P子陸塊古老的變質(zhì)火山-沉積巖系,分布較廣泛,總體展布近EW向;沉積蓋層為震旦系燈影組及以上地層,呈近似NE向展布[10]。

區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育,常形成韌性剪切帶、糜棱巖化帶、片理化帶及構造片巖帶,斷裂構造具有分支現(xiàn)象。李家溝—后溝糜棱巖帶:西起窯灣,東止白勉峽東側,長約13 km,寬約50 m,NEE向展布,北傾,傾角70°。該帶通過之處巖石被改造成糜棱巖,兩側有強硅化,局部產(chǎn)生次生石英脈,主要蝕變?yōu)榻?白)云母化、硅化、褐鐵礦化。

區(qū)域巖漿活動頻繁,主要為漢南雜巖群,巖性從基性到酸性均有發(fā)育,出露的巖性有橄欖巖、輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、英云閃長巖、二長花崗巖等,時代分屬早元古代、中元古代、晚元古代和中生代。

漢南古陸自元古代至今,經(jīng)歷了多期巖漿活動,區(qū)域礦產(chǎn)資源極為豐富,目前已發(fā)現(xiàn)畢幾構[11]、望江山、石梯三個鐵礦點,柳樹、秋樹坪、馬蹤灘、馬家灣、蔡家梁5個金礦點,余家山鎳礦點[12-14]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

研究區(qū)內(nèi)出露的地層由老至新有薊縣系袁家溝單元細粒角閃輝長巖,薊縣系塔爾山單元中粒、中細粒角閃輝長巖,薊縣系周家山單元細粒二長花崗巖;基底地層為中元古界薊縣系火地埡群三灣組(Jxs),呈近EW向展布,為一套不均勻綠片巖相動力變質(zhì)的火山-沉積巖,分為下段(Jxs1)和上段(Jxs2),下段以火山沉積巖為主,成分偏酸性,巖性為安山質(zhì)-英安質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)片巖夾凝灰?guī)r、絹云石英片巖、磁鐵石英巖;上段以火山巖為主,成分偏基性,巖性為安山玄武巖、安山巖、安山質(zhì)泥灰?guī)r夾玄武巖、英安巖及凝灰?guī)r;三疊系高家山單元為中、中細粒輝石橄欖巖;第四系下部為砂礫層,上部為黏土、亞黏土。

2.2 構造

區(qū)內(nèi)構造發(fā)育一般,主要為近EW向展布和NE向展布的兩組韌性剪切帶。①窯灣—塔爾山—后溝韌性剪切帶(F1):橫貫工作區(qū),寬15～40 m,呈近EW向展布,南傾,傾角55°～80°,在韌性剪切帶及兩側有強硅化,局部發(fā)育次生石英細脈,帶內(nèi)主要蝕變?yōu)楹骤F礦化、黃鐵礦化、綠簾石化、高嶺土化。該韌性剪切帶為區(qū)內(nèi)主要的控礦構造。②窯灣—石梯—鐵城韌性剪切帶(F2):貫穿工作區(qū),寬10～30 m,呈NE向展布,南傾,傾角50°～80°,帶內(nèi)主要蝕變?yōu)辄S鐵礦化、綠簾石化、高嶺土化。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為中元古代薊縣紀侵入巖,由白勉峽、文貫兩個超單元組成;巖性多為不規(guī)則橢圓及面狀分布的角閃輝長巖、二長花崗巖,巖體與地層的接觸界限在地表不明顯。圍巖蝕變主要為硅化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠簾石化、高嶺土化。其中金礦化多發(fā)生于二長花崗巖與地層接觸帶附近。

2.4 礦產(chǎn)

目前,區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)金礦化點3個: ①楊溝礦點(Au品位為3.01×10-6), ②鐵城礦點(Au品位為35.8×10-6), ③茶園礦點(Au品位為1.34×10-6)。金礦石中伴生有銅、鐵等組分,目前上述礦點正在勘查評價中。

2.5 地球化學異常特征

以原核工業(yè)西北局二一四大隊在西鄉(xiāng)縣開展了1∶10萬鈾/金水系沉積物測量,圈定21個鈾/金異常區(qū),其中3個異常區(qū)位于本次研究區(qū)內(nèi),編號分別為Au-5、Au-7、Au-11 (圖2)。3個異常區(qū)展布特征受區(qū)內(nèi)兩組韌性剪切帶控制作用明顯。

圖2 陜西西鄉(xiāng)李家溝金礦區(qū)地質(zhì)略圖

3 土壤地球化學測量工作方法

3.1 網(wǎng)度布設

1∶2.5萬土壤地球化學測量目的是重點解析1∶10萬鈾/金水系沉積物測量所圈定的Au-5、Au-7、Au-11分散流異常。在研究區(qū)采用250 m×50 m網(wǎng)度對整個研究區(qū)進行土壤化學測量,面積15.67 km2。測線方向依據(jù)研究區(qū)地層產(chǎn)狀、構造和礦化蝕變體特征確定,大致垂直地層產(chǎn)狀、構造走向和礦化蝕變帶走向,綜合研究后確定為0°。

3.2 樣品采集

在野外利用手持GPS導航,結合1∶1萬地形圖確定采樣點位。在確定的點位采用梅花樁采樣方式取B層淀積層,采樣深度大于30 cm,樣品質(zhì)量大于1 kg,對采樣信息進行記錄。

3.3 加工及分析

采回的樣品經(jīng)自然晾曬干燥后,用木槌敲打、過40目不銹鋼篩,篩后取其大于100 g送至化驗室細磨至200目進行化學分析。分析項目為 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mn、P、Fe 共10種元素(備注:分析P元素的原因為陜西省磷礦資源短缺,因此,陜西省地勘基金將P元素作為指定分析元素)。

3.4 背景、異常下限的確定

4 地球化學特征及異常分析

4.1 元素異常特征、分布規(guī)律

4.1.1 Au元素

區(qū)內(nèi)Au異常下限(T)為4.0×10-9,圈定異常19個,異常點92個;圈定高背景場1條,由Au-14、Au-9異常組成,位于研究區(qū)西部后溝—楊溝—李家溝一帶,由57個異常點組成,異常平均值 (16.75～19.53)×10-9之間,最大值93.44×10-9,襯度4.19～4.88之間,異常面積1.46 km2,呈帶狀70°方向展布,斷續(xù)延伸約2.5 km,具明顯的外、中、內(nèi)帶濃度中心。

Au高背景場主要產(chǎn)于周家山單元(JxZ)中,巖性為二長花崗巖。Au高背景場展布方向與區(qū)內(nèi)韌性剪切帶(F1)展布方向一致,表現(xiàn)出受該韌性剪切帶控制的特點,蝕變以褐鐵礦化、硅化、高嶺土化、綠泥石化為主。

4.1.2 Ag元素

區(qū)內(nèi)Ag異常下限(T)為83×10-9,圈定異常32個,異常點135個;圈定高背景場1條,由Ag-22異常組成,位于研究區(qū)西部窯灣—后院一帶,由62個異常點組成,異常平均值110.85×10-9,最大值279×10-9,襯度1.33,異常面積1.13 km2,斷續(xù)延伸約2.0 km。呈不規(guī)則狀,具明顯的外、中、內(nèi)帶濃度中心。該帶與Au高背景場部分吻合非常好。

Ag高背景場主要產(chǎn)于周家山單元(JxZ)中,巖性為二長花崗巖。Ag高背景場展布方向與區(qū)內(nèi)韌性剪切帶(F2)展布方向一致,表現(xiàn)出受該韌性剪切帶控制的特點,蝕變以褐鐵礦化、硅化、高嶺土化、綠泥石化為主。

4.1.3 Cu元素

區(qū)內(nèi)Cu異常下限(T)為65.5×10-6,圈定異常50個,異常點162個;圈定高背景場1條。由Cu-17異常組成,位于研究區(qū)中部漆樹灣一帶,由20個異常點組成,異常平均值為115.93×10-6,最大值365×10-6,襯度1.77,異常面積0.35 km2,呈橢圓狀分布,具明顯的外、中、內(nèi)帶濃度中心。區(qū)內(nèi)Cu異常比較特殊,與Au、Ag異常不吻合。

Cu高背景場主要產(chǎn)于袁家山單元(JxY)中,巖性為角閃輝長巖。Cu高背景場展布方向與區(qū)內(nèi)韌性剪切帶(F1)展布方向一致,表現(xiàn)出受該韌性剪切帶控制的特點,蝕變以褐鐵礦化、綠泥石化為主。

4.1.4 As、Sb元素

區(qū)內(nèi)As、Sb元素地球化學異常特征基本一致,高背景場均出現(xiàn)在區(qū)內(nèi)東部,呈串珠狀、星點狀展布,成規(guī)模的位于區(qū)內(nèi)東部柏樹林一帶,As、Sb元素形成等軸高背景場,出露于韌性剪切帶(F2)周圍,同時As、Sb元素屬于低溫元素,作為Au元素的前緣指示元素,顯示在區(qū)內(nèi)東部存在隱伏巖體或隱伏金礦(化)體的可能[16-18]。

4.1.5 其余元素

區(qū)內(nèi)Pb、Zn、Mn、P、Fe元素的異常分布均呈星點狀,與Au、Ag異常不吻合。同時,規(guī)模較小、背景值較低,因此區(qū)內(nèi)不適合開展此類元素的找礦和評價工作。

4.2 各元素相關性特征

區(qū)內(nèi)土壤樣品分析測試了 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mn、P、Fe 共10種元素,采用GeoChem Studio軟件的R型聚類分析,將10種元素分為4個主要大類(圖3)。

圖3 李家溝金礦區(qū)R型聚類分析譜系圖

第一類是Au-Ag、Pb-Zn,是主要成礦元素和伴生元素,同時也是區(qū)內(nèi)近礦指示元素,Au、Ag在內(nèi)區(qū)相關性最近和最強;第二類是As-Sb,屬于前緣性指示巖漿熱液元素;第三類是Cu,獨立性較強的元素,其出露位置顯示與高溫熱液活動有關系;第四類是Mn、P、Fe,與成礦元素相關性較差,對其不再贅述。

以上4類元素組合分布特征也顯示出在空間上分布的一定規(guī)律,區(qū)內(nèi)自西向東的元素組合變化為 Au-Ag → Cu → As-Sb 的分布規(guī)律(圖4)。這一分帶特征也同時顯示區(qū)內(nèi)由西到東成礦溫度:中(高)溫元素組合 → 中溫元素組合 → 低溫元素組合的特征;另外一方面也顯示為金礦(化)體由西到東的暈圈特征:礦體暈 → 后源暈 → 前緣暈。如果推測成立,那么區(qū)內(nèi)東部高背景值As、Sb元素和低背景值Au元素組合,反映出該部存在隱伏金礦(化)體的可能性。同時,區(qū)內(nèi)由西到東,也是顯示出成礦元素剝蝕的強弱。因此,在區(qū)內(nèi)中、西部以發(fā)現(xiàn)金礦(化)體的同時,區(qū)內(nèi)東部找礦潛力更強一些。

圖4 李家溝金礦區(qū)Au-Ag-Cu-As-Sb元素異常圖

4.3 金異常特征及解析

4.3.1 金異常分帶特征

AuⅠ號異常帶位于區(qū)內(nèi)西部后院—楊溝—茶園—李家溝一帶(圖5)。呈NE向帶狀展布,異常連續(xù)性好,長約1.3 km,寬0.6 km,AuⅠ號異常帶主體為Au異常,伴有Ag局部異常,其中Au最高含量93.8×10-9,Ag最高含量300×10-9,其余Sb、Pb、As異常規(guī)模在AuⅠ號帶較小,反映出區(qū)內(nèi)西部剝蝕程度較高,AuⅠ號帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)兩處金礦點,分別為楊溝金礦點,茶園金礦點。

圖5 李家溝金礦區(qū)Au元素異常略圖

4.3.2 金異常帶解析

通過分析認為,AuⅠ號異常帶同時受區(qū)內(nèi)NE向韌性剪切帶(F2)和近EW向韌性剪切帶(F1)兩組韌性剪切帶控制。Au異常在區(qū)內(nèi)東部連續(xù)性較差,只有星點狀展布,反映近EW向韌性剪切帶(F1)對Au有初次富集。Au異常在區(qū)內(nèi)西部連續(xù)性好,展布較大,反映Au在近EW向韌性剪切帶(F1)富集基礎上,NE向韌性剪切帶(F2)對其進行疊加作用,使Au的富集程度相對提高。在NE向韌性剪切帶(F2)和近EW向韌性剪切帶(F1)交匯部位,Au異常范圍明顯膨大,Au異常強度明顯增高,局部甚至達到礦化,因此,兩組韌性剪切帶交匯部位是成礦的有利地段。

4.3.3 異常驗證情況

經(jīng)野外勘查工作認為:

(1)1∶1萬土壤地球化學Au異常對賦礦地質(zhì)體——二長花崗巖有較明顯的指示作用,Au異常范圍大體就是二長花崗巖的出露范圍,二長花崗巖恰恰也是區(qū)內(nèi)的賦礦巖性,因此,化探異常重新修正和進一步圈定了二長花崗巖出露范圍,為進一步找礦提供了方向。

(2)土壤地球化學Au異常、二長花崗巖及韌性剪切帶基本構成區(qū)內(nèi)的找礦標志,對區(qū)內(nèi)其他地方找礦具有指示、借鑒作用。

(3)通過地質(zhì)測量、地化剖面測量及槽探工程揭露,在AuⅠ號異常帶內(nèi)取樣均有礦化顯示。局部地段已發(fā)現(xiàn)金礦體。楊溝金礦點:分析金品位為3.02×10-6;茶園礦點:分析金品位為1.34×10-6,兩者含礦巖性均為二長花崗巖,控礦構造為韌性剪切帶(F1)。

(4)對區(qū)內(nèi)異常評價及地表探槽工程揭露驗證,認為Au是本區(qū)主成礦元素,同時也伴生銀的成礦事實;區(qū)內(nèi)金成礦主要受兩組韌性剪切帶控制,巖漿活動與金礦化有著特別親密的關系,區(qū)內(nèi)地球化學異常對金礦有著明顯的指示作用,異常組合也反映區(qū)內(nèi)不同程度的剝蝕作用。

5 控礦因素與成礦預測

5.1 控礦因素

(1)區(qū)內(nèi)成礦與巖漿巖活動有著密切的關系,Au異常、金礦體均出現(xiàn)于二長花崗巖邊部或者內(nèi)部。

(2)區(qū)內(nèi)礦化與構造活動關系密切。宏觀上看,區(qū)內(nèi)的Au元素的次生異常主要以近EW向展布,含礦的硫化物石英脈也以近EW向展布為主,傾向南,而本區(qū)的大體產(chǎn)狀方向均為傾向北,因此,區(qū)內(nèi)含金礦脈體充填的正是一系列近EW向展布為主,傾向南的次級構造。經(jīng)研究認為這些近EW向展布為主,傾向南的次級構造形成晚于近EW向主構造。

5.2 找礦標志

(1)巖性標志:二長花崗巖,尤其是與角閃輝長巖接觸部位,發(fā)生綠泥石化、鉀長石化產(chǎn)出地段。

(2)構造標志:NE向韌性剪切帶和近EW向韌性剪切帶的次級構造帶內(nèi)充填傾向南的石英細脈,同時兩組韌性剪切帶疊加部位更是找礦的有利部位。

(3)蝕變標志:褐鐵礦化、黃鐵礦化、硅化、綠泥石化、鉀長石化組合蝕變發(fā)育地段。

5.3 成礦預測

(1)李家溝地區(qū)位于揚子地塊北緣,漢南凸起與高川褶皺束結合部位,處在秦嶺褶皺系白水江白河褶皺束的南端。周邊地域資源極為豐富,已發(fā)現(xiàn)眾多得金屬礦點如畢機構、望江山、石梯三個鐵礦點,柳樹、秋樹坪、馬蹤灘、馬家灣、蔡家梁5個金礦點,余家山鎳礦點。同時根據(jù)1∶10萬鈾/金水系沉積物分散流,共圈定21個鈾/金異常區(qū),均位于研究區(qū)周邊,反映區(qū)內(nèi)找礦潛力巨大。

(2)區(qū)內(nèi)地表已發(fā)現(xiàn)多條金礦(化)體,金品位較高(一般為1.34×10-6～3.01×10-6,最高35.8×10-6),說明區(qū)內(nèi)在演化歷史上無疑發(fā)生過較強烈的成礦地質(zhì)作用,也進一步說明區(qū)內(nèi)具備形成一定規(guī)模工業(yè)礦體的可能性。另外,地表含礦石英細脈大量發(fā)育也說明深部存在含礦大脈,也是金聚集得富礦地段。同時在內(nèi)區(qū)也發(fā)現(xiàn)了厚約2 m的含礦石英脈,也證明這一推斷。

(3)As/Au對數(shù)值和Sb/Au對數(shù)值在工作區(qū)東部明顯高于西部(圖6),顯示目前已發(fā)現(xiàn)的3處金礦(化)體(①楊溝礦點;②鐵城礦點;③茶園礦點)都屬于剝蝕程度較高,礦體埋藏較淺,而區(qū)內(nèi)東部,推測有隱伏礦體存在。圖6顯示,內(nèi)區(qū)東部Au/As對數(shù)值和Sb/Au對數(shù)值的區(qū)域重疊面積及分布面積均較大,說明找礦空間和潛力很大,是進一步探尋隱伏礦體的有利地段。

圖6 李家溝金礦區(qū)lg(As/Au)和lg(Sb/Au)等值線平面圖

6 結論

(1)李家溝金礦區(qū)元素分帶特征顯示了區(qū)內(nèi)由東到西成礦流體由低溫向中溫、中高溫變化的特征;同時根據(jù)1∶2.5萬土壤地球化學Au異常帶指示了區(qū)內(nèi)近EW向成礦的特征;異常元素組合特征顯示區(qū)內(nèi)由西到東剝蝕由強變?nèi)?西部高于東部的情況,東部存在隱伏礦體的可能性。

(2)二長花崗巖;近EW向、NE向兩組韌性剪切帶及其充填的石英脈;褐鐵礦化、黃鐵礦化、硅化、綠泥石化、鉀長石化蝕變?yōu)閰^(qū)內(nèi)的找礦標志。1∶2.5萬土壤地球化學Au異常也可作為區(qū)內(nèi)直接找礦標志。

(3)1∶2.5萬土壤地球化學異常對本區(qū)金礦找礦有直接的指示作用,已發(fā)現(xiàn)的3處金礦(化)體均位于Au土壤地球化學異常帶內(nèi),同時,As、Sb異常是本區(qū)金礦的重要指示元素,內(nèi)區(qū)東部As/Au對數(shù)值和Sb/Au對數(shù)值的區(qū)域較大,說明找礦空間和潛力很大,是 進一步探尋隱伏礦體的有利地段。

(4)通過找礦工作,已在地表利用探槽工程圈定了3條金礦(化)體,同時在進行地質(zhì)填圖過程中,也發(fā)現(xiàn)了眾多有利的找礦線索。根據(jù)現(xiàn)已掌握的有利線索和地球化學異常特征分析等,區(qū)內(nèi)具有找到規(guī)模大、品位高的金礦(化)體的潛力和有利成礦條件,同時在尋找隱伏礦體方面,具有很大的空間和潛力。因此,通過勘查工作的不斷深入,在區(qū)內(nèi)東部預測可以找到隱伏礦體,擴大找礦成果。