羅時安
(福建省閩北地質(zhì)大隊,邵武,354000)
書坊地區(qū)大地構(gòu)造位于華夏地塊北武夷隆起區(qū)浦城—順昌基底隆起區(qū)中部,屬武夷山成礦帶浦城—順昌成礦亞帶內(nèi)。通過分析書坊地區(qū)1 ∶5 萬水系沉積物元素地球化學(xué)特征及分布規(guī)律,結(jié)合區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件和已有礦床(點(diǎn))分布特征,劃分了找礦遠(yuǎn)景區(qū),為區(qū)內(nèi)找礦工作提供可靠依據(jù)。
研究區(qū)為1 ∶5 萬書坊幅,面積為457 km2。研究區(qū)位于崇安—石城北東向斷裂帶東側(cè),南平—寧化北東東向構(gòu)造-巖漿帶北側(cè),浦城山下—順昌楊厝北東向韌性剪切帶貫穿全區(qū),屬閩西北隆起帶的中段①福建地質(zhì)調(diào)查研究院,福建省泰寧—建陽銅鉛鋅銀資源評價報告,2002。。區(qū)內(nèi)地殼運(yùn)動頻繁,經(jīng)歷了基底變質(zhì)、沉積蓋層的形成和構(gòu)造變動、巖漿活動的長期多旋回發(fā)展演化過程。區(qū)域性斷裂(帶)控制著各地質(zhì)構(gòu)造單元邊界、各單元塊體的升降、巖漿巖帶和成礦帶的形成。
地層出露主要有古元古代黑云斜長變粒巖,黑云母(石英)片巖等,原巖為夾少量基-中基性火山巖的砂泥質(zhì)類復(fù)理石,形成于活動-穩(wěn)定大陸邊緣的淺海環(huán)境。新元古代原巖為砂泥質(zhì)-碳酸鹽巖的變質(zhì)巖,為較為穩(wěn)定的陸緣淺海環(huán)境[1]。早侏羅世河湖沼相碎屑巖,晚侏羅世含火山碎屑河流碎屑巖,早白堊世酸性火山碎屑巖(圖1)。
圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch of the study area
構(gòu)造巖漿活動強(qiáng)烈,主要形成于加里東期和燕山期,活動強(qiáng)度和規(guī)模較大,具有多階段、多期次活動特點(diǎn)。侵入巖大部分呈巖基、巖株產(chǎn)出,少數(shù)呈巖瘤、巖(墻)脈產(chǎn)出。巖性主要有正長花崗巖、二長花崗巖。受北武夷隆起區(qū)及浦城—順昌基底隆起區(qū)構(gòu)造單元及崇安-石城北東向斷裂帶、浦城-尤溪北北東向斷裂帶的影響①福建省地質(zhì)科學(xué)研究所,福建省金礦成礦特征和成礦預(yù)測研究,2001。,在區(qū)內(nèi)主要形成一系列北東向、北北東向及北西向斷裂帶,為研究區(qū)形成豐富的金多金屬礦提供了充分的礦源、熱源及成礦空間。金、銅多金屬礦為研究區(qū)主要的礦種,目前已發(fā)現(xiàn)小型金礦床4 處,小型銅多金屬礦床1處,金礦點(diǎn)4 處,金礦化點(diǎn)3 處。其他有螢石、石墨礦等,分布較為局限。
研究區(qū)共采集了1 872 個水系沉積物樣品,采樣粒級為2.00 ~0.18 mm,分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn 等18 種元素,各元素的地球化學(xué)參數(shù)(表1)。
表1 研究區(qū)元素地球化學(xué)參數(shù)Table 1 Elemental geochemical parameters of the study area
相對于全省平均值而言,研究區(qū)水系沉積物中Cu、Cr、Ni 為強(qiáng)富集,Au、Zn、Co、Cd、F 為相對富集,Hg、W、Mo、Bi 相對貧化,其他元素與全省平均值大致相當(dāng)。Cd 元素的變異系數(shù)大于1,Au、Bi、Pb、Zn、Ag、Mo 元素的變異系數(shù)為0.6~1.0,Cu、Sn、As、Hg 元素的變異系數(shù)為0.45~0.60,其余元素小于0.4,反映各種元素含量在空間分布上有一定的差異性。Au、Cu、Pb、Zn、Ag元素含量域較寬,表明該類元素參與了成礦作用。各元素含量頻數(shù)均為近似正態(tài)分布,且存在不同程度偏離。反映區(qū)內(nèi)元素大部分均受后期地質(zhì)作用疊加,經(jīng)歷了不同的地球化學(xué)演化旋回,成礦元素Au、Cu、Pb、Zn、Ag 存在后期活化遷移、疊加富集。
取統(tǒng)計樣本數(shù)大于30 的地質(zhì)單元,將研究區(qū)劃分為下渡組、長林組、梨山組、龍北溪(巖)組、南山巖組變粒巖段與片巖段、大金山巖組變粒巖段與片巖段、晚侏羅世正長花崗巖、志留紀(jì)二長花崗巖等10 個地質(zhì)單元。分別統(tǒng)計各地質(zhì)單元中水系沉積物元素的平均值(表2),用以探討研究區(qū)內(nèi)不同地質(zhì)單元水系沉積物元素含量分布特征,為區(qū)內(nèi)找礦查明相對有利地質(zhì)單元。
表2 研究區(qū)地質(zhì)單元中水系沉積物元素均值Table 2 Mean Value of the drainage sediments elements in the geological units of the study area
與全省平均值對比,區(qū)內(nèi)長林組、大金山巖組變粒巖段中Au、As 等元素含量與研究區(qū)及其他地質(zhì)單元對比明顯富集,是區(qū)內(nèi)金礦成礦的有利地質(zhì)單元。龍北溪(巖)組、南山巖組變粒巖段Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、Sn、W、Bi 等元素含量與其他地質(zhì)單元相比明顯富集,是區(qū)內(nèi)銅多金屬礦有利成礦地質(zhì)單元。志留紀(jì)侵入體可能與金礦成礦元素受到構(gòu)造巖漿活動富集成礦有關(guān),燕山期侵入體可能與銅多金屬成礦元素受到構(gòu)造巖漿活動富集成礦有關(guān)。Ag 元素在南山組黏土巖類中分布極不穩(wěn)定,偏態(tài)明顯,可能與多金屬礦化有關(guān)[2]。
以地質(zhì)單元時間為軸,觀察各水系沉積物元素隨時間的變化而變化的規(guī)律,研究區(qū)內(nèi)地球化學(xué)演化較為復(fù)雜,從老到新大部分元素含量呈逐漸緩慢降低,含量隨時間變化呈波浪狀分布的特征,各元素呈多處波峰波谷的特征,區(qū)內(nèi)Au、As 等元素在大金山巖組變粒巖段、長林組形成峰值,Au 元素在志留紀(jì)二長花崗巖形成峰值區(qū);Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、W、Sn、Bi 等元素在南山巖組變粒巖段、龍北溪(巖)組形成峰值,在晚侏羅世正長花崗巖形成次峰值區(qū)(圖2)。由此,可認(rèn)定區(qū)內(nèi)金元素成礦作用可能存在二期,即古元古代沉積-變質(zhì)作用和加里東期巖漿熱液作用,銅多金屬成礦作用也存在二期,即元古代火山噴發(fā)沉積-變質(zhì)作用和燕山晚期巖漿熱液作用。大多數(shù)研究者認(rèn)為大金山巖組變粒巖段是研究區(qū)金礦主要的礦源層之一,加里東期構(gòu)造巖漿活動使得金富集最終成礦[3-4];南山巖組變粒巖段、龍北溪(巖)組是研究區(qū)銅多金屬礦的主要礦源層,燕山晚期構(gòu)造巖漿活動使得富集成礦①福建省地質(zhì)調(diào)查研究院,福建省泰寧—建陽銅鉛缽銀資源評價報告,2002。。
2.4.1 聚類分析
為了解元素間的相關(guān)性,使用DGSInfo 軟件對研究區(qū)的18 種元素按相關(guān)系數(shù)進(jìn)行聚類分析[5],得出聚類分析譜系圖(圖3)。以相關(guān)系數(shù)0.35 為界,結(jié)合異常所處地質(zhì)礦產(chǎn)條件分析其組合分布規(guī)律。研究區(qū)劃分為3 個元素組合。Ag、Cd、Bi、Pb、Sb、W 組合反映了中-高溫?zé)嵋撼傻V作用與火山巖漿活動。Hg-Sn 組合反映了元素的富集與巖漿熱液成礦關(guān)系密切。As、Au、Co、Cr、Ni、Cu、Zn、Ba 組合反映了中低溫變質(zhì)熱液成礦作用與北東向斷層控制明顯。
2.4.2 因子分析
為研究區(qū)內(nèi)元素的相關(guān)性,對研究區(qū)水系沉積物18 個元素1 872 個分析數(shù)據(jù)進(jìn)行演算。各元素的方差極大旋轉(zhuǎn)因子解,選取其累計方差貢獻(xiàn)率為73.36%(表3)。
研究區(qū)形成6 個元素組合。以因子載荷0.5 為界,元素組合為F1 為Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、Co、Ni、Sn 正載荷組合,因子方差貢獻(xiàn)率為26.34%。表明了區(qū)內(nèi)中、低溫?zé)嵋撼傻V作用的元素組合,與銅多金屬礦化有關(guān)。F2 為Co、Ni、Cr 正載荷組合,因子方差貢獻(xiàn)率為13.36%,表明可能與變質(zhì)原巖為中基性巖有關(guān)。F3 為Sb、As 正載荷組合,因子方差貢獻(xiàn)率為10.66%,可能與研究區(qū)金活化富集有關(guān)。F4 為W、Bi 正載荷組合,因子方差貢獻(xiàn)率為9.08%,可能代表了區(qū)內(nèi)高溫?zé)嵋撼傻V作用的元素組合。F5 為F、Ba 正載荷組合,因子方差貢獻(xiàn)率為7.32%,可能代表了研究區(qū)低溫?zé)嵋撼傻V作用的元素組合,可能與螢石礦化有關(guān)。F6為Au、Hg 正載荷組合,因子方差貢獻(xiàn)率為6.61%,可能代表了工作區(qū)低溫?zé)嵋撼傻V作用的元素組合,與金礦化有關(guān)。
研究區(qū)內(nèi)元素異常主要受地層、構(gòu)造、巖漿巖的綜合影響。根據(jù)研究區(qū)1 ∶5 萬水系沉積物測量成果,異常主要指示主成礦元素的分布特征,多呈北東向帶狀分布,受地層、斷裂控制,在特殊地層、巖體位置異常明顯增高,是成礦有利地段。
2.5.1 典型礦床元素異常特征
研究區(qū)內(nèi)工作程度較高的礦床有太陽山、銅鑼形(江墩)、中窯金礦和高車小型金礦以及大金山銅多金屬礦。這些礦床元素異常特征對研究區(qū)尋找相似礦床具有一定的參考意義。
太陽山金礦:破碎帶蝕變巖型,巖性以二云變粒巖、黑云變粒巖、石墨變粒巖為主,麻源群大金山巖組變質(zhì)巖為主要的貯礦圍巖,金礦體主要受斷裂控制,黃鐵礦化同位素測定結(jié)果δ34S(‰)為5.34‰~8.46‰具正向偏離幔源的特點(diǎn),表明硫源來自大金山組①華東有色地質(zhì)勘查局八○七隊,福建省建陽縣太陽山金礦普查地質(zhì)報告,1995。,加里東運(yùn)動的巖漿巖,使金活化、轉(zhuǎn)移、富集成礦,水系沉積物異常元素組合為Au、Ag、Cu、Hg、Co、Ni,其中Au 異常強(qiáng)度規(guī)模較大,其他元素異常面積、規(guī)模均較小,與Au 異常濃度中外帶部分套合。
銅鑼形(江墩)金礦:破碎帶蝕變巖型,金礦體主要貯存于麻源群大金山巖組中,受北東向控制,元古代末期經(jīng)區(qū)域熱動力變質(zhì)作用使金元素活化轉(zhuǎn)移,形成初始礦源層,為金元素的富集階段[6]。加里東期的巖漿-構(gòu)造活動頻繁,據(jù)前人資料[7]測得建陽大金山金礦(江墩礦段)含金石英脈的石英礦物包裹體Rb-Sr 等時線年齡為(419±6) Ma,為加里東期金礦床。異常元素組合為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As,以Au 元素異常為主,具多個明顯濃集中心。
此外,高車小型金礦床[8]顯示黃鐵礦化同位素測定結(jié)果δ34S(‰)為-11.4‰~9.9‰,表明硫源來自大金山組和多期次巖漿流體。
大金山銅多金屬礦:巖漿熱液型,礦體貯存于古元古代南山巖組中,燕山晚期石英斑巖、閃長玢巖脈發(fā)育,周邊有晚侏羅世正長花崗巖體,成礦熱液主要來源于燕山晚期巖漿[9]。北東-北北東向斷裂發(fā)育,銅多金屬礦化體均受該向斷裂或裂隙帶控制。異常元素組合為Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd,以Cu、Pb、Zn、Ag 異常為主,異常規(guī)模、強(qiáng)度大,具有多個異常濃集中心,套合好,局部有Au 異常,伴生元素異常主要有Mo、W、Co、Ni、As、Sb 等,剝蝕程度中等。
上述礦床的元素異常特征表明套合較好的Au、Ag、Cu、(Pb、Zn、As),Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd 組合異常分別是研究區(qū)金礦化、銅多金屬礦化重要的找礦標(biāo)志。
在區(qū)域成礦特征、成礦要素的基礎(chǔ)上,建立了研究區(qū)以金、銅多金屬為主的成礦模式(圖4),展示了各種地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境的不同成礦作用發(fā)育的2種重要礦床式及其相互聯(lián)系,更能直觀反映不同類型的礦床成因,為今后找礦提供依據(jù)。
圖4 研究區(qū)成礦模式圖Fig.4 Metallogenic model map of the study Area
2.5.2 主成礦元素異常特征
研究區(qū)內(nèi)的主要成礦元素有Au、Cu、Pb、Zn、Ag,其中異常面積大于1 km2,且異常規(guī)模大于3 的Au、Cu、Pb、Zn、Ag 元素異常分別為10 處、3 處、2 處、2 處、2 處。
Au 異常:研究區(qū)圈定Au 異常42 處,主要分布區(qū)內(nèi)北東向韌性剪切帶的西北側(cè),規(guī)模較大異常主要分布于古元古代大金山巖組變粒巖段中,受北東向斷裂帶及北西向斷裂帶控制明顯。異常形態(tài)主要呈北東向、北西向、北北西向條帶狀和橢圓狀,次為不規(guī)則狀。江墩—中窯(Au25)、太陽山(Au17)一帶金異常強(qiáng)度、規(guī)模最大,貴溪—源頭一帶金異常強(qiáng)度、規(guī)模中等,空間上較為連續(xù),表明研究區(qū)金礦化較為集中,金異常的分布與已知金礦床(點(diǎn))的吻合度較高(表4)。剔除已有礦權(quán)范圍,異常強(qiáng)度較大、具有一定規(guī)模、成礦地質(zhì)條件較好的金異常有Au1、Au19、Au21、Au22、Au24、Au30 等6 處。
表4 研究區(qū)主要Au 元素異常特征Table 4 Anomalous characteristics of Au in the study area
Cu、Pb、Zn、Ag 異常:據(jù)測區(qū)Cu、Pb、Zn、Ag 異常下限分別為55,110,220,0.3 g/t,分別圈定異常17,9,8,17 處(圖5)。異常主要分布于區(qū)內(nèi)北東向韌性剪切帶的東南側(cè)大金山—唐科一帶,研究區(qū)內(nèi)異常形態(tài)總體呈北東不規(guī)則條帶狀,次為橢圓狀,主要分布于古元古代南山巖組、次為新元古代龍北溪(巖)中,少量異常零星分布于古元古代大金山巖組中,受北東向斷裂帶控制明顯。大金山—唐科一帶銅多金屬異常強(qiáng)度、規(guī)模最大,與區(qū)內(nèi)銅多金屬礦(床)點(diǎn)分布基本吻合(表5)。剔除已有礦權(quán)范圍,異常強(qiáng)度較大、具有一定規(guī)模、成礦地質(zhì)條件較好的銅多金屬綜合異常有東徐銅多金屬異常(HS-13)、大金山銅多金屬異常(HS-14)2 處。
圖5 研究區(qū)主成礦元素異常剖析圖Fig.5 Anomaly map of main metallogenic elements in the study area
表5 研究區(qū)主要Cu、Pb、Zn、Ag 元素異常特征Table 5 Anomalous characteristics of Cu、Pb、Zn、Ag in the study area
研究區(qū)內(nèi)共圈定了水系沉積物地球化學(xué)綜合異常24 處(表6),多數(shù)綜合異常規(guī)模較大,組合復(fù)雜,具一定的濃集中心。結(jié)合區(qū)內(nèi)控礦地質(zhì)條件、成礦規(guī)律及礦產(chǎn)分布情況劃分了3處找礦遠(yuǎn)景區(qū)(圖6)。
表6 研究區(qū)水系沉積物綜合異常特征Table 6 Comprehensive anomaly characteristics of river sediment in the study area
遠(yuǎn)景區(qū)位于測區(qū)中西部太陽山—花園嶺一帶,面積約45.5 km2。該遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)地層以古元古代大金山巖組為主,西南側(cè)分布于早侏羅世梨山組,有晚侏羅世正長花崗巖體侵入。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以北西向-北北西向構(gòu)造為主,東南部與北東向斷裂交會,成礦地質(zhì)條件優(yōu)越。
1 ∶5 萬水系沉積物綜合異常5 處分別為HS-8(甲2)、HS-9(乙3)、HS-10(乙3)、HS-11(乙2)、HS-15(乙2)及Au19、Au24 單金異常,主要為金綜合異常,呈北東向條帶狀展布,異常強(qiáng)度、規(guī)模較大。在HS-8 已發(fā)現(xiàn)了太陽山金礦床,前人在貴溪發(fā)現(xiàn)的金礦點(diǎn),在HS-10(乙3)、HS-15(乙2)及Au-24(甲2)等以Au 為主的異常通過1 ∶1 萬土壤測量,證實(shí)了Au 異常存在,此次研究在小桃源、源頭發(fā)現(xiàn)了(金礦化)構(gòu)造蝕變帶,說明Au 異常主要由金礦化引起。初步認(rèn)為區(qū)內(nèi)金礦床成因類型為破碎帶蝕變巖型。
遠(yuǎn)景區(qū)位于測區(qū)中北部華家山—江墩—湖橋一帶,面積約44.1 km2。該遠(yuǎn)景區(qū)地層以古元古代大金山巖組為主,在中部烏沙壟、蓋源壟一帶,零星分布有晚侏羅世長林組。地層總體以北北東-北東走向,傾向南東為主。區(qū)內(nèi)有志留紀(jì)二長花崗巖及各類中酸性巖脈侵入。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以北北東向為主,多組構(gòu)造顯示區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多期多次的構(gòu)造活動,為成礦形成了有利的構(gòu)造條件。區(qū)內(nèi)蝕變較發(fā)育,主要為硅化、絹云母化、黃鐵礦化。
1∶5 萬水系沉積物綜合異常5 處分別為HS-3(乙2)、HS-4(乙3)、HS-7(乙2)、HS-12(甲2)、HS-16(乙3),主要為金異常,呈北東向條帶狀展布,異常強(qiáng)度、規(guī)模較大。在HS-3(乙2)、HS-7(乙2)、HS-12(甲2)均發(fā)現(xiàn)了金礦床(點(diǎn)),金異常主要由金礦化引起。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)中窯、銅鑼形(江墩)等2 個小型金礦床,以及此次新發(fā)現(xiàn)的黃南、石嶺子金礦點(diǎn)和蓋源壟金礦點(diǎn)。初步認(rèn)為區(qū)內(nèi)金礦床成因類型為破碎帶蝕變巖型。
遠(yuǎn)景區(qū)位于測區(qū)東南部唐科—大金山—東徐一帶,面積約101.9 km2,出露元古代變質(zhì)基底,主要有南山巖組和龍北溪(巖)組,為中深變質(zhì)巖系。遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)燕山期侵入巖不甚發(fā)育,多沿斷裂帶或其旁側(cè)貫入,走向與斷裂構(gòu)造線一致。區(qū)內(nèi)北東-北東東向斷裂發(fā)育,北東東向推覆構(gòu)造較為發(fā)育,尤以印支-燕山期為著,晚期以北西向左行走滑斷層為主。多組構(gòu)造顯示該區(qū)經(jīng)歷多期多次的構(gòu)造活動,為成礦形成了有利的構(gòu)造條件。區(qū)內(nèi)蝕變種類多,主要為硅化、絹云母化、黃鐵礦化、綠泥石化。
1 ∶5 萬水系沉積物綜合異常6 處分別為HS-13(乙2)、HS-14(甲1)、HS-17(乙2)、HS-21(丙)、HS-22(乙3)、HS-23(乙3),異常元素齊全,主要為Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd 等組合,異常強(qiáng)度、規(guī)模均較大。具有較為典型巖漿熱液型銅多金屬礦異常組合,具有良好的地球化學(xué)找礦條件。已發(fā)現(xiàn)了唐科銅多金屬礦床,小坑龍銀多金屬礦點(diǎn)、東坑鉛鋅礦點(diǎn),以及此次新發(fā)現(xiàn)的東徐銅多金屬礦點(diǎn)、巖前鉛鋅礦點(diǎn),異常與發(fā)現(xiàn)的礦床點(diǎn)吻合度高,說明化學(xué)異常具有良好的找礦指示作用,初步認(rèn)為礦床成因類型為巖漿熱液型。
(1)研究區(qū)以富集成礦元素Au 為特征,Au、Ag、Cu、Pb、Zn 為主要成礦元素,金元素異常主要分布于區(qū)內(nèi)北東向韌性剪切帶西北側(cè),Cu、Pb、Zn、Ag 元素異常主要分布于區(qū)內(nèi)北東向韌性剪切帶東南側(cè)。
(2)研究區(qū)內(nèi)Au、As 等元素在大金山巖組變粒巖段、長林組形成峰值,Cu、Pb、Zn、Ag、Cd等元素在南山巖組變粒巖段、龍北溪(巖)組形成峰值,結(jié)合區(qū)內(nèi)典型礦床研究分析,認(rèn)為金礦主要貯存在大金山巖組變粒巖段,成礦期為加里東期。銅多金屬礦主要貯存在南山巖組變粒巖段,主成礦期為燕山期。
(3)研究區(qū)是Au、Cu 多金屬找礦潛力區(qū),北東向斷裂帶及其兩側(cè)北西向、北東向構(gòu)造交會處及已知礦床外圍Au、Cu 等成礦元素富集區(qū)是尋找Au、Cu 多金屬礦的有利地段。高強(qiáng)度大規(guī)模的Au、Ag、Cu(Pb、Zn、As),Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd 組合異常分別是研究區(qū)金礦化、銅多金屬礦化重要的找礦標(biāo)志。
(4)結(jié)合區(qū)內(nèi)控礦地質(zhì)條件、成礦規(guī)律及礦產(chǎn)分布情況,圈定了太陽山—花園嶺金礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)、華家山—江墩—湖橋金礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)、唐科—大金山—東徐銅多金屬礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。