謝天月,楊言辰,韓世炯,韓梓衡,于秋陽

(吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院)

引 言

石棚溝金礦床位于鐵嶺-靖宇(次級隆起)Fe-Au-Ag-Cu-Pb-Zn成礦帶、輝南-撫民AuFe找礦遠景區(qū)內(nèi)。該礦床附近礦點較多,沿樓街、石棚溝、芹菜溝、石道河子一帶呈北東向展布,表明該區(qū)域具有較好的成礦條件與找礦前景[1-5]。通化地質(zhì)大隊、四平地質(zhì)大隊、吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局、吉林地勘設(shè)計研究院等多家單位對該區(qū)域進行了相關(guān)地質(zhì)勘探工作,并形成了較為豐富的資料。盡管石棚溝金礦床具有悠久的開采歷史,生產(chǎn)單位先后開展了一系列勘查工作,但由于礦體形態(tài)復(fù)雜,規(guī)模較小,幾十年來找礦工作沒有取得突破進展。本文利用高精度磁測成果,結(jié)合石棚溝金礦區(qū)礦化特征,分析成礦結(jié)構(gòu)面與成礦地質(zhì)體,以期對該區(qū)域今后的找礦勘查工作起到參考作用。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層主要為太古宇夾皮溝群楊家店組(Ary)、三道溝組(Arsd)及第四系(Q)(見圖1)。其中,楊家店組主要分布在礦區(qū)西北部,巖石組合主要為斜長片麻巖、斜長角閃巖、綠泥石片巖、黑云母片巖、磁鐵石英巖等。楊家店組主要為TTG巖系(前人統(tǒng)一定為混合花崗巖[6]),主體為黑云母奧長花崗巖,內(nèi)部含有較多花崗閃長巖。三道溝組廣泛分布在礦區(qū)中部和東南部,巖性以黑云斜長片麻巖為主,夾斜長角閃巖和磁鐵石英巖等,偶見變粒巖。沿河谷發(fā)育第四系沖積、堆積物[7-9]。

礦區(qū)巖漿巖主要為隱伏的前寒武紀變質(zhì)深成花崗巖及基性巖。區(qū)域上,變質(zhì)深成花崗巖大面積出露,分布于石棚溝-石道河子一帶,巖性主要為長英質(zhì)片麻巖[10],其原巖大體為二長花崗巖和花崗閃長巖,部分巖石遭受變形,形成一系列變形強度不同的糜棱巖化帶,主要以包裹體形式存在于花崗質(zhì)巖石中,巖石類型主要為斜長角閃巖。斜長角閃巖在空間上呈包裹體賦存于花崗質(zhì)巖石中,展布方向比較復(fù)雜。礦區(qū)內(nèi)除變質(zhì)深成花崗巖外,未見大面積巖漿巖出露。此外,礦區(qū)內(nèi)發(fā)育金山屯隱伏閃長巖體,深部可能與黃泥河巖體相連[11]。

斷裂是礦區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造類型,按方向可分為北東向、東西向2組,按變形特性可分為韌性和脆性2類。韌性剪切帶與礦化關(guān)系密切[12-13]。礦區(qū)內(nèi)見2條韌性剪切帶。其中,韌性剪切帶R1分布在礦區(qū)北側(cè),呈北東東向展布。韌性剪切帶R2貫穿整個礦區(qū),呈北東東向展布,傾向北西,產(chǎn)狀基本與地層一致。斷裂內(nèi)巖石由構(gòu)造角礫巖、糜棱巖化片麻巖、糜棱巖組成,其為金元素遷移、富集提供熱液等條件。次級近南北向斷裂為金元素富集、沉淀提供空間,從而形成了近南北向礦體。韌性剪切帶為控礦構(gòu)造,斷裂為主要容礦構(gòu)造。F101斷裂走向北東,分布在礦區(qū)的北西側(cè)。F301斷裂走向北西,分布在礦區(qū)北側(cè)石棚溝-金山屯溝中。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

礦區(qū)從西到東劃分4個礦井,共見6條礦體。其中,1號礦體、2號礦體、3-1號礦體為主礦體。

1號礦體:主要為含金石英脈型,走向近南北(350°～5°),傾向西(260°～275°),傾角80°～89°,延伸平直,走向上具有明顯的膨縮特征,走向延長113 m,傾向延伸80 m,寬0.30～0.60 m,金品位0.51×10-6～26.70×10-6,最高可達4 222.44×10-6;顯示其為一系列扁豆狀礦體呈串珠狀排列而成。賦存礦體的斷裂錯動明顯,兩側(cè)圍巖發(fā)生褶皺,為壓性構(gòu)造性質(zhì)。

2號礦體:主要為石英脈型,沿斷裂充填,被北東向斷裂左旋錯斷。礦體深部北側(cè)接近礦權(quán)邊界,向南東傾伏方向未封閉。礦體呈薄脈狀(見圖2),走向為北北西,傾向南西,傾角較陡。礦體厚度0.40～1.39 m,平均值1.01 m,厚度變化均勻。金品位0.50×10-6～31.74×10-6,平均值6.08×10-6,品位變化均勻。2號礦體沿傾向膨縮明顯,呈透鏡狀或豆莢狀產(chǎn)出,控礦斷裂總體顯示右旋張性構(gòu)造特征。

圖2 2號礦體15 m中段特征Fig.2 Characteristics of Level 15 m in No.2 Orebody

3-1號礦體:為礦區(qū)重要礦體之一,屬于北東向石英脈型礦體,礦體深部基本封閉。礦體呈脈狀、透鏡狀(見圖3),總體走向北東,傾向南西,傾角變化較大。345 m中段以上傾角為44°～50°,之下變陡為80°左右。礦體最大走向控制長度117 m,傾向最大延伸457 m。礦體平均厚度1.20 m,變化較為穩(wěn)定,金平均品位6.06×10-6,品位變化均勻。

圖3 3-1號礦體特征(局部)Fig.3 Characteristics of No.3-1 Orebody(local)

2.2 礦石特征及成礦期次

礦石類型主要為含金石英脈型。礦石中的金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、自然金、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦等。其中,黃鐵礦為主要的載金礦物。脈石礦物主要為石英,少量方解石。礦石結(jié)構(gòu)包括粒狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、固溶體結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造包括細脈浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

黃鐵礦是最主要的金屬礦物和載金礦物。根據(jù)野外觀察及顯微鏡鑒定,可見2類黃鐵礦:第一類自形黃鐵礦粒度稍大,多呈自形-半自形浸染狀、團塊狀產(chǎn)出,賦存于早期石英脈中或片麻巖內(nèi),含金性較差;第二類半自形細粒黃鐵礦粒度較小,主要產(chǎn)于主成礦期石英脈中或圍巖裂隙帶中,有時呈浸染狀、團塊狀分布,顆粒不完整,該類黃鐵礦與金礦化關(guān)系密切。

黃銅礦呈他形粒狀、粒度0.01～0.20 mm,集合體常以細脈狀、團塊狀產(chǎn)出,黃銅礦與半自形細粒黃鐵礦關(guān)系密切,同為金礦物載體,金礦物常被黃銅礦包裹。

方鉛礦在金屬礦物中比較少見,分布也不均,呈他形粒狀,粒度在0.01～0.20 mm,常與黃銅礦共生。

根據(jù)野外調(diào)查及鏡下觀察,初步將該礦床劃分為5個成礦階段:早期石英階段、多屬氧化物階段、石英-黃鐵礦階段、多金屬硫化物階段、石英-碳酸鹽階段。其中,石英-黃鐵礦階段、多金屬硫化物階段為金的主要富集階段,并于這2個階段形成工業(yè)礦體。

2.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變種類比較簡單,主要蝕變類型包括硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸巖化等。其中,硅化含金性也較好,主要產(chǎn)出于礦體與圍巖接觸部位,形態(tài)以脈狀為主,少見有團塊狀集合體。絹云母化由斜長石蝕變所致,其強度呈現(xiàn)出由礦脈中間向兩側(cè)圍巖逐漸減弱的趨勢,部分絹云母由于表生風(fēng)化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)楦邘X土。絹云母化產(chǎn)出位置與硅化基本類似,均為礦體與圍巖接觸部位。硅化、絹云母化與金礦化關(guān)系密切[14-15]。

結(jié)合前人研究資料,石棚溝金礦床礦體與北東東向韌性剪切帶及北東向、北北東向斷裂關(guān)系密切,成礦物質(zhì)主要來源于圍巖地層,成礦流體為變質(zhì)水、巖漿水、大氣降水的混合。礦體受太古宇變質(zhì)巖、燕山早期中酸性侵入巖及斷裂共同控制,圍巖地層提供物源、侵入巖體提供熱源、脆性構(gòu)造提供容礦空間[11-12]。初步認為,石棚溝金礦床成因類型為造山型。

3 高精度磁測異常特征及構(gòu)造解譯

高精度磁測常被應(yīng)用于分析成礦控制因素,確定構(gòu)建地質(zhì)體和結(jié)構(gòu)面的三維地質(zhì)特征。對礦區(qū)1∶1萬高精度磁測數(shù)據(jù)進行不同深度、不同方向的水平一階導(dǎo)數(shù)計算,確定結(jié)構(gòu)面,進而分析線性構(gòu)造及產(chǎn)狀變化。對不同深度數(shù)據(jù)進行垂向二階導(dǎo)數(shù)計算,確定成礦地質(zhì)體邊界[16-19]。石棚溝金礦區(qū)磁異常等值線圖見圖4。因為磁偏角對于礦區(qū)磁場分布是有一定影響的,通過化極處理可以解決這一問題,所反應(yīng)的巖漿巖和地層分布也會更加準確[16]。石棚溝金礦區(qū)磁異?；瘶O等值線圖見圖5。地質(zhì)解譯以已有地質(zhì)測量成果為基礎(chǔ),通過對不同方向、不同高度構(gòu)造的關(guān)聯(lián)、篩選,最終確定結(jié)構(gòu)面位置、特征及地質(zhì)體分布特征。

1-第四系 2-楊家店組 3-三道溝組 4-地質(zhì)界線 5-未見礦鉆孔及見礦鉆孔 6-礦體及編號 7-探槽及編號 8-水庫 9-村落 10-韌性剪切帶及編號 11-蝕變礦化帶及編號 12-勘探線及編號 13-斷裂及編號 14-正磁異常等值線 15-負磁異常等值線 16-零等值線圖4 石棚溝金礦區(qū)磁異常等值線圖Fig.4 Magnetic anomaly contours of Shipenggou Gold District

3.1 高精度磁測異常特征

通過化極處理,磁偏角對礦區(qū)內(nèi)磁場的影響被消除,能夠使結(jié)果更確切反映實際磁異常分布特征。磁異?？傮w北東東向展布,梯度帶北東東向展布;礦區(qū)中部發(fā)育近南北向的煌斑巖脈、巖墻,以及近南北向帶狀正磁異常。三道溝組地層總體為負磁異常,局部夾透鏡狀及不規(guī)則狀正磁異常,主要礦化發(fā)育地段及南部因絹云綠泥片巖、黑云二長片麻巖、混合片麻巖夾二云母片巖、角閃片巖等含有較多暗色礦物,表現(xiàn)為低緩負磁異常,夾雜出現(xiàn)一系列低緩正異常。三道溝組二段大面積分布于礦區(qū)中部,總體表現(xiàn)為北東東向負磁異常夾北東東向透鏡狀正磁異常,正磁異常可能與磁鐵石英巖分布有關(guān)。

3.2 結(jié)構(gòu)面及地質(zhì)體解譯

經(jīng)過化極處理,將高精度磁測數(shù)據(jù)進行向上延拓與導(dǎo)數(shù)計算,通過垂向二階導(dǎo)數(shù)確定地質(zhì)體邊界;通過不同方向的水平一階導(dǎo)數(shù)計算,確定礦區(qū)內(nèi)的線性構(gòu)造,得到物性結(jié)構(gòu)面及物性地質(zhì)體邊界[20],結(jié)果見圖6、圖7。

1-北東向線性構(gòu)造 2-北西向線性構(gòu)造 3-東西向線性構(gòu)造 4-南北向線性構(gòu)造 5-礦體及編號圖6 石棚溝金礦區(qū)磁異常解譯線性構(gòu)造圖Fig.6 Linear structure diagram of magnetic anomaly interpretation in Shipenggou Gold District

1)結(jié)構(gòu)面解譯。結(jié)構(gòu)面解譯即礦區(qū)線性構(gòu)造解譯?？傮w由東西向構(gòu)造、南北向構(gòu)造構(gòu)成結(jié)晶基底,疊加北東向構(gòu)造、北西向構(gòu)造。礦區(qū)整體構(gòu)造格架由北西向構(gòu)造與北東向構(gòu)造共同組成。同時,礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育北東東向構(gòu)造與東西向構(gòu)造。總體表現(xiàn)為與區(qū)域輝發(fā)河斷裂類似的平行構(gòu)造,早期屬于鞍山群變質(zhì)基底構(gòu)造,控制面理發(fā)育;晚期受輝發(fā)河斷裂影響,形成北東東向構(gòu)造,其控制成礦帶或礦化帶發(fā)育,局部控制層型石英脈及金礦化發(fā)育,為該礦區(qū)重要控巖控礦構(gòu)造。礦區(qū)中西部發(fā)育南北向構(gòu)造。地表部分礦體總體受南北向構(gòu)造控制,但礦體連續(xù)性差,厚度變化較大,顯示其追蹤張性構(gòu)造屬性。礦區(qū)北東向構(gòu)造比較發(fā)育,形成多條貫穿礦區(qū)的北東向構(gòu)造,綜合控制礦化及化探異常的分布。

2)環(huán)形構(gòu)造解譯。環(huán)形構(gòu)造解譯即地質(zhì)體解譯。礦區(qū)深部歸為2個地質(zhì)體,向上呈現(xiàn)為巖枝且形態(tài)不規(guī)則,中深部劃分為2～3個巖株,到淺部變化成一系列小巖株,局部與地表地質(zhì)測量發(fā)現(xiàn)的巖體與前人簡單定名為混合花崗巖的巖體完全對應(yīng),呈北東東向串珠狀分布,控制4個重要礦化地段;地表淺部成礦地質(zhì)體相連,形態(tài)復(fù)雜。分析認為,金礦化形成并分布在成礦地質(zhì)體形態(tài)復(fù)雜、產(chǎn)狀發(fā)生變化的有利部位。

4 蝕變礦化帶控礦及找礦方向

4.1 蝕變礦化帶控礦

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)特征及高精度磁測解譯成果,金礦化受楊家店組、三道溝組地層,以及斷裂與深部成礦巖體綜合控制,簡要介紹主要蝕變礦化帶。

Ⅰ蝕變礦化帶分布于礦區(qū)西部高磁異常解譯出的成礦地質(zhì)體內(nèi)部,該蝕變礦化帶主要受控于三道溝組賦礦圍巖及成礦地質(zhì)體南北向的凸出部位。高精度磁測解譯結(jié)果顯示,Ⅰ蝕變礦化帶產(chǎn)于北東向斷裂與北西向斷裂交會部位,產(chǎn)狀受控于南北向構(gòu)造,對比不同深度的解譯結(jié)果,該南北向構(gòu)造西傾,這一點與地表所見礦化特征吻合。

Ⅱ蝕變礦化帶分布于中西部成礦地質(zhì)體內(nèi)部及邊部,主要受北西向斷裂控制。通過對比地表觀察到的巖性、構(gòu)造特征和不同深度下高精度磁測解譯的結(jié)構(gòu)面可發(fā)現(xiàn),該蝕變礦化帶傾向南西。已施工鉆孔ZK8703、ZK8705未見礦,可能與鉆孔布設(shè)方位有關(guān)。

Ⅲ蝕變礦化帶分布于礦區(qū)中部,通過磁異常解譯出成礦地質(zhì)體西側(cè)邊緣及形態(tài)變化部位,根據(jù)更大深度的解譯結(jié)果,該地質(zhì)體與Ⅱ蝕變礦化帶深部屬于同一成礦地質(zhì)體,主要控礦因素為北西方向斷裂及三道溝組絹云綠泥片巖、黑云母片巖、二云母片麻巖與隱伏巖體間的結(jié)構(gòu)面。高精度磁測解譯結(jié)果顯示:該蝕變礦化帶發(fā)育傾向南西的結(jié)構(gòu)面,與鉆孔ZK8814的鉆探結(jié)果吻合。

4.2 找礦標志與找礦方向

結(jié)合礦區(qū)已有土壤巖屑地球化學(xué)測量結(jié)果,對Cu、Pb、Zn、Co、Ni、As、Sb、Bi、Hg、Mo、Sn、W、Ag、Au等14種元素的相關(guān)參數(shù)進行統(tǒng)計,結(jié)果表明:Au、Ag及Hg等3種元素具有較高變異系數(shù)和濃集系數(shù),為主要成礦元素。其他元素成礦強度較低,活動性弱,總體反映地質(zhì)體高背景含量特征,成礦過程中的活化遷移強度低。聚類分析及因子分析結(jié)果顯示:Hg與Sn為負相關(guān)關(guān)系,Cu-Ni-Zn-Co、Au-Ag-Hg-Bi-W為主要組合異常(見圖8)。激電異常在蝕變礦化帶處顯示高阻高極化異?？氐V。

1-第四系 2-楊家店組 3-三道溝組 4-地質(zhì)界線 5-未見礦鉆孔及見礦鉆孔 6-礦體及編號 7-探槽及編號 8-水庫 9-村落 10-韌性剪切帶及編號 11-蝕變礦化帶及編號 12-勘探線及編號 13-斷裂及編號 14-Au-Ag-Hg-Bi-W組合異常 15-Cu-Ni-Zn-Co組合異常圖8 石棚溝金礦區(qū)綜合信息成礦預(yù)測圖Fig.8 Comprehensive information mineralization prediction diagram of Shipenggou Gold District

礦區(qū)金礦化主要蝕變找礦標志為硅化、絹云母化;主要地球化學(xué)找礦標志為Au異常、Ag異常及Cu-Ni-Zn-Co組合異常、Au-Ag-Hg-Bi-W組合異常。Bi異常、Zn異常、Hg異常及Pb異常理論具有作為找礦標志的作用,但因?qū)嶋H這些異常不發(fā)育,故而指導(dǎo)找礦的意義不大,其他元素異常基本不具有找礦指導(dǎo)作用;激電異常找礦標志為高阻高極化異常。

結(jié)合蝕變礦化帶控礦、高精度磁測異常分布特征與結(jié)構(gòu)面地質(zhì)體特征、土壤巖屑地球化學(xué)測量結(jié)果及激電異常特征,礦區(qū)具有良好的找礦潛力。

Ⅰ蝕變礦化帶位于南北向構(gòu)造東部,出露三道溝組地層,南北向、東西向、北東向構(gòu)造發(fā)育。發(fā)育較大規(guī)模、套合完整、近南北向展布的Au異常、Hg異常,同時發(fā)育Ag異常、Mo異常、Zn異常。高精度磁測結(jié)果表明,成礦地質(zhì)體淺部形態(tài)不規(guī)則,規(guī)模大,與含金石英脈產(chǎn)出及Au異常分布相吻合。成礦地質(zhì)條件良好,具有明顯的地質(zhì)、物化探找礦標志,表明該區(qū)找礦潛力較好。

Ⅱ、Ⅲ蝕變礦化帶地質(zhì)、物化探條件較好,找礦標志相對明顯,綜合認為是最具找礦潛力的地段。從高精度磁測不同深度成礦地質(zhì)體顯示的信息來看,控制二者成礦地質(zhì)體在深部歸為同一地質(zhì)體,二者都產(chǎn)于淺部地質(zhì)體邊部及形態(tài)復(fù)雜變化部位,空間上均受北北西向斷裂控制,發(fā)育在北東向、北西向構(gòu)造交會部位。土壤地球化學(xué)測量結(jié)果顯示:Ⅱ、Ⅲ蝕變礦化帶發(fā)育較大規(guī)模Au異常及Ag異常、Zn異常、Pb異常、Hg異常、Ni異常,發(fā)育2處Au-Ag-Hg-Bi-W、Cu-Zn-Ni-Co組合異常,異常套合好,濃集中心明顯;Au異常及組合異?？臻g分布受成礦地質(zhì)體形態(tài)產(chǎn)狀變化部位控制。根據(jù)激電測量結(jié)果,該區(qū)段圈出5處高阻異常和3處極化率異常,表明Ⅱ、Ⅲ蝕變礦化帶深部具有較好的找礦潛力。

5 結(jié) 論

1)石棚溝金礦區(qū)礦體呈脈狀、透鏡狀,受楊家店組、三道溝組地層,以及斷裂與深部成礦巖體綜合控制。礦床成因類型為造山型。

2)高精度磁測解譯確定出礦區(qū)主要構(gòu)造格架由北東向構(gòu)造、北西向構(gòu)造構(gòu)成。礦區(qū)中發(fā)育隱伏閃長巖巖株。不同方向構(gòu)造交會部位和成礦地質(zhì)體形態(tài)復(fù)雜變化部位往往對成礦有控制作用。

3)石棚溝金礦區(qū)具有較好的找礦潛力。特別是Ⅱ、Ⅲ蝕變礦化帶地質(zhì)條件有利,物化探找礦標志明顯,綜合認為找礦潛力較大。