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综合地质地球化学探测及选矿方法

发布时间:2018-09-30 信息来源:伍静 阅读量:45

摘要:

地球化学找矿是圈定盲矿体重要方法,分析化探异常是否为矿致异常,对找矿有着十分重要的意义。饿洞矿化区那干矿段沿 F3 断裂带发育单锌次生晕高强度异常。为了分析该次生晕异常是否为矿致异常,本文分析了 F3 断裂带蚀变矿物组合、F3 断裂带及饿洞矿化区矿化脉原生晕异常元素组合。据 F3 断裂带未见饿洞矿化脉及五圩矿田低温蚀变矿物组合、饿洞矿化区 Pb 和 Zn 原生晕 Pb 和 Zn 具明显正相关性,而那干矿段为单 Zn 异常,Pb 和 Zn 相关性较弱,以及方铅矿、闪锌矿及辉锑矿在表生条件下地球化学行为差异等,提出五圩矿田饿洞矿化区那干矿段 F3 断裂带单锌高强度异常不是矿致异常,而可能是过去土法炼矿时污染地表的锌,在表生条件下被氧化形成硫酸盐,随地表水流经 F3 断裂带时被粘土矿物吸附所致,F3 断裂带深部成矿可能性不大。该认识得到钻探工程证实。这表明通过系统分析成矿元素组合、成矿元素表生地球化学行为,成矿系统蚀变特征等可有效判别化探异常是否为矿致异常。该工作对指导找矿实践有着重要的意义。

1.前言:

化探找矿具有经济、快速、简便等一系列优点,是贵金属及有色金属找矿中行之有效和广泛使用的手段(吴传壁和邱郁文,1985)。化探分析结果通常是海量的分析数据及各式各样的化探异常。异常识别是异常评价的基础(龚鹏和马振东,2013,Zhouet al., 2015),如何在众多的化探异常中寻找与矿体对应的异常,是化探找矿成败的关键(Gonbadi et al., 2015)。几十年来,找矿地质工程师们一直致力于解决这个问题,先后提出了深挖地质找矿方法;在异常中心十字剖面法

图 1 丹池成矿带及五圩矿田地质产简图

(朱喜臣,1980);利用多方法综合研究(王应钧和陈福,1965);通过分析相关成矿元素比值及分带性判定是否为矿致异常(李惠等,2010;万大理,1990);通过结合地质、构造、地形、成矿元素组合等方面来解释化探异常的真假性(吕国安,2012);也有少部分研究者通过元素地球化学迁移行为来分析化探异常,但主要限于汞等易挥发迁移元素(胡国廉等,1980)。本文通过矿化成矿元素异常组合、成矿元素内生及表生地球化学行为及异常区显微蚀变特征等,分析五圩矿田那干铅锌锑矿化点化探异常的地质意义。本工作为有效识别真假异常提供了新的方法及思路。

2.五圩矿田及饿洞矿床地质特征

五圩矿田位于丹池锡多金属成矿带南段(图 1 a),是丹池成矿带的一个重要矿集区。区内出露地层有泥盆系纳标组、罗富组、榴江组、五指山组,以及部分石炭系和中三叠统。赋矿围岩主要为中泥盆统纳标组泥岩、泥灰岩夹砂岩,次为罗富组泥质灰岩和石炭系灰岩。矿床主要以脉状赋存于地层破碎带中,为中低温热液矿床(蔡建明等,1995)。成矿元素组合较复杂,主要为 Pb、Zn、Sb、Ag,矿化蚀变较弱,主要有绢云母化、硅化、黄铁矿化及碳酸盐化。五圩矿田矿床发育,主要矿床位于背斜西翼,东部矿化较弱。五圩矿田矿床矿化元素组合具有明显的分带性(图 1b),即平面上,中心部位为 Pb、Zn、Sb、Ag 组合,周边为 Hg、As 组合。

饿洞 Pb、Zn、Sb 矿化异常区位五圩矿田东部(图 1b),异常区内见 Pb、Zn 矿化小脉,钻孔(ZK02)在深 180 多米处发现 2 条 20 至 40 厘米厚 Pb、Zn 矿脉,矿脉走向近SN,倾向西。那干矿段位于饿洞矿化异常区北部,出露地层主要为中泥盆统东岗岭组(D2d)和晚泥盆统榴江组(D3l)泥岩、泥灰岩夹砂岩。那干矿段发育一条近 SN 向 F3 断裂(图 2a),沿 F3 断裂见零星铁帽,被认为是重要的找矿潜力区。

3.样品及分析方法

沿 F3 断列零星出露铁帽,深部有可能发育矿化,河池市元和矿业有限公司对 F3 断裂带进行次生晕化探扫面,以分析 F3 断裂深部找矿前景。化探扫面采样剖面线垂直 F3 断裂走向(图 2a),采样线之间距离在 100 米左右,样品之间距离在 20 米左右,主要采集 B 层土。原生晕样品查证样位于 F3 断裂带内,沿垂直 F3 断列走向采集。样品微量元素组成在桂林矿产地质研究院分析测试中心完成。Ag,Sn 用 WSP-1 型用光谱法测量,其分析误差小于 2%,Cu、Pb、Zn、As、W、Sb 用 ICP-MS 法分析,其分析误差小 3%。

图 2 那干矿化点地质简图(a)及 8 号线剖面和元素异常分布图(b)

1-F3 断裂;2–断裂;3-中泥盆统;4-晚泥盆系;5-化探扫面线;6-锌异常线;7-铅异常线;8-锑异常线;9-化探采样号

4.那干矿化段化探异常特征

次生晕及原生晕微量元素分析结果见图表 1 及图 2b。从图 2b 可知,那干矿段 F3 断裂带附近发育 Zn 特高异常(图 2b)。原生晕分析结果表明,F3 断裂带原生晕中锌含量特别高,最高达 3600ppm,几乎达到了锌矿的工业边界品位,Pb,Sb 含量不高,甚至低于本区的均值(均值为:Pb 44.9ppm,Sb:5.5ppm,638 个样均值)。五圩矿田主要矿化元素为 Zn、Pb、Sb、Ag,而 F3 断裂仅有 Zn 异常而缺 Pb、Sb。那么,那干矿段 F3 断裂带 Zn 异常是否为矿致异常?F3 断裂带深部是否发生过成矿作用?

表 1 F3 断裂带次生晕及原生晕成矿元素含量表(ppm)

样号

Pb

Zn

Sb

Cu

As

样号

Pb

Zn

Sb

Cu

As

次生晕

                     

132

20.1

439

14.9

   

147

20.1

45.9

4.98

   

133

8.12

91.4

8.21

   

148

16.9

60.4

4.12

   

134

9.43

136

13.4

   

149

25.8

60.3

7.46

   

135

20.1

165

8.98

   

150

20.9

41.2

4.23

   

136

20.4

150

7.41

   

151

19.7

53.2

8.99

   

137

31.2

81.3

3.46

   

152

14.9

49.2

5.34

   

138

14.1

86.2

5.12

   

153

24.8

57.4

4.98

   

139

27.1

116

6.12

   

154

19.7

37.2

5.11

   

140

25.4

115

9.98

   

155

25.1

84.1

6.22

   

141

35.2

260

15.8

   

156

19.2

69.4

7.41

   

142

53.3

273

17.2

   

157

20.4

66.3

4.87

   

143

30.1

96

9.21

   

158

25.3

89.2

5.96

   

144

24.4

68.1

6.41

   

159

24.2

79.9

3.97

   

145

20.3

51.2

5.41

   

160

20.1

95.8

4.97

   

146

24.9

50.1

6.13

               

原生晕

                     

样号

Pb

Zn

Sb

Cu

As

样号

Pb

Zn

Sb

Cu

As

GP3

26.7

84.7

5.92

78.7

58.9

Ng-06    11.6

670

13.7

323

80.7

GP4

25.6

131

8.31

131

19.5

Ng-05

17.4

3600

27

206

156

GP7

16.3

716

4.98

114

127

Ng-04

17.8

277

7.82

281

31.2

GP10

13.2

678

26

42.1

155

Ng-03

21.1

1100

4.6

111

228

GP11

9.5

1900

5.25

928

87.5

Ng-01

21.2

3500

8.8

201

308

Ng03-01

10.7

880

14.4

166

88.3

           

5.化探异常地质意义分析

地球化学异常识别在找矿勘探中起着关键作用(Gonbadi et al., 2015),在评价地球化学异常时,既要考虑异常强度变化,又不能局限于高强度异常。这主要是因为影响异常强度的因素比较多,且较复杂,既受成矿作用的影响,也受后期表生作用的影响。因此评价化探异常时不但考虑强度,还应重点考虑矿区或矿化点异常点的成矿作用特征、成矿元素组合、热液作用下元素地球化学行为及元素在表生作用下地球化学行为等等。

热液矿床是成矿元素由于物化环境发生变化从热液中发生大规模沉淀析出形成的矿床(陈衍景,2010)。在成矿元素沉淀析出后,残余的成矿流体会继续向上迁移,在上升过程中和围岩发生化学反应,在矿体顶部形成规模比矿体大得多的成矿元素异常及蚀变带(陈衍景,2010)。如果 F3 断裂是矿化所致(锌几乎已达边界品位),应可见有关的矿化蚀变及有关元素组合异常。因此,可通过 F3 断裂带蚀变特征分析、垂直 F3 断裂成矿元素组合异常和矿化异常点成矿元素组合异常对比等,识别异常是否为矿致异常。

(1)异常带蚀变特征及地质意义

该区矿床为低温热液矿床,主要蚀变为碳酸盐化、绢云母化、硅化及黄铁矿化(陈玲等,2015),因此,如果 F3 断裂深部发生成矿作用,其顶部应发育一些低温蚀变组合。

我们对 F3 断裂带样品作系统的显微观察分析。F3 断裂带的泥质粉砂岩中见非定向排列(图 3a)及定向排列的网脉状石英和褐铁矿(图3b),未见任何低温蚀变矿物组合。网脉状石英细脉非常干净,未见任何硫化物,局部见后期淋滤形成褐铁矿。网脉状石英细脉和该区矿化蚀变组合完全不同,因此,有理由推断该网脉状石英和成矿作用无关,而更可能为侧分泌产物。F3 断裂带泥质粉砂岩蚀变矿物特征不支持 F3 断裂带深部发生过成矿作用。

图 3 F3 断裂带泥质粉砂岩显微蚀变特征

非定向排列石英网脉(a)及定向排列的石英网脉及褐铁矿(b)

(2)饿洞矿化区成矿作用原生晕元素组合特征

同一成矿作用形成的矿床,具有相似的成矿元素组合。饿洞矿化异常区为见 Pb、Zn 矿化,在那干矿段南部约 2km 处 ZK02 钻孔中发育铅锌矿矿化脉。Pb 和 Zn 在热液中地球化学行为相似,在热液中主要以氯络合物形式迁移。因此,如果 F3 异常为矿致异常,在理论上原生晕应形成 Pb、Zn 异常而不是单锌异常。为了更深入分析饿洞矿化晕元素异常组合配套模型特征,我们分析了那干矿段钻孔 ZK02 铅锌矿化脉上下盘围岩共 21 个岩芯样微量元素组成(表 2)。分析结果表明,矿化脉上下盘围岩中 Pb、Zn 含量都比较高,和理论分析结果一致。

表 2 饿洞矿化区矿化脉顶底板原生晕微量元素组成

 

编号

Pb

Zn

Ag

W

Sn

As

Sb

 

               

 

ZK02-1

64.4

380

0.03

1.2

2.9

262

14.6

 

ZK02-2

50.3

138

0.03

1.1

2.6

31.9

13.3

 

ZK02-3

69.2

62.1

0.07

1.0

1.9

23.6

3.62

 

ZK02-4

11.6

23.8

0.09

1.2

1.1

72.9

1.01

 

ZK02-5

99.3

155

0.07

1.3

3.7

45.8

1.63

 

ZK02-6

25.9

41.1

0.07

1.0

1.0

1.8

0.42

 

ZK02-7

219

479

0.04

1.3

2.9

11.2

0.73

 

ZK02-8

240

329

0.06

1.0

3.1

58.3

3.01

 

ZK02-9

28.3

32.6

0.06

1.2

2.5

126

5.21

 

ZK02-10

52.2

72

0.04

1.0

2.3

9.9

1.44

 

H1

24.3

125

0.05

 

4.0

46.4

7.33

 

H2

2000

1100

2.28

 

4.1

89.5

13.7

 

H3

44.5

124

0.09

 

4.1

130

10.9

 

H4

32.3

65.1

0.10

 

4.3

32.2

10.6

 

H5

130

199

0.26

 

3.6

34.9

103

 

H6

40.6

144

0.11

 

4.4

51.9

9.23

 

H7

49.6

110

0.08

 

4.3

32.5

42.6

 

H8

576

257

0.19

 

4.3

42.3

257

 

H9

2000

872

0.76

 

3.5

58.7

1865

 

H10

433

501

1.10

 

3.9

60.5

236

 

H11

34.1

86.1

0.06

 

4.7

29.9

19.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(分析单位:有色金属桂林矿产地质测试中心检验报告。检验结果:ωB/10-6)

为了对比饿洞矿化区钻孔 ZK02 和 F3 断裂原生晕元素异常组合特征,我们采用 SPSS 软件对两组样品成矿元素组合模型进行研究及相关性分析(图 4),发现见矿钻孔 ZK02 铅锌明显相关,而 F3 断裂带中铅锌相关性很差,几乎为 0(0.0454)。矿区的见矿钻孔原生晕成矿元素相关分析表明,那干矿区成矿作用会形成 Pb-Zn 异常,而不是单 Zn 异常。五圩矿田主要为 Pb-Zn-Sb-Ag 矿化,未见单 Zn 矿化,而五圩矿田海量地质数据分析表明(矿田储量计算分析报告),五圩矿田成矿作用形成 Pb、Zn、As 等多元素组合。F3 附近的异常只有单 Zn 异常,而缺 Pb、As 等元素组合异常,不支持其为矿致异常。

(3)F3 断裂带单锌高异常形成分析

F3 断裂带蚀变特征及次生晕、原生晕单 Zn 异常和五圩矿田及饿洞矿化区成矿原生晕元素组合异常的明显差异表明那干矿段单 Zn 异常不是矿致异常。那么 F3 断裂单 Zn 异常是如何形成的,是什么过程所致?

饿洞区本就是一个具有一定开采历史的老矿区。过去曾在 F3 断裂带附近进行过土法炼矿。土法炼矿过程中会在周围地表产生上述元素污染。Zn、Pb、Sb 等元素在表生地球化学环境下地球化学行为不同(刘英俊等,1980)。本矿区 Zn、Pb、Sb 矿化主要为方铅矿、闪锌矿及辉锑矿。要了解沿 F3 断裂带为什么仅产生如此高的单锌异常,首先要了解主要矿石矿物:闪锌矿、方铅矿及辉锑矿在表生条件下的地球化学行为。

方铅矿在地表条件下比闪锌矿稳定,氧化时会形成不易溶解于水的PbSO4,而 PbSO4 活动性差,不易迁移,当他遇到碳酸岩时,则进一步形成碳酸铅(白铅矿),而白铅矿较稳定不易溶于水。因此,铅在地表条件属不易迁移元素。闪锌矿氧化电位很低,极易受风化,特别是当有其它硫化物存在时,闪锌矿更易被氧化而发生下述氧化反应:ZnS+2O2→ZnSO4(刘英俊等,1980)。锌在地表地球化学环境中活动性强,易被氧化及随地表水迁移。粘土矿物对硫酸锌有一定的吸附性(刘英俊等,1980),破碎带岩石更易风化形成较多粘土矿物带,当含硫酸锌流体经过破碎带时易被粘土矿物吸附,而在破碎带中发生锌的局部富集。辉锑矿被氧化时形成锑华,辉锑矿和其它含锑华复杂硫盐矿物在地表流体中溶解度极低,在表生条件下也不易迁移,属不易迁移成矿元素(刘英俊等,1980)。

通过上述分析可知,表生条件下 Zn 的活动性较强,Pb 和 Sb 则为惰性,而粘土矿物对硫酸锌等具有较强的吸附作用。F3 断裂带比较破碎,更易于在地表条件下发生淋滤及风化作用,从而在破碎带形成粘土矿物富集带。考虑到本区为 Zn、Pb、Sb 矿化地区,而 F3 断裂带附近过去的土法炼矿会对周围地层产生污染。土法炼矿时污染在周围地表中的 Zn、Pb、Sb等元素在后期表生条件下,发生差异性迁移,可使 Zn 在相对发育粘土矿物破碎带中富集,形成高单 Zn 异常。

综上所述,我们可以认为 F3 断裂的单 Zn 异常不是矿致异常,是后期表生条件下吸咐作用产生的异常,F3 断裂带深部成矿潜不大。

虽然我们经综合分析,提出了 F3 的 Zn 不是矿致异常,深部找矿潜力不大,但生产单位技术人员认为在矿区构造破碎带发育如此高锌异常,应进行工程验证。河池市元和矿业有限公司于 2013 年 11 月对 F3 进行工程验证,工作验证孔深为 345.5m,打穿 F3 断裂带,未见有任何矿化蚀变,进一步证实了我们对该异常评价是正确的。这进一步表明,深入了解矿床地质及矿床地球化学特征,可更有效识别化探异常,我们的工作为今后判别真假异常提供了成功范例。

6.主要结论

(1)五圩矿田饿洞矿化区那干矿段 F3 断裂带高锌异常不是矿致异常,而是区内土法冶炼时地表中污染的锌在表生条件下被熔解迁移及其被 F3 断裂带粘土或褐铁矿吸附所致;

(2)化探异常不一定都是矿致异常,分析化探异常的地质意义时,既要了解成矿系统成矿元素组合及蚀变特征,也要了解不同成矿元素矿物在表生环境中的地球化学行为。

(3)深入了解矿床地质特征及成矿元素在地球化学行为可更有效识别化探异常,指导找矿。

18376654831

专家简介:实习四