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锡、铜元素在岩浆中地球化学行为差异与次生晕异常找矿预测

发布时间:2018-09-30 信息来源:伍静 阅读量:26
 锡、铜元素在岩浆中地球化学行为差异与次生晕异常找矿预测

-----------------以云南腾冲麻栗坝多金属矿找矿为例

摘要:麻栗坝矿化异常区位于中缅边界云南腾冲县滇滩镇境内,为最近发现的一个具有找矿前景的矿化异常新区。矿化区中北部发育和闪长玢岩密切共生的铜铅锌矿化,矿区北缘出露浅色花岗岩及云英岩和矽卡岩蚀变,显示锡钨矿化岩浆成矿作用特征。据铜和锡成矿元素在中酸性岩浆中地球化学行为不同,Cu矿化多和深源氧化岩浆作用有关,Sn 矿化多和壳源高演化还原岩浆作用有关,把矿化异常区划分为和两类岩浆成矿作用有关区域:一个为与氧化岩浆有关 Cu 成矿作用区;另一个为与还原岩浆有关 Sn 成矿作用区。在此分区理论指导下,我们在分析圈定化探异常时,有针对性地开展化探数据处理,对两区分别进行地球化学信息提取,确定了每一个区不同的地球化学找矿指示元素,最终采用累加的形式圈定地球化学异常,后经工程证实了矿体的存在,成功预测深部矿体。该成功找矿实践表明,矿化区既发生了和氧化岩浆有关的铜多金属成矿作用,也发生了和还原岩浆有关的锡多金属成矿作用;成矿理论与化探异常分析相结合在深部矿床预测中有着重要的意义。

1.引言

随着矿业多年的大规模开发,在世界多数地区已很少存在矿化露头,矿产勘查走向深部已成为国际大趋势。多数勘查者提出,当前的矿产勘查,已进入依靠高新技术方法,新深度、新领域、新矿床类型及新的成矿理论和毗邻思维阶段。矿床研究其最终目的是建立成矿理论,指导寻找有经济价值的矿床(体)。如何把找矿理论转化为找矿成果?如何从复杂多样的成矿作用产物中筛选出对找矿预测具有特殊意义的标志?这是矿床勘查学家思考的问题。
       近年来矿床学界在矿床成矿物质来源、成矿时代、成矿动力学及成矿元素迁移、沉淀机制等取得了很多新认识,但把这些矿床形成机制及成矿元素富集沉淀规律研究成果与矿床勘查方法结合,指导企业找矿实践则相对较少。本文在云南腾冲麻栗坝矿区开展找矿工作时,把最近新认识“铜及锡成矿元素在岩浆中地球化学行为不同,铜和锡多与不同性质的岩浆作用有关”与次生晕找矿紧密结合,取得了找矿突破。该研究成果可为今后在复杂岩浆热液成矿作用区找矿提供参考及示范作用,对云南及相邻中南半岛国家植被覆盖区找矿实践有重要指示意义。本工作亦可提高人们对区内成矿作用的认识。

2. 地质背景

2.1 区域地质

麻栗坝矿化异常区位于腾冲县城以北约 65km 处的滇滩镇,处于青、藏、滇、缅、印尼巨形“歹”字型构造体系西支中段与经向构造体系的复合部位,属腾冲地块(见图 1 内插图)。区域地层主要由广泛出露的变质基底和盖层组成,基底为元古宙高黎贡山群变质岩系,主要为绿片岩相、角闪岩相变质岩,主要由片岩、片麻岩、角闪岩、变粒岩、混合岩、大理岩等组成,盖层为石炭-三叠纪地层及零星分布的少量泥盆纪地层,主要为大理岩、白云岩、灰岩、石英砂岩及粉砂岩;侏罗纪-白垩纪地层缺失;第三系和第四系岩性以砂岩、砂砾岩为主。区域中-新生代岩浆活动强烈,主要有早白垩世岩浆岩、晚白垩世岩浆岩及早第三纪岩浆岩(图 1)。腾冲地区构造线主要呈南北向展布,南段受龙陵-瑞丽断裂影响则呈北东向展布;区内断裂带控制了腾冲花岗岩的展布。本区分布着与中酸性岩浆活动密切相关的锡、铜、铁、铅锌等多个矿床,形成一个多金属成矿聚集区,其中早白垩世花岗岩与铜铅锌矿化关系密切,晚白垩世和早第三纪花岗岩与锡钨及稀有金属矿化关系密切。

2矿化去地质

        
      主要矿床代号:1-来利山锡矿;2-老平山锡矿;;-百花脑稀土矿;4-铁窑山钨锡矿;5-小龙河锡矿;6-铜厂山铜铅锌矿;
7-滇滩铁矿;8-老厂坪子铜铅锌矿;9-红岩头铅锌矿;10-大硐厂铜铅锌矿;11-石硐坝铅锌矿

图 1 麻栗坝矿区区域地质简图(据董方浏等修改,2005)

矿区范围内地层简单,出露地层为石炭系上统空树河组变质含砾长石石英砂岩;角岩化钙质粉砂岩;含炭质粉砂质粘板岩(图 2),局部含有钙质或钙质层,地层北西倾,产状一般为 40~65°,为单斜地层。矿区构造不甚发育,总体构造线方向为北东向,构造一般切割较深,通常控岩及控矿。矿区内岩浆侵入活动强烈,可分为三种岩性:分别为分布于矿区南部晚白亚世中细粒含斑黑云母花岗岩;位于矿区中北部的闪长玢岩脉;矿区北部浅色花岗岩脉及其边缘和外围的黑云母二长花岗岩。晚白垩世中细粒含斑黑云母花岗岩侵入石炭系地层中,矿物晶粒粗大(粒度 0.5~5mm),以含大量长石为特征,副矿物有磁铁矿、褐帘石、锆石、磷灰等。闪长玢岩脉(图 3a、b)呈深灰色,斑状结构,斑晶主要为角闪石、斜长石等,大小一般在 1~2mm,含量约 30%;基质主要有斜长石、云母及少量石英等,大小一般在 0.1~0.3mm,含量约 70%,副矿物主要有磁铁矿、锆石及磷灰石等。闪长玢岩脉和铜多金属矿化具紧密共生关系,在玢岩脉中见有少量黄铁、黄铜矿及绿泥石化蚀变,显示其发生过矿化叠加(图 3b)。矿区北部浅色花岗岩脉侵入石炭纪地层中,岩脉主要由石英、长石及白云母组成,为 S 型花岗岩;矿区北缘及其外围的黑云母二长花岗岩主要呈半隐伏-隐伏岩基,灰白色、似斑状或半自行形-他形中细粒花岗结构,块状构造,主要矿物组成为斜长石(35%~40%)、钾长石(30%~35%)、石英(25%~30%)、黑云母(5%~8%)和少量白云母(图 3 e,f),副矿物主要为磷灰石、榍石、褐帘石、钛铁矿、锆石等。该花岗岩体发生了绢云母化及绿泥石化,和锡钨多金属矿化关系密切。

在矿区中北部发现一条铜铅锌矿化体 V1,在矿区北缘见一条沿 F1 分布的矽卡岩化带(图 2)。V1 矿化体产于石炭系绿泥石化蚀变带中,和蚀变闪长玢岩脉紧密共生。V1 矿体受层间破碎带控制,倾向 240°~260°,倾角60°~70°。矿体走向长及倾向延深均未控制,厚 0.6~3.4m。单工程平均品位Cu:0.1%~3.5%、Pb:0.2%~5%、Zn:0.3%~4.3%,矿化极不均匀。主要金属矿物有黄铜矿、方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、镜铁矿等(图 3c ),主要脉石矿物为绿泥石、透闪石、碳酸盐岩及石英等。矿区北缘沿 F1 分布矽卡岩化带中见硅灰石、透闪石、阳起石及少量黄铁矿(图 3d),未发现矿体;F1 矽卡岩化带附近见浅色花岗岩。在矿化异常区北部外围发育与黑云母二长花岗岩有关的锡钨多金属矿化。
                  

                                         

             1-石炭系上统空树河组一段:变质含砾长石石英砂岩;2-石炭系上统空树河组二段:角岩化钙质粉砂岩;3-石炭系上统空树河组三段:含炭质粉砂质粘板岩;4-浅色花岗岩脉;5-中细粒含斑黑云母花岗岩;6-黑云母二长花岗岩;7-闪长玢岩;8-矽卡岩;9-绿泥石脉岩及蚀变带;10-矿体及编号;11-实测及推测断层;12-实测地质界线                           
         图 2 麻栗坝矿区地质及地球化学分区及化探分布位置图 

3 异常区成矿系统分析及分区

麻栗坝矿化异常区北部矽卡岩化和浅色花岗岩关系密切,异常区外围北部发育与黑云母二长花岗岩有关锡多金属矿化,因此,矿区内矽卡岩化应和浅色花岗岩有关。此外,我们在矿区内发现和隐伏闪长玢岩脉共生的铜铅锌矿化(V1)。腾冲-梁河地区矿化以与浅色S型花岗岩有关的锡钨矿床为主,未见闪长玢岩及铜矿化有关报导。为了更有效地开展区内地球化学找矿评价,必须分析区内不同矿化是否和同一岩浆作用有关,是属于同一岩浆成矿系统,还是不同的岩浆成矿系统。闪长玢岩脉含较多角闪石及磁铁矿,显示岩浆具富水高氧化特征,矿物组成和区内浅色花岗岩明显不同,初步表明与铜矿化关系密切的闪长玢岩和与锡钨矿化密切的浅色花岗岩不属同一岩浆系统的产物。

锡和铜在岩浆中的地球化学行为不同。Sn 在岩浆中主要以 Sn4+及 Sn2+存在,当岩浆氧逸度大于 FMQ+1.5 时,岩浆中锡主要以 Sn4+存在, Sn4+离子半径较小(0.69 Å),与 Ti4+的离子半径(0.605Å)相近, 且在岩浆中溶解度较小,因此 Sn4+容易以类质同象的形式进入到早期结晶的镁铁矿物相(如钛铁矿、磁铁矿、角闪石、榍石、黑云母等)中,不利于其在岩浆演化晚期富集,形成矿床。在岩浆氧逸度小于 FMQ+1.5 时,岩浆中锡主要以 Sn2+ 形式存在,Sn2+离子半径(0.93Å)比较大及低电荷,锡在岩浆中的溶解度很高, 可达 2.8%,不易呈类质同象形式进入到早期结晶析出的矿物晶格中,可在晚期熔体或者流体中富集。另外, 锡在还原岩浆中的扩散速率要大于在氧化岩浆中的扩散速率, 即锡以二价形式在岩浆中更易于迁移, 且岩浆中水含量的增加可以使 Sn2+的扩散速率呈指数上升, 因此含水还原岩浆有利于锡在岩浆中扩散迁移。上述锡在岩浆中的地球化学行为表明含水还原性岩浆的结晶分异有利于锡矿床的形成, 锡矿主要和还原性岩浆分异演化有关。

铜在岩浆中的富集程度主要与岩浆中硫化物是否饱和有关, 而硫化物是否饱和与岩浆氧逸度密切相关。硫在岩浆中主要以氧化硫和还原硫两种形式存在,岩浆氧逸度较低时, 硫主要呈还原硫(S2-)且溶解度低, 易在岩浆演化早期达到还原硫饱和并析出硫化物。由于铜在硫化物相和硅酸盐熔体之间的分配系数高达 550 ~ 10000,如果岩浆早期有大量硫化物析出 , 铜将大量进入早期结晶析出的硫化物中。因此 , 还原性岩浆不利于 铜矿床的形成。岩浆氧逸度较高时, 硫主要以氧化硫形式存在于岩浆中, 氧化硫在岩浆中的溶解度很高, 岩浆中硫不易达到饱和, 即使硫饱和, 也只形成不富金属元素的石膏,因此氧化岩浆有利于铜在残余岩浆中富集,铜矿床主要和富水高氧化岩浆形成演化有关。 

综上所述,我们认为麻栗坝矿化异常区与闪长玢岩脉共生铜矿化和其北部矽卡岩化应属不同岩浆成矿作用的产物。不同岩浆成矿系统成矿作用会形成不同的地球化学原生晕或次生晕。区分不同成矿系统对了解矿化元素异常背景及全面分析不同异常地质意义有着重要的意义。为了更准确分析区内异常找矿意义,我们把本矿化异常区分为 I 和 II 两个区(图 2)。

                          

a-闪长玢岩脉;b-闪长玢岩中少量黄铁、黄铜矿硫化物脉充填长石;c-绿泥石脉岩蚀变带中的黄铜矿化;
d-北面 F1 矽卡岩化带中见硅灰石、透闪石、阳起石;e-黑云母二长花岗岩;f-黑云母二长花岗岩

Hbl:角闪石, Pl: 斜长石,Cp:黄铜矿; Act:阳起石;Q:石英;Fsp:斜长石;Bt:黑云母

图3麻栗坝矿区主要岩体及矿体特征图

4 成矿预测分析及方法选择

4.1 找矿方法的选择及分析

通过分析研究区成矿特征,认为麻栗坝 V1 矿体与闪长玢岩岩浆作用有关,其成矿早期应形成一系列磁铁矿,这为磁法找矿提供条件。但由于研究区处于三江抬升地区,地形地貌复杂,多为高山深谷,不便于物探方法圈定深部矿化异常。观察到预测区地势高,工作程度低,风化及腐殖层覆盖厚,区内物理风化占主导地位,矿化元素在土壤中聚集量相对较多,其迁移相对少,易捕获次生晕异常。结合以上特征,认为土壤次生晕可以反映附近矿化体的地球化学特征,并可基本保持其原有的地球化学特性和元素组成,故我们选择土壤次生晕地球化学勘查法在这种未开展工作区开展找矿工作。

4.2 化探测线布设、样品采集及测试方法

 

本次化探扫面工作重点是矿区中北部及北部已发现的矿化或蚀变地区。化探工作主要为 1:1 万土壤地球化学剖面测量。根据地表踏勘,结合地质特征,本着多快好省的原则,在矿区北部布线 11 条,测线方向为 300°;中北部布线 9 条,测线方向为 60°,测线间距均为 50 m,点距为 20m,化探测线分布图见图 2。

在测定的采样点采集土壤地球化学样品时,遇露岩、崩积物、河床沼泽等不能取样时弃点。由于工作区植被发育,采取剥土采样方法,采样介质为残坡积物的 B 层和 C 层,样品一般采集在距地面 20 cm-50 cm 深处土壤中的细粒物质,采样重量>300g,分 2 个地区共采集了 305 个样品。样品晒干后过 80 目筛子,然后在无污染磨碎室加工至 160 目后进行光谱分析。光谱分析在桂林矿产地质研究院分析测试中心完成(分析结果见附表),样品共测试了 7 种元素,分别为

Cu、Pb、Zn、W、Mo、Sn、Ag。其中 Cu、Pb、Zn、W 及 Mo 用 ICP-MS 法分析,检测限 0.5μg/g,

相对标准偏差<5%;Ag 和 Sn 用发射光谱分析,相对标准偏差<8%。

5 数据处理及讨论

5.1 分区地球化学数据特征

分区地球化学原始数据统计特征值见表 1 

  1 麻栗坝多金属矿化异常区化探原始数据特征表(单位: 10-6

分区(样品数)
特征值
Cu
Pb
W
Mo
Sn
Ag
Zn
 
   
                   
全国
 
陆壳克拉克值
63
12
1.1
1.3
1.7
0.08
94
 
滇西地区
 
地表丰度
23
31
2.9
0.9
5.1
0.012
70
 
 
最小值
7.5
14.7
1.7
0.36
2.5
0.04
21
 
 
最大值
89.7
1550.6
68
150
500
4.87
1360
 
全区
平均值
22.22
77.43
7.06
2.05
24.81
0.16
105.71
 
305
标准差
11.97
125.23
7.76
8.65
46.8
0.32
122.32
 
 
变异系数
0.54
1.62
1.10
4.22
1.89
2.00
1.16
 
 
 
浓度克拉克值
0.97
2.50
2.43
2.28
4.86
13.33
1.51
 
                   
 
最小值
7.7
14.7
1.7
0.72
4.2
0.039
21
 
 
最大值
81.7
1347
17.7
3.2
40.9
0.307
604
 
I
平均值
18.94
72.79
3.05
1.29
12.53
0.12
70.94
 
144
标准差
10.73
110.81
2.02
0.41
5.93
0.04
57.75
 
 
变异系数
0.57
1.52
0.66
0.32
0.47
0.33
0.81
 
 
 
浓度克拉克值
0.82
2.35
1.05
1.43
2.46
10.00
1.01
 
                   
 
最小值
7.5
20.8
1.7
0.36
2.5
0.04
34.5
 

                 
 
最大值
89.7
1550.6
68
150
500
4.872
1360
 
161
                 
 
平均值
25.15
81.59
10.643
2.74
35.80
0.19
136.82
 
 
特征值
Cu
Pb
W
Mo
Sn
Ag
Zn
 
   
                   
 
标准差
12.29
137.06
9.13
11.87
62.24
0.43
152.93
 
 
变异系数
0.49
1.68
0.86
4.33
1.74
2.26
1.12
 
 
 
浓度克拉克值
1.09
2.63
3.67
3.04
7.02
15.83
1.95
 

注:黎彤,1976;云南省区域物化探资料综合研究报告(云南省地矿局地球物理地球化学勘查队,1990,06);浓度克拉克值=平均值/滇西地区元素丰度
 

土壤是岩石风化的产物,不同原岩元素富集的特点不同,成壤后富含的元素也不一样。基性超基性岩的土壤中富含 Ni、Cr、Co、Cu 等,中酸性岩土壤则富含 W、Sn、Be、Mo、Pb、Li 等。即使是同类型岩石所形成的土壤,其中元素的分布也是不均匀的。全区 W、Sn、Mo、Pb、Ag 浓度克拉克值均大于 2(表 2),表明本区土壤具中酸性岩亲缘性。

本区铜的平均值为 22.2×10-6,接近滇西地区地表丰度 23×10-6,明显低于陆壳克拉克值63×10-6,本区铜元素含量少的原因可能有两个:首先与区域地质成矿背景有关,本区铜铅锌矿点稀少,矿床以小型为主,多为脉状矿床,且有一定埋深。其次与本区地表中铜易流失,铜在风化成壤过程中属明显易分散元素。

据成矿元素的表生地球化学特征可分为下述三类:

(1)在风化成壤过程中明显集中的元素。这类元素主要是一些在表生带能形成稳定矿物的元素,如 Sn、Ag、Mo、W 等;

(2)在风化成壤过程中明显分散的元素,如 Cu、Zn;

(3)在风化成壤过程中集散情况不是很显著的元素,如 Pb。

通过对样品分析结果与地壳元素含量的比较,矿区Ⅰ区和Ⅱ区 Pb、Sn、Ag 明显富集,W、Mo、Zn 相对富集,Cu 则相对流失。各元素总体地球化学指标Ⅱ区>全区>Ⅰ区,Ⅱ区各元素富集趋势明显高于Ⅰ区,Ⅱ区比Ⅰ区明显富集 Mo、W、Sn 元素,具备明显的成矿元素富集不一致性。

5.2 化探数据的多元分析

聚类分析是将研究对象的多个变量分组,形成为由类似变量组成的类别分析过程,其实质是使有共同特征的变量聚在一起,以便从不同类中分别选出具有代表性的变量作分析,从而减少分析变量的个数。聚类分析应用于化探数据的信息提取,可有效分析元素的组合规律并发现成矿指示元素。

本次聚类分析运用 Geoipas V1.6 软件,利用相关系数对研究区Ⅰ区、Ⅱ区的 7 个元素进行了R 型聚类分析,以了解各元素间的亲疏程度。Ⅰ区、Ⅱ区 7 个元素间的相关系数见表 2,聚类谱系图如图 4、5 所示。

表 2 麻栗坝多金属矿区元素相关系数表
  

分区
元素
Cu
Pb
W
Mo
Sn
Ag
Zn
                 
 
Cu
1
           
 
Pb
0.5793
1
         

W
0.2740
0.3010
1
       
 
Mo
0.2135
0.0886
0.3661
1
     
 
Sn
0.3789
-0.0044
0.0953
0.4420
1
   
                 
                   
分区
元素
Cu
Pb
W
Mo
Sn
Ag
Zn
                 
 
Ag
0.3651
0.1097
0.0979
0.3349
0.2377
1
 
 
Zn
0.8676
0.8385
0.3052
0.1113
0.2089
0.2804
1
                 
 
Cu
1
           
 
Pb
0.0783
1
         
 
W
0.1182
0.2413
1
       

Mo
-0.0122
0.5455
0.0420
1
     
 
Sn
-0.0225
0.4210
0.4104
0.2919
1
   
 
Ag
-0.0256
0.4653
0.0224
0.5442
0.6763
1
 
 
Zn
0.3372
0.4727
0.2439
0.2551
0.7702
0.7210
1
                 
          



                    

图 4 Ⅰ区 R 型聚类分析谱系图

I 区聚类分析结果见图 4,在 r≥0.6 的聚类水平上,元素组合有 1 组:Cu、Pb、Zn,可能代

             

图 5 Ⅱ区 R 型聚类分析谱系图

表 V1 浅部钻孔所揭露的与中性岩(闪长玢岩)有关的成矿元素;在 r≥0.3 的聚类水平上,元素组合有 2 组:Cu、Pb、Zn 和 W、Mo、Ag,W、Mo、Ag 元素相关关系不明显,在 R 型聚类分析谱系图上,Sn 元素明显与其它元素组分离,表现出相对独立性特征。

II 区聚类分析结果见图 5,在 r≥0.7 的聚类水平上,元素组合有 Sn、Zn、Ag;在 r≥0.5 的水平上,Pb、Mo 与 Sn、Zn、Ag 合为一组;可能代表与浅色酸性岩体(S 型花岗岩)有关的成矿元素组合;在 R 型聚类分析谱系图上,Cu、W 元素明显与与其他元素聚类距离较远,对Ⅱ区找矿指示意义不大。

由聚类分析谱系图所反映的元素组合现象来看,虽然Ⅰ区、Ⅱ区在空间上距离较近,但表现出来的成矿指示元素截然不同,Ⅰ区最先聚类的是 Cu 和 Zn,最先分开的是 Sn;Ⅱ区则完全不同,首先聚类为 Sn 和 Zn,最先分开是 Cu。

本区铜和锡聚类谱系的差异表明本区铜和锡不属同一成矿作用的产物,进一步证明我们在异常区内作的地球化学分区是符合地质事实的,表明本次找矿思路及分析方法是正确及可行的。

5.3 样品数据处理与异常下限确定

在化探工作中有很多确定背景值和异常下限的方法,传统的有直方图法、概率格纸法、克力格法、移动平均法、趋势面法和迭代法等;随着新的数学方法引入和计算机技术飞速发展,近年来又将分形理论和 GIS 结合应用于确定异常下限。地球化学元素异常下限值的确定是地球化学重要的问题之一,直接影响能否正确提取找矿信息和化探找矿效果,但目前还没有一个令人满意的具有科学依据的计算方法,因此在计算异常下限时要求根据实际情况采用合适的方法或多种方法相结合;圈定异常时根据多种不同方法圈定的异常,综合分析应用,以圈定成矿有利靶区。

目前应用比较广泛的方法是基于正态分布的迭代法,本次采取此计算法来确定麻栗坝矿区的背景值和异常下限(具体方法不再详述,可参考伍静博士后出站报告)。各元素异常下限见表 3。

表 3 迭代法化探数据特征表(单位:10-6)

分区

               
 
特征值
Cu
Pb
W
Mo
Sn
Ag
Zn

(样品数)

               
                 
 
背景值
16.21
61.37
2.54
1.24
11.54
0.12
59.83
 
标准差
4.56
25.49
0.66
0.30
3.89
0.03
22.08

异常下限
25.33
112.35
3.87
1.83
19.33
0.18
103.98

144

变异系数
0.28
0.42
0.26
0.24
0.34
0.28
0.37
 
异常均值
40.40
256.28
6.30
2.33
36.67
0.23
179.31
 
异常衬值
2.49
4.18
2.48
1.88
3.18
1.94
3.00
                 
 
背景值
24.04
61.31
9.97
1.42
11.84
0.13
98.40
 
标准差
10.09
20.60
7.48
0.55
7.32
0.06
48.75

异常下限
44.23
102.52
24.94
2.53
26.48
0.24
195.89

161

变异系数
0.42
0.34
0.75
0.39
0.62
0.45
0.50
 
异常均值
60.50
277.45
32.49
13.78
105.11
0.87
417.70
 
异常衬值
2.52
4.53
3.26
9.67
8.88
6.79
4.25
                 
  5.4 元素组合异常分析及异常圈定

本次工作在前期进行了单元素的异常分析。异常分析结果显示元素异常组合有多种,元素之间具有多个异常区,各个异常区重叠不一致,异常不明显、形态复杂,需要进一步具体判定真假异常,加大了矿体定位预测难度。故我们认为在成矿理论指引前提下,把矿床成因分析和聚类分析等相结合,确定异常圈定法是找矿成败的关键。此次重点采用甑选出的指示元素累加法筛选异常并进行分析。

表 4 元素累加数据特征表(单位:10-6)

                   
 

区指示元素累加

区指示元素累加

 

特征值

     

CuPbZn

PbMoSnAgZn 组合

 
   
       

背景值

138.04
182.15
 

标准差

45.37
71.66
 

异常下限

228.78
325.46
 

变异系数

0.33
0.39
 

异常均

420.79
757.56
 

异常衬值

3.05
4.16
 

异常内带

330n=2
1000n=5.5
 

异常中带

260n=1.5
560n=2.5
 

异常外带

229n=1
325n=1
 
           
       研究区化探异常指示元素组合表明那些元素之间具有较强的相关性,是在同一成矿事件中形成的;元素组合特征可以用元素累加异常表示,其优点是简单直观且更能反映客观实际情况。该方法比单元素异常更清晰,其得出的浓集中心往往是多因素叠加区域。组合元素异常浓度分级以Co+2nδ(n=1、2、3…)分为 3 级,代表外带、中带和内带,具体取值如表 4 所示。在此基础上,根据各组合元素累加值及内外中带划分做元素异常浓度作等值线图(图 6)。

判断所圈定的化探异常是否有找矿意义,主要看异常是否有分带性;一般来说矿致异常均有内带、中带和外带。这是因为样品元素含量和离矿体远近有关;从次生晕地球化学找矿方法角度来说,对于埋藏不深的矿体,异常值高区主要分布于离矿体相对较近部位或含矿断裂带中(受剥蚀或渗透作用),往两边异常值呈递减变化,即通常表现为外带(多数点)→中带(少数点)→内带(极少数点)。单点异常受外部因素影响,找矿意义不明,有待于进一步考察。

基于上述化探数据处理原则,我们在剔除单点异常后确定了综合异常(图 7)。根据图中元素等值线分布规律,在中北区和北区共圈定土壤次生晕综合异常 2 处,编号分别为 HT1 和 HT2 异常。

                  

图 6 Ⅰ区原始 Cu-Pb-Zn 元素异常浓度等值线图(a)和Ⅱ区原始 Pb-Mo-Sn-Ag-Zn 组合元素异常浓度等值线图(b) 

从Ⅰ区(中北区)综合异常图可明显看出:Ⅰ区只有一个具有规模的化探异常区 HT1,异常面积为 0.07km2,该异常主要分布于 3、4、5 号剖面线之间,呈南宽往北渐窄的特征,可明显

图 7 Ⅰ区地球化学成矿指示元素综合异常图(a)和Ⅱ区地球化学成矿指示元素综合异常图(b) 
  
分出内带、中带和外带,与已发现矿床 V1 的位置恰好吻合,表明此叠加异常分析与实际矿化地段是一致的。
        从Ⅱ区(北区)综合异常图可看出:Ⅱ区只有一个综合异常区 HT2,走向呈北东向,长大于500m,宽约 100m,异常规模较大,形态明显;以 1000/325/560 区分内中外带进行圈定,异常外带圈定 20 个点,中带圈定 9 个点,内带圈定 3 个点,等值线分布密集,异常分带特征明显。该异常位于 F1 矽卡岩蚀变带中,显示其为矿化蚀变所致。

6 工程验证及结论

经过以上研究分析预测麻栗坝矿区存在两个较好的找矿靶区。 

1、在Ⅰ区(中北区)土壤地球化学剖面测量异常 HT1 内,存在 Cu-Pb-Zn 异常组合,此组合异常强度高,浓集中心明显,应为矿致异常。结合区内围岩蚀变强,有绿泥石化、黄铁矿化、方铅矿、镜铁矿化等,提出异常区深部可能存在矿(化)体。因此,我们对异常区进行工程验证,在异常区施工探索钻孔(孔位坐标 X:33435746,Y:2822291),在钻孔进尺 220m 见到矿体,主要成矿元素为铜、铅、锌,厚 1.5m,均达到工业品位,综合品位在 5%以上。这表明异常为矿致异常。

2、Ⅱ区(北区)的 HT2 地球化学异常组合为 Pb-Mo-Sn-Ag-Zn,异常规模大,浓集中心明显,具矿致异常特征; 结合北东向断裂 F1 在预测区核心部位穿过,区内蚀变强烈,常见有硅灰石化、黄铁矿化、矽卡岩化、硅化等,认为区内具良好的成矿条件。我们在异常内带浓集中心(X:33434322,Y:2823169)进行工程验证,揭露了隐伏矿体,矿体宽约 9m,主要铅-锌-锡,Pb 品位 2.2%~5.3%,Zn 品位 3.5%~6.5%,Sn 品位 0.6%~1.2%,已达富矿标准。这也表明该异常为矿致异常。

本次成功找矿预测是在详细研究了矿区矿化、蚀变组合特征的基础上进行。据“锡与铜在中酸性岩浆中的地球化学行为明显不同, 与中酸性岩有关的锡矿床主要和还原性岩浆高分异演化有关, 而铜矿床主要和富水高氧化岩浆形成演化有关”的成矿理论为指导,对异常区进行分区,圈出两组不同元素组合异常,指导成矿预测,经工程验证都发现了具工业意义的矿体。该找矿成果表明,麻栗坝矿化异常区既发生了和还原岩浆有关的锡多金属成矿作用,也发生和氧化岩浆有关的铜多金属成矿作用;了解不同元素在岩浆及热液中地球化学行为,在化探找矿中具有重要的意义。在今后深部找矿中应注意化探异常分析与和地质成矿理论结合。

实习二

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