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青海達達肯烏拉山鉛鋅礦床原生暈深部找礦預測

2018-05-07 08:59:53劉玉軍劉彩樂任智斌賈妍慧張昆宏
西北地質 2018年1期
關鍵詞:原生暈山組火山巖

劉玉軍,劉彩樂,任智斌,賈妍慧,張昆宏

(青海省第五地質礦產勘查院,青海 西寧 810028)

20世紀60年代C.B.格里戈良、謝學錦、邵越等人先后提出了熱液礦床原生暈分帶序列,原生暈找盲礦法(邵躍,1997)得到了廣泛的開展,并被認為是預測深部礦體(或盲礦體)的較為有效手段之一。近20年來,李惠科研團隊將其發(fā)展為構造疊加暈找盲礦法(李惠等,2016),該方法廣泛應用于深部找礦實踐中,已取得了巨大的經濟和社會效益。

青海達達肯烏拉山鉛鋅礦床地處東昆侖造山帶、柴達木盆地東北緣。該礦床是近年來由青海省第三地質礦產勘查院通過1∶5萬區(qū)域地質礦產調查和預查后,在泥盆系牦牛山組火山巖中新發(fā)現的鉛鋅礦床。另外,對該礦床研究對在柴周緣其他地區(qū)的牦牛山組火山巖中找礦也有指導意義。筆者基于前期工作成果資料基礎上,對礦區(qū)典型勘探線及鉆孔巖心數據,應用格里戈良原生暈垂向分帶指數法及原生疊加暈找盲礦法分析礦床原生暈分帶序列特征,對其深部是否有找盲礦的前景進行預測,并為今后工作安排提供依據。

1 區(qū)域地質概況

研究區(qū)大地構造位置處于秦祁昆造山系柴北緣結合帶灘間山漿弧帶(祁生勝,2013),區(qū)域上出露地層屬秦祁昆地層區(qū)之柴達木北緣分區(qū)。主要出露有中—上泥盆統牦牛山組(D2-3m)、上泥盆—下石炭統阿木尼克組((D3-C1)a)、中侏羅統采石嶺組(J2c)、上新統油砂山組(N2y)、獅子溝組(N2s)及第四系(Q)(圖1)。其中,牦牛山組在達達肯烏拉山地區(qū)分布廣,按巖性分為3個段:牦牛山組一段(D2-3m1)為一套碎屑巖組合;牦牛山組二段(D2-3m2)以一套區(qū)域低級變質巖為主;牦牛山組三段(D2-3m3)以一套陸相火山噴發(fā)巖為主。

區(qū)域構造線以北西—南東向為主,次為近東西向,少量近南北向。褶皺構造較發(fā)育,多呈線狀展布。

侵入巖較發(fā)育,多以巖株或巖脈狀產出,有達達肯烏拉山閃長-輝長巖體和達達肯烏拉山花崗巖。火山巖主要為牦牛山組陸相火山巖,形成于晚泥盆世,屬于高鉀鈣堿性系列,以富集大離子親石元素和輕稀土、虧損高場強元素為特征(劉世寶等,2016)。巖石類型從中性到酸性均有,巖組巖性從火山角礫巖—角礫熔巖—安山巖—晶屑凝灰?guī)r組成一個較完整的噴發(fā)旋。火山巖中Ag、As、Hg、Pb、Sb、Zn平均含量均高于克拉克值,其中凝灰?guī)r、火山角礫巖中Ag、Pb、Zn、Sb平均含量高于克拉克值幾個數量級*青海省第三地質礦產勘查院.青海省都蘭縣阿木尼克山地區(qū)四幅1∶5萬區(qū)域地質礦產調查成果報告,2014.。巖脈為輝綠巖脈和閃長玢巖脈,以閃長玢巖脈為主。

1∶5萬高精度磁法測量圈定有4處磁異常C9、C18、C20和C21。其中,C21號磁異常分布于達達肯烏拉山鉛鋅礦區(qū),異常長約3km,寬約700m,異常面積約2km2。異常南正北負,曲線呈跳躍狀,△T極小值約為-138nT,△T極大值約為446nT,推斷認為異??赡苁情W長玢巖與其接觸帶局部富集的磁性礦物共同引起。

1∶5萬水系沉積物測量圈定有HS24、HS25、HS26、HS28和HS29等9處綜合異常,異常總體呈北西向分布。其中,達達肯烏拉山鉛鋅礦區(qū)分布于HS29異常中,該異常呈北東向展布于牦牛山組三段和第四系,處于牦牛山組三段中的Ag、Pb、Zn、Cd異常套合緊密,濃集中心清晰, Pb峰值達1 105×10-6,Zn峰值達1 356×10-6,為礦致異常。

區(qū)域處于柴北緣成礦帶之賽什騰山—阿爾茨托山鉛-鋅-金-鎢-錫-(銅、鈷、稀土元素)-金紅石成礦亞帶(潘彤,2017),該成礦亞帶是青海比較重要的內生金屬成礦帶之一,區(qū)域內發(fā)育黑色及有色金屬礦(點)床,成礦地質條件優(yōu)越,是鉛、鋅、金、銅的成礦遠景區(qū)(黨興彥等,2006)。

2 礦床地質特征

礦區(qū)主要出露中—晚泥盆統牦牛山組三段(D2-3m3)(圖2),該地層也是重要的賦礦層位,其巖性為(晶屑)凝灰?guī)r、火山角礫巖、集塊巖、英安巖、安山巖、黑耀巖等?;鹕綆r中規(guī)模較小的多條斷層發(fā)育,寬數十厘米到數米,長度數十米到數百米不等,形成時期晚于火山活動期及巖漿作用期。

火山-巖漿活動至少有3期(李建兵等,2016):第一期為中—晚泥盆世時期大量中酸性火山噴發(fā),巖性以火山集塊巖、角礫巖、凝灰?guī)r為主,火山噴發(fā)過程中帶出Pb-Zn-Ag-Sb等成礦元素;第二期為晚泥盆世輝長巖、閃長巖等中基性巖漿巖呈巖株狀侵位火山巖中,沿巖體周邊多有集塊巖、黑曜巖分布,強烈的巖漿活動對火山巖中的Pb-Zn-Ag等成礦元素具有進一步活化、富集作用;第三期晚泥盆世后巖漿活動以閃長玢巖形成為主,閃長玢巖巖漿沿斷裂、破碎帶灌入,穿插分布于火山巖、巖漿巖中,侵位火山巖時穿過第一期成礦作用形成的Pb-Zn-Ag進一步活化富集,在玢巖中及其外接觸帶成礦。閃長玢巖脈是主要的含礦層位及找礦標志之一,脈體整體傾向北東,傾角多在55°~80°,出露一般50~1 000m,寬度一般0.5~5m。

1.沖洪積物;2.洪積物;3.七個泉組;4.獅子溝組;5.油砂山組;6.采石嶺組;7.阿木尼克組;8.牦牛山組三段;9.牦牛山組二段;10.牦牛山組一段;11.泥盆紀花崗巖;12.閃長巖;13.閃長玢巖脈;14.實測地質界線; 15.角度不整合界線;16.逆斷層;17.1∶5萬高磁異常及編號;18.1∶5萬水系沉積物測量綜合異常及編號;19.達達肯烏拉山鉛鋅礦床;20.礦區(qū)范圍圖1 達達肯烏拉山鉛鋅礦區(qū)域地質礦產圖(據李建兵等,2016)Fig.1 Geology and mineral resources of the Dadakenwula Mountain lead-zinc mining area

礦區(qū)共圈出Ⅰ和Ⅱ號2個礦帶,鋅礦(化)體和(鉛銀)鋅礦(化)體22條。

Ⅰ號礦帶呈不規(guī)則狀,長800m,寬200m,整體走向北西向,傾向北東,傾角39°~73°,帶內圈出鋅礦(化)體7條,長度為100~360m,厚度為0.94~11.9m,Zn平均品位為0.51%~1.9%。其中,Ⅰ-5礦體分布于該礦帶南部,呈北西向層狀分布,產狀為46°∠39°,長度為250m,厚度為2.05m。Zn平均品位為1.33%,單樣最高達2.21%。

Ⅱ號礦帶呈不規(guī)則狀,長1 000m,寬400m,整體走向北西向,傾向北東,傾角較陡為53°~75°,帶內圈出(鉛銀)鋅礦(化)體15條,長度為200~500m,厚度為1.22~21.12m。Zn平均品位為0.52%~1.52%,Pb平均品位為0.3%~1.23%,伴生Ag品位為4.45×10-6~25.75×10-6。其中,Ⅱ-1礦體礦帶北部,呈北西向層狀分布,產狀為61°∠74°,長度為200m,厚度為20.7m。Zn平均品位為1.36%,單樣最高達2.67%。

1.第四系;2.泥盆系牦牛山組三段;3.泥盆系牦牛山組二段;4.閃長巖;5.英安質凝灰?guī)r;6.英安質火山角礫巖;7.流紋質集塊角礫巖;8.閃長玢巖脈;9.實測地質界線;10.礦帶編號及鉛鋅礦(化)體;11.勘探線;12.鉆孔位置及編號圖2 達達肯烏拉山礦區(qū)地質圖(據李建兵等,2016)Fig.2 Geology map of the mining area of Dadakenwula Mountain

賦礦巖石主要為閃長玢巖、凝灰?guī)r等,金屬礦物為硫化物,以黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等為主。礦石結構主要有星點狀、稀疏浸染狀、細脈狀,構造主要有塊狀構造、層狀構造。

閃長玢巖礦石有用組分為Zn、Pb、Ag。其中Zn品位多在0.5%~2.67%,Pb多在0.1%~1.54%,深部礦體多伴生Ag,其品位為2×10-6~96×10-6。圍巖為火山角礫巖、集塊巖等,圍巖蝕變有高嶺土化、綠泥石化、絹云母化,少量碳酸鹽化、硅化等。

礦體Zn/(Pb+Zn)值多在0.71~0.84,成因類型較符合火山巖型塊狀硫化物礦床(VMS)的特征。2015年通過對Ⅰ、Ⅱ號礦帶礦體進行資源量估算,共求得鉛鋅資源量4.234萬t,其中334鉛資源量1 324.22t,334鋅資源量41 020t。

3 原生暈分帶特征

3.1 樣品數據及濃度分帶

本次原生暈分帶特征研究主要選擇達達肯烏拉鉛鋅礦區(qū)00勘探線及其ZK001、ZK002和ZK003巖心樣分析數據來開展,該數據由青海省第三地質礦產勘查院承擔的青海省都蘭縣達達肯烏拉山多金屬礦預查項目提供。各鉆孔斜深分別為336.1m、445.2m和489.6m,數據間隔(或采樣點距)為3m,總計數據268個(ZK001為82件,ZK002為105件,ZK003為81件),分析指標有Cu、Pb、Zn、Ag、Au、As、Sb、Mo 8種。因各鉆孔上巖心數據含量高、低不穩(wěn)定,根據濃度分級指標為使最大限度圈出完整異常,對圈定異常的基本數據進行了三點均勻化處理。

礦床原生暈異常含量與礦體品位之間存在一定函數關系(葉天竺等,2014),原生暈中成礦元素異常含量凡能達到礦石邊界品位的1/10以上時,一般均能在異常范圍內發(fā)現有關礦化,一般將這一含量確定為各元素異常的內帶含量(異常內帶),依次以其含量1/2定為內亞帶、中帶和外帶。按其原則,該礦床各元素異常濃度內帶含量確定為其礦種邊界品位的1/10,中帶為內帶含量1/2;Pb、Zn、Ag在剖面鉆孔上數據含量較高,也是成礦元素,其濃度外帶(異常下限)為中帶含量的1/2;Au、As、Sb等伴生元素含量較低,在對基本數據進行對數變換處理,逐步剔除數據中離群點,直至剩余數據符合正態(tài)分布,然后按背景值加2陪標準離差確定了異常下限,各元素濃度分帶參數見表1。

表1 各元素濃度分帶參數表Tab.1 Values for zoning of each element

注:Au、Ag含量為10-9,其余元素為10-6。

異常圈定是根據異常點空間展布趨勢和厚度,并結合地層、礦體產狀和工程間距圈定了濃度帶范圍(圖3),異常外推或內推距離及異常是否尖滅,考慮了異常厚度及工程間距(嚴汝珍等,1989)。一般按異常厚度大于20m(大于4個樣長),內、外推點在相鄰工程間距3/4處;異常厚度為10~20m(2~4個樣長),內、外推點在相鄰工程間距或正常網距的1/2處;異常厚度為5~10m(1~2個樣長),內、外推點在相鄰工程間距或正常網距的1/4處;異常厚度5m以下(1個樣長),按相鄰鉆孔異常發(fā)展趨勢,采用自然尖滅或不外推。

由元素濃度帶等值線圖上可見,由地表至深部標高2 700m間為Zn、Pb、Ag、As、Cu、Mo、Sb組合異常。Zn、Pb、Ag異?;咎缀?,Zn、Pb異常沿軸向總體中、內帶上寬下窄、變緩未封閉,向北東深部呈延伸趨勢;Ag異常上窄下寬,中、內帶出現于標高2 850m左右,軸向上深部向北東擴延伸。Cu、Mo、Au、As、Sb異常分布于不同標高地段,無中、內帶,Cu、As在ZK003深部沿軸向向北東擴大延伸。若按Pb、Zn異常中、內帶范圍可在垂向上劃分為①、②和③號3個側伏的鉛鋅礦(化)帶。①號帶在地表至標高2 950m間為Pb、Zn、Ag、Mo、Au、As組合;②號帶在地表至標高2 800m間;③號帶在標高2 900~2 700m,兩帶均為Pb、Zn、Ag、Cu、Mo、Au、As、Sb組合。

標高在2 750~2 650m的ZK002深部出現外、中、內三帶齊全的獨立側伏的Zn異常,即④號鋅礦化帶,該異常向深部未封閉。

3.2 原生暈垂向分帶特征

由于線金屬量礦化度的反映也是比較穩(wěn)定的異常參數,在暈的金屬量沿垂直方向變化是穩(wěn)定單調遞變的條件下,才能得到有意義的分帶序列(楊小峰等,1992)。本次按格里戈良原生暈分帶指數法評價礦區(qū)深部成礦潛力,具體步驟如下。

(1)對礦區(qū)00勘探線鉆孔原生暈剖面由地表向下依次分為地表(高程3 100m)、高程3 050m、高程3 000m和高程2 950m四個中段(圖3)。

(2)計算不同中段各元素異常的線金屬量(Mij)。線金屬量以各中段各元素濃度帶(外、中、內)寬度分別乘以其(均值含量-背景值)的簡化方式求得,對于零值進行非零值處理(表2)。

(3)計算標準化線金屬量(Bij),使各個元素線金屬量的最大值統一到同一數量級(表3)。

圖3 達達肯烏拉山礦區(qū)0勘探線原生暈濃度分帶圖Fig.3 Concentration of primary halo of line-0 at Dadakenwula Mountain mining area

元素地表(3100m)高程3050m高程3000m高程2950mAg001738001976002166003316?As05020?000010000103238Au000010001600024?00015Cu003024?001380000100174Mo00028?000010000100001Pb1877?181518171657Sb0000100244?0015200100Zn89?851812654

注:*線金屬量最大值。

Bij=10aMij, 式中a=,0,1,2,…;Mij為第i中段、第j元素線金屬量,i=1,2,…n,j=1,2,…m。

(4)計算分帶指數(Dij)(表4),按每個元素最大分帶指數所在空間位置初步排出元素分帶序列(由下向上)為(Ag、As)→(Au、Pb、Zn)→(Sb)→(Cu、Mo)。

(5)利用變化指數(Gj)和變化指數梯度(△Gj)的大小,確定基本分帶序列中位置重疊元素的具體順序。若2個或2個以上元素的maxD同時出現在最上或最下部時,Gj越大向上遷移能力強,其排序在前。若2個或2個以上元素的maxD同時出現在其他中段時,△Gj=G上-G下越大,該元素越向下積累。

表3 線金屬量標準化值(%)Tab.3 Normalized linear productivity (%)

注:KH為標準化系數。

表4 各中段元素分帶指數(Dij)表Tabl.4 Zoning value for the middle zone of each element (Dij)

注:*為各元素分帶指數最大值。

由公式求得:高程2 950m中段Ag、As變化指數GAs(3 397)>GAg(19.2),由下向上排序為Ag→As;高程3 000m中段Au、Pb、Zn變化指數梯度分別為△GAu=GAu上-GAu下=247.1,△GPb=GPb上-GPb下=9.61和△GZn=GZn上-GZn下=8.85,變化指數梯度△GAu>△GPb>GZn,其中Pb、Zn基本接近,由下向上排序為Au→Pb→Zn;地表Cu、Mo變化指數GCu(31.3)>GMo(9.1),由下向上排序為Cu→Mo。

礦區(qū)原生暈總體分帶序列由下向上為Ag→As→Au→Pb→Zn→Sb→Cu→Mo。

3.3 成礦及伴生元素組合特征

對3個鉆孔的268件巖心樣原始數據進行了R型聚類分析(圖4),以元素相關水平分析來判斷元素共生組合及成礦階段。圖中大致以相關系數0.25為界可劃分為(AuPb)(CuAs)和(ZnSb)Ag-Mo 2個系列或族,并在相關系數0.13處共軛,兩系列元素仍呈微弱相關。若在較高相關水平,Zn成礦主要與Sb相關較緊密,Pb成礦與Au相關緊密。另外,牦牛山組火山巖是Ag、Pb、Zn的含礦母源層,尤其在火山角礫巖、凝灰?guī)r中Ag含量分別為372.4×10-9和205.4×10-9,Pb為83.8×10-6和105.8×10-6,Zn為162.4×10-6和138.3×10-6。認為后期熱液活動對具Pb、Zn、Ag等高背景地層進行了活化再富集成礦,同時成礦具有多次性。分帶序列中Au、As應是最主要礦尾暈元素,Sb為近礦元素,Cu、Mo為礦前緣暈元素。

圖4 礦區(qū)00勘探線鉆孔巖心樣R型聚類分析譜系圖Fig.4 The tree diagram of type R cluster analysis for well core of Line-00

4 深部找礦預測

礦區(qū)垂向分帶序列與巖漿熱液礦床原生暈垂直分帶序列(邵躍,1997)及青海錫鐵山火山巖型鉛鋅礦床垂直分帶序列(孫煥振等,1992)類比具有反向分帶現象。原生暈反分帶現象被認為是多次成礦-成暈疊加的結果,反分帶、前尾暈共存作為預測盲礦的重要標志。本礦床中Mo、Cu元素排在Pb、Zn的最頂部,是該PbZn礦床的礦頭元素或前暈元素;Sb處于Pb、Zn的上部為近礦指示元素;Au、As、Ag處于PbZn底部是礦尾元素。進一步結合構造疊加暈預測側伏礦體深部盲礦的方法及應用模型(李惠等,2016)解釋如下。

(1)地表至深部標高2 950m間的①號鉛鋅礦(化)帶,地表鉛鋅礦(化)體中出現Mo、Ag前、尾共存疊加暈;標高2 950m出現Au、As、Ag疊加暈,無Mo、Cu、Sb前暈和近礦暈出現,認為該帶鉛鋅礦(化)體深部無延伸。

(2)地表至深部標高2 800m之間的②號鉛鋅礦(化)帶,地表鉛鋅礦(化)體中出現Mo、Cu、Sb、Ag前、近礦和尾暈共存;標高2 900m為As、Au、Sb、Cu、Mo、Ag為前、近礦和尾暈共存;標高2 800m為Mo、Cu、Ag前、尾暈共存,而無Au、As尾暈出現,鉛鋅礦(化)體沿軸向仍有延伸。

(3)深部標高2 900m(ZK001深部)至標高2 700m(ZK003深部)之間的③號鉛鋅礦(化)帶,ZK001深部鉛鋅礦(化)體出現Mo、Ag、Sb前、近礦和尾暈共存,鉛鋅礦(化)體沿軸向仍延伸。但在ZK003深部Zn、Pb、Ag暈基本不發(fā)育或已尖滅,相應出現Cu、Au、As前、尾疊加暈,其軸向深部仍有鉛礦(化)體存在。

(4)ZK002深部(標高約2 725m)的④號鋅礦化帶,鋅礦化體中無其他相關指示元素暈顯示,其軸向或深部基本無進一步找鋅礦前景。

5 結論

(1)按格里戈良分帶指數法確定出達達肯烏拉山鉛鋅礦床原生暈垂向分帶序列為:由下向上Ag→As→Au→Pb→Zn→Sb→Cu→Mo。該序列具有反向分帶現象,Mo、Cu鉛鋅礦為前緣暈或礦頭暈,Sb為近礦暈,Au、As、Ag為尾暈;Ag雖以尾暈出現,但其與Pb、Zn異常伴生緊密。

(2)由成礦及伴生元素相關性統計分析表明,Pb、Zn成礦與低溫熱液活動關系緊密,尤其Pb與Au及As、Cu相關緊密,Zn與Sb相關緊密。區(qū)內低溫熱液活動對具Pb、Zn等高背景中—晚泥盆世牦牛溝組火山巖地層有活化富集作用。

(3)00勘探線剖面中原生疊加暈軸向分帶特征反映出:①號鉛鋅化帶中的礦(化)體沿軸向深部無延伸。②號鉛鋅化帶中的礦(化)體鉛鋅礦(化)體沿軸向有一定延伸。③號鉛鋅化帶中沿軸向深部可能存在鉛礦盲(化)體。④號鋅礦化帶鋅礦化體沿軸向及深部基本無鋅找前景。建議進一步布孔,在Ⅱ、Ⅲ號鉛鋅礦(化)體軸向深部探測盲礦體。

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瑪爾坎蘇式錳礦

成礦區(qū)帶:西昆侖成礦帶(Ⅲ-27)。

建造構造:位處塔里木板塊南緣西昆侖瑪爾坎蘇一帶。上石炭統為一套淺海陸棚相沉積的薄-厚層狀泥質灰?guī)r夾砂屑泥質灰?guī)r,下部主要為灰黑色薄-厚層含砂屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r,少量灰色薄-中層亮晶含礫屑砂屑灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r;上部主要為灰、灰黑色薄-厚層泥晶灰?guī)r,夾少量灰色含砂屑泥晶灰?guī)r及灰綠色片理化泥晶灰?guī)r,錳礦賦存于上部巖性段,礦體頂底板圍巖均為灰黑色含泥質灰?guī)r或薄層灰?guī)r。

成礦時代:晚石炭世。

成礦組分:Mn。

礦床(點)實例:(新)阿克陶縣奧爾托喀訥什、瑪爾坎土、穆呼錳礦床,蘇薩爾布拉克、博托彥、托庫孜布拉克錳礦點。

簡要特征:礦體呈似層狀。礦石構造主要為塊狀及層紋狀。礦石礦物主要為菱錳礦(18%~40%),次為水褐錳礦(2%~19%)、軟錳礦(1%~7%),少量硫錳礦、硅錳礦,微量黃鐵礦;非金屬礦物為石英、方解石。礦石Mn品位26.29%%~47.77%,平均品位37.32%。

(中國地質調查局西安地質調查中心 楊合群)

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