曹中煌, 羅先熔, 王培培, 王發(fā)明

(1.武漢鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司,武漢 430063;2.桂林工學(xué)院廣西地質(zhì)工程中心重點實驗室,桂林 541004; 3.桂林工學(xué)院隱伏礦床研究所,桂林 541004;4.中國冶金地質(zhì)總局中南局,武漢 430063)

不同覆蓋區(qū)地電化學(xué)提取法尋找銅鎳礦對比研究

曹中煌1,2,3, 羅先熔2,3, 王培培4, 王發(fā)明3

(1.武漢鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司,武漢 430063;2.桂林工學(xué)院廣西地質(zhì)工程中心重點實驗室,桂林 541004; 3.桂林工學(xué)院隱伏礦床研究所,桂林 541004;4.中國冶金地質(zhì)總局中南局,武漢 430063)

通過對甘肅金川南延、吉林紅旗嶺不同覆蓋區(qū)地電化學(xué)提取法定量、定性及應(yīng)用對比研究發(fā)現(xiàn),雖然該方法在干旱巖屑覆蓋區(qū)提取的離子量很少,但其找礦效果與濕潤厚覆蓋區(qū)基本相同,能客觀反映元素的地球化學(xué)性質(zhì)差異及成礦作用引起的元素來源差異。對比研究發(fā)現(xiàn)該方法能強(qiáng)化元素異常,一定程度上能放大異常效果,并在兩礦區(qū)均圈定出多個Ni、Cu異常帶。因此,在原生暈和次生暈異常較弱的地區(qū),地電提取法更能達(dá)到其它常規(guī)探測方法意想不到的找礦效果。

銅鎳礦 地電提取 不同覆蓋 對比研究 甘肅金川 吉林紅旗嶺

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礦體在自然電場的作用下發(fā)生電化學(xué)溶解而產(chǎn)生動態(tài)離子暈。地電化學(xué)提取法是以地下巖石中的離子動態(tài)平衡狀態(tài)為基礎(chǔ)的地球化學(xué)方法。從離子累積空間的角度看,地電化學(xué)提取法適合于在厚且較均一的外來物或厚層殘坡積物覆蓋區(qū)開展,厚度從幾米至上百米均可。干旱的沙漠地區(qū)由于缺乏雨水,將不利于地下水垂直循環(huán),從而影響離子的遷移(羅先熔等,2007)。本文將對甘肅金川南延和吉林紅旗嶺兩個不同景觀區(qū)地電提取進(jìn)行綜合對比,以探討分析該方法在干旱巖屑覆蓋區(qū)的的找礦效果。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 甘肅金川南延礦區(qū)

金川地區(qū)氣候干燥少雨,年均降水量僅120mm左右。區(qū)內(nèi)地形切割劇烈,溝谷縱橫,地勢陡峭,植被稀少,無地表徑流,屬戈壁區(qū)。區(qū)內(nèi)僅在溝谷低洼處覆蓋較明顯,厚度約0～3m,大部分地區(qū)基巖裸露,地表僅見大量巖屑。金川超大型銅、鎳巖漿硫化物礦床位于阿拉善地塊的西南緣龍首山隆起帶上,華北板塊西南邊緣,礦體主要受NW和EW向斷裂控制,產(chǎn)于超基性巖帶內(nèi)二輝橄欖巖中。工作區(qū)內(nèi)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)上百超基性-基性巖脈,但尚未發(fā)現(xiàn)具一定規(guī)模的超基性-基性巖體。普查資料顯示,區(qū)內(nèi)大面積出露混合巖、輝綠巖、大理巖,并夾雜少量千枚巖、片麻巖。巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示,工作區(qū)內(nèi)超基性巖Ni、Co元素含量是其克拉克值的200倍以上。

1.2 吉林紅旗嶺礦區(qū)

吉林紅旗嶺位于吉林省中南部,地處松遼平原向長白山過渡地帶,屬丘陵半山區(qū),年平均降雨量670mm,水資源豐富。礦區(qū)內(nèi)地勢較為平整,植被茂盛,地表第四紀(jì)覆蓋物較厚,屬森林覆蓋區(qū)。

紅旗嶺大型銅、鎳巖漿硫化物礦床位于吉林古生代褶皺帶南緣。區(qū)內(nèi)構(gòu)造大體分為NE和NW向,NE向構(gòu)造主要為斷裂系統(tǒng),NW向為褶皺和斷裂。區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛,既有酸-中基性火山巖和火山碎屑巖,也有基性-超基性巖,而與成礦關(guān)系最為密切的是基性-超基性巖。主要含礦巖體為1、3、7號巖體,巖體類型主要為輝長巖、輝石-橄欖巖型和角閃橄欖巖(據(jù)羅先熔,2004)。

甘肅金川銅鎳礦床與吉林紅旗嶺銅鎳礦床的礦床成因、控礦因素基本相同,而兩礦區(qū)的氣候、地表覆蓋物截然不同。

2 金川南延、吉林紅旗嶺礦區(qū)地電提取法對比分析

由于地電化學(xué)提取法找礦效果取決于能有效提取到礦體上方的金屬離子,因此,能否客觀反映所提取離子的量的差異及性質(zhì)差異將直接影響該方法的找礦預(yù)測。以下將對金川南延、吉林紅旗嶺礦區(qū)地電提取效果做定量、定性分析研究,并對比該方法在兩個礦區(qū)的找礦效果。

2.1 地電提取法定量分析

為了研究兩礦區(qū)地電提取離子量的差異,首先將對兩礦區(qū)的已知區(qū)主要成礦元素Ni、Co、Cu電提取量做綜合對比(表1)。

表1 金川南延、吉林紅旗嶺已知區(qū)電提取Ni、Co、Cu提取量綜合對比Table1 Comparison of n ickel,cobalt and copper amounts by geoelectro-chem ical extraction in known areas of southward extension of Jinchuan and Hongqiling in Jil in

從上表可以看出,紅旗嶺礦區(qū)已知線Ni異常值比金川南延礦區(qū)已知線高24～65倍,背景值高13倍;Co異常值高60～1570倍,背景值高666倍;但是兩種元素的平均襯度卻相差不大。這說明地電化學(xué)提取法在兩個礦區(qū),雖然提取的金屬量相差很大,但反映元素異常的能力基本相同。兩礦區(qū)Cu的平均值、異常值、背景值、平均襯度均相差較大,下文中將對這點進(jìn)行闡述。

2.2 地電提取法定性分析

2.2.1 金川南延原生暈、電提取元素比值對比

對比金川南延原生暈和電提取數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),電提取Cu/Ni、Cu/Co、Ni/Co比值都比原生暈大(表2),這說明,地電提取法能強(qiáng)化元素異常,尤其在原生暈異常較弱的地區(qū),雖然該方法提取的離子量少,但在一定程度上放大了異常效果。

2.2.2 金川南延與吉林紅旗嶺原生暈、電提取元素含量相關(guān)性分析

金川南延原生暈和電提取元素含量相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),Co與Ni相關(guān)系數(shù)分別為0.5、0.8,都相關(guān);Cu與Ni相關(guān)系數(shù)分別為0.2、0.1都不相關(guān)(圖1)。但紅旗嶺的原生暈與電提取元素含量相關(guān)性分析顯示,Cu、Ni、Co三個元素之間相關(guān)性都很好(圖2)。是什么原因?qū)е逻@種差異,以下將對這個問題進(jìn)一步分析研究。

表2 金川南延原生暈、電提取元素比值對比Table2 Contrast of element ratios of the pr imary halo and geoelectro-chem ical extraction in southward extension of Jinchuan

為了研究金川南延與紅旗嶺Cu、Ni兩元素相關(guān)性的差異,對兩地區(qū)的原生暈做了簡單的因子分析(表3)。

圖1 金川南延75線電提取Ni、Co、Cu異常剖面圖Fig.1 Section of showing n ickel,cobalt and copper anomalies from geoelectro-chem ical extraction along line 75 in southward extension of J inchuan

圖2 吉林紅旗嶺1號巖體22線地電提取異常剖面圖(據(jù)羅先熔等,2004)Fig.2 Section showing anomalies from geoelectro chem ical extraction along line 22 of Hongqil ing copper n ickel deposit(after Luoet al.,2004)

原生暈因子分析發(fā)現(xiàn):金川南延因子分析(表3)F1因子Ni、Co、Cr載荷大于0.763,Cu僅為0.496,其它元素的載荷則很小。F2因子Cu、Pb、Zn載荷都大于0.503,而Ni、Cr載荷為-0.44。F3、F4則基本與Cu、Ni無關(guān)。結(jié)合前人研究成果,可以推斷金川南延的Cu至少有兩種來源:1)與Ni密切相關(guān)的深部熔離、貫入型;2)與Ni無關(guān)的巖漿期后熱液交代型。

表3 金川南延原生暈微量元素因子分析結(jié)果Table3 Factor analysis result of m icroelements of pr imary halo in southward extension of Jinchuan

紅旗嶺的1號巖體(表4)F1因子Ni、Co、Cu、Zn、S載荷均大于0.97,其它因子基本與Cu、Ni無關(guān)。7號巖體(表5)F1因子Ni、Co、Cu、Zn載荷均小于-0.7,其它因子基本與Cu、Ni無關(guān)。說明紅旗嶺的Cu來源較為單一,主要以與Ni密切相關(guān)的深部熔離、貫入型為主。

表4 紅旗嶺1號巖體微量元素因子分析結(jié)果(據(jù)董耀松等,2004)Table4 Factor analysis result of m icroelements at No.1 rock body in Hongqiling(after Donget al.,2004)

表5 紅旗嶺7號巖體微量元素因子分析結(jié)果(據(jù)董耀松等,2004)Table5 Factor analysis result of m icroelements at No.7 rock body in Hongqil ing(after Donget al.,2004)

因此,金川南延的Ni、Cu相關(guān)性弱,吉林紅旗嶺的Ni、Cu相關(guān)性強(qiáng),這與兩已知礦區(qū)電提取元素含量相關(guān)性結(jié)果一樣。同時,這也解釋了第一節(jié)中兩礦區(qū)的Cu平均值、異常值、背景值、平均襯度均相差較大的問題。所以地電提取法在干旱巖屑覆蓋與濕潤第四紀(jì)厚覆蓋區(qū)都能客觀、正確反映元素的地球化學(xué)性質(zhì)差異。

2.3 不同氣候、覆蓋區(qū)找礦應(yīng)用對比分析

為了進(jìn)一步證明地電提取法在不同氣候、覆蓋區(qū)找礦預(yù)測的有效性,下面將對電提取法在金川南延和吉林紅旗嶺未知區(qū)的找礦預(yù)測做對比分析。

2.3.1 金川南延未知區(qū)找礦預(yù)測

根據(jù)普查資料,在金川南延地區(qū)相對具有成礦潛力的部位不等距布置了7條剖面,本文選其中較近的67線、68線、69線、75線4條剖面進(jìn)行研究分析。

測區(qū)內(nèi)地電提取Ni的背景值為1.57×10-6,大于2.9×10-6劃為異常帶;Cu的背景值為10× 10-6,大于15×10-6劃為異常帶。結(jié)合該地區(qū)的地質(zhì)、物探資料,圈定出4個Ni異常帶、2個Cu異常帶,依次為Ni1、Ni2、Ni3、Ni4、Cu1、Cu2(圖3)。

總體上,Ni、Cu異常規(guī)模不大、重合性差,但符合上述因子分析結(jié)論。普查資料顯示,區(qū)內(nèi)大面積出露混合巖、混合巖化黑云斜長變粒巖、蛇紋石化橄欖石白云大理巖,剖面線左側(cè)斷裂很發(fā)育。其中Cu1、Cu2異常帶內(nèi),大理巖化發(fā)育;Ni1、Ni2、Ni3、Ni4異常帶內(nèi)多有輝綠巖體出露。

2.3.2 吉林紅旗嶺未知區(qū)找礦預(yù)測

在測區(qū)1km2范圍內(nèi)按不等距布置了四條剖面,開展了地電化學(xué)測量的掃面工作,結(jié)果在測區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了很好的地電化學(xué)Ni、Cu異常。

圖3 金川南延地電提取Ni、Cu異常平剖面圖Fig.3 Plane-section of geoelectro-chem ical extraction n ickel and copper in south border of Jinchuan

測區(qū)內(nèi)地電提取Ni、Cu背景都為20×10-6,大于45×10-6劃為異常內(nèi)帶,按此標(biāo)準(zhǔn),在區(qū)內(nèi)共圈出三個Ni異常內(nèi)帶和三個Cu異常內(nèi)帶,按規(guī)模大小記為Ni1、Ni2、Ni3、Cu1、Cu2、Cu3號異常(圖4)。

總體上,測區(qū)內(nèi)Ni、Cu地電提取異常規(guī)模相對較大、重合性好。異常帶位于測區(qū)的東、中、西部,基本呈NW—SE向等距分布,平均異常值高出背景值3～6倍,Ni的最高異常值達(dá)699×10-6,異常平均寬度50～100m,推測Ni1、Cu1地電提取異常內(nèi)帶是尋找隱伏鎳礦體的有利部位。

2.3.3 應(yīng)用對比分析結(jié)論

從金川南延、吉林紅旗嶺的未知區(qū)找礦預(yù)測可以看出,電提取法在兩未知區(qū)均發(fā)現(xiàn)較好的Ni、Cu異常,并圈定了多個Ni、Cu異常帶,取得較好的找礦效果,這表明了地電提取法在干旱巖屑覆蓋與濕潤第四紀(jì)厚覆蓋區(qū)找礦預(yù)測的有效性。

圖4 吉林紅旗嶺1、3號巖體地電提取Ni、Cu異常平面圖Fig.4 Plane d iagram of nickel and copper anomalies from the geo-electrochem ical extraction around rock bodies No.1 and No.3 in Hongqil ing of Jilin

3 結(jié)論與認(rèn)識

通過以上對金川南延、吉林紅旗嶺不同覆蓋區(qū)地電提取法定量、定性及應(yīng)用對比研究發(fā)現(xiàn):

1.定量分析表明,雖然該方法在干旱巖屑覆蓋區(qū)提取的離子

量很少,但由于其強(qiáng)化元素異常的特性,使其異常襯度與濕潤厚覆蓋區(qū)基本相同,都能凸顯異常。

2.定性分析表明,在干旱巖屑覆蓋與濕潤第四紀(jì)厚覆蓋區(qū)都能正確反映元素之間相關(guān)性,能客觀反映元素的地球化學(xué)性質(zhì)差異及成礦作用引起的元素來源差異。

3.地電提取法在金川南延、吉林紅旗嶺未知區(qū)的找礦應(yīng)用對比表明,該方法在干旱巖屑覆蓋與濕潤第四紀(jì)厚覆蓋區(qū)都能很好的反映元素異常,都取得很好的找礦效果,證明了該方法在不同景觀區(qū)找礦預(yù)測的有效性。

綜上所述,在干旱巖屑覆蓋區(qū),地電提取法同樣能應(yīng)用于硫化物礦床的找礦預(yù)測。

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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Comparative Study of Copper-NickelDeposit Exploration by the Geoelectro-chem ical Extraction M ethod in D ifferentOverburden Areas

CAO Zhong-huang1.2.3,LUO Xian-rong2.3,WANG Pei-pei4,WANG Fa-ming3
(1.W uhan Iron&Steel GroupM inerals Com pany,W uhan 430063;2.Key Laboratory of Geological Engineering Centre of Guangxi Province,Guilin University of Technology 541004;3.Research Institute of Hidden O re Deposits Prediction, Guilin 541004;4.ChineseM etallurgy Geology Bureau Central and South China Bureau,W uhan 430063)

We have made a comparative study of quantitative and qualitative analysis and application of the geoelectro-chemical extraction method in different overburden areas in southward extension of Jinchuan in Gansu province and Hongqiling in Jilin province.We found that this method extracted very few ions in arid areas covered with debris,but the prospecting effectwas almost the same as that in moist areas covered with thick overburden.And thismethod could show objectively differences of geochemical characters and original differences produced bymineralization.The comparative study discovered that thismethod can strengthen the anomalies,and enlarge prospecting effect to a certain extent.In additionwe delineated several nickel and copper anomaly zones in these two areas.Therefore the geoelectro chemical extraction method can achieve unexpected prospecting effect compared with other detection methods in areaswith weak anomalies of primary halo and secondary halo.

copper-nickel deposit,geoelectro-chemical extraction,different overburden,comparative study,Jinchuan in Gansu province, Hongqiling in Jilin province

book=5,ebook=48

P631.3

A

0495-5331(2010)03-0476-07

2010-04-25;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

廣西地質(zhì)工程中心重點實驗室開放基金項目(桂科能07109011-K023),國際科技合作項目(編號:2007DFA20910),國家“十一五”支撐計劃項目(編號:2006BA01B080)等項目資助。

曹中煌(1984年-),男,碩士研究生,地球化學(xué)專業(yè),E-mail:czhhuang@163.com。