張 篷,許 虹,孫雨沁

(中國地質(zhì)大學(xué) (北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083)

1 礦區(qū)地質(zhì)背景簡介

金廠金礦位于黑龍江省東南部,行政區(qū)劃屬黑龍江省牡丹江市東寧縣,地理坐標(biāo)為東經(jīng)130°45′00″～130°52′32″, 北緯 44°13′17″～44°16′32″。交通十分便利。

金廠金礦的發(fā)現(xiàn)起始于20世紀(jì)60年代。20世紀(jì)90年代開始,武警黃金地質(zhì)研究所和武警黃金第一總隊在此開展找礦勘探工作并相應(yīng)完成對其的科學(xué)研究工作。目前,該金礦已提交金資源量 (333)超過90t,屬大型金礦床,找礦潛力巨大。

黑龍江省金廠金礦位于黑龍江省東寧縣金廠鄉(xiāng)東南側(cè),礦區(qū)內(nèi)大面積分布了印支-燕山期中酸性侵入巖,地層僅在礦區(qū)的外圍出露上元古界黃松群變質(zhì)巖系,礦區(qū)及其外圍零星出露中-上侏羅統(tǒng)屯田營組 (J2-3t)火山巖系 (圖1)[1]。

圖1 金廠礦區(qū)地質(zhì)簡圖 (張華峰,2007)[2]

通過對礦區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦體研究表明,礦區(qū)的礦化類型主要包括隱爆角礫巖型、環(huán)狀放射狀裂隙充填型和巖漿穹隆型。本文重點(diǎn)研究對象18號礦體屬巖漿穹隆型。

2 研究對象簡介

為了能夠更好的結(jié)合野外蝕變帶劃分進(jìn)行PIAM測試在本區(qū)熱液蝕變礦物填圖及確定蝕變帶蝕變礦物組合特征中的應(yīng)用。本文選取了金廠金礦

圖2 鉆孔分布示意圖 (底圖據(jù)張華峰,2007)

3 PIMA簡介及其在蝕變礦物分帶中的應(yīng)用

3.1 PIMA簡介

Portable Inf rared M ineral Analyzer(便攜式短波紅外光譜礦物測量儀,簡稱PIMA)是通過測量礦物對短波紅外線 (波長范圍為1300～2500nm)反射率的光譜測量儀。羥基、水、碳酸鹽、氨基、A l-OH、Fe-OH、M g-OH分子鍵對這一桿位的波長具有基本的吸收特征的諧波[3]。因而在例如巖石粉末,鉆孔巖心樣品新鮮面等干地質(zhì)樣品中的包括層狀硅酸鹽、羥基化的硅酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、含氨基在內(nèi)的礦物組具有較強(qiáng)的敏感性,可測試其在標(biāo)本中的含量[4]。中國地質(zhì)調(diào)查局引進(jìn)了PIMA,開展了新疆土屋、云南普朗、西藏曲龍斑巖型銅礦的研究取得了很好的效果[5-7],通過PIMA測量我們可以很快的識別出肉眼所不能識別出的蝕變礦物,對于遠(yuǎn)景勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

3.2 PIMA在本次工作中的應(yīng)用

PIMA測量工作包括野外樣品的采集、現(xiàn)場測量和數(shù)據(jù)處理與解譯3個密切相關(guān)的環(huán)節(jié)。其中每塊樣品均選取不同的部位 (風(fēng)化面、新鮮面、斷面、側(cè)面等)進(jìn)行測試,測試點(diǎn)為3個,測試時間一般在2min。這樣的測試方案可以使得測量數(shù)據(jù)有很好的代表性,工作可在野外完成。本次工作根據(jù)鉆孔編錄圖礦體附近1～2m間距采樣,非礦體部分5～8m間距進(jìn)行采樣測試。由于巖心有缺失部分,故實際距離可能稍有偏差。

依據(jù)本次工作的測試結(jié)果完成了4個鉆孔豎直投影面主要蝕變礦物填圖。通過對4個鉆孔的蝕變礦物統(tǒng)計 (圖3),本區(qū)共發(fā)育23種蝕變礦物以出現(xiàn)頻率5%劃定主要蝕變礦物類型,頻率的高低共有6種,分別是多水高嶺石、蒙脫石、高嶺石、白云母、伊利石、硬石膏。

圖3 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK030四鉆孔總蝕變礦物統(tǒng)計圖

根據(jù)以上的統(tǒng)計分析所選取出的6種礦物,以PIMA所識別出的蝕變礦物的3點(diǎn)平均含量為數(shù)據(jù)來源,可以繪制出各礦物百分含量在空間位置上的變化趨勢圖 (圖4～圖10),即對主要的蝕變礦物進(jìn)行空間礦物填圖。對這6種礦物以及各鉆孔Au品位繪制出的空間趨勢圖可以得到這6種礦物高值區(qū)與Au品位高值區(qū)的關(guān)系 (表1)。

由圖4～圖10,可以得出以下結(jié)論:

等值線圖表明,白云母含量高值區(qū)是以ZK0303標(biāo)高為 -20m、-100m、-200m和ZK04-1標(biāo)高為150m、-50m、-100m、-240m、-400m這5個中心展開的,具有不連續(xù)性,說明礦區(qū)蝕變的復(fù)雜性。與金品位比較后可以看出,投影面整體上金品位的高值區(qū)恰好與白云母的高值區(qū)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性,而且在金品位大于1g/t的位置上下伴有白云母的高值區(qū)。經(jīng)鏡下鑒定本區(qū)PIMA所測得的白云母為絹云母。

圖4 Au品位投影圖 (Y軸為標(biāo)高,單位:m)

圖5 白云母含量投影圖(Y軸為標(biāo)高,單位:m)

圖6 伊利石含量投影圖(Y軸為標(biāo)高,單位:m)

圖7 多水高嶺石含量投影圖(Y軸為標(biāo)高,單位:m)

圖8 蒙脫石含量投影圖(Y軸為標(biāo)高,單位:m)

圖9 高嶺石含量投影圖(Y軸為標(biāo)高,單位:m)

圖10 硬石膏含量投影圖(Y軸為標(biāo)高,單位:m)

受鉆孔產(chǎn)度所限,在鉆孔可取樣的長度內(nèi),伊利石在4個鉆孔中非常發(fā)育,在ZK04-1中伊利石峰值與A u品位峰值呈負(fù)相關(guān)。

多水高嶺石 (埃洛石)主要集中在ZK0303和ZK04-1的標(biāo)高300～100m區(qū)域,而后向外展開。并且多水高嶺石的變化趨勢與蒙脫石在投影面上的變化趨勢具有負(fù)相關(guān)性。

蒙脫石的高值區(qū)與白云母的高值區(qū)具有負(fù)相關(guān)的分布趨勢而與金品位高值區(qū)大致出現(xiàn)了正相關(guān)的分布特征。在ZK0303和ZK04-1中蒙脫石極高值與金出現(xiàn)的幾乎一致性,對于金分布具有部分的指示作用。

高嶺石和硬石膏在 ZK0303、ZK0306和ZK04-1上具有明顯峰值,而在ZK0003中卻并不存在明顯的峰值,硬石膏與金品位在整個剖面上幾乎負(fù)相關(guān)。

結(jié)合PIM A測試結(jié)果完成的蝕變礦物填圖,統(tǒng)計相同空間位置出現(xiàn)的PIMA蝕變礦物出現(xiàn)的概率,可以得出PIMA蝕變分帶的蝕變礦物組合特征 (圖11)。

青磐巖化帶:青磐巖化帶在本區(qū)鉆孔野外及顯微鏡下主要表現(xiàn)為綠泥石化。由于綠泥石化在本區(qū)主要發(fā)育在節(jié)理面上,并且主要由角閃石蝕變而來并且含量極低。因此通過蝕變分帶結(jié)合PIMA測試結(jié)果,本區(qū)青磐巖化帶蝕變礦物組合為蒙脫石+硬石膏組合,其他蝕變礦物雖然可能存在,但是通過對ZK0003的單獨(dú)分析研究,當(dāng)不與其他蝕變相疊加是這一組合是最為確定的。

鉀化帶:鉀化帶在本區(qū)鉆孔野外及顯微鏡下觀察主要發(fā)育鉀長石化和硅化。鉀長石會蝕變成高嶺石,但是本區(qū)以鉀長石為主。因此 PIMA測試結(jié)會出現(xiàn)蝕變礦物組合分布不連續(xù)有不連續(xù)性,出現(xiàn)斷續(xù)的高嶺石+多水高嶺石±蒙脫石,其他幾種主要蝕變礦物少見。在接近青磐巖化一側(cè)的鉀化會出現(xiàn)硬石膏,這一點(diǎn)可以作為判斷礦體方向的證據(jù)。

絹英巖化帶:本區(qū)絹英巖化帶在野外和顯微鏡下觀察結(jié)果為較為細(xì)小的絹云母顆粒集中分布并且伴有幾乎同量的黏土礦化。PIMA測試結(jié)果顯示,絹英巖化帶蝕變礦物組合為白云母+多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石。其中,富礦位置主要出現(xiàn)在絹英巖化帶附近,即富礦位置PIMA測試蝕變礦物組合應(yīng)為白云母+多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石。

通過對以上PIMA礦物分帶的特征可總結(jié)出,硬石膏由于是一種氧化低溫環(huán)境下的產(chǎn)物而遠(yuǎn)離礦體賦存于青磐巖化帶中,鉀化帶與絹英巖化帶之間礦物組合特征僅相差絹云母化這一更加高溫的蝕變礦物。由此我們可以得出明顯的PIMA礦物組合特征,為PIMA技術(shù)在本區(qū)快速確定礦體位置提供證據(jù)。

表1 鉆孔Au品位及主要蝕變礦物高值區(qū)域分布表

圖11 PIMA礦物組合分帶圖

4 結(jié)論

金廠金礦18號礦體為巖漿穹窿型隱伏礦體,蝕變圍巖主要為花崗斑巖 (張景海)。通過對18號礦體的四個鉆孔 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK0306進(jìn)行PIMA測試工作得出以下結(jié)論。

結(jié)合PIMA測試僅可檢測出含有羥基、水、碳酸鹽、氨基、A l-OH、Fe-OH、M g-OH分子鍵的礦物這一屬性,鉀化帶僅可檢測出斷續(xù)分布的高嶺石分布,青磐巖化帶因綠泥石含量并不利于檢測而只能借助野外蝕變帶的換分確定其蝕變礦物組合特征,絹英巖化帶因其特征性的礦物絹云母 (白云母細(xì)屑)含量極高而非常容易被 PIMA檢測出含量較高的白云母。

通過PIMA測試,本次工作共確定出礦區(qū)6種主要蝕變礦物,分別是多水高嶺石、伊利石、蒙脫石、高嶺石、硬石膏、白云母。根據(jù)測試結(jié)果繪制出主要蝕變礦物的空間等值線投影圖。

在綜合了蝕變分帶工作的結(jié)果后,可以確定工作區(qū)內(nèi)的蝕變帶蝕變礦物組合特征為青磐巖化帶:蒙脫石+硬石膏,其他礦物分布較為分散;鉀化帶:分布不連續(xù)的多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石,其他幾種主要蝕變礦物少見;絹英巖化帶:白云母+多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石。

本次工作運(yùn)用便攜式短波紅外光譜儀測試金廠金礦 18號礦體中的鉆孔 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK0306的蝕變礦物相對含量,將測試結(jié)果與野外蝕變帶劃分工作結(jié)果結(jié)合確定了礦體圍巖蝕變帶蝕變礦物的組合特征,為進(jìn)一步進(jìn)行快速的蝕變帶劃分和確定礦體位置提供了證據(jù)。

[1] 李真真,李勝榮,張華峰.黑龍江東寧縣金廠金礦圍巖蝕變和成礦年代學(xué)特征 [J].礦床地質(zhì),2009,28(1):83-92.

[2] 張華峰.黑龍江省東寧縣金廠金礦的圍巖蝕變特征與成礦時代、類型研究 [R].博士后研究工作報告,2007.

[3] Thompson Anne J B,Hauff Phoebe L,Audrey J Robitaille.Alteration Mapping in Exploration:Application of Short-Wave Infrared(SW IR)Spectroscopy[J].Society of economic geologists,1999,39:15-27.

[4] Integrated Spectronics.Short Wave Infrared Spectroscopy for Geological Mapping and Mineral Exploration Using the Pima Field Portable Spectrometer.6th edition of Pima SP and Pima View User Manual,Baulkan Hills,NSW,Australia,1999:7247.

[5] 章革,連長云.PIMA在云南普朗斑巖銅礦礦物識別中的應(yīng)用 [J].地學(xué)前緣,2004,12(40):460.

[6] 章革,連長云,王潤生.便攜式短波紅外礦物分析儀 (PIMA)在西藏墨竹工卡縣驅(qū)龍銅礦區(qū)礦物填圖中的應(yīng)用[J].地質(zhì)通報,2005,24(5):480-484.

[7] 連長云,章革,元春華,等.短波紅外光譜礦物測量技術(shù)在熱液蝕變礦物填圖中的應(yīng)用——以土屋斑巖銅礦床為例[J].中國地質(zhì),2005,32(3):483-495.