張榮,周文博,陽(yáng)正勇,周榮輝,劉彤,穆海旗
(核工業(yè)二四三大隊(duì), 內(nèi)蒙古 赤峰 024000)
大興安嶺中南段呈北-東向從巴林左旗西側(cè)通過(guò),與開(kāi)魯、通遼盆地相鄰,面積約為373.39 km2(何保等,2018)。大興安嶺南段是中國(guó)北方著名的有色金屬基地和鉛鋅鎢鉬錫鐵多金屬礦集區(qū)(王承洋,2015),研究區(qū)位于大興安嶺中南段西南坡,西拉沐倫河斷裂的北側(cè),地理位置優(yōu)越,成礦條件有利(張榮等,2020)。從成礦區(qū)域而言,區(qū)域內(nèi)屬大興安嶺中南段銅多金屬礦集中區(qū)(何保等,2018;李文國(guó),1996;張廣范等,2005)。地球化學(xué)測(cè)量采用表生地球化學(xué)方法認(rèn)識(shí)和解決原生地球化學(xué)問(wèn)題,利用成礦元素次生分散信息發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)原生礦床(景寶盛等,2014;趙娟等,2018),在淺覆蓋區(qū)使用地球化學(xué)勘查方法技術(shù)取得不少進(jìn)展(馬維等,2014;王翰等,2018;孫彬彬等,2018;段星星等,2018;韓志軒等,2017)。在研究區(qū)開(kāi)展了1∶1萬(wàn)次生暈地球化學(xué)測(cè)量掃面工作,面積為10 km2。筆者通過(guò)對(duì)該區(qū)異常的分析、篩選、野外地表槽探揭露檢查、評(píng)價(jià),明確了區(qū)內(nèi)的找礦方向,選定下一步找礦靶區(qū),為該區(qū)勘查工作提供了基礎(chǔ)性化探資料。利用鉆探工程,對(duì)異常區(qū)深部進(jìn)行揭露,總結(jié)分析了次生暈地球化學(xué)找礦在該區(qū)找礦效果。
研究區(qū)位于中朝板塊北緣,晚古生代陸殼增生區(qū)、板塊碰撞消減地帶,位于大興安嶺中南段西南坡,西拉沐倫河斷裂的北側(cè),該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巖漿活動(dòng)和火山作用強(qiáng)烈(張慶新等,2009)?;鹕絿姲l(fā)基底由早二疊世哲斯組構(gòu)成,二疊系是區(qū)域內(nèi)礦床的主要產(chǎn)出層位(孫引強(qiáng)等,2019)。
研究區(qū)地層有下二疊統(tǒng)哲斯組,巖性為一套糜棱巖、糜棱巖化砂礫巖、板巖夾矽卡巖化鈣質(zhì)砂巖;上侏羅統(tǒng)滿(mǎn)克頭鄂博組,巖性為中酸性火山巖;第四系殘坡積物等(圖1)。下二疊統(tǒng)哲斯組是主要的賦礦層位。
本區(qū)屬于大興安嶺中生代火山巖帶,位于大板-烏蘭浩特火山噴發(fā)帶的南西端,火山噴發(fā)基底由早二疊世哲斯組構(gòu)成,燕山運(yùn)動(dòng)早期,基底斷裂構(gòu)造強(qiáng)烈活動(dòng),導(dǎo)致了大規(guī)模的巖漿噴發(fā)-侵入活動(dòng)。
研究區(qū)侵入巖時(shí)代為早白堊世。巖石類(lèi)型為酸性巖,主要分布在研究區(qū)以北。早白堊世是大興安嶺多金屬礦化蝕變帶主要成礦期,區(qū)內(nèi)的早白堊世花崗巖(K1γ)與多金屬成礦關(guān)系密切。侵入于上侏羅統(tǒng)滿(mǎn)克頭鄂博組(J3m)的火山巖,北側(cè)侵入下二疊統(tǒng)哲斯組,侵入體是沿東西向斷裂以巖墻擴(kuò)張機(jī)制侵入就位的,后期斷裂復(fù)活,致使巖石破碎。
本區(qū)構(gòu)造以近東西向和北東向?yàn)橹鳌=鼥|西向構(gòu)造主要發(fā)育在南部,為西拉沐倫河斷裂帶的通過(guò)地帶,其控制著后期地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育,并顯示出多期活動(dòng)性;北東向構(gòu)造為古生代以來(lái)的主體構(gòu)造,其華力西期主要表現(xiàn)為縱彎褶皺,在燕山期表現(xiàn)為張扭性斷裂及構(gòu)造-巖漿巖帶的展布,并改造了東西向構(gòu)造(張壯,2013)。礦化受這2組構(gòu)造控制,一般產(chǎn)于2組構(gòu)造的交匯部位。其次發(fā)育有南北向和北西向斷裂構(gòu)造(圖1)。
1.第四系殘坡積物;2.上侏羅統(tǒng)滿(mǎn)克頭鄂博組中酸性火山巖;3.下二疊統(tǒng)哲斯組上段弱糜棱巖化砂礫巖;4.下二疊統(tǒng)哲斯組上段弱糜棱巖化含礫砂巖;5.下二疊統(tǒng)哲斯組上段含大理巖條帶或扁豆體的糜棱巖化砂礫巖;6.下二疊統(tǒng)哲斯組上段灰黑色板巖;7.下二疊統(tǒng)哲斯組上段矽卡巖化鈣質(zhì)砂巖;8.下二疊統(tǒng)哲斯組上段條帶狀糜棱巖;9.下二疊統(tǒng)哲斯組上段糜棱巖化砂礫巖;10.下二疊統(tǒng)哲斯組上段黃褐色糜棱巖;11.下二疊統(tǒng)哲斯組上段絹云母糜棱巖;12.早白堊世花崗巖;13.石英脈;14.閃長(zhǎng)玢巖脈;15.煌斑巖脈;16.地表礦體及編號(hào);17.逆斷層及編號(hào); 18.性質(zhì)不明斷層及編號(hào);19.地質(zhì)界線(xiàn);20.地質(zhì)體產(chǎn)狀;21. 孔雀石;22. 探槽位置及編號(hào)
受蒙古大洋板塊向中朝陸臺(tái)板塊俯沖消減作用的影響,使該區(qū)的二疊系產(chǎn)生強(qiáng)烈的動(dòng)力變形,形成區(qū)域韌性變形帶,同時(shí)在韌性變形帶上形成了多個(gè)不對(duì)稱(chēng)的小背斜和小向斜。在小背斜的軸部由于應(yīng)力集中已形成剝離空間,兩翼產(chǎn)生層間破碎,形成有利礦液運(yùn)移和充填的構(gòu)造條件(趙大鵬,2001;陳科,2011)。
元素在地殼和上地幔中的含量不是固定不變的,它們總是處在不斷地運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中,運(yùn)動(dòng)的結(jié)果或是導(dǎo)致元素的分散,或是導(dǎo)致元素的集中(侯長(zhǎng)才等,2019)。研究區(qū)地形較平緩、水系不發(fā)育,多為土壤發(fā)育的低山或丘陵地區(qū),較適合土壤地球化學(xué)測(cè)量,進(jìn)行異常查證(李民飛等,2019)。測(cè)線(xiàn)垂直地質(zhì)體(蝕變帶、地層、構(gòu)造等)走向布設(shè),在構(gòu)造、巖體較發(fā)育地段,以較密的點(diǎn)控制其寬度,使其不致遺漏礦化異常(李倩,2019)。
(1)野外定點(diǎn)。野外采樣采用手持GPS定點(diǎn),要求定點(diǎn)誤差小于10 m。
(2)樣品采集。測(cè)網(wǎng)為 100 m×20 m,采樣密度為500點(diǎn)/km2。在殘、坡積土壤分布地區(qū),采樣深度在距地表30~40 cm深處的B層(淋積層)或C層(母質(zhì)層)中采取(李倩,2019)。在一些發(fā)育有較厚層殘積土的地區(qū),加深在50 cm以上。采樣粒級(jí)在-10~+20目。確保原始樣品重量到達(dá)150 g。如遇有巖石露頭,倒石堆等不能取樣時(shí),可以空樣或移點(diǎn),并在記錄卡中注明。樣品采集應(yīng)避開(kāi)人工污染。樣品采集應(yīng)該在一點(diǎn)多坑,多點(diǎn)組合,化探樣品應(yīng)具有廣泛的代表性。
(3)樣品測(cè)試。根據(jù)1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量對(duì)采集的樣品分析Cu、Pb、Zn、Ag、Mo 5種元素。
(4)數(shù)據(jù)處理。①背景值的確定方法:背景值采用算術(shù)平均法來(lái)計(jì)算,計(jì)算公式如下。
②異常下限的確定:應(yīng)用背景平均值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)方差。
式中:P——異常下限;So——標(biāo)準(zhǔn)方差
表1 地球化學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果表(10-6)Tab.1 Results of geochemical parameter calculation
元素地球化學(xué)特征主要反映元素在區(qū)內(nèi)的富集與變化規(guī)律,從而指導(dǎo)找礦(段星星等,2019;孫社良等,2018)。通過(guò)1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量,發(fā)現(xiàn)該區(qū)地球化學(xué)特征明顯,全區(qū)土壤中元素富集系數(shù)大于1的元素有Ag、Pb,其中以Ag的富集系數(shù)最大,Pb富集系數(shù)次之,元素的變異系數(shù)為0.057~1.00,其中Ag的變異系數(shù)最大,Pb和Cu次之(表2)。
表2 土壤中元素的地球化學(xué)特征表Tab.2 Geochemical characteristics of elements in soil
單元素異常的圈定:結(jié)合地球化學(xué)等量線(xiàn)、地質(zhì)背景及圈定效果確定出實(shí)用異常下限,并以此實(shí)用異常下限值在數(shù)據(jù)圖上直接圈定單元素異常(趙娟等,2018)。
單元素異常的圈定依據(jù):異常面積一般大于0.01 km2,異常編號(hào)用元素符號(hào)加阿拉伯?dāng)?shù)字按順序編號(hào),本區(qū)共圈定出面積大于0.01 km2的單元素異常27個(gè),其中Cu元素7個(gè),Pb異常5個(gè),Zn異常4個(gè),Ag異常4個(gè),Mo異常7個(gè)。單元素異常的主要特征參數(shù)見(jiàn)表3、圖2。
1.第四系;2.侏羅系滿(mǎn)克頭額博組;3.二疊系哲斯組;4.早白堊世花崗巖;5.實(shí)測(cè)逆斷層及編號(hào);6.性質(zhì)不明斷層;7.地質(zhì)界線(xiàn);8.背景值;9.一倍異常下限范圍;10.二倍異常下限范圍;11.四倍異常下限范圍;12.八倍異常下限范圍;13.單元數(shù)異常編號(hào)
表3 單元素異常特征表Tab.3 Single-element anomaly characteristics
綜合異常的圈定:在單元素異常的基礎(chǔ)上,根據(jù)各元素異常的空間組合特征,結(jié)合異常地質(zhì)成因等進(jìn)行綜合異常圈定(段吉學(xué)等,2019),在該區(qū)共篩選出綜合異常面積和強(qiáng)度大、單元素異常套合較好、具有較好的成礦條件的綜合異常4處。其中甲類(lèi)異常3處(AS1、AS2、AS3),AS1和AS2屬Pb、Zn、Cu、Mo、Ag等元素組成的綜合異常;AS3屬Pb、Zn、Mo等元素組成的綜合異常。丙類(lèi)異常1個(gè)(AS4),屬Pb、Mo等元素組成的綜合異常(表4、圖3)。
續(xù)表3
表4 元素綜合異常的評(píng)序及分類(lèi)表Tab.4 Ranking and classification of element anomalies
1.第四系殘坡積物;2.侏羅系滿(mǎn)克頭額博組;3.二疊系哲斯組;4早白堊世花崗巖;5.實(shí)測(cè)逆斷層及編號(hào);6.性質(zhì)不明斷層及編號(hào);7.推測(cè)斷層;8.地質(zhì)界線(xiàn);9.Cu異常;10.Pb異常;11.Zn異常;12.Ag異常;13.Mo異常;14.綜合異常范圍及編號(hào);15.化探地質(zhì)綜合剖面位置及編號(hào);16.鉆孔位置及編號(hào)
2.3.1 AS1 化探異常特征
AS1號(hào)異常位于測(cè)區(qū)的東南部,異常面積最大,在AS1號(hào)異常區(qū)中包括7個(gè)異常子區(qū),分別編號(hào)為AS1-1-AS1-7,有6個(gè)濃集中心,面積接近2.59 km2(圖2、圖3)。異常形狀為不規(guī)則帶狀,為未封閉異常?;酱紊鷷灻娣e大,強(qiáng)度高,分帶齊全。異常元素組合為:Zn-Pb-Cu-Mo-Ag。異常區(qū)出露的巖性有含大理巖條帶的糜棱巖化砂礫巖、灰黑色板巖、矽卡巖化鈣質(zhì)砂巖、條帶狀糜棱巖、糜棱巖化砂礫巖、黃褐色糜棱巖、絹云千糜巖。異常區(qū)發(fā)現(xiàn)有鉛礦體3個(gè),鉬礦體2個(gè),銅礦體1個(gè),鋅礦體1個(gè),其走向均為北東向,與異常單元素異常濃集中心的總體走向一致。同時(shí),部分單元素異常還受到F1、F2、F3、F4等4條構(gòu)造蝕變帶的控制,其走向與異常單元素異常濃集中心的總體走向一致,為礦致異常,其為進(jìn)一步尋找次生暈源提供可靠的化探依據(jù)。
2.3.2 AS2 化探異常特征
AS2位于測(cè)區(qū)的中北部,面積為0.29 km2,為封閉異常(圖2、圖3),有2個(gè)濃集中心,異常元素組合為:Cu-Zn-Mo-Pb-Ag。異常區(qū)出露的巖性有弱糜棱巖化砂礫巖、弱糜棱巖化含礫砂巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖。異常區(qū)發(fā)現(xiàn)有銀礦體1個(gè),其走向北西向,與異常單元素異常濃集中心的總體走向一致。同時(shí),部分單元素異常還受到F1構(gòu)造蝕變帶的控制,其走向與異常單元素異常濃集中心的總體走向一致。元素套合關(guān)系較好,異常面積相對(duì)較大,濃集中心的展布方向基本上為北西向,與發(fā)現(xiàn)的礦脈走向方向一致,說(shuō)明異??赡苁怯捎诙嘟饘俚V化所引起。由此說(shuō)明該異常為礦致異常,AS2有進(jìn)一步找礦的前景。
2.3.3 AS3 化探異常特征
AS3位于測(cè)區(qū)西區(qū)北部,為封閉異常(圖2、圖3),面積為0.20 km2。異常元素組合為:Zn-Pb-Mo。異常區(qū)出露的巖性有弱糜棱巖化砂礫巖、弱糜棱巖化含礫砂巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖。該異常還受到F1構(gòu)造蝕變帶和次一級(jí)構(gòu)造的控制,其走向與異常單元素異常濃集中心的總體走向一致。該異常中Mo異常面積最大,異??偯娣e為0.128 km2,Pb、Zn次之。濃集中心的展布方向基本上為北東向,該異常區(qū)主要受到F1構(gòu)造的控制,濃集中心的走向與構(gòu)造的走向方向一致。由此說(shuō)明該異常為構(gòu)造控制異常,AS3具有一定的找礦前景。
2.3.4 AS4 化探異常特征
AS4位于測(cè)區(qū)的中南部,為封閉異常(圖2、圖3),面積為0.04 km2。異常元素組合為:Pb-Mo。異常中Mo異常走向近南北,面積為0.033 km2,異常平均值為3.90×10-6,異常極值為5.50×10-6,面金屬量為11.75×10-6km2,異常濃度分級(jí)為2級(jí);Pb異常包含在Mo異常范圍內(nèi),面積為0.018 km2,面金屬量為62.39×10-6km2,最高異常值的濃集中心與Mo元素異常濃集中心重合,異常濃度分級(jí)為1級(jí)。該異常為丙類(lèi)異常,異常區(qū)出露的巖性有弱糜棱巖化砂礫巖。該異常走向與異常單元素異常濃集中心的總體走向一致。該異常組合簡(jiǎn)單,面積較小,異常值較低,成礦地質(zhì)條件中等或差,找礦意義不大。
通過(guò)對(duì)1∶1萬(wàn)化探次生暈AS1異常區(qū)2個(gè)子異常(AS1-3、AS1-6)濃集中心地段開(kāi)展了1∶2 000化探次生暈及地質(zhì)綜合剖面檢查,剖面編號(hào)分別為A-A′和B-B′(圖3)。
AS1-3號(hào)子區(qū)位測(cè)區(qū)南部,圍巖為灰綠色條帶狀糜棱巖,有強(qiáng)烈硅化和褐鐵礦化,可見(jiàn)孔雀石、方鉛礦。從AS1-3異?;酱紊鷷灱暗刭|(zhì)綜合剖面(圖4)可以看出,該異常5種元素有一個(gè)共同的濃集中心,Cu、Pb、Zn的異常值較高,Ag、Mo異常值較低。取樣長(zhǎng)1.5 m,分析結(jié)果Cu含量為0.22%,Pb含量為8.34%,Ag含量為311.12×10-6。
1.條帶狀糜棱巖;2.構(gòu)造破碎帶;3.糜棱巖化砂礫巖;4.閃長(zhǎng)玢巖脈;5.孔雀石;6.硅化;7.礦體位置及編號(hào)
AS1-6號(hào)子異常區(qū)位于測(cè)區(qū)南部,在異常檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地表在坡積礫石中見(jiàn)到強(qiáng)烈的硅化、褐鐵礦化蝕變及鉛的氧化礦物,該異常有2個(gè)不同的濃集中心,東面的濃集中心異常值較高,Cu、Pb、Zn、Mo的異常值較高,西面的濃集中心異常值偏低(圖5),所以在山脊處探索性的布設(shè)TC-4探槽。TC-4號(hào)探槽中見(jiàn)多金屬礦體1條,長(zhǎng)為9.4 m, Cu平均品位為0.287%,最高品位為0.77%;Ag平均品位為34.23×10-6,最高品位為123.44×10-6;Pb平均品位為0.736%,最高品位為1.45%;Zn平均品位為1.38%,最高品位為3.19%。后期經(jīng)槽探、鉆探沿傾向、走向深部追索控制了礦體,擴(kuò)大了礦體規(guī)模,增加資源儲(chǔ)量。從圖5可以看出,TC-4探槽的見(jiàn)礦位置的高程大于化探異常極值點(diǎn)的高程,二者之間位置相距40 m,這是由于山坡上同生異常遷移造成的,目前沒(méi)有地表工程查證。
1.糜棱巖化砂礫巖;2.條帶狀糜棱巖;3.絹云千糜巖;4.孔雀石;5.硅化;6.礦體位置及編號(hào)
通過(guò)AS1號(hào)異常中子異常的驗(yàn)證結(jié)果可以看出,該異常工業(yè)價(jià)值顯著,找礦效果突出,具有良好的成礦前景。
采用類(lèi)似的勘查技術(shù)方法手段,在其他異常地段均發(fā)現(xiàn)多條多金屬礦體,全區(qū)目前共發(fā)現(xiàn)44條礦體,其中有20條以上礦體是通過(guò)化探次生暈勘查技術(shù)方法所發(fā)現(xiàn)。
(1)1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量綜合異常在該區(qū)極為顯著,異常對(duì)有利地質(zhì)體、構(gòu)造及特征等反映得更加清晰,濃集中心更加明顯,對(duì)異常源的定位更加精準(zhǔn),利用1∶2 000次生暈和地質(zhì)綜合剖面測(cè)量有利于快速尋找礦化線(xiàn)索,為找礦提供了靶區(qū)。
(2)測(cè)區(qū)東南部為主要化探異常區(qū),化探異常范圍大,多金屬元素套合較好,異常強(qiáng)度高,在異常區(qū)已發(fā)現(xiàn)多條工業(yè)礦體。AP1化探異分布與本區(qū)主體構(gòu)造線(xiàn)方向一致,異常呈北東向展布異,異常未封閉,是主要的化探異常區(qū)。AP2異常總體形態(tài)以北西向?yàn)橹?,異常濃集中心明顯,元素套合好,異常強(qiáng)度高,該化探異常已發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦體。是下一步找礦的工作的重點(diǎn)區(qū)。
(3)通過(guò)1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量及1∶2 000次生暈和地質(zhì)綜合剖面測(cè)量,對(duì)異常區(qū)地表槽探查證,深部鉆探工程控制,主要化探異常區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)多條工業(yè)礦體,擴(kuò)大了礦體規(guī)模,增加了資源儲(chǔ)量。充分證明了次生暈地球化學(xué)找礦方法在該區(qū)效果顯著。
致謝:感謝審稿專(zhuān)家的寶貴意見(jiàn),感謝核工業(yè)二四三大隊(duì)馬福森高級(jí)工程師在野外期間對(duì)工作的指導(dǎo)以及對(duì)本文提出了很好的建議,以及幫助我修改論文的同事們,在此一致深表謝意。
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