程培生 ，汪曙潮，李壯， 顧大年，張建明，杜東旭

(1.東華理工大學(xué) 核資源與環(huán)境國家重點實驗室,江西 南昌 330013;2.安徽省勘查技術(shù)院,安徽 合肥 230031)

0 引言

安徽西灣鉛鋅礦是近年在第四系覆蓋區(qū)發(fā)現(xiàn)的、主要產(chǎn)于基底沉積地層中、達大型規(guī)模的多金屬礦[1-2]。該區(qū)位于廬樅火山盆地北緣，屬圩區(qū)，水網(wǎng)發(fā)育，第四系覆蓋層厚30～126 m，勘查難度大。為了實現(xiàn)找礦突破，項目組采用了物探、化探、鉆探相結(jié)合的綜合勘查手段[3-4]，各方法在不同的勘查階段發(fā)揮著不同的作用[5-7]。就化探而言，眾多學(xué)者不斷總結(jié)建立了典型礦床的勘查模型[8-10]，提高了異常的識別、解釋能力，從而提高了預(yù)測的準確性[11-15]。筆者利用鉆孔中巖心樣的分析結(jié)果，對不同賦礦部位的元素異常進行研究，獲得了礦體的元素異常變化特征，總結(jié)了礦體與異常的對應(yīng)關(guān)系，并指示了進一步找礦方向。

1 地質(zhì)背景

西灣鉛鋅礦位于長江中下游重要的礦集區(qū)——廬樅火山巖盆地，其大地構(gòu)造位置位于揚子板塊北東緣，靠近華北、揚子兩大板塊的拼合帶[16]。礦區(qū)位于廬樅火山巖盆地北部邊緣，燕山期褶皺隆起帶與火山盆地的過渡帶，地處周家大山印支期褶皺隆起帶和廬樅燕山期火山盆地之間的蜀山—湯溝燕山期褶皺隆起帶、黃姑—祈雨山背斜東南翼。

礦區(qū)全部為第四系覆蓋，鉆探揭露的主要地質(zhì)特征如下：白堊系下統(tǒng)龍門院組(K1l)火山巖不整合覆蓋于基底地層三疊系中統(tǒng)銅頭尖組(T2t)、東馬鞍山組(T2d)之上，地層總體走向NE，傾向SE(圖1)。龍門院組主要巖性為角礫凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、(沉)凝灰?guī)r，銅頭尖組主要為鈣質(zhì)粉砂巖、砂巖、石英細砂巖、雜砂巖，東馬鞍山組主要為角礫狀灰?guī)r、硬石膏巖[1-2]。

1—白堊系下統(tǒng)龍門院組；2—侏羅系下統(tǒng)磨山組；3—三疊系上統(tǒng)拉犁尖組；4—三疊系中統(tǒng)銅頭尖組；5—三疊系中統(tǒng)東馬鞍山組；6—三疊系下統(tǒng)南陵湖組；7—粗安斑巖；8—閃長巖；9—推測地質(zhì)界線；10—推測斷層；11—礦體水平投影范圍；12—研究區(qū)范圍；13—勘探線

礦區(qū)的巖漿巖主要是粗安斑巖和閃長巖。粗安斑巖主要分布在礦區(qū)西南部，產(chǎn)于白堊系龍門院組的火山巖中；閃長巖則產(chǎn)于礦區(qū)東北部的周楊村，與東馬鞍山組灰?guī)r呈侵入接觸，接觸帶礦化蝕變?nèi)酢?jù)綜合物探資料和鉆探驗證成果，在礦區(qū)確定4條NE向斷層(F1～F4)和1條NW向斷層(F5)。

2 礦床特征

總體上，礦體的分布主要受東馬鞍山組角礫狀灰?guī)r破碎帶控制，該破碎帶分布在火山巖之下、硬石膏之上。礦區(qū)圈出鉛鋅主礦體4個，小礦體39個。平面上礦體整體走向NEE，傾向NW，傾角2°～62°(圖2)，剖面上呈“V”字型(圖3)。

圖2 西灣鉛鋅礦20線地質(zhì)剖面

圖3 西灣鉛鋅礦縱Ⅱ線地質(zhì)剖面

主礦體賦存的部位主要有3個：

上部龍門院組火山巖、次火山巖中：I號主礦體，主要受裂隙控制，礦體具有尖滅再現(xiàn)特點，呈薄板狀、透鏡狀產(chǎn)出。礦石主要為細脈狀，為低品位鉛鋅礦體，平均品位Pb 0.40%，Zn 0.81%。

中部龍門院組火山巖與東馬鞍山組角礫狀灰?guī)r接觸帶附近：Ⅱ號主礦體，主要受接觸帶控制，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。礦石以脈狀和浸染狀為主，為工業(yè)鉛鋅礦體，平均品位Pb 0.79%，Zn 1.09%。

下部東馬鞍山組角礫狀灰?guī)r破碎帶：Ⅲ號、Ⅳ號主礦體，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。礦石以浸染狀為主，局部脈狀或團塊狀，為工業(yè)鉛鋅礦體，平均品位Pb 1.00%，Zn 1.57%和Pb 0.65%，Zn 2.09%。

4個主礦體初步估算的鉛鋅礦推斷資源量達97.4萬t，為大型規(guī)模。

總體上，自SW往NE，整個礦區(qū)有以鋅礦為主到以鉛礦為主的分帶特征。

3 鉆孔原生暈特征

本次工作在礦區(qū)的36個鉆孔中按5～10 m取一個樣，系統(tǒng)采集了1 682件巖心樣。由自然資源部合肥礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心分析了As、Sb、Bi、Pb、Zn、Ag、Au、W、Mo、Cu共10種元素，樣品分析嚴格按照地球化學(xué)普查規(guī)范(DZ/T 0011—2015)、地質(zhì)礦產(chǎn)實驗室測試質(zhì)量管理規(guī)范(DZ/T 0130—2006)有關(guān)要求執(zhí)行，分析的檢出限、報出率、內(nèi)檢合格率均在90%以上，獲得的16 820個分析數(shù)據(jù)可靠。

3.1 主要巖性的元素含量特征

不同地質(zhì)單元分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果(表1)表明：東馬鞍山組灰?guī)r中As、Sb、Pb、Zn、Ag、Mo含量最高，其中As、Pb、Ag等元素含量較其他地質(zhì)單元高一個數(shù)量級，指示了該單元為鉛鋅礦的主要賦礦部位；W、Cu、Au含量自龍門院組火山巖—東馬鞍山灰?guī)r—東馬鞍山組硬石膏依次降低，可能指示上述元素含量主要為巖性的反映。

表1 西灣礦區(qū)主要巖性元素含量統(tǒng)計

與區(qū)域地層(安徽省揚子地層區(qū))比較，礦區(qū)龍門院組Pb、Ag、As、Sb、W、Mo、Cu濃集系數(shù)為1.45～3.93，說明礦區(qū)該層位上述元素含量中疊加了后期熱液活動的影響；礦區(qū)東馬鞍山組灰?guī)r中Pb、Zn、Ag、As、Sb、Cu濃集系數(shù)高，特別是Pb、Zn、Ag濃集系數(shù)分別達67.98、212.04和917.96，指示了以鉛鋅銀為主的礦化熱液的大量疊加；而東馬鞍山組硬石膏上述元素濃集系數(shù)低，顯示該層位沒有明顯疊加成礦熱液。

以上分析與本區(qū)龍門院組主要為礦層頂板、東馬鞍山組灰?guī)r為礦體賦存部位、東馬鞍山組硬石膏層為礦體底板的地質(zhì)特征相吻合。

3.2 元素組合特征

將10個元素的分析數(shù)據(jù)作R型聚類分析，獲得的元素相關(guān)譜系如圖4所示。可以看出As-Sb-Pb-Zn-Ag-Mo為一組元素組合，相關(guān)性好，為鉛鋅礦成礦作用的指示。

圖4 西灣鉛鋅礦光譜樣元素聚類分析譜系

3.3 異常特征

聚類分析顯示，As、Sb、Pb、Zn、Ag、Mo等元素與本區(qū)鉛鋅礦化關(guān)系密切，選擇上述元素進行異常特征分析，有利于指導(dǎo)找礦。

對全部巖心樣分析數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，求得礦區(qū)各元素的異常下限及分帶值(表2)。選取鉆孔中鉆遇的首個火山巖樣、首個灰?guī)r樣的元素含量勾繪異常圖(圖5、圖6)，對不同地質(zhì)單元的元素含量及異常特征進行對比研究，取得以下認識。

圖5 首個火山巖樣元素異常

圖6 首個灰?guī)r樣元素異常

表2 異常下限及分帶值

1)火山巖樣品異常特征

火山巖樣品的異常規(guī)模小、強度弱，僅在礦體中部的12線～20線有規(guī)模較小、強度中等的Pb、Zn、Ag異常，其中Zn異常較發(fā)育，有中、內(nèi)帶，Pb、Ag中帶面積小。As、Sb、Mo異常強度弱且零星。Bi為較高強度的點異常。

上述異常特征指示，本區(qū)火山巖中鉛鋅礦化強度較弱，規(guī)模較小。12線～20線之所以有較明顯Pb、Zn、Ag異常，一方面與ZK2001附近分布于火山巖中的Ⅰ號主礦體較發(fā)育有關(guān)；另外也與礦體埋深較小，距采樣位置較近(82 m)有關(guān)。而ZK113、ZK2407和ZK4401等地，雖然主礦體品位高、厚度大，但因礦體主要產(chǎn)于東馬鞍山組灰?guī)r中，埋深較大、距離采樣位置較遠，沒有引起明顯的異常。

2)角礫狀灰?guī)r樣品異常特征

Pb、Zn、Ag、As、Sb有明顯的高強度異常(ZK113與ZK813之間異常不連續(xù)應(yīng)由兩勘探線間距大，樣品缺失所致)，異常規(guī)模大，異常范圍在走向和傾向上均大于礦體投影范圍，在礦體走向的北東端，異常還有明顯的延伸；異常強度高，內(nèi)、中、外帶齊全，其中異常最大值Pb達20 821.8×10-6、Zn達13 014.7×10-6、Ag達22 886.2×10-9；異常具明顯的組分分帶，自南西到北東有(Mo、Ag)-Zn-Pb-Sb的分帶特征；同時，Sb、Bi異常在礦體的西北側(cè)較發(fā)育，可能指示了熱液的來源方向。

Pb、Zn、Ag、As、Sb異常強度、規(guī)模與礦化的強弱有明顯的對應(yīng)關(guān)系。異常整體與礦體走向一致，為NE向。南西端Zn、Ag異常高，與ZK519、ZK113控制的礦體以鋅為主對應(yīng)；北東端Pb異常強度大，與ZK4401控制的礦體以鉛為主吻合；中部Pb、Zn、Ag異常均高，為12線～32線間鉛鋅礦體的反映。

4 討論

4.1 元素含量、組合特征及其指示意義

不同地質(zhì)單元元素的含量可以比較明確地指示礦化的主要層位。本區(qū)的東馬鞍山組角礫狀灰?guī)r主要成礦元素含量高，為主要賦礦層位，而膏巖層(硬石膏)元素含量明顯較低，指示了該層位為礦化體底板的特征。與區(qū)域地層元素含量比較，本區(qū)As、Sb、Pb、Zn、Ag、Mo在龍門院組火山巖、東馬鞍山組灰?guī)r中均有不同程度的富集，應(yīng)為后期礦化作用的指示，聚類分析顯示上述元素為一個組合。因此，As-Sb-Pb-Zn-Ag-Mo元素組合為本區(qū)鉛鋅礦化的指示，為本區(qū)找礦的地球化學(xué)指標。

4.2 不同層位異常特征的指示意義

不同層位樣品的元素含量與該層位的礦化強度相對應(yīng)。本區(qū)的火山巖、角礫狀灰?guī)r和硬石膏分別為礦化帶的頂板、礦化層和礦化帶的底板，3個層位的元素含量差異明顯，異常強度差異大：頂板的異常規(guī)模小、強度低；礦化層的異常強度高、規(guī)模大，有明顯的濃度分帶和組分分帶，可以指示成礦熱液的來源。上述研究結(jié)果對覆蓋區(qū)找礦有明確的指示意義，如淺鉆化探穿透第四系采樣發(fā)現(xiàn)的微弱異常可能是下伏礦化帶的反映，應(yīng)引起足夠的重視；對異常強度、規(guī)模的識別要綜合考慮采樣點與礦化體的位置及礦化體的規(guī)模、強度等特征。

5 結(jié)論

本區(qū)As、Sb、Pb、Zn、Ag、Mo為鉛鋅礦化的指示元素，上述元素在不同地層中含量差異大：礦化帶頂板所在的火山巖元素含量明顯較低，可以形成弱異常；礦化帶所在角礫狀灰?guī)r元素含量高，形成強度高、規(guī)模大的異常，異常具明顯的濃度、組分分帶，異?？梢悦鞔_指示礦體的延伸方向。根據(jù)采集于不同成礦部位的巖心樣的元素含量及其異常特征，可以指導(dǎo)礦區(qū)的進一步找礦。巖石地球化學(xué)測量可以作為覆蓋區(qū)指示礦體延伸的重要手段。