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水系沉积物地球化学论文

2014/12/01 阅读:

1地球化学数据处理

1.1水系沉积物工作概述研究区属大巴山东段,山岭总体呈北西向展布,在该区开展了1:5万水系沉积物测量1740km²,采集样品总数7365件,采样密度4.4件/Km²,分析测定了22种元素。采样部位选择在河床底部或河道岸边与水面接触之处,在间歇性水流地区或很少水流的干河道中选择在河底部采样。在30-50m范围内横切河床多点组合采样,本次采样粒级为-20目,以确保样品成份的准确性和代表性,样品采集以细砂等颗粒物质为主。样品分析结果采用柯尔莫格洛夫—斯米尔诺夫非参数正态检验方法,迭代剔除“离群”样品,当元素含量服从正态分布时,其平均值作为子区的背景平均值(X),以背景平均值(X)加1.65S~2.5S标准离差(S)作为异常下限参考值(参考值)。同时考虑区内矿产分布特征、地理景观和地球化学场的连续性,综合确定异常下限值。各单元素的异常下限见表1,全区共圈定综合异常24处,分布情况如图2所示。

1.2区内地球化学参数特征(1)全区水系沉积物质中元素的平均含量普遍较高,其中浓集克拉克值大于1的有Ag、As、Ba、Bi、Cd、Cr、La、Mo、Nb、Pb、Sb、Sn、V、W、Zn,表明这些元素处于高背景值区,其中As、Ba、Cd、Mo大于2,显示较强的地球化学活性;Co、Mn近于1,反映这些元素处于正常场;Au、Cu、Hg、Ni、P均小于1,说明这些元素处于区域低背景值区(表2)。(2)从表2来看,各元素的变异系数在0.46~7.88之间,Co、La、Mn、Pb、Sn、Zn变异系数达0.3~0.6的元素,即为分异元素;Au、Ag、As、Ba、Bi、Cd、Cr、Cu、Hg、Mo、Nb、Ni、P、Sb、W、V为强分异型元素,最大的是元素Hg,其变异系数达7.88,其次为Mo,2.29。从而可知,Au、Ag、As、Ba、Bi、Cd、Cr、Cu、Hg、Mo、Nb、Ni、P、Sb、W、V的分散富集程度较高,更易成矿,或成为矿化剂元素为其他元素运移提供载体。

1.3元素的相关性讨论通过对样品元素聚类分析,大致在相关系数16的水平上,可以分为4组:第一组为La-Nb-Sn-Mn,为高温元素;第二组为Cu-Hg-Ag-V-As-Mo-Sb-Cd-Zn-Ba,主要为铁族元素;第三组为Cr-Ni-Co-P-Au,多为中高温元素;第三组为Bi-Pb-W,为中高温元素。据研究区1:5万水系沉积物测量结果和区内的地质特征对比分析,区内元素的组合特征、化探异常与区内的地层、构造、岩浆岩等存在以下对应关系:①区内震旦系—寒武纪江西沟组、霍河组、杨家堡组、庄子沟组,岩性主要为一套炭质板岩、碳硅质板岩、硅质岩、灰岩等,以黑色岩系为主的地层,第二组元素形成的异常发育,尤其V、Mo、Ag、As、Hg、Cd、Sb、Ba等异常较强,异常套合好,分布面积大,异常浓度中心面积大,内中外浓度分带明显。形成如竹山县西沟大型钒矿、田家坝大型钒矿等矿床,元素的组合和化探异常都具有上述特征。②在区内南西角,出主要露志留纪粗面质凝灰岩、粗面质碎屑岩、碱性粗面岩、粗面质角砾岩等浅成超浅成岩浆岩,第一组元素形成的异常发育,尤其Nb、La异常高,分布面积大,异常空间套合好,内中外浓度分带明显。③在区内中部出露一条以玄武岩、辉斑玄武岩、玄武质角砾岩、玄武质凝灰岩、含玄武质碎屑岩等,主要为喷发相的基性岩类。第二组元素异常发育发育,尤其Cr、Ni、Co、Au异常较强,分布面积较大,异常空间套合好,浓度分带明显。综上所述,区内Nb、V、Mo、Ba、Ag、Cr、Ni、Co、Au等元素在本区性质独特,V、Mo、Ba、Ag受震旦系—寒武系黑色岩系地层控制作用明显;Nb、La与区内广泛分布的粗面岩类关系明显;Cr、Ni、Co、Au明显受喷发相的基性岩类控制(图1、图3)。

2主要元素地球化学分布

研究区内已知有竹山西沟大型钒钼重晶石矿床、田家坝中型钒矿床等矿床;西北部有庙垭大型铌稀土矿、东部有杀熊洞铌稀土矿床,在图外西侧陕西安康镇坪新报道特大型铌矿床。根据本区化探异常特征,结合地质、构造、岩浆岩等特征,确定本区主成矿元素组合为V-Mo-Ag-Ba、Nb-La、Cr-Ni-Co-Au三组,根据区域元素地球化学图可以得出如下规律:V、Mo、Ag、Ba的高值区与震旦纪—寒武纪地层分布一致,在竹山断裂带附近形成矿床,反映成矿受震旦纪—寒武纪地层和竹山断裂带双重控制;Nb-La异常与区内志留纪粗面岩类分布高度吻合,明显受其控制;Cr-Ni-Co-Au多分布于基性岩类分布区及附近,其中Cr-Ni-Co异常的分布与基性火山岩吻合,其成矿与基性岩类有关;Au异常多分布于曾家坝断裂带附近的基性火山岩区,表明Au的成矿受基性岩类和断裂的双重控制。

3地球化学异常及解释

各元素异常(高值区)的地球化学分布明显受地层、构造、热液、岩体等某几个因素的联合控制。某个元素、某个地方的异常由何种因素控制,取决于具体的地质、地球化学环境。有的异常由几种因素联合控制,如构造、热液、地层、岩浆岩等;有的异常控制因素以一种因素为主,其他因素为辅,也有的异常由某单一因素所控制[3]。

3.1各地质体地球化学异常及其他地质解释(1)震旦纪—寒武纪地层:大部分元素在此层位形成正高值区,如V、Mo、Ag、Ni、Cd、Ba元素。结合地层特点,早期的耀岭河组地层的基性火山岩岩为一套海底喷发相沉积地层,其中的部分元素(如Ag等)背景值高,在喷发同时被海水带走,后期沉积的震旦系—寒武系地层为一套含炭质的黑色岩系,具吸附特性,而导致该地层一些元素异常高。另外,在扬子地块北部被动陆缘伸展扩张构造背景下海水变深,菌藻类浮游生物繁盛,消耗水体上部大量氧气,使得盆地下部处于还原环境,随着盆地扩张,控制次级盆地的同沉积断裂活动,沿断裂带运移的热水溶液携带V、Mo、Ni、Mo、Ag等金属元素在缺氧还原条件下被黑色岩系中炭质和泥质吸附。大量硅质岩、碳硅质岩及重晶石矿层的存在表明热水活动普遍存在,合适的泥岩与硅质岩互层代表了热水溶液携带大量金属元素和泥岩强吸附完美的结合,形成良好的矿源层。后期加里东-华力西期南秦岭被动陆缘发生整体升降,构造改造较弱,只有到印支—燕山期华北与扬子板块发生陆陆碰撞,在扬子板块北缘强烈造山,南秦岭自北向南沿着构造软弱层顺层滑脱推覆,使得黑色岩系中含钒等金属的矿源层富集[4]。(2)构造作用:构造作用使岩石内元素活化,为后期元素富集成矿提供了条件。本区大型断裂带及造山期逆冲推覆构造极为强烈,逆冲推覆作用使矿体重新富集,形成新的元素地球化学分带,对成矿起着重要的作用。如银洞沟矿区的银金矿体沿着东西向剪切带重新富集,上部为银金矿化带,下部为过渡性铅锌—银金矿化带,深部为铅锌矿化带[5]。区内寒武纪地层(杨家堡组)中产有绿松石,其成因为含铜、铁的矿物顺基岩的裂隙淋滤形成。(3)基性岩类:发育Cr-Ni-Co-Au高值区,研究资料显示区内基性岩岩石地球化学特征与地幔柱成因的玄武岩系特征相符[6],表明基性岩的岩浆来源于幔源,岩浆自身Cr-Ni-Co-Au元素的含量比较高,为富集成矿提供了矿源。因此,无论是喷出地表的喷出相基性岩还是侵入相的基性岩体,都能显示出高的Cr-Ni-Co-Au异常。(4)碱性岩类(粗面岩类):碱性岩类的总特征是碱质(Na、K)含量高,SiO2一般不饱和,富含稀土、稀有元素及挥发组分。关于碱性岩的来源多数学者认为来自于地幔,主要与来自上地幔的部分熔融及地幔来源的玄武岩浆的分异作用有关。杜月天提出的排浆时差概念认为原始岩浆的产生到汇集,排浆时差约数十个Ma,这阶段产生的为富K岩浆。随深部地幔流体的加入,混入了大量的Na质以及挥发分,原始熔体汇集成囊,在深部形成玄武岩浆房,后期喷出地表[8]。现有资料表明,在以探明的23个世界超大型稀有、稀土矿床中与碱性岩类有关的矿床多达14个[9]。对于研究区附近的碱性岩,前人以做过相关工作,认为碱性岩及其有关的各种脉岩是本区钍、铌(钽)、稀土矿化的主要控矿因素。据区内1:5万水系沉积物测量结果显示,在区内有碱性岩类出露的位置,都显示有铌、镧元素的异常,两者异常强度高,内中外三个浓度分带明显,两者异常空间套合好。通过对区内铌异常的检查,表明:①整个碱性岩带Nb-La的背景值高,为富集成Nb矿提供了矿源;②含矿岩石主要为一套溢流相的含钾长石斑晶粗面岩,具流动构造,在含矿岩石内发育萤石化。而浅部侵入的粗面岩和粗面斑岩、深部的隐爆角砾岩含矿次之,喷出相的碎屑岩、凝灰岩和火山角砾岩含矿性最差。显然铌元素伴随挥发组分早期从熔体中分离出来,并形成独立的蒸汽相向上运移,溢流相含斑粗面岩表面与海水接触而迅速固结形成“障”阻挡蒸汽的逃逸,从而在岩石中富集成矿。

3.2地球化学异常控制因素讨论(1)地层的控制因素:①地层和岩性如震旦纪—寒武纪地层的黑色岩系大部分元素成正高值区;②大部分的异常高值区与构造关系不是很大,与地层的沉积作用和沉积环境关系密切。表明地层是形成的矿床物质来源。(2)构造作用控制因素:①构造作用为岩浆的产出提供了条件;②为后期地层或岩体内热液的贯入提供了通道,为金属元素的活化、富集和成矿起到了很重要的作用。如区内黑色岩系虽然形成异常高值区,但形成的矿床多分布于与竹山断裂带附近,表明矿床的形成与构造关系密切。(3)岩浆岩控制因素,区内两类不同的岩浆岩具有明显的成矿专属性:碱性岩类:是铌及稀土元素的主要成矿母岩,如粗面斑岩、含斑粗面岩、粗面质隐爆角砾岩等。基性岩类:区内基性岩浆来源于幔源,Cr-Ni-Co-Au等元素含量高,是形成该类矿床的主要物质来源。

4矿致异常及找矿方向

经过初步的筛选评价,将区内的具有找矿意义的异常大致划分为3类:一是与黑色岩系有关的V-Mo-Ag-Ba组合异常,二是与基性岩有关的Cr-Ni-Co-Au异常;三是与碱性岩有关的Nb-La异常。本区圈定具有找矿意义的矿致异常有11处:Z-3、Z-5、Z-10、Z-13、Z-14、Z-15、Z-16、Z-17、Z-19、Z-20、Z-21等综合异常,据此圈定了找矿远景区。其中Z-3、Z-5、Z-10、Z-15综合异常由震旦—寒武纪黑色岩系引起,V、Mo、Ag、Ba异常分布面积大、强度高、空间套合性好,具有寻找V、Ag、重晶石矿的前景;Z-14、Z-17、Z-20综合异常区与区内基性岩分布范围吻合,受基性岩控制,具有寻找Cr、Ni、Co、Au矿的前景;Z-13、Z-16、Z-19、Z-21综合异常区与碱性岩类空间分布相吻合,具有寻找Nb及稀土矿的找矿远景。下面从三组内分别挑选Z-10、Z-17、Z-21分别给以说明。

4.1Z-10田家坝镇钉耙脑Ag、Au、Cu、V甲2类综合异常该异常位于田家坝镇西侧,田家坝复式倒转背斜南西翼,苦桃河断裂带东南端。出露地层为武当群、耀岭河组及震旦一寒武纪地层(见图4),地层总体呈北西一南东向展布,发育次级褶皱,褶皱轴面倾向北东,断裂主要为北西向,以逆冲断层为主,常被北北东向、近东西向小断层切割。此外,异常区内还见有基性岩体,呈带状分布于苎麻沟一带,岩石具片理化,变质较深,岩性为二辉岩一辉长岩。区内有已知田家坝中型钒矿、马银山褐铁矿和田家坝堰沟磷矿点、刘家湾铜矿点。该异常整体呈北西向展布,面积29.8km2,由Ag、As、Au、Ba、Cd、Cu、Hg、Mo、Sb、V、Zn异常组成,异常均套合较好。Ag、As、Au、Cd、Cu、Hg、Mo、Sb、V异常较强,具内中外浓度分带,其中Ag、Cd、Hg的内带面积较大,具两个明显的浓集中心。Ba、Zn的异常中等,具中外浓度分带。该异常元素组合复杂,相互套合较好,成矿地质条件较好,具有较大的找矿意义。各异常参数特征见表3。该综合异常面积较大,成矿元素强度较高,展布主要受区内黑色岩系与断裂双重控制。地质背景对成矿有利,具有寻找与黑色岩系有关的钒钼等矿种及与构造有关的金银等矿产的前景。

4.2Z-17号竹溪县蔡家坝天池垭Cr、Ni、Co、Nb、Au乙2类综合异常位于北西向兵营口—白家坝断裂带和高家湾—双竹园断裂带之间。异常区内主要出露由古生代志留纪基性火山岩,岩性主要为玄武岩、辉斑玄武岩,夹少量火山碎屑岩(见图5)。与火山岩共生的为志留纪梅子垭组板岩和少量竹溪组板岩夹灰岩。区内未发现已知矿床(点)。异常呈近椭圆长条状,北西方向展布,由Cr、Ni、Co、Nb、Au、V、La、Cu异常组成,综合异常面积约24km²。Cr、Au异常强度高,具三个浓度分带,Ni异常强度中等,具两个浓度分带,其余元素异常强度较弱。Cr、Ni、Co、Nb、Au、V、La、Cu异常面积大,且异常空间套合较好,异常的分布形态与基性火山岩的分布形态较吻合。各异常参数特征见表4。该综合异常面积中等,成矿元素强度较高,展布主要受区内基性火山岩类控制。地质背景对成矿有利,具有寻找与基性岩类有关Cr、Ni、Co等矿种的前景。

4.3Z-21号竹溪县蔡家坝蒿子坝Nb、La、Ag、Au、V、Cu综合异常位于曾家坝断裂带的北东侧,在异常区的中间出露有北西向呈长条状的古生代志留纪粗面质火山岩、古生代志留纪基性岩体,以及志留纪大贵坪组(S1d)、梅子垭组地层(见图6)。异常区构造较复杂,在粗面岩、基性岩与围岩边界常发育剪切构造带,带内见黄铁绢英岩化,在异常区的南西侧有头道河铜铅锌多金属矿点。异常呈不规则状,南侧未封闭,延伸出图外。由Nb、Ag、Au、La、V、Cu、Cd异常组成,综合异常面积约为50km²。Nb、Au、Cd异常强度高,具三个浓度分带,Ag、La异常强度中等,具有两个浓度分带,其余元素异常强度较弱。Nb、La异常面积大,异常空间套合较好,该异常区具有一定的找矿前景。各异常参数特征见表5。该综合异常面积较大,成矿元素强度较高,异常展布主要受区内粗面岩类控制,地质背景对成矿有利,具有寻找与铌及稀土等矿种的前景,粗面岩、基性岩体与围岩构造发育地段具有寻找金银矿的前景,在大贵坪组具有寻找钒钼等与黑色岩系有关矿种的前景。

5结语

通过水系沉积物测量在区内共圈定24处综合异常区,其中11处具有好的找矿远景,即Z-3、Z-5、Z-10、Z-13、Z-14、Z-15、Z-16、Z-17、Z-19、Z-20、Z-21,为该区下一步找矿工作指明了方向。该区地球化学异常严格受震旦纪—寒武纪地层、竹山断裂带、曾家坝断裂带、基性岩类、碱性岩类等一个或几个因素联合控制。在多种控制因素耦合地段,地球化学异常内发现矿床(点)的概率大。

作者:刘万亮刘成新杨成万俊郭盼石泽林单位:湖北省地质调查院湖北省地球物理勘查研究院

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