云南省耿馬勐簡鉛鋅礦區(qū)地球化學特征及找礦前景預測

李汶奎,楊貴兵,唐文春

(1.湖南省地勘局417隊,湖南衡陽 421001;2.四川地礦局化探隊,四川德陽 618000)

0 前言

怒江～瀾滄江～金沙江地區(qū)(簡稱“三江地區(qū)”)位于我國西南部,屬青藏高原的東緣,地跨滇西、川西、藏東及青海南部廣大地區(qū),總面積達四十余萬平方公里以上[1～3]。三江地區(qū)在地質(zhì)上位于特提斯～喜馬拉雅構(gòu)造域東部,構(gòu)造線由北西向急轉(zhuǎn)呈南北向,也是歐亞古陸與岡瓦納古陸強烈碰撞,擠壓的地帶。這里地質(zhì)構(gòu)造復雜,地層發(fā)育齊全,巖漿活動頻繁,礦產(chǎn)資源豐富[4、5]。海西期以來,地殼活動頻繁,巖漿活動與變質(zhì)作用劇烈,特別是燕山晚期至喜馬拉雅期印度板塊的碰撞和陸內(nèi)俯沖造山運動,為內(nèi)生礦產(chǎn)的形成創(chuàng)造了更為有利的條件,形成了我國重要的有色金屬、貴金屬等礦產(chǎn)的集中蘊藏區(qū)之一[6]。

云南省耿馬縣勐簡及舊木箐地區(qū),銀、鉛、鋅多金屬礦區(qū)位于云南省西南部的臨滄市耿馬傣族佤族自治縣的縣城西北,地處“滇西縱谷地帶”中的耿馬壩子,西緣地貌分屬于橫斷山系切割山地狹谷區(qū),滇西南中山寬谷亞區(qū)。在工作區(qū)南東部的燕山期耿馬花崗巖體中,Cu、Zn、As、Sn、Pb等元素含量較高,其中Cu、Pb、Zn、As(Ag)等元素的含量,在局部蝕變花崗巖中已達到工業(yè)品位,為查清礦化體外圍銀鉛鋅多金屬資源潛力,作者對探礦權(quán)區(qū)進行了1∶50 000地球化學普查。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于滇西經(jīng)向構(gòu)造帶(亦即三江經(jīng)向構(gòu)造帶),瀾滄江斷裂以西,“保山～孟連沉降帶”中段的南汀河斷裂帶與東區(qū)構(gòu)造帶之間(見下頁圖1)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造面貌復雜,不同期次、不同方向、不同規(guī)模和不同力學性質(zhì)的構(gòu)造痕跡十分發(fā)育。變質(zhì)作用強烈,巖漿活動頻繁,具有良好的成礦地質(zhì)條件,并形成了豐富的多金屬礦。區(qū)域地層自古生界寒武系至新生界第四系,除因受地史演變影響缺失了志留系上統(tǒng)、三疊系下統(tǒng)及白堊系地層外,其余地層均有出露。區(qū)域構(gòu)造以斷裂為主,褶皺不甚發(fā)育。斷裂多為北東、北西向低角度正沖斷層,是礦液運輸及集積的場所,與本區(qū)的礦產(chǎn)關(guān)系較為密切。區(qū)域巖漿巖活動較為劇烈,從石炭紀至三疊紀及白堊期基性、中性、酸性或堿性巖漿巖都有出露,與本區(qū)鉛鋅多金屬礦有關(guān)的巖漿巖,主要為三疊紀侵入巖晚期花崗巖邊緣相。區(qū)域礦產(chǎn)資源較為豐富,已知有煤、鐵、銅、鉛鋅、錫、鎢、金、銀、磷釔礦等礦種,沿著北東向構(gòu)造帶旁次級構(gòu)造帶,廣泛有序地分布著中低溫熱液型的鉛鋅金礦(化)點、鉛鋅礦(化)點。礦化帶具備相當規(guī)模,具備良好的找礦前景。

圖1 區(qū)域構(gòu)造簡圖Fig.1 Schematic diagram of regional structure

2 地球化學特征

2.1 元素的含量統(tǒng)計

在研究區(qū)開展了30 km2的1∶50 000水系沉積物測量,分析測試了Pb、Zn、Cu、Ag、Au、As、Sb、Hg、Ni、W、Sn、Mo 12個元素。分析結(jié)果統(tǒng)計見表1。

從表1可以看出,研究區(qū)12個元素的平均值與全國水系沉積物均值和三江地區(qū)均值相比,均高于全國平均值和三江地區(qū)均值,其中Au、Ag、Pb、As、Sb分別是全國平均值的1.66倍、2.25倍、1.95倍、2.61倍、4.74倍,是三江地區(qū)的1.39倍、1.94倍、1.71倍、1.22倍、2.45倍,在工作區(qū)相對富集。

12個元素的變化系數(shù)值按均勻分布(CV<30%)、中等起伏(30%120%)分類,則Sb為很大起伏,As、Pb、Ag、Hg為較大起伏,Cu、Au接近較大起伏,這在一定程度上反映出該類元素有明顯的局部集中趨勢(礦化)特征。

2.2 元素相關(guān)性分析

對區(qū)內(nèi)剔除異常后157個水系沉積物樣品主要成礦元素進行了相關(guān)分析,相關(guān)系數(shù)見下頁表2。

表1 研究區(qū)水系沉積物元素含量統(tǒng)計Tab.1 Element statistical contents of river sed iments in studying region

表2 研究區(qū)主要成礦元素相關(guān)系數(shù)表Tab.2 Correlation coefficient ofmain ore-forming elements in studying region

由表2可知,Pb、Ag、Sb、Cu、As、Au、Zn元素與成礦關(guān)系密切。

研究區(qū)礦床為低溫熱液型銀、鉛、鋅、硫化物礦床。銅、鉛、鋅在周期表中位于不同的族,但由于它們具有銅型離子結(jié)構(gòu)(在戈爾施密特分類中均屬親銅元素),具有強烈的親硫性,所以在自然界中常緊密共生[9];銻礦床的成礦溫度是在220℃～40℃之間,大多數(shù)有工業(yè)價值的輝銻礦的成礦溫度是200℃～80℃[10]。此外,銻硫化物的溶解度相對的比Cu、Pb、Zn等硫化物的溶解度大得多,有利于銻集中到低溫殘余溶液中[11];熱液作用是Au、Ag富集的主要階段,銀在硫化物中,一般呈自然銀或Ag2S的低溫分凝物微包裹體并常見于方鉛礦等硫化物中[9]。

因此,Pb、Ag、Sb、Cu、As、Au、Zn元素相關(guān)性較好,是與其元素性質(zhì)和成礦條件密切相關(guān)的。

3 探礦權(quán)區(qū)元素成礦能量法地球化學分析

3.1 成礦能量方法簡介[12～13]

用元素成礦能量法找礦,是地質(zhì)熱力學理論在地質(zhì)勘探,特別是勘查地球化學找礦中的一個重要發(fā)展和應用。前蘇聯(lián)地質(zhì)學家薩弗朗諾夫在1987年就提出,成礦元素由分散狀態(tài)組合成富集體(礦體或礦石)時的地球自然能,也就是各種金屬成礦元素從原始分散狀態(tài)到局部富集成礦、成暈所要消耗的相應能量。換句話說,在成礦過程中,元素的濃縮和稀釋,均要通過消耗能量才能完成,其能耗之和即為總成礦能。薩氏以物理化學原理為基礎,導出有多少種元素參與成礦過程,即利用可以表示元素從最初的原始分散狀態(tài),到最終富集狀態(tài)時富集程度的克拉克濃度,來表示其成礦能量的變化。具體到一個礦床,就是利用礦區(qū)內(nèi)某幾種元素的含量與區(qū)域內(nèi)該元素的背景值的比值,來反映能量的變化。單位體積礦石(暈)上成礦能消耗(En)的計算公式為:

式(1)中,En為由n個元素形成單位體積礦石或地球化學暈時所消耗的能量;n為成礦、成暈的元素種數(shù);ki為組成礦石或地球化學暈的第i個元素的克拉克濃度值(該元素含量/該元素區(qū)域背景值)。

這樣計算出的成礦能量,只反映元素富集到現(xiàn)有程度能量增加或減少的相對值,而不反映元素富集或分散所消耗的能量的絕對值,同時也不反映具體到哪一種(期)地質(zhì)作用對能量分布發(fā)生了什么的影響,僅是最終形成現(xiàn)有狀態(tài)的能量的分布情況。但對于表征一個地區(qū)的地球化學綜合信息是有實際意義的。

3.2 成礦能量法異常分析

3.2.1 單元素異常分析

根據(jù)成礦能量法計算各單元素成礦能量,并作空間分布圖(見下頁圖2～圖8)。

由圖2～圖8可見:

(1)Ag異常主要分布在古生界瀾滄群b段(PZmb)地層中,個別位于云陽斷裂帶上,或印支期花崗巖體、巖脈邊緣及附近。單點異常呈橢圓狀、多點異常呈不規(guī)則狀,異?？傮w呈北東向排布(見圖2)。

圖2 Ag元素成礦能量異常分布圖Fig.2 Ore-for ming energy anomalies ofAg element

(2)As異常分布在古生界瀾滄群b段(PZmb)地層,云陽斷裂帶上,或印支期花崗巖體,巖脈邊緣及附近。異常呈橢圓狀,異常總體呈北東向排布(見圖3)。

圖3 As元素成礦能量異常分布圖Fig.3 Ore-for ming energy anomalies of As element

(3)Au異常主要分布在古生界瀾滄群b段(PZmb)地層中,個別位于云陽斷裂帶上或印支期花崗巖體,巖脈邊緣及附近。單點異常呈橢圓狀,多點異常呈不規(guī)則狀,不規(guī)則條帶狀,異常總體呈北東向排布(見圖4)。

圖4 Au元素成礦能量異常分布圖Fig.4 Ore-forming energy anomalies of Au elements

(4)Cu異常主要沿云陽斷裂帶分布,其次分布在老廠鉛鋅礦附近的古生界瀾滄群b段(PZmb)地層中(見圖5)。

圖5 Cu元素成礦能量異常分布圖Fig.5 Ore-for ming energy anomalies of Cu element

(5)Pb異常主要分布在古生界瀾滄群b段(PZmb)地層中,個別位于云陽斷裂帶上或印支期花崗巖體,巖脈邊緣及附近。單點異常呈橢圓狀,多點異常呈不規(guī)則狀,不規(guī)則條帶狀,異?？傮w呈北東向排布(見圖6)。

圖6 Pb元素成礦能量異常分布圖Fig.6 Ore-forming energy anomalies of Pb element

(6)Sb異常主要分布在古生界瀾滄群b段(PZmb)地層中,個別位于云陽斷裂帶上或印支期花崗巖脈附近。異常呈橢圓狀、不規(guī)則狀,總體呈北東向排布(見圖7)。

圖7 Sb元素成礦能量異常分布圖Fig.7 Ore-forming energy anomalies of Sb element

(7)Zn異常主要分布在古生界瀾滄群b段(PZmb)地層中,個別位于云陽斷裂帶上,印支期花崗巖脈附近。異常呈橢圓狀,近橢圓狀,總體呈北東向排布(見圖8)。

圖8 Zn元素成礦能量異常分布圖Fig.8 Ore-for ming energy anomalies of Zn element

3.2.2 元素綜合異常分析

根據(jù)元素能量法公式(1)進行元素綜合異常計算,并繪制出元素成礦能量En綜合異常圖(如圖9所示)。

從圖9中可以看出,元素綜合成礦能量En異常主要以北東～南西呈線狀分布,區(qū)內(nèi)的中部、北東部異常較高。與研究區(qū)水系沉積物元素含量綜合異常分布(見圖10)基本一致,成礦能量法對于弱異常提取更充分。

圖9 元素綜合成礦能量En分布圖Fig.9 Comprehensive ore-forming energy anomalies

根據(jù)主成礦元素及伴生元素、指示元素的地球化學性質(zhì),結(jié)合元素異常的空間套合關(guān)系,將測區(qū)異常分為Pb、Zn、Cu、Ag成礦及伴生元素組合,Au、As、Sb、Hg伴生及遠程指示元素組合。

測區(qū)單元素異常以Pb、Ag、Au為主,其異常數(shù)相對較多,異常強度相對較高,規(guī)模相對較大,反映該類元素為測區(qū)內(nèi)的主要成礦及伴生元素。Zn、Cu、As、Sb的異常數(shù)、異常強度、規(guī)模相對次之,為測區(qū)成礦的次要伴生元素及指示元素。Hg異常數(shù)目較多,但異常強度較低,規(guī)模較小,異常無明顯的濃集趨勢,與區(qū)內(nèi)的成礦及伴生指示元素相關(guān)性差,沒有空間分布上的一致性,反映異常與礦化無關(guān),可能為地層中的含量起伏所致。

圖10 研究區(qū)水系沉積物綜合異常略圖Fig.10 Element comprehensive distribution of sediments in studying region

4 成礦預測

4.1 鉛、鋅、銀、銅、金、銻找礦遠景區(qū)

在位于研究中西部,面積約8 km2,處于云陽斷裂與南臘福榮背斜之間,出露古生界瀾滄群b段(PZmb)絹云母石英千枚巖與片巖地層,以及印支期花崗巖脈,成礦條件較好。找礦靶區(qū)有:

(1)9-乙1鉛、銀、金、銻一級找礦靶區(qū)(見圖10),位于研究區(qū)的東南角,靶區(qū)面積約1.5 km2,鉛、銀、金、銻異常強度較高,規(guī)模較大,組合元素多,具有較大工作價值,有尋找中型以上多金屬礦床規(guī)模的較大遠景。

(2)5-乙2鉛、鋅二級找礦靶區(qū),位于9-乙1鉛、銀、金、銻一級找礦靶區(qū)以北,面積大于0.3 km2,異常未封閉,異常峰值和襯值較高,元素組合好,具有進一步工作價值,有一定找礦潛力。

(3)6-乙3鋅、鉛三級找礦靶區(qū),位于9-乙1鉛、銀、金、銻一級找礦靶區(qū)和5-乙2鉛、鋅二級找礦靶區(qū)以東,面積為0.5 km2,鋅、鉛異常有一定規(guī)模和異常元素套合,有一定找礦意義。

4.2 鉛、銅找礦遠景區(qū)

在位于研究區(qū)東角南臘福榮背斜核部附近至支陽斷裂,面積約3 km2,可能處于老廠已知鉛、鋅礦北西向斷裂延伸帶上,主要出露古生界瀾滄群b段(PZmb)絹云母石英千枚巖與片巖地層找礦靶區(qū),有:3-乙2鉛銅二級找礦靶區(qū),位于研究區(qū)的東北角,靶區(qū)面積約0.5 km2,鉛銅異常強度較高,有一定規(guī)模和異常元素套合,有一定找礦潛力。

5 結(jié)論

(1)在研究區(qū)水系沉積物中Au、Ag、Pb、As、Sb含量,遠高于全國和三江地區(qū)平均值。

(2)由元素成礦能量法研究顯示,Pb、Zn、Cu、Ag、Au、Sb異常主要呈東北～西南走向的線狀分布,區(qū)內(nèi)的中部、東北部異常較高。

(3)成礦前景區(qū)可分為二個區(qū)域:東北角的Pb-Cu找礦區(qū)和西南角的Cu、Pb、Zn等多金屬找礦區(qū)。其中,西南角成礦條件較好,可能出現(xiàn)工業(yè)礦床。

[1] 陳炳蔚,王鎧元,劉萬熹,等.怒江～瀾滄江～金沙江地區(qū)大地構(gòu)造[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

[2] 張峰根,黃路橋,張玉珺,等.怒江～瀾滄江～金沙江地區(qū)構(gòu)造體系及其演化程式[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

[3] 中國地質(zhì)科學院成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.怒江～瀾滄江～金沙江區(qū)域地層[M].北京:地質(zhì)出版社,1992.

[4] 葉慶同,胡云中,楊岳清,等.三江地區(qū)區(qū)域地球化學背景和金銀鉛鋅成礦作用[M].北京:地質(zhì)出版社,1992.

[5] 李永森,陳炳蔚.怒江、瀾滄江、金沙江地區(qū)構(gòu)造與成礦作用[J].礦床地質(zhì),1991,10(4):289.

[6] 劉增乾,李興振,葉慶同,等.三江地區(qū)構(gòu)造巖漿帶的劃分與礦產(chǎn)分布規(guī)律[M].北京:地質(zhì)出版社,1993.

[7] 杜光偉,徐開鋒.藏東“三江”地區(qū)地球化學特征及其找礦意義[J].物探與化探,2001,25(6):425.

[8] 王鎧元.西南三江地區(qū)金屬元素組合成礦的構(gòu)造控制及成礦期的初步劃分[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),1988,4(2):31.

[9] MAНYЧAPЯ Н ЦB O,й д р.Ф и з и к о-х и м и ч е с к и е у с л о в и яф о р м и р о в а н и яг и д р о т е л ь н ы хм е с т о р о ж д ен и йс у л ь м ыр т у т и[M].Г е оxuмuя,1970,NοⅡ.

[10]劉英俊,曹勵明.元素地球化學導論[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

[11]劉英俊,曹勵明,李兆麟,等.元素地球化學[M].北京:地質(zhì)出版社,1984.

[12]巫曉兵,范良明,毛玉元,等.地球化學找礦中的“元素成礦能量”方法試驗研究[J].新疆地質(zhì),1995,13(1):93.

[13]楊利民,楊自安,羅鐵良,等.成礦能量在化探綜合異常提取中的應用研究[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2008,22(1):74.