江西大游山地區(qū)水系沉積物地球化學特征及找礦方向

蔣起保, 魏 錦, 歐陽永棚, 饒建鋒, 李艷萍, 張雪輝

(1. 江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二大隊, 江西 鷹潭 335001; 2. 中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心, 江蘇 南京 210016)

隨著勘查程度越來越高,發(fā)現(xiàn)的地表礦可能性減小,找礦難度越來越大,必須尋找隱伏及埋深較大的礦床。 水系沉積物地球化學測量可在山地、丘陵地區(qū)尋找金屬礦產(chǎn)發(fā)揮重要的作用[1-9]。

近幾年來在大游山地區(qū)發(fā)現(xiàn)了朱溪特大型鎢銅礦床,目前對朱溪地區(qū)的成礦條件[10-11]、找礦進展與找礦方向[12-15]、巖石地球化學特征[16-18]及控巖-控礦特征[19]等方面做了較多的研究,但對區(qū)域地球化學特征研究稍顯薄弱。 1976—1986 年,研究區(qū)開展過1∶20 萬土壤測量和1∶10 萬水系沉積物測量工作,在朱溪、沿溝等地圈定了異常;近年,李艷萍等[20]對大游山地區(qū)地球化學特征與構造-成礦的聯(lián)系進行了討論,但未對元素組合特征進行深入分析,也未圈出找礦遠景區(qū);蔣起保等[21]對雙尖山地區(qū)地球化學特征及其對找礦的指示作用進行了研究,但未對區(qū)域地球化學特征進行分析。 本文采用最新獲取的1∶5 萬水系沉積物地球化學測量數(shù)據(jù),分析各元素地球化學參數(shù)特征和元素組合特征,結合地質(zhì)背景及成礦規(guī)律,圈定地球化學異常和找礦遠景區(qū),為研究區(qū)下一步找礦提供地球化學信息。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構造位置位于下?lián)P子陸塊江南古島弧帶東南部,欽杭結合帶萍樂坳陷帶之東端(圖1a),贛東北深大斷裂北西側。 其成礦區(qū)帶隸屬于欽杭結合帶東段北部Cu-Pb-Zn-Ag-Au-W-Sn-Nb-Ta-Mn-海泡石-螢石-硅灰石成礦帶之萍鄉(xiāng)-樂平燕山期Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Co 成礦亞帶東段大游山-清華Cu-Au 多金屬成礦遠景區(qū)[22-23]。

研究區(qū)基底地層為新元古界萬年群,蓋層由石炭系—第四系組成。 萬年群可細分為程源組、牛頭嶺組,主要為一套深海盆地相夾濁流沉積相泥砂質(zhì)建造,間伴有海相火山巖;石炭系—二疊系主要為碳酸鹽巖及泥砂質(zhì)碎屑巖,為區(qū)內(nèi)最主要的W-Cu多金屬礦床賦礦層位;三疊系主要為含煤碎屑巖夾少量碳酸鹽巖;侏羅系—白堊系主要為砂巖、礫巖等陸相碎屑巖;第四系主要為砂、礫、黏土等松散沉積物[19](圖1b)。

區(qū)域巖漿活動較為強烈,地表巖性以花崗閃長(斑)巖、花崗斑巖、二云母花崗巖等中酸性巖為主,受控于北東向構造,主要呈小巖株、巖脈、巖墻等產(chǎn)出,規(guī)模較小;在朱溪、月形礦區(qū)等深部揭露到以黑云母花崗巖、二云母花崗巖、云英巖化花崗巖為主的隱伏花崗巖體[19](圖1b)。

圖1 大游山地區(qū)構造位置圖(a)及地質(zhì)簡圖(b)(據(jù)文獻[24]修改)Fig. 1 Simplified geological map of Dayoushan area (a) and location of the study area (b) (modified after ref.[24])

受九嶺南緣多層逆沖推覆構造作用影響,本區(qū)新元古界萬年群由北西向南東逆沖于石炭系—三疊系之上,基底構造以褶皺、韌性剪切和片理化為主,而石炭系—三疊系則呈走向北東 50° ～55°、傾向北西的單斜構造[19]。 區(qū)內(nèi)斷裂構造以北東向為主,其次為北北東、北西和近東西向(圖1b)。

2 樣品采集與加工分析

1∶5 萬水系沉積物測量在一級水系末端緩流處采集樣品2175 件。 采集物質(zhì)為沖積物中粒級為40目的中細粒砂、巖屑等物質(zhì)。

樣品加工分析由江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二實驗室完成,采用等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)、原子熒光(AFS)、發(fā)射光譜(AES)等方法,分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Ba、Cr、Co、Cd、Hg、Ni、F 等 18 種元素。 按照普查規(guī)范要求共插入100 件外部監(jiān)控樣及100 件國家一級標樣與樣品同步分析, 報出率均為 100%, 合格率均大于 96%①。

3 地球化學特征

3.1 元素含量特征

選用最大值(Max)、均值(X)、標準離差(S)、中位數(shù)(Me)、背景值(C0)、變異系數(shù)(Cv)、富集系數(shù)(K)等地球化學參數(shù)來討論水系沉積物中元素含量特征(表1)。 K 為均值與中國水系沉積物元素豐度之比[25]。

表1 大游山地區(qū)水系沉積物地球化學特征參數(shù)Table 1 Geochemical parameters based on stream sediment survey in Dayoushan area

大游山地區(qū) Sb、Ni、Cr、Cd、Hg、Zn、As、Bi 富集程度高,富集系數(shù)均大于 1.5;Au、Pb、Cu、Co、Sn、F、W 富集程度相對較高,富集系數(shù)介于1 ～1.5;而Ba、Mo、Ag 相對貧化,富集系數(shù)均小于 1。 富集系數(shù)僅反映研究區(qū)與中國水系沉積物豐度的相對比值,并非代表各元素在研究區(qū)的總體分布態(tài)勢,平均值較低的元素在局部地區(qū)仍有相對富集的可能[6]。

為研究各元素含量變異程度、高強數(shù)據(jù)的多少,進而探討富集成礦的可能性,利用原始數(shù)據(jù)集的變異系數(shù)(CV1)及CV1 與背景數(shù)據(jù)集變異系數(shù)(CV2)的比值繪制元素變異系數(shù)解析圖(圖2)。Ba、Co、Zn、Mo、As、Sb、F、Cd、Hg 等元素變異系數(shù)較小,說明這些元素含量在區(qū)內(nèi)分布較為均勻;而Ag、Au、Ni、Cr、Sn、W、Bi、Cu、Pb 等元素變異系數(shù)較大,說明其含量變化幅度較大,富集成礦的可能性較大,可作為區(qū)域找礦的指示元素。

3.2 元素分布特征

為探索元素富集貧化與地層、巖性的關系及不同地質(zhì)單元中元素的離散程度,制作相對豐度曲線(各地質(zhì)單元中元素均值相對于全區(qū)均值比值)及變異系數(shù)曲線圖(圖3、圖4)。

石炭系—二疊系中 Au、Ag、Cu、Pb、W、Mo、Bi、As、Sb、Cd、Hg 等元素豐度較高,具有富集成礦的物質(zhì)條件。 其它地層中各元素相對豐度集中在“1”上下,且波動幅度小。

石炭系、二疊系中的 Au、Ag、Cu、Pb、W、Bi、Sb,牛頭嶺組上段中的W、Sn,三疊系、二疊系程源組上段、牛頭嶺組上段的Cr、Ni,程源組、牛頭嶺組上段的Au 表現(xiàn)為較高變異,說明元素分布不均勻,對應地層為成礦有力地段。

結合相對豐度曲線與變異系數(shù)曲線,石炭系、二疊系中 Au、Ag、Cu、Pb、W、Bi、Sb 不僅擁有較高的豐度、還具有較高的變異系數(shù),成礦可能性最大。

圖2 大游山地區(qū)各元素變異系數(shù)解析圖Fig.2 Variation coefficients of various elements in Dayoushan area

圖3 大游山地區(qū)各地質(zhì)單元水系沉積物中各元素相對豐度Fig.3 Relative abundances of elements in stream sediments from various geological units in Dayoushan area

圖4 大游山地區(qū)各地質(zhì)單元水系沉積物中各元素變異系數(shù)Fig.4 Variation coefficients of elements in stream sediments from various geological units in Dayoushan area

3.3 元素組合特征

對研究區(qū)2125 個水系沉積物數(shù)據(jù)按相關系數(shù)進行了R 型聚類分析(圖5),截取距離系數(shù)(相關系數(shù))0.35 為指標,得到相關性較強的2 個簇群。 I簇 Cr、Ni、Co 等親鐵元素,可反映超基性巖、基性巖的元素分布及相關成礦信息。 II 簇 Cu、Sn、Zn、Ag、Bi、Sb、Pb、As、Mo、Cd 等親銅元素,可反映中酸性侵入巖的元素分布與金屬礦化信息。

圖5 大游山地區(qū)水系沉積物R 型聚類分析譜系圖Fig. 5 Cluster analysis diagram of elements from stream sediments in Dayoushan area

3.4 單元素異常特征

將分析數(shù)據(jù)取對數(shù)后,統(tǒng)計其均值X 與離差S,用逐步剔除法檢驗,對大于X+3S 與小于X-3S 的數(shù)據(jù)進行剔除,直至獲得服從正態(tài)分布的母體,剩下的數(shù)據(jù)(正態(tài)分布的母體)統(tǒng)計其均值作為研究區(qū)的背景值C0,再按T=C0+2S 求得異常下限[26]。

本次共圈定18 種元素252 處單元素地球化學異常 (表 2), 其 中, W 異常 7 個, 異常面 積72.14km2,單個異常多表現(xiàn)為規(guī)模大,強度高;Au 異常25 個,異常面積78.45km2,分布較零星,多具三級分帶;Cu 異常12 個,異常面積15.19km2,主要分在朱溪、長源塢地區(qū),其余地區(qū)強度弱;Pb 異常20個,異常面積43.95km2,沿中生代與新元古代的不整合接觸界線分布;Zn 異常 15 個,異常面積53.99km2,以外帶為主,強度不高,但面積較大;Ag異常13 個,異常面積36.73km2,多分布在研究區(qū)西側。 各元素異常多呈北東向展布,與研究區(qū)構造方向一致,構造地球化學特征明顯。

表2 大游山地區(qū)單元素地球化學特征Table 2 Geochemical anomalies of single element in Dayoushan area

3.5 綜合異常特征

將空間上密切相伴、同種成因的所有單元素異常歸并為一個綜合異常,共圈出12 處綜合異常。 異常分布總體與構造格局一致,由北西向至南東向可分為長源塢—謝家塢、朱溪—立新、珍珠山三個呈北東向展布的異常帶,分別與凰崗—景德鎮(zhèn)推覆構造帶、塔前—賦春推覆構造帶、臨港—樂河推覆構造帶相對應,可見構造是影響研究區(qū)地球化學異常的主要因素之一。

長源塢—謝家塢異常帶位于研究區(qū)北西部,分布 2 個綜合異常。 異常以 W、Bi、Au 等元素為主,異常以強度較高、規(guī)模較大,組合元素較少為特征,尋找鎢、金礦的前景較好。

朱溪—立新異常帶位于研究區(qū)中部,分布有7個綜合異常。 異常以 W、Cu、Pb、Mo、Ag、Zn 等元素為主,異常強度、規(guī)模較大,找礦前景好,為研究區(qū)主要異常帶。 異常與構造、地層、巖體均呈顯著相關:異常帶沿構造帶方向分布,單元素異常的展布方向也多與斷裂方向一致;異常區(qū)出露地層為二疊系、石炭系及其與新元古界淺變質(zhì)巖系不整合帶附近,晚古生代地層在橫路—外橫塘一帶形成南北兩套地層,異常也順地層形成透鏡狀;異常帶中較好的異常通常分布在花崗斑巖、花崗閃長巖、花崗閃長斑巖、閃長巖、閃長玢巖等小巖體或脈巖出露地區(qū)。

珍珠山異常帶位于研究區(qū)南東部,異常以W、As 等元素為主,該異常的形成與珍珠山巖體密切相關,異常強度、規(guī)模較高,地表見有白鎢礦化,有一定的找礦前景。 (圖6)

圖6 大游山地區(qū)綜合地球化學異常及找礦遠景區(qū)Fig. 6 Comprehensive geochemical anomalies and promising ore-forming areas in Dayoushan area

4 找礦遠景區(qū)圈定

根據(jù)地球化學特征、結合地質(zhì)、物探工作成果及區(qū)域成礦類型、控礦因素,圈定出朱溪W-Cu 多金屬找礦遠景區(qū)及長源塢W-Bi 多金屬找礦遠景區(qū)。

4.1 朱溪W-Cu 多金屬找礦遠景區(qū)

遠景區(qū)位于研究區(qū)南西部朱溪地區(qū),出露新元古代淺變質(zhì)巖基底和石炭系—白堊系沉積蓋層;位于塔前-賦春推覆構造帶中段,構造斷裂發(fā)育,以北東向為主,破碎帶內(nèi)巖石強烈揉皺、破碎、蝕變、糜棱巖化發(fā)育,顯示壓扭性結構面特征[27];巖漿巖主要有、(蝕變)花崗巖、花崗斑巖、花崗閃長巖、煌斑巖及二長巖脈[27-28],其中細粒黑云母花崗巖為主要成礦巖體[29]。

遠景區(qū)面積12.2km2,組合異常為 W、Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、Bi、As、Sb、Cd、Hg、F。 異常形態(tài)規(guī)整,異常強度高,規(guī)模大,各元素套合好,濃集中心一致,多呈北東向板狀或橢圓狀,濃集中心明顯,多數(shù)元素發(fā)育有三級濃度分帶。 W 異常面積8.25km2,平均強度為8.05 ×10-6,峰值為33.9 ×10-6;Cu 異常面積4.89km2,平均強度為206.9 ×10-6,峰值為801 ×10-6;Mo 異常面積5.38km2,平均強度為 2.88 ×10-6,峰值為 12 ×10-6; Ag 異常面積12.19km2,平均強度為0.65 ×10-6,峰值為9.06 ×10-6;Au 異常面積12.19km2,平均強度為8.65 ×10-9,峰值為 100 ×10-9(表 3、圖7)。

異常存在分帶現(xiàn)象,內(nèi)帶為 W、Cu、Pb、Zn、Mo、Sn 等中高溫元素;外帶為 Au、Ag、Bi、As、Sb、Cd 等,多為中低溫元素。 通過朱溪礦區(qū)的普查工作可知,成礦元素主要為內(nèi)帶元素。

表3 朱溪地區(qū)綜合異?；镜厍蚧瘜W參數(shù)統(tǒng)計Table 3 Geochemical parameters of comprehensive geochemical anomalies in Zhuxi area

圖7 朱溪遠景區(qū)異常剖析圖Fig.7 Geochemical anomaly map of Zhuxi

取遠景區(qū)內(nèi)60 件水系沉積物樣品原始數(shù)據(jù)進行R 型聚類分析,當R =0.5 時,將研究區(qū)內(nèi)18 種元素分為 4 簇(圖 8)。 I 簇 W、Cu、Bi、Pb、Sn、Zn、Sb、Ag、Cd、Hg、As 親硫元素組合,是與已發(fā)現(xiàn)的朱溪鎢銅礦床密切相關的元素組合,可作為區(qū)域尋找矽卡巖型鎢、銅礦的指示元素;II 簇(Mo、F、Cr、Ni、Co),III 簇(Ba)及IV 簇(Au)可能是與朱溪鎢銅礦不同成因的元素組合。

圖8 朱溪地區(qū)水系沉積物R 型聚類分析譜系圖Fig. 8 Cluster analysis diagram of elements from stream sediments in Zhuxi area

該遠景區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)朱溪超大型鎢銅礦,水系沉積物異常元素組合與已發(fā)現(xiàn)的鎢礦及伴生的銅礦、銀礦對應良好。 異常產(chǎn)出位置也與朱溪鎢銅礦對應,但異常規(guī)模遠大于礦體規(guī)模。 現(xiàn)資源儲量估算范圍在異常區(qū)西側,因此擴大找礦規(guī)模,可在異常區(qū)東側著手。 同時,遠景區(qū)的伴生元素 Au、Ag、Pb、Zn、Bi、Sb 等亦呈高異常,可尋找金、銀、鉛鋅、鉍、銻等伴生或次生礦床。

4.2 長源塢W-Bi 多金屬找礦遠景區(qū)

遠景區(qū)在研究區(qū)北西部長源塢地區(qū),出露萬年群程源組下段、牛頭嶺組上段淺變質(zhì)巖;斷裂構造發(fā)育,以北東向斷裂為主;巖漿巖主要為花崗斑巖脈、輝綠巖脈;地表見有大量石英細脈或網(wǎng)脈,脈內(nèi)見有黃鐵礦化。

遠景區(qū)面積15.5km2,異常元素組合為W、Bi、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、As。 異常形態(tài)較不規(guī)整,W、Bi 等部分元素異常強度高,規(guī)模大,濃集中心明顯,其中 W、Bi、Au、Cu 等元素具有三級濃度分帶。W 異常面積15.15km2,平均強度為12.13 ×10-6,峰值為231 ×10-6;Bi 異常面積4.72km2,平均強度為1.79 × 10-6, 峰值為 7.15 × 10-6;Mo 異常面積1.35km2,平均強度為2.8 ×10-6,峰值為11.3 ×10-6;Au 異常面積3.51km2,平均強度為9.7 ×10-9,峰值為100 ×10-9; Cu 異常面積2.75km2,平均強度為212 ×10-6,峰值為 1975 ×10-6(表4、圖9)。

遠景區(qū)可分為南、北兩個異常中心,南異常中心以 W、Bi、Ag 元素組合為主。 通過異常查證,該異常中心地表處見有白鎢礦脈及金礦脈。 在南異常中心處施工了796m 的鉆孔,共圈出5 條白鎢礦體,累計礦體視厚度7.70m, WO3平均品位約0.180%。北異常中心處未展開系統(tǒng)找礦工作,雖然北異常中心面積較小、強度也稍弱于南異常區(qū),但北異常區(qū)元素組合較多,W、Mo、Au、Ag、Cu、Zn、Sn、Sb 等元素在該處均有一定規(guī)模的異常,且各元素異常套合良好,地表石英細、微脈發(fā)育,是該遠景區(qū)的一個找礦方向。

表4 長源塢遠景區(qū)基本地球化學參數(shù)統(tǒng)計Table 4 Geochemical parameters of comprehensive geochemical anomalies in Changyuanwu area

圖9 長源塢遠景區(qū)異常剖析圖Fig.9 Geochemical anomaly map of Changyuanwu area

5 結論

(1)與中國水系沉積物豐度相比較,大游山地區(qū)水系沉積物中 Sb、Ni、Cr、Cd、Hg、Zn、As、Bi 較明顯富集;W、Cu、Bi、Sn、Pb、Ag、Au、Ni、Cr 變異系數(shù)較大,富集成礦可能性較大,可作為區(qū)域找礦的指示元素。

(2)Au、Ag、Cu、Pb、W、Bi、Sb 在石炭系、二疊系等賦礦層位中豐度值和變異系數(shù)均較高,是研究區(qū)最有利的成礦元素。

(3)圈定出朱溪W-Cu 多金屬找礦遠景區(qū)和長源塢W-Bi 多金屬找礦遠景區(qū),通過地球化學分析認為前者可在東部擴大找礦規(guī)模,或尋找金、銀、鉛鋅、鉍、銻等伴生或次生礦床;后者可在北異常中心處尋找鎢、銅、金等金屬礦床。

注釋:

①江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局912 大隊. 2016. 江西塔前-大游山地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查成果報告[R].