基于土壤化探數(shù)據(jù)信息挖掘的湘南坪寶礦集區(qū)找礦預(yù)測(cè)

雷 鎮(zhèn) 李 波 郭 海 王康盛 龔述清 胡 遷 王新富

(1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院,云南 昆明 650093;2.湖南省湘南地質(zhì)勘察院,湖南 郴州 423000;3.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所,貴州 貴陽(yáng) 550081)

坪寶礦集區(qū)位于湖南省南部的郴州地區(qū),以寶山產(chǎn)出 Cu、Mo、Pb、Zn、Ag 礦,黃沙坪產(chǎn)出 W、Sn、Cu、Mo、Pb、Zn礦等礦床為代表,擁有豐富的礦產(chǎn)資源,為湖南省最重要的鉛鋅多金屬礦產(chǎn)集中區(qū);同時(shí)也是欽杭成礦帶[1-3]和南嶺成礦帶[4]的核心組成部分,一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注的熱點(diǎn)研究地區(qū)之一[4-5]。前人對(duì)坪寶礦集區(qū)所處的欽杭成礦帶[5-6]、南嶺成礦帶的構(gòu)造演化[7-8]及成礦作用[9-11]進(jìn)行了大量研究,認(rèn)為坪寶礦集區(qū)找礦潛力較好,并進(jìn)行了區(qū)域成礦規(guī)律[12-13]、礦床地質(zhì)[14-15]、成礦作用[16-18]、成礦模式[19-20]以及找礦預(yù)測(cè)[21-23]等方面的研究,坪寶礦集區(qū)現(xiàn)有的勘探工程僅控制了礦集區(qū)的中淺部,而深部的找礦潛力巨大。為此,國(guó)家科技部立項(xiàng)實(shí)施了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——“欽杭成礦帶湘南段銅錫多金屬礦產(chǎn)深部探測(cè)技術(shù)示范”深地資源勘查開發(fā)項(xiàng)目,旨在實(shí)施單孔3 000m深鉆、基本摸清深部資源潛力。

筆者所在團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(“欽杭成礦帶湘南段銅錫多金屬礦產(chǎn)深部探測(cè)技術(shù)示范”)子課題“寶山、黃沙坪礦區(qū)深部構(gòu)造地球化學(xué)測(cè)量”的研究工作,任務(wù)是通過(guò)坪寶礦集區(qū)的地表和坑道的地球化學(xué)填圖工作,為三維精細(xì)探測(cè)與鉆孔定位提供化探證據(jù)。由于坪寶礦集區(qū)植被覆蓋良好、基巖出露極少,且數(shù)十年來(lái)大規(guī)模的礦業(yè)開發(fā)活動(dòng)造成了地表土壤中超常富集成礦元素,地表開展化探工作已不具備條件。故本研究系統(tǒng)收集了坪寶礦集區(qū)原土壤化探數(shù)據(jù),進(jìn)行二次開發(fā)利用,旨在挖掘更多找礦預(yù)測(cè)信息。通過(guò)分析,采用該方法能夠縮小元素組合異常區(qū)域,使地球化學(xué)異常更為明顯;結(jié)合礦集區(qū)的地質(zhì)特征,可以更有效地提取找礦信息,更容易圈定地球化學(xué)異常區(qū)域,為找礦預(yù)測(cè)提供重要依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

坪寶礦集區(qū)位于湘南地區(qū)(圖1),出露地層為古生代泥盆系、石炭系和二疊系。泥盆系至石炭系主要為碳酸鹽巖,其中以石炭系分布最廣,為一套淺海相碳酸鹽巖夾海陸交互相砂頁(yè)巖建造,是礦集區(qū)內(nèi)Cu、Pb、Zn礦床的重要含礦層位[19,24]。二疊系主要為頁(yè)巖和砂巖,是區(qū)內(nèi) Cu、Pb、Zn、Ag礦床的重要賦礦層位[21,25]。礦集區(qū)內(nèi)有色金屬礦產(chǎn)的賦礦層位和巖性主要為石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r、測(cè)水組(C1c)砂頁(yè)巖、梓門橋組(C1z)白云巖[20,26-27]。

圖1 坪寶礦集區(qū)地質(zhì)特征[28]Fig.1 Geological characteristics of Pingbao ore concentration area

自新元古代揚(yáng)子地塊與華夏地塊完成拼合以來(lái),坪寶礦集區(qū)經(jīng)歷了加里東期、海西期、印支期以及燕山期的構(gòu)造活動(dòng),形成了一系列SN、NNE—NE向的復(fù)式褶皺和逆沖斷裂,構(gòu)成了向北撒開、向南收斂、北寬南窄的構(gòu)造格架[29-31],在平面上呈“帚狀”形態(tài),在剖面上則顯示一系列疊瓦狀構(gòu)造[26,32-33]。礦集區(qū)內(nèi)斷裂以SN向或NNE向壓扭性斷裂為主,EW向或NWW向張性或張扭性斷裂次之,NW向扭性斷裂更次之。其中,SN向或NNE向壓扭性斷裂中的Ⅲ級(jí)斷裂為有利的容礦場(chǎng)所;近EW向或NWW向張性或張扭性斷裂多為控巖導(dǎo)礦構(gòu)造,控制著坪寶礦集區(qū)巖體的產(chǎn)出;NW向斷裂一般不含礦,是區(qū)內(nèi)主要的控巖導(dǎo)礦構(gòu)造[23,34]。區(qū)內(nèi)褶皺由一系列走向近SN—NNE向復(fù)式倒轉(zhuǎn)向、背斜組成,常被NW、EW向斷裂錯(cuò)斷,這種“褶皺加一刀”式的構(gòu)造復(fù)合部位常為成礦的有利部位,是坪寶礦集區(qū)內(nèi)主要的賦礦構(gòu)造[35-37]。

礦集區(qū)內(nèi)發(fā)育有兩類燕山期花崗巖:一類為花崗閃長(zhǎng)質(zhì)小巖體,與銅、鉛鋅、金銀等多金屬礦床有關(guān),例如水口山、寶山等礦床,屬于與富鉀的花崗巖類有關(guān)的成礦系統(tǒng);另一類為花崗巖體,與鎢、錫、稀土、鈮、鉭多金屬礦床有關(guān),如黃沙坪、柿竹園等礦床,屬于與陸殼重熔型花崗巖類有關(guān)的成礦系統(tǒng)[25,38-39]。

坪寶礦集區(qū)的礦產(chǎn)分布與巖漿巖密切相關(guān),多產(chǎn)于巖體接觸帶及其附近[30]。礦集區(qū)內(nèi)分布有鄧家礦區(qū)、六合礦區(qū)、大坊礦區(qū)、野鵝塘礦區(qū)、財(cái)神廟礦區(qū)、寶山礦區(qū)、黃沙坪礦區(qū)、柳塘嶺礦區(qū)、馬鞍嶺礦區(qū)和猴子嶺礦區(qū)(圖1)。礦集區(qū)內(nèi)主要存在8種礦床類型:①花崗斑巖型銣礦床,主要產(chǎn)于長(zhǎng)城嶺礦區(qū),區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育,發(fā)育有花崗斑巖、輝綠巖及斜斑玄武巖等,含銣花崗巖體多分布在近EW向騎田嶺—九峰山花崗巖帶內(nèi)[40],目前尚不具備開發(fā)利用價(jià)值;②矽卡巖型鐵(錫)礦床,如香花嶺矽卡巖型錫礦床,出露地層主要有寒武系淺變質(zhì)巖、泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組碎屑巖、棋梓橋組碳酸鹽巖,礦區(qū)內(nèi)NE向和NW向兩組斷裂組成共軛扭斷裂,礦區(qū)巖漿巖主要為癩子嶺花崗巖體,圍巖蝕變?yōu)槲◣r化、角巖化、硅化和綠泥石化[41];③矽卡巖型鎢鉬礦床,如黃沙坪鎢鉬多金屬礦床,礦區(qū)出露地層為石炭系測(cè)水組灰?guī)r和石磴子組灰?guī)r,區(qū)內(nèi)發(fā)育有與成礦關(guān)系密切的隱伏花崗斑巖體[42];④矽卡巖型銅鉬礦床,主要產(chǎn)于寶山礦區(qū)中部,出露地層為泥盆系—二疊系,礦體主要受寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜控制,出露巖漿巖為花崗閃長(zhǎng)斑巖[26];⑤熱液脈型鉛鋅銀礦床,如寶山東部中—中低溫、財(cái)神廟中低溫和寶山西部中低溫?zé)嵋盒豌U鋅銀礦床,受斷裂破碎帶及其旁側(cè)羽狀裂隙控制,為巖體(脈)邊緣接觸處的冷凝收縮破碎帶及褶皺軸部的層間剝離破碎帶和擠壓破碎帶控制[26];⑥ 熱液蝕變巖型金銀礦床,如大坊金礦,礦區(qū)出露地層主要為石炭系—二疊系,其中石炭系梓門橋組和壺天群組為主要賦礦層位[43];⑦紅土型金礦床,主要見于大坊礦區(qū),礦區(qū)出露地層巖性主要為石炭系梓門橋組白云巖和壺天群白云巖,構(gòu)造以EW向、SN向、NW向斷裂為主,有花崗閃長(zhǎng)斑巖出露,絹云母化、碳酸鹽化、硅化和矽卡巖化愈復(fù)雜強(qiáng)烈,對(duì)成礦愈有利[30,39];⑧風(fēng)化淋濾堆積型錳礦床,該類礦床規(guī)模小,如桂陽(yáng)六合錳礦,礦區(qū)出露下二疊統(tǒng)當(dāng)沖組巖層,經(jīng)風(fēng)化淋積和熱水遷移聚集而成[44]。

2 地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理及分析

本研究在湖南省湘南地質(zhì)勘察院的協(xié)助下,系統(tǒng)收集了坪寶礦集區(qū)192件土壤化探數(shù)據(jù)[45],選取W、Sn、Mo、Pb、Ag、Au、As、Bi、Cu、Hg、Sb、Zn、Cd、Co、Cr、Ni、V等17種成礦元素,進(jìn)行R型聚類分析和Q型因子分析。

2.1 R型聚類分析

聚類分析又稱集群分析,是按“物以類聚”原則,根據(jù)變量之間的相似性或親疏關(guān)系,將變量進(jìn)行分類[46]。本研究利用Statistica軟件進(jìn)行R型聚類分析,得到R型聚類分析譜系圖(圖2)。

圖2 坪寶礦集區(qū)土壤地球化學(xué)樣品R型聚類分析譜系圖Fig.2 R-type cluster analysis pedigree of soil geochemical samples in Pingbao ore concentration area

由圖2可知:當(dāng)距離系數(shù)為0.6時(shí),可分為4組元素組合,第①組為 W、Bi、Cu、As、Pb、Ag、Zn、Cd、Sn,可能為中高溫—中溫成礦元素組合;第②組為Mo、Au、Sb,為高溫成礦元素組合;第③組為Hg,代表低溫成礦元素;第④組為 Co、Ni、V、Cr,可能代表圍巖中與基性巖有關(guān)的成礦元素組合。

2.2 Q型因子分析

因子分析是從多個(gè)復(fù)雜變量中依據(jù)某種內(nèi)在聯(lián)系,而選擇出少量綜合變量的一種降維多元統(tǒng)計(jì)分析方法,用以達(dá)到數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化的目的[47]。在地球化學(xué)勘查中,通過(guò)因子得分值繪制的元素組合異常圖,有助于了解元素運(yùn)移富集規(guī)律,從而指導(dǎo)找礦預(yù)測(cè)[48-49]。本研究選取坪寶礦集區(qū)土壤地球化學(xué)樣品中的17種成礦元素進(jìn)行Q型因子分析,當(dāng)累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)77.31%時(shí),得到4個(gè)主因子元素組合(表1):①Fa1因子,Zn、As、Pb、Ag、Cd、W、Sn、Bi、Cu、Mo、Sb、(Au);②Fa2因子,Ni、V、Co、Cr、Mo2、(Sb2);③Fa3因子,(Bi2、Cd2)、-Hg;④Fa4因子,(Sb3、W2、Au2)。

表1 坪寶礦集區(qū)土壤地球化學(xué)樣品方差極大旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣Table 1 Maximum variance rotation factor loading matrix of soil geochemical samples in Pingbaoore concentration area

結(jié)合坪寶礦集區(qū)的地質(zhì)特征,研究認(rèn)為Fa1因子代表鉛鋅等中溫成礦元素組合,Fa2因子代表圍巖與基性巖有關(guān)的成礦元素組合,Fa3因子代表低溫成礦元素組合,Fa4因子代表與Au、W有關(guān)的高溫元素組合。

3 地球化學(xué)異常分析

3.1 剖面地球化學(xué)

本研究選取 Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素,繪制了 PB100(205)、PB200(165)、PB300(174)、PB400、PB500(111)、PB600-1、PB600-2物探線的地球化學(xué)剖面圖,可以直觀地反映成礦元素的空間變化規(guī)律。

由PB100(205)線地球化學(xué)剖面圖(圖3)可以清楚看到,Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素含量在財(cái)神廟、寶山礦區(qū)疊加較好,整體上4種成礦元素含量沿PB100(205)線自NNW→SSE呈現(xiàn)增高的趨勢(shì),反映了這些成礦元素在該區(qū)的富集,Cu、Zn含量基本呈同步消長(zhǎng)的變化規(guī)律。在寶山礦區(qū)SSE側(cè),Pb、Zn、Sn含量值較高,其中Pb含量達(dá)到2 600×10-6以上、Sn含量達(dá)到15×10-6,仍有升高的趨勢(shì)。該處NE向斷裂發(fā)育,為成礦的有利場(chǎng)所,南部出露石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r,是鉛鋅礦的重要賦礦層位,礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的細(xì)脈狀花崗閃長(zhǎng)斑巖可為成礦提供物質(zhì)來(lái)源。

圖3 坪寶礦集區(qū)PB100(205)線地球化學(xué)剖面Fig.3 Geochemical profile of PB100(205)line in Pingbao ore concentration area

由圖4可知:Cu、Pb、Zn、Sn成礦元素含量總體上自物探線PB200(165)NNW→SSE呈現(xiàn)逐漸升高的特點(diǎn),局部出現(xiàn)小峰值,推測(cè)可能與該區(qū)NE向斷裂及中酸性巖枝有關(guān)。Cu、Pb、Zn成礦元素含量自寶山礦區(qū)往SSE側(cè)有繼續(xù)升高的趨勢(shì),在SSE側(cè)達(dá)到峰值后開始減小,反映寶山礦區(qū)SSE側(cè)存在元素濃度異常區(qū),且寶山礦區(qū)南部發(fā)育花崗閃長(zhǎng)斑巖巖體、SSE側(cè)有石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r出露,具備Cu、Pb、Zn富集成礦的地層、巖性及巖漿巖條件,顯示出較好的找礦潛力。

圖4 坪寶礦集區(qū)PB200(165)線地球化學(xué)剖面Fig.4 Geochemical profile of PB200(165)line in Pingbao ore concentration area

在圖5中,Cu、Pb、Zn成礦元素含量存在雙峰值,且Cu、Zn含量異常重合性較好,呈同步消長(zhǎng)的變化規(guī)律。寶山礦區(qū)NNW側(cè)Cu、Pb、Zn 3種元素存在峰值,可能與NW向F132斷裂和出露的少量花崗閃長(zhǎng)斑巖有關(guān),推測(cè)NW向F132斷裂為成礦流體運(yùn)移通道。Pb、Zn含量在寶山礦區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為自NNW→SSE減少的趨勢(shì),Cu、Zn含量在寶山礦區(qū)SSE側(cè)存在一個(gè)峰值,可能與獅子嶺出露的凝灰?guī)r有關(guān),反映寶山礦區(qū)邊部鉛礦化減弱,銅、鋅和錫礦化增強(qiáng)。綜合分析圖3至圖5可知,Sn含量變化基本一致,總體上沿3條物探線自NNW→SSE升高的趨勢(shì),異常不明顯;平面上,Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素含量在寶山礦區(qū)內(nèi)由E→W呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),反映成礦元素受NW、NE向斷裂組嚴(yán)格控制。

圖5 坪寶礦集區(qū)PB300(174)線地球化學(xué)剖面Fig.5 Geochemical profile of PB300(174)line in Pingbao ore concentration area

PB400線主要穿過(guò)野鵝塘礦區(qū)、大坊礦區(qū),Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素含量變化范圍不大(圖6),其中,Cu、Zn、Sn 3種元素的變化規(guī)律基本一致,沿PB400線自NW向SE逐漸降低,至野鵝塘礦區(qū)又逐漸升高;Pb含量總體上沿PB400線自NW→SE呈現(xiàn)逐漸升高,在大坊礦區(qū)SE側(cè)達(dá)到峰值后開始降低,至野鵝塘礦區(qū)SE側(cè)又逐漸升高。大坊礦區(qū)Pb含量高,可能與花崗閃長(zhǎng)斑巖以及SN向、近EW向斷裂有關(guān)。

圖6 坪寶礦集區(qū)PB400線地球化學(xué)剖面Fig.6 Geochemical profile of PB400 line in Pingbao ore concentration area

PB500(111)線主要穿過(guò)野鵝塘礦區(qū)、黃沙坪礦區(qū)(圖7),Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素含量總體上沿PB500(111)線自NW向SE逐漸升高,在黃沙坪礦區(qū)達(dá)到峰值后,向礦區(qū)SE側(cè)逐漸減少后又具緩慢升高。黃沙坪礦區(qū)出露與成礦最為密切的花崗斑巖巖體,NNE向斷裂為元素富集提供有利場(chǎng)所,近EW向斷裂控制成礦流體運(yùn)移,造成黃沙坪礦區(qū)的成礦元素含量最高。 Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素含量在野鵝塘礦區(qū)呈現(xiàn)逐漸升高的特點(diǎn),可能與出露大面積石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r及深部隱伏巖體有關(guān)。

圖7 坪寶礦集區(qū)PB500(111)線地球化學(xué)剖面Fig.7 Geochemical profile of PB500(111)line in Pingbao ore concentration area

PB600-1線位于PB500(111)線NE側(cè),穿過(guò)黃沙坪礦區(qū)及野鵝塘礦區(qū)的中東部(圖1),Cu、Pb、Zn、Sn4種成礦元素含量變化規(guī)律一致,且空間重合性較好,均在黃沙坪礦區(qū)達(dá)到峰值,元素含量變化規(guī)律總體上與PB500(111)線相似(圖8)。

圖8 坪寶礦集區(qū)PB600-1線地球化學(xué)剖面Fig.8 Geochemical profile of PB600-1 line in Pingbao ore concentration area

PB600-2線位于PB500(111)線SW側(cè),穿過(guò)黃沙坪礦區(qū)的SW部及野鵝塘礦區(qū)的南部(圖1),Cu、Pb、Zn、Sn成礦元素含量的變化規(guī)律總體上與PB500(111)線、PB600-2線的元素含量變化規(guī)律一致(圖9)。 綜合 PB600-1、PB500(111)、PB600-2線元素地球化學(xué)剖面圖,可以看出 Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素含量具有明顯的分帶性,以黃沙坪礦區(qū)為中心,元素含量向兩側(cè)呈現(xiàn)降低的趨勢(shì),含量異常中心往往是有利的賦礦部位,具有較好的找礦潛力。

圖9 坪寶礦集區(qū)PB600-2線地球化學(xué)剖面Fig.9 Geochemical profile of PB600-2 line in Pingbao ore concentration area

3.2 因子組合地球化學(xué)異常

本研究在R型聚類分析和Q型因子分析的基礎(chǔ)上,繪制了坪寶礦集區(qū)的土壤地球化學(xué)Fa1因子、Fa2因子、Fa3因子和Fa4因子的等值線異常圖(圖10),并將Fa1因子、Fa3因子和Fa4因子等值線疊加在地質(zhì)圖上(圖11),從因子得分等值線異?！刭|(zhì)圖上可以清楚看出元素組合異常區(qū)域,具有明顯的濃度集中區(qū),特別是寶山—黃沙坪一帶。

圖10 坪寶礦集區(qū)因子得分等值線異常圖Fig.10 Isoline anomaly plot of factor scores in Pingbao ore concentration area

圖11 坪寶礦集區(qū)因子得分等值線異常及地質(zhì)疊合簡(jiǎn)圖Fig.11 Factor score contour anomalies and geological overlay diagram of Pingbao ore concentration area

圖10(a)、圖11(b)為Fa1因子等值線異常圖,反映的是鉛鋅等中溫成礦元素異常。坪寶礦集區(qū)內(nèi)明顯形成了2個(gè)異常區(qū),Ⅰ異常區(qū)位于黃沙坪礦區(qū),呈NNE—SSW向展布,向SSE發(fā)散;Ⅱ異常區(qū)位于桂陽(yáng)縣—寶山礦區(qū)東側(cè),異常走向呈NNW—SSE向,向SWW發(fā)散?？傮w上兩個(gè)異常區(qū)走向基本一致,與礦集區(qū)NNE向的構(gòu)造基本平行,表明異常受構(gòu)造控制作用明顯;但兩個(gè)異常區(qū)不連續(xù),可能與SN—NNE向復(fù)式倒轉(zhuǎn)背、向斜被NW向斷裂錯(cuò)斷有關(guān)。沿PB200(165)線自NNW向SSE,中溫成礦元素組合異常加強(qiáng),與 Cu、Pb、Zn、Sn成礦元素含量等值線變化趨勢(shì)基本一致;PB600-1、PB600-2線自NW向SE,中溫成礦元素組合異常呈現(xiàn)出由弱到強(qiáng)再減弱的特征,在黃沙坪礦區(qū)內(nèi)異常最明顯,平面上與Cu、Pb、Zn、Sn成礦元素含量呈北高南低的變化趨勢(shì)基本一致。

圖10(b)為Fa2因子等值線異常圖,反映的是圍巖中與基性巖有關(guān)的成礦元素。因子組合中的鎳(Ni)和鈷(Co)均為鐵族元素,地球化學(xué)性質(zhì)相似,具有親鐵和親硫的雙重性質(zhì);在地質(zhì)作用過(guò)程中,兩者具有正相關(guān)關(guān)系。因子組合正異常顯示坪寶礦集區(qū)的圍巖地層空間分布,負(fù)異常則反映中酸性巖體的空間展布特征,與地質(zhì)事實(shí)基本一致。坪寶礦集區(qū)內(nèi)的巖體在深部為一個(gè)近SN向展布的巖基,呈現(xiàn)2個(gè)負(fù)異常區(qū):Ⅲ異常區(qū)在寶山礦區(qū)和大坊礦區(qū)的中間位置,Ⅳ異常區(qū)位于黃沙坪礦區(qū),異常大致呈“S”形態(tài),寶山礦床、黃沙坪礦床分別位于巖體的轉(zhuǎn)折部位(圖10(b))。

圖10(c)、圖11(c)為Fa3因子等值線異常圖,反映的是低溫成礦元素異常。由于元素組合中Hg為負(fù)值,故其負(fù)異常代表低溫成礦元素異常。礦集區(qū)內(nèi)的黃沙坪礦區(qū)形成了明顯異常,可細(xì)分為3個(gè)異常區(qū):Ⅴ異常區(qū)位于黃沙坪礦區(qū),Ⅵ異常區(qū)位于黃沙坪礦區(qū)NE側(cè),Ⅶ異常區(qū)位于黃沙坪礦區(qū)E側(cè),異常總體走向呈NE—SW向展布,向SE發(fā)散。Ⅴ異常區(qū)的Fa3因子得分值整體上以黃沙坪礦區(qū)為中心,分別向NW和SE方向升高,推測(cè)與近EW向斷裂切穿NE向斷裂有關(guān)。

圖10(d)、圖11(a)為Fa4因子等值線異常圖,反映的是高溫成礦元素異常。坪寶礦集區(qū)內(nèi)可圈定3個(gè)異常區(qū):Ⅷ異常區(qū)位于寶山礦區(qū),Ⅸ異常區(qū)位于黃沙坪礦區(qū)S側(cè),Ⅹ異常區(qū)位于黃沙坪礦區(qū)E側(cè)。Ⅷ異常面積較大,走向總體呈近SN向展布,向W發(fā)散,異常區(qū)的Fa4因子得分值總體上具有自NW→SE呈現(xiàn)升高的趨勢(shì),該處有花崗閃長(zhǎng)斑巖,呈巖株、巖脈狀產(chǎn)出,為寶山礦床的形成提供了成礦物質(zhì)[30]。Ⅸ異常和Ⅹ異常走向呈近EW向展布,向N或S發(fā)散,Ⅸ異常和Ⅹ異常區(qū)的Fa4因子得分值總體上自NW向SE逐漸升高,推測(cè)與NWW向斷裂有關(guān),該處也發(fā)育有斑巖體。

因子分析結(jié)果顯示,高溫成礦元素異常(Ⅸ、Ⅹ)、中溫成礦元素異常(Ⅰ、Ⅱ)、低溫成礦元素異常(Ⅴ)范圍及延伸方向明顯受到坪寶礦集區(qū)內(nèi)NWW向、NNE向和近EW向斷裂控制,中酸性巖體元素異常(Ⅲ、Ⅳ)與近SN向斷裂有關(guān),指示異?？臻g展布明顯受構(gòu)造控制。

4 找礦預(yù)測(cè)

4.1 成礦流體運(yùn)移方向

高溫、中溫、低溫地球化學(xué)異常分布的空間相對(duì)位置,可以大致反映成礦流體的運(yùn)移方向。寶山礦區(qū)北部自NNW側(cè)依次出現(xiàn)了中酸性巖體元素異常(Ⅲ)→高溫成礦元素異常(Ⅷ)→中溫成礦元素異常(Ⅱ)→低溫成礦元素異常(Ⅵ),反映了成礦流體自NNW向SSE運(yùn)移(圖12),推測(cè)寶山礦區(qū)北部NNW側(cè)為重點(diǎn)找礦靶區(qū)。寶山礦區(qū)西南部自NW側(cè)依次出現(xiàn)了中酸性巖體元素異常(Ⅲ)→高溫成礦元素異常(Ⅷ)→中溫成礦元素異常(Ⅱ)→低溫成礦元素異常(Ⅵ),反映成礦流體自NW向SE運(yùn)移,推測(cè)寶山礦區(qū)西南部的NW側(cè)也為重點(diǎn)找礦靶區(qū)。需要說(shuō)明的是,寶山礦區(qū)的高溫成礦元素異常(Ⅷ)、中溫成礦元素異常(Ⅱ)在空間上呈現(xiàn)近乎重疊的特征,反映出成礦流體在水平方向上的運(yùn)移距離不大,推測(cè)深部礦體的產(chǎn)狀較陡,與寶山礦區(qū)深部揭露的礦體產(chǎn)狀一致。

圖12 坪寶礦集區(qū)成礦流體運(yùn)移示意Fig.12 Schematic of ore-forming fluid migration in Pingbao ore concentration area

柳塘嶺礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有花崗閃長(zhǎng)斑巖巖株、巖枝,礦區(qū)中部自東側(cè)異常依次呈現(xiàn)中酸性巖體元素異常(Ⅳ)→高溫成礦元素異常(Ⅹ)→低溫成礦元素異常(Ⅶ)→中溫成礦元素異常(Ⅰ)→低溫成礦元素異常(Ⅴ),反映成礦流體自E向W運(yùn)移(圖12)。柳塘嶺礦區(qū)內(nèi)低溫成礦元素異常(Ⅶ)與高溫成礦元素異常(Ⅹ)在空間上大致重合,反映成礦流體的水平運(yùn)移距離不大,推測(cè)與巖體的產(chǎn)狀較陡有關(guān),因此柳塘嶺礦區(qū)的中部是重點(diǎn)找礦靶區(qū)。

黃沙坪礦區(qū)本身就處于中酸性巖漿巖分布區(qū),整體位于中酸性巖體元素異常(Ⅳ)內(nèi),其流體運(yùn)移方向并不明顯(圖12)。自黃沙坪礦區(qū)中部向北,依次出現(xiàn)高溫成礦元素異常(Ⅸ)→中溫成礦元素異常(Ⅰ)→低溫成礦元素異常(Ⅴ),反映成礦流體自SSE向NNW運(yùn)移,因此黃沙坪礦區(qū)南側(cè)是尋找高溫礦體的重點(diǎn)找礦靶區(qū)。同時(shí),黃沙坪礦區(qū)北側(cè),出現(xiàn)了中酸性巖體元素異常(Ⅳ)、低溫成礦元素異常(Ⅴ)與中溫成礦元素異常(Ⅰ)的空間重疊,也反映出成礦流體的水平運(yùn)移距離不大,推測(cè)與巖體的侵位產(chǎn)狀較陡有關(guān)。但此處并未出現(xiàn)高溫成礦元素異常,推測(cè)與巖漿巖的成礦專屬性有關(guān),此處深部是尋找Cu-Pb-Zn礦體的重點(diǎn)找礦靶區(qū)。

4.2 找礦靶區(qū)

根據(jù)前人研究成果,坪寶礦集區(qū)石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r為有利的賦礦層位[33];坪寶礦集區(qū)內(nèi)SN向或NNE向壓扭性斷裂是有利的容礦場(chǎng)所,近EW向、NW向斷裂或NWW向張性或張扭性斷裂多為控巖導(dǎo)礦構(gòu)造,區(qū)內(nèi)走向近SN—NNE向復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜、背斜是坪寶區(qū)內(nèi)主要的賦礦構(gòu)造[23,35-36]。寶山礦床發(fā)育的巖漿巖為燕山期花崗閃長(zhǎng)質(zhì)小巖體,與銅、鉛鋅、金銀等多金屬礦床有關(guān),黃沙坪礦床發(fā)育的巖漿巖為燕山期花崗巖體,與鎢、錫、稀土、鈮、鉭多金屬礦床有關(guān)。通過(guò)對(duì)土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)的信息挖掘,本研究圈定了6個(gè)找礦靶區(qū),如圖11(d)所示。

①號(hào)靶區(qū)位于寶山、財(cái)神廟礦區(qū)NW側(cè),預(yù)測(cè)依據(jù)主要為:出露地層為石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r,為有利的賦礦地層;該處存在NNE向壓扭性斷裂,是有利的容礦空間;區(qū)內(nèi)發(fā)育有少量花崗閃長(zhǎng)斑巖,可為成礦提供成礦物質(zhì)來(lái)源;高、中、低溫成礦元素組合異常在此處均出現(xiàn),且基本重合;反映該處成礦潛力較大、且深部礦體產(chǎn)狀較陡。

②號(hào)靶區(qū)位于財(cái)神廟礦區(qū)以南、寶山礦區(qū)以北,大致在兩礦區(qū)的交界處,預(yù)測(cè)依據(jù)主要有:靶區(qū)西側(cè)的地層巖性為石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r,地層和巖性利于成礦;該處斷裂發(fā)育,存在NE、NW向斷裂組,NW向F132斷裂穿過(guò)靶區(qū),為成礦提供了有利的構(gòu)造條件;區(qū)內(nèi)花崗閃長(zhǎng)斑巖呈巖脈、巖株?duì)町a(chǎn)出,為有利的巖漿巖條件。Cu、Pb、Zn、Sn成礦元素含量在兩礦區(qū)邊界處呈明顯升高的趨勢(shì)。該處依次出現(xiàn)了中酸性巖體元素異常(Ⅲ)→高溫成礦元素異常(Ⅷ)→中溫成礦元素異常(Ⅱ)→低溫成礦元素異常(Ⅵ),反映成礦流體自NWW向至SEE向運(yùn)移。反映該處深部具備較好的找礦潛力,推測(cè)可能為寶山礦區(qū)已知礦體的深部延深。

③號(hào)靶區(qū)位于寶山礦區(qū)SE側(cè),預(yù)測(cè)依據(jù)主要為:該處地層巖性為石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r,該處發(fā)育有NE、NW向斷裂;Cu、Zn含量自寶山礦區(qū)向SSE側(cè)繼續(xù)升高,Ⅱ、Ⅵ、Ⅷ異常在空間上基本重合(圖10),反映成礦流體的運(yùn)移距離不大?？紤]到此處臨近桂陽(yáng)縣城,已列為縣城建設(shè)規(guī)劃區(qū)域,不宜開展深部探礦工作。

④號(hào)靶區(qū)位于野鵝塘礦區(qū),預(yù)測(cè)依據(jù)為:出露地層為石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r,區(qū)內(nèi)發(fā)育有近SN向和EW向斷裂,可為成礦提供有利場(chǎng)所;Cu、Pb、Zn、Sn成礦元素含量在野鵝塘礦區(qū)呈現(xiàn)升高趨勢(shì),平面上呈現(xiàn)S高N低,反映成礦元素含量明顯受構(gòu)造控制。此處并未出現(xiàn)各類元素組合因子的明顯異常,推測(cè)與該區(qū)地表未出露巖漿巖有關(guān)。根據(jù)寶山、黃沙坪礦區(qū)的巖漿巖展布情況,推測(cè)該區(qū)深部可能存在隱伏巖體,隱伏礦體亦埋藏較深。

⑤號(hào)靶區(qū)位于柳塘嶺礦區(qū)中北部,預(yù)測(cè)依據(jù)主要為:其W側(cè)及南部出露地層為石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r;礦區(qū)E、W側(cè)均發(fā)育有近SN向斷裂,北部有NW向斷裂錯(cuò)斷這兩條斷裂,可為成礦提供容礦空間;區(qū)內(nèi)花崗閃長(zhǎng)斑巖呈株、巖枝狀產(chǎn)出,可為成礦提供成礦物質(zhì)來(lái)源。柳塘嶺礦區(qū)同時(shí)出現(xiàn)了高溫成礦元素異常(Ⅹ)、低溫成礦元素異常(Ⅶ),礦區(qū)中部東側(cè)成礦流體自E向W運(yùn)移,但運(yùn)移距離不大。

⑥號(hào)靶區(qū)位于黃沙坪礦區(qū)SE側(cè),預(yù)測(cè)依據(jù)主要為:出露地層為泥盆系錫礦山組(D3x2)灰?guī)r和石炭系石磴子組(C1sh)灰?guī)r;NE向和近EW向斷裂在此交匯,其中NE向壓扭性斷裂可為成礦提供有利的容礦場(chǎng)所,近EW向張性或張扭性斷裂為控巖導(dǎo)礦構(gòu)造;區(qū)內(nèi)有凝灰?guī)r呈巖株和巖脈狀產(chǎn)出;Cu、Pb、Zn、Sn成礦元素含量以黃沙坪礦區(qū)為中心,向四周減少,指示黃沙坪礦區(qū)具有較好的找礦潛力。黃沙坪礦區(qū)南側(cè)呈現(xiàn)高溫成礦元素異常(Ⅸ)→中溫成礦元素異常(Ⅰ)→低溫成礦元素異常(Ⅴ),反映成礦流體自SSE向NNW運(yùn)移,中溫成礦元素異常(Ⅰ)與低溫成礦元素異常(Ⅴ)基本重合,反映成礦流體運(yùn)移距離不大,深部隱伏礦體產(chǎn)狀較陡。

目前,礦山已經(jīng)在②號(hào)靶區(qū)的165#勘探線進(jìn)行鉆探工作,ZK16508深鉆于1 664.83～1 699.84 m處揭露到銅礦體,厚度達(dá)35 m,驗(yàn)證了該靶區(qū)的深部找礦潛力,其他找礦靶區(qū)還有待于下一步的工程驗(yàn)證。

5 結(jié) 論

(1)由于地表不具備開展化探工作的條件,本研究收集了坪寶礦集區(qū)土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù),基于7條物探線,選取 Cu、Pb、Zn、Sn 4種成礦元素繪制了地球化學(xué)剖面。研究表明:寶山礦區(qū)4種成礦元素明顯受NW、NE向斷裂組嚴(yán)格控制;大坊礦區(qū)Pb含量高,可能與花崗閃長(zhǎng)斑巖以及SN向、近EW向斷裂有關(guān);黃沙坪礦區(qū)4種成礦元素具有明顯的分帶性,以黃沙坪礦區(qū)為中心,元素含量向兩側(cè)呈現(xiàn)降低的趨勢(shì),指示黃沙坪礦區(qū)仍具有較好的找礦潛力。

(2)坪寶礦集區(qū)Fa1、Fa2、Fa3和 Fa4的因子得分等值線異常圖顯示10個(gè)地球化學(xué)異常區(qū)域,即高溫成礦元素異常(Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ)、中溫成礦元素異常(Ⅰ、Ⅱ)、低溫成礦元素異常(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ)和圍巖中與基性巖有關(guān)的成礦元素異常(Ⅲ、Ⅳ)。寶山礦區(qū)北部成礦流體自NNW向至SSE向,西南部成礦流體自NW向至SE向運(yùn)移;柳塘嶺礦區(qū)中部東側(cè)成礦流體自E向W運(yùn)移,但運(yùn)移距離不大;黃沙坪礦區(qū)中部向北,成礦流體自SSE向至NNW向運(yùn)移。

(3)綜合坪寶礦集區(qū)地質(zhì)特征、成礦元素空間分布規(guī)律、不同因子元素組合,推測(cè)成礦流體運(yùn)移方向,本研究圈定了6個(gè)找礦靶區(qū),②靶區(qū)找礦效果明顯,施工鉆孔揭露到厚達(dá)35 m的銅礦體,為區(qū)內(nèi)深部隱伏礦勘探提供了依據(jù)。不足的是,本研究缺少與物探信息的綜合分析,今后將結(jié)合相關(guān)物探資料,建立物化探綜合找礦方法,為深部找礦預(yù)測(cè)進(jìn)一步提供可靠依據(jù)。