找矿远景区蚀变矿物提取方法试验研究及有效性评价
(一)八卦庙金矿外围蚀变矿物填图方法试验
1.试验区地质特征及样品采集
(1)试验区地质特征此次选择八卦庙金矿床外围的柴蚂金矿区和沈家湾金矿区进行ASD(Analytical Spec-tral Devices—波谱矿物分析仪)蚀变矿物填图方法试验。
柴蚂金矿位于八卦庙金矿床西延,与八卦庙金矿床处于同一脆-韧性剪切带中,受八卦庙-荒草沟NWW向逆冲断裂带与八卦庙-沈家湾NE向断裂密集带复合控制。柴蚂金矿成矿构造条件与矿化蚀变特征与八卦庙金矿床相似,蚀变类型主要为硅化、绢云母化、黄铁矿化和磁黄铁矿化等,地表褐铁矿化强烈。沈家湾金矿区也与八卦庙金矿床相似,主要蚀变类型有硅化、褐铁矿化、铁白云石化、绿泥石化及褪色化等。
沈家湾金矿位于八卦庙-沈家湾NE向断裂(节理)密集带与浑水沟-铜铃沟NWW向构造岩浆岩带的交汇部位,成矿构造条件与八卦庙金矿相似。矿区中-酸性脉岩发育,规模小,但数量多,沿NWW向和NE向断裂构造充填。矿体赋存于星红铺组第三岩性段(D3x3)铁白云石粉砂质千枚岩夹条带状灰岩中的石英脉破碎带、石英网脉带中,受NWW向和NE向断裂复合控制。区内硅化、褐铁矿化、铁白云石化、绿泥石化和褪色化普遍发育,局部黄铁矿化、斑点及NE向节理发育。
(2)样品采集
此次所采集样品样点以50m×50m网度布点(尽量与勘探线吻合),每个采样点采用GPS定位,采集坐标数据。样品采集的大小要求达到手标本的尺寸,在采集时避开石英脉(不含羟基矿物为主的岩石)。
2.分析与处理
本次方法试验采用美国ASD公司开发的TerraSpec系列便携式波谱矿物分析仪(ASD)。该仪器使用512阵元阵列PDA探测器和两个独立的InGaAs探测器,可探测波长范围为350～2500nm,覆盖了全部可见光波、近红外波、短波红外波长区间; 而且灵敏度高,光谱分辨率强,光谱采样间隔小,扫描时间短,每秒可测得10个光谱,可实时测量并观察光谱曲线,能实现蚀变矿物的野外现场快速识别。
ASD便携式短波红外光谱仪是利用短波红外光谱测量技术,对肉眼难以识别的层状硅酸盐、黏土、碳酸盐以及部分硫酸盐矿物进行快速识别的实用仪器。通过不同地质环境的光谱参考数据库及计算机数据处理软件,辅之野外观察和必要的岩石学分析,可以从ASD测量获得的谱线中得出研究区蚀变矿物组合的信息。
对ASD测量所获的样品光谱曲线采用TSG(The Spectral Geologist)软件进行识别。该软件由澳大利亚AusSpec International公司研发,其中储存了大量的矿物标准谱线,软件自动将采集的光谱曲线与数据库中的标准谱线相对比,识别出所测样品的矿物种类,经过实践证明软件对矿物识别的准确率达99%。对处理的数据或蚀变信息与矿区已知地质、岩矿鉴定资料进行对比、验证,在确定应用ASD仪器测量方法的准确性和有效性之后,最终进行蚀变矿物填图。
3.测试结果和解译
由于ASD仪器可探测波长范围的局限性,使得对部分样品中的矿物识别不敏感甚至无法识别,故能采集到的光谱图少于所采样品数。此次在柴蚂金矿采集了1071件样品,获得了1053条光谱; 沈家湾金矿区采集了646件样品,测得628条光谱。另外,由于八卦庙外围金矿区蚀变较弱,ASD仪器未能识别出某些标本中的蚀变矿物,其中柴蚂金矿有104条光谱未能识别,沈家湾金矿有53条光谱未能识别。
(1)蚀变矿物种类
首先,由于ASD只能对含羟基的矿物如层状硅酸盐、链状硅酸盐、碳酸盐以及部分硫酸盐矿物进行快速识别,硅化和钠长石化的测试结果与原岩的矿物成分难以区分,故这里不作分析。
根据ASD测试结果,在地表识别出的蚀变矿物***有14种,按照出现多少排序为:白云母(绢云母)、伊利石、绿泥石、菱铁矿、方解石、铁白云石、钠白云母、水镁石、含铁绿泥石、菱镁矿、蛋白石、石膏、电气石和绿帘石等,其中主要的蚀变矿物是白云母、伊利石、绿泥石、菱铁矿和方解石(体积分数大于10%)。矿物识别情况见图4-49和图4-50。
图4-49 柴蚂金矿蚀变矿物组合柱状图
图4-50 沈家湾金矿蚀变矿物组合柱状图
(2)典型蚀变矿物组合特征
为了了解柴蚂金矿和沈家湾金矿蚀变矿物的组合情况,对柴蚂金矿和沈家湾金矿样品测试数据进行了统计,统计结果见表4-18和表4-19。
表4-18 柴蚂金矿蚀变矿物组合统计
表4-19 沈家湾金矿蚀变矿物组合统计
由表4-18和表4-19可以看出,两矿区的蚀变矿物均以绢云母为主,其次是伊利石,再次是碳酸盐。但柴蚂金矿与沈家湾金矿又有所不同,柴蚂金矿碳酸盐化程度明显强于沈家湾金矿。
(3)蚀变矿物对比验证
为了验证ASD仪器的可靠性,此次对于采用ASD仪器测试的部分样品进行了岩矿鉴定,两者对比表明,由ASD仪器所识别出的矿物与岩矿鉴定结果相符,结果见表4-20。鉴于测试仪器和软件识别精度的限制,一般来说,含量小于5%的矿物不易被识别出来。
表4-20 柴蚂金矿岩矿鉴定与ASD蚀变矿物识别对比结果
续表
4.蚀变矿物填图
根据样品的采集位置和样品中所识别出的蚀变矿物,将蚀变矿物的分布范围投到矿区地质图上,制作研究区蚀变矿物分布图。结合热液矿床蚀变分带的特点,找出蚀变矿物的分布规律,从而确定岩体或矿体的可能赋存位置。
由图4-51和图4-52可以看出,柴蚂金矿绢云母(白云母)和伊利石化的蚀变强度明显与矿化程度有关,矿体周围绢云母蚀变强烈,矿区东南部绢云母化明显强于矿区西北部。
沈家湾金矿绢云母(白云母)和伊利石的蚀变强度变化稍有差别(图4-53至图4-55),绢云母(白云母)蚀变强度明显与矿化程度成正比,矿化越强,绢云母(白云母)蚀变程度越强。伊利石蚀变范围主要位于矿带之间,离矿体越近,蚀变强度越强。
由蚀变矿物分布图(图4-56,图4-57)可以看出,柴蚂金矿和沈家湾金矿蚀变矿物主要为绢云母(绢云母/白云母和伊利石),矿体周围蚀变强度和范围明显要大于远离矿体区域。不同的是柴蚂金矿碳酸盐化强度和分布范围大于沈家湾金矿,柴蚂金矿碳酸盐矿物种类也多于沈家湾金矿。这可能与两个矿区的容矿地层有关,柴蚂金矿容矿地层主要是碳酸盐岩和碎屑岩,而沈家湾金矿容矿地层主要是碎屑岩。
图4-51 柴蚂金矿白云母(绢云母)蚀变程度变化图
图4-52 柴蚂金矿伊利石蚀变强度变化图
ASD分析及蚀变矿物填图表明,柴蚂金矿区蚀变矿物以伊利石化和绢云母化为主,且两者常相伴发育,因此在柴蚂矿区可以利用绢云母化、伊利石化和碳酸盐化来指导找矿,绢云母化、伊利石化和碳酸盐化发育的地区是成矿有利部位。沈家湾金矿区矿物蚀变主要以绢云母化为主,伴生有伊利石化,绢云母化和伊利石化发育的地区可能具有找矿前景。
(二)池沟铜钼矿蚀变矿物填图方法试验
1.试验区地质特征及样品采集
(1)试验区地质特征
池沟铜钼矿位于山阳县城西25km处,矿区出露地层为中泥盆统池沟组,为一套浅变质的细碎屑岩-碳酸盐岩,双元沟-池沟中酸性小岩体即侵入于池沟组中,池沟斑岩体(群)地表***出露7个小(斑)岩体(图4-58)。Ⅰ号岩体由二长花岗岩组成,属酸性深成相,平面上呈不规则状,总体为EW走向,推测为一小岩株; Ⅱ—Ⅶ号岩体为似斑状石英闪长岩和似斑状闪长岩,属中酸性浅成-超浅成相,平面上亦呈不规则状,走向呈近SN的脉状(Ⅲ号岩体推测为一筒状斑岩体); 从南至北(即由Ⅰ—Ⅶ)表现出由酸性至中酸性的演化趋势。岩体群的形成受NWW向断层与池沟正断层(包括NE向次级断裂)交汇部位控制,岩体均侵位于泥盆系池沟组中,与其呈侵入或断层接触关系。铜钼矿化多发育于岩体与围岩内外接触带附近。
图4-53 沈家湾金矿地质简图
图4-54 沈家湾金矿白云母(绢云母)蚀变强度变化图
图4-55 沈家湾金矿伊利石蚀变强度变化图
图4-56 柴蚂金矿蚀变矿物分布图
池沟岩体及围岩蚀变较强,主要蚀变类型有角岩化、钾硅酸盐化、绢云母化和青磐岩化,其次有高岭土化和矽卡岩化。
(2)样品采集
为了分析池沟铜钼矿的矿化蚀变特征,研究其与成矿的关系,对该矿进行了蚀变矿物ASD填图试验。填图范围0.78km2,取样网度一般为50m×50m,局部加密到25m×25m,每个采样点采用GPS定位,采集坐标数据。此次***采集地表样336件、钻孔样300件。采集样品的尺寸为手标本,没有采集石英脉样品(不是含羟基矿物为主的岩石)。
池沟铜钼矿测试样品的分析和处理方法与八卦庙外围金矿相同。
图4-57 沈家湾金矿蚀变矿物分布图
图4-58 池沟地区地质图及ASD蚀变矿物填图范围
2.测试结果和解译
(1)蚀变矿物种类
ASD测试结果表明,在池沟地表识别出的蚀变矿物***有21种,按照出现多少排序为(表4-21; 图4-59)蒙脱石、伊利石、埃洛石、菱铁矿、坡缕石、白云母、绿泥石、角闪石、镁绿泥石、蛋白石、铁电气石、绿脱石、金云母、方解石、绿帘石、镁粘土、铁白云石、黑云母、石膏、铁绿泥石和多硅白云母。
表4-21 池沟地区地表样品蚀变矿物识别频率统计
图4-59 池沟地区地表蚀变矿物统计柱状图
在14个钻孔中***识别出33种矿物,统计结果按照出现频率排序分别是(表4-22;图4-60)绿泥石、伊利石、白云母、黑云母、镁绿泥石、金云母、坡缕石、角闪石、蒙脱石、铁电气石、菱铁矿、绿帘石、铁绿泥石、埃洛石、铁白云石、水镁石、蛋白石、阳起石、多硅白云母、石膏、高岭石、钠云母、葡萄石、黝帘石、钠闪石、方解石、白云石、珍珠石、绿脱石、镁黏土、黄铁钾矾和三水铝石。
表4-22 池沟地区钻孔蚀变矿物识别频率统计
(2)蚀变矿物对比岩性鉴定
为了确定ASD测试结果的准确性,对部分测试样品开展了岩矿鉴定和X衍射分析。表4-23为ASD测试结果与其他方法鉴定的对比结果。
图4-60 池沟地区钻孔蚀变矿物统计柱状图
表4-23 ASD测试结果与其他方法鉴定的对比
(3)蚀变矿物填图分析
池沟地区蚀变矿物ASD填图表明,地表Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号斑岩体主要蚀变矿物组成为蒙脱石、伊利石、埃洛石(图4-61); 钻孔岩心中主要蚀变矿物为绿泥石、伊利石、白云母(绢云母)、黑云母(图4-60)。蚀变分带与典型斑岩铜矿有部分差异。以玉龙斑岩矿床为例,钾硅酸盐化带主要蚀变矿物组合为石英+钾长石+黑云母+绢云母+电气石+石膏; 绢英岩化带为石英+绢云母; 青磐岩化带为绿泥石+阳起石+方解石; 泥化带为石英+绢云母+高岭石。
结合岩矿鉴定认为,区内泥化主要以蒙脱石、伊利石和埃洛石等黏土矿物形式出现,分布于接近地表的斑岩体或矿体上部,主要是风化作用的产物,可能不是热液蚀变系统的一部分。有些钻孔深部也有蒙脱石出现,推测可能是断裂和角砾岩带中地下水下渗形成的,有可能是热液成矿作用后期形成。而钻孔中接近岩体的部位蒙脱石明显变少,因此蒙脱石可以作为离岩体距离远近的指示矿物。绿泥石化主要分布于近岩体裂隙、构造带及岩体中,绿泥石化在岩体中主要由角闪石蚀变形成,与黄铜矿关系密切,在围岩中与角闪石的蚀变关系不明显。钾化呈细脉状沿裂隙分布,主要分布于岩体裂隙中,其中很少含矿,但在其分布较多的部位,其矿化有所增强。
斑岩型铜矿主要蚀变矿物在区内广泛分布,此次ASD蚀变矿物填图仅识别出大面积青磐岩化(矿区中部和西北部)及泥化(矿区南部),未发现典型的斑岩型铜矿蚀变分带,可能指示矿区剥蚀程度较浅,埋深大。
图4-61 池沟地区ASD蚀变矿物分布图
(三)ASD蚀变矿物填图方法有效性评价
ASD仪器是利用短波红外光谱测量技术对肉眼难以识别的层状硅酸盐、黏土、碳酸盐以及部分硫酸盐矿物进行快速识别的实用仪器。目前,ASD仪器只能对含羟基的矿物如层状硅酸盐、链状硅酸盐、碳酸盐以及部分硫酸盐矿物进行快速识别,对硅化和钠长石化的矿物成分难以区分。
通过ASD蚀变矿物填图方法试验,总结出该方法具有如下优劣性:
1)ASD蚀变矿物填图是一种简单、快速、低成本的勘查方法,可以在平面上和剖面上判断蚀变类型和矿化分带,为勘探工程部署提供更充分的地质依据。
2)在ASD波段内,对含羟基矿物的辨别比较准确和快捷,所测到的矿物与岩矿鉴定基本相符,而对于硅化和钠长石化的矿物成分难以区分。
3)在ASD波段内,因其所识别的矿物种类每组为两种,如果有多种则不能显示,故对岩石的矿物组合不能全面地反映。分析认为该仪器可能对矿物的结晶程度也有一定的要求。
4)ASD仅是对矿物的鉴定,而不能判断矿床成因。为此,要想准确地对热液矿床(点)进行蚀变带的划分,ASD可作为辅助手段,此外,必须结合详细的野外观察和室内岩矿鉴定,才能得出比较可靠的结果。
5)开展ASD蚀变矿物填图工作,选择工作对象非常关键。对于与浅成-超浅成中酸性岩浆有关的金属矿床,由于岩浆热液所引起的蚀变带的范围一般远大于矿体的范围,并且蚀变带中的矿物组合有一定的空间分布规律性,蚀变矿物填图效果往往比较明显,而对于沉积岩区或与区域变质作用有关的金属矿床,由于这些矿床在形成过程中不发育或仅发育小规模的蚀变,且蚀变矿物组合的规律性不明显,因此利用ASD仪器开展蚀变矿物填图,判断蚀变类型和矿化分带效果较不明显。