化探方法应用研究和有效性评价
地球化学找矿方法是找矿工作的重要手段之一,在预普查找矿的前期阶段无一可替代方法,目前已在全国乃至全世界被广泛使用,得到地质界普遍欢迎。西北有色地质勘查局自20世纪50年代后期就开始了地球化学找矿方法的应用,50多年来对秦岭造山带陕西段开展了较系统的化探工作,在应用于找矿方面积累了较为丰富的经验。
(一)化探异常检查评价工作程序
在开展了1:5万水系沉积物测量扫面的基础上,工作程序如下:
1.异常筛选
对于目前所获的众多异常进行综合研究和筛选是重要的工作步骤之一。在筛选异常时,除依据异常的自身特征(如规模、浓度、元素组合)外,还要注意:①异常所处的地质背景、地质条件与已知矿带、矿床的空间关系; ②异常所处地球化学背景及所在地球化学区划单元类型(如亲石、亲铁、亲铜等);③异常区是否伴有矿田级异常,是否为异常集中区; ④是否具有地球化学分带特征。异常筛选具体操作方法如下:
(1)地球化学场分析
对所有水系沉积物测量原始数据进行建库,制作区域地球化学图,进行地球化学区划,划分出背景场、高背景场及高值区,并套合相同比例尺的地质矿产图进行综合分析、筛选异常。
(2)经验初评
首先注意两类异常。其一为浓度高、规模大且成带分布的异常; 其二为产出地质条件十分有利或较特殊的异常,如一些低缓异常等。对这两类异常应优先查证。
(3)异常评序
将各类异常的面积、浓度、变化系数、分带、异常元素组合、标准化面金属量(NAP值)及产出地质条件等参数量化后计分,按总分排序。序数在前的异常作为重点异常进行检查评价。
(4)结合区域重力、航磁异常进行综合分析
根据工作地区的地质背景、成矿规律,矿产一般分布于高磁、高重力异常带(或古隆起带)边部。由于古隆起带边部常常产生断裂破碎带,使得成矿元素重新活化、迁移与富集,对成矿非常有利。所以对其边部分布的化探异常应优先考虑。
(5)结合重砂、金属量异常进行分析
如果化探异常中也有重砂异常和金属量异常存在,应优先进行查证。
2.典型异常预查
通过以上综合分析和筛选,筛选出典型异常(或者说是找矿有望异常),进行野外调研,对异常区内不同的蚀变、矿化现象、断裂破碎带及典型岩石进行取样分析。通过野外调研、成矿地质环境分析来确定异常的找矿意义。对已确定具有找矿意义的异常进行详细查证和评价。
3.异常查证
通常采用1:2.5万沟系次生晕测量或地质地球化学剖面(或1:1万正规网次生晕)进行查证。一般来说,对有找矿前景、规模较大的面状异常多采用1:2.5万沟系次生晕测量; 对带状异常多采用地质地球化学剖面法(或1:1万正规网次生晕)进行查证(剖面应垂直异常走向)。通过异常查证,缩小找矿靶区,提供找矿有望地段,为下一步异常评价提供依据。
4.异常评价
异常评价区必须是异常查证过程所获得的找矿有望地段,并有蚀变(矿化)体存在和有望找到矿体(床)的异常。评价方法一般采用地质地球化学剖面法或地物化综合剖面法,但剖面应垂直于地质体走向。若发现矿化蚀变体或较好的原生晕异常,可初步开展地表揭露,确定找矿靶区或靶位,为地质评价工作提供一套完整的地球化学资料。
多年来,笔者按照上述工作方法,在研究区内已发现多处找矿有望异常,并通过相关地质单位工作证实发现多处矿床。如宁陕县正河金矿床就是经过异常查证、地质物化探综合剖面评价发现的,现在正在开展地质勘探工作,有望获得一个大型金矿床。其他如葫芦沟金矿、夏家店金矿、八卦庙金矿等,均是通过此方法的运用取得了良好的找矿效果。
(二)煎茶岭金矿床原生晕地球化学研究
在煎茶岭金矿勘查过程中,对矿区地表进行了大量原生晕分析,本次对其开展了全面整理、补充,其原生晕分析研究结果如下:
1.元素组合特征
煎茶岭金矿原生晕样品***分析了Au、Cu、Pb、Zn、Ag、As、Sb、Bi、W、Sn、Mo、Ni、Cr、Co、Mn、B等16种元素。对这些元素进行了相关分析(表4-16)和聚类分析(图4-18),确定了成矿元素组合。
表4-16 煎茶岭金矿区矿化蚀变带中矿化元素相关系数
图4-18 煎茶岭金矿蚀变岩组合元素地球化学相关性R型聚类分析谱系图
由表4-16中可以看出,Au、As、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Mn、Sn等元素的相关性很好,除Au成矿外,其他元素为良好的成矿指示元素,Co和B的相关性也较好,Ag与其他元素的相关性相对较差。
元素R型聚类分析表明以0.5为界可将元素分为3类(图4-18):第一类为Au、As、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Mn、Sn; 第二类为Co、B; 第三类为Ag。.其中第一类Zn和Mn、Ni和Cr的关系最为密切,是与成矿有关的元素组合; 第二类和第三类可能对矿化具有一定的指示意义。
2.元素的垂向分带特征
采用浓度指示法(解庆林,1992)计算得出蚀变岩中由上向下的元素垂直分带序列为:Mn-Ni-Cr-Co-As-Au-Cu-B-Sn-Ag-Pb-Zn。根据各元素在各中段的最大聚集位置,确定Mn为头晕成矿元素,Sn、Ag、Pb、Zn为尾晕成矿元素,Ni、Cr、Co、As、Cu、B等元素为中部晕成矿元素。
这一分带序列与国内所报道的金矿成矿元素的分带序列差异较大,其原因可能与煎茶岭金矿的赋矿部位及成矿作用有关。矿体赋存于超基性岩与白云岩的接触断裂破碎带中,成矿主要是由富含金的超基性岩体经过后期中酸性岩浆热液及构造活动的强烈改造,金析出在有利的部位成矿,从而形成了金矿体中富含与超基性岩有关的成矿元素,指示了成矿热液主要来自于超基性岩一侧,同时在地表矿体的局部见有锰矿化。
3.地表原生晕异常特征
地表以Au 10×10-9、As 10×10-6、Ag0.2×10-6、Mn 1000×10-6、Pb 20×10-6、Zn 100×10-6 Ni 1000×10-6、Cr 1000×10-6、Co 50×10-6、Cu 10×10-6 B 50×10-6为边界,分别圈出了各元素的异常分布范围(图4-19至4-24)。由图可以看出各元素异常套合较好,并沿断裂破碎带分布。以下为各元素异常特征:
Au异常主要分布在30～70线间,以52～70间异常最好,异常规模大,浓度高,形态规整,是矿体出露最好的部位。30～52线间异常规模较小,浓度低,形态多为小的透镜
图4-19 煎茶岭金矿床Au、As异常图
图4-20 煎茶岭金矿床Cu、Ag异常图
图4-21 煎茶岭金矿床B、Co异常图
图4-22 煎茶岭金矿床Pb、Zn异常图
图4-23 煎茶岭金矿床Ni、Cr异常图
图4-24 煎茶岭金矿床Mn异常图状,该段矿体断续出露。30线以西基本未见异常,也未见矿体。
As异常与Au异常基本吻合,以52～70间异常最好,异常规模大,浓度高,形态规整。30～52线异常较弱,且分布分散。30线以西异常加强,沿断裂呈线状分布。
Ag异常主要分布在52～70线间,与Au异常吻合。30～52线见零星分布,30线以西未见异常。
Ni、Cr、Co异常主要分布于断裂破碎带靠近超基性岩体一侧,异常强度两头强,中间稍弱。
Cu异常分布较为分散,沿断裂带整体分布,异常规模,强度较小。在66线附近异常强度较大,与Au异常相互套合好。
Pb、Zn异常主要分布于30线以东,两者相互套合并与Au异常套合较好。异常较为规整,异常浓度较高。但44线附近仅见Pb异常,而未见Zn异常。
B异常沿断裂分布,其中以48线以西异常最好,异常形态规模大,浓度高,呈线状分布,48线以东异常较弱。
Mn异常主要分布在50线以东,异常规模大,浓度高。50线以西零星分布,浓度低。
总的趋势是,煎茶岭金矿地表原生晕异常大致以30线为界分为两部分,东部主要为Au、As、Ag、Mn、Pb、Zn、Ni、Cr、Co、Cu、B元素组合,其中在50线以东元素组合最好,异常规模大,强度高,该处也是矿体出露最好的部位; 西部主要为Mn、Ni、Cr、Co、Cu、B元素组合,可能反映了早期矿化的热液活动特点。
4.原生晕异常剖面特征
垂向上煎茶岭金矿原生晕异常分布特征见图4-25至4-30。由图中可看出异常在垂向上变化如下:
Au异常主要位于矿体的上部及中下部,浅部异常较弱。Au异常出现部位基本上是蚀变带变厚部位,也是矿体的厚大部位。蚀变带变薄处,异常也较弱。
As异常与Au异常紧密套合,高值点出现在矿体上部、Au异常的上部。下部出现的较高异常,可能表示了矿体向下部还有较大的延伸。
Cu、Ag异常紧密套合,并与Au异常套合。其高值点多出现在矿体的中下部、矿体较好部位,可能代表了主成矿期的晚期异常。
Ni、Cr、Co异常基本上位于金异常的外围靠近超基性岩体一侧,其高值点多位于Au异常的中上部,表示成矿热液主要来源于超基性岩体。
B异常与Au异常套合,其高值点基本上位于Au异常的中下部位,可能代表了中晚期的热液活动。
Pb、Zn异常基本上与Au异常套合,但其高值点多位于矿体的下部和外侧,为成矿晚期热液活动的产物。
Mn异常出露范围较宽,包含Au异常,处于Au异常的外层,其高值点位于矿体的上部。
总之,在上述异常组合中Mn、Au、As元素异常多位于矿体的上中部位,异常形态基本上呈上宽下窄的形态,Ni、Cr、Co异常多靠近超基性岩体,且高值点多位于矿体上部,说明矿液主要来源于岩体一侧。Ag、Cu、Pb、Zn、B元素异常呈上窄下宽的形态,且异常高值点多位于矿体的中下部,可能与中晚期成矿热液活动有关。
图4-25 煎茶岭金矿床64线Mn异常图
图4-26 煎茶岭金矿床64线Ni、Cr异常图
图4-27 煎茶岭金矿床64线Au、As异常图
图4—28 煎茶岭金矿床64线Cu、Ag异常图
图4-29 煎茶岭金矿床64线B、Co异常图
图4-30 煎茶岭金矿床64线Pb、Zn异常图
5.原生晕异常纵投影特征
沿蚀变带纵向原生晕异常分布形态见图4-31至4-35。由图上可以看出各元素异常沿纵向分布的特点。
图4-31 煎茶岭金矿床Mn异常纵投影图
图4-32 煎茶岭金矿床Au、As异常纵投影图
图4-33 煎茶岭金矿床B、Co异常纵投影图
Au异常主要分为3部分。第一部分位于54～68线地表到深部,该段异常面积大,异常浓度高,具有多个异常中心,600m标高以下异常减弱,该段为矿体最好的部位; 第二部分位于32～44线地表到800m标高附近,异常相对较弱,该段矿体在900m标高附近矿体连续,厚度较大,品位较高,深部仅见少量的矿体,多为矿化体; 第三部分位于18～30线浅部,异常较为规整,为一单异常,浓集中心位于28线,该段仅见Au矿化。
As异常分布范围与Au异常一致,基本上与Au异常套合,异常多位于Au异常的上部。仅56～64线处异常分为上、下两部分,上部位于地表Au异常头部,下部位于Au异常的中部,该处砷异常可能与深部Au矿化有关系。
图4-34 煎茶岭金矿床Cu、Ag异常纵投影图
图4-35 煎茶岭金矿床Pb、Zn异常纵投影图
Cu异常多位于Au异常的边部及中下部,单个异常规模较小,浓度较低,仅个别异常浓度值较高,位于36线以西及66线处,Cu异常出现部位矿化一般较弱。
Ag异常主要位于32线以东,异常中心分布较为凌乱,多位于浅部。异常规模较小,浓度值普遍较低,与Au异常套合较好。Ni、Cr、Co异常主要分布于14～70线间,多位于Au异常的上部。异常规模大,形态规整,异常浓度为两侧高、中间低。蚀变带中Ni、Cr、Co异常浓度较高,表明热液主要来源于超基性岩体。
Zn异常主要位于Au异常的下部及旁侧,异常规模较小,浓度较低,为弱异常。异常出现部位多为矿体下部或无矿部位。
Pb异常分为两部分,一部分位于14～42线间,该段出现多个浓集中心,异常位于地表; 另一部分位于54～66线间地表到浅部,异常规模较大,形态规整,浓集中心明显。异常出现部位一般矿化较弱或无矿。
B异常分布于20～70线间地表及Au异常的中下部,其中地表20～30线间异常较好。
Mn异常形态和分布位置与Au异常相似,但其浓集中心多位于Au异常的上部,向下异常减弱。
总体上看,各元素异常主要分布在16线以东,16线以西未见异常。从异常形态看,东部向下延深较大,西部延深较小,这与矿体向东侧伏相吻合,暗示矿液可能由东向西运移。这也与超基性岩体的分布形态有关,48线以西为分支岩体与白云岩接触,48线以东为超基性主岩体,分支岩体插入到主岩体中,说明成矿热液主要来源于主岩体。Ni、Cr、Co含量较高,也表明成矿热液来源于超基性岩体,其异常位于Au异常上部及西部,可能与早期成矿作用有关。Cu、Pb、Zn、B元素多位于Au异常的边部和下部,其出现部位一般矿化较弱或无矿,可能与成矿晚期的热液活动有关。
6.原生晕地球化学异常评价指标
根据以上所述,结合该矿区地质特征和矿床地质条件,原生晕地球化学异常评价标志归纳为以下4点:
1)Au、As、Ag、Mn、Pb、Zn、Ni、Cr、Co、Cu、B元素为蚀变带上主要的成矿指示元素,各元素异常呈带状相互套合,沿F451断裂带分布。
2)成矿元素Au与所伴生的其他元素组成的异常形态规整,强度大,异常浓集中心明显。
3)矿体由上至下的元素分带序列为:Mn-Ni-Cr-Co-As→Au-Cu-B-Ag→Pb-Zn。Mn、Ni、Cr、Co、As为前缘指示元素; Au、Cu、B、Ag为矿体特征元素; Pb、Zn为矿体尾部特征元素。
4)由于煎茶岭金矿成矿作用与超基性岩体有着密切的关系,除Ni、Cr、Co 3个高含量元素外,找矿指示元素主要为Mn、As、Au,当出现Cu、B、Ag异常时表示矿体已接近下部; 若矿体中出现Pb、Zn异常,则表明已位于矿体的尾部; 若同时有Mn、As、Au异常的叠加,表明矿体向下具有较大的延深或深部有另外的矿体出现。
(三)化探方法的有效性评价
以上所阐述的化探方法是我们多年来使用的行之有效的找矿方法之一,找矿效果甚好。地质体的发展、演化是极其复杂多变的,每一种找矿方法都有着它的局限性,化探方法也一样。1:5万水系沉积物测量仅适用于地形切割剧烈、水系发育的山区找矿,适用于大面积区域地球化学勘查和普查找矿工作,而在地形平坦、水系不发育地域,其应用效果受限。1:2.5万沟系次生晕测量则适用于土壤覆盖区,适用于对水系沉积物异常的查证、进一步缩小找矿靶区,在普查阶段用来评价被土壤覆盖的岩浆岩、地层和构造的含矿性,圈定成矿远景区。中小比例尺(1:10万及以上)岩石地球化学测量(原生晕法)则适用于基岩出露良好的地区,可直接圈出找矿远景区,多用于评价不同地质体的含矿性。大比例尺(1:10000或1:5000)岩石或土壤地球化学测量可以确定矿(化)体的空间部位、形态和规模,追踪盲矿,并预测矿床(体)规模,研究成矿机理。总之,针对不同对象,选择不同的化探方法并与地质结合进行合理解译,把化探异常转换为具有地质内涵的找矿标志,一定会取得良好的找矿效果。