云南個舊陡巖勘查區(qū)Sn多金屬礦化信息提取與評價*

何鳳萍，王正海，2，祖玉川，王 磊，王 娟

(1.中山大學地球科學系，廣東廣州 510275;2.廣東省地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源探查重點實驗室，廣東廣州 510275）

危機礦山找礦預測及其研究是當前的熱點問題。個舊超大型錫多金屬礦床是我國重要的錫、銅多金屬礦集區(qū)，錫礦資源在國民經(jīng)濟建設中占有舉足輕重的地位。但經(jīng)過幾十年大規(guī)模的開采，目前個舊錫礦面臨著資源嚴重匱乏的局面，深部及外圍找礦勘查已成當務之急［1］。

個舊地區(qū)錫礦被南北向個舊斷裂 (小江巖石圈斷裂南延部份)分為東、西2個礦區(qū)。東區(qū)是馬拉格、高松、松樹腳、老廠、卡房五大礦田集中區(qū)。東區(qū)成礦規(guī)律研究表明［2－4］:中三疊統(tǒng)個舊組地層是該區(qū)主要的容礦地層，特別是不同巖性構(gòu)成的互層組合最為有利;礦區(qū)構(gòu)造起著重要的控巖控礦作用，不同的構(gòu)造－巖漿組合決定著礦化體的規(guī)模、形態(tài)及強度;燕山晚期花崗巖漿既是成礦的熱源，又提供了成礦的部分物源，成巖作用和成礦作用都發(fā)生在晚白堊紀，巖體構(gòu)成北東向大脊狀體，主要隱伏于地表以下200～1500 m。地層、構(gòu)造、巖體三者有利的配置控制著東區(qū)錫多金屬礦床的產(chǎn)出。西區(qū)巖體主要為龍岔河巖體 (出露面積200余km2)和神仙水巖體 (出露面積50余km2)，它們構(gòu)成個舊西區(qū)大雜巖體的主體，其圍巖主要是法郎組砂頁巖與泥質(zhì)灰?guī)r，次為個舊組碳酸鹽巖，構(gòu)造比東區(qū)簡單。西區(qū)已知礦床分布較少，地質(zhì)特征與東區(qū)差異大，研究程度不足。進一步加強個舊西區(qū)地質(zhì)工作，進行重點區(qū)大比例尺 (1∶1萬或更大比例尺)的填圖工作和相應的物化探工作，深入研究西區(qū)地層巖性分段、成礦元素含量特征、構(gòu)造特征和花崗巖體 (特別是隱伏巖體)的空間分布規(guī)律，總結(jié)西區(qū)的成礦規(guī)律是實現(xiàn)西區(qū)盲礦、隱伏礦找礦突破窗口。

西區(qū)陡巖地區(qū)具有良好的成礦地質(zhì)條件，是近年來個舊西區(qū)地質(zhì)找礦工作的重點地區(qū)。目前所發(fā)現(xiàn)西區(qū)最大礦床—陡巖錫礦就位于該區(qū)。本次研究工作圍繞西區(qū)陡巖勘查區(qū)展開，通過對元素原生地球化學異常模式及形成機理研究，建立地質(zhì)—地球化學綜合找礦模型，為陡巖勘查區(qū)進一步找礦工作提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

陡巖錫礦位于個舊西區(qū)賈沙環(huán)狀構(gòu)造帶南西傾沒端的陡巖構(gòu)造帶，夾持于北東向的賈沙河斷裂與龍岔河斷裂之間 (圖1)?？辈閰^(qū)北部有有大面積的火成巖出露地表，從南到北依次為印支期基性玄武巖 (部分蝕變?yōu)樽冃鋷r)、燕山期龍岔河斑狀花崗巖體、賈沙輝長巖體、白云山堿性正長巖－霞石正長巖巖體、神仙水粒狀花崗巖體。從南西往北東等間距發(fā)育了北西向的龍溝背斜、陡巖向斜，龍溝斷裂、陡巖斷裂等。中三疊統(tǒng)個舊組地層分布廣泛，但巖性特征與東區(qū)有較大差異。本次1∶1萬野外地質(zhì)填圖劃分了個舊西區(qū)個舊組的巖性分段，共分4個巖性段:第一段冷墩段 (T2gld)，肉紅色灰?guī)r;第二段陡巖段 (T2gd)，灰?guī)r，泥質(zhì)條帶灰?guī)r及白云巖互層;第三段砂場段 (T2gsc)，厚層白云巖;第四段水塘段 (T2gsc)，灰?guī)r、白云巖互層。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of the study area in Gejiu，Yunnan，China.

2 研究區(qū)元素特征分析

本次研究工作開展1∶1萬巖石地球化學測量，按50 m×200 m網(wǎng)度進行原生巖石樣品分析，覆蓋面積43 km2，共計1080個樣品，測試工作由國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成，測試方法為電感耦合等離子體質(zhì)譜法 (ICP-MS)，詳細統(tǒng)計參數(shù)見表1。

Sn元素總體分布特征:偏度和峰度是檢驗元素含量分布形式的重要參數(shù)，偏度越接近于0，峰度越接近于3，數(shù)據(jù)分布越接近于正態(tài)分布［5］。本文首先計算Sn的原始值及對其取自然對數(shù)的統(tǒng)計參數(shù)，由表1可以看出，Sn的平均含量為6.14×10－6，最高達到411×10－6，遠高于Sn的地殼豐度值2.2×10－6。對原始數(shù)據(jù)取對數(shù)可以顯著改善數(shù)據(jù)的分布形態(tài)，研究區(qū)Sn元素分布符合近似對數(shù)正態(tài)分布。

西區(qū)個舊組不同巖性段Sn元素含量特征:資料表明，東區(qū)礦床主要產(chǎn)于中三疊統(tǒng)個舊組，卡房段賦存錫儲量占礦區(qū)己探明的礦體90%，為個舊礦區(qū)的主要容礦層，巖性為灰－深灰色中厚層狀灰?guī)r與灰質(zhì)白云巖互層，含礦地層多為泥巖、粉砂質(zhì)及灰質(zhì)泥巖。西區(qū)Sn元素含量與巖性分段相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計研究 (表2)表明:法郎組下段Sn的平均含量為6.14×10－6，為研究區(qū)最高;個舊組除冷鐓段樣品數(shù)量較少外，陡巖段和砂場段Sn含量均高于研究區(qū)總平均含量，砂場段含量最低，只有3.74×10－6。Sn在巖性差異及不純碳酸鹽巖中含量較高，與東區(qū)卡房段地層相似。從地層控礦的角度看，勘查區(qū)個舊組陡巖段、水塘段、法郎組下段都是成礦潛力層。

表1 研究區(qū)部分元素含量統(tǒng)計參數(shù)Table 1 Loadings on principal components

表2 Sn元素含量巖性分段統(tǒng)計參數(shù)Table 2 Sn content in different lithologic sections

3 因子分析－多重分形法提取Sn多金屬地球化學異常

3.1 因子分析

由于成礦過程的多期性和多源性，成礦區(qū)地球化學元素在空間上表現(xiàn)出共生組合特征。為更好的分析多變量間的相關(guān)關(guān)系及更合理的分解元素地球化學異常，本文選用因子分析－多重分形模型提取元素組合原生暈異常［6－7］。對原始數(shù)據(jù)矩陣進行標準化處理后進行R型因子分析，按方差貢獻累計百分比達到68%進行公因子提取，共提取5個公因子并對應特征值分別為 5.15、2.95、1.31、1.23、1.06。對主因子解進行正交旋轉(zhuǎn)。把載荷絕對值r＞0.5的元素看作該因子的主要載荷元素。求得各因子的特征組合 (表3)。通過回歸分析法計算出每個因子的得分，把各主因子表示為原變量的線性組合。17種元素可以聚合成5個主因子，因子1包含Cd-Hg-Pb-Zn-W元素組合，反應中低溫熱液型多金屬礦化;主因子2包含Co-Cu-Mn，代表銅礦化信息，前人研究表明［8－9］Cu礦源主要來自三疊系玄武巖，主要出露于工作區(qū)北部;可以看出Sn礦化信息包含在第3和第5主因子 (F3和F5)，荷載分別為0.54、0.55，反映Sn富集的多期性和多源性。其中，F(xiàn)3包括Sn、Mo，指示高中溫熱液礦化環(huán)境，反映成礦物質(zhì)的熱液來源;F5包括Sn、Sr，Sr是碳酸鹽巖的常見元素，反映碳酸鹽巖建造有關(guān)的矽卡巖型礦床的部分成礦物質(zhì)來源。

表3 元素負荷系數(shù)矩陣Table 3 Loadings on principal components

3.2 S－A法提取組合元素異常

礦物巖石地表分布的不均勻性、各向異性及地質(zhì)過程的奇異性導致元素分布呈現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)特征。陡巖勘查區(qū)元素方差都較大，說明數(shù)據(jù)的波動性很強，具有局部富集的可能性。多重分形 (SA)方法不僅考慮了元素的含量分布頻率，而且考慮了異常的空間形態(tài)和變化性，還考慮到了地球化學場的各向異性和廣義自相似性，具有強化局部變異信息的特點，因而突出了弱小異常，對弱信息礦的找礦有很好的指導作用［10－13］。本文運用S－A法提取組合元素異常 (圖2)。為了解地形對原生暈異常的影響及更直觀展示原生暈異常的空間展布，本文利用陡巖地區(qū)1∶1萬高程數(shù)據(jù)構(gòu)建該區(qū)的三維地質(zhì)圖，并疊加主成分異常，結(jié)合該區(qū)的地質(zhì)資料，獲得如下認識:

從異常分布來看，F(xiàn)1、F3異常范圍較小，規(guī)律性比較明顯;F5異常暈分散，這與研究區(qū)個舊組灰?guī)r及法郎組炭質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r廣泛分布有關(guān)?？傮w分布按區(qū)域特征可以劃分為三帶:勘查區(qū)東南部環(huán)繞水塘南山呈環(huán)狀分布，北東向龍岔河、賈沙河斷裂兩側(cè)及南西向陡巖－水塘斷裂兩側(cè)。

圖2 (a)，(b)，(c):S－A法提取的F1、F3、F5異常;(a')，(b')，(c'):F1、F3、F5異常三維顯示Fig.2 Scores of samples on principal components calculated from S－A;(a')，(b')，(c'):Scores map of the

4 分析與討論

Sn元素異常分布具有明顯的空間結(jié)構(gòu)特征，主要為勘查區(qū)東南部環(huán)狀特征，北東向斷裂線狀，南西向斷裂、地層的線狀特征。為進一步了解該區(qū)裂控、層控的主次關(guān)系，本文對F1、F3計算實驗變差函數(shù)。通過變差圖了解區(qū)域變量F1、F3影響范圍、空間連續(xù)性和各向異性特征［14］。在計算過程中采用5 km作為步長，角度容差22.5°，帶寬為2 km，用球狀模型擬合變差函數(shù)。首先計算其在0°、45°、90°、135°四個方向上的實驗變差函數(shù)，最后擬合變差函數(shù)參數(shù)。結(jié)果表明:F1、F3含量連續(xù)性最佳方向 (最小變化方向)分別為115°和140°(0°為正北向)，研究區(qū)地層走向144°～170°，陡巖 － 水塘斷裂走向110°～170°，龍岔河、賈沙河走向是55°～60°，表明異常的控制因素主要是北西向的地層和構(gòu)造。后期北東向構(gòu)造賈沙河、龍岔河斷裂活動強烈，控制地貌，但控礦性不顯著。

因子分析結(jié)果表明:F1、F3、F5包含Sn多金屬礦化信息。其中，因子1包含Cd-Hg-Pb-Zn-W元素組合，反應中低溫熱液型多金屬礦化，研究表明，W的主要來自三疊紀基性火山巖［15］，非典型的矽卡巖型的高中溫熱液階段產(chǎn)物;F3包含Sn、Mo，反映的是巖體及熱液的相關(guān)信息;F5包括Sn、Sr，Sr是碳酸鹽巖的常見元素，反映Sn元素部分來源于個舊組灰?guī)r和法郎組炭質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r。異常暈在勘查區(qū)東南部展布特征為環(huán)狀分布且異常濃集中心恰好都位于巖性分段面，結(jié)合該區(qū)的物探反演結(jié)果和遙感蝕變特征提取，推測該區(qū)存在隱伏巖體。

綜合以上研究，可以看出:勘查區(qū)Sn元素異常主要由地層和巖體控制。從地層的角度:個舊組陡巖段 (灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r及白云巖互層)、水塘段 (灰?guī)r、白云巖互層)、法郎組下段 (碳質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r (含錳)都是有利的含礦地層。從巖體的角度:勘查區(qū)西北部陡巖錫礦為西區(qū)的最大的原生金屬礦床，產(chǎn)出層位為陡巖段，受控于龍?zhí)堕L英質(zhì)花崗巖體。勘查區(qū)東南部隱伏巖體存在的可能性較大，為勘查區(qū)有利潛在成礦區(qū)。從構(gòu)造的角度看，巖石地球化學原生暈研究的結(jié)果來看，該區(qū)的斷裂控礦性不明顯。綜合地層和巖體控礦的有利度，本文綜合化探異常，以主因子1為例，劃分出本次研究的兩個找礦靶區(qū)Ⅰ、Ⅱ (圖3)，為該區(qū)進一步的找礦提供理論依據(jù)。

圖3 勘查區(qū)Sn多金屬找礦預測圖Fig.3 Predictive mapping for Sn-polymetallic exploration targets

5 結(jié)論

本次研究采用因子分析－多重分形模型提取研究區(qū)元素原生暈組合異常分布特征，因子F1，F(xiàn)3異常分布按區(qū)域特征可以劃分為三帶:勘查區(qū)東南部環(huán)繞水塘南山呈環(huán)狀分布，北東向龍岔河、賈沙河斷裂兩側(cè)及南西向陡巖－水塘斷裂兩側(cè);進一步采用變差函數(shù)分析異?？臻g展布的控制因素，表明:異常的控制因素主要是北西向的地層和構(gòu)造。后期北東向構(gòu)造賈沙河、龍岔河斷裂活動強烈，控制地貌，但控礦性不顯著。東南部環(huán)狀異常區(qū)域為勘查區(qū)有利潛在成礦區(qū)，值得進一步勘查研究。

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