地電提取測量法在黑龍江金廠外圍區(qū)尋找隱伏金礦的應(yīng)用

楊龍坤,羅先熔,文美蘭,韋選建,劉攀峰,王艷忠,王景瑞,閆 偉

(1.桂林理工大學(xué) a.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b.隱伏礦床預(yù)測研究所, 廣西 桂林 541004;2.武警黃金第一支隊(duì),黑龍江 牡丹江 157021;3.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院,沈陽 110032)

地電提取測量法在黑龍江金廠外圍區(qū)尋找隱伏金礦的應(yīng)用

楊龍坤1,羅先熔1,文美蘭1,韋選建1,劉攀峰1,王艷忠2,王景瑞2,閆 偉3

(1.桂林理工大學(xué) a.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b.隱伏礦床預(yù)測研究所, 廣西 桂林 541004;2.武警黃金第一支隊(duì),黑龍江 牡丹江 157021;3.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院,沈陽 110032)

為解決金廠外圍區(qū)找礦問題,應(yīng)用地電提取測量法在黑瞎子溝及邢家溝之間開展找礦預(yù)測研究，并在研究金廠礦區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上應(yīng)用SPSS軟件對所測Au、 Ag、 Cu、 Pb、 Zn等10種元素進(jìn)行R型聚類和R型因子分析,結(jié)果表明：接觸帶及斷裂構(gòu)造為該區(qū)重要控礦因素,西部的成礦深度相對于其他部位較深,北部受熱液改造的程度比中部要強(qiáng)烈。結(jié)合地電提取各元素、因子得分異常特征,綜合地質(zhì)條件分析,在研究區(qū)內(nèi)共圈定出具有找礦前景的異常靶區(qū)6處,其中一異常靶區(qū)經(jīng)山地工程驗(yàn)證見到金礦體。

地電提取;隱伏金礦;找礦預(yù)測;金廠;黑龍江

地電提取測量法異常的形成機(jī)制大致可以分為以下幾個(gè)過程:深部隱伏礦體發(fā)生電化學(xué)溶解—離子遷移—離子在近地表松散層的轉(zhuǎn)化—形成地電化學(xué)異常[1-2]。2006—2013年,羅先熔教授等運(yùn)用該技術(shù)方法先后在黑龍江金廠礦區(qū)邢家溝、大狍子溝等地開展了一系列找礦研究工作。研究表明,在各種不同礦化類型的礦床上方,幾乎都測出了清晰的地電提取離子異常,取得了顯著的效果[3-5]。如2010年,應(yīng)用地電提取技術(shù)在金廠礦區(qū)大狍子溝西測出7個(gè)清晰的地電化學(xué)Au異常,經(jīng)鉆孔驗(yàn)證,在異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了30多m厚的金礦體,金的平均品位達(dá)4.6 g/t。為了進(jìn)一步擴(kuò)大找礦區(qū)域,解決金廠礦區(qū)深部及外圍找礦問題,在金廠黑瞎子溝及邢家溝之間運(yùn)用地電提取測量法進(jìn)行了找礦預(yù)測研究。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征概述

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

該區(qū)一級大地構(gòu)造屬于顯生宙興蒙造山帶東端,二級構(gòu)造隸屬松遼地塊,其三級構(gòu)造位于太平嶺隆起與老黑山斷陷交接部位。北東向綏陽深大斷裂及北東-北北東向褶皺奠定了本區(qū)構(gòu)造基本格局[6-7]。

在經(jīng)歷了長期多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后,區(qū)內(nèi)形成了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造,褶皺發(fā)育有太平嶺復(fù)背斜,軸向?yàn)楸睎|向,貫穿整個(gè)區(qū)域。受SN向和NW向斷裂影響,將其分成兩段：南西段軸部地層為上元古界黃松群楊木組；北東段軸部地層為黃松群閻王殿組,系南西段抬起、北東傾沒的復(fù)背斜[8]。同時(shí)區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育, 北東向綏陽深大斷裂控制著斷裂構(gòu)造格架,按走向分為4組:NE-NNE向壓扭性-壓性斷裂;NW向張扭性-張性斷裂;近SN向壓性-壓扭性斷裂;近EW向張性-張扭性斷裂。

區(qū)內(nèi)出露地層包括下元古界、古生界、中生界和新生界，其中以下元古界和中生界出露面積較大。

區(qū)域巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,侵入巖出露廣泛, 主要以

中深成花崗巖類為主,巖石類型為石英閃長巖、 花崗閃長巖、 花崗巖、 堿長花崗巖,其次為輝石閃長巖、 閃長巖等, 主要呈巖基、 巖株?duì)町a(chǎn)出。主要分為兩期巖漿活動(dòng):印支晚期到燕山早期巖漿活動(dòng)以及燕山晚期巖漿活動(dòng)[9-10],強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)為區(qū)內(nèi)礦床的形成提供物質(zhì)來源及熱動(dòng)力等條件。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

金廠礦區(qū)位于太平嶺成礦帶內(nèi), 太平嶺隆起與老黑山斷陷的交接部位。區(qū)內(nèi)出露地層簡單, 在礦區(qū)西南部零星出露中侏羅統(tǒng)(圖1),為流紋巖、英安巖及凝灰熔巖,新生界新近古系、 第四系分布于小綏芬河及其次級溝谷中, 主要由砂巖、 礫巖及砂礫石組成。 礦區(qū)斷裂構(gòu)造、 巖漿穹隆構(gòu)造及派生的環(huán)狀-放射狀構(gòu)造、 隱爆角礫巖筒控制了區(qū)內(nèi)礦體的分布； 控礦構(gòu)造以NE、 NW、 SW以及EW向線性構(gòu)造為主。侵入巖主要為燕山晚期閃長玢巖、石英閃長巖, 次為印支期-燕山早期斜長花崗巖、花崗巖[9-11]。賦礦圍巖主要有斜長花崗巖、 花崗閃長巖、 花崗斑巖、 閃長巖、 閃長玢巖等 。圍巖蝕變普遍發(fā)育,主要有硅化、 絹云母化、 冰長石化、 黃鐵礦化、 碳酸鹽化、 綠簾石化、綠泥石化、高嶺土化、鉀長石化、褐鐵礦化等,其中以硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化與金礦化的關(guān)系最為密切。根據(jù)流體包裹體、硫同位素、鉛同位素等礦床地球化學(xué)研究結(jié)果[5, 11-13], 金廠金礦田屬于斑巖型淺成中低溫?zé)嵋撼傻V體系, 礦區(qū)主要的金礦體形成伴隨著燕山期巖漿活動(dòng)及其所派生的火山-次火山構(gòu)造以及巖漿期后含礦熱液充填并發(fā)生交代蝕變。礦化類型主要以隱爆角礫巖型和裂隙充填脈型為主,在巖漿的演化后期形成的隱爆角礫巖筒為隱爆角礫巖型金礦的重要含礦熱液通道及容礦空間,裂隙充填脈型金礦的分布主要受斷裂構(gòu)造的控制,斷裂構(gòu)造為裂隙充填脈型金礦的成礦物質(zhì)來源和遷移提供重要的通道[14-16]。

2 異常特征

為了進(jìn)一步擴(kuò)大金廠礦區(qū)找礦區(qū)域,解決其深部及外圍找礦問題,在金廠外圍區(qū)黑瞎子溝及邢家溝之間按照40 m×20 m的勘查網(wǎng)度布置10條測線,開展了地電提取測量法尋找隱伏金礦研究工作。 采集低電壓偶極提取陰極樣品250個(gè)、低電壓偶極提取陽極樣品250個(gè)。全部地電提取樣品采用ICP-MS對Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo、Hg、Bi等10種元素進(jìn)行分析。

圖1 金廠礦區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)武警黃金第一支隊(duì)資料(2014年)修改)

2.1 地電提取異常平面特征

依據(jù)研究區(qū)成礦地質(zhì)特征，利用公式α+nβ(α為背景值，n為倍數(shù)，β為標(biāo)準(zhǔn)差)進(jìn)行計(jì)算， 劃分出各元素的內(nèi)、 中、 外帶范圍(表1)，并按照計(jì)算結(jié)果，通過計(jì)算機(jī)軟件成圖。圈劃出Au異常帶5個(gè)、Ag異常帶6個(gè)、Mo異常帶5個(gè)、Cu異常帶6個(gè)、Pb異常帶6個(gè)、Zn異常帶5個(gè)、As異常帶4個(gè)、Sb異常帶10個(gè)、Bi異常帶5個(gè)、Hg異常帶4個(gè)(圖2)。

表1 各元素異常分帶值

2.2 地電提取元素組合特征

為了解10種元素間的共生組合規(guī)律和區(qū)域成礦的特點(diǎn),基于數(shù)學(xué)地質(zhì)的理論和方法[17],應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件SPSS對所測地電提取數(shù)據(jù)進(jìn)行R型聚類分析和R型因子分析。

2.2.1 R型聚類分析 R型聚類分析是對變量進(jìn)行的分類處理,其特點(diǎn)是可以了解變量之間,以及變量組合之間的親疏程度[18]。從分析結(jié)果(表2)可以看出,當(dāng)相關(guān)系數(shù)R=15水平時(shí)(圖3),10種元素聚成4組:即① Zn、Mo、Bi、Ag、Pb、Cu;② As、Hg;③ Sb;④ Au。

從聚類分析譜系圖(圖3)可以看出,Au、Sb兩個(gè)元素分別單獨(dú)為一類,在空間上與Zn、Mo、Bi、Ag、Pb、Cu和As、Hg是分開的,說明Au、Sb具有較強(qiáng)的獨(dú)立性,同時(shí)也暗示著該區(qū)成礦元素在空間上具有一定的分帶性。As、Sb、Hg前緣元素與Au的關(guān)系較為密切,顯示著深部可能有盲礦體的存在。元素由Zn、Mo、Bi、Ag、Pb、Cu、As、Hg、Sb到Au,從尾暈到前緣暈,暗示著成礦的深度由大到小,成礦的溫度由高到低。

2.2.2 R型因子分析 上述R型聚類分析結(jié)果表明,這些元素間存在密切的相關(guān)關(guān)系,也說明了10種元素組合的特點(diǎn)。為了更好地了解成礦元素間的關(guān)聯(lián), 在上述基礎(chǔ)上采用R型因子分析方法, 將關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜的成礦元素歸結(jié)為數(shù)量較少的幾個(gè)主因子來代表研究測區(qū)成巖成礦作用的特點(diǎn)[19]。

表2 成礦元素相關(guān)系數(shù)矩陣

注：**在0.1 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；*在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

圖2 地電提取Au、Ag、Mo、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg元素異常平面圖

圖3 成礦元素聚類分析譜系圖(M=250)

經(jīng)KMO和Bartllet檢查,Bartlett的球形度檢驗(yàn)所得的Sig為0.000,小于顯著性水平0.05,KMO度量值為0.838, 大于統(tǒng)計(jì)學(xué)家Kaiser給出的0.6的標(biāo)準(zhǔn),所以這批數(shù)據(jù)適合進(jìn)行因子分析[18]。本文分別選用主成分方法和Promax旋轉(zhuǎn)法,基于80%的累積比例確定并提取公因子以及載荷矩陣旋轉(zhuǎn)，結(jié)果見表3、圖4。

表3 旋轉(zhuǎn)因子矩陣

從分析結(jié)果可以得到F1(Zn-Mo-Bi-Ag-Pb-Cu)、F2(As-Hg)、F3(Sb)、F4(Au)4組因子, 每組因子都是不同的元素組合, 分別代表不同的地質(zhì)意義[20-21]。

F1(Zn-Mo-Bi-Ag-Pb-Cu)代表了酸性到超基性巖漿有關(guān)的中高溫?zé)嵋河H銅(硫)成礦元素組合;F2(As-Hg)與As、 Hg的密切共生可能與淺成低溫?zé)嵋旱V化有關(guān);F3(Sb)、F4(Au)反映了該區(qū)巖漿成礦作用的特點(diǎn)及其后期熱液疊加有關(guān)的元素組合。

圖4 正交旋轉(zhuǎn)主成分圖

2.2.3 因子得分異常平面特征 根據(jù)R型聚類分析和R型因子分析結(jié)果,運(yùn)用SPSS軟件提取4個(gè)因子組合數(shù)據(jù),計(jì)算其異常指標(biāo),并根據(jù)所獲得的異常指標(biāo)運(yùn)用MapGIS軟件進(jìn)行處理成圖(圖5),各因子得分異常特征如下:

(1)F1因子得分異常特征(圖5a)。地電提取元素組合F1因子得分異常主要分布于測區(qū)西南部和東北角,F1-1、F1-2、F1-3異常三級濃度分帶清晰。

從整個(gè)地電提取元素組合F1因子得分異常濃集中心的分布特征看, 測區(qū)西南角F1-1異常區(qū)異常強(qiáng)度有南高北低的特點(diǎn), 并且其展布方向與黑瞎子溝斷裂大致平行, 異常范圍與化探異常、 激電中梯視極化率異常吻合; 測區(qū)東北角F1-3異常與遙感環(huán)形影像相吻合, 異常范圍區(qū)內(nèi)發(fā)育有NE向線性構(gòu)造。 從整個(gè)異常的分布特點(diǎn)推測斷裂構(gòu)造及接觸帶有可能為該區(qū)重要控礦因素。

(2)F2因子得分異常特征(圖5b)。地電提取元素組合F2因子得分異常主要分布于測區(qū)西邊、中部和南部。F2-1、F2-2、F2-3異常三級濃度分帶完整,而F2-4、F2-5異常僅發(fā)育中、外帶，顯示著區(qū)內(nèi)與淺成低溫?zé)嵋旱V化有關(guān)的前緣元素主要富集于西邊,暗示著西邊的成礦深度相對于測區(qū)其他部位也較深。

(3)F3因子得分異常特征(圖5c)。地電提取元素組合F3因子得分異常在測區(qū)中相間分布,主要發(fā)育于測區(qū)西邊和東邊, 且兩邊異常由南向北呈線型展布,與黑瞎子溝主斷裂的展布方向基本一致。

在激電中梯視極化率、 化探異常、 遙感環(huán)形影像出現(xiàn)的部位,特別是疊合區(qū), 異常三級濃度分帶均發(fā)育完好。 如F3-1、 F3-2、 F3-4異常分布于測區(qū)西北邊和西南角, 但僅僅發(fā)育有中外帶; 而F3-3、F3-5發(fā)育于石英閃長巖、 閃長玢巖脈和中細(xì)?；◢弾r接觸帶及附近和物化探異常疊合區(qū); F3-6發(fā)育于NW向線性構(gòu)造附近; F3-7發(fā)育于NE向線性構(gòu)造和遙感環(huán)形影像附近、 化探異常區(qū)內(nèi), 這些異常三級濃度分帶均發(fā)育完整且較清晰, 也說明了接觸帶及斷裂構(gòu)造可能為該區(qū)重要控礦因素。

圖5 F1、F2、F3、F4因子得分異常圖

(4)F4因子得分異常特征(圖5d)。地電提取元素組合F4因子得分異常主要分布于測區(qū)中部和北面。從整個(gè)異常的分布特征及規(guī)模來看,F4-1、F4-2、F4-3的異常規(guī)模強(qiáng)度要大于F4-4、F4-5、F4-6異常的規(guī)模強(qiáng)度,說明測區(qū)中部異常強(qiáng)度不如北部好。從構(gòu)造的發(fā)育情況看,說明了測區(qū)北部受熱液改造的程度比中部要強(qiáng)烈。另外,F4-2發(fā)育部位已經(jīng)山地工程揭露見到金礦體。由此推測北部高強(qiáng)度的F4(Au)因子得分異常可能是受到了后期熱液改造后所引起的金礦化所致。

3 找礦預(yù)測

根據(jù)地電提取各元素及因子得分異常平面特征,綜合測區(qū)成礦地質(zhì)特征,按照找礦潛力大小對測區(qū)的異常地段進(jìn)行分類分級處理,即將異常區(qū)劃分為Ⅰ類靶區(qū)(Ⅰ-1、 Ⅰ-2)、 Ⅱ類靶區(qū)(Ⅱ-1、 Ⅱ-2)、 Ⅲ類靶區(qū)(Ⅲ-1、 Ⅲ-2)，見圖6。

Ⅰ-1號靶區(qū):位于測區(qū)東北部,橫跨6、7、8三條測線。主成礦元素Au異常規(guī)模大、強(qiáng)度高,平均異常強(qiáng)度為0.153×10-6,最高異常含量達(dá)1.071×10-6,且與Ag、Mo、Cu、Zn、Sb異常及因子得分異常F1-3、F3-7北、F4-2、F4-3吻合較好。該靶區(qū)已經(jīng)山地工程揭露見到金礦體。綜合這些信息,在該靶區(qū)深部應(yīng)具有較大的找礦潛力。

Ⅰ-2號靶區(qū): 位于測區(qū)西部, 橫跨1、 2、 3三條測線。主成礦元素Au異常三級濃度分帶清晰,平均異常強(qiáng)度為0.052 6×10-6。同時(shí)出現(xiàn)規(guī)模較大的Mo、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg疊加異常,與因子得分異常F1-1北、F2-2北、F3-2、F4-6吻合較好。靶區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育有NE向主要線性構(gòu)造,NE向線性構(gòu)造為壓扭性構(gòu)造,對礦體的產(chǎn)出有控制作用。綜上所述,該靶區(qū)范圍內(nèi)找礦前景較好。

圖6 地電提取靶區(qū)預(yù)測圖

Ⅱ-1號靶區(qū):位于測區(qū)東部,橫跨7、8、9三條測線。主成礦元素Au異常規(guī)模和強(qiáng)度中等。但是成礦相關(guān)元素Ag、Mo、Pb、Zn、As、Sb、Hg異常明顯,規(guī)模強(qiáng)度也較大，且與因子得分異常F1-2、F2-5、F3-7、F4-4重疊較好。綜合靶區(qū)所處地質(zhì)部位成礦條件優(yōu)越,認(rèn)為該類靶區(qū)也具有一定找礦潛力。

Ⅱ-2號靶區(qū):位于測區(qū)西北角,橫跨1、2、3三條測線。主成礦元素Au異常規(guī)模、強(qiáng)度中等,因子得分異常F4-1異常規(guī)模、強(qiáng)度也較大。靶區(qū)位于NW向主要線性構(gòu)造帶上、近EW向線性構(gòu)造附近,所處地質(zhì)部位成礦條件優(yōu)越,故認(rèn)為在該靶區(qū)范圍內(nèi)去尋找隱伏金礦具有較好的前景,同時(shí)靶區(qū)范圍內(nèi)存在三級濃度分帶清晰、異常強(qiáng)度規(guī)模大的前緣元素As、Sb、Hg,認(rèn)為其成礦深度較深。

Ⅲ號靶區(qū):位于測區(qū)西南部,主成礦元素Au未見,但是其他地電提取元素異常規(guī)模、強(qiáng)度大、重疊性好,建議進(jìn)行詳細(xì)的研究工作。

4 結(jié) 論

(1)異常平面分析結(jié)果表明,在斷裂構(gòu)造帶、石英閃長巖、閃長玢巖脈和中細(xì)?；◢弾r接觸帶及其附近,各元素異常規(guī)模較大、連續(xù)性好,揭示了接觸帶及斷裂構(gòu)造為該區(qū)重要控礦因素。

(2)地電提取、因子得分異常特征顯示,區(qū)內(nèi)與淺成低溫?zé)嵋旱V化有關(guān)的前緣元素主要富集于測區(qū)西部,暗示西部的成礦深度相對于測區(qū)其他部位較深。

(3)在測區(qū)圈定了6個(gè)靶區(qū):Ⅰ-1類靶區(qū)已經(jīng)得到驗(yàn)證,見到金礦體;Ⅱ-1類靶區(qū)各元素異常規(guī)模較大,極有可能是北邊Ⅰ-1類靶區(qū)深部隱伏金礦體向南延伸所引起,建議確定Ⅰ-1類靶區(qū)內(nèi)礦體延伸方向后,對Ⅱ-1類靶區(qū)布置深部工程驗(yàn)證;Ⅱ-2類靶區(qū)所處地質(zhì)部位成礦條件較好,具一定找礦潛力,可作進(jìn)一步勘查研究;Ⅲ類靶區(qū)地電提取未見Au異常,但是其他各地電提取元素異常明顯,且展布方向與黑瞎子溝斷裂基本一致,推測其有可能受斷裂的影響較大。

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[21]姚玉增,鞏恩普,梁俊紅,等. R型因子分析在處理混雜原生暈樣品中的應(yīng)用——以河北豐寧銀礦為例[J]. 地質(zhì)與勘探,2005,41(2):51-55.

Application of geoelectric extraction method on prospecting for hidden gold deposit in peripheral area of Jinchang,Heilongjiang

YANG Long-kun1, LUO Xian-rong1,WEN Mei-lan1,WEI Xuan-jian1,LIU Pan-feng1,WANG Yan-zhong2,WANG Jing-rui2,YAN Wei3

(1.a.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposit Exploration; b.Institute of Prediction of Hidden Ore Deposit, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China; 2.No.1 Gold Geological Party of Chinese People’s Armed Police Force, Mudanjiang 157021, China; 3.Academy of Geological and Mineral Resources of Liaoning, Shenyang 110032, China)

For peripheral prospecting in Jinchang, geoelectric extraction method is carried out for prospecting prediction between Heixiazigou and Xingjiagou.SPSS software was used in cluster analysis of R-type and factor analysis of R-type of Au, Ag, Cu, Pb, Zn and other 5 elements based on the study from the geological characteristics of Jinchang. The results show that the contact zone and fault are important ore-controlling factors,greater than other parts in the west of the metallogenic depth.The heated liquid transformation degree in the north is much stronger than that in the central.According to the anomaly characteristics of the geoelectric extraction elements,the factor score anomalies and comprehensive analysis of geological conditions, 6 prospecting targets have been marked in the study area.The gold ore body was found in one of the anomaly targets.

geoelectric extraction; hidden gold deposit; prospecting prediction; Jinchang;Heilongjiang

1674-9057(2015)04-0809-08

10.3969/j.issn.1674-9057.2015.04.020

2015-05-05

武警黃金指揮部項(xiàng)目(01-03);中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(12120113101500)

楊龍坤(1990—),男,碩士研究生,研究方向:深穿透勘查地球化學(xué)，ylk0302@163.com。

羅先熔,博士,教授,lxr811@glut.edu.cn。

楊龍坤,羅先熔,文美蘭,等.地電提取測量法在黑龍江金廠外圍區(qū)尋找隱伏金礦的應(yīng)用[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015,35(4):809-816.

P632

A