陜西鎮(zhèn)坪牛頭店黑色巖系區(qū)Ag異常成因探討

李普濤，溫志亮，李宗會(huì)

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安　710054)

陜西鎮(zhèn)坪牛頭店黑色巖系區(qū)Ag異常成因探討

李普濤，溫志亮，李宗會(huì)

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054)

陜南北大巴山地區(qū)黑色巖系發(fā)育，其中圈定出了一批Ag、Mo、V、As、Sb等多元素綜合異常，且Ag元素異常規(guī)模大、強(qiáng)度高，具分帶，但銀礦找礦工作一直沒有得到突破。在對(duì)區(qū)內(nèi)黑色巖系及新發(fā)現(xiàn)銀礦(化)體分析研究的基礎(chǔ)上，對(duì)Ag元素異常成因進(jìn)行了探討，認(rèn)為：①下寒武統(tǒng)魯家坪組(黑色板巖、硅質(zhì)巖)是Ag元素的初始富集層位，該套黑色巖系中Ag與Mo、V元素為同組元素，且富集過(guò)程一致，顯示其富集過(guò)程具深海冷水沉積特征。②次生淋濾作用是Ag元素疊加富集的主要成礦作用，在一些Ag異常區(qū)內(nèi)易發(fā)生淋濾作用的有利地帶，會(huì)形成次生淋濾型的銀礦床。

北大巴山；鎮(zhèn)坪縣；黑色巖系；化探異常

陜南北大巴山一帶黑色巖系中的Ag元素異常普遍顯示較好，且分布廣泛，能否在這種黑色巖系中發(fā)現(xiàn)具有較大規(guī)模的工業(yè)銀礦體，一直是該區(qū)找礦工作的熱點(diǎn)和難點(diǎn)(莊漢平等，1997)。近年來(lái)，開展的礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(李普濤等，2014)中，在鎮(zhèn)坪縣牛頭店鎮(zhèn)唐家埡子一帶新發(fā)現(xiàn)的鉬-釩多金屬礦床中發(fā)現(xiàn)了伴生的銀礦(化)體。在黑色巖系中發(fā)現(xiàn)的沉積型鉬釩銀礦體，不但是在該區(qū)找礦工作的一個(gè)重大突破，而且具有十分重要的研究意義(葉杰等，2000；黃艷麗等，2008；張復(fù)新等，2009；施春華等，2011)。筆者結(jié)合找礦實(shí)踐，對(duì)鎮(zhèn)坪縣牛頭店鎮(zhèn)一帶震旦—奧陶系黑色巖系分布區(qū)的Ag元素富集規(guī)律和異常原因進(jìn)行探討，為該區(qū)地質(zhì)找礦工作提供參考和指導(dǎo)。

1　地質(zhì)、地球化學(xué)特征

1.1區(qū)域地質(zhì)、地球化學(xué)特征

研究區(qū)位于南秦嶺-北大巴山加里東裂谷帶的平利穹窿構(gòu)造的南緣東部(圖1)。以紅椿壩-曾家壩同沉積斷裂帶為界，斷裂以北屬于紫陽(yáng)-平利復(fù)式背斜隆起帶(紫陽(yáng)-平利地層小區(qū))，斷裂以南屬于高灘-兵房街復(fù)式向斜褶皺帶(高灘-兵房街地層小區(qū))。區(qū)內(nèi)基底主要為中元古界青白口系耀嶺河巖組(Qbyl)和中新元古界武當(dāng)巖群(Pt2W)，為一套變質(zhì)的火山巖系、火山沉積巖系及礫巖；蓋層主要為一套震旦—奧陶系的黑色巖系?；准吧w層普遍發(fā)育區(qū)域變質(zhì)作用，形成的巖石以片巖、板巖為主。

1.一級(jí)構(gòu)造單元界線；2.二級(jí)構(gòu)造單元界線；3.三級(jí)構(gòu)造單元界線；4.四級(jí)構(gòu)造單元界線；5.省界；6.紅椿壩-曾家壩斷裂；7.1∶20萬(wàn)Ag元素異常范圍；8.地名；9.研究區(qū)位置示意圖;I.秦嶺造山帶；II.揚(yáng)子板塊；I-1.南秦嶺印支褶皺帶；I-2.北大巴山加里東褶皺帶；I-2-1.牛山復(fù)背斜；I-2-2.平利復(fù)背斜；I-2-3.紫陽(yáng)-平利復(fù)式背斜；I-2-4.高灘-兵房街復(fù)式向斜圖1　研究區(qū)綜合地質(zhì)圖Fig.1　Comprehensive geological map of research area

晉寧運(yùn)動(dòng)形成的平利隆起(耀嶺河巖組(Qbyl)和武當(dāng)巖群(Pt2W))作為基底，在基底周邊的揚(yáng)子地臺(tái)北緣的邊緣海沉積形成了震旦—奧陶系的黑色巖系(陜西區(qū)域地質(zhì)志，1989；徐強(qiáng)等，2001)。平利隆起(基底)中的Mo、V、Ag等元素呈低背景分布，而隆起周邊黑色巖系(蓋層)中的Mo、V、Ag等元素呈極高背景分布。區(qū)域上，在鎮(zhèn)坪縣洪石—牛頭店一帶發(fā)育的1∶20萬(wàn)Mo、V、Ag等綜合異常環(huán)繞平利隆起南緣呈環(huán)帶狀(圖1)，在震旦—奧陶系黑色巖系中分布(圖1)。

1.2研究區(qū)地質(zhì)、地球化學(xué)特征

1∶2.5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量圈定的NHs-11甲2-2類異常(推測(cè)可能找到中型規(guī)模礦床的異常)位于鎮(zhèn)坪縣牛頭店鎮(zhèn)唐家埡子一帶(圖2)。該異常主要為Mo、V、Ag元素的綜合異常，異常面積為4.41km2，異常中心主要成礦元素最高強(qiáng)度為:Mo為231.00×10-6，V為3644×10-6，Ag為×10-9，異常元素均三級(jí)濃度分帶特征，分布形態(tài)十分相似，強(qiáng)度高、規(guī)模大。

在NHs-11甲2-2類異常的基礎(chǔ)上，最終在唐家埡子發(fā)現(xiàn)鉬釩銀多金屬礦床(圖2)。唐家埡子礦區(qū)總體表現(xiàn)為倒轉(zhuǎn)的單斜地層，傾向北東，走向北西—南東(圖2、圖3)。紅椿壩-曾家壩同沉積斷裂帶從唐家埡子礦區(qū)經(jīng)過(guò)，該斷裂帶由5條斷裂(F1—F5)組成(圖2)；斷裂帶內(nèi)斷層泥、碳化帶較發(fā)育，呈北西走向；斷面波狀起伏，產(chǎn)狀35°～55°∠20°～60°，局部?jī)A角陡，具有不對(duì)稱的褶皺構(gòu)造發(fā)育，指示斷層的右行走滑性質(zhì)。

紅椿壩-曾家壩同沉積斷裂將唐家埡子礦區(qū)地層分為紫陽(yáng)-平利地層小區(qū)和高灘-兵房街地層小區(qū)(圖2、圖3)。紫陽(yáng)-平利地層小區(qū)位于礦區(qū)北部，包括：青白口系耀嶺河巖組(Qbyl)絹云鈉長(zhǎng)綠泥片巖；震旦系陡山沱組(Z1d)絹云綠泥片巖、含碳硅質(zhì)板巖；震旦系燈影組(Z2dn)泥質(zhì)、白云質(zhì)灰?guī)r。高灘-兵房街地層小區(qū)位于礦區(qū)中南部，包括：下寒武統(tǒng)魯家坪組第1段(∈1l1)含碳硅質(zhì)巖，魯家坪組第2段(∈1l2)灰?guī)r夾鈣質(zhì)板巖，魯家坪組第3段(∈1l3)鈣質(zhì)粉砂質(zhì)板巖，魯家坪組第4段(∈1l4)硅質(zhì)巖，魯家坪組第5段(∈1l5)鈣質(zhì)粉砂質(zhì)板巖夾薄-中層灰?guī)r；寒武系中統(tǒng)八卦廟組第1段(∈2b1)灰?guī)r夾鈣質(zhì)粉砂質(zhì)板巖、鈣質(zhì)粉砂巖，八卦廟組第2段(∈2b2)灰?guī)r夾鈣質(zhì)板巖。

圖2　唐家埡子礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及Mo-V -Ag元素綜合異常圖Fig.2　Geologic sketch map and geochemical anomaly map of Mo-V-Ag elements in Tangjiayazi area

圖3　唐家埡子礦區(qū)V-V’號(hào)地質(zhì)剖面圖Fig.3　V-V’geologic section of Tangjiayazi mining area

1.3唐家埡子鉬釩銀多金屬礦體特征

在唐家埡子礦區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)鉬釩銀多金屬礦化帶4條，共圈定礦體11個(gè)(圖2)。礦體產(chǎn)于下古生界寒武紀(jì)魯家坪組(∈1l)(圖2、圖3)，礦化帶(礦體)與地層展布方向一致，主要受地層層位控制。礦層頂、底板巖性與賦礦地層層位一致(圖2)，傾向25°～75°，傾角37°～53°。與圍巖整合接觸(圖3)。

Ⅲ-5礦體位于唐家埡子礦區(qū)中部，為目前發(fā)現(xiàn)規(guī)模最大的鉬釩銀多金屬礦體；含礦地層為魯家坪組第3段(∈13)，巖性為灰-黑色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)板巖。初步控制礦體長(zhǎng)890m，其中與Mo、V伴生的銀礦體厚度達(dá)2.0m，品位為146×10-6～685×10-6。

主要礦石類型為含碳板巖型(圖4)，風(fēng)化面為灰色，新鮮面為黑色，致密結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造；呈薄層狀分布于板巖中，單層厚度0.2～0.3m。

圖4　含碳板巖型礦石照片F(xiàn)ig.4　Carbonaceous slate rock specimen of ore

地層時(shí)代地層巖性樣品數(shù)量MoVAg八卦廟組第2段(∈2b2)灰?guī)r夾板巖1128157171泥灰?guī)r235889八卦廟組第1段(∈2b1)灰?guī)r413359鈣質(zhì)粉砂巖415300250粉砂質(zhì)板巖4941298390魯家坪組第5段(∈1l5)鈣質(zhì)板巖837635723魯家坪組第4段(∈1l4)硅質(zhì)巖167651315魯家坪組第3段(∈1l3)鈣質(zhì)板巖194015292000魯家坪組第2段(∈1l2)含碳硅質(zhì)板巖78417502403魯家坪組第1段(∈1l1)灰?guī)r夾鈣質(zhì)板巖515116434436燈影組(Z2dn)白云質(zhì)灰?guī)r6936251438陡山沱組(Z1d)絹云綠泥片巖54137389含炭硅質(zhì)板巖10104955587耀嶺河巖組(Qbyl)鈉長(zhǎng)綠泥片巖61280102

注：①元素含量為10-6。②元素含量為該組地層所采樣品總數(shù)的含量平均值。③元素地化參數(shù)比值為該組地層元素含量平均值的比值。④測(cè)試方法為半定量光譜法，測(cè)試單位為陜西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測(cè)試中心，2010年。

2　黑色巖系中Ag的初始富集

2.1寒武系魯家坪組(黑色板巖、硅質(zhì)巖)是Ag初始富集層位

NHs-11甲2-2類異常區(qū)內(nèi)地層以震旦—寒武系黑色巖系為主(圖2)，該異常呈北西—南東向展布，同地層的分布范圍和展布方向一致，初步表明本區(qū)Mo、V、Ag異常的分布受黑色巖系控制。

V-V’號(hào)巖石地質(zhì)地化剖面貫穿唐家埡子礦區(qū)南北(圖2、圖3)，比例尺為1∶2 000，長(zhǎng)度約為1.6km，共采集巖石化探樣品89個(gè)。該剖面地層中Mo、V、Ag元素含量見表1。可以看出，在寒武系魯家坪組(∈1l)地層中Mo、V、Ag元素都同時(shí)呈高值異常。

因此，根據(jù)NHs-11甲2-2類異常的分布范圍和地層中Mo、V、Ag元素的含量特征，本區(qū)Ag元素的異常和分布受到震旦—寒武系的黑色巖系地層的控制，寒武系魯家坪組(黑色板巖、硅質(zhì)巖)是Ag元素的初始富集層位。

2.2黑色巖系中Ag初始富集探討

根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)地球化學(xué)特征，對(duì)在牛頭店鎮(zhèn)一帶實(shí)施的1∶2.5萬(wàn)水系沉積物、1∶1萬(wàn)土壤以及1∶1萬(wàn)和1∶2千巖石地化剖面測(cè)量工作所選擇的Mo、V、Ag等元素作為分析對(duì)象，以元素含量的相關(guān)系數(shù)作為依據(jù)，進(jìn)行R型聚類分析，并繪制譜系圖(圖5)。

由圖5可以看出：水系沉積物樣品中Ag與Mo、V相關(guān)性可達(dá)到0.80(圖5a)；土壤樣品中Ag與Mo、V相關(guān)性可達(dá)到0.73(圖5b)；巖石樣品中Ag與Mo、V相關(guān)性可達(dá)到0.93(圖5c)。3種類型化探樣品元素的R聚類分析都表明：Ag與Mo、V的相關(guān)性很好，屬于同組元素。

唐家埡子鉬-釩多金屬礦的成因?yàn)檫€原性淺海盆地相的沉積形成(任濤等，2007；李賽賽等，2009；劉軍威，2011；陳高潮等，2011；李普濤等，2014)。Ag與Mo、V的相關(guān)性很好，屬于同組元素。表明Ag與Mo、V的富集和成礦過(guò)程可能相同，反映了Ag富集的沉積成因?qū)傩?莊漢平等，1997)，這也是造成本區(qū)黑色巖系分布區(qū)Ag元素含量的高背景值和異常的根本原因。

圖5　牛頭店一帶14種成礦元素R聚類譜系圖Fig.5　Rcluster analysis of 14 kinds of ore-forming elements

3　黑色巖系中Ag的疊加富集——次生淋濾作用

盡管在唐家埡子礦區(qū)探槽TC0-1中的Ⅲ-5號(hào)礦體中發(fā)現(xiàn)了與Mo、V伴生的銀礦體(圖2)，但在相鄰和深部的探礦工程中卻未發(fā)現(xiàn)銀礦(化)體。這表明雖然在沉積成因黑色巖系中易形成大面積、高背景值的Ag異常，卻難形成較大規(guī)模的銀礦床。

為了研究本區(qū)Ag異常及礦化的成因，在唐家埡子礦區(qū)Ⅲ-5號(hào)礦體探槽TC0-1中發(fā)現(xiàn)的銀礦體中采集了礦石物相樣進(jìn)行分析。樣品類型為灰黑色含碳鈣質(zhì)板巖(圖4)，物相分析結(jié)果見表2。

表2　唐家埡子鉬釩銀礦石的銀物相分析結(jié)果表

注：測(cè)試方法為化學(xué)定量法，測(cè)試單位為中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，2010年。

根據(jù)《元素地球化學(xué)》(劉英俊等，1984)的解釋：內(nèi)生作用形成的銀礦物，在表生條件下，易被空氣中的游離氧或被溶于循環(huán)地表水的氧所氧化；比較大的單價(jià)陽(yáng)離子易被下滲的地表水向下帶出，在地下水面以下的膠結(jié)帶或次生富集帶重新沉淀，易形成Ag的次生富集帶；次生富集帶里的Ag以金屬銀(自然銀)、硫化物(輝銀礦)、銻化物以及各種Ag的含硫鹽等形式存在。

鐵錳氧化物(鐵帽)中的Ag則以鹵化物及含Ag的黃鉀鐵礬殘留下來(lái)。若基巖含Ag量較高或有銀礦化現(xiàn)象，則基巖上的富含有機(jī)質(zhì)的土壤中Ag含量就高。Ag在土壤中的活動(dòng)和沉淀主要受鐵、錳水化作用沉淀和介質(zhì)的pH值影響，氧化還原電位Eh僅起間接作用。因此，酸性條件下的銀鹽，在富含有機(jī)物及鐵、錳的土壤中，Ag極易形成富集。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，沉積巖中含Ag最高的是黑色頁(yè)巖、硫化物板巖及含碳質(zhì)和磷酸鹽質(zhì)頁(yè)巖。博萊(1968)研究發(fā)現(xiàn)，沉積巖中的Ag優(yōu)先富集于黃鐵礦物中，Ag的次生富集也與富K的黏土礦物和鐵的水化物及Mn的氧化物伴生，并且這種富集的成因似乎不可能是巖漿和熱液作用(劉英俊等，1984)。

由表2可以看出：鐵錳氧化物吸附Ag占樣品中Ag元素含量的68.4%，是Ag元素富集的主要形式。探槽TC0-1中的銀礦體在地形上位于較高處的山坡部位，而相鄰探槽和深部鉆孔均未見到Ag礦(化)體，這表明：該銀礦體的形成很可能是在地形有利地段的斷裂破碎帶，因易發(fā)生經(jīng)淋濾作用，造成Ag元素的富集并成礦。因此，本區(qū)的黑色巖系(寒武系魯家坪組)分布區(qū)若存在較高背景值的Ag元素異常，則在易發(fā)生次生淋濾作用的有利地帶，往往會(huì)形成Ag元素的疊加富集，這是本區(qū)形成Ag礦(化)的主要原因。

4　結(jié)論

(1)Ag異常的控制因素。Ag異常的分布范圍及地層含量特征表明其受到震旦—寒武系的黑色巖系地層的控制，尤其是寒武系魯家坪組(黑色板巖、硅質(zhì)巖)是Ag元素的初始富集層位。

(2)Ag的富集成因及找礦方向。Ag與深海冷水沉積成因的Mo、V元素屬于同組，其富集過(guò)程一致。本區(qū)的黑色巖系(尤其是寒武系魯家坪組)分布區(qū)若存在較高背景值的Ag元素異常，則在易發(fā)生次生淋濾作用的有利地帶，往往會(huì)形成Ag元素的疊加富集，這是本區(qū)形成Ag礦(化)的主要原因。

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The Causes of Ag Element Geochemical Anomaly for Black Rock Series in Niutoudian Area,Zhenping County, Shaanxi Province

LI Putao，WEN Zhiliang，LI Zonghui

(Xi′an Center of Geological Survey,China Geological Survey, Xi′an 710054,Shaanxi,China)

The black rock series are well developed in North Daba mountains of Southern Shaanxi,where the geochemical anomalies of Ag,Mo,V,As and Sb elements have been delineated. Although the geochemical anomalies of Ag element often have largescale and high strength,with the characteristics of a ring shaped, but the prospecting work of Ag deposit has no breakthrough.On the basis of analyzing and researching the newly discovered silver body in black rock series of this area, the cause of geochemical anomalies of Ag elements has been discussed in this paper. The results suggest that, ①The LujiapingFormation of Lower Cambrian (black shale, siliceous rocks) is the initial concentration of Ag element. Ag serves as the same group with Mo and V elements in the black rock series, all of them had experienced the same enrichment process, showing the deposition characteristics of deep-sea cold water. ②Secondary leaching is the main mineralization for stacking and enrichment of Ag element.The secondary leaching were easily happened in some favorable zones within the geochemical anomalies of Ag element to form the silver deposit.

North Daba Mountains; Zhenping County; black rock series; geochemical anomaly

2015-02-15；

2015-07-08

陜西省地勘基金項(xiàng)目(61200901017)

李普濤(1982-)， 男，陜西戶縣人，地質(zhì)工程師，碩士，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。E-mail:5745812@qq.com

P618.51；P618.61

A

1009-6248(2015)04-0141-07