用地球化學(xué)塊體法評(píng)價(jià)遼寧省鉬礦資源潛力*

張紅濤

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院)

用地球化學(xué)塊體法評(píng)價(jià)遼寧省鉬礦資源潛力*

張紅濤

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院)

分別從礦產(chǎn)成因類型、成礦地球化學(xué)特征兩個(gè)方面分析了遼寧省鉬礦成礦地質(zhì)背景，在此基礎(chǔ)上，首先基于遼寧省1∶20萬(wàn)化探掃面數(shù)據(jù)，以0.71×10-6為異常下限共圈定了5個(gè)鉬地球化學(xué)塊體(編號(hào)分別為I#、II#、III#、IV#、V#)；其次通過(guò)分析塊體內(nèi)地質(zhì)特征、礦產(chǎn)資源特征，確定將各地球化學(xué)塊體的五級(jí)子塊體作為找礦遠(yuǎn)景區(qū)，并建立了全省鉬礦找礦模型；然后應(yīng)用找礦信息量法篩選出地質(zhì)、物探、化探等13個(gè)找礦標(biāo)志，并以該類找礦標(biāo)志為變量，對(duì)找礦遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行了分類，優(yōu)選出A級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)6個(gè)、B級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)9個(gè)、C級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)11個(gè)；最后利用地球化學(xué)塊體法估算出的遼寧省鉬礦資源量為87.26萬(wàn)t，可見，全省鉬礦資源潛力較大。上述分析對(duì)于遼寧省進(jìn)一步開展鉬礦找礦預(yù)測(cè)工作有一定的參考價(jià)值。

鉬礦 成礦地質(zhì)背景 地球化學(xué)塊體 找礦信息量 找礦模型 找礦標(biāo)志 找礦遠(yuǎn)景區(qū)

遼寧省是我國(guó)北方重要的鉬礦生產(chǎn)基地，特別是楊家杖子、蘭家溝鉬礦所在的虹螺山—五指山多金屬成礦帶為遼寧省重要的鉬礦產(chǎn)區(qū)，同時(shí)在遼西朝陽(yáng)、遼東桓仁—寬甸地區(qū)均有中型以上鉬礦發(fā)育。全省鉬礦以接觸交代型和斑巖型為主，幾乎全部與印支期—燕山期中—酸性侵入巖有關(guān)。自20世紀(jì)在省內(nèi)發(fā)現(xiàn)鉬礦以來(lái)，眾多學(xué)者分別對(duì)遼寧省鉬礦的礦床地質(zhì)特征、成因、成礦年齡、成礦物質(zhì)來(lái)源、構(gòu)造特征、巖體演化與成礦的關(guān)系以及成礦預(yù)測(cè)等方面進(jìn)行了深入研究，為該省鉬資源預(yù)測(cè)提供了重要依據(jù)[1-7]。盡管大量學(xué)者對(duì)遼寧省鉬礦進(jìn)行了大量研究工作，但并未對(duì)全省鉬礦的潛在資源量進(jìn)行過(guò)評(píng)價(jià)。因此，本研究將地球化學(xué)塊體與找礦信息量相結(jié)合，對(duì)遼寧省鉬礦資源潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)，即立足謝學(xué)錦院士提出的“地球化學(xué)塊體”理論，以全省1∶20萬(wàn)化探數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，圈定遼寧省鉬礦地球化學(xué)塊體并以五級(jí)塊體作為找礦遠(yuǎn)景區(qū)，應(yīng)用找礦信息量法對(duì)全省找礦模型進(jìn)行構(gòu)建，用各地球化學(xué)塊體的五級(jí)子塊體內(nèi)的找礦信息量之和對(duì)找礦遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行篩選。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 礦產(chǎn)成因類型

遼寧省鉬礦在成因上均與中—酸性侵入巖有關(guān)，成因類型可劃分為接觸交代型鉬礦、斑巖型鉬礦、熱液脈型鉬礦。其中，接觸交代型鉬礦、斑巖型鉬礦為省內(nèi)最主要的鉬礦類型，工業(yè)價(jià)值最大、分布最廣泛；而熱液脈型鉬礦分布相對(duì)集中、工業(yè)價(jià)值一般。

(1)接觸交代型鉬礦。該型鉬礦主要分布于葫蘆島市楊家杖子地區(qū)，次為桓仁—寬甸地區(qū)，另外在喀左縣也有分布。礦床主要產(chǎn)于中—酸性侵入巖體與碳酸鹽巖圍巖接觸而形成的矽卡巖帶中，典型礦床為楊家杖子鉬礦，隸屬于遼西中生代上疊盆地帶、遼吉古元古代古裂谷、建平晚古生代陸緣巖漿弧等Ⅳ級(jí)大地構(gòu)造。圍巖主要為中元古界長(zhǎng)城系高于莊組，薊縣系楊莊組、霧迷山組，寒武系饅頭組、張夏組、崮山組，奧陶系冶里組、亮甲巖組等碳酸鹽巖地層。區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的侵入巖體主要為印支期—燕山期侵入的寬邦、堿廠、虹螺山、石柱子、二棚甸子、肖家營(yíng)子等地的中—酸性巖體(巖性為細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖)。NE—NNE向、EW向斷裂構(gòu)造既控巖又控礦，是成礦必不可少的條件。

(2)斑巖型鉬礦。該型鉬礦主要分布于葫蘆島市鋼屯—蘭家溝、興城灰山屯以及桓仁—寬甸地區(qū)。礦床集中產(chǎn)于斑巖體內(nèi)部及巖體侵入至圍巖的巖枝當(dāng)中，部分礦床屬于斑巖型-脈型，典型礦床為蘭家溝鉬礦、窮棒子溝鉬礦。斑巖型鉬礦分布于遼西中生代上疊盆地帶和遼吉古元古代古裂谷Ⅳ級(jí)成礦單元內(nèi)。區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的侵入巖體主要為燕山期侵入的蘭家溝、鋼屯、八里甸子、閻王鼻子、二棚甸子、高麗墓子等地的細(xì)粒黑云母花崗斑巖、花崗巖斑巖、似斑狀二長(zhǎng)花崗巖、閃長(zhǎng)巖、流紋斑巖等巖體[8]。區(qū)內(nèi)控制巖體侵入的構(gòu)造為NE、EW向斷裂構(gòu)造。

(3)熱液脈型鉬礦。該型鉬礦分布于葫蘆島市新臺(tái)門—建昌小盤嶺、遼北新賓一帶，其大地構(gòu)造分區(qū)屬遼西中生代上疊盆地帶、龍崗隆起，礦體受NE向及EW向斷裂構(gòu)造控制，礦化與晚侏羅世二長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖小侵入體關(guān)系最為密切。

1.2 成礦地球化學(xué)特征

巖體及地層中巖石的元素豐度可揭示水系沉積物中礦體和成礦物質(zhì)的主要來(lái)源，為劃分地球化學(xué)塊體及分析濃集情況提供了更有利的證據(jù)[9-10]。本研究收集了楊家杖子、蘭家溝、窮棒子溝鉬礦與成礦關(guān)系最密切的巖體豐度值，經(jīng)分析可知：①該類巖體與維諾格拉多夫標(biāo)準(zhǔn)花崗巖相比，其富集系數(shù)分別為12、36、6.4，大型規(guī)模以上鉬礦的富集系數(shù)均在10以上；②該3個(gè)礦區(qū)Mo的豐度與中國(guó)陸殼(Mo豐度為1.11×10-6)相比，富集系數(shù)分別為10.81、32.43、5.77。由此可見，Mo來(lái)源于下地殼或上地幔的重熔型巖體，同時(shí)Mo的富集系數(shù)與成礦規(guī)模對(duì)應(yīng)關(guān)系較明確，而地層中Mo的含量很少、不足1×10-6(相對(duì)虧損)，地層不提供成礦物質(zhì)，僅為賦礦空間[11]。

遼寧省Mo地球化學(xué)異常具有鮮明的特點(diǎn)，即遼西地區(qū)主體呈NE走向，遼東、遼北地區(qū)Mo化探異常則表現(xiàn)為近EW、NE向分布。結(jié)合省內(nèi)成礦地質(zhì)背景可知，上述分布特征主要與基底構(gòu)造及沿基底構(gòu)造侵入的巖體關(guān)系密切。區(qū)域異常中心(面積小于1 000 km2)一般分布于基底斷裂構(gòu)造兩側(cè)或與次級(jí)斷裂相交的部位，而該類部位恰為巖體侵入的有利部位，同時(shí)該類區(qū)域異常基本控制了全省幾乎所有的鉬礦床。

2 地球化學(xué)塊體資源量估算方法

學(xué)術(shù)界一般將面積不小于地球化學(xué)省(異常面積不小于1 000 km2)的巨大巖塊定義為地球化學(xué)塊體(表1)[12-14]。

表1 地球化學(xué)模式

地球化學(xué)塊體內(nèi)資源量估算應(yīng)著眼于塊體面積、層次特征、濃集度以及塊體內(nèi)預(yù)測(cè)資源總量、塊體成礦地質(zhì)條件等因素的綜合分析，主要通過(guò)計(jì)算金屬供應(yīng)量、成礦率、資源總量、潛在資源量等參數(shù)實(shí)現(xiàn)。

(1)金屬供應(yīng)量Me。即塊體內(nèi)金屬元素總含量，計(jì)算公式為

(1)

式中，X為地球化學(xué)塊體內(nèi)金屬元素的平均含量，×10-6；H為塊體厚度，即預(yù)測(cè)深度，本研究不同塊體采用0.75，1，1.5 km的預(yù)測(cè)深度；S為塊體面積，km2；ρ為巖石密度，本研究分別取2.68，2.71，2.79 g/cm3。

(2)成礦率Mc。即所有塊體中勘探程度、研究程度較高的塊體內(nèi)查明資源量R與塊體內(nèi)可供應(yīng)金屬量的比值，公式為

(2)

(3)資源總量Ar。即塊體內(nèi)可供應(yīng)金屬量轉(zhuǎn)化為可利用礦產(chǎn)的部分，公式為

Ar=Me·Mc .

(3)

(4)潛在資源量Par。即塊體內(nèi)的資源總量與查明資源量之差，公式為

Par=Ar-R .

(4)

上述4個(gè)參數(shù)即為地球化學(xué)塊體內(nèi)資源量估算的主要量化指標(biāo)，本研究根據(jù)每一個(gè)地球化學(xué)塊體內(nèi)成礦金屬元素供應(yīng)量來(lái)預(yù)測(cè)其中的資源量[15]。

3 遼寧省鉬礦地球化學(xué)塊體特征

3.1 地球化學(xué)塊體劃分

本研究在對(duì)研究區(qū)1∶20萬(wàn)水系沉積物原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的基礎(chǔ)上，利用4 km×4 km窗口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行地球化學(xué)塊體圈定和內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分[16]。基于全省水系沉積物數(shù)據(jù)計(jì)算得到的Mo異常下限為0.71×10-6。為有效追蹤全省鉬礦地球化學(xué)塊體的濃集特征，結(jié)合省內(nèi)鉬礦分布特點(diǎn)，分別以0.71×10-6、0.80×10-6、0.87×10-6、0.99×10-6、1.24×10-6為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，依次將全省地球化學(xué)異常劃分為Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#、Ⅴ#等5個(gè)塊體，并對(duì)各塊體進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分[12-13]。由于全省范圍較大，故本研究以礦產(chǎn)地最發(fā)育、資源量最多的Ⅴ#地球化學(xué)塊體為例進(jìn)行分析，該塊體的內(nèi)部劃分結(jié)果見圖1。

3.2 地球化學(xué)塊體譜系

圖1 遼寧省鉬礦Ⅴ#地球化學(xué)塊體內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分

3.3 地球化學(xué)塊體特征

全省共劃分的5個(gè)鉬礦地球化學(xué)塊體中，以Ⅲ#、Ⅴ#地球化學(xué)塊體成礦地質(zhì)條件最有利、礦化分布最密集、礦床規(guī)模較大，該2個(gè)塊體內(nèi)的鉬礦探明儲(chǔ)量約占全省的87.3%。

(1)Ⅰ#地球化學(xué)塊體。該塊體位于遼寧省東北部，大地構(gòu)造單元隸屬龍崗隆起，塊體整體呈NE向，塊體西南部結(jié)構(gòu)復(fù)雜而東北部較簡(jiǎn)單，面積1 442.39 km2。塊體內(nèi)發(fā)育有新太古代變質(zhì)深成巖(二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖)、晚三疊世花崗斑巖及NE向斷裂構(gòu)造。塊體內(nèi)現(xiàn)僅發(fā)現(xiàn)有新賓達(dá)子營(yíng)鉬礦，礦體主要產(chǎn)于新太古代變質(zhì)深成巖的小巖脈內(nèi)。該塊體內(nèi)地球化學(xué)異常主要由礦床及花崗斑巖引起。

(2)Ⅱ#地球化學(xué)塊體。該塊體位于遼寧省東北部、鄰近Ⅰ#塊體，位于遼東中新生代盆地內(nèi)，塊體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，濃集中心明顯，面積1 427.94 km2。Ⅱ#塊體發(fā)育情況與Ⅰ#塊體基本一致，僅發(fā)育有新賓縣十花頂子鉬礦一處。但由于相關(guān)地質(zhì)資料缺失，本研究?jī)H將該塊體內(nèi)的地球化學(xué)異常歸于由巖體引起。

圖2 Ⅴ#地球化學(xué)塊體譜系

(3)Ⅲ#地球化學(xué)塊體。該塊體位于遼寧省東部，主體位于遼吉古元古代古裂谷內(nèi)，塊體整體呈近EW走向，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具5層塊體結(jié)構(gòu)，面積4 963.78 km2。該塊體發(fā)育的地區(qū)恰為遼東地區(qū)重要的有色金屬成礦帶，塊體內(nèi)發(fā)育有大面積的寒武系、奧陶系海相及陸相碳酸鹽巖地層，印支期—燕山期侵入的中—酸性巖體以及淺成—超淺成侵入巖極其發(fā)育，NE、NNE向斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂構(gòu)造頻繁交匯，該類有利的條件造就了區(qū)內(nèi)眾多的大、中型銅鉬礦床，如窮棒子溝、東北溝、萬(wàn)寶等鉬礦床。該塊體內(nèi)的鉬地球化學(xué)異常均由礦床及巖體引起。

(4)Ⅳ#地球化學(xué)塊體。該塊體位于遼南地區(qū)，大連新元古代—古生代坳陷內(nèi)，面積僅1 054.21 km2。塊體內(nèi)古元古代遼河群大石橋組、三疊紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖發(fā)育，除望海寨小型鉬礦外，其余已查明的鉬礦床均與銅礦床(接觸交代型)伴生，鉬地球化學(xué)異常由銅鉬礦床及巖體引起。

(5)Ⅴ#地球化學(xué)塊體。該塊體位于遼西楊家杖子—蘭家溝重要鉬礦生產(chǎn)基地，大地構(gòu)造分區(qū)屬遼西中生代疊加盆地。該塊體結(jié)構(gòu)復(fù)雜但清晰，具5層塊體結(jié)構(gòu)，礦產(chǎn)集中分布于五級(jí)子塊體內(nèi)，面積1 802.208 km2。該塊體內(nèi)長(zhǎng)城系、薊縣系海相碳酸鹽巖，寒武系、奧陶系海相、陸相碳酸鹽巖發(fā)育，印支期—燕山期廣泛侵入有細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖，以NE向斷裂為主，該類有利條件造就了楊家杖子、蘭家溝、鋼屯、老虎洞、大楊樹溝等大、中型鉬礦，礦體產(chǎn)于巖體與碳酸鹽巖接觸形成的矽卡巖帶內(nèi)、斑巖體內(nèi)部以及圍巖內(nèi)的斷裂及裂隙中。該塊體內(nèi)的大面積高值異常由該類大、中型鉬礦床以及Mo含量高的巖體引起。

4 鉬礦地球化學(xué)塊體資源評(píng)價(jià)

4.1 找礦遠(yuǎn)景區(qū)

通過(guò)分析全省5個(gè)地球化學(xué)塊體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及成礦濃集過(guò)程，可知全省共有46個(gè)鉬礦產(chǎn)地，五級(jí)子塊體控制了全省3個(gè)大型、9個(gè)中型鉬礦產(chǎn)地和21個(gè)礦點(diǎn)。另外，有2個(gè)中型、2個(gè)小型、9個(gè)礦點(diǎn)由于異常面積不足(小于950 km2)，未劃為地球化學(xué)塊體，但屬于地球化學(xué)異常，也為找礦有利部位。五級(jí)子塊體控制的礦產(chǎn)地?cái)?shù)量為全省的72%，而控制的查明資源量高達(dá)全省的90%以上。因此，本研究以各地球化學(xué)塊體的五級(jí)子塊體為找礦遠(yuǎn)景區(qū)[17]。

4.2 區(qū)域找礦模型

在總結(jié)楊家杖子、萬(wàn)寶、達(dá)子營(yíng)和蘭家溝等典型鉬礦床成礦要素的基礎(chǔ)上，建立了遼寧省鉬礦區(qū)域找礦模型，見表2。

表2 遼寧省鉬礦區(qū)域找礦模型

4.3 鉬礦資源潛力評(píng)價(jià)

4.3.1 找礦信息量計(jì)算

在詳細(xì)研究找礦模型的基礎(chǔ)上，取成礦統(tǒng)計(jì)分析變量的地質(zhì)、物探、化探、遙感等找礦標(biāo)志，各標(biāo)志存在取1、不存在取0，統(tǒng)計(jì)各標(biāo)志在五級(jí)子塊體的值，由此計(jì)算各標(biāo)志的找礦信息量作為找礦遠(yuǎn)景區(qū)優(yōu)選的依據(jù)[18]。找礦信息量計(jì)算公式為

(5)

式中，Ij為找礦信息量，Nj為含礦且含某找礦標(biāo)志的單元格數(shù)，N為含礦的找礦單元格數(shù)，Sj為含某找礦標(biāo)志的單元格數(shù)，S為總單元格數(shù)。

本研究以五級(jí)子塊體為單元格對(duì)各找礦標(biāo)志進(jìn)行找礦信息量計(jì)算，將各找礦標(biāo)志的找礦信息量按升序排列，若Ij≥ΔI+(ΔI+=0.75ΔIi) ， 即某找礦標(biāo)志的找礦信息量大于或等于有利找礦標(biāo)志的臨界值，則排在該標(biāo)志以上的所有找礦標(biāo)志都可作為優(yōu)選找礦遠(yuǎn)景區(qū)的有用標(biāo)志[19]。本研究遼寧省鉬礦找礦信息量的計(jì)算結(jié)果見表3。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算∑ΔIj值以確定找礦遠(yuǎn)景區(qū)等級(jí)。

表3 找礦標(biāo)志找礦信息量計(jì)算及排序

4.3.2 遠(yuǎn)景區(qū)分類及資源量估算

忽略面積小于10 km2的子塊體，對(duì)保留的26個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行了分類。由表3可知，13個(gè)找礦標(biāo)志均滿足Ij≥ΔI+條件，故本研究采用表2所示的13個(gè)找礦標(biāo)志進(jìn)行找礦遠(yuǎn)景區(qū)分類。結(jié)果表明：①A類遠(yuǎn)景區(qū)，∑ΔIj≥2.5，發(fā)育中型以上礦床，成礦條件十分有利，找礦標(biāo)志齊全；②B類遠(yuǎn)景區(qū)，2<∑ΔIj<2.5 ，發(fā)育小型以上礦床，成礦條件優(yōu)良，找礦標(biāo)志齊全；③C類遠(yuǎn)景區(qū)，∑ΔIj≤2，發(fā)育有礦點(diǎn)，成礦條件較好，找礦標(biāo)志較全。本研究確定了A類、B類、C類找礦遠(yuǎn)景區(qū)各6、9、11個(gè)，各遠(yuǎn)景區(qū)資源量估算結(jié)果見表4。

5 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合遼寧省鉬礦地球化學(xué)勘探成果，劃分了5個(gè)鉬礦地球化學(xué)塊體，建立了全省鉬礦找礦模型，劃分了找礦遠(yuǎn)景區(qū)，應(yīng)用找礦信息量法對(duì)找礦遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行了分類，最終確定了A類、B類、C類找礦遠(yuǎn)景區(qū)各6、9、11個(gè)。在上述分析的基礎(chǔ)上，采用地球化學(xué)塊體法估算出的遼寧省鉬礦預(yù)測(cè)資源量為87.26萬(wàn)t，對(duì)于該省進(jìn)一步進(jìn)行鉬礦找礦勘探工作有一定的參考價(jià)值。

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表4 遼寧省鉬礦估算結(jié)果

注：不同礦體內(nèi)發(fā)育的鉬礦成因類型不同，因而采用不同的預(yù)測(cè)深度和巖石密度進(jìn)行分析，因而成礦率亦不相同。

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Molybdenum Resources Potential of Liaoning Province Based on Geochemical Block Method

Zhang Hongtao

(Institute of Geology and Mineral Resources of Liaoning Province)

The metallogenic geological background of the molybdenum deposits in Liaoning province is analyzed from the two aspects of mineral genesis types and metallogenic geological characteristics.In order to conduct further research of the molybdenum resources potential of Liaoning province,firstly,based on the 1∶200 000 geochemical surveying data obtained from regional geochemistry-national reconnaissance project (RGNR) of Liaoning province,5 molybdenum geochemical blocks are delineated (the number as I#,II#,III#,IV#,V#) by using the geochemical anomaly threshold of 0.71×10-6;then,the geological characteristics and mineral resources characteristics of the geochemical blocks are analyzed in detail,the fifth sub-blocks of the five geochemical blocks are taken as the prospecting potential areas,and the prospecting model of the molybdenum deposits in Liaoning province is established;thirdly,the 13 prospecting indicators of geological,geophysical and geochemical are selected by adopting the method of prospecting information contents,taking the 13 prospecting indicators as variables,the prospecting potential areas are divided into 6 A-type prospective areas,9 B-type prospective areas and 11 C-type prospective areas;finally,the geochemical block method is used to estimate the molybdenum resources in Liaoning province,which is 872 600 t,it is show that the molybdenum resources in Liaoning province is huge.The above analysis results in this paper can provide some reference for the further prospecting work of molybdenum deposits in Liaoning province.

Molybdenum deposit, Metallogenic geological background, Geochemical blocks, Prospecting information contents, Prospecting model, Prospecting indicator, Prospecting potential area

*中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局基金項(xiàng)目(編號(hào)：1212011121004)。

2016-05-27)

張紅濤(1982—)，男，工程師，碩士，110032 遼寧省沈陽(yáng)市皇姑區(qū)寧山中路42號(hào)。