安徽寧國石口金礦找礦前景
——來自Ⅲ礦化帶地球化學原生暈的證據(jù)

肖萬峰,洪大軍,張 旭,陳科夫,劉 宏,雷丁爾

(1.安徽省勘查技術院,安徽 合肥 230041;2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院,安徽 合肥 230001)

欽杭成礦帶是華南地區(qū)最重要的內(nèi)生金屬成礦帶,其北東段發(fā)育一批超大型、大中型的銅金多金屬礦床[1]。皖南地區(qū)正位于欽杭成礦帶的北東段,具有較好的金礦潛力,區(qū)內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)天井山金礦、璜尖金礦、東山塢金礦等眾多小型礦床或礦化點,但未獲得大型礦產(chǎn)地[2-3]。因此,中國地質(zhì)調(diào)查局及安徽省公益性地調(diào)中心在該區(qū)部署了一系列地質(zhì)礦產(chǎn)勘查項目,力求在該地區(qū)取得金礦找礦勘查突破。石口金礦是近年來新發(fā)現(xiàn)的具有較好找礦潛力的獨立巖金礦,初步估算金資源量1.1噸,已達小型金礦床規(guī)模,現(xiàn)有資料表明石口金礦Ⅲ礦化帶存在有較大的找礦空間[4]。

礦床勘查實踐表明,礦體周圍發(fā)育的地球化學原生暈特征,是判斷礦體剝蝕程度、推測隱伏礦體進行深部找礦預測的一個有效方法[5]。根據(jù)研究區(qū)找礦勘查工作的實際需要,在前人研究的基礎上,本文以土壤地球化學測量及巖石原生暈分析為支撐,探討石口金礦的找礦潛力,為礦區(qū)下一步找礦勘查工作及皖南地區(qū)金礦床勘查研究工作提供參考。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)在大地構造上位于揚子板塊東南邊緣、江南造山帶北東端(圖1(a)),分別以江山—紹興縫合帶、江南斷裂為界與華南板塊、長江中下游南緣沖斷帶南北相鄰[6]。地層屬揚子地層區(qū)江南地層分區(qū)廣德—休寧地層小區(qū),出露有元古宙—中生代地層(圖1(b)),元古宙淺變質(zhì)巖系構成變質(zhì)基底,震旦紀—奧陶紀海相沉積、侏羅紀—白堊紀陸相地層等構成沉積蓋層[7]。出露地層由老到新依次為:皮園村組、荷塘組、楊柳崗組、華嚴寺組、西陽山組、印渚埠組、寧國組、胡樂組、硯瓦山組、黃泥崗組和長塢組,巖性主要為碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、泥(頁)巖等。

1.侏羅紀—白堊紀陸相沉積蓋層;2.震旦紀—奧陶紀海相沉積蓋層;3.元古宙淺變質(zhì)巖系;4.燕山期花崗巖;5.燕山期花崗閃長巖;6.晉寧期花崗斑巖;7.晉寧期花崗閃長巖;8.蛇綠構造混雜巖;9.區(qū)域斷層及其編號;10.韌性剪切帶;F1.績溪—寧國斷裂;F2.樂安江斷裂;F3.西天目山斷裂;F4.皖浙邊界斷裂;F5.三陽斷裂;F6.浙西斷裂;F7.祁門—潛口斷裂圖1 皖南石口地區(qū)大地構造位置圖(a)和區(qū)域地質(zhì)構造略圖(b)[7-8]Fig. 1 Geotectonic map (a) and regional geological sketch (b) of Shikou, South Anhui[7-8]

受多期次的構造運動影響,區(qū)域地質(zhì)構造復雜,發(fā)育一系列不同規(guī)模的褶皺、斷裂,形成了以NE向構造為主體的格局。區(qū)內(nèi)褶皺有兩期,早期有石口背斜,晚期為大石巖背斜。較大斷裂有F1、F2、F3、F7、F9,其中斷裂F9為區(qū)域績溪—寧國斷裂在區(qū)內(nèi)出露部分;斷裂F1斜貫礦區(qū),總體傾向SW,局部傾向NE,傾角37°～62°,是區(qū)內(nèi)重要的控礦構造。巖漿巖主要分布于安徽南部和皖浙贛交界處,為晉寧期和燕山期中酸性巖[7]。區(qū)內(nèi)無大規(guī)模巖體出露,僅見有閃長玢巖巖脈沿NE向斷裂充填。

1.第四紀沉積物;2.晚奧陶世長塢組;3.晚奧陶世黃泥崗組;4.晚奧陶世硯瓦山組;5.早—晚奧陶世胡樂組;6.早—中奧陶世寧國組;7.早奧陶世印渚埠組;8.晚寒武世—早奧陶世西陽山組;9.晚寒武世華嚴寺組;10.中寒武世楊柳崗組;11.早寒武世荷塘組;12.晚震旦世—早寒武世皮園村組;13.閃長玢巖巖脈;14.斷裂破碎帶;15.地質(zhì)界線;16.逆斷層;17.正斷層;18.性質(zhì)不明斷層;19.推測斷層;20.背斜;21.褶皺期次及編號;22.金礦(化)體及編號圖2 安徽寧國石口金礦地質(zhì)圖[9]Fig. 2 Geological map of the Shikou gold deposit in Ningguo City, Anhui Province [9]

(a).鉆孔巖心;(b).含金黃鐵礦化構造角礫巖圖3 斷裂F1巖石特征照片F(xiàn)ig. 3 Featured photos of rocks from Fault F1

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)規(guī)模不等的金礦(化)體9個,主要呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)于NW向或NE向斷層破碎帶中或旁側,圍巖蝕變主要為碳酸鹽化、硅化。礦石類型主要為斷裂角礫巖型,金屬礦物為黃鐵礦、毒砂和金,脈石礦物為石英、方解石、絹云母和黏土礦物,礦石結構主要為它形粒狀結構,構造為脈狀構造、角礫狀構造和浸染狀構造[9],初步研究結果表明區(qū)內(nèi)金礦成因類型屬于熱液型金礦。

2 Ⅲ礦化帶特征

Ⅲ礦化帶是研究區(qū)內(nèi)最重要的礦化帶,主要受斷裂F1控制(圖2)。斷裂F1在走向上延伸穩(wěn)定,長達3 km,下盤為荷塘組—西陽山組,上盤為西陽山組—長塢組。斷裂F1在太子灣一帶發(fā)育寬約100 m的破碎帶,產(chǎn)狀235°∠67°,斷裂面粗糙不平,零星可見粗短擦痕,帶內(nèi)主要為碎裂狀鈣質(zhì)泥巖、構造角礫巖(圖3(a)),普遍發(fā)育硅化、絹云母化及黃鐵礦化(圖3(b)),角礫多呈不規(guī)則棱角狀,大小混雜,數(shù)毫米到數(shù)厘米不等,雜亂分布,多為石英脈、方解石脈膠結[9]。

目前,Ⅲ礦化帶內(nèi)共發(fā)現(xiàn)金礦體2個,分別為Ⅲ-①、Ⅲ-②號礦體。Ⅲ-①號礦體產(chǎn)狀為212°∠60°～62°,呈似層狀,走向延伸>100 m,控制深部延伸約110 m(根據(jù)鉆探工程的見礦情況推斷)。礦體單工程厚度1.33～1.80 m,礦石品位為(0.97～3.57)×10-6。礦體由含金斷裂角礫巖組成,其頂?shù)装鍨閿嗔呀堑[巖或硅化泥巖。Ⅲ-②號礦體產(chǎn)狀為206°～224°∠57°～79°,沿斷裂帶波狀起伏,走向延伸>200 m,控制深部延伸約130 m(根據(jù)鉆探工程的見礦情況推斷),局部有分支、復合(圖4)。礦體單工程厚度1.17～6.7 m,礦石品位為(1.07～1.95)×10-6。礦體由含金斷裂角礫巖組成,其頂?shù)装鍨閿嗔呀堑[巖或硅化泥巖。

3 巖石原生暈特征

3.1 樣品采集與測試

本次工作共采集巖石原生暈分析樣品79件,分別采自鉆孔ZK801、ZK802,按照5～10 m的間距自上而下連續(xù)采樣合并組成一個樣品,礦化、蝕變部分加密取樣,采樣不跨層,樣品重>150 g。

樣品的測試由安徽省地勘局313地質(zhì)隊實驗室完成,測試元素為Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、Hg、F、W、Mo、Sn、Bi,測試方法為化學光譜法、發(fā)射光譜法、催化極譜法、離子選擇電極法、原子熒光光譜法、等離子體發(fā)射光譜法,測試儀器為BS-124S分析天平-1、Z-5000原子吸收分光光度計-2和ELEMENT-Ⅱ高性能高分辨等離子質(zhì)譜儀,檢出精度優(yōu)于10-9,相對標準偏差(RFB)控制在3%以內(nèi),檢測環(huán)境溫度24 ℃,濕度50%。

1.早奧陶世印渚埠組;2.晚寒武世華嚴寺組;3.殘坡積:4.泥巖;5.硅質(zhì)泥巖;6.灰?guī)r;7.構造角礫巖;8.硅化;9.實測斷層/推測斷層;10.推測地質(zhì)界線;11.鉆孔位置及編號;12.產(chǎn)狀;13.礦體及編號圖4 石口金礦8線勘探線剖面圖Fig. 4 Geological section along the exploration line 8 of the Shikou gold deposit

3.2 元素統(tǒng)計分析特征

分析元素間的相關性能更好地找出特征指示元素,為此,通過SPSS統(tǒng)計軟件對鉆孔巖石原生暈樣品分析數(shù)據(jù)進行相關性分析[5, 10]。相關性分析結果顯示(表1),主成礦元素Au與元素As、Ag、Sb表現(xiàn)出顯著的正相關,此外揮發(fā)份F還可作為特征指示元素。

表1 石口金礦原生暈元素相關系數(shù)矩陣

R型聚類分析的結果(圖5)顯示,Zn具有一定的獨立性,當相似系數(shù)取0.5時,13種元素可分為3個元素組合,分別為Ⅰ:Au、As、Ag、F、Sb、Sn、W元素,Ⅱ:Cu、Bi、Mo、Hg、Pb元素,Ⅲ:Zn元素;當相似系數(shù)取0.6時,Au、As、Ag、F、Sb仍為一個元素組合。以上結果說明成礦元素Au與元素As、Ag、Sb等密切程度較高。

圖5 石口金礦原生暈元素R型聚類分析圖Fig. 5 R-type cluster analysis results of primary halo elements in Shikou gold deposit

利用R型因子分析進行降維處理,從眾多變量中提取出起主導作用的因子,在地質(zhì)應用上可用來解釋元素共生組合和成因聯(lián)系[5]。為了進一步探討元素的分類關系,利用SPSS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行R型因子分析。

首先,進行KMO和Bartlett檢驗(表2),以判別數(shù)據(jù)是否符合進行因子分析的條件[5,10]。當取樣足夠度的KMO度量值>0.7,意味著變量間的相關性強,變量適合作因子分析[11]。而當Bartlett的球形檢驗Sig.值<0.05時,數(shù)據(jù)才有結構效度,才具備因子分析的條件[12]。根據(jù)表2結果,取樣足夠度的KMO度量值為0.758(>0.7),Bartlett的球形檢驗Sig.值為0(<0.05),因此可以對研究區(qū)原生暈元素數(shù)據(jù)進行因子分析。

表2 石口金礦原生暈元素因子分析KMO和Bartlett的檢驗[10]

其次,利用主成分分析法所得因子的初始特征值及方差貢獻值[10](表3),從中可以看出沒有一個因子的方差貢獻率超過50%,說明很難找到一個因子來表征各元素的綜合信息,因此利用初始特征值>1來提取前4個因子[13],其累計方差貢獻率達到了81.750%,說明提取的4個因子可以表征13種元素的主要信息。

表3 石口金礦原生暈元素因子分析方差累計表[10]

最后,利用最大分差法所得因子旋轉成分矩陣[10](表4)。由表4發(fā)現(xiàn)各因子的成分組成情況為,F1因子:Au、As、Ag、F、Sb元素;F2因子:Cu、Bi、Mo、Hg、Pb元素;F3因子:W、Sn元素;F4因子:Zn元素。由此可以看出,F1—F4因子的組成和R型聚類分析的結果相互映證,同R型聚類分析中相似系數(shù)取0.6時的分類結果一致。4個因子可能代表了4個主要的成礦階段,揭示了石口金礦可能經(jīng)歷了多期多階段的成礦作用,F1因子代表了金多金屬硫化物成礦過程,其中Au、As、Ag、Sb元素是典型的元素共生組合,其他三者在剖面上的異常分布情況,一定程度上可以指示Au成礦的可能性。

表4 石口金礦原生暈元素因子分析旋轉成分矩陣表[10]

3.3 原生暈軸向分帶序列

利用熱液礦床原生暈的分帶性,可以評價原生暈的含礦性,確定礦體的深度,對礦床的遠景及礦體位置做出預測[14]。利用改良的格里戈良分帶指數(shù)法[15]對ZK801、ZK802鉆孔巖石原生暈分帶序列進行計算,所得結果如表5所示。根據(jù)最大的分帶指數(shù)所在水平及分帶指數(shù)變化梯度差得到以上鉆孔的原生暈軸向分帶序列分別為:

表5 石口金礦原生暈軸向分帶序列計算結果[15]

(1)ZK801：Sn-Sb-F-Au-Ag-As-W-Pb-Cu-Mo-Hg-Zn-Bi。

(2)ZK802:Bi-Sn-W-Cu-Ag-Sb-Au-As-Pb-Mo-Zn-Hg-F。

對比中國原生金礦床綜合軸向分帶序列[16],我們發(fā)現(xiàn)以上鉆孔的原生暈軸向分帶序列并未嚴格按照由淺到深依次出現(xiàn)B-As-Hg-F-Sb-Ba(礦體上部及前緣)-Pb-Ag-Au-Zn-Cu(礦體中部)-W-Bi-Mo-Mn-Ni-Cd-Co-V-Ti(礦體下部及尾暈)的元素分帶序列,具體的表現(xiàn)為:

(1)ZK801：尾暈元素Sn出現(xiàn)在序列前端,W出現(xiàn)在序列中部,前緣暈元素Hg、近礦暈元素Zn出現(xiàn)在序列尾部。

(2)ZK802：尾暈元素Bi、Sn、W出現(xiàn)在序列前端,前緣暈元素Sb、As出現(xiàn)在序列中部,Hg、F出現(xiàn)在序列尾部。

2個鉆孔的原生暈軸向分帶序列特征顯示,礦體極有可能為多期疊加形成,主礦體集中在剖面中上部;尾暈元素出現(xiàn)在序列前端呈現(xiàn)“反分帶”,指示礦體向下延伸,深部可能具有一定的金礦成礦潛力[16]。

4 找礦前景

4.1 外圍找礦潛力

1∶1萬土壤地球化學調(diào)查結果[17]顯示,Ⅲ礦化帶內(nèi)分布HT-2、HT-4等2個綜合異常,沿NW向斷裂F1呈串珠狀分布,為Au-Ag-As-Sb元素組合(表6,圖6),各異常元素套合較好、規(guī)模大、連續(xù)性好、濃集中心明顯,均發(fā)育Au元素的三級濃度分帶。各綜合異常區(qū)內(nèi)的探槽工作揭露了一些金礦化線索,并通過鉆孔在深部發(fā)現(xiàn)并控制了Ⅲ-①、Ⅲ-② 等礦體,以上結果表明HT-2、HT-4綜合異常為礦致異常。目前已有工程控制的礦體僅限于HT-2、HT-4綜合異常一級分帶范圍內(nèi),巖石剖面測量結果顯示這兩個綜合異常的二、三級分帶范圍內(nèi)同樣具有較好的找礦潛力,但現(xiàn)有的探槽、鉆探等工程對礦體在走向上的延伸情況控制程度較低,因此，下一步勘查工作可以考慮沿Ⅲ-①、Ⅲ-② 礦體走向進行追索。

表6 石口金礦Ⅲ礦化帶各元素地球化學異常特征

1.早—中奧陶世寧國組;2.早奧陶世印渚埠組;3.晚寒武世—早奧陶世西陽山組;4.晚寒武世華嚴寺組;5.中寒武世楊柳崗組;6.地質(zhì)界線;7.實測斷層;8.推測斷層;9.金礦體及編號;10.土壤地球化學測量綜合異常及編號圖6 石口金礦Ⅲ礦化帶Au(a)、Ag(b)、Sb(c)和As(d)異常圖Fig. 6 Au (a), Ag (b), Sb (c) and As (d) anomalous maps of the Ⅲ ore section in Shikou gold deposit

4.2 深部找礦前景

在R型因子分析中,因子得分即為因子在各樣品中的取值,因此可根據(jù)R型因子得分討論地質(zhì)成因過程在剖面上的演化規(guī)律[18]。表5中F1因子代表的是Au-Ag-As-Sb元素組合,其得分反映了金成礦作用在空間上的分布規(guī)律(圖7)。由圖7可知:①在標高150～100 m內(nèi)(圖中藍框區(qū)域)F1因子得分異常發(fā)育,是Ⅲ-②號礦體所在位置;②在標高100 m以深(現(xiàn)有鉆探工程控制的礦體底部,圖中綠框區(qū)域),F1因子得分的異常等值線未封閉、有向下延伸的趨勢,說明深部具有良好的找礦前景,下一步勘查工作應繼續(xù)對Ⅲ-②號礦體深部進行控制。

1.推測斷層;2.鉆孔位置及編號;3.礦體及編號;4.實際見礦范圍;5.預測見礦范圍圖7 石口金礦8號勘探線F1因子得分等值線圖Fig. 7 Contour map of F1 factor score of exploration line 8 in the Shikou gold deposit

5 結論

(1)通過統(tǒng)計分析,認為主成礦元素Au與元素As、Ag、Sb密切相關,揮發(fā)份F可作為特征指示元素,F1因子(Au、As、Ag、F、Sb元素組合)代表了金多金屬硫化物成礦過程。

(2)原生暈軸向分帶序列同中國原生金礦床綜合軸向分帶序列出現(xiàn)差異,說明礦體極有可能為多期疊加形成,尾暈元素出現(xiàn)在序列前端,指示深部具有一定的金礦成礦潛力。

(3)1∶1萬土壤地球化學調(diào)查結果顯示,Ⅲ礦化帶已有礦體沿著走向仍有進一步的找礦空間;F1因子得分的空間分布表明,Ⅲ-②號礦體標高100 m以深具有良好的找礦前景。

致謝：本文野外工作得到了安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查中心及安徽地質(zhì)調(diào)查院領導的大力支持與指導,匿名審稿專家及編輯為完善本文提出了寶貴的意見,在此表示衷心的感謝!