吉林省磐石市上一清金礦成礦條件分析及找礦預(yù)測

徐傳波，王冰

1.吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長春 130012；2.長春工程學(xué)院，吉林 長春 130012

0 引言

上一清研究區(qū)位于吉林省磐石市明城鎮(zhèn)東部，通過航空物探異常查證等工作，初步查明了地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)等成礦特征，圈定了一條褐鐵礦化、磁鐵礦化蝕變帶，發(fā)現(xiàn)了1條金礦體和1條金礦化體。礦(化)體分布于花崗斑巖與結(jié)晶灰?guī)r接觸帶，且與北西向正磁異常、激電中梯高阻-高極化異常、土壤Au、Cu綜合異常良好套合，反映后期巖漿-熱液活動含有豐富的成礦物質(zhì)，巖體與碳酸鹽巖地層接觸帶發(fā)生交代作用形成了金礦體，并引起了物化探綜合異常。研究區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，找礦前景較好。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大旺研究區(qū)地處華北板塊北緣東段與興蒙造山帶東南段交匯處。古生代至早中生代期間，該區(qū)域經(jīng)歷了古亞洲洋構(gòu)造域的演化，古太平洋構(gòu)造域的演化與疊置轉(zhuǎn)換，不同期次的構(gòu)造巖漿活動頻繁而強烈，具備了多期次、多來源和多類型的成礦特征，為內(nèi)生金屬成礦作用提供了有利的成礦條件。區(qū)域石炭系至三疊系地層為海相碎屑巖-碳酸鹽巖-火山沉積建造，含碳酸鹽巖層系具有豐富的成礦物質(zhì)，為接觸交代礦床形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，是金及多金屬礦床的有利圍巖。侏羅系地層為火山-碎屑巖沉積建造，其物質(zhì)來源主要是幔源，可為金及多金屬成礦提供物質(zhì)來源。區(qū)域侵入巖分別有海西期、印支期及燕山期侵入巖，時代為二疊紀、三疊紀和侏羅紀，主要呈巖珠、巖脈狀產(chǎn)出。區(qū)域黑石鎮(zhèn)—煙筒山斷裂帶由多條近平行的斷裂構(gòu)成，金及多金屬礦床宏觀呈北西向沿該斷裂帶分布，具備顯著的控巖、控礦作用，成礦條件十分有利。

2 成礦條件

2.1 地質(zhì)條件

2.1.1 地層

研究區(qū)地層分布較為廣泛，主要出露石炭系下—上統(tǒng)磨盤山組、三疊系上統(tǒng)四合屯組、侏羅系下統(tǒng)南樓山組等。

石炭系下—上統(tǒng)磨盤山組(C1-2m)：分布于西部，呈北西向?qū)捑弾钫共迹瑤r性為硅質(zhì)灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r等。該組地層在研究區(qū)西北側(cè)與花崗斑巖接觸帶發(fā)現(xiàn)了鐵、金礦化點，區(qū)外有上鹿砷金礦化點，反映磨盤山組可為成礦提供物質(zhì)來源，亦是有利的圍巖，侵入體與該組地層發(fā)生接觸交代作用及構(gòu)造-熱液活動疊加改造可形成金及多金屬礦床。

三疊系上統(tǒng)四合屯組(T3s)：分布于東部，總體呈北北西向，不規(guī)則帶狀展布，巖性為安山巖、安山質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r等。

侏羅系下統(tǒng)南樓山組(J1n)：主要分布于北部，總體呈環(huán)狀展布，為煙筒山火山巖帶的南端。巖性為安山巖、安山質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r等。南樓山組地層是區(qū)域金礦床的有利圍巖，火山建造后期的次火山巖與成礦關(guān)系密切，與碳酸鹽巖地層發(fā)生接觸交代作用可形成矽卡巖型金礦床(如：官馬金礦床)。

2.1.2 侵入巖

研究區(qū)內(nèi)侵入巖規(guī)模不大，主要為中侏羅世侵入體及后期脈巖。中侏羅世花崗斑巖分布于西北部，呈北北西向，帶狀展布，侵入于石炭系地層中，與磨盤山組接觸帶發(fā)育矽卡巖化，交代作用較為強烈，具有磁鐵礦化和金礦化，與成礦關(guān)系密切。中侏羅世石英閃長巖分布于中部，呈巖珠狀產(chǎn)出。脈巖主要為閃長玢巖，分布于中部，呈北西向展布，侵入于三疊系上統(tǒng)四合屯組火山巖中。

2.1.3 構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)分布3條斷裂構(gòu)造，性質(zhì)以張扭性為主，具有一定的控巖、控礦作用。

斷裂構(gòu)造F1：位于西北部，走向北西，長度約1.9 km，由南至北穿過磨盤山組結(jié)晶灰?guī)r、南樓山組安山質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r及花崗斑巖，北側(cè)延伸出研究區(qū)。該構(gòu)造與北西向串珠狀正磁異常對應(yīng)，控制著后期巖漿-熱液活動，與成礦關(guān)系密切。

斷裂構(gòu)造F2：位于東南部，走向北西，長度約2.0 km，由南至北穿過四合屯組安山巖和安山質(zhì)火山碎屑巖、磨盤山組結(jié)晶灰?guī)r及大理巖化灰?guī)r，南側(cè)延伸出研究區(qū)。該構(gòu)造與正磁異常梯度帶及北西向串珠狀正磁異常帶對應(yīng)，與推斷斷裂構(gòu)造F1為區(qū)域黑石鎮(zhèn)—煙筒山斷裂帶的一部分。

斷裂構(gòu)造F3：位于北部，走向北西，長度約2.8 km，由南至北穿過四合屯組安山巖和安山質(zhì)火山碎屑巖、南樓山組安山質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r。該構(gòu)造對應(yīng)串珠狀正磁異常帶，并斷續(xù)分布閃長脈巖，具有控巖作用。

2.1.4 礦化蝕變及礦體

(1)礦化蝕變特征：研究區(qū)西北部中侏羅世花崗斑巖與石炭系下—上統(tǒng)磨盤山組結(jié)晶灰?guī)r接觸帶發(fā)育矽卡巖化，圈定了一條褐鐵礦化、磁鐵礦化蝕變帶(編號SbⅠ)，走向北西，長度約560 m，寬度210～300 m，面積約0.16 km2，蝕變帶內(nèi)的接觸帶附近構(gòu)造裂隙較發(fā)育，裂隙里充填磁鐵礦、褐鐵礦、石英、綠泥石、綠簾石等礦物，構(gòu)成了金屬硫化物網(wǎng)脈。金屬礦物主要有磁鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦。磁鐵礦為它形粒狀晶體，粒度一般在0.01～0.1 mm，晶體呈星點狀分布，有的晶體被針狀赤鐵礦交代，體積分數(shù)約為1%±。赤鐵礦為針狀晶體，晶體沿邊緣或局部交代磁鐵礦，體積分數(shù)為0.1%。黃鐵礦為它形粒狀晶體，粒度一般在0.02～0.2 mm，主要分布在膠狀褐鐵礦中，呈交代殘晶的形態(tài)賦存，體積分數(shù)約為0.5%±。褐鐵礦為膠狀晶體，晶體多呈脈狀分布在巖石的裂隙里，有的晶體分布在黃鐵礦殘晶的周圍，體積分數(shù)約為15%±。金屬礦物生成順序：磁鐵礦→赤鐵礦→黃鐵礦→褐鐵礦。脈石礦物主要有石榴石、綠泥石、綠簾石、石英和黑云母等。

(2)礦體特征：金礦(化)體位于褐鐵礦化、磁鐵礦化蝕變帶內(nèi)，在花崗斑巖與結(jié)晶灰?guī)r接觸帶的內(nèi)外兩側(cè)均有分布。巖石呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，局部被分割成互不相連的碎塊，裂隙較為發(fā)育，金屬硫化物硅質(zhì)細脈和網(wǎng)脈沿裂隙充填，破碎帶即為礦體的賦存部位，礦(化)體與后期巖漿-熱液活動關(guān)系密切[1]。通過槽探工程揭露，初步圈定金礦體1條，金礦化體1條，礦(化)體呈北西向展布，礦體特征簡述如下：

Ⅰ-1號金礦體:地表由探槽TC401單工程控制，礦體水平寬1.0 m，礦體走向北西，Au品位12.2×10-6，元素含量變化呈突變特征，接觸帶產(chǎn)狀66°∠43°。

Ⅰ-2號金礦化體：地表由探槽TC402單工程控制，礦體水平寬3.0 m，北側(cè)未完全封閉，礦體走向北西，Au加權(quán)平均品位0.53×10-6，伴生Cu最高品位10.5×10-2，元素含量呈連續(xù)的高值，節(jié)理產(chǎn)狀128°∠52°。

2.2 地球物理條件

2.2.1 磁異常特征

研究區(qū)地磁場態(tài)特征以平穩(wěn)低緩的負磁為主(圖2)，幅值范圍-100～25 nT，負磁場內(nèi)分布北西向展布的串珠狀正磁異常帶，異常梯度較陡、具有一定規(guī)模，幅值范圍100～600 nT，正磁異常帶與斷裂構(gòu)造及受斷裂構(gòu)造控制的侵入體關(guān)系密切。

圖2 高磁剖面平面圖

C1磁異常位于西北部，為負背景場中展布的北西向帶狀正磁異常，具有兩處峰值中心，北側(cè)伴有弱負磁，異常曲線北陡南緩，峰值400 nT。該異常處于花崗斑巖與結(jié)晶灰?guī)r接觸帶附近，地表見有褐鐵礦化、磁鐵礦化等，工程揭露發(fā)現(xiàn)了矽卡巖化蝕變及金礦(化)體，推斷磁異常由侵入巖與碳酸鹽巖地層接觸交代作用形成的含磁鐵礦矽卡巖蝕變帶引起。

C3磁異常位于中部，為負磁場區(qū)中孤立展布的強正磁異常，呈北西向帶狀展布，具兩處異常中心，中部較為寬緩，等值線北陡南緩，北側(cè)伴有負磁異常，幅值范圍-500～900 nT。地表出大理巖化灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r及石英閃長巖，推斷磁異常由石英閃長巖引起。

C2、C4磁異常位于東部，總體表現(xiàn)為低緩背景場上展布的北西向狹長帶狀正磁異常，由多個串珠狀正磁異常組成，多呈尖峰狀，幅值范圍50～500 nT。地表出露安山質(zhì)火山碎屑巖及閃長玢巖，后期脈巖分布與磁異?？臻g位置基本吻合，推斷磁異常由閃長玢巖脈引起。

通過高磁水平一次導(dǎo)數(shù)反演，研究區(qū)北部北西向、東西向和南北向斷裂構(gòu)造較發(fā)育，總體具有弧形特征，與區(qū)域依蘭—伊通斷裂、輝發(fā)河斷裂兩組構(gòu)造左行走滑平移形成的吉中弧形構(gòu)造格架相符[2]。區(qū)內(nèi)具有控巖、控礦作用的北西向斷裂構(gòu)造規(guī)模較大，反演推斷其深度大于500 m，傾向南西。在西北部的北西向斷裂與東西向斷裂交匯處分布有SbⅠ蝕變帶及金礦(化)體，與化探Au、Cu異常良好套合，初步認為不同方向交匯的斷裂構(gòu)造為成礦提供了有利的通道和儲礦場所，為成礦物質(zhì)沉淀富集奠定了基礎(chǔ)，具有尋找隱伏金礦床的潛力。

2.2.2 激電中梯特征

激電中梯剖面成果顯示(圖3)，東部南樓山組火山巖具有較高的激電效應(yīng)，其視極化率ηs變化范圍在3.0%～6.0%，總體表現(xiàn)為寬緩的高極化、相對低阻異常區(qū)。而西部磨盤山組碳酸鹽巖則總體反映為低極化、相對高阻異常區(qū)。

圖3 激電中梯異常圖

剖面東部南樓山組與磨盤山組地層接觸帶附近，一組北西向弧形低阻、高極化率異常帶,視極化率ηs異常幅值在5.5%～8.0%，局部峰值可達10.0%，異常等值線梯度陡峭。視電阻率異常形態(tài)與視極化率異常相吻合，為一組明顯的弧形低阻異常帶，電阻小于200 Ω·m。推斷異常帶為北西向斷裂構(gòu)造的反映。

剖面西部花崗斑巖與磨盤山組結(jié)晶灰?guī)r接觸帶附近，矽卡巖化發(fā)育，地表見有磁鐵礦化、金礦化轉(zhuǎn)石，工程揭露發(fā)現(xiàn)了金礦(化)體，具有相對高阻、中-高極化率異常特征。推斷異常帶由接觸交代作用形成的磁鐵礦、金礦化蝕變引起。

穿過花崗斑巖與結(jié)晶灰?guī)r接觸帶完成了一條激電測深剖面，通過測深反演斷面圖(圖4)，初步劃分為三個電性層，即淺表的低阻、低極化層，中深部的高阻、相對高極化率異常區(qū)及低阻、高極化率異常區(qū)。

圖4 激電測深反演斷面圖

剖面224至244點表現(xiàn)為中深部的相對高阻、高極化率異常，其視極化率為4%～5%，幅值波動較小。異常地表對應(yīng)花崗斑巖與結(jié)晶灰?guī)r接觸帶，伴有化探Au、Cu異常和正磁異常，圈定了礦化蝕變帶及金礦(化)體，巖石中金屬硫化物較發(fā)育，而矽卡巖化、硅化表現(xiàn)為高阻異常特征。綜合分析認為，受斷裂構(gòu)造控制的巖體侵入至碳酸鹽巖地層，接觸交代作用形成了矽卡巖化帶，導(dǎo)致金屬硫化物富集形成了礦(化)體，所以引起了激電中梯異常，深部推斷的矽卡巖化帶具備了金礦找礦潛力[3]。

剖面272點至286點表現(xiàn)為低阻、高極化異常，在測深斷面圖上反映明顯，呈近直立的帶狀異常，視極化率異常最大值近20%，等值線密集梯度較陡，推斷低阻、高極化激電異常為斷裂構(gòu)造的反映。

2.3 地球化學(xué)條件

2.3.1 地球化學(xué)參數(shù)

研究區(qū)內(nèi)元素變異系數(shù)初步劃分為兩組。大于1.0的有Au：1.20、As：1.21、Sb：1.49元素，該組為低溫前緣元素組合，在地質(zhì)體中的分布、分配不均勻，離散程度大，分異性強，易于活動遷移形成強異常，為成礦元素，具有較大的找礦意義；變異系數(shù)小于0.5的有Ag：0.42、Cu：0.36、Pb：0.28、Zn：0.19元素，該組為中-低溫元素組合，元素分布、分配較均勻，離散程度小，分異性弱，可形成弱異?；蛐∫?guī)模異常。

元素富集系數(shù)大于1.0的有As：3.42、Sb：6.72元素，反映元素集中，指示地質(zhì)體內(nèi)可能存在含礦地層或巖體，為成礦提供物質(zhì)來源，可以形成元素的地球化學(xué)異常(高背景)區(qū)，分布于成礦地質(zhì)條件有利地段，具有較好的找礦前景。元素富集系數(shù)在0.7～1.0之間的有Au：0.91、Pb：0.0.85、Cu：0.83、Ag：0.82, 反映元素相對集中，為成礦提供部分物質(zhì)來源，可以形成元素的地球化學(xué)異常(高背景)區(qū)，具備有利的成礦地質(zhì)條件，找礦前景良好。區(qū)內(nèi)元素富集系數(shù)小于0.7的有Zn：0.68，反映元素分散，多為分散礦化元素或弱異常(低背景)元素，找礦前景不大。

表1 地球化學(xué)特征一覽表

2.3.2 化探異常特征

化探異常Ht5位于研究區(qū)西北部，呈橢圓形展布，走向北西，面積約0.32 km2，異常主要由Au、Cu、Zn、Ag、As、Sb六種元素組成，以Au、Cu為主，元素之間良好套合，具有一定強度。Au、Cu元素可劃分為外、中、內(nèi)帶，元素含量特征為Au平均值1.91×10-9、最高值43.59×10-9；Cu平均值19.95×10-6、最高值184.80×10-6；其他Zn、Ag、As、Sb等4種元素僅現(xiàn)外帶，Zn平均值58.68×10-6、最高值92.10×10-6；Ag平均值0.10×10-6、最高值0.26×10-6；As平均值17.18×10-6、最高值64.92×10-6；Sb平均值3.62×10-6、最高值18.11×10-6。異常內(nèi)出露石炭系下-上統(tǒng)磨盤山組結(jié)晶灰?guī)r及中侏羅世花崗斑巖，接觸帶發(fā)育矽卡巖化，地表普遍見有褐鐵礦化花崗斑巖及鐵帽轉(zhuǎn)石。褐鐵礦化、磁鐵礦化蝕變帶位于化探異常中心，北西向正磁異常帶穿過化探異常，具有高阻、高極化激電中梯異常特征。Au異常濃集中心通過工程揭露發(fā)現(xiàn)了1條金礦體和1條金礦化體，Au最高品位12.2×10-6、Cu最高品位10.5×10-2。綜合分析認為，化探異常為礦致異常，中侏羅世花崗斑巖侵入碳酸鹽巖地層發(fā)生接觸交代成礦作用，成礦物質(zhì)在接觸帶有利部位富集形成了金礦體，具備了矽卡巖型或巖漿熱液型金礦床的找礦前景[4]，找礦潛力較大。

圖5 化探異常Ht5剖析圖

3 找礦預(yù)測

通過分析上一清金礦的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)成礦條件，綜合研究賦礦巖系、礦化蝕變、礦體等特征，提取高精度地磁測量、激電中梯測量、土壤地球化學(xué)測量等綜合成礦信息，在研究區(qū)內(nèi)初步圈定了一處找礦靶區(qū)(見圖1)，簡述如下：

圖1 上一清研究區(qū)地質(zhì)圖

①號找礦靶區(qū):出露地層主要為石炭系下—上統(tǒng)磨盤山組結(jié)晶灰?guī)r，侵入巖為中侏羅世花崗斑巖，北西向斷裂構(gòu)造穿過靶區(qū)。巖體與碳酸鹽巖地層接觸帶交代作用顯著，金屬硫化物較為發(fā)育，初步圈定了褐鐵礦化、磁鐵礦化蝕變帶。巖石受構(gòu)造-巖漿-熱液活動影響，裂隙較發(fā)育，金屬硫化物硅質(zhì)細脈和網(wǎng)脈沿裂隙充填，金礦(化)體賦存于金屬硫化物脈內(nèi)，在接觸帶的內(nèi)外兩側(cè)均有分布。正磁異常呈北西向走向穿過礦化蝕變帶，具有兩處峰值中心，應(yīng)為北西向斷裂構(gòu)造的反映，通過小波多尺度分解，推斷深部具有隱伏巖體，中心埋深約140 m，與成礦關(guān)系密切。激電中梯表現(xiàn)為北西向高阻、高極化率異常帶，金礦體即位于該帶內(nèi)，通過對稱四極測深反演，高阻高極化異常在深部仍具有一定規(guī)模，推斷為隱伏矽卡巖化帶的反映[5]，與隱伏金礦關(guān)系密切?；疆惓t5位于靶區(qū)中心，與礦化蝕變帶良好套合，以Au、Cu為主，在異常濃集中心處發(fā)現(xiàn)了金礦(化)體，呈北西向展布，Au最高品位12.2×10-6、Cu最高品位10.5×10-2。該找礦靶區(qū)工作程度較低，但找礦前景較為廣闊，尤其在尋找深部隱伏金礦床方面，具備了較大的找礦潛力。下一步工作應(yīng)以山地工程揭露和鉆探驗證控制為主，首先按合理工程間距沿礦體走向進行控制，兼顧地面化探異常高值地段工程驗證；其次對礦體深部延伸方向進行鉆探控制，對與金礦關(guān)系密切的高阻、高極化激電異常進行驗證。預(yù)期達到發(fā)現(xiàn)隱伏矽卡巖型或巖漿熱液型金礦體，擴大礦床規(guī)模的目的。