閩北邵武地區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測(cè)

韓志坤, 栗克坤, 張青松, 張靜杰, 閆曉博,靳乾峰, 蔣濟(jì)勇, 劉增政

中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)局, 河南鄭州 450011

邵武地區(qū)位于武夷山南麓, 行政區(qū)劃隸屬福建省南平市。研究區(qū)隸屬于邵武地區(qū)位于浙中—武夷山(隆起)W-Sn-Mo-Au-Ag-Pb-Zn-Nb-Ta-(葉臘石)-螢石成礦帶(Ⅲ-81), 閩西北螢石礦成礦亞帶(Ⅳ-1)的西南部, 邵武南山下—龍湖熱液型螢石礦遠(yuǎn)景區(qū)(徐志剛等, 2008; 王吉平等, 2014, 2015; 金松等2022), 成礦地質(zhì)條件良好, 具有一定的找礦前景。前人對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了順昌幅 1:20萬(wàn)水系沉積物測(cè)量(卓已鈺等, 1995)工作, 結(jié)果顯示, 具尋找 Au、Ag、Pb、Zn、Nb、Ta、螢石等礦產(chǎn)潛力。為進(jìn)一步明確找礦方向, 本次在邵武地區(qū)開(kāi)展 1:5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量, 對(duì)水系沉積物地球化學(xué)特征和異常所處地質(zhì)背景進(jìn)行定性和定量綜合評(píng)價(jià), 圈定找礦預(yù)測(cè)區(qū), 以期為該區(qū)深入開(kāi)展礦產(chǎn)勘查提供基礎(chǔ)資料和有利依據(jù)(花林寶等, 2011; 張運(yùn)強(qiáng)等, 2015; 栗克坤等, 2019, 2022; 蔣起保等, 2021)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于武夷—云開(kāi)—臺(tái)灣造山系(Ⅰ級(jí));Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元位于華夏陸塊(Ⅴ-3); Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元位于武夷基底雜巖(Ⅴ-3-1); 屬光澤—泰寧古弧間盆地(Ⅴ-3-1-2)(潘桂棠等, 2009; 張青松等, 2021)(圖1)。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置及成礦帶分布圖Fig. 1 Tectonic location and metallogenic belt distribution map of the study area

研究區(qū)發(fā)育的地層(圖2)主要有: ①古元古界大金山巖組(Pt1d), 其巖性主要為黑云斜長(zhǎng)變粒巖、云母片巖、云母石英片巖與云母變粒巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖互層; ②中元古界南山巖組(Pt2n), 其巖性主要為灰、深灰色條紋狀條帶狀黑云斜長(zhǎng)變粒巖、黑云變粒巖、黑云(二云)石英片巖、云母片巖; ③新元古界下峰組(Pt3x), 其巖性主要為云母斜長(zhǎng)變粒巖。

圖2 邵武地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 2 Geological minerals sketch of Shaowu area

研究區(qū)斷裂構(gòu)造沿 NE走向極為發(fā)育, 主要構(gòu)造有: ①邵武—桂林?jǐn)嗔?F2), 區(qū)內(nèi)走向呈北東向NE50°, 分布于區(qū)內(nèi)西北部的邵武黃山井一帶,②黃源巖—和平斷裂(F1), 區(qū)域上稱西坑—米羅灣斷層, 區(qū)內(nèi)走向呈北東向 NE30°; ③南山下—長(zhǎng)坪斷裂(F5), 區(qū)域上稱嵐谷—長(zhǎng)坪斷裂, 區(qū)內(nèi)走向呈北東向 30°左右; ④拿口—張厝北東向斷裂帶(F7、F8、F9、F10、F11、F12), 斷裂帶在區(qū)內(nèi)寬約3.5 km, 長(zhǎng)約18 km, 總體走向約北東50°。這些斷裂構(gòu)造是螢石礦主要的控礦構(gòu)造。

研究區(qū)巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈, 侵入巖以中部張厝巖體為代表, 成多期次活動(dòng)、多時(shí)期疊加, 主要有加里東期、燕山早期和燕山晚期侵入巖, 以巖基或巖株?duì)町a(chǎn)出, 巖性以酸性花崗巖類為主, 不同期次的巖體相互穿插, 老侵入巖體多被較新侵入巖體侵入。其中加里東期主要為志留系花崗巖, 侵入于元古代變質(zhì)巖地層中; 燕山早期主要為晚侏羅世正長(zhǎng)花崗巖, 侵入于元古界變質(zhì)巖和晚侏羅世長(zhǎng)林組地層中, 并被燕山晚期花崗斑巖侵入。

研究區(qū)內(nèi)分布南山下大型螢石礦床 1處, 邵武大坪、順昌南舟中型螢石礦床 2處, 邵武上坡、皇山井、吳家塘、坳上、大坪、爐上山、下坪、上蘆、楊家坪等螢石礦床(點(diǎn))19個(gè), 均為南山下式中低溫?zé)嵋撼涮钚臀炇V床(曹俊臣, 1987; 徐有華等,2008)。

2 樣品采集與加工分析

研究區(qū)共測(cè)量1:5萬(wàn)水系沉積物1200 km2, 采樣點(diǎn)主要分布在一級(jí)水系中(＜500 m多呈樹(shù)枝狀、羽毛狀, 形成較均勻而密集的水系網(wǎng)絡(luò)), 部分分布在二級(jí)水系中, 采樣點(diǎn)共 5878個(gè), 采樣密度為4.72樣/km2, 采用粒度為–10～+80目, 按照中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局《地球化學(xué)普查規(guī)范(1: 50000)》(DZ/T 011-2015)執(zhí)行; 選擇測(cè)試 19種元素, 采用離子選擇電極法分析 F, 采用王水溶礦-泡塑吸附石墨爐原子吸收法分析 Au, 采用發(fā)射光譜分析 Ag和Sn、采用王水溶礦-原子熒光光譜分析As、Sb、Bi, 采用四酸溶礦-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法分析 Ca、Cu、Pb、Zn、Ni、Mo, 采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析 W、U、Li、Be、Nb、Ta。上述分析方法檢出限、準(zhǔn)確度、精密度、重復(fù)性檢驗(yàn)、報(bào)出率及外檢分析等質(zhì)量指標(biāo)均到達(dá)規(guī)范要求。

3 地球化學(xué)特征

3.1 元素的含量特征

本文對(duì)各元素原始數(shù)據(jù)及剔除離群數(shù)據(jù)后的最大值(Max)、最小值(Min)、算術(shù)平均值(X)、標(biāo)準(zhǔn)離差(S)和變異系數(shù)(CV)、富集系數(shù)(K)地球化學(xué)參數(shù)來(lái)討論水系沉積物中元素含量特征(表1)。K為均值與中國(guó)水系沉積物元素豐度(遲清華和鄢明才, 2007)之比。

表1 邵武地區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征參數(shù)Table 1 Geochemical characteristic parameters in Shaowu area

從表1可知, 與中國(guó)水系沉積物背景值相比,研究區(qū)Pb元素相對(duì)富集, Sn、Be、Li、Ta元素相對(duì)持平, Au、Ag、Cu、Zn、Mo、W、F等元素相對(duì)貧乏; 富集系數(shù)僅反映研究區(qū)與中國(guó)水系沉積物豐度的相對(duì)比值, 并非代表各元素在研究區(qū)的總體分布態(tài)勢(shì), 平均值較低的元素在局部地區(qū)仍有相對(duì)富集的可能。

為研究各元素含量變異程度、高強(qiáng)數(shù)據(jù)的多少,進(jìn)而探討富集成礦的可能性, 利用原始數(shù)據(jù)集的變異系數(shù)CV0及CV0與剔除離群數(shù)據(jù)變異系數(shù)CV的比值繪制元素變異系數(shù)解析圖(圖3)。

圖3 邵武地區(qū)各元素變異系數(shù)解析圖Fig. 3 Variation coefficients of various elements in Shaowu area

研究區(qū) Bi、W、Mo、Nb、Ta、F、Au、Ag 等元素含量變化區(qū)間大, 存在較多高強(qiáng)度數(shù)據(jù), 而且分布分散, 富集成礦的可能性較大, 可作為區(qū)域找礦的指示元素; Cu、Ni、Pb、Zn、Li、Be、U 等元素變異系數(shù)較小, 說(shuō)明這些元素含量在區(qū)內(nèi)分布較為均勻, 不太利于成礦。

3.2 元素的分布特征

為研究區(qū)內(nèi)元素富集貧化與地層、巖性的關(guān)系及不同地質(zhì)單元中元素的離散程度, 制作相對(duì)豐度曲線(各地質(zhì)單元中元素均值相對(duì)于全區(qū)均值比值)及變異系數(shù)曲線圖(圖4, 圖5)。

圖4 邵武地區(qū)各地質(zhì)單元水系沉積物中各元素相對(duì)豐度Fig. 4 Relative abundances of elements in stream sediments from various geological units in Shaowu area

圖5 邵武地區(qū)各地質(zhì)單元水系沉積物中各元素變異系數(shù)Fig. 5 Variation coefficients of elements in stream sediments from various geological units in Shaowu area

不同地質(zhì)單元中元素含量具有明顯的差異, 其中各元素在西溪組、林田組中具有較高的背景值,F、W、Mo、Nb、Ta、U、Sn、Bi、Be元素在晚侏羅世富集。各元素在元古界變粒巖中呈現(xiàn)低背景值,在焦坑組中各元素相對(duì)豐度集中在“1”上下, 且波動(dòng)幅度小。

巖漿巖出露區(qū), F、W、Mo、Nb、Ta、Sn、Bi、Cu、Ni具有較高的變異系數(shù), 說(shuō)明元素分布均勻,為成礦的有力地段。

結(jié)合相對(duì)豐度曲線和變異系數(shù)曲線, 晚侏羅世中, F、W、Mo、Nb、Ta、Sn、Bi不僅具有較高的豐度, 還具有較高的變異系數(shù), 成礦可能性最大。

3.3 元素組合特征

對(duì)研究區(qū)5628個(gè)水系沉積物樣品的19種元素測(cè)試成果進(jìn)行變量(R型)聚類分析, 譜系圖(圖6)顯示Nb、Ta與W、Bi相關(guān)性最好, 其相關(guān)系數(shù)均大于0.8。以相關(guān)系數(shù)為0.44為界, 結(jié)合元素親和性、空間分布特征及成礦地質(zhì)背景, 研究區(qū)成礦元素分為4類組合。

圖6 邵武地區(qū)水系沉積物R-型聚類分析譜系圖Fig. 6 Cluster analysis diagram of elements from stream sediments in Shaowu area

(1)F-Li-Be-Nb-Ta-U元素組合(圖7), 主要分布在研究區(qū)西南部、南部、東北部, 與巖漿巖活動(dòng)及北東向斷裂構(gòu)造密切相關(guān), 該元素組合在南山下—長(zhǎng)坪斷裂(F5), 拿口—張厝北東向斷裂(F11)呈NE向及西南部的巖體與圍巖接觸部位呈現(xiàn)大面積高背景,展布范圍與構(gòu)造走向一致, 各元素異常規(guī)模較大,強(qiáng)度高, 套和性好, 濃集中心明顯, 富集成礦的可能性較大。該元素組合也是研究區(qū)內(nèi)主要的成礦元素組合, 反映與斷裂構(gòu)造及巖漿活動(dòng)密切相關(guān)的中低溫?zé)嵋撼傻V作用相關(guān)的礦化信息。

圖7 邵武地區(qū)水系沉積物地球化學(xué)F-Li-Be-Nb-Ta-U組合異常圖Fig. 7 F-Li-Be-Nb-Ta-U integrated anomaly of stream sediments in Shaowu area

(2)W-Mo-Bi-Sn元素組合, 主要異常分布在西南部祝嶺—洋半天一帶、呈現(xiàn)大面積高背景; 東北部和東南部分布有零星異常, 在酸性巖體及其與圍巖接觸部位。各元素異常規(guī)模大, 強(qiáng)度一般, 套和性好, 有富集成礦的可能性, 該元素組合反映與酸性巖漿活動(dòng)密切相關(guān)的高溫?zé)嵋撼傻V作用相關(guān)的礦化信息。

(3)Pb-Zn-Ag-Cu-Ni元素組合, 主要分布在西南部、東北部、東南部, 與斷裂構(gòu)造及巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。

(4)Au-As-Sb元素組合, 離散程度高, 異常分布于 NE斷裂構(gòu)造線基本一致, 主要與斷裂構(gòu)造及局部巖漿活動(dòng)有關(guān), 異常規(guī)模一般, 強(qiáng)度高, 套和密切, 濃集中心吻合性較好, 有富集成礦的可能。

3.4 單元素異常特征

在研究元素?cái)?shù)據(jù)分布特征和元素空間分布特征的基礎(chǔ)上, 全區(qū)19種元素, 對(duì)于大于X+3S與小于X–3S的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐步剔除, 剩下的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)其平均值(X), 采用平均值(X)加2倍標(biāo)準(zhǔn)差(S)計(jì)算異常下限, 并根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)背景進(jìn)行調(diào)整, 最終確定異常下限值, 異常濃度分帶采用1、2、4倍確定。研究區(qū)內(nèi)共圈定各類單元素異常652個(gè), 其中Ⅰ級(jí)異常 88個(gè)、Ⅱ級(jí)異常 153個(gè)、Ⅲ級(jí)異常411 個(gè)(表2)。

表2 單元素異常統(tǒng)計(jì)表Table 2 Single element anomaly statistical table

3.5 綜合異常特征及找礦預(yù)測(cè)區(qū)

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景、單元素異常分布特征、異常元素組合特征, 按礦床的不同成因類型,把同一成礦系列的元素, 在空間位置上, 與主要成礦元素的異常分布一致、異常相互重合、以及與某一特征地質(zhì)體相吻合的多個(gè)單元素異常圈定為一個(gè)綜合異常。研究區(qū)圈出各類地球化學(xué)綜合異常26處。其中甲類異常5處、乙類異常15處、丙類異常6處, 如圖8和表3所示。

圖8 邵武地區(qū)地球化學(xué)綜合異常及找礦預(yù)測(cè)區(qū)分布圖Fig. 8 Integrated geochemical anomalies and prospecting target in Shaowu area

表3 邵武地區(qū)地球化學(xué)綜合異常分類Table 3 Integrated geochemical anomalies in Shaowu area

異常帶的分布總體與構(gòu)造格局一致, 主要沿北東向斷裂構(gòu)造展布, 可分為南山下—吳家塘、祝嶺—洋半天、張厝—拿口異常帶; 分別與南山下—長(zhǎng)坪斷裂(F5), 拿口—張厝北東向斷裂帶(F7、F8、F9、F10、F11、F12)相對(duì)應(yīng), 可見(jiàn)構(gòu)造是影響研究區(qū)地球化學(xué)異常的主要因素之一。

根據(jù)元素地球化學(xué)特征、地質(zhì)工作成果及區(qū)域成礦類型、控礦因素, 結(jié)合異常區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床(點(diǎn))及礦化線索等成礦地質(zhì)背景, 圈定出村尾—下?tīng)t鉛鋅礦、吳家塘—南山下螢石礦、祝嶺—洋半天螢石礦、鉛鋅礦、半嶺—張厝螢石礦找礦預(yù)測(cè)區(qū)4處。

(1)村尾—下?tīng)t鉛鋅礦找礦預(yù)測(cè)區(qū)

預(yù)測(cè)區(qū)位于位于工作區(qū)西北部, 面積:26.18 km2; 出露地層侏羅系下統(tǒng)梨山組(J1l1)、寒武系林田組(l), 其分布有綜合異常 HS7、HS10、HS13、HS14, 該預(yù)測(cè)區(qū)包含多處 Pb、Zn、Au、Ag、F等單元素異常, 且中部有北東向斷裂構(gòu)造F4通過(guò);具有較好的鉛鋅礦找礦潛力。

(2)吳家塘—南山下螢石礦找礦預(yù)測(cè)區(qū)

預(yù)測(cè)區(qū)位于研究區(qū)東北部, 面積: 24.85 km2; 出露地層大金山組(Pt1d)、南山巖組(Pt2n)、下峰巖組(Pt3x); 其分布有綜合異常 HS1、HS2、HS6、HS8, 異常以 F、Au、Ag等元素為主, 異常強(qiáng)度較高、規(guī)模較大; 且有北東向斷裂構(gòu)造(F5)與北西向斷裂構(gòu)造(F19)相交; 帶內(nèi)有已知礦床: 南山下大型螢石礦、吳家塘小型螢石礦; 尋找螢石、金礦的前景較好。

(3)祝嶺—洋半天螢石礦、鉛鋅礦找礦預(yù)測(cè)區(qū)

預(yù)測(cè)區(qū)位于研究區(qū)西南部, 面積: 45.40 km2;異常帶內(nèi)基巖出露復(fù)雜, 地層出露主要有二疊系棲霞組(P2q)、三疊系焦坑組(T3J)、侏羅系梨山組(J1l1)、古元古界大金山組(Pt1d)、震旦系西溪組(Zx)、寒武系林田組(l), 巖漿巖主要為晚侏羅世正長(zhǎng)花崗巖;構(gòu)造沿NE向發(fā)育。分布有1個(gè)綜合異常HS14, 該異常帶 F、Li、Be、Bi、Nb、Ta、W、Mo、Cu、Pb、Zn等元素, 異常強(qiáng)度、規(guī)模都較大, 組合元素較多。異常帶內(nèi)分布有 3個(gè)探礦權(quán), 1個(gè)采礦權(quán),均為鉛鋅多金屬礦探(采)礦權(quán), 已知螢石礦點(diǎn) 1處,有一定的尋找螢石、鉛鋅、鎢鉬、鈮鉭礦的前景。

(4)半嶺—張厝螢石礦找礦預(yù)測(cè)區(qū)

預(yù)測(cè)區(qū)位于研究區(qū)中南部半嶺—張厝一帶, 面積: 27.77 km2, 呈NE—SW向帶狀分布, 預(yù)測(cè)區(qū)分布有綜合異常 HS20一處, 異常元素以 F-Ca為主,伴生Nb-Ta-U-Bi; 沿北東NE向西坑—張厝—大坪—半嶺—莊上斷裂帶F11與NNE向新坪東—銅鑼丘斷裂構(gòu)造分布, F、Ca異常規(guī)模大, 強(qiáng)度高, 濃度分帶性明顯, 具有內(nèi)中外帶, 濃集中心吻合, 其中F-20有異常點(diǎn) 11處, 異常平均值 1877×10–6, 最大值 8565×10–6; F-22有異常點(diǎn) 7處, 異常平均值2148×10–6, 最大值 12 480×10–6; 該預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi) F、Ca異常與區(qū)內(nèi)已知大坪、半嶺、俞厝墩、黃土嶺螢石礦套和緊密(圖9, 表4)。

圖9 半嶺—張厝找礦預(yù)測(cè)區(qū)異常剖析圖Fig. 9 Geochemical anomaly map of Banling–Zhangcuo area

表4 半嶺—張厝螢石礦找礦預(yù)測(cè)區(qū)地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 4 Statistics of geochemistry parameters in the prospecting area of the Banling–Zhangcuo area

對(duì)該預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行異常查證, 新發(fā)現(xiàn)張厝、新坪、銅鑼丘螢石礦點(diǎn) 3處, 均產(chǎn)于晚侏羅世少斑中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖巖體內(nèi) NE向F11和 NNE向 F31構(gòu)造破碎帶中, 礦石礦物為螢石, 主要呈淺綠色、白色; 它形-自形粒狀。脈石礦物主要為石英、方解石、玉髓,長(zhǎng)石, 次要礦物為絹云母、綠泥石、碳酸鹽礦物; 圍巖中普遍具有強(qiáng)烈硅化、絹云母化、綠泥石化、高嶺土化, 其中以硅化、絹云母化與螢石礦成礦關(guān)系最為密切, 一般硅化、絹云母化強(qiáng)度越高、規(guī)模越大, 螢石礦化越好, 礦體規(guī)模及礦石質(zhì)量越好。通過(guò)若干條探槽工程揭露, 取樣化驗(yàn)分析結(jié)果顯示,其CaF2含量19.13%～75.78%。

綜上所述, 半嶺—張厝螢石礦找礦預(yù)測(cè)區(qū), 成礦地質(zhì)條件優(yōu)越, 地球化學(xué)異常明顯, 具備形成中低溫?zé)嵋撼涮钚臀炇V床的地質(zhì)-地球化學(xué)條件,具有尋找螢石礦的潛力, 值得開(kāi)展進(jìn)一步礦產(chǎn)勘查工作。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)元素含量、分布特征、及相對(duì)豐度曲線和變異系數(shù)曲線, 綜合分析研究區(qū)內(nèi)主成礦元素為F、Au、Pb、Zn、Nb、Ta。

(2)結(jié)合元素 R型聚類分析及元素的分布特征,與螢石礦組成元素 F密切相關(guān)的有 Li、Be、Nb、Ta、U, 可作為區(qū)域找螢石礦的指示元素。

(3)綜合研究元素的地球化學(xué)特征參數(shù), 圈定單元素異常652個(gè), 綜合異常26處, 找礦預(yù)測(cè)區(qū)4處。

(4)優(yōu)選出半嶺—張厝螢石礦找礦預(yù)測(cè)區(qū), 通過(guò)異常查證新發(fā)現(xiàn)螢石礦點(diǎn) 3處, 該預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)具有尋找南山下式中低溫?zé)嵋撼涮钚臀炇V床的良好前景。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No. DD20190816).