陜西省鳳縣馬蹄溝—王家臺(tái)地區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征及找礦前景

王 帥，張 男

(中陜核工業(yè)集團(tuán)二一一大隊(duì)有限公司)

引 言

馬蹄溝—王家臺(tái)地區(qū)處于南秦嶺鉛-鋅-銀-金-汞-銅成礦帶，屬于秦嶺—大別山成礦省南秦嶺成礦帶中的鳳縣—太白貴金屬有色金屬成礦亞帶，成礦地質(zhì)條件有利，并且已先后發(fā)現(xiàn)了龐家河、佐家莊、八卦廟等多個(gè)金礦床[1-2]。

前人在隴寶地區(qū)開(kāi)展過(guò)1 ∶10萬(wàn)金礦化探掃面工作，將鳳縣馬蹄溝—王家臺(tái)地區(qū)確定為金成礦Ⅱ類(lèi)遠(yuǎn)景區(qū)，并發(fā)現(xiàn)多個(gè)Au水系沉積物異常[3]；但當(dāng)時(shí)由于取樣密度有限，分析元素單一，導(dǎo)致獲得的找礦信息有限，制約了綜合找礦的發(fā)展。近年來(lái)，在陜西省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目的支持下，針對(duì)馬蹄溝—王家臺(tái)地區(qū)開(kāi)展了1 ∶2.5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量工作，通過(guò)分析測(cè)試Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、Hg、Co、Ni、W、Mo等12種元素，采用相關(guān)性分析、聚類(lèi)分析等多元統(tǒng)計(jì)方法，研究水系沉積物地球化學(xué)單元素異常、組合異常等特征，探討了找礦潛力，并對(duì)異常進(jìn)行了查證，可進(jìn)一步指導(dǎo)勘查找礦工作。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于南秦嶺禮縣—柞水華力西褶皺帶，唐藏—丹鳳—商南斷裂以南，禮縣—鳳縣—山陽(yáng)斷裂以北(見(jiàn)圖1)，屬于秦祁昆地層區(qū)東昆侖—南秦嶺分區(qū)[4]。研究區(qū)出露地層有下元古界秦嶺群、上元古界羅漢寺巖群、下古生界丹鳳巖群、泥盆系大草灘組、石炭系草涼驛組、白堊系下統(tǒng)東河群、第四系等。研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，褶皺主要為荊稍灣背斜，斷裂主要為碾子灣—套壩斷裂。研究區(qū)巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈，巖漿巖主要以小巖株形式產(chǎn)出，巖性為二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖(見(jiàn)圖2)。

圖1 區(qū)域構(gòu)造單元?jiǎng)澐致詧D

1—第四系 2—東河群 3—草涼驛組 4—大草灘組 5—丹鳳群 6—羅漢寺巖群第一巖性段 7—羅漢寺巖群第二巖性段 8—羅漢寺巖群第三巖性段 9—秦嶺群 10—花崗閃長(zhǎng)巖 11—二長(zhǎng)花崗巖 12—石英閃長(zhǎng)巖 13—地質(zhì)界線 14—角度不整合界線 15—韌性斷裂 16—斷裂 17—水系 18—研究區(qū)圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 樣品采集與分析

在研究區(qū)內(nèi)開(kāi)展了66 km2的1 ∶2.5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量工作，采集水系沉積物樣品1 538件，平均采樣密度為23.3件/km2。樣品的分析測(cè)試工作由中陜核工業(yè)集團(tuán)綜合分析測(cè)試有限公司承擔(dān)，分析測(cè)試了Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、Hg、Co、Ni、W、Mo等12種元素，各元素分析測(cè)試方法及檢出限見(jiàn)表1。測(cè)試結(jié)果合格率超過(guò)95 %，符合測(cè)試要求。

表1 各分析測(cè)試方法及檢出限

3 元素地球化學(xué)特征

3.1 元素含量特征

元素在特定地質(zhì)環(huán)境中的活化、遷移、沉淀、富集程度，反映了該元素的成礦能力，變異系數(shù)的大小能反映元素分布的離散和均勻程度。礦致系數(shù)=10×元素最大值/邊界品位。

研究區(qū)水系沉積物地球化學(xué)元素參數(shù)特征見(jiàn)表2。 由表2可知，Au、Hg、W變異系數(shù)大于1.00。其中，Au變異系數(shù)最高，成礦能力較強(qiáng)；礦致系數(shù)由大到小為Au→W→Hg→As→Sb→Mo→Ag→Pb→Zn→Cu→Ni→Co。綜合分析認(rèn)為，Au成礦能力強(qiáng)，為研究區(qū)主要成礦元素。

表2 研究區(qū)水系沉積物地球化學(xué)元素參數(shù)特征

3.2 元素相關(guān)性

通過(guò)對(duì)12種元素進(jìn)行相關(guān)性分析，獲得了研究區(qū)水系沉積物地球化學(xué)元素相關(guān)分析系數(shù)矩陣，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，與Au元素相關(guān)的Ag、As、Sb等元素間相關(guān)系數(shù)均不小于0.34，具有一定的相關(guān)性，表明在富集過(guò)程中，Au元素與Ag、As、Sb等元素在來(lái)源及成因上具有相似性。

表3 研究區(qū)水系沉積物地球化學(xué)元素相關(guān)分析系數(shù)矩陣

針對(duì)12種元素分析測(cè)試結(jié)果，采用R型聚類(lèi)分析，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知，元素可分為4大類(lèi)：第一類(lèi)包括Cu、Pb、Zn、Ni、Hg等元素，為一套中溫元素組合；第二類(lèi)包括Au、Ag、As、Sb等元素，為一套以親硫元素為主的中低溫元素組合，其中As和Sb關(guān)系緊密；第三類(lèi)包括Co、W元素，為一套以親氧元素為主的中高溫元素組合；第四類(lèi)只有Mo元素。

圖3 研究區(qū)R型聚類(lèi)分析譜系圖

3.3 單元素異常

在研究區(qū)各元素都有異常出現(xiàn)，但各元素出現(xiàn)異常的頻率不同，規(guī)模不一，強(qiáng)度有別(見(jiàn)表4、圖4)。本文對(duì)較為強(qiáng)烈的9種元素(Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、Hg、Ni)異常進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

表4 研究區(qū)元素異常統(tǒng)計(jì)結(jié)果

a—Au異常 b—Ag異常 c—As異常 d—Sb異常 e—Cu異常 f—Pb異常 g—Zn異常 h—Hg異常 i—Ni異常圖4 單元素異常圖

Au異常共有132個(gè)異常點(diǎn)，異常率8.58 %，平均值為3.00×10-9，最大值為256.00×10-9；Au有2條 異常帶，第一條呈北西向展布，位于廟溝中上段，長(zhǎng)3.25 km；第二條不連續(xù)，呈近東西向展布，位于吉昌溝地段。

Ag異常共有61個(gè)異常點(diǎn)，異常率3.97 %，平均值為94.40×10-9，最大值為922.00×10-9，Ag有2條 異常帶，一條分布在廟溝中上段，呈北西向展布，長(zhǎng)3.25 km；另一條分布在吉昌溝地段，呈東西向展布；Ag異常與Au異常套合較好，分布位置基本吻合；處于研究區(qū)西部的上元古界羅漢寺巖群中。

As異常共有77個(gè)異常點(diǎn)，異常率5.01 %，平均值為13.94×10-6，最大值為105.00×10-6。As有1條異常帶，呈北西向展布，長(zhǎng)約3.25 km，處于廟溝中上段。

Sb異常共有49個(gè)異常點(diǎn)，異常率3.19 %，平均值為1.21×10-6，最大值為17.70×10-6。Sb有1條異常帶，呈北西向展布，長(zhǎng)約3.30 km，主要處于廟溝中上段。

Cu異常共有41個(gè)異常點(diǎn)，異常率2.67 %，平均值為28.02×10-6，最大值為94.10×10-6。Cu有1條異常帶，呈北西向展布，長(zhǎng)約3.30 km，主要處于廟溝中上段。

Pb異常共有75個(gè)異常點(diǎn)，異常率4.88 %，平均值為29.40×10-6，最大值為271.00×10-6，Pb異常分布相對(duì)比較分散。

Zn異常共有17個(gè)異常點(diǎn)，異常率1.11 %，平均值為82.31×10-6，最大值為490.40×10-6；Zn異常主要有2條異常帶，一條呈東西向展布，另一條不連續(xù)；異常面積均較小。

Hg異常共有66個(gè)異常點(diǎn)，異常率4.29 %，平均值為62.32×10-9，最大值為2 716.00×10-9，Hg異常主要分布在研究區(qū)中部、嘉陵江流域兩側(cè)，其余少量分布在研究區(qū)東西兩側(cè)。

Ni異常共有31個(gè)異常點(diǎn)，異常率2.02 %，平均值為33.36×10-6，最大值為113.30×10-6，Ni異常分布稀少且比較分散，無(wú)明顯的異常分帶及異常濃集中心。

3.4 組合異常

根據(jù)相關(guān)性分析可知，Ag、As、Sb元素與Au元素相關(guān)系數(shù)不小于0.34，Pb、Zn元素與Cu元素相關(guān)系數(shù)不小于0.33；表明Au、Ag、As、Sb 4種元素具有成因聯(lián)系，Cu、Pb、Zn 3種元素在富集過(guò)程中，成因及來(lái)源也具有相似性。R型聚類(lèi)分析結(jié)果顯示，Au、Ag、As、Sb 4種元素以一套親硫元素為主的中低溫元素組合為一類(lèi)，Cu、Pb、Zn、Ni、Hg 5種元素以一套中溫元素組合為一類(lèi)(本文未將Hg、Ni 2種元素圈定在異常范圍內(nèi))。因此,Au元素與Ag、As、Sb元素為一類(lèi)元素異常組合，Cu元素與Pb、Zn元素為一類(lèi)元素異常組合。在研究區(qū)內(nèi)共圈定了7處Au-Ag-As-Sb組合異常(HS1～HS7) 、7處Cu-Pb-Zn組合異常(HS8～HS14)(見(jiàn)圖5、表5)。

1—Au異常 2—Ag異常 3—As異常 4—Sb異常5—Cu異常 6—Pb異常 7—Zn異常 8—組合異常及編號(hào) 9—找礦靶區(qū)及編號(hào)圖5 研究區(qū)組合異常及找礦靶區(qū)圖

表5 組合異常評(píng)序分級(jí)結(jié)果

4 找礦前景

4.1 地層與成礦的關(guān)系

研究區(qū)賦礦地層為一套淺變質(zhì)、強(qiáng)變形、有層無(wú)序的火山-沉積巖系[5]，巖性為上元古界羅漢寺巖群碎屑巖段的灰綠色粉砂質(zhì)千枚巖、碳質(zhì)千枚巖及構(gòu)造角礫巖等；圍巖蝕變主要為黃鐵礦化(褐鐵礦化)、硅化、綠泥石化、絹云母化。

4.2 構(gòu)造與成礦的關(guān)系

研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，主要控礦構(gòu)造為燕山期形成的荊稍灣背斜[6]，礦化蝕變帶主要分布在荊稍灣背斜的翼部，受廟溝斷裂伴生形成的一組北西西向逆沖斷裂控制[7]；礦化蝕變帶經(jīng)受構(gòu)造作用的疊加、改造，多期次構(gòu)造為成礦流體和熱液提供充足的導(dǎo)流通道和沉淀場(chǎng)所。

4.3 巖漿巖與成礦的關(guān)系

研究區(qū)巖漿巖較為發(fā)育，主要分布在馬蹄溝以西到趙家溝一帶，為何家莊肉紅色中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖[8]，巖體內(nèi)外接觸帶中脈巖發(fā)育，其中與礦化帶關(guān)系密切的是花崗斑巖脈和英安斑巖脈；巖漿活動(dòng)除了可以提供部分成礦物質(zhì)外，還可為成礦提供熱源，使成礦物質(zhì)在構(gòu)造有利部位富集成礦[9-10]。

4.4 找礦靶區(qū)

依據(jù)水系沉積物異常分布和富集特征、元素組合及成礦作用分析，結(jié)合元素背景和分布特征與地層、構(gòu)造、巖漿巖的關(guān)系，在研究區(qū)內(nèi)圈定了3處找礦靶區(qū)(見(jiàn)圖5)。

Ⅰ號(hào)找礦靶區(qū)：分布于廟溝江家山—余家梁一帶，由HS5及HS13 2處組合異常構(gòu)成，主要有Au、Ag、As、Sb等異常，該找礦靶區(qū)綜合異常規(guī)模大、強(qiáng)度高，濃集中心突出；該找礦靶區(qū)內(nèi)地層主要為羅漢寺巖群第三巖性段及大草灘組，受構(gòu)造控制，圍巖蝕變主要為黃鐵礦化(褐鐵礦化)、硅化、綠泥石化、絹云母化；多期次巖漿巖侵入，巖漿活動(dòng)可提供充足的礦質(zhì)和熱液。針對(duì)Ⅰ號(hào)找礦靶區(qū)開(kāi)展普查工作，經(jīng)地表探槽及深部鉆探工程驗(yàn)證，在廟溝地段發(fā)現(xiàn)了1條長(zhǎng)約1 700 m、寬度12 m的礦化蝕變帶，受北西向斷裂控制，產(chǎn)狀為22°～42°∠2°～38°；由此認(rèn)為，該找礦靶區(qū)具有較好的金找礦潛力。

Ⅱ號(hào)找礦靶區(qū)：分布于吉昌溝—馬蹄溝一帶，由HS1、HS2、HS8、HS9及HS10 5處組合異常構(gòu)成，主要有Au、Ag、Cu等異常。該找礦靶區(qū)受羅漢寺巖群第三巖性段、大草灘組及F2斷裂控制；圍巖蝕變主要為黃鐵礦化(褐鐵礦化)、硅化、綠泥石化、絹云母化,靶區(qū)內(nèi)同樣有多期次的巖漿巖侵入；初步針對(duì)Ⅱ號(hào)找礦靶區(qū)開(kāi)展查證工作，經(jīng)地表探槽工程驗(yàn)證，在吉昌溝地段發(fā)現(xiàn)了多個(gè)金礦化點(diǎn)；由此認(rèn)為，該找礦靶區(qū)具有較好的金找礦潛力。

Ⅲ號(hào)找礦靶區(qū)：分布于馬蹄溝一帶，由HS3、HS4、HS6及HS11 4處組合異常構(gòu)成，主要有Au、Ag、Pb等異常。Ⅲ號(hào)找礦靶區(qū)與Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)找礦靶區(qū)地質(zhì)特征一致，受羅漢寺巖群第一巖性段、第二巖性段及巖性段間的早期層間斷裂控制，結(jié)合Ⅲ號(hào)找礦靶區(qū)水系沉積物地球化學(xué)異常特征，認(rèn)為該找礦靶區(qū)具有較好的找礦前景，有望在該找礦靶區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)新的金礦化線索。

5 結(jié) 論

1)馬蹄溝—王家臺(tái)地區(qū)分析的12種元素平均值均高于背景值，可能與巖漿巖侵入有關(guān)，認(rèn)為該地區(qū)具有較好的找礦前景。

2)馬蹄溝—王家臺(tái)地區(qū)圈定了7處Au-Ag-As-Sb組合異常(HS1～HS7)及7處Cu-Pb-Zn組合異常(HS8～HS14)。其中，甲級(jí)異常1處(HS5)，乙級(jí)異常 5 處(HS1、HS3、HS4、HS6、HS7)，顯示該區(qū)具有較大的找礦潛力。

3)馬蹄溝—王家臺(tái)地區(qū)圈定了3處找礦靶區(qū)，通過(guò)異常查證、地表探槽及深部鉆探工程驗(yàn)證，在Ⅰ號(hào) 找礦靶區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了1條礦化蝕變帶，在Ⅱ號(hào)找礦靶區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)金礦化點(diǎn)，表明水系沉積物測(cè)量工作所取得的成果對(duì)該地區(qū)找礦工作具有很好的指示作用。