淺析化探方法在武威市大口子螢石找礦中的應(yīng)用

趙大燊

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

全國礦產(chǎn)資源潛力評價工作小組曾對天祝斑陽河一帶的螢石資源進(jìn)行了評價，圈出8 個氟元素異常，其中F-1異常與武威市大口子區(qū)域關(guān)系最為密切。隨后采用水系沉積物測量地球化學(xué)方法找尋螢石礦，完成了本區(qū)礦(床)點及氟元素異常調(diào)查和1 ∶2.5萬地球化學(xué)樣品(氟元素)分析，通過研究已知含礦構(gòu)造與氟元素異常的關(guān)系，對未知異常進(jìn)行巖屑剖面測量、地表槽探工程揭露，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多條新的螢石礦體，取得了良好的找礦效果，實現(xiàn)該區(qū)螢石礦找礦工作的較大突破。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

武威市大口子螢石礦位于甘肅省武威市金山鎮(zhèn)南西方向約10km，大地構(gòu)造位置處于北祁連溝弧盆系(Ⅲ-2-2)之走廊弧后盆地(Ⅲ-2-2-1)(圖1)，屬河西走廊成礦帶(Ⅲ-20)之酒泉—永昌—皇城成礦亞帶(Ⅳ-20 ①)，焉支山—西營河螢石成礦區(qū)[1-2]。自新太古代以來，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，形成了區(qū)內(nèi)北西西向區(qū)域斷裂和形態(tài)復(fù)雜的褶皺構(gòu)造，區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡況

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為中上寒武統(tǒng)大黃山組(∈3-4d)，巖性為灰色變砂巖、千枚巖等，屬于陸源碎屑濁積巖建造；中侏羅統(tǒng)窯街組(J2y)，主要為粗粒長石石英砂巖夾少量礫巖及煤層；上侏羅統(tǒng)享堂組(J3x)，巖性主要為礫巖、含礫粗砂巖等。此外見有第四系更新統(tǒng)沖洪積相(Qp3eol),主要為風(fēng)積黃土層，位于山頂平緩處。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)育有5條斷層，分別為F1、F2、F3、F4、F5、F6。與礦體相關(guān)的斷裂構(gòu)造在空間上大致以北西55°方向展布，斷裂地表殘坡積物覆蓋嚴(yán)重，沿斷裂斷續(xù)出露石英螢石(螢石石英)脈。特征如下。

F3 斷層：位于工作區(qū)中部，北段被F2 斷層所截，出露長度900m，產(chǎn)狀156°～159°∠67°～72°，寬約1 ～2.5m。為正斷層，上下盤均為中粗粒黑云二長花崗巖，螢石礦體(FL1)主要位于南西段，表現(xiàn)為構(gòu)造角礫巖被螢石膠結(jié)。北東段僅見少量細(xì)小螢石脈呈紫色無規(guī)則充填在斷層破碎帶邊界，寬約0.1 ～0.5cm。斷層構(gòu)造帶裂隙面整體充填有褐鐵礦化、硅化、高嶺土化。

F4 斷層：位于工作區(qū)東部，出露長度367m，產(chǎn)狀161°∠75°。斷層性質(zhì)不明，上下盤均為多斑狀中粒正長花崗巖，沿構(gòu)造巖石破碎，局部形成構(gòu)造角礫巖或充填螢石石英脈，帶寬一般0.6 ～0.8m。螢石石英脈(FL2)賦存其中。

F5 斷層：位于工作區(qū)南部，出露長度300m，產(chǎn)狀147°～152°∠60°～67°，帶寬約0.8 ～2.0m。斷層性質(zhì)不明，上下盤均為多斑狀中粒正長花崗巖，螢石礦體(FL3)主要賦存其中，表現(xiàn)為構(gòu)造角礫巖被螢石膠結(jié)。裂隙面整體充填有硅化、高嶺土化。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖較為發(fā)育，寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)均有巖漿活動，主要侵入期為加里東期，多為簡單的獨立巖體，以小型巖株為主[3]。巖性主要為寒武紀(jì)中粗粒黑云二長花崗巖(ηγ∈)、多斑狀中粒正長花崗巖(ξγSa)和奧陶紀(jì)中粒黑云母石英閃長巖(δoO)。其中，北部出露的多斑狀中粒正長花崗巖與中粗粒黑云二長花崗巖呈斷層接觸。

區(qū)內(nèi)發(fā)育的巖脈類型為閃斜煌斑巖脈(δχ)、細(xì)?；◢弾r脈(γ)、石英脈(q)。

1.4 礦體地質(zhì)特征

礦體受斷裂構(gòu)造控制，呈透鏡狀、脈狀產(chǎn)于巖體內(nèi)外接觸帶及其附近的構(gòu)造破碎帶中，圍巖主要為多斑狀中粒正長花崗巖[4]。

目前區(qū)內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)螢石礦脈1 條，主要為FL1號礦脈：充填于F3 斷層西段，礦體長度400m，產(chǎn)狀156°～159°∠67°～72°，厚度0.8 ～2m，平均厚度約1.77m。CaF2品位17.86%～35.39%，平均品位22.33%。通過對沿構(gòu)造帶分布的氟異常向北東側(cè)追索發(fā)現(xiàn)，推斷礦化帶長度可達(dá)570m。另見構(gòu)造帶中有少量細(xì)小螢石脈呈無規(guī)則充填在斷層破碎帶邊界。

1.5 螢石礦石特征

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的礦石類型既有螢石型、也有石英—螢石型，礦石礦物主要為螢石，粒度在1 ～20mm，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。圍巖蝕變以硅化為主，伴有微量螢石化、高嶺土化、綠泥石化、褐鐵礦化、絹云母化等。

2 氟元素地球化學(xué)特征

2.1 采樣布局及方法

通過水系沉積物測量，對采集樣品進(jìn)行氟元素含量分析，樣品采集情況如下：開展1 ∶2.5 萬水系沉積物地球化學(xué)測量，以0.25 km2為基本采樣單元，采樣點主要布置在一級水系口、二級水系中，采樣部位一般選擇在河床底部。采用一點多坑法，在采樣點沿水系上下20～30m范圍內(nèi)進(jìn)行多點(3～5點)采樣，取-8 ～+30 目粒段物質(zhì)拌勻混合成一個樣品，采樣深度一般距地表30 ～50cm。

2.2 分析方法及結(jié)果

通過元素含量分析，對氟元素以及與氟元素密切相關(guān)的鋇元素、錫元素含量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算、成圖處理[5]，其地球化學(xué)參數(shù)特征見表1、表2。

表1 礦區(qū)主要地球化學(xué)元素參數(shù)(單位：10-6μg/g)

表2 礦區(qū)地球化學(xué)元素異常特征值(單位：10-6μg/g)

2.3 異常特征

對樣品進(jìn)行氟元素分析得出，氟元素含量最高值2.31×10-3mg/g、最 低 值0.60×10-3mg/g，平 均 值1.344×10-3mg/g，氟元素含量變化較大，具有不均勻性(變異系數(shù)為0.80)和一定的相對富集趨勢(濃集克拉克值1.58)，屬高背景而變異系數(shù)較大的元素，由此看出區(qū)內(nèi)成礦的可能性較大[6-7]。

根據(jù)工作區(qū)氟元素異常下限值1.0×10-3mg/g，共圈定6 個異常區(qū)(圖2)，多具一定規(guī)模。空間展布以長條狀、不規(guī)則狀及小面積為主。其中HF-2 單異常規(guī)模最大，面積0.55km2，有2 個異常極值點分別為：1.58×10-3mg/g、1.21×10-3mg/g。

圖2 工作區(qū)1 ∶2.5 萬水系沉積物測量地球化學(xué)元素異常圖

利用工作區(qū)水系沉積物測量3 種元素分析值作R 型因子分析，采用了正交旋轉(zhuǎn)因子負(fù)載矩陣來劃分元素組合[8]。將F、Ba、Sn 元素組合與地質(zhì)條件結(jié)合，推測區(qū)域F 元素主要與熱液、構(gòu)造關(guān)系密切。巖漿或構(gòu)造熱液在擴(kuò)散或滲透過程中，使上述元素遷移進(jìn)入有利地質(zhì)體及有利構(gòu)造部位富集，從而形成礦(化)體或異常。在空間展布上，F(xiàn)、Ba、Sn 等元素異常形態(tài)大致呈不規(guī)則面狀，面積與寒武紀(jì)中粗粒黑云二長花崗巖、志留紀(jì)多斑狀中粒正長花崗巖接近。反映一組與巖漿后期熱液型螢石礦有關(guān)的元素組合。

3 討論

3.1 異常的解釋

區(qū)內(nèi)已知的FL1螢石礦脈，通過前期地質(zhì)追索及槽探工程揭露，地表長度400m。在FL1螢石脈處圈出的氟異常有HF-2，呈不規(guī)則寬帶狀、南西—北東走向展布，面積較大、強(qiáng)度高，規(guī)模顯著。其面積為0.55km2，2 處異常極值點峰值分別為1.58×10-3mg/g、1.21×10-3mg/g。該異常出露于寒武紀(jì)中粗粒黑云二長花崗巖巖體中，分布位置、展布方向與充填螢石礦脈的南西—北東走向的F3 斷層吻合度較高，方向與斷層走向一致。通過對氟元素異常HF-2 進(jìn)行異常查證，F(xiàn)L1螢石礦脈東西走向延長至570m，推斷礦化帶長度大于570m。

通過對氟元素異常HF-3、HF-4 進(jìn)行地表追索及槽探工程檢查，新發(fā)現(xiàn)的石英螢石脈FL2、螢石礦脈FL3。FL2號礦脈充填于F4 斷層中，長度338m，厚度0.6 ～0.8m，產(chǎn) 狀161°∠67°，CaF2品 位13.54% ～28.45%，平均品位18.54%。FL3號礦脈充填于F5 斷層中，礦體長度166m，東側(cè)被第四系覆蓋，產(chǎn)狀147°～152°∠60°～67°，厚度0.4 ～1.5m，CaF2品位14.17%～89.20%，平均品位44.77%。氟元素異常HF-3、HF-4 均出露于志留紀(jì)多斑狀中粒正長花崗巖巖體中，面積分別為0.068km2、0.079 km2。其氟元素異常分布位置、展布方向與充填礦脈的南西—北東走向的F4、F5 斷層吻合度較高，方向與斷層走向一致。

3.2 異常的指示意義

目前，通過對氟元素異常檢查及槽探工程揭露，新發(fā)現(xiàn)螢石礦化帶2 條，以往發(fā)現(xiàn)的FL1螢石礦脈的長度也由原來的400m 增大為570m，全區(qū)CaF2遠(yuǎn)景資源量達(dá)到8 萬t 以上。

綜合分析認(rèn)為，該區(qū)域螢石礦床的形成多與志留紀(jì)巖體侵入時形成的巖漿熱液有直接的關(guān)系，礦床類型多屬于熱液充填型螢石礦床，構(gòu)造線的走向與螢石礦的形成規(guī)律密切相關(guān)[9-11]。斷裂構(gòu)造為含礦溶液提供了良好通道和有利的容礦空間，通過交代、結(jié)晶、分離作用，有用組分析出，形成礦體。志留紀(jì)多斑狀正長花崗巖，為螢石成礦提供了豐富的物質(zhì)來源，又為構(gòu)造的形成提供動力[12-13]。

利用化探F 異常，搭配F、Ba、Sn 元素組合，指導(dǎo)本區(qū)地質(zhì)找礦效果明顯，螢石蝕變巖帶是區(qū)內(nèi)螢石礦(化)體的主要賦存形式。根據(jù)本區(qū)地質(zhì)特征、氟元素化探異常和圍巖蝕變情況，認(rèn)為水系沉積物測量化探氟元素異常是本區(qū)內(nèi)較好的間接找礦標(biāo)志，構(gòu)造石英脈帶是本區(qū)重要的構(gòu)造找礦標(biāo)志[14-15]。

4 結(jié)語

(1)工作區(qū)主要是巖漿巖的淺覆蓋區(qū)，采用水系沉積物測量地球化學(xué)方法圈定螢石礦氟元素異常區(qū)，探槽揭露基本符合實際情況。

(2)水系沉積物測量圈定的氟元素異常，濃集中心發(fā)現(xiàn)3 處螢石礦點，反映在水系沉積物遷移較弱的淺覆蓋區(qū)，化探方法能有效地反映地表附近礦化情況，圈定的找礦范圍及判定的主要礦種是準(zhǔn)確的，表明了水系沉積物測量地球化學(xué)方法找尋螢石礦的方法可行，效果明顯。

(3)工作區(qū)F 元素與Ba、Sn 元素組合套合較好，說明工作區(qū)螢石礦的礦化與Ba、Sn 密切相關(guān)，屬于巖漿后期熱液型螢石礦。