東昆侖北坡白日其利金礦地質地球化學特征及其找礦意義

王元昊,何虎虎,郁東良,何學昭,辛軍強,袁興民

(青海省核工業(yè)地質局,西寧 810001)

0 引言

東昆侖成礦帶是我國著名的金腰帶[1],東昆侖地區(qū)斷裂構造具多階段活動、成礦物質多期疊加特征[2],目前發(fā)現(xiàn)了五龍溝、大水溝、白日其利、果洛龍洼、白日其利溝腦、阿斯哈等眾多金礦床(點),帶內元古代老變質巖基底發(fā)育,太古代—中生代巖漿活動強烈,阜平期至喜馬拉雅期構造活動劇烈而頻繁,表明本區(qū)形成金礦的物質來源充沛、成礦空間良好、熱動力充足。白日其利金礦位于東昆侖山脈北坡[3]。本文基于對白日其利金礦區(qū)系統(tǒng)的地球化學研究,總結該金礦床金成礦過程中元素遷移及富集規(guī)律,并結合礦區(qū)地質、構造、巖漿巖等地質特征,以期為該礦區(qū)的“攻深找盲”提供幫助。

1 區(qū)域地質背景

白日其利金礦區(qū)地處秦祁昆造山系北昆侖巖漿弧帶[4],在漫長的地質演化歷史過程中,其區(qū)內構造-巖漿活動呈現(xiàn)多期次特點[5],區(qū)域上構造復雜,地層及巖漿巖發(fā)育。

區(qū)域上地層出露較齊全,從北向南依次由老變新,太古界至第三系均有分布(圖1)。北昆侖巖漿弧帶內受多期巖漿活動影響,地層缺失較多,僅殘留零星元古界老變質基底。東昆侖構造帶北坡經(jīng)歷了阜平期至喜馬拉雅多期構造活動的長期演化,構造發(fā)育且極為復雜,以NW向、NWW向斷裂為主;該區(qū)多期次巖漿侵入活動強烈而頻繁,太古代—中生代侵入巖均有分布[6],以各類酸性巖最為發(fā)育,中性巖次之,基性、超基性巖僅以零星包體形態(tài)殘存。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質簡圖Fig.1 Regional geological sketch of the study area1.第四系;2.第三系;3.侏羅系;4.三疊系;5.二疊系;6.石炭系;7.泥盆系;8.奧陶系;9.元古界;10.太古界;11.麻粒巖;12.侏羅紀酸性類;13.三疊紀中-酸性巖類;14.二疊紀中-酸性巖類;15.石炭紀中-酸性巖類;16.泥盆紀中-酸性巖類;17.志留紀中-酸性巖類;18.奧陶紀中-酸性巖類;19.寒武紀酸性巖類;20.元古代中-酸性巖;21.元古代基-超基性巖;22.太古代酸性巖類;23.麻粒巖;24.深大斷裂;25.一般性斷裂;26.鐵礦;27.金礦;28.釩鉬礦;29.銅鎳礦;30.銅多金屬礦;31.研究區(qū)位置;32.交通線(鐵路及國道)

2 研究區(qū)地質特征

2.1 地層

白日其利金礦區(qū)主要出露元古界基底老變質巖系,從北至南依次出露:古元古界金水口巖群片麻巖,中元古界薊縣系狼牙山組大理巖、板巖,少量奧陶系祁漫塔格群大理巖[3]。各地層巖系之間,多呈斷層接觸(圖2)。地層總體呈NWW向展布,受區(qū)斷裂構造控制特征明顯,地層傾角總體S傾,F3斷裂以北地層受構造-巖漿巖多期活動影響,部分地層N陡傾或近直立。

圖2 研究區(qū)地質簡圖Fig.2 Geological sketch of the study area1.第四系沖洪積物;2.奧陶系祁漫塔格群大理巖;3.薊縣系狼牙山組大理巖;4.薊縣系狼牙山組板巖;5.古元古代金水口巖群片麻巖;6.閃長巖;7.正長花崗巖;8.花崗閃長斑巖;9.花崗閃長巖;10.石英閃長巖;11.黑云母花崗巖;12.地質界線;13.實測斷層界線;14.推測構造界線;15.構造蝕變帶;16. 含金構造礦化蝕變帶;17.產(chǎn)狀;18.音頻大地電磁測(AMT)剖面及編號

2.2 構造

研究區(qū)位于東昆侖中部構造帶,斷裂構造發(fā)育,以NW向為主,近平行的F1、F2、F3斷裂及其配套次級構造為區(qū)內主要構造格架(圖2)。斷裂以高角度逆斷層為主,斷裂帶寬0.5～100 m,F3在其南部斷裂構造面向S陡傾,F3斷裂在北部大多呈N、NE向陡傾,傾角55°～85°。斷裂帶中構造巖分帶性特征明顯,內部發(fā)育強動力變質巖,如糜棱巖、強碎裂巖、斷層泥、構造角礫巖等,向外發(fā)育初碎裂巖或片理化帶,最外側出露節(jié)理發(fā)育的原巖[5]。

2.3 巖漿巖

研究區(qū)南部巖漿活動強烈,出露大面積正長花崗巖,中、北部巖漿活動微弱,僅發(fā)育少量中、酸性脈巖(圖2),主要有閃長巖、正長花崗巖、花崗閃長斑巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、黑云母花崗巖[3],多產(chǎn)于構造裂隙等應力薄弱部位。

2.4 礦體地質特征

截止2022年6月,白日其利金礦區(qū)共圈定含金礦化蝕變帶4條(圖2),NWW向斷裂構造控礦特征明顯,礦(化)體多位于構造顯示張扭性特征膨大部位。區(qū)內圈定出金礦體10個,礦體長30～1080 m,單工程真厚度0.80～17.82 m,w(Au)平均=0.80×10-6～11.02×10-6。目前共估算金資源量(QZ+TD)3888 kg,其中低品位(w(Au)≥0.8×10-6)金礦體金屬量為2912 kg,占比達74.90%,呈“初具規(guī)模、品位偏低”特點。

礦體形態(tài)呈透鏡狀、層狀;賦礦巖石以糜棱巖系列為主,碎裂巖系列次之;主要礦化蝕變有強黃鐵礦化、毒砂礦化、硅化、絹云母化等。金礦化強度與礦化蝕變強度、巖石變質變形程度呈正相關,與硫化物自形程度呈負相關[5]。

礦石主要呈半自形-它形結晶結構、粒間充填交代結構、裂隙充填交代結構、壓碎結構等[7];礦石構造主要為細脈狀構造,其次為浸染狀構造、星點狀構造、斑點狀構造[7]。

3 研究區(qū)地球化學特征

3.1 礦區(qū)成礦地球化學背景

白日其利金礦區(qū)的金礦圍巖地層、巖漿巖、賦礦構造及礦化蝕變特征與五龍溝金礦田十分相近[7]。本次以本地區(qū)20件靠近礦化帶但未受礦化影響的巖石樣品(地層(10件)+巖漿巖(10件))作為地球化學背景,將同批次分析Au等18種元素含量作為該區(qū)的背景含量值。表1為礦區(qū)元素地球化學特征統(tǒng)計結果。

表1 礦區(qū)元素地球化學特征統(tǒng)計結果Table 1 Statistical results of geochemical characteristics of elements of the Au deposi

從表1可以看出,白日其利金礦區(qū)近礦巖石18種元素含量特征呈如下特點:

(1)本地區(qū)綜合背景(地層+巖漿巖)Au、As、Sb、B、Ag、Pb、Bi、W、Sn元素濃集克拉克值大于1,其中As、Sb、B、Pb、Bi、W元素濃集克拉克值大于2,表明本區(qū)Au以及相關中、低溫元素存在富集,具有較好成礦地質背景。

(2)巖漿巖較地層富含Au、Pb、W、Sn,濃集克拉克值為2.1～2.9,表明巖漿侵入過程中伴隨的熱液活動為本區(qū)金礦(化)體的形成提供了主要物質來源。

(3)地層中除As、Sb、Bi元素濃集克拉克值大于2之外,其余元素濃集克拉克值均為接近或小于1,表明地層中大部分元素未發(fā)生大量遷移,地層與金成礦關系相對較小。

3.2 礦區(qū)成礦元素組合特征

(1)元素含量特征。從表2可以看出,①相對于圍巖背景,在w(Au)≥1×10-6的樣品中,Bi、Mo、Mn元素含量襯度值為0.92～1.12,其余元素含量襯度值為1.43～885.53,呈現(xiàn)異常含量特征;Ag、As、Sb、Hg、W元素含量襯度值大于4,具有較強的異常含量;As元素含量襯度值為285.94,Au元素含量襯度值為885.53,二者呈強度異常及高聚集特征,表明Au含量大小與As元素關系十分密切。②w(Au)≥3×10-6的富礦體樣品中As、Sb、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Mn、Co、Ni、V、Ti、W、Sn元素含量及襯度均呈增強趨勢,Hg、B元素則呈減弱趨勢。

表2 白日其利礦石樣元素含量[8]Table 2 Schedule of trace element contents of ore samples of Bairiqili Au deposit

(2)元素組合特征。綜合白日其利金礦石元素含量(表2)可以看出,Ag、As、Sb、Hg、B、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、Co、Ni、V、Ti、W、Sn等元素均出現(xiàn)不同強度異常,表現(xiàn)出與金礦存在伴生組分關系,具有指示礦體分布特征的指示意義,不同含量襯度值水平均表現(xiàn)出組分相近的共性規(guī)律。

以礦區(qū)w(Au)≥1×10-6的礦石樣品中出現(xiàn)含量襯度值≥1作為劃分礦床元素組合標準,白日其利金礦床元素組合為:As、Ag、Hg、Sb、W、Sn、Ni、Cu、B、Ti、Co、Pb、V、Zn、Bi、Mo;以礦區(qū)w(Au)≥1×10-6礦石樣品中出現(xiàn)含量襯值≥2作為劃分特征元素組合標準,白日其利金礦床特征元素組合為As、Ag、Hg、Sb、W、Sn、Ni、Cu、B、Ti、Co;以礦區(qū)w(Au)≥1×10-6礦石樣品中出現(xiàn)含量襯值≥4作為劃分特征元素組合標準,白日其利金礦床特征元素組合為As、Ag、Hg、Sb、W。從元素組合規(guī)律來看,礦床特征組合元素既有中-低溫元素組合,又有高溫元素組合,表明研究區(qū)礦體的形成與巖漿熱液關系密切;Hg元素襯度值為11.08,既反映了研究區(qū)構造發(fā)育且分布廣泛的特征,又反映了本區(qū)礦體剝蝕程度總體較低的特點。

3.3 礦區(qū)成礦元素相關性特征

(1)R型聚類分析

為揭示白日其利金礦區(qū)主要地質作用和主要地質環(huán)境元素聚合趨勢,本次工作針對該區(qū)主要礦化帶(Ⅰ礦化帶)地表及深部附近的地質體采集了328件巖石樣品,通過對樣品18種微量元素數(shù)據(jù)進行R型聚類分析(表3),得出如下結論:

表3 白日其利巖石樣微量元素相關系數(shù)矩陣Table 3 Correlation coefficient matrix of trace elements in the rock samples

1)從相關系數(shù)矩陣表可見,區(qū)內主要成礦元素Au與As、Ag、Cu、W、Co、Ti、Mn、V、Ni等元素呈正相關變化,與Bi、Mo等元素呈負相關變化。

2)在相關系數(shù)γ=0.3水平上,譜系圖(圖3)上顯示6類元素組合。其從上至下分別為:①Au-As-Ag-W元素簇(與深大斷裂相關的貴金屬元素組);②Co-Ti-Ni-Mn元素簇(與基性-超基性巖活動有關的元素組);③Sb-B-Hg元素簇(與多期次構造活動有關的低溫元素組;④Mo-V元素簇(與中-酸性巖漿巖活動相關的高溫元素組);⑤Pb-Zn-Sn元素簇(與中-酸性巖漿巖活動相關的中-高溫元素組);⑥Cu-Bi(與巖漿巖活動相關的中-高溫元素組)。

圖3 Ⅰ礦化帶R型聚類分析譜系圖Fig.3 R-Type cluster analysis spectrum chart

3)在相關系數(shù)γ=0.6水平上,譜系圖(圖3)上顯示4類元素組合,從上至下分別為:①Au-As-Ag元素簇(與深大斷裂相關的貴金屬元素組);②Co-Ti-Ni-Mn元素簇(與基性-超基性巖活動有關的元素組);③Pb-Zn元素簇(與中-酸性巖漿巖活動相關的中溫元素組)。

4)譜系圖(圖3)上反映,在相關系數(shù)γ=0.3水平時,與斷裂構造關系密切的Hg元素和研究區(qū)主要礦化元素Au與其它元素均出現(xiàn)一定的相關性,表明研究區(qū)內主要金礦帶經(jīng)歷了不同期次構造及巖漿巖活動疊加影響,Au元素主要受斷裂構造控制,礦化物質來源既與深部基性-超基性巖體活動關系密切,又受到了深部中-酸性巖漿熱液活動后期疊加改造。

(2)因子分析

通過因子分析,能夠歸納和提煉元素組合,并可以通過元素組合特征推算、解釋成礦過程、成礦元素推移、富集規(guī)律、劃分成礦階段,可以確定研究區(qū)物質來源[9]。本次以白日其利金礦區(qū)主要礦帶附近不同地質體巖石樣品分析數(shù)據(jù)為基礎,通過因子計量分析,截取各因子特征根較大、累計貢獻率達85%的前9個因子作為主因子,對其作方差極大正交旋轉,得到旋轉后把因子載荷絕對值r>0.5的元素看作該因子主要載荷元素,給出各因子的特征組合(表4)。

表4 主要因子特征根及結構式Table 4 Characteristic root and structural formula of main factors

1)通過因子分析結果,并結合研究區(qū)目前找礦事實,綜合分析認為F3為Au-Ag礦化因子,反映了區(qū)內淺地表最主要的礦化熱液活動;以F1、F2為代表的其它因子反映了研究區(qū)深部多期巖漿活動導致的熱液遷移,在其深部也有成礦可能。

2)從表4可以看出,前3個因子累計方差貢獻比達到了52.62%,表明區(qū)內元素信息相對集中。區(qū)內最主要的熱液活動有3類:F1因子反映了與基性-超基性巖相關的熱液活動;F2因子反映了中酸性巖漿巖相關的中-高溫熱液活動;F3因子反映了深大斷裂劇烈活動相關的中-低溫熱液活動。

3)從表4因子結構式可以看出,負載荷為Au、As、W等低溫元素,正載荷以Bi、Mo、Pb、Zn、Sn、Co等中-高溫元素為主,這表明區(qū)內成礦溫度、成礦時間及空間存在較大差異,各元素的空間分布存在分帶特征。

4 找礦意義

(1)白日其利金礦區(qū)老變質巖系基底分布廣泛,區(qū)域上太古代—中生代不同期次巖漿侵入活動強烈而頻繁,斷裂構造發(fā)育。區(qū)內As、Sb、B、Pb、Bi、W元素濃集克拉克值大于2,表明本區(qū)Au以及相關中、低溫元素存在富集,具有形成較大規(guī)模構造蝕變巖型金礦的優(yōu)越地質背景。

(2)白日其利金礦特征元素組合以As、Ag、Hg、Sb、W為主,伴有Sn、Ni、Cu、B、Ti、Co等,反映了本區(qū)構造控礦特征明顯,同時礦化熱液的來源與深部多期次巖漿活動密切相關。高襯度值Hg元素既揭示了研究區(qū)構造發(fā)育且分布廣泛的特征,又反映了本區(qū)礦體剝蝕程度總體較低的特點,表明了區(qū)內深部具有較好找礦前景。

(3)礦區(qū)元素R型聚類相關性特征反映,熱液活動主要有3類:①與基性-超基性巖相關的熱液活動;②與中酸性巖漿巖相關的中-高溫熱液活動;③與深大斷裂劇烈活動相關的中-低溫熱液活動。成礦熱液來源于深部。

(4)礦區(qū)主要含礦空間為斷裂構造,不同期次的巖漿活動為Au元素的沉淀不僅提供了豐富的物質來源,也提供了充足的動力條件。通過因子分析,表明Au、As、W等低溫元素為負載荷,Bi、Mo、Pb、Zn、Sn、Co等中-高溫元素以正載荷為主,表明在開放式構造空間中,巖漿熱液各元素在成礦溫度、成礦時間及空間存在較大差異,各元素的空間分布存在分帶特征。綜合分析認為本地區(qū)找礦前景廣闊,有必要開展深部找礦工作。