開庫(kù)康-依西肯地區(qū)原生暈地球化學(xué)特征及找礦意義

李向文, 劉 濤, 王 冠, 趙建華, 王 鍵, 閆永生

(1.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院, 哈爾濱 150022; 2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 哈爾濱自然資源綜合調(diào)查中心, 哈爾濱 150086)

0 引 言

開庫(kù)康-依西肯地區(qū)位于大興安嶺北部漠河盆地東南部,北部與俄羅斯毗鄰,共涉及圖內(nèi)9個(gè)1∶5萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)圖幅,面積為1 839 km2,屬典型森林沼澤景觀區(qū)。區(qū)內(nèi)金礦產(chǎn)資源豐富,先后發(fā)現(xiàn)了寶興溝、十五里橋金礦床,另有二十一站銅金礦床位于研究區(qū)外圍西南部。近些年來(lái),前人在地質(zhì)、物化探找礦、成礦規(guī)律以及成因類型等方面做了大量的研究[1-6],但在原生暈地球化學(xué)特征及主要地質(zhì)單元成礦元素豐度等方面還缺少一定的研究。巖石地球化學(xué)測(cè)量(原生暈)是重要的化探找礦方法之一,相對(duì)于其他化探方法,原生暈可以保留原始成礦元素信息,能夠真實(shí)反映原生礦體異常特征,而各類次生異常是巖石測(cè)量異常派生產(chǎn)物,因此巖石地球化學(xué)特征及異常的發(fā)育特征是次生地球化學(xué)異常評(píng)價(jià)和解釋的基礎(chǔ)[7]。大興安嶺北部包括開庫(kù)康-依西肯在內(nèi)的地區(qū)屬森林沼澤景觀淺覆蓋區(qū),巖石地球化學(xué)測(cè)量樣品采集難度大,而水系沉積物及土壤樣品在該區(qū)較為發(fā)育,化探找礦方法多以水系沉積物測(cè)量與土壤測(cè)量為主。本文以區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查為基礎(chǔ),在開展1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量的同時(shí)系統(tǒng)采集了主要地質(zhì)單元原生暈樣品,旨在指導(dǎo)水系沉積物測(cè)量等化探異常的解釋評(píng)價(jià),分析成礦元素地球化學(xué)特征,評(píng)價(jià)主要地質(zhì)單元含礦性,指出重點(diǎn)找礦部位,為今后找礦工作提供必要的理論依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

開庫(kù)康-依西肯地區(qū)位于漠河盆地東南部[8]。區(qū)域地層廣泛發(fā)育(圖1),主要為上侏羅統(tǒng)陸源碎屑巖和下白堊統(tǒng)火山巖地層[9]。上侏羅統(tǒng)地層自下而上依次為開庫(kù)康組(J3k)、二十二站組(J3er)和漠河組(J3m),三者呈整合接觸、分布面積大,主要為各粒級(jí)巖屑長(zhǎng)石砂巖。下白堊統(tǒng)主要為龍江組(K1l)、光華組(K1gn)和甘河組(K1g),出露面積不大,主要巖性分別為中性熔巖、酸性熔巖、中基性熔巖。新生界除第四系外還有新近系中新-上新統(tǒng)孫吳組(N1-2s)主要分布在研究區(qū)東南部,零星出露,角度不整合于各地質(zhì)體之上,主要為弱膠結(jié)(或半膠結(jié))砂礫巖。

研究區(qū)侵入巖分布較為集中,主要為早白堊世花崗巖(ηγK1),出露于下魚亮子和綏安站幅西爾根氣河兩側(cè)—秀水山一帶,總體呈北北西展布,呈巖基產(chǎn)出,主要為細(xì)中粒二長(zhǎng)花崗巖。脈巖廣泛發(fā)育,多呈巖脈、巖墻狀侵入于各類地層中,總體呈東北向展布。區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主,從早到晚依次為近東西向、北東向、北西向,其中北東向斷裂控制著早白堊世火山巖與淺成侵入體分布。另外在秀水山巖體南北兩側(cè)及中間部位發(fā)育有不同程度的脆韌性剪切帶。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)Fig. 1 Regional geological of study area

研究區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)以金(銅)礦為主,主要有寶興溝大型金礦床、十五里橋小型金礦床和二十一站銅金礦床。區(qū)內(nèi)金銅礦化均于早白堊世淺成侵入體具有密切的生成關(guān)系[10]。寶興溝、二十一站金礦化體賦存于二十二站組砂巖與早白堊世淺成侵入體接觸部位及其內(nèi)外接觸帶內(nèi),十五里橋金礦化體賦存于龍江組安山巖內(nèi),二十一站銅礦化體賦存于早白堊世花崗閃長(zhǎng)斑巖體內(nèi)。

2 原生暈地球化學(xué)特征

本次研究共采集原生暈樣品120件,分布于研究區(qū)6個(gè)主要地質(zhì)單元,樣品總體分布較均勻;樣品采集相對(duì)新鮮、代表性較強(qiáng)的巖石,多點(diǎn)組合;野外采集樣品重量均大于500 g。分析元素為Au、Ag、Cu等17種元素,原武警黃金第三支隊(duì)中心實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試。

2.1 參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征

圖2 成礦元素離散程度Fig. 2 Dispersion degree of metallogenic elements

表1 研究區(qū)原生暈地球化學(xué)成礦元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)

3.2 元素相關(guān)性分析

R型聚類相關(guān)性分析(表2)結(jié)果表明,元素間相關(guān)性差異較大,Cu與Ti相關(guān)系數(shù)為0.97,表現(xiàn)為區(qū)內(nèi)相關(guān)性最好的一組元素,其次Cu與Mn元素,兩者相關(guān)系數(shù)為0.94。Au與其他元素相關(guān)性差,與Sb、As元素相關(guān)性相對(duì)較好,Au元素與其相關(guān)系數(shù)僅為0.42、0.36;與Pb、Bi、Be等元素呈弱負(fù)相關(guān),即表現(xiàn)為在Au元素富集的同時(shí)有Pb、Bi、Be等元素的“帶出”。在距離系數(shù)為11的相似水平上可將元素組合劃分為3大簇群和2個(gè)獨(dú)立元素(圖3),即I簇為Cu-Ti-Mn-Nb-Cd-Zn-Mo-W等親銅元素組合,Ⅲ簇為Au-As-Sb中低溫元素組合,Ⅴ簇Be-Pb-Bi-Sn為中高溫元素組合,Ⅱ、Ⅳ簇均呈獨(dú)立狀態(tài)。I簇主要為中高溫元素,可能與區(qū)內(nèi)早白堊世巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。Ⅱ、Ⅳ簇均呈獨(dú)立狀態(tài),Ⅱ簇為Ag元素,為寶興溝、十五里橋礦床重要的有益組分;Ⅳ簇為Hg元素,表現(xiàn)較為分散,可能與元素本身性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)距離系數(shù)為15時(shí),可將Ⅱ、Ⅳ簇歸并為Ⅲ簇。Ⅲ簇元素組合呈低度相關(guān),寶興溝金礦床、十五里橋金礦床成礦作用均屬該簇,主成礦元素為Au,其他元素可作為指示元素,屬與早白堊世淺成侵入體密切相關(guān)的中低溫?zé)嵋撼傻V作用。Ⅴ簇為中高溫元素組合,秀水山巖體表現(xiàn)更為明顯富集特征,但調(diào)查結(jié)果顯示,礦化較弱。綜上分析,初步認(rèn)為區(qū)內(nèi)成礦作用以中低溫?zé)嵋撼傻V作用為主,找尋Au礦化或礦床希望較大,As、Sb等元素可作為其指示元素。

圖3 R型聚類分析譜系Fig. 3 R-type cluster analysis pedigree

表2 研究區(qū)成礦元素R聚類分析相關(guān)系數(shù)

3 主要地質(zhì)單元含礦性評(píng)價(jià)

研究區(qū)內(nèi)主要為甘河組(K1g)、龍江組(K1l)等6個(gè)主要地質(zhì)單元,對(duì)于出露面積較小、分布零星的地質(zhì)單元本次不做統(tǒng)計(jì)。各地質(zhì)單元成礦元素統(tǒng)計(jì)參數(shù)結(jié)果見表3、4。其中,K1g、K1l、J3m、J3er、J3k、ηγK1地質(zhì)單元的樣品數(shù)量分別為15、11、27、20、7和40。

表3 K1g、K1l、J3m地質(zhì)單元巖石地球化學(xué)成礦元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)

表4 J3er、J3k、ηγK1主要地質(zhì)單元巖石地球化學(xué)成礦元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)

3.1 下白堊統(tǒng)甘河組

下白堊統(tǒng)甘河組(K1g)主要分布于研究區(qū)的東南部,出露面積約30.6 km2,約占研究區(qū)總面積的1.7%,主要巖性為玄武安山巖。甘河組元素富集程度普通較高,其中Mo、Ti 、Cu等11種元素富集系數(shù)C大于1.0,Mo元素最高為2.37,Au元素富集程度較差,富集系數(shù)僅為0.30;變異程度普遍較弱,除As元素(Cv為1.22)之外,其他元素變異系數(shù)Cv介于0.12～0.67;成礦有利度Ma均在0.07～0.86之間,最高的為Mn元素(0.86)。結(jié)合區(qū)內(nèi)礦化信息及成礦地質(zhì)條件,初步認(rèn)為該地質(zhì)單元熱液成礦作用較弱,其找礦潛力有待于進(jìn)一步評(píng)價(jià)。但從野外調(diào)查過程中,該地質(zhì)單元偶見質(zhì)地較好的瑪瑙,因此要注意該地質(zhì)單元中非金屬礦產(chǎn)的找尋。

3.2 下白堊統(tǒng)龍江組

下白堊統(tǒng)龍江組(K1l)位于研究區(qū)南西部,出露面積約103.8 km2,約占研究區(qū)總面積的5.6%,以中性火山熔巖為主,主要巖性為安山巖,十五里橋金礦床位于該組地層內(nèi)。各元素總體豐度值較高,大部分元素豐度值遠(yuǎn)高于其他地質(zhì)單元,17種元素中有13種元素的富集系數(shù)C大于1.0,其中Au元素最高,為4.67,遠(yuǎn)大于其他元素。Au、Ag、As、Sb等元素表現(xiàn)為強(qiáng)分異,變異系數(shù)Cv介于0.74～2.01,Au元素變異系數(shù)遠(yuǎn)大于其他元素。成礦有利度方面,Au、As、Ag、W、Cd等元素成礦有利度系數(shù)Ma較大,有利于成礦,其中最大Au可達(dá)9.37,遠(yuǎn)大于其他元素,次為Ag元素。綜合已有勘察結(jié)果,Au元素為本地質(zhì)單元中最為有利成礦元素,Ag元素為有益伴生元素,區(qū)內(nèi)找尋十五里橋式金礦床潛力較大;W、Cd等元素找礦潛力有待于進(jìn)一步評(píng)價(jià)。

3.3 上侏羅統(tǒng)漠河組

上侏羅統(tǒng)漠河組(J3m)為區(qū)內(nèi)大面積分布,出露面積347.7 km2,占研究區(qū)總面積的18.9%,主要為細(xì)粒級(jí)陸源碎屑巖。成礦元素結(jié)果顯示,富集元素系數(shù)C總體介于0.40～1.34之間,總體表現(xiàn)為變化不大,其中Cu、Mn、Ti、Hg、Nb、Cd大于1.0;變異程度也較弱,變異系數(shù)Cv介于0.15～0.80之間,反映相對(duì)較為均勻,最大的為Hg元素。成礦有利度Ma計(jì)算結(jié)果顯示,Ma值較低,最高為Hg元素(Ma值為1.03),其次為W元素(Ma值為0.69)。Hg元素可能與本身性質(zhì)有關(guān),不具成礦意義;其他元素富集程度低、變異程度弱,地球化學(xué)特征上顯示成礦可能性低。從區(qū)域上在該組地層發(fā)現(xiàn)有金礦床點(diǎn)[14],因此對(duì)于漠河組地層應(yīng)綜合考慮成礦地質(zhì)條件以確定其是否成礦。

3.4 上侏羅統(tǒng)二十二站組

上侏羅統(tǒng)二十二站組(J3er)大面積分布,為本區(qū)最大的地質(zhì)單元,出露面積632.3 km2,占總面積的34.4%,寶興溝金礦床位于其內(nèi)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,各元素總體表現(xiàn)為豐度值較高,富集系數(shù)C大于1.0的有14種元素,其中Sb元素最高,富集系數(shù)為2.83,Au元素為1.09。分異程度亦表現(xiàn)較為明顯,Hg、As、Sb、Bi、W、Au等元素分異較強(qiáng),其中Hg元素為本區(qū)最大,變異系數(shù)Cv為2.00,而Au元素為1.01;成礦有利度Ma顯示,Hg、Sb、As、W、Bi、Au元素Ma較大,有利于成礦,其中Hg元素Ma為5.15,W、Bi、Au元素分別為2.23、1.44、1.10。Hg元素特征與漠河組相似,可能與本身性質(zhì)有關(guān),不具成礦特征;W、Bi元素一般為高溫元素,可能與物源是花崗巖有關(guān);Au元素富集、分異程度雖不是本區(qū)最高的,但調(diào)查結(jié)果顯示Au元素是研究區(qū)的主成礦元素。結(jié)合已有勘察結(jié)果,綜合認(rèn)為二十二站組中Au元素為有利成礦元素,找礦潛力大,Hg、Sb、As可作為指示元素,有望發(fā)現(xiàn)寶興溝式金礦床;W、Bi等元素找礦潛力有待于進(jìn)一步評(píng)價(jià)。

3.5 上侏羅統(tǒng)開庫(kù)康組

上侏羅統(tǒng)開庫(kù)康組(J3k)分布于研究區(qū)北部,沿黑龍江右岸一側(cè)分布,出露面積245.1 km2,占總面積的13.4%,主要為粗碎屑巖。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,富集系數(shù)C總體介于0.46～1.91之間,總體表現(xiàn)為變化不大,其中Mo、Cd、Ti、Hg、Cu、Mn、Zn、Nb大于1.0;變異程度較弱,Hg變異系數(shù)最高僅為0.64。成礦有利度Ma顯示,Ma值較低,最高為Mo元素,Ma值為0.93。該組地層在包含本區(qū)在內(nèi)的漠河盆地內(nèi)也沒有發(fā)現(xiàn)礦床或礦化點(diǎn),總體成礦作用不明顯,其成礦遠(yuǎn)景還有待于進(jìn)一步調(diào)查。

3.6 早白堊世花崗巖

早白堊世花崗巖(ηγK1)主要分布在秀水山一帶,出露面積141.5 km2,占總面積的7.7%,主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖。各元素富集程度一般,其中Pb、Bi、Be、Sn等Ⅴ簇元素表現(xiàn)為較為富集,富集系數(shù)C大于1.0;但變異程度較低,最大值為Bi元素,變異系數(shù)Cv為0.94。元素變異程度差異大,As、Au、W、Bi變異程度高,最大為As元素,系數(shù)為3.35,但富集程度偏低;成礦有利度Ma顯示,Ma值大于1.0的有As、Bi、Au元素。但從野外調(diào)查情況看,早白堊世花崗巖整體蝕變較弱,基本樣品分析未見金屬礦化顯示,其找礦潛力遠(yuǎn)不及其他地質(zhì)單元。但花崗巖中Bi元素成礦潛力需進(jìn)一步調(diào)查評(píng)價(jià)。

綜上所述,開庫(kù)康-依西肯地區(qū)成礦有利地質(zhì)單元為上侏羅統(tǒng)二十二站組、下白堊統(tǒng)龍江組,二者主成礦元素均為Au元素,Ag為伴生元素,As、Sb、Hg為指示元素。另外Cd元素在下白堊統(tǒng)火山巖地層內(nèi)、Bi元素在早白堊世花崗巖中普遍富集、變異程度亦偏高,應(yīng)進(jìn)一步調(diào)查與評(píng)價(jià)其找礦潛力。

4 找礦工作的指示意義

原生暈保留原始成礦元素信息能夠真實(shí)反映原生礦體異常特征,而各類次生異常是巖石測(cè)量異常派生產(chǎn)物,因此利用兩者進(jìn)行比較,可以分析次生條件下水系各元素含量變化情況,對(duì)異常圈定與評(píng)價(jià)具有一定的指導(dǎo)作用。本區(qū)開展了1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量工作,共采集水系樣品6 924件,采樣介質(zhì)主要為細(xì)砂。統(tǒng)計(jì)前應(yīng)將數(shù)據(jù)中各元素明顯高值(平均值+3倍標(biāo)準(zhǔn)離差)剔除,然后求取各類樣品平均值、次生富集系數(shù)等。其中,N1為水系樣品數(shù)量,N2為原生暈樣品數(shù)量,A為水系平均值,B為原生暈均值,K為次生富集系數(shù),K=A/B。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。

表5 研究區(qū)水系沉積物、原生暈成礦元素含量對(duì)比

(1)As、Sb、Mn、Mo等4種元素次生富集系數(shù)K≥1.2,表明巖石在表生地球化學(xué)環(huán)境條件下風(fēng)化、遷移向水系沉積物轉(zhuǎn)化過程中,使這些元素發(fā)生了明顯的次生富集。(2)Zn、Cu、Ti等3種元素次生富集系數(shù)K<0.7,說明在轉(zhuǎn)化過程中發(fā)生流失而貧化。(3)Au、Ag等其他10種元素富集系數(shù)K介于0.7～1.2之間,水系與巖石中含量大致相當(dāng),可較客觀地反映這些元素地球化學(xué)分布特征。(3)對(duì)比結(jié)果顯示,As、Sb、Mn、Mo等4種元素表現(xiàn)為明顯富集,Zn、Cu、Ti等3種元素表現(xiàn)為明顯貧化,因此在水系沉積物異常圈定時(shí)前者異常下限應(yīng)適當(dāng)提高,后者異常下限應(yīng)適當(dāng)降低。

土壤地球化學(xué)測(cè)量亦可以按上述方法進(jìn)行對(duì)比分析,當(dāng)比例尺介于1∶1萬(wàn)～1∶2.5萬(wàn)或更大比例尺時(shí),因比例尺較大而面積一般不大,建議在對(duì)比時(shí)按不同地質(zhì)單元原生暈含量進(jìn)行對(duì)比。

5 結(jié) 論

(1)原生暈地球化學(xué)特征表明,區(qū)內(nèi)以中低溫?zé)嵋撼傻V作用為主,找尋Au礦化或礦床希望較大。

(2)主要地質(zhì)單元含礦性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,研究區(qū)成礦有利地質(zhì)單元為二十二站組、龍江組,主要成礦元素為Au,伴生元素為Ag。下白堊統(tǒng)火山巖地層中Cd元素、早白堊世花崗巖中Bi元素需進(jìn)一步調(diào)查評(píng)價(jià)確定其找礦潛力。

(3)水系與原生暈樣品對(duì)比分析結(jié)果表明,水系A(chǔ)s、Sb、Mn、Mo 4種成礦元素發(fā)生明顯次生富集,Zn、Cu、Ti 3種元素發(fā)生明顯貧化,在水系異常圈定時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高與降低異常下限。