引用本文
智超, 向武, 曾键年, 张玉成, 白亮. 热释卤素法在安徽胡村铜钼矿深部的找矿试验[J]. 物探与化探, 2015,39(4): 691-697.
ZHI Chao, XIANG Wu, ZENG Jian-Nian, ZHANG Yu-Cheng, BAI Liang. The preliminary application of the heat released halogen method to the prospecting for deep orebody in the Hucun copper-molybdenum deposit, Anhui Province[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(4): 691-697.  
Doi:10.11720/wtyht.2015.4.06
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热释卤素法在安徽胡村铜钼矿深部的找矿试验
智超1,2, 向武2, 曾键年3, 张玉成1, 白亮1
1.甘肃省有色金属地质勘查局 张掖矿产勘查院,甘肃 张掖 734012
2.中国地质大学 地球科学学院,湖北 武汉 430074
3. 中国地质大学(武汉) 资源学院,湖北 武汉 430074
通讯作者:向武(1968-),男,教授,主要从事非常规化探研究工作。E-mail:bgegxw@aliyun.com

作者简介:智超(1986-),男,甘肃民乐人,地矿工程师,硕士研究生,主要从事矿产勘查与资源评价研究工作。E-mail:zchcug@163.com

收稿日期: 2014-07-13
基金: 中国地质调查局资源评价项目(12120114038101; 1212011120866)
摘要

热释卤素找矿方法是一种深穿透地球化学找矿方法,但一直未推广应用。笔者选择了湿润中低山丘陵冲洪积物覆盖地球化学景观区的狮子山矿田胡村深部铜钼矿,开展了热释卤素找矿方法可行性研究。将土壤热释卤素及常规土壤测量结果对比发现:土壤热释卤素(F、Cl)异常能够有效指示深部矿体,且能有效排除岩体等因素的干扰;常规土壤卤素异常对深部矿体指示意义有限,但不具普遍性;常规土壤测量元素异常受岩体、接触带及浅表矿化影响较大,对深部矿体指示意义具有局限性,其中Ba负异常对热液蚀变带具有一定指示意义。土壤热释卤素异常位置与深部矿体赋存空间有良好的对应,含量变化趋势基本一致,异常表现为多峰形式,而且异常一般形成于矿体垂直投影正上方,这与前人研究结论相似。初步认为,在长江中下游冲洪积物覆盖区深部矿体定位阶段,可以试用土壤热释卤素找矿方法。

关键词: 土壤热释卤素; 常规土壤测量; 深部找矿; 铜钼矿; 安徽胡村
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)04-0691-07
The preliminary application of the heat released halogen method to the prospecting for deep orebody in the Hucun copper-molybdenum deposit, Anhui Province
ZHI Chao1,2, XIANG Wu2, ZENG Jian-Nian3, ZHANG Yu-Cheng1, BAI Liang1
1. Zhangye Geo-mine Survey Instisute of Non-frerous Metal Geological Exploration of Gansu Province, Zhangye 734012,China
2. School of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
3.School of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
Abstract

The heat released halogen method, a deep-penetrating geochemical method for ore exploration, has not been used extensively yet. The authors carried out the research on the feasibility this method in the Hucun copper deposit of Anhui Province characterized by moist hills and low mountain eluvial-slope wash covered geochemical landscape area. Based on a comparison of soil heat released halogen with the conventional soil survey, the authors have reached some conclusions: The heat released halogen method has more advantages than the conventional soil survey in that it can effectively eliminate the interference of rock body. The indicating significance of conventional soil halogen anomalies is limited and has no universality. The element anomalies of conventional soil survey are impacted by rock body or its contact zone and superficial mineralization, and hence their indicating significance has limitation; nevertheless, the barium negative anomaly area has a fairly good indicating significance for hydrothermal alteration zone. The heat released halogen anomalies correspond well with deep orebody space, the element content has similar change tendencies, and the heat released halogen anomalies appear on the surface of the vertical projection part of the orebody, which is consistent with previous conclusions. It is tentatively held that we can try to use the heat released halogen method at the deep orebody positioning stage in the Yangtze River hill and low mountain eluvial-slope wash covered geochemical landscape area.

Keyword: soil heat released halogen; conventional soil survey; deep mineral exploration; copper-molybdenum deposit; Hucun Village in Anhui Province

随着找矿深度的加大, 找矿难度也日益增加。为了提高化探找矿深度, 必须解决在厚层疏松物和岩石覆盖条件下的找矿方法问题。应用卤素作为普查找矿的探途指示元素早已引起人们的注意, 我国的一些地球化学工作者利用卤素找矿也已取得一定成效[1, 2]。卤素(F、Cl、Br、I)的化学性质决定了其迁移能力大、挥发性强的特性, 在热液矿床成矿过程中, 它们对金属元素的活化迁移起着矿化剂的作用, 能沿着断裂带迁移进入土壤, 被植被及有机质等吸附而固定在土壤中, 形成最远离矿体的晕[2, 3]。在内生成矿作用下, 卤素主要以独立矿物、类质同象、气液包裹体和活性状态(即岩石和矿物中元素呈吸附状态形式)存在。在地表, 卤素主要以吸附态存在于土壤、有机体中。传统卤素原生晕或次生晕测定的是样品中卤素的全量, 当矿体上方岩石或土壤中卤素含量普遍较高时, 后生异常易被掩饰, 在外来运积物覆盖区其异常指示则更难奏效。然而热释卤素主要热释吸附在土壤、岩石中的吸附态卤素离子, 尽可能多的提取矿化相关信息。在地球化学作用过程中, 元素的析出顺序与熔点降低的顺序相一致, 热力条件的改变能直接影响元素的活动性, 热释卤素测量就是通过改变卤素的热力性质, 使表土层中的后生吸附态卤素释出并测定其含量, 从而发现吸附态卤素异常, 达到找矿的目的。

多年来, 在卤素地球化学找矿方面已经有许多研究和进展, 热释卤素找矿方法试验研究在滨海冲积平原区, 温暖潮湿和干旱的残积物、冲积物覆盖区, 以及干旱草原和戈壁残山区的不同种类矿床上均取得了较好的理论成果和找矿效果 37, 但在长江中下游冲洪积物覆盖区景观条件下的应用则鲜有报道。笔者选择湿润中低山丘陵冲洪积物覆盖区铜陵矿集区的胡村铜矿体进行热释卤素找矿方法试验, 以探讨该方法在本区找隐伏矿体的实际效果。

1 地质背景

研究区大地构造位于下扬子坳陷带中部的铜陵断隆, 在地层区划上属下扬子分区, 出露地层为志留系— 下三叠统沉积盖层, 主要为海相碳酸盐岩和碎屑岩, 除缺失下、中泥盆统外, 从志留系至第四系层序发育较为完整(图1)。构造格局由多期不同方向、不同性质的构造变形相互叠加而成, 除存在前印支期和印支期构造外, 还发育有燕山— 喜马拉雅期构造, 主要有NE、EW、NNE、SN和NW向五组[8], 构成了区内复杂的构造变形格局。

图1 铜陵地区地质简图(据文献[9]改绘)

铜陵地区燕山期岩浆活动是铁、铜、金、硫矿床成矿的主要控矿因素。该地区有70多个岩体, 出露面积均为0.5~3 km2, 地表出露岩体大多数分布于宽约25 km、长约40 km的EW向展布的铜陵— 南陵深断裂控制的构造— 岩浆— 成矿带之上[10], 控制着区内凤凰山、狮子山、新桥、铜官山矿田等主要铜金(铁)矿产的分布(图1)。

狮子山矿田位于铜陵矿集区的西部, 矿田在铜陵市区正东偏南约7 km处。矿田内主要出露三叠系地层, 青山背斜是矿田内最大规模的主体构造。矿田出露的岩浆岩主要有花岗闪长岩、石英(二长)闪长岩和辉石(二长)闪长岩, 围绕三类岩体发育多个不同类型的铜金钼矿床。

胡村矿床位于狮子山矿田的南部, 青山次级背斜南东翼。矿区出露地层为下三叠统薄— 中厚层灰岩和条带状灰岩, 区内发育近SN向、NNW向和NNE向断裂, 在平面呈“ Y” 形, 控制了区内胡村花岗闪长岩体的分布。岩体周边与围岩发育了不同程度的接触蚀变, 以硅化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化为主。

胡村矿床分为浅部矿体和深部矿体两部分。浅部矿体位于-300~-600 m标高, 产于花岗闪长岩与碳酸盐岩围岩接触带附近, 矿体空间位置受接触构造带控制, 矿种以铜为主, 为典型的矽卡岩型铜矿床。主矿体长400 m, 延伸约400 m。矿体为凹凸不平的薄板状或不规则透镜状, 矿石类型主要有矽卡岩型和块状硫化物型, 另有少量大理岩型和花岗闪长岩型。胡村浅部矿体中主要矿石矿物有黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿等, 此外还有少量闪锌矿。浅部矿体成矿作用受岩浆热液影响, 可划分为矽卡岩阶段、石英— 硫化物阶段和碳酸盐阶段, 其中石英— 硫化物阶段为主要的成矿阶段。

深部矿体在-1 000 m标高以下, 主要发育于二叠系栖霞组地层、花岗闪长岩体及其接触带中, 矿体呈层状或似层状, 产状与地层基本一致, 在岩体与围岩的接触带主要发育铜矿化, 往岩体深部主要发育钼矿化, 构成“ 上铜下钼” 的成矿格局。

2 方法技术
2.1 室内样品制备流程

样品处理:与常规化探土壤样品处理一样, 选取120~160目土样0.1 g。

热释:将样品放入控温炉石英管, 在150 ℃下热释8 min, 热释的同时向热释炉石英管中通入气流量为0.5 L/min的氮气, 将热释成分吹入吸收瓶对热释卤素进行吸收。

测试:从吸收瓶中取20 ml样品上机测试, 测试指标为F、Cl。

2.2 野外工作方法

野外工程布置与常规化探方法一致。本次试验地球化学剖面位于狮子山矿田的胡村矿区(图2), 测量了3条勘探线剖面(74线、90线、94线), 按 40 m 等间距(矿区加密至20 m)采样, 共采样品90个。三条勘探线同时进行了酶提取、汞气测量、地电提取[11]及pH、电导率测量等深穿透地球化学方法试验, 文中主要分析热释卤素试验效果。94线剖面采样点数量为45个(重复样2个), 74线采样点数量为27个(重复样5个), 90线采样点数量为18个(重复样2个)。重复样品与基本样一同加工, 统一编号后送实验室分析。待获得分析数据后, 对比第一次取样的基本分析值(C1)与重复采样的分析值C2), 计算两次分析值之间的相对偏差(Er), 公式为

Er/%=2C1-C2|C1+C2×100%

从表1可以看出, 重复样与基本样测试元素相对误差基本都小于50%, 合格率100%, 数据质量可靠。

图2 胡村矿区地球化学剖面布置

表1 胡村矿区土壤热释卤素重复样相对误差统计 %
3 找矿方法试验效果
3.1 数据统计特征

元素含量的统计量能反映其在研究区内的含量分布特征。统计分析3条勘探线的80个数据后发现(表2), F、Cl变异系数分别为0.61、0.54, 说明其测试值相对稳定, 离群样较少。F、Cl最大值分别为498.74× 10-6、930.57× 10-6, 对应最大浓集系数分别为3.75、3.35, 表明F、Cl在局部非常富集。通过箱图剔除法确定异常下限, 剔除离群样后, 统计标准离差和均值, 异常下限=均值+2× 标准离差, 统计后F、Cl异常下限分别为245.51× 10-6、474.92× 10-6。

表2 胡村矿区热释卤素测量剖面数据统计
3.2 地球化学异常特征

3.2.1 74勘探线实验效果

从74线剖面(图3)可以看出, 热释F、Cl在矿体上方显示异常, 且与矿体位置对应很好。F、Cl含量变化趋势相同, 岩体东侧矿体产状陡, F、Cl异常显示为多峰跳跃式异常模式, 异常最大处F浓度值达到498.735× 10-6, 衬度为2.03, Cl浓度为 821.595× 10-6, 衬度为1.73; 在剖面中段花岗闪长岩株上方热释F、Cl含量相对较低。从常规土壤卤素全量(图4)变化趋势看, Br、I基本无异常, 整体上土壤卤素含量沿地层倾向逐渐降低, 说明受地层影响较大, 初步认为热释F、Cl能有效指示矿体。

图3 胡村铜钼矿74线热释卤素异常剖面

在74线常规土壤全量测量(-160目)中发现, Ba在剖面中部花岗闪长岩株上方显示负异常, 与热液蚀变密切相关。Cu、Ag、As、Pb、Zn、Te、Tl、Fe、Mn等显示清晰的正异常, 且与岩体及蚀变带相对应, 尤其Cu、Ag、As、Pb、Zn等在岩体东侧上方异常强度较大, Ag、Pb、Zn最大值分别达4 449× 10-6、7 963.2× 10-6、3 686.2× 10-6, Cu在岩体上方连续两个点的含量值超过500× 10-6, As连续两个值大于350× 10-6。这些元素在局部存在极高含量, 是对浅表矿化和岩体的综合指示。从深部矿体、地层产状及地层岩性变化分析, 元素容易从接触带、层间裂隙及滑脱带向上迁移, 且岩体东侧应该是异常最为明显的部位, 这与试验结果相符合。总体上认为, 常规土壤测量大多数元素异常集中在岩体上方, 主要是对岩体的指示, 岩体东侧金属元素弱异常部位具有一定的深部找矿意义。

通过对比认为, 74线常规卤素测量深部找矿意义不大, 常规土壤测量受岩体干扰因素大, 难以区分成矿信息, 而热释卤素异常与深部矿体具有良好对应关系, 初步认为热释卤素具有一定的深部矿体定位效果。

图4 铜陵胡村铜矿74线常规土壤测量地球化学异常剖面

3.2.2 90勘探线实验效果

从90线异常剖面(图5)可以看出, 热释F、Cl在矿体正上方出现显著异常, 且连续性相对较好, 宽度达120 m, 异常沿矿体倾向逐渐变弱。矿体主要赋存在岩体接触带地层中, 元素从接触带、层间裂隙及滑脱带向上迁移, 因而在剖面西端异常强度较大。剖面东侧石英闪长岩体与地层接触带上方显示热释F、Cl弱异常, 推断与东侧鸡冠山硫铁矿— 金矿有关。从岩体深部形态分析, 岩体在侵入过程中成矿热液极易灌入深部地层中, 在岩体超覆部位很有可能存在隐伏矿体。目前鸡冠山铁矿深部存在层状金矿体已被证实, 而且在附近94线钻孔结果中发现异常下方南陵湖组叶片状大理岩裂隙面存在星点状黄铁矿, 说明成矿元素可以沿岩体接触带向上迁移, 从而在地表形成异常。90勘探线土壤中F含量相当一部分大于异常下限245.51× 10-6, 最大值达484.2× 10-6, Cl异常变化趋势与F基本一致, 推断F和Cl是同物质来源, 且出露地层均为碳酸盐岩, 几乎是同一背景, 因此认为90线土壤热释F、Cl对深部矿体具有一定指示。

图5 胡村铜钼矿90勘探线热释卤素异常剖面

从90线土壤全量测量结果看(图6), 常规土壤测量Cu在剖面西端岩体及蚀变带上方显示清晰异常, 是对岩体蚀变带的指示; 其他元素在隐伏矿体头部上方均无异常。常规卤素测量Br、I在南陵湖组上方显示清晰宽阔异常, 同时Pb、Zn、Tl在剖面中部南陵湖组上方显示异常, 异常位置吻合, 其成因有待进步一研究, 推断与南陵湖组局部矿化有关。Ag、As、Te、Fe、Mn、Ba在东端石英闪长岩体与地层接触带显示清晰异常, 其中Ag在东端连续三个点含量大于900× 10-9, 最大衬值为12, 推断该异常是对鸡冠山硫铁矿— 金矿的指示, 因为东侧几个采样点均位于鸡冠山铁金矿采坑周围, 鸡冠山铁矿深部存在层状金矿体已被证实。

通过土壤热释卤素法与常规土壤测量对比认为, 热释卤素对剖面东、西两端的深部隐伏矿体均有指示, 但常规土壤测量却未在矿体主体部位上方显示异常。因此认为, 热释卤素测量对深部矿体指示效果更好。

图6 铜陵胡村铜矿90线常规土壤测量地球化学异常剖面

3.2.3 94勘探线实验效果

从图7可以看出, 热释F、Cl在矿体上方异常不显著, 但是矿体上方曲线显示多峰形式, 噪声增强, 尤其热释Cl异常比F显著, 推断Cl是胡村铜矿的重要矿化剂, 在矿床形成后, Cl经长距离迁移形成次生晕, 但该矿体埋深达1 000多米, 其迁移机理不清, 有待进一步研究。

从94线土壤全量(-160目)分析看(图8)), I、Br在深部矿体上方显示异常, 异常宽阔; Ag、As、Tl、Te、Pb、Fe、Cu、Zn、Mn等在勘探线东西两端岩体及中间深部矿体上方显示异常, 其中Mn、I、Br异常宽阔, 与深部矿体展布范围一致, Ag、As、Te、Tl、Pb、Zn、Fe、Cu仅在深部矿体上方显示单点峰值异常, 异常不可靠。

通过对比认为, 94线土壤热释卤素和常规卤素测量均能取得较好的效果, 异常范围较宽且与深部矿体有良好的对应, 且在岩体上方不显示干扰异常, 效果优于常规土壤测量。

图7 胡村铜钼矿94勘探线热释卤素异常剖面

图8 铜陵胡村铜矿94线常规土壤测量地球化学异常剖面

4 认识及结论

(1) 土壤热释卤素测量F、Cl异常能够有效指示深部矿体, 且能有效排除岩体等因素的干扰; 常规土壤卤素测量在个别剖面对深部矿体具有指示意义, 但是不具普遍性; 常规土壤测量元素异常受岩体、接触带及浅表矿化影响较大, 对深部矿体指示意义具有局限性, 其中Ba负异常对热液蚀变带具有一定指示意义。

(2) 土壤热释F、Cl含量变化趋势基本一致, 异常位置与地下1 000多米深矿体赋存空间有良好的对应, 且含量变化显示多峰形式。热释卤素异常一般形成于矿体垂直投影正上方, 这与前人研究 1215结果相似。初步认为, 在长江中下游湿润中低山丘陵冲洪积物覆盖地球化学景观区深部硫化物矿体定位阶段, 可以试用土壤热释卤素找矿方法, 同时配以低成本的电导率测量[8]、汞气测量[16, 17]能取得较好的效果。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 贾相国, 黄书俊, 栾继琛, 等. 无机与有机地球化学勘查技术方法研究与应用[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2005: 107-127. [本文引用:1]
[2] 智超, 张玉成, 陈玉峰, 等. 深部找矿研究进展综述[J]. 地质学刊, 2014, 38(4): 657-669. [本文引用:2]
[3] 郭君红. 卤素和土壤热释卤素找矿的地球化学依据[J]. 黑龙江科技信息, 2012(29): 82-82. [本文引用:1]
[4] 初绍华. 卤素找矿地球化学总结报告(摘要)[J]. 矿产与地质, 1982: 163-168. [本文引用:1]
[5] 初绍华. 国外卤素地球化学测量综述[J]. 地质与勘探, 1981(5): 46-50. [本文引用:1]
[6] 解庆林, 张学洪. 珊瑚钨锡矿床的热释卤素地球化学异常特征[J]. 矿产与地质, 1993, 7(3): 232-237. [本文引用:1]
[7] 张乾, 邵树勋, 潘家永, 等. 金属矿床的卤素元素异常及其形成机理——以粤西茶洞银金矿床为例[J]. 地质地球化学, 2001, 29(1): 1-6. [本文引用:1]
[8] 唐永成, 常印佛, 吴言昌, 等. 安徽沿江地区铜金多金属矿床地质[M]. 北京: 地质出版社, 1998: 32-44. [本文引用:2]
[9] 吴淦国, 张达, 臧文拴. 铜陵矿集区构造滑脱与分层成矿特征研究[J]. 中国科学D辑: 地球科学. 2003, 33(4): 300-308. [本文引用:1]
[10] 吴才来, 陈松永, 史仁灯, 等. 铜陵中生代中酸性侵入岩特征及成因[J]. 地球学报. 2003, 24(1): 41-48. [本文引用:1]
[11] 智超, 向武, 曾键年, 等. 地电提取法在深部找矿中的试验——以安徽胡村铜钼矿为例[J]. 物探与化探, 2015, 39(1): 149-155. [本文引用:1]
[12] 郭君红. 土壤热释卤素方法在典型矿床上的研究效果[J]. 黑龙江科技信息, 2012(34): 14-14. [本文引用:1]
[13] 田俊杰. 热释卤素找矿方法[J]. 地质与勘探, 1988(3): 45-50. [本文引用:1]
[14] 潘家永, 张乾, 邵树勋, 等. 贵州低温汞锑矿床卤素元素地球化学特征及其找矿意义[J]. 贵州地质, 1998(3): 259-262. [本文引用:1]
[15] Zhang Q, Shao S, Pan J, et al. Halogen elements as indicator of deep-seated orebodies in the Chadong As-Ag-Au deposit, western Guangdong, China[J]. Ore Geology Reviews, 2001, 18(3): 169-179. [本文引用:1]
[16] 张青伟. 综合化探方法在内蒙古新巴尔虎右旗草原覆盖区矿产普查中的应用[D]. 长春: 吉林大学, 2008. [本文引用:1]
[17] 王硕, 严长华, 彭明生, 等. 干旱—半干旱草原覆盖区地球化学找矿方法研究[J]. 地质与资源, 2011, 20(2): 128-132. [本文引用:1]