为了获取最佳和最经济的地球化学勘查效果, 基本采样网度设为1 000 m(线距)× 500 m(点距), 基岩出露区采样密度为2个点/km², 即1 km²的小格内有2个原始样品, 每个样品又由1个主采样点和主点前后300 m范围内的4个辅助采样点共同组成, 样品采集点间距大约为75 m(图3)。这些采集点一般位于小格中心的测线上, 从样品采集点的分布来看, 相当于间距1 000 m、点距75~200 m的化探剖面, 由此构成的采样点分布格局使基本单元样点控制范围得到最高限度扩展, 大幅度提高了土壤(岩屑)样品的代表性^[3]。

图3

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	图3 清白山区域化探采样点分布

工作区地势相对平坦, 第四系覆盖和基岩出露界线不清晰, 在两者交界处间杂出现, 具有基岩— 浅覆盖区过渡的特征。样品采集时要求以能采集到的基岩样品为主, 因此针对这一情况在野外采样过程中作如下规定:①注意观察覆盖区内“ 孤包” 或“ 鱼脊” 状的基岩露头, 作为最优取样部位, 当基岩出露的南北距离小于300 m时, 辅助采样点间距可适当压缩或顺基岩出露方向展布; ②基岩出露范围过小时, 部分辅助采样点可适当舍弃, 但一个样品除主点外必须保证2个以上的辅助采样点, 同时不允许出现一个基岩样品的采集过程中出现采集覆盖区样品的情况; ③采样时首先剥离表层风成堆积物, 深入基岩风化层取样, 以减少风成物质及盐碱胶结假粒级的混入; ④主、辅采样点之间样品使用不锈钢容器, 根据采集点数量等体积现场组合^[3]。

样品加工分为野外和室内加工两部分, 原始样品的野外预加工是经过-4~+20目不锈钢套筛筛取后, 用手揉搓、铁锹拍打、反复多次过筛的处理方式。室内样品加工采用水浸→ 揉搓→ 浸泡(12 h)→ 皮锤轻砸→ 淘洗→ 晾晒→ 过筛的处理方式, 样品加工用水取自居民饮用自来水, 并先后3次进行取样监控^[3], 以确保样品加工用水不会对样品造成污染。

样品加工前后, 在物质组分上存在差异, 主要表现在样品质量和淘洗后的剩余物质成分上。随机抽检了1 452件样品分别称取加工前后样品质量, 统计质量差平均值为207.11 g, 占加工前样品平均重量的24.5%。样品加工后, 样品中的盐碱基本溶解于水中, 由盐碱胶结沙土而形成的假粒级也随之解体, 通过淘洗后去除。经过-40~+120目套筛截取淘洗后的剩余物质发现其中细砂土所占的比例最大, 所以盐碱胶结的砂土是影响样品分析结果的主因^[3]。

样品组合以基岩样品为主体, 4 km²大格内的所有基岩样品缩分组合为一个分析样, 大格内其他类型(主要指覆盖区样品)的样品不参与组合。样品送交新疆矿产试验测试研究所, 用无污染碎样设备碎至-200目, 采用XRF、ICP-MS、ICP-OES、ES、AFS、Ch-ES方法测试33种元素和7种元素的氧化物^[3]。

对工作区5 452个岩屑样品主要成矿元素进行了平均值和变化系数统计, 同时也利用整个东天山地区区域化探原始数据求得区域平均值^[4], 并与工作区平均值比较。由表1可以得出:①与东天山比较, 区内相对富集的元素有W、Mo、Sb、As、Sb等, 其中W高于东天山地区40%, 其他元素都高出34%以上。②Mo的变化系数最高, 为10.9, 次为W、Bi、Au, 变化系数分别为9.69、5.31和2.32, 这些元素表现出极为强烈的分异性; As、Sb、Ag、Mn、Cu、Ni、Cr、Zn、P变化系数大于0.8, 属强分异元素。③按富集及和变化系数排序, 主要元素富集成矿序列为Mo、W、Bi、As、Sb、Au、Mn、Ag、Cr、Ni、Zn、P、V、Cu, 处于序列前部的为成矿最为有利的元素, 这与区内分布有大量中酸性岩体并存在与之相关的大型钼、钨矿床的地质背景相一致, 除此之外区内还分布有中型铜镍矿、锰矿及磷钒矿等, 后续发现的钨钼、钨铋、铜、金、铅锌、银等矿(化)线索也印证了这一地球化学特征。

表1

表1

表1 哈密磁海铁矿一带主要成矿元素平均值、富集系数和变化系数 参数 Cu Pb Zn Ag Au As Sb W Sn Mo Bi Ni Cr Mn V P 工作区( X̅) 21.4 15.8 53.2 63.1 1.24 9.28 0.65 1.39 1.81 1.47 0.25 17.8 43.2 609 76.5 561 东天山( X̅) 22.7 13.8 50.5 59 1.65 6.92 0.48 0.99 1.88 1.09 0.23 16.6 36.8 598 65.6 555 k 0.94 1.14 1.05 1.07 0.75 1.34 1.36 1.4 0.96 1.35 1.08 1.07 1.17 1.02 1.17 1.01 Cv 0.84 0.56 0.97 1.34 2.32 1.63 1.58 9.69 0.48 10.9 5.31 0.96 0.93 1.54 0.68 0.95 注: X̅为平均值, Ag、Au含量单位为10-9, 其他元素为10-6; k为工作区平均值与东天山平均值之比; Cv为变化系数

表1 哈密磁海铁矿一带主要成矿元素平均值、富集系数和变化系数

在工作区21 300 km²的范围内, 圈定40种元素的单元素异常4 621个, 综合异常204个。主成矿元素W、Mo异常主要定位于工作区中酸性岩体的外围, Mo异常以觉罗塔格矿带分布最为广泛, 该矿带内还分布有与中基性火山岩有关的Cu、Zn异常和与韧性剪切带有关的Au、As、Sb异常; W异常主要分布在卡瓦布拉克矿带内, 在工作区是该矿带最为有利的成矿元素。此外北山矿带也是W、Mo异常的主要分布区, 该矿带中Mo与Ag、P、V异常多分布在志留系和寒武系地层中, 主要反映了地层中以磷、钒矿为主的成矿条件(寒武系双鹰山组含钒的碳质板岩、含磷结核硅质岩), 同时也反映了区内北山矿带构造、岩体及热液活动造成Ag、Mo的富集和不均匀分布。而清白山一带则是Pb、Zn异常的集中分布区。以上异常特征与成矿地质背景吻合, 为寻找相应矿产提供了地球化学依据。

与以往区域化探对比, 1:25万区域化探地球化学异常特征清晰而显著, 从矿产与异常的对应关系上分析, 矿产与异常的吻合程度从18%提高到了42%^[3], 异常形成与成矿地质背景有着更为可靠的联系, 这成为异常查证并取得找矿成果的关键。

工作区内地质工作程度高, 矿权登记数量大, 仅探矿权登记面积约6 120 km², 占区内基岩出露面积的51%。查证异常不但要避开这些矿权登记范围, 还要避开以往工作程度较高的区块, 因此增加了查证异常的筛选难度。

综合异常筛选除了依据单元素异常个数、主成矿元素平均衬值、平均衬值、Σ NAP值、主成矿元素中心与伴生异常中心的距离(异常套合)、地质复杂程度、矿化情况等7个指标综合考虑外, 异常的筛选还注意以下几点:①把异常的优选置于区域地球化学背景上来考虑, 立足区域异常, 研究区域上是否存在不同级次的套合模式和不同级次地球化学模式特征, 以及单个局部异常与不同级次套合地球化学模式的关联。②把异常的优选置于区域成矿地质背景上来考虑, 以区域地质背景为基础, 立足区域找矿远景, 综合各种地学信息。③对于那些目标明确、定位性好、对应地质体较为清楚, 通过异常查证很可能有找矿发现的局部性高强度综合异常, 优先安排查证工作。④矿种定位于钨矿、钼矿、铜镍矿、铅锌银多金属矿、金矿、磷钒矿等本区优势矿产, 异常优选时注重此类矿致异常的识别。

在异常筛选的同时还针对组合分析结果, 将40种元素含量值赋值到采样大网格区属性中, 按累积频率进行颜色分级, 利用GIS软件将大网格含量大于或等于92%累积频率值所包含的单点样品挑选出来, 以区内主成矿元素W、Sn、Mo、Cu、Pb、Zn、Ag、Au等及特征伴生元素进行分组, 并提交实验室进行单点分析, 以此缩小异常源范围, 明确异常踏勘检查的范围(图4)。再将单点分析结果叠合在地质图和遥感影像上, 根据异常地质体的出露范围以及地形、地貌特征初步布置查证工作。

异常查证工作开展前, 先进行了异常踏勘, 根据踏勘结果选择合适的工作方法, 在基岩出露较好、矿化较为集中的异常区采用面积性物化探工作, 在覆盖发育的地区选择了地、物、化剖面或快速分析剖面工作, 其中快速分析设备对验证异常的可靠性、当即判别异常地质体、指导地表工程部署、缩短工作周期起到了重要作用, 而踏勘检查则在整个异常查证工作中反复进行。通过异常优选, 选出以W、Mo、Cu、Ni、Pb、Zn、Au、Ag、Rb为主的多元素综合异常共计48个, 随后进行野外踏勘, 确定对32个异常开展检查工作, 其中施工槽探工程发现矿化线索的异常有16处, 占查证异常数量的50%, 而清白山铅锌矿是快速发现、工程验证、当年见矿并推断其规模的一个典型案例。

图4

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	图4 清白山区域化探Zn含量色块、单点样含量分级和多元素异常

清白山区域化探综合异常位于磁海— 黑山梁Pb、Zn、Ag、Cd、Au、Cu、Fe地球化学高背景带上, 异常成近东西向分布, 面积为30 km², 主要异常元素为Pb、Zn、Ag、Cd, 伴生Au、Bi、MgO等(图5), 其中MgO异常与区内白云质大理岩出露范围基本一致。成矿元素Pb、Zn浓度分带明显, 异常套合好, Pb、Zn极大值分别为234× 10^-6和557× 10^-6。区域化探单点分析Pb极大值1 074× 10^-6, Zn极大值为2 416× 10^-6。

图5

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	图5 清白山铅锌矿综合异常剖析 1— 全新统化学沉积; 2— 上更新统-全新统冲洪积堆积; 3— 上更新统新疆群; 4— 爱尔基干岩群; 5— 古硐井岩群; 6— 二长花岗岩; 7— 英云闪长岩; 8— 一般性断裂; 9— 韧性及韧脆性断裂; 10— 整合界线; 11— 韧性剪切带; 12— 综合异常及编号

异常踏勘时携带快速分析仪对每个高值点的5个样品采集点逐个观测, 由此发现了含铅、锌的褐铁矿化蚀变大理岩。在含矿地层中除褐铁矿化蚀变这一容易现场识别的矿化特征外, 并无明显的找矿标志, 矿化岩石中的铅锌金属矿物亦不可见(图6), 加之清白山地区正处于基岩与大面积覆盖的过渡区, 基岩出露情况不好, 不适合展大比例尺的化探工作, 给地表找矿工作带来难度。针对上述情况, 以500 m间距布置了5条1:1万地球化学剖面, 剖面中Pb、Zn异常连续, 宽度在300~500 m之间, Pb极大值为968× 10^-6, Zn极大值为1 778× 10^-6。在剖面之间有零星基岩出露部位, 以自由网或半自由网用快速分析仪进行观测。为提高代表性, 观测样品为-20目的岩屑, 观测结果直接做成点位符号图, 现场指导地表矿化带的连接和槽探工程的布设。快速分析仪观测的Pb、Zn高含量点对应地质体与地球化学剖面一致。

图6

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	图6 铅锌矿石照片

清白山地区位于塔里木盆地东北缘北山古生代裂谷系, 出露的地层以中元古界古硐井岩群为主, 为一套浅变质的片岩系及碎屑岩夹碳酸盐岩, 岩性主要为石英片岩、石英岩、白云石大理岩及变质玄武岩。此外还出露有蓟县系爱尔基干岩群, 为一套富含硅镁质的浅海相碳酸盐岩建造, 岩性为白色白云质大理岩, 夹少量厚层状石英岩。区内侵入岩发育, 岩石类型主要为斜长花岗岩、二长花岗岩, 呈岩株或岩枝状产出, 在岩体外接触带有硅化、碳酸盐化等蚀变。根据地球化学剖面和快速分析成果, 按100~200 m间距工布设探槽11条, 矿化带断续延伸1.4 km, 最宽处为280 m, 赋矿层位为古硐井岩群的褐铁矿化白云石大理岩。矿化蚀变以褐铁矿化、硅化、透闪石化、碳酸盐化、绿泥石化为主。根据分析成果划分为6个矿段, 圈定大小锌矿体32个, 其中L1、L5、L6三个矿段规模较大(图7)。

L1长300 m, 见矿5层, 累计厚13.29~37.62 m, Zn最高含量3.51%, 平均含量2.59%; L5长250 m, 见矿6层, 累计厚4.32~19.03 m, Zn最高含量为2.84%, 平均含量0.99%; L6长250 m, 见矿10层, 累计厚38.98~56.41 m, Zn最高含量2.61%, 平均含量1.18%。

目前根据已有槽探、钻探工程控制, 估算334级Pb+Zn金属量8.8万t, 矿区及外围物化探异常显示, 在该区寻找沉积变质型层控铅锌矿的潜力巨大, 矿床规模有望达到中— 大型。此外在清白山外围磁海至M1033以东有近35 km的大理岩带, 岩带中心为中酸性岩体, 沿大理岩带分布有Pb、Zn、Ag、Cd、Au、Mo、Rb等异常, 是寻找与中酸性侵入岩浆活动构造破碎有关的沉积变质、中高温热液交代型矿床的有利地区。

图7

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	图7 清白山铅锌矿区地质简要 1— 第四系; 2— 石英片岩; 3— 黑云母石英片岩; 4— 黑云母斜长片麻岩; 5— 石英岩; 6— 大理岩; 7— 白云石大理岩; 8— 斜长角闪岩; 9— 斜长花岗岩; 10— 二长花岗岩; 11— 白岗岩; 12— 地质界线; 13— 断裂; 14— 石英脉; 15— 闪长岩脉; 16— 矿体及编号; 17— 探槽位置及编号

新疆北山成矿带历来以金、铁、铜、钨为优势矿种, 已发现的矿产有金、铁、铜、钨、锡、镍、稀有金属、钒、铀、钼等^[5]。清白山铅锌矿的发现开拓了北山成矿带的找矿空间, 同时也证实了环塔里木前寒武系老地层的找矿潜力。