引用本文
杜保峰, 蔡志超, 王传先, 曾祥, 常永伟, 张馨元. 河南洛宁南岭地区土壤地球化学异常特征及找矿前景[J]. 物探与化探, 2015,39(1): 29-34.
DU Bao-Feng, CAI Zhi-Chao, WANG Chuan-Xian, ZENG Xiang, CHANG Yong-Wei, ZHANG Xin-Yuan. Characteristics of soil geochemical anomalies and prospecting potential of Nanling area in Luoning Country, Henan Province[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(1): 29-34.  
Doi:10.11720/wtyht.2015.1.05
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河南洛宁南岭地区土壤地球化学异常特征及找矿前景
杜保峰1,2, 蔡志超2, 王传先3, 曾祥2, 常永伟2, 张馨元2
1.河南省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室,河南 郑州 450001
2.河南省地质调查院,河南 郑州 450001
3.河南省地质科学研究所,河南 郑州 450001

作者简介: 杜保峰(1985-),男,硕士,助理工程师,毕业于中国地质大学(武汉),主要从事矿床地球化学研究及成矿预测工作。

收稿日期: 2014-01-06
基金: 河南省地质勘查基金项目([2011] 02-04)
摘要

河南洛宁南岭地区位于华北克拉通南缘与秦岭造山带结合部位之北侧,属熊耳山铅锌金银多金属成矿带之北亚带。通过对该区开展1:1万土壤地球化学测量,分析元素地球化学特征、单元素异常特征、异常赋存的地质环境等,圈定了4个综合异常区并进行查证,在Ⅰ号异常区寻找到一条铅银矿化体。结合成矿地质条件分析,认为该区找矿前景很好,是寻找中低温热液充填交代型铅锌银多金属矿的有利地区。对该区继续开展工作,可望获得突破性进展。

关键词: 土壤地球化学异常; 铅锌银; 找矿前景; 洛宁县南岭
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)01-0029-06
Characteristics of soil geochemical anomalies and prospecting potential of Nanling area in Luoning Country, Henan Province
DU Bao-Feng1,2, CAI Zhi-Chao2, WANG Chuan-Xian3, ZENG Xiang2, CHANG Yong-Wei2, ZHANG Xin-Yuan2
1. Henan Key Laboratory of Metal Mineral Mineralization Geological Processes and Resource Utilization, Zhengzhou 450001, China
2. Henan Institute of Geological Survey, Zhengzhou 450001, China
3. Henan Institute of Geological Sciences, Zhengzhou 450001, China
Abstract

Located in the juncture between the Qinling orogenic belt and the southern margin of the North China Craton, the Nanling area in Luoning County of Henan Province belongs to the northern subzone of the Xiong'ershan lead-zinc-gold-silver polymetallic metallogenic belt. Based on 1:10 000 soil geochemical survey, the authors analyzed the element geochemical characteristics, single-element anomalies and geological environment for the occurrence of anomalies in the Nanling area, and finally delineated four comprehensive anomaly areas. Through verification, the authors found a lead-silver mineralization body in No.Ⅰanomaly area. In combination with an analysis of metallogenic geological environment, the authors hold that this area has promising prospecting potential for lead-zinc-silver resources and is a favorable area in search for epithermal filling metasomatic lead-zinc-silver polymetallic deposits. Continual work in the area is likely to get a breakthrough.

Keyword: soil geochemical survey; lead-zinc-silver; prospecting potential; Nanling of Luoning County

豫西南岭地区位于河南省洛宁县西南部与卢氏县接壤地带, 属熊耳山铅、锌、金、银多金属成矿带之北亚带[1]。区域上已发现中大型铅锌金银矿床多处, 如沙沟— 月亮沟铅锌银矿床、蒿坪沟银金矿床、龙门银矿床、铁炉坪银矿床、范庄银铅锌矿床、上宫金矿床等[2, 3, 4, 5, 6, 7], 具备良好的成矿地质条件和找矿前景。

研究区属熊耳山区, 地形为中低山丘陵地貌, 最高海拔约830 m, 最低海拔约520 m, 高差较大, 基岩上多覆盖土壤层, 其厚度为0.2~3 m不等, 地表植被发育。笔者主要通过对研究区开展1: 1万土壤地球化学测量, 分析异常特征并进行查证, 提出未来找矿前景。

1 地质概况

研究区大地构造位置位于华北克拉通南缘与秦岭造山带结合部位的北侧, 熊耳山变质核杂岩构造的西段[8, 9]。区内出露地层有中元古界熊耳群许山组、鸡蛋坪组、马家河组, 为一套中基性— 中酸性火山熔岩, 主要岩性有块状或杏仁状(玄武)安山岩、大斑安山岩、英安岩、英安质角砾熔岩、流纹岩夹凝灰质砂砾岩(图1)。古近系渐新统大峪组角度不整合在马家河组之上, 为一套河流相、泛滥平原相、冲积扇相沉积岩, 主要岩性为砾岩、砂(粉砂)岩, 局部夹薄层状泥岩。第四系下更新统午城黄土为一套风积产物, 由褐红色黏土和灰白色钙质结核层组成。

区内褶皱构造不明显, 脆性断裂较发育, 有NW— NWW向、NE向两组, 其中以NE向断裂最为发育, 有F3、F4、F5、F6, 走向30° ~55° , 倾向NW, 倾角45° ~65° ; NW— NWW向断裂有F1、F2, 走向280° ~315° , 倾向NE, 倾角50° ~75° 。区内侵入岩出露较少, 仅在东南部发育一花岗细晶岩脉, 沿NE向F5断裂带产出。

2 土壤地球化学测量
2.1 样品采集和测试方法

野外土壤地球化学采样网度为200 m× 40 m, 测线方向120° , 利用便携式GPS卫星定位仪, 辅以罗盘进行定点, 对采样点及周围的地形地质特征作详细记录。样品采自无污染的B层或B+C层, 采样深度一般为10~30 cm。样品处理严格按照干燥— 碎样— 过筛(60 目)— 拌匀— 称重(≥ 150 g)— 装袋— 装箱的工序, 严格防止样品相互污染, 最后送交化验室分析。野外共采集样品338件, 化验分析由国土资源部郑州矿产资源监督检测中心完成, 分析项目为Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、W、Mo、F等10种元素。分析方法:As、Sb采用氢化物原子荧光法, Au采用石墨炉原子吸收光谱法, Ag采用发射光谱法, W、Mo采用极谱法, F采用离子选择电极法, Cu、Pb、Zn采用X荧光光谱法分析。

图1 洛宁县南岭研究区地质概略
1— 第四系下更新统午城黄土; 2— 古近系渐新统大峪组; 3— 中元古界马家河组; 4— 中元古界许山组; 5— 中元古界鸡蛋坪组; 6— 花岗细晶岩脉; 7— 角度不整合界线; 8— 断层及编号。

2.2 土壤地球化学特征

根据勘查地球化学中有关的定义和计算公式[10], 对土壤地球化学原始数据进行统计分析。结果显示(表1), 研究区As、Sb、W、Pb、Zn、Ag的平均含量分别为上陆壳丰度值的10.95、7.30、3.07、2.92, 1.77、1.92倍, 在本区形成了较高的背景; Mo、Cu、F、Au在本区平均含量不高, 呈低背景分布。W、Pb、Zn、Ag含量的变化系数均较大, 异常强度较高, 说明它们在空间上呈分异分布, 尤其W、Pb呈强分异分布, 元素局部富集或贫化的趋势较强; 而As、Sb、Cu、F、Au含量的变化系数较小或中等, 异常强度中等偏低, 说明它们在空间上的分布是弱不均匀或基本均匀的, 元素局部富集或贫化的趋势较弱。

运用SPSS统计分析软件对土壤地球化学原始数据进行相关性分析(表2)和R型聚类分析(图2)。可以看出, Pb、Zn、Ag、Sb、Cu相关性最为密切, 为一组中低温热液活动期次的元素组合; W、Mo、F相关性较高, 为一组高温热液活动期次的元素组合; As与前两组元素均具有一定的相关性, 反映其从高温至低温均有活动; Au与其他元素相关性不明显, 反映Au的热液活动性可能较弱。

表1 南岭地区土壤地球化学数据统计
表2 南岭地区土壤地球化学数据相关系数矩阵(n=338)

图2 南岭地区土壤地球化学元素R型聚类分析谱系

2.3 单元素异常特征

各元素异常下限与异常浓度分带的确定:首先统计其几何均值X与离差S, 对大于X+3S 与小于X-3S 的数据进行逐步剔除, 然后统计剩余数据的均值C0 和离差S0, 按T=C0 +kS0计算几何下限, 取真值后作为研究区的异常下限, 并根据研究区地质背景进行调整, 最后确定各元素异常下限。异常浓度分带采用异常下限的1、2、4倍确定。

单元素地球化学异常图采用GeoIPAS 2.1软件绘制完成(图3)。在图中, Pb、Zn、W、Ag、Cu、Sb异常较明显, 均具浓集中心, 内、中、外分带特征清晰; Mo、As、Au、F异常相对较弱, 具中、外带或仅有外带。Pb、Zn、Ag、Cu、Sb异常较为集中, 主要分布于研究区南部和中部, 围绕熊耳群(杏仁状)安山岩、英安岩呈面状分布。整体上, Pb、Zn、Ag、Cu、Sb异常强度高、规模大, 异常分布相似, 且具有较好的套合性, 也说明Pb、Zn、Ag、Cu、Sb相关性较高。W、Mo、F异常则主要分布于研究区东北部和西北部, 异常相对集中, 亦说明W与Mo、F之间相关性高。As异常分布在研究区东北部、南部和西北部。Au主要为弱小异常, 分布比较分散。

2.4 综合异常特征

根据研究区土壤元素地球化学特征、单元素异常特征、异常赋存的地质环境等, 圈定土壤地球化学综合异常区4个(图3), 各异常区特征如下。

2.4.1 Ⅰ 号异常区

位于研究区东南部, 异常形态呈不规则面状, 南侧未封闭, 异常面积约0.30 km2。异常元素套合较好, 主要由Pb、Zn、Cu、Ag等组成, 并伴有As、Sb、W、Mo、F等, 主体为一套中低温元素组合, 并伴有高温元素W、Mo、F等, 主要分布于异常区西北侧。Pb、Zn、Cu、Ag异常均具浓集中心, 内、中、外分带特征清晰, 规模大, 强度高。单异常Pb最高含量5 885.4× 10-6, 平均值1 079.45× 10-6; Zn最高含量6 202× 10-6, 平均值1 245.17× 10-6; Ag最高含量0.89× 10-6, 平均值0.47× 10-6; Cu最高含量165.5× 10-6, 平均值86.98× 10-6。异常区出露地层为熊耳群许山组块状或杏仁状玄武安山岩、安山岩、大斑(玄武)安山岩等, 鸡蛋坪组英安岩、英安质角砾熔岩、流纹岩等, 马家河组安山岩、杏仁状安山岩、凝灰质砂砾岩。异常区内NE向断层较为发育, 花岗细晶岩脉沿NE向F5断层带出露, 脉岩中长石多已蚀变为高岭石和绢云母, 推断深部可能有隐伏岩体存在。

Ⅰ 号异常应主要为岩浆热液活动及构造活动共同作用的结果, 成矿地质条件较为有利, 是寻找中低温热液型Pb、Zn、Cu、Ag多金属矿体的有利部位。另外, 异常中心处Pb含量为5 885.4× 10-6 , Zn含量6 202× 10-6, 均已达到边界品位, 在地表找到矿化的可能性较大, 是下一步工作的重点。

2.4.2 Ⅱ 号异常区

位于研究区中西部, 异常形态呈不规则圆形, 异常面积约0.14 km2, 异常浓集中心明显, 相互套合较好。异常区主要由Pb、Zn、Ag等异常组成, 并伴有Cu、Au、W、Mo、As、F等异常。Pb、Zn、Ag异常均具浓集中心, 内、中、外分带特征清晰, 规模较大, 强度较高。单异常Pb最高值504.9× 10-6, 平均156.68× 10-6; Zn最高值890× 10-6, 平均538× 10-6; Ag最高值1.11× 10-6, 平均0.54× 10-6。异常区出露地层为熊耳群许山组块状或杏仁状玄武安山岩、安山岩、大斑(玄武)安山岩、杏仁状中斑安山岩, 第四系下更新统午城黄土。异常区内发育NWW向F1断层。

该异常区元素组合较为复杂, 既有高温元素, 又有中低温元素, 元素组合较好, 其中Pb、Zn、Ag异常浓集程度高, 规模较大, 且成矿地质条件有利, 是寻找Pb、Zn、Ag多金属矿体的有利部位。

2.4.3 Ⅲ 号异常区

位于研究区东北部, 异常形态呈不规则面状, 东侧未封闭, 异常面积约0.31 km2, 异常区主要由W异常组成, 并伴有Mo、Sb、F、Pb、Zn、Ag等异常。W异常浓集中心明显, 规模大, 强度高, 内、中、外分带特征清晰, 单异常W最高604.64× 10-6, 平均62.34× 10-6。异常区出露地层为熊耳群许山组块状或杏仁状玄武安山岩、安山岩、大斑(玄武)安山岩, 古近系渐新统大峪组砾岩、砂(粉砂)岩, 第四系下更新统午城黄土。

图3 洛宁县南岭地区土壤地球化学测量元素异常

该异常区既有高温元素, 又有中低温元素, 其中以W为主的高温成矿元素强度较高, 规模较大, W、Mo、F等单元素异常线状分布不明显, 推断可能为深部隐伏岩体致使成矿元素聚集[12, 13], 是寻找与W相关矿体的有利部位。

2.4.4 Ⅳ 号异常区

位于研究区西北部, 异常形态呈不规则状, 西侧未封闭, 异常面积约0.15 km2, 异常区各元素套合较好, 强度中等。异常区主要由Mo、W、As、F、Pb等异常组成。Mo异常具中、外带, 规模中等, 强度一般。单异常Mo最高3.11× 10-6, 平均1.63× 10-6。异常区出露地层为熊耳群鸡蛋坪组英安岩、英安质角砾熔岩、流纹岩等, 古近系渐新统大峪组砾岩、砂(粉砂)岩。

该异常区元素组合以Mo等高温元素为主, 规模较大, 强度中等, 而Pb、Zn、Ag异常规模较小, 强度较低, 对于寻找钼钨矿具有一定的找矿前景。

2.5 异常查证

首先对Ⅰ 号异常区进行了重点查证。地表检查中, Ag的两个单异常中心正好分布于NE向F4、F5断层破碎带周围, 两断层破碎带内硅化、褐铁矿化和赤铁矿化较强, 褐铁矿主要沿带内英安质、安山质碎裂岩表面和破碎裂隙发育, 赤铁矿主要沿带内破碎裂隙和围岩英安岩节理充填发育。在异常区中心偏北处出露一走向NEE65° 的石英脉, 宽约0.3~0.6 m, 因地表覆盖严重, 延伸长度不确定, 该石英脉局部发现黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化矿石, 表面已氧化为褐铁矿、孔雀石和白铅矿, 边缘可见绢云母化(图4a), 初步认为该异常是由中低温热液元素Pb、Zn、Ag引起的多金属矿致异常。在该异常中心处布置一个探槽, 发现多条矿化石英脉(图4b), 采取化学样进行分析, 其中一个宽约0.5 m的矿化石英脉Pb含量1.36× 10-2, Ag含量206× 10-2, 均已达到工业品位, 为一铅银矿(化)体。

Ⅱ 号异常区地表检查中, F1断层带内及两侧裂隙中可见少量褐铁矿化和赤铁矿化, 在布置的一探槽中对破碎蚀变安山岩采取化学样分析, Pb含量最高0.12× 10-2, Zn含量最高0.31× 10-2, 铅锌矿化接近边界品位; Ⅲ 号异常区在地表安山岩裂隙中见少量褐铁矿化, 并见石英脉中电气石出露(图4c), 可以解释为F等高温气体元素的富集, 并推断深部可能有隐伏岩体赋存; Ⅳ 号异常地表仅见安山岩裂隙中发育少量褐铁矿化, 暂无其他矿化显示。

图4 洛宁县南岭地区典型现象照片
a— 石英脉中黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化露头; b— 探槽中发育的方铅矿化石英脉; c— 石英脉中产出的电气石

3 找矿前景分析
3.1 成矿地质条件

与区域对比, 研究区多金属矿化的矿种以铅锌银矿为主, 其矿化范围主要限于断裂破碎带及旁侧裂隙, 与该区火山岩地层、侵入岩和断裂构造密切相关。

该区处于熊耳群火山岩地层区, 该套地层是区域重要的铅锌银多金属矿含矿岩系, 含有丰富的铅锌银等成矿物质[5, 14, 15, 16], 其岩性为块状或杏仁状(玄武)安山岩、英安岩、英安质角砾熔岩、流纹岩、凝灰质砂砾岩等, 节理裂隙十分发育, 有利于后期热液活动和物质交换, 进而交代充填成矿, 因此是本区铅锌银多金属成矿的主要矿源层。

研究区NE向和NW向断裂构造较为发育, 为矿质的运移和矿液沉淀富集提供通道和场所, 断裂不仅是主要的导矿构造, 其旁侧的小规模节理裂隙亦是主要赋矿场所。

研究区分布的花岗细晶岩脉及推断的深部隐伏岩体亦是铅锌银富集成矿的必要条件之一。

3.2 找矿前景

根据研究区土壤地球化学综合异常特征、异常查证情况、成矿地质条件分析, 认为该区找矿前景很好, 是寻找中低温热液充填交代型铅锌银多金属矿的有利地区, 如通过对4个异常区开展以下工作, 可望获得突破性进展。

(1)此次异常查证, 对Ⅰ 号异常区仅布置了两个探槽进行揭露, 发现了一条铅银矿化体, 说明该异常区寻找铅锌银矿体前景较好; 另据异常区主要发育Pb、Zn、Cu、Ag组合, 推测其处于矿体偏上部, 剥蚀程度较浅, 矿体向深部应有较大延深。以后仍应加强地表矿化详细追索, 尤其是破碎带和石英脉的寻找, 并通过开展构造地球化学采样、激电中梯剖面测量和EH4测深等物探手段, 以及更多探槽工程的揭露, 寻找和查明矿化体的空间展布特征, 最后择优布置钻探验证深部铅锌银矿体赋存状况, 圈出可供进一步勘查的有利地段。另外, 该异常区南部未封闭, 若该异常区找矿实现较大进展, 可向南拓展研究区范围, 并对隐伏岩体进行深钻验证, 拓展找矿空间和矿种类型, 实现更大的找矿突破。

(2)Ⅱ 号异常区前缘元素Pb、Zn、Ag异常浓集程度高, 规模较大, 并伴有Cu、W等中高温元素异常, 推测其处于矿体中上部, 剥蚀程度相对较浅, 矿体向深部亦应有较大延深。下一步须在地表详细追索的基础上开展激电中梯剖面测量, 了解硫化物分布情况, 并加以探槽工程揭露, 若矿化较好可考虑钻探进行深部验证。

(3)对于Ⅲ 号和Ⅳ 号异常区, 主要发育W、Mo等尾晕元素组合, 推测其处于矿体偏下部, 剥蚀程度较深, 矿体向深部延伸有限。因此应继续加强地表追索, 亦可开展一定的激电中梯剖面测量和探槽工程等工作, 强化异常检查程度, 在取得较准确认识的基础上, 决定下一步的找矿工作部署。

4 结语

通过对研究区开展1: 1万土壤地球化学测量及查证工作, 在Ⅰ 号异常区寻找到一条铅银矿化体, 取得了较好的找矿效果, 相信下一步的工作将会使找矿实现更大突破。同时也使笔者认识到相对于西部地区, 东部地区基础地质和矿产勘查工作程度高, 找矿难度大已成为共识, 但也绝不是无矿可找。窥斑见豹, 本研究区铅银矿化体的发现, 从某种程度上说明东部地区仍具有较大的资源潜力和找矿前景, 特别是一部分露头矿和浅部矿, 有待更进一步地认真寻找、勘查。

致谢:野外工作和成文过程中得到了河南省地质调查院姚新年、董海敏等同志的指导和帮助, 在此表示衷心的感谢。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 郑榕芬. 河南省熊耳山沙沟银铅锌矿床地质特征﹑矿物组合及银的富集规律研究[D]. 北京: 中国地质大学, 2006. [本文引用:1]
[2] 支风岐, 刘灵恩, 索勇. 河南省熊耳山西段沙沟西银铅矿区地质特征及找矿前景分析[J]. 矿产与地质, 2004, 18(1): 35-38. [本文引用:1]
[3] 杨群周, 彭省临, 张林, 等. 河南熊耳山地区铜矿找矿前景分析[J]. 地质与勘探, 2004, 40(1): 12-16. [本文引用:1]
[4] 贡二辰. 熊耳山金银多金属成矿带西带地质特征与成矿浅析[J]. 矿产与地质, 2007, 21(6): 649-652. [本文引用:1]
[5] 燕长海, 刘国印, 彭翼, 等. 豫西南地区铅锌银成矿规律[M]. 北京: 地质出版社, 2009. [本文引用:2]
[6] 贡二辰. 河南省洛宁县蒿坪沟银金多金属矿区地质特征及找矿方向分析[J]. 地质与勘探, 2008, 44(1): 21-25. [本文引用:1]
[7] 张巧梅, 解庆林, 翟东兴, 等. 河南铁炉坪银矿床地球化学特征研究[J]. 地质找矿论从, 2002, 17(2): 121-126. [本文引用:1]
[8] 李永峰. 豫西熊耳山地区中生代花岗岩类时空演化与钼(金)成矿作用[D]. 北京: 中国地质大学, 2005. [本文引用:1]
[9] 郭保健, 戴塔根, 徐孟罗, 等. 熊耳山北坡拆离断层带地球化学特征及其与金银矿化的关系[J]. 矿产与地质, 1997, 11(1): 20-25 [本文引用:1]
[10] 刘英俊, 邱德同. 勘查地球化学[M]. 北京: 科学出版社, 1987. [本文引用:1]
[11] Taylor S R, Mclennan S M. The chemical composition evolution of the continental crust[J]. Review Geophysics, 1995, 33: 241-265. [本文引用:1]
[12] 杨志强. 新疆东戈壁钼矿床化探异常特征及找矿突破的关键思路[J]. 地质找矿论丛, 2013, 28(2): 281-288. [本文引用:1]
[13] 郭铁明. 天目山钼矿区地球化学特征及找矿标志[J]. 物探与化探, 2007, 31(4): 309-312. [本文引用:1]
[14] 王志光, 崔毫, 徐孟罗. 华北地块南缘地质构造演化与成矿[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1997. [本文引用:1]
[15] 赵荣军. 河南卢氏县杜关地区地球化学异常及找矿效果[J]. 物探与化探, 2001, 25(6): 447-452. [本文引用:1]
[16] 郭保健, 李永峰, 王志光, 等. 熊耳山Au-Ag-Pb-Mo矿集区成矿模式与找矿方向[J]. 地质与勘探, 2005, 41(5): 43-47. [本文引用:1]