引用本文
严己宽, 玉强忠. 基于采样点的化探异常成矿元素研究——以广东大宝山铜多金属矿田为例[J]. 物探与化探, 2016,40(2): 279-283.
YAN Ji-Kuan, YU Qiang-Zhong. A study of anomalous ore-forming elements based on geochemical sampling points: A case study of the Dabaoshan copper-polymetallic orefield in Guangdong Province[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2016,40(2): 279-283.
Doi:10.11720/wtyht.2016.2.08  
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基于采样点的化探异常成矿元素研究——以广东大宝山铜多金属矿田为例
严己宽, 玉强忠
广东省地球物理探矿大队,广东 广州 510800

作者简介: 严己宽(1966-),男,高级工程师,毕业于长春地质学院,一直从事地质地球化学勘查研究工作。

收稿日期: 2015-04-01
基金: 中国地质调查局项目(资[2013]01-036-099)
摘要

化探异常成矿元素的确定是异常评价的主要问题之一。在总结前人研究工作的基础上提出了一种基于采样点的成矿元素确定方法,将异常矿化度、异常衬度值与浓集系数联系起来,提出浓集系数越低的元素,成为成矿元素要求其异常矿化度越高,异常衬度值越低;一定范围内采样点上第一成矿元素的组合反映了矿种类型。将该方法成功应用于广东大宝山铜铅锌钨钼多金属矿田构造岩石测量成矿元素的分析中,对于详细分析化探异常主要成矿元素及其分布、分带特征具有重要的实用价值,适用于浓集系数不同的元素成矿能力的比较研究。

关键词: 采样点; 化探异常; 成矿元素; 矿化度; 异常衬度; 浓集系数
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2016)02-0279-05 doi: 10.11720/wtyht.2016.2.08
A study of anomalous ore-forming elements based on geochemical sampling points: A case study of the Dabaoshan copper-polymetallic orefield in Guangdong Province
YAN Ji-Kuan, YU Qiang-Zhong
Geophysical Prospecting Party of Guangdong Province, Guangzhou 510800, China
Abstract

The determination of the ore-forming elements is one of the main problems of geochemical anomaly evaluation. Based on previous studies, the authors propose a new method of ore-forming elements determination based on geochemical sampling points, in which anomaly mineralization and anomaly contrast are linked to the concentration coefficient. The lower the concentration coefficient of the element, the higher the anomaly mineralization and the lower the anomaly contrast to ore-forming element. The composition of first ore-forming elements based on the sampling point within a certain range reflects the mineral type. The method was successfully applied to the ore-forming elements analysis of the structure-rock sample from the Dabaoshan copper-lead-zinc-tungsten-molybdenum polymetallic orefield in Guangdong Province. It has important practical value for a detailed analysis of the main ore-forming elements of geochemical anomalies and their distribution, and is suitable for a comparative study of mineralization capabilities of elements with different concentration coefficients.

Keyword: sampling point; geochemical anomaly; ore-forming element; mineralization level; anomaly contrast; concentration coefficient

多元素化探异常中哪一种或几种元素为成矿元素是异常评价的主要问题之一, 特别是在研究多种成矿作用、多类型矿化发育的矿床或矿田时。前人对于异常成矿元素的分析研究主要基于异常的总体特征, 是使用某一个指标来进行分析评价的。笔者在总结前人研究工作的基础上, 提出了一种基于采样点的, 将异常矿化度、异常衬度值与浓集系数联系起来的化探异常成矿元素研究方法, 对于详细分析化探异常主要成矿元素及其分布、分带特征具有良好的实用价值。

1 常用成矿元素确定方法

为了确定化探异常成矿元素, 前人使用了多种异常含量或综合指标, 包括:

1) 浓度分带法(以边界品位为参照)。邵跃[1] 等提出利用各元素的边界品位为基准的异常分带法, 以边界品位的1/10作为异常内带的下限, 然后依次降低1/2定为亚内带、中带、外带、亚外带等5个级次, 最靠近边界品位的元素为成矿元素。该方法主要用于微量元素原生晕测量。

2) 异常成矿度(DOM)法。史长义、任天祥[2] 等提出成矿度指标, 即各元素异常在综合异常中重叠部分的面金属量(SNAP)与直接指示元素综合异常的面金属量(MNAP)的比值。一般成矿度大于 0.5, 且排在前3位的元素可能是该异常的成矿元素。在直接指示元素未知的情况下, 该方法使用有困难, 且不同成矿地质背景下, 异常叠合程度差异较大。

3) 浓幅分位法。刘文辉[3] 提出浓幅分位1/m=(logCp-logCb)/(logCi-logCb)(其中Ci为边界品位, Cb为背景值, Cp为浓幅分位值; 对数函数的底可以是10或e)。给定浓幅分位1/m(m可为2、4、8等)可求出浓幅分位值Cp, 得出浓幅分位值表。对比元素异常含量与浓幅分位值, 可得出其在浓幅分位区间的含量分布, 进而确定主成矿元素及矿化类型。该方法实际上是浓度分带法的改进。

4) 马振东等在进行全国矿产资源潜力评价时提出用衬度异常量RNAP(=(异常均值-背景值)× 异常面积/背景值)来识别主成矿元素, 认为衬度异常量位于前列的为主要成矿元素, 均值附近的为重要伴生元素, 其他为一般伴生元素。该方法为传统的异常规模法的改进[5]。

5) 周乐尧等[4] 提出利用系统核与核度理论来评价异常, 认为主成矿元素是核度最高的一个或几个。该方法主要基于异常元素相关性, 受分析项目、采样介质和采样方法影响较大。

上述方法均未考虑同样数值下不同元素成矿能力的差异, 并且都是基于整个异常的参数或结构特征来评价化探异常的成矿元素, 未能揭示异常自身成矿元素的差异或变化。

2 基于采样点的成矿元素分析法

异常成矿元素的确定主要看其相对于异常下限(或背景值)和边界品位的富集程度。当异常衬度或矿化度指标值相同时, 不同元素(矿种)成矿特征的差别可以很大。克拉克值低者(如Sb)易有高异常衬度而难有高矿化度, 克拉克值高者(如Fe)易有高矿化度而难有高异常衬度, 它们之间并非线性关系。根据异常矿化度或衬度的比较来确定主成矿元素时, 应在浓集系数(边界品位与克拉克值之比)大致相当的元素之间进行才较为可靠。元素的浓集系数越大, 则其作为成矿元素所要求的矿化度就越低, 而异常衬度值要求则越高。据此提出了异常成矿元素分析步骤:

1) 根据区域已知矿产或地球化学特点选择可能成矿元素。

2) 将可能成矿元素按照浓集系数的大小以 5 000、50为界分为高、中、低三类。

3) 计算每个采样点可能成矿元素的异常衬度值(与异常下限之比)和矿化度(与最可能成矿类型边界品位之比)。

4) 对可能成矿元素分别按照衬度值或矿化度进行排序, 根据地质条件确定每一类成矿元素的选取下限, 并对成矿元素进行判断。

当不同浓集系数类别元素共同存在且都满足成矿元素要求时, 以矿化度作为主要排序依据。

主成矿元素的上述确定方法只在预选阶段考虑面积因素。区域上主成矿元素是变化的, 局部则相对稳定。

3 应用实例

应用上述方法对大宝山铜多金属矿田进行了分析预测。

3.1 研究区概况

大宝山矿田位于东西向贵东构造岩浆带南缘与北东向吴川— 四会深断裂带交汇部位, 矿区出露地层大部分为泥盆系, 其次为寒武系和侏罗系, 其中以中泥盆统东岗岭组(棋梓桥组)为铜多金属矿主要含矿层位。

矿田位于雪山嶂背斜的北东倾没端, 区内褶皱以东部的大宝山向斜为主, 断裂按方向分为三组, 北北西向主断裂及其伴生的次级断裂是铜多金属控矿构造; 东西向断裂是与花岗闪长斑岩有关的斑岩型钨钼矿床控岩控矿构造; 北东东向断裂既是铜多金属床成矿后断裂, 又是晚期铜硫矿体成矿前或成矿期断裂。

区域北部燕山早中期贵东复式花岗岩岩基呈东西向产出, 矿区同期或较晚的潜火山作用形成中酸性次英安斑岩、花岗闪长斑岩, 岩浆活动末期有辉绿岩、霏细岩和粗玄岩脉侵入。北北西向九曲岭— 大宝山次英安斑岩体与大宝山铜多金属矿关系密切, 东西向船肚花岗闪长斑岩体是船肚钨钼矿成矿母岩, 大宝山花岗闪长斑岩体则是大宝山钼矿钼矿床的成矿母岩。

大宝山矿田内矿床类型较多, 代表矿床以东部似层状铜多金属矿与风化淋滤型褐铁矿、中部斑岩型钼矿等大型矿床为主(图1), 其次有西部船肚小型矽卡岩型钨钼矿和斑岩型钼矿床、层状铜多金属矿西侧产出的小型隐伏脉状铜多金属矿。

图1 大宝山矿集区地质矿产分布1— 兰塘群砂页岩; 2— 大堂阶测水段粉砂岩、石英砂岩、页岩; 3— 帽子峰组页岩; 4— 天子岭组灰岩; 5— 大理岩化灰岩; 6— 东岗岭组上亚组粉砂质页岩沉凝灰岩、火山角砾岩互层; 7— 东岗岭下亚组泥炭质灰岩; 8— 桂头群砂岩、砾岩夹页岩; 9— 寒武系砂板岩; 10— 燕山一期粗粒斑状花岗岩; 11— 燕山二期花岗闪长斑岩; 12— 燕山二期花岗闪长岩; 13— 燕山一期次英安斑岩; 14— 矽卡岩型钨矿钼矿带; 15— 沿挤压破碎带充填的脉状钨铜矿化带; 16— 斑岩型钼(钨)矿带; 17— 斑岩型钼(钨)矿化带; 18— 褐铁矿铁帽; 19— 大宝山向斜轴; 20— 压性冲断层; 21— 压扭性断层; 22— 扭性断层; 23— 多金属矿化投影线; 24— 勘探线编号; 25— 岩体编号; ①— 船肚花岗闪长岩体; ②— 大宝山花岗闪长斑岩体; ③— 九曲岭次英安斑岩体; ④— 大宝山次英安斑岩体; ⑤— 徐屋次英安斑岩体; ⑥— 丘坝次英安斑岩体; ⑦— 鸡麻头次英安斑岩体; ⑧— 贵东花岗岩岩体

针对大宝山矿田开展了100 km2以构造蚀变岩和断裂充填物为主的1:5万岩石测量工作, 样品按照500 m× 400 m的采样格子布置, 每个格子采样2个, 平均采样密度为9.7个样/km2。

3.2 主成矿元素及找矿远景部位分析

根据区域已知矿产特点, 选择Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Ag、Sb、Bi、Mo、Hg和Au为可能成矿元素, 计算每个采样点可能成矿元素的异常衬度值、矿化度。研究区可能独立成矿的金属矿种Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Ag、Sb、Bi、Mo、Hg、Au的最低边界品位分别为 25× 10-2、2 000× 10-6、3 000× 10-6、5 000× 10-6、600× 10-6、1 000× 10-6、40× 10-6、5 000× 10-6、5 000× 10-6、300× 10-6、400× 10-6、1× 10-6。

将可能成矿元素按照浓集系数大小分为低、中、高三类, 即低浓集系数的Fe, 中等浓集系数的Cu、Pb、Mo、W、Sn、Zn、Ag和Au, 高浓集系数的Sb、Bi和Hg。其中Fe单独一类, 由于作为褐铁矿床缺少进一步找矿价值, 在此不作评价。对中、高浓集系数的两类主要的可能成矿元素分别按照衬度值或矿化度进行排序, 根据地质成矿条件确定每一类成矿元素的选取下限:浓集系数低者异常衬度值不小于2且矿化度不小于1/3, 浓集系数中等者异常衬度值不小于3且矿化度不小于1/30, 浓集系数高者异常衬度值不小于10且矿化度不小于1/100。根据矿化度高低对每个点上满足成矿元素条件的元素进行排序, 最高的为第一成矿元素。

达到成矿元素标准的点主要分布于大宝山铁铜多金属矿— 大宝山钼矿— 船肚钨钼矿及其外围(图2)。以达标点数(研究区总点数为974)或分布面积而论, 主要成矿元素(不包括Fe2O3)依次为(点数)Cu(85)、W(57)、Pb(54)、Mo(31)、Au(29)、Ag(28)、Zn(26)、Bi(19)、Sb(12)、Sn(8)、Hg(0)。该序列反映了研究区主要成矿元素的分布广度次序, 与矿集区已知主要成矿及伴生元素组合非常一致, 但W、Pb的位置更为靠前, 显示其找矿潜力更大。

采样点上第一成矿元素(矿化度最高者)组合特点见图3。由图可见, 大宝山铁铜多金属矿上第一成矿元素以Cu为主, 次为Pb、Zn, 个别为W、Sb, 伴生成矿元素Au、Ag和Bi等都没有成为第一成矿元素; 大型斑岩型钼矿上第一成矿元素非常单一, 就是Mo; 船肚矽卡岩型钨钼矿第一成矿元素为W、Mo。第一成矿元素组合与区段已知矿种非常一致。

图2 大宝山研究区成矿元素分布点位

图3 大宝山矿集区第一成矿元素组合分布(图例说明与图2一致)

值得注意的是, 铁铜多金属矿北部与北东部出现了两块以Cu、W为第一成矿元素的组合分布区, 大宝山钼矿北侧、船肚钨钼矿南侧出现了以W为第一成矿元素的区段, 铁铜多金属矿东西两侧出现单一以Cu为成矿元素的区段, 它们都是值得重视的找矿部位。现场踏勘采样分析结果, 在上述以Cu、W为第一成矿元素组合的分布区都发现了连续的钨铜矿化。

4 讨论

1) 异常衬度或矿化度对于不同浓集系数水平的元素的成矿意义是不同的, 这种变化除了由异常背景值、异常下限或边界品位的不确定性引起外, 还与成矿类型及其地质构造背景紧密相关。加强这种关系的研究, 有利于深化对于地球化学异常与成矿关系的认识, 以更好地服务于地质找矿预测。

2) 基于采样点的成矿元素分析结果, 判断有多少点或多大面积的成矿元素分布区具有找矿意义时, 需要充分考虑成矿地质背景与工作比例尺, 一般情况下孤立点的找矿价值很小。

3) 本次基于采样点的成矿元素分析使用的是岩石测量资料, 用土壤或水系沉积物测量数据来分析成矿元素时需要充分考虑元素的表生地球化学行为影响, 特别是在跨越多个景观地球化学单元的时候。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 邵跃. 热液矿床岩石测量(原生晕法)找矿[M]. 北京: 地质出版社, 1997. [本文引用:1]
[2] 任天祥, 伍宗华, 羌荣生. 区域化探异常筛选与查证的方法技术[M]. 北京: 地质出版社, 1998. [本文引用:1]
[3] 刘文辉. 应用浓幅分位值对确定区域成矿元素的探讨[J]. 甘肃科技, 2009, 25(1): 41-44. [本文引用:1]
[4] 周乐尧, 邱郁双. 一种新的化探异常评价方法[J]. 地质与勘探, 1998, 34(6): 40-43. [本文引用:1]
[5] 高四新, 赵强, 王超, 等. 应用衬度异常量法在宁夏六盘山立洼峡寻找铅锌矿[J]. 物探与化探, 2014, 38(2): 363-369. [本文引用:1]
[6] 李祥能, 曾钧跃, 李康宁, 等. 广东连平地区锡铅锌多金属矿远景调查报告[R]. 广东省地质调查院, 2011. [本文引用:1]
[7] 吴海陆, 范运岭, 罗强, 等. 广东省韶关市大宝山矿山密集区深部铜金钼矿战略性勘查项目成果报告[R]. 广东省地质调查院, 2012. [本文引用:1]
[8] 魏振伟, 赵仁明, 刘聪, 等. 广东省韶关市大宝山钼多金属矿接替资源勘查报告[R]. 广东省第三地质队, 2011. [本文引用:1]
[9] 覃慕陶, 王玉珉. 广东省韶关市大宝山多金属矿床地质勘探总结报告书[R]. 广东省705地质大队, 1961. [本文引用:1]
[10] 曾世伟, 庄明正. 广东省曲江县大宝山多金属矿区补充地质勘探报告(钼矿床东矿带部分)[R]. 广东省937地质大队, 1981. [本文引用:1]
[11] 刘安华, 庄明正、陈定舞, 等. 广东省曲江县大宝山多金属矿区南部铅锌矿床补充勘探地质报告[R]. 广东省937地质大队, 1987. [本文引用:1]
[12] 邓学勤, 林少聪, 古小胡, 等. 1: 5万大坑口镇、沙口镇幅区域地质调查报告[R]. 广东省706地质大队, 1993. [本文引用:1]
[13] 魏振伟, 王虹, 刘秋云, 等. 广东省韶关市大宝山多金属矿区资源/储量核查报告[R]. 广东省地勘局七○五地质大队, 2009. [本文引用:1]
[14] 胡新发, 吴寿宁, 周伟平, 等. 广东省韶关市曲江区大宝山多金属矿区0线以北铜硫铅锌多金属矿资源储量核实报告[R]. 湖南省有色地质勘查局一总队, 2006. [本文引用:1]
[15] 刘秋芳. 广东省韶关大宝山矿区船肚钨钼矿床初步勘探总结报告[R]. 广东省地勘局705地质大队, 1961. [本文引用:1]
[16] 黄承烈. 广东省韶关大宝山矿区多金属矿床西部矿带初步勘探总结报告书[R]. 广东省地勘局705地质大队, 1961. [本文引用:1]