0 引言
近年来随着基岩出露区地质勘查程度的不断提高,地表找矿难度越来越大,在覆盖层超过2 m的地区,常规化探手段难以取得良好的找矿效果。为进一步拓宽找矿区域,实现新的找矿突破,笔者提出在浅覆盖区重要成矿带利用浅钻地球化学测量开展新一轮找矿工作,旨在为甘肃省浅覆盖找矿提供理论支撑和应用实践。北山成矿带位于塔里木板块、西伯利亚板块和华北克拉通交汇部位[1-2],是中亚成矿带中部的重要组成部分[3],成矿条件优越,是寻找金多金属矿床的有利地区[4⇓⇓⇓⇓⇓-10]。自20世纪50年代以来,北山成矿带相继发现了辉铜山铜矿、花牛山铅锌矿、小狐狸山钼矿、金窝子金矿、马庄山金矿、南金山金矿、霍勒扎德盖金矿等一大批矿床[3],极大地带动了地方经济发展。北山地区存在大面积浅覆盖区域,在重要成矿区或已知矿床外围的浅覆盖区具有较好的成矿潜力[11⇓-13]。为此,甘肃省自然资源厅在南金山金矿外围部署了“甘肃省肃北县南金山金矿外围浅覆盖区金资源调查”项目,通过开展机动浅钻地球化学测量试点工作,实现重点成矿区带浅覆盖区新的找矿突破。
浅钻地球化学测量是指在常规地球化学测量难以达到取样层位的浅覆盖区利用机动浅钻以基岩面之上残积层为主要采样层位,采集残积物以及下伏基岩样品的地球化学勘查方法[14-15]。该技术突破了浅覆盖区常规地球化学勘查方法难以奏效和多解性等瓶颈,为浅覆盖区地球化学测量奠定了基础[16⇓-18]。南金山金矿是北山成矿带典型的浅成低温热液型矿床,金矿化带沿NE向延伸至外围浅覆盖区,成矿潜力较好[19]。笔者通过在该区开展浅钻取样,查明浅覆盖区下伏残积层及基岩中元素的地球化学分布、分配特征,圈定化探异常,发现矿化线索,并通过应用示范,初步建立一套适合北山干旱戈壁荒漠景观浅覆盖区的机动浅钻化探方法技术组合,为北山成矿带浅覆盖区找矿提供借鉴。
1 研究区地质概况
研究区大地构造位置处于天山—兴蒙造山系,额济纳—北山弧盆系,明水岩浆弧[20]。成矿带位于明水加里东—华力西期Au、Cu、Fe、Pb、Zn、Ag、W成矿带[21],沿该成矿带已发现有马庄山金矿、南金山金矿、460金矿、明锡山锡砷矿、南金山叶腊石矿等。区内出露地层有石炭系、新近系、第四系(图1)。石炭系地层分布于研究区南西及中部,为一套不稳定陆缘滨浅海环境沉积的陆源碎屑岩、火山碎屑沉积岩和碳酸盐岩。区内岩浆作用强烈,岩浆活动以中石炭世中酸性侵入岩为主,岩石类型主要为肉红色二长花岗岩、石英闪长岩等,脉岩有石英脉、闪长岩脉,其中石英闪长岩与金矿(化)体关系密切[22]。区内断裂构造可分为近EW向、NE向及NNE向,金矿(化)严格受断裂构造控制,尤其是NE向与NNE向“入”字型断裂交汇部位及次级断裂是成矿的有利部位[23],在构造交汇处,构造应力集中,含矿热液来源丰富[24]。
图1
图1
南金山金矿外围一带地质矿产分布(据1:5万野马大泉幅修编[22])
1—第四系全新统冲积层;2—第四系更新统冲洪积物;3—新近系苦泉组;4—石炭系白山组;5—中石炭世二长花岗岩;6—中石炭世石英闪长岩;7—闪长岩脉;8—石英脉;9—性质不明断层;10—平移断层;11—中型金矿床位置;12—金矿点位置;13—铜多金属矿床位置;14—叶腊石矿床位置;15—地层产状;16—研究区
Fig.1
Geological and mineral map of the periphery of Nanjinshan gold mine (revised according to 1:50,000 Yemadaquan map[22])
1—Quaternary Holocene alluvium; 2—Quaternary Pleistocene alluvial diluvium; 3—Neogene Kuquan formation; 4—Carboniferous Baishan formation; 5—middle Carboniferous monzogranite; 6—middle Carboniferous quartz diorite; 7—diorite vein; 8—quartz vein; 9—fault of unknown nature; 10—strike-slip fault; 11—location of medium-sized gold deposit; 12—location of gold mine; 13—location of copper polymetallic deposit; 14—location of pyrophyllite deposit; 15—stratum occurrence; 16—study area
2 研究区覆盖层特征
研究区景观属北山干旱荒漠戈壁残山区[25-26],地表约56%的面积被第四系及新近系地层覆盖。通过标准孔施工,基本查明了覆盖层自地表至基岩的不同覆盖结构单元层特征,将覆盖结构单元层自上而下划分为第四系、新近系、残积层和基岩层4大层、10小层(图2a、图2c),各层之间具有一定的差异。第四系:自上而下分为土黄色砂砾石层、灰色—灰白色砂砾石层和灰白色—杂色砾石层3小层;新近系:自上而下分为砖红色粉砂质泥岩、黄绿色粉砂质泥岩、浅灰黑色—灰褐色泥岩、浅褐色—浅黄褐色泥岩、浅黄褐色砂砾石层共5小层;残积层:主要由岩石碎屑及少量黏土质组成,深部残积层普遍含水;基岩层:岩性主要为石炭系白山组凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质板岩、英安岩、大理岩等,局部见二长花岗岩、英云闪长岩。本次浅钻地球化学测量采集的样品主要由残积层岩石碎屑组成,碎屑大小约0.2~3 cm,呈棱角状,为机械破碎的产物。覆盖层厚度在空间上变化幅度较大,整体呈现出向北东部带状急剧增厚的趋势(图2b),甚至部分地段厚度出现突变现象,结合区域资料[22],推测该区古地理环境为沿NE向断裂形成的深切割河道。在充分了解覆盖层特征的基础上,对浅覆盖区开展了浅钻地球化学测量。
图2
图2
研究区覆盖结构单元层综合柱状图(a)、覆盖层厚度等值线(b)及覆盖层沉积示意(c)
Fig.2
Comprehensive histogram of overburden structure unit layer (a), contour map of overburden thickness(b) and schematic diagram of overburden deposition (c) in the study area
3 研究方法
通过实地踏勘和机动浅钻标准孔施工,对研究区地质背景、地理景观特征(图3a)等有了初步了解,合理划分了覆盖区与基岩出露区范围(图2b),大致了解了覆盖结构单元层性质及厚度,以此对比分析研究已知矿床(南金山金矿)特征。采用车载空气正循环+三翼合金刮刀钻进/气动潜孔锤钻进工艺,依据覆盖层厚度,按照不同网度对浅覆盖区由浅到深开展机动浅钻化探取样(图3b),对覆盖区内部出露的零星基岩区开展土壤测量,并在成矿有利地段进行了加密取样,进一步分析研究区地球化学特征,圈定化探异常,初步了解能指示矿(化)体位置的元素异常组合。运用踏勘、野外快速分析、土壤剖面测量等开展概略查证,在基岩区运用土壤剖面、激电中梯剖面及适量的槽探工程进行详细查证,在浅覆盖区运用浅钻地球化学剖面、激电中梯剖面、激电测深等进行详细查证。在地表工作基础上对主要异常浓集中心择优进行钻孔验证,以期发现覆盖层下部金矿(化)体。
图3
图3
研究区浅覆盖区地貌景观(a)及机动浅钻现场施工照片(b)
Fig.3
Photos of landform and landscape of shallow overburden area in the study area (a) and on-site construction photos of motorized shallow drilling (b)
3.1 钻进工艺选择
本次工作采用空气正循环进行钻进,采用正阶梯Ф100三翼合金刮刀钻头,Ф90冲击器配Ф100钎头气动潜孔锤和Ф108金刚石钻头。根据钻遇地层性质的不同,采用不同的钻进工艺。钻进第四系松散层、残积层时选用三翼合金刮刀钻头钻进,进尺效率高且样品质量好。钻进新近系泥岩层(厚度小于3 m)选用螺旋钻杆配套刮刀钻头穿过,泥岩层厚度大于3 m采用空气、水混合物正循环钻进。钻进砾石层和基岩层等完整坚硬的地层选用气动潜孔锤钻头钻进。部分钻孔视具体情况,在钻进至基岩层时,可运用岩心管+金刚石钻头直接提取岩心。
3.2 采样网度
本次研究采用1:25 000地形地质图作底图,依据盖层厚度,采用不同网度、不同技术方法开展工作。
基岩裸露区:盖层厚度小于1 m的基岩裸露区或极浅覆盖区按照250 m×125 m的网度进行土壤测量,本次工作基岩区采集样品278件,采样密度48.77个点/km2。
浅覆盖区:盖层厚度1~30 m区域按照250 m×250 m网度采用机动浅钻进行取样;盖层厚度30~50 m区域按照250 m×500 m网度采用机动浅钻进行取样;盖层厚度大于50 m区域按照工作部署择优开展机动浅钻取样。浅钻施工时,利用快速分析仪进行现场元素分析,根据实际情况进行加密,浅覆盖区浅钻采样126件,采样密度16.8个点/km2。
3.3 采样介质
基岩区土壤测量:采样介质为代表下伏基岩的残坡积物质。采样时避开风成沙、淤积软泥、有机质、盐积物、冲积砾石等干扰物的混入。本次工作土壤测量采样粒级-4~+20目。
浅覆盖区浅钻地球化学测量:采样部位为基岩上部含有棱角或半棱角状岩石碎屑的残积层。主要采集能反映原生地质环境和找矿信息的以基岩风化碎屑为主的残积物,并应同时采集其下部岩石样品(新鲜岩石或风化基岩)。机动浅钻采样粒级为-4~+80目。
3.4 样品采集与分析
土壤测量采样时在采样点周围15~30 m范围内3~5处多点采样,组合成一个样品。
浅覆盖区采用车载空气正循环潜孔锤+合金刮刀钻进工艺开展机动浅钻化探取样,采用单孔单样,缩分采集进尺1 m内的样品。钻进穿过残积层到达基岩面后,至少再钻进50 cm,以连续缩分取样方式采集粗颗粒或岩块形成组合的岩石样品。浅钻采样中残积层的识别主要利用钻进的声音变化,以及残积层和覆盖层的颜色差、硬度差及样品特征等信息进行判断。
在过筛前对结块样品应轻揉或用木棒敲打至碎,然后进行充分筛分,每个样品质量应不少于300 g。样品送甘肃省地矿局四勘院实验室分析,分析元素有Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Co、Ni,分析方法以电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)为主体,辅以石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)、原子荧光光谱法(AFS)、垂直电极发射光谱法(OES)及其他分析方法[27],分析误差≤5%,分析结果与质量精准可靠。
4 地球化学特征
本次运用地球化学勘查一体化系统(GeoChem Studio3.6)对浅钻地球化学测量数据与常规土壤测量数据进行处理。首先对浅钻地球化学测量数据与常规土壤测量数据进行校正处理,统计全区地球化学指标特征参数,分析元素富集特征,其次采用聚类分析法、因子分析法对该区各元素之间的相关性进行研究。
4.1 浅钻测量数据与常规土壤测量数据的接轨
研究区覆盖区范围采用浅钻地球化学测量,基岩区采用常规土壤测量,二者采样点位分布区地质背景相近,采样层位一致,均为残积层,仅在采样深度、采样方法、采样粒级存在差异,对于在表生环境下地球化学性质不活跃元素,属于同一系统内具有承接关系的有机整体,因此二者元素背景值不会出现很明显的差异;对于Hg等在表生环境中地球化学性质活跃的元素,二者背景值之间存在较大差异[28]。
4.1.1 消除误差的数据处理方法
运用“背景趋同”的对比校正方法,将浅钻地球化学测量数据与常规土壤测量数据看作两个母本,各自计算不同元素的算术平均值(
以0.5<校正系数(k1或k2)<1.5作为数据校正差异性显著与否的判别检验标准,当k1或k2=1时,表明两个母本间没有差异;当0.5<(k1或k2)<1.5时,表明两个母本间偏差在50%以内,属于允许超差范围内;当1.5<(k1或k2)、(k1或k2)<0.5时,表明两个母本间偏差较大,应当查明引起较大差异的原因[28]。
4.1.2 数据校正结果
根据表1,除Pb、Sb、Sn、Ag、Hg的浅钻地球化学测量算术平均值
表1 经过迭代剔除后的算术平均值及校正系数
Table 1
| 参数 | Cr | Co | Ni | Cu | Zn | Mo | W | Pb | Bi | As | Sb | Sn | Ag | Hg | Au | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 算术平均值 | 72.0 | 8.3 | 26.6 | 31.1 | 96.7 | 2.42 | 3.15 | 22.8 | 0.27 | 70.8 | 4.37 | 1.1 | 66.528 | 35 | 5.5 | |
| 62.8 | 6.9 | 24.4 | 20.4 | 69.2 | 1.91 | 2.48 | 23.4 | 0.28 | 62.5 | 5.37 | 1.4 | 71.539 | 55 | 5 | ||
| 校正系数 | k1 | 0.87 | 0.83 | 0.92 | 0.66 | 0.72 | 0.79 | 0.79 | 1.03 | 1.04 | 0.88 | 1.23 | 1.27 | 1.08 | 1.57 | 0.91 |
| k2 | 1.15 | 1.20 | 1.09 | 1.52 | 1.40 | 1.27 | 1.27 | 0.97 | 0.96 | 1.13 | 0.81 | 0.79 | 0.93 | 0.64 | 1.10 | |
注:Au、Ag、Hg含量单位为10-9,其余元素为10-6;`X1为浅钻地球化学测量算术平均值,`X2为常规土壤测量算术平均值;k1=`X2/`X1(以浅钻地球化学测量为参照),k2=`X1/`X2(以常规土壤测量为参照)。
4.2 元素富集特征
表2 研究区地球化学参数统计
Table 2
| 元素 | 地球化学场(n=384) | 地球化学背景场 | D | 北山地区 背景值[31] | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S | Cv | Kk | S0 | Cv0 | Kk0 | |||||
| Cr | 73.40 | 87.70 | 1.19 | 1.63 | 66.00 | 22.30 | 0.50 | 1.47 | 4.37 | 44.94 |
| Co | 8.30 | 9.80 | 1.18 | 0.88 | 7.40 | 3.30 | 0.35 | 0.78 | 3.33 | 9.43 |
| Ni | 29.10 | 30.90 | 1.06 | 1.24 | 25.30 | 12.10 | 0.52 | 1.08 | 2.94 | 23.38 |
| Cu | 29.20 | 42.50 | 1.46 | 1.72 | 24.40 | 13.40 | 0.79 | 1.44 | 3.80 | 17.00 |
| Zn | 93.30 | 79.40 | 0.85 | 2.21 | 78.50 | 34.10 | 0.81 | 1.86 | 2.77 | 42.30 |
| Mo | 2.76 | 2.98 | 1.08 | 3.58 | 1.86 | 1.13 | 1.47 | 2.42 | 3.91 | 0.77 |
| W | 4.29 | 6.85 | 1.60 | 4.77 | 2.61 | 1.16 | 1.29 | 2.90 | 9.71 | 0.90 |
| Pb | 34.90 | 87.60 | 2.51 | 2.53 | 23.50 | 10.50 | 0.76 | 1.70 | 12.39 | 13.80 |
| Bi | 0.43 | 0.72 | 1.67 | 0.62 | 0.27 | 0.12 | 0.17 | 0.39 | 9.56 | 0.69 |
| As | 122.10 | 185.60 | 1.52 | 33.73 | 66.20 | 69.10 | 19.09 | 18.29 | 4.95 | 3.62 |
| Sb | 8.02 | 9.98 | 1.24 | 19.56 | 5.03 | 4.50 | 10.98 | 12.27 | 3.54 | 0.41 |
| Sn | 1.40 | 0.70 | 0.50 | 0.76 | 1.30 | 0.30 | 0.16 | 0.70 | 2.51 | 1.85 |
| Ag | 286.91 | 764.48 | 2.66 | 5.58 | 69.69 | 21.32 | 0.41 | 1.36 | 147.62 | 51.40 |
| Hg | 52.00 | 35.00 | 0.67 | 3.05 | 49.00 | 29.00 | 1.70 | 2.88 | 1.28 | 17.03 |
| Au | 22.90 | 88.20 | 3.85 | 18.62 | 4.90 | 3.80 | 3.09 | 3.98 | 108.47 | 1.23 |
注:`X、`X0为剔除异常值前后的算术平均值;S、S0为剔除异常值前后的离差;Cv、Cv0为剔除异常值前后的变异系数(Cv= S/
4.3 元素相关性特征
4.3.1 聚类分析
对原始数据进行Z得分标准化,采用最近邻元素和皮尔逊相关性进行聚类分析(图4),以距离系数20为界可以将元素划分为7组,第一组为Co、Cu、Cr、Ni,为一组典型的基性—超基性岩富集元素组合,结合研究区特征,以距离系数5为界将该组元素进一步划分为Co、Cu和Cr、Ni两组,判断Co、Cu组合主要与区内的Co矿化有关;Cr、Ni组合与区内的基性—超基性岩浆活动有关。第二组为Au、Ag、As、Sb、Mo,为一组典型的中低温热液型金矿化指示元素,Mo作为高温元素与其他元素具有较好的相关性,可能与多期次热液活动有关。第三组元素组合为Pb、Zn,与研究区内的Pb矿化有关。其他各元素单独划分一组,显示其与其他元素之间相关性差,具有相对独立的地球化学活动特性。
图4
4.3.2 因子分析
R型因子分析是研究元素共生组合的有效手段[31⇓⇓⇓-35],使用SPSS软件对原始数据进行R型因子分析,利用Bartlett球度检验(Bartlett test of sphericity)和KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)检验对所选数据的相关关系进行检验[34],采用正交旋转因子载荷矩阵确定因子元素组合,按照特征值>1和累积方差贡献>80%提取出6个主因子(表3),F1因子主要元素组合为Mo、As、Sb、Hg,主要为一组热液活动的前缘晕元素组合,Mo相关性可能与多期次热液活动有关;F2因子主要元素组合为Co、Cu,为研究区内Co矿化元素组合;F3因子主要元素组合为Cr、Ni,为一组典型的基性—超基性岩浆岩富集元素组合;F4因子主要元素组合为Au、Ag、W,主要为一组Au矿化指示元素,W的相关性判断与多期热液活动有关;F5因子主要元素组合为Pb、Zn,为一组中低温Pb、Zn矿化指示元素组合,也是热液型矿化的中间晕元素;F6因子主要元素组合为Sn、Bi,为一组典型的酸性岩浆岩中富集的高温元素组合,与研究区内广泛发育的酸性侵入岩有关。
表3 因子旋转后的成分矩阵
Table 3
| 元素 | 成分 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | |
| Cr | -0.039 | 0.041 | 0.952 | -0.002 | 0.043 | 0.08 |
| Co | 0.099 | 0.896 | 0.295 | 0.063 | 0.017 | 0.016 |
| Ni | 0.123 | 0.458 | 0.835 | 0.02 | 0.088 | 0.023 |
| Cu | 0.199 | 0.912 | 0.039 | 0.108 | 0.038 | 0.003 |
| Zn | 0.151 | 0.183 | 0.17 | 0.019 | 0.863 | 0.012 |
| Mo | 0.603 | 0.299 | -0.037 | 0.003 | 0.252 | 0.014 |
| W | -0.187 | 0.075 | -0.044 | 0.787 | 0.198 | 0.056 |
| Pb | 0.029 | -0.092 | -0.045 | 0.002 | 0.852 | 0.099 |
| Bi | -0.066 | 0.081 | -0.138 | -0.035 | 0.165 | 0.857 |
| As | 0.699 | 0.36 | 0.086 | -0.018 | 0.033 | -0.156 |
| Sb | 0.842 | 0.093 | 0.069 | 0.194 | 0.133 | -0.061 |
| Sn | 0.039 | -0.072 | 0.356 | 0.06 | -0.036 | 0.752 |
| Ag | 0.494 | -0.017 | 0.123 | 0.642 | -0.091 | -0.038 |
| Hg | 0.541 | -0.253 | -0.083 | 0.063 | -0.147 | 0.275 |
| Au | 0.223 | 0.085 | -0.004 | 0.786 | -0.111 | -0.008 |
注:提取方法为主成分分析法;旋转方法为凯撒正态化最大方差法;旋转在7次迭代后已收敛。
4.4 异常特征
因全区各元素数据均服从对数正态分布,采用背景场的对数均值(X0)和对数标准离差(S)来计算异常下限T(T=X0+2×S) [36]。通过对浅钻化探数据和常规土壤测量数据的分析,除Cu、Hg外,其他元素均具有相似的地球化学背景,故未对其进行数据校正,用原始数据直接成图,对Cu、Hg依据校正系数进行校正后进行成图。15种元素分别计算异常下限勾绘异常,研究区共圈定单元素异常143处。在15种元素异常叠合图上,根据各元素异常空间分布关系,以包含公共面积的最大范围,结合地质背景确定综合异常范围。共圈定综合异常7处(图5),其中甲2类异常1处,乙2类异常1处,乙3类异常4处,丙2类异常1处,主成矿元素Au及其指示元素异常整体呈NE向展布,与南金山金化矿展布方向一致,显示出良好的成矿潜力。
图5
图5
研究区地质简图(a)、Au地球化学异常分布(b)及Ag地球化学异常分布(c)
1—全新统;2—更新统;3—新近系;4—石炭系白山组;5—中石炭世二长花岗岩;6—中石炭世石英闪长岩;7—中石炭世闪长岩;8—次生石英岩;9—性质不明断层;10—平移断层;11—正断层;12—逆断层;13—机动浅钻孔位;14—土壤测量点位;15—施工见矿钻孔;16—元素高值点;17—浅钻剖面位置;18—综合异常及编号;19—地球化学测量范围;20—选矿厂位置;21—金矿化带;22—金银矿化带
Fig.5
Geological sketch map (a), Au geochemical anomaly distribution (b) and Ag geochemical anomaly distribution (c) of the study area
1—Holocene; 2—Pleistocene; 3—Neogene; 4—Carboniferous Baishan formation; 5—middle Carboniferous monzogranite; 6—middle Carboniferous quartz diorite; 7—middle Carboniferous diorite; 8—secondary quartzite; 9—fault of unknown nature; 10—strike-slip fault;11—normal fault; 12—reverse fault; 13—motor-driven shallow drilling position; 14—soil survey points; 15—drilling of ore in construction; 16—high value point of element; 17—position of shallow drilling section; 18—comprehensive abnormality and number; 19—geochemical survey range; 20—concentrator location; 21—gold mineralization zone; 22—gold-silver mineralized zone
AP-3异常位于研究区中部,异常区内被大面积第四系和新近系苦泉组覆盖,根据机动浅钻施工结果,主要岩性见有凝灰质砂岩,少量凝灰岩、断层角砾岩,岩石具较强的硅化、褐铁矿化。元素组合为Au、Ag、As、Sb、Zn、Co,异常元素组合复杂,主要为一组中低温热液元素组合和偏基性岩浆岩中富集元素组合,Au、Ag、As具三级浓度分带,Sb具两级浓度分带,其余元素具一级浓度分带,其中Au、Ag套合性好,Au峰值485×10-9,Co峰值259×10-6。该异常位于南金山金矿的东延,综合研究认为其成矿前景良好。
AP-5异常位于研究区西侧,其南西侧为南金山金矿,该异常为南金山南矿带的东延部分,异常区内出露岩性见有凝灰质砂岩、凝灰岩、英安岩等,闪长岩脉呈NE向穿插,岩石普遍硅化、褐铁矿化、叶腊石化发育。元素组合为Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Mo、Co、Ni,异常元素组合复杂,浓集中心明显,套合性好,延伸稳定,其中Au、Ag、As、Co、Ni、Cu具三级浓度分带,Sb、Mo具两级浓度分带,其余元素具一级浓度分带,Au峰值大于1 000×10-9,Ag峰值大于5 000×10-9,综合研究认为其成矿前景良好。
5 找矿效果
在研究区内选择机动浅钻地球化学测量可以捕获明显的化探异常(图5)。通过进一步查证,在全区新发现金矿体7条,银矿体2条,取得了较好的找矿效果。
基岩区通过利用土壤剖面、地质填图、槽探等手段进行异常查证,新发现金矿化带1条,长1 km,宽50~200 m,延伸稳定。初步圈定金矿体6条,银矿体1条(图6),金矿体长100~255 m,平均厚1.21~9.00 m,Au平均品位1.03 ~4.91 g/t,Au品位最高达16.3 g/t。矿体主要赋存于石炭系白山组,在次生石英岩中或次生石英岩化火山碎屑岩内产出。针对基岩区Au4、Au5矿体,施工了ZK0001对其进行验证,孔内见2层矿,矿体真厚度0.77~2.21 m,Au平均品位0.9~5.61 g/t,含矿岩石为次生石英岩。
图6
图6
基岩区Au1~Au3矿体(a)和Au4~Au6矿体(b)采样平面
1—凝灰质砾岩;2—含砾凝灰质砂岩;3—沉凝灰岩;4—硅质灰岩;5—英安质凝灰岩; 6—次生石英岩脉;7—闪长岩脉;8—Au矿体及编号;9— Ag矿体及编号;10—实测性质不明断层;11—实测逆断层;12—地层产状;13—勘探线位置及编号;14—见矿钻孔位置及编号;15—完工探槽及编号;16—矿体厚度(m)/金平均品位(g/t) 银平均品位(g/t)
Fig.6
Sampling plan of Au1~Au3 orebody (a) and Au4~Au6 orebody (b) in bedrock area
1—tuffaceous conglomerate; 2—pebbly tuffaceous sandstone; 3—sedimentary tuff; 4—siliceous limestone; 5—dacite tuff; 6—secondary quartz vein; 7—diorite vein; 8—Au ore body and number; 9—Ag ore body and number; 10—measured fault with unknown nature; 11—measured reverse fault; 12—stratum occurrence; 13—location and number of exploration line; 14—location and number of borehole in the mine; 15—completed exploratory trench and its number; 16—thickness of ore body (m) / average grade of gold (g/t) average grade of silver (g/t)
浅覆盖区针对AP-3、AP-5异常运用浅钻地球化学剖面、激电中梯剖面测量和激电测深进行详细查证,进一步缩小了找矿靶区。结合物探方法进行了深部矿化信息研究,南金山矿区资料显示,视极化率14%左右可能是金属硫化体引起。研究区激电测深视极化率断面图显示,覆盖层下部视极化率12%~25%,浅钻剖面异常区深部100 m左右可能存在金属硫化体,深部200 m以下激电异常较好,找矿潜力较大。在上述研究基础上,优选在AP-3、AP-5异常浓集中心分别实施ZK9601、ZK0401两个钻孔进行钻探验证,在覆盖层下部新发现金矿化带1条,矿化带长1 100 m,宽10~30 m。其中在ZK0401中发现隐伏金矿体1条,银矿体1条,Au最高品位1.65 g/t;ZK9601中发现隐伏金矿体1条(图7),矿体厚1.12 m,Au品位1.37~2.07 g/t,矿石类型为次生石英岩型金矿石(图8),取得了较好的找矿效果,表明浅钻地球化学测量在北山干旱荒漠戈壁景观浅覆盖区找矿是有效、可行的。
图7
图7
研究区96勘探线视极化率断面(a)、视电阻率断面(b)、元素曲线(c)及勘探线剖面(d)
1—第四系洪冲积砂砾石;2—砾岩;3—粉砂质泥岩;4—含砾粉砂质泥岩;5—含角砾英安质凝灰岩;6—凝灰质板岩;7—褐铁矿化含角砾凝灰质板岩;8—绢云母板岩;9—含炭绢云母板岩;10—黄铁矿化含炭绢云母板岩;11—次生石英岩;12—金矿体;13—推测断层界线;14—已完工机动浅钻位置及编号;15—已完工钻孔位置及编号;16—矿体厚度(m)/金平均品位(g/t);17—潜水面
Fig.7
Section diagram of apparent polarizability (a), section diagram of apparent resistivity (b), element curve (c) and geological section (d) of 96 exploration line in the study area
1—Quaternary alluvial sand gravel; 2—conglomerate; 3—silty mudstone; 4—pebbly silty mudstone; 5—breccia bearing dacite tuff; 6—tuffaceous slate; 7—limonitized breccia bearing tuffaceous slate; 8—sericite mother slate; 9—carbonaceous sericite mother slate; 10—pyritized carbonaceous sericite mother rock; 11—secondary quartzite; 12—gold orebody; 13—inferred fault boundary; 14—position and number of completed motorized shallow drilling; 15—location and number of completed boreholes; 16—thickness of ore body (m) / average grade of gold (g/t); 17—water table
图8
6 结论
1)本次工作在南金山外围浅覆盖区采用浅钻地球化学测量技术手段,通过探索和创新,初步建立了一套适合北山浅覆盖区的机动浅钻地球化学测量方法技术组合,包括钻进工艺选择、采样网度、采样物质、样品采集等内容,为该方法在北山浅覆盖区及全国其他相似地球化学景观浅覆盖区的推广应用提供了技术参考。
2)通过多元统计分析并结合地质背景,研究区内主成矿元素为Au、Ag、Pb,异常呈NE向展布,为南金山金矿南矿带在走向上的延伸,覆盖层下部异常延伸稳定,具有良好的找矿前景。
3)南金山金矿外围浅覆盖区找矿试点研究表明,机动浅钻地球化学测量技术在甘肃北山干旱荒漠戈壁景观区突破了浅覆盖区常规化探方法难以奏效的瓶颈,圈定综合异常7处,并在基岩出露区新发现金矿体6条,银矿体1条,浅覆盖区新发现隐伏金矿体2条,银矿体1条,取得了较好的找矿效果,实现了机动浅钻化探方法找矿重要突破。
致谢
野外工作得到了甘肃省地矿局四勘院“甘肃省肃北县南金山外围浅覆盖区金资源调查”项目团队的帮助和大力支持,审稿专家和责任编辑对本文提出了十分宝贵的修改意见和建议,在此一并表示衷心的感谢!
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