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物探与化探, 2023, 47(3): 659-669 doi: 10.11720/wtyht.2023.1122

地质调查·资源勘查

陕西简池镇地区1∶2.5万水系沉积物测量地球化学特征及找矿潜力

张嘉升,, 周伟, 李伟良, 祁晓鹏, 杨杰, 王璐

中陕核工业集团地质调查院有限公司,陕西 西安 710100

Geochemical characteristics and prospecting potential of Jianchi Town, Shaanxi Province, China based on 1∶25,000 stream sediment survey

ZHANG Jia-Sheng,, ZHOU Wei, LI Wei-Liang, QI Xiao-Peng, YANG Jie, WANG Lu

Sino Shaanxi Nuclear Industry Group Geological Survey Co., Ltd., Xi'an 710100, China

第一作者: 张嘉升(1985-),男,工程师,2015年毕业于长安大学,获硕士学位,主要从事化探及矿产勘查工作。Email:810356140@qq.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2022-03-16   修回日期: 2022-11-22  

基金资助: 陕西省地质勘查基金项目(61201908341)

Received: 2022-03-16   Revised: 2022-11-22  

摘要

陕西简池镇地区位于扬子板块北缘南江前陆—上叠盆地,为了明确找矿潜力,在研究区开展1∶2.5万水系沉积物测量。根据与成矿密切相关的K2O、Na2O、CaO、MgO、Cl、S、B、Rb、Cs、Li、Br、I等12种元素测试结果,分析了元素地球化学特征,确定研究区内Li为主成矿元素,Li-B-Rb-Cs-K2O是寻找锂矿的指示元素组合,Li空间分布规律符合各地质体展布形态。结合成矿地质背景,圈定综合异常18个,通过异常检查工作,发现了多条锂矿(化)体,表明该地区具备了良好的成矿地质—地球化学条件,具有巨大的找矿潜力。

关键词： 水系沉积物; 地球化学特征; 找矿潜力; 锂矿; 简池镇

Abstract

Jianchi Town of Shaanxi Province is located in the Nanjiang foreland-superimposed basin on the northern margin of the Yangtze Plate. To determine the prospecting potential, this study conducted a 1∶25,000 stream sediment survey in the study area. Based on the testing results of 12 elements and compounds closely related to mineralization, namely K2O, Na2O, CaO, MgO, Cl, S, B, Rb, Cs, Li, Br, and I, this study analyzed the geochemical characteristics of these elements and compounds and determined that Li is the major metallogenic element, Li-B-Rb-Cs-K2O is the indicator element association for the prospecting of lithium deposits, and the spatial morphology of Li agrees with that of various geological bodies. By combining the metallogenic geological setting, this study delineated 18 integrated anomalies. Through the follow-up examination of the anomalies, multiple lithium ore bodies (mineralized points) were discovered, indicating that the study area has favorable metallogenic geological and geochemical conditions and great prospecting potential.

Keywords： stream sediment; geochemical characteristic; prospecting potential; lithium ore; Jianchi Town

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本文引用格式

张嘉升, 周伟, 李伟良, 祁晓鹏, 杨杰, 王璐. 陕西简池镇地区1∶2.5万水系沉积物测量地球化学特征及找矿潜力[J]. 物探与化探, 2023, 47(3): 659-669 doi:10.11720/wtyht.2023.1122

ZHANG Jia-Sheng, ZHOU Wei, LI Wei-Liang, QI Xiao-Peng, YANG Jie, WANG Lu. Geochemical characteristics and prospecting potential of Jianchi Town, Shaanxi Province, China based on 1∶25,000 stream sediment survey[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2023, 47(3): 659-669 doi:10.11720/wtyht.2023.1122

0 引言

随着锂在电池行业和新能源行业的广泛应用,锂已成为市场需求增长最快的“高科技金属”之一,对国民经济和国防军工建设具有重要的战略意义,被各国列入战略性矿产目录[1-2]。锂需求量增长与不可替代性致使寻找与评价锂矿产资源成为了地质调查和研究的重要组成部分[3]。自然界中锂矿床主要分为伟晶岩型、卤水型和沉积岩型,其中沉积岩型锂或以吸附形式赋存于黏土矿物中,或以独立矿物存在于羟硼硅钠锂石中,或以结构锂的状态赋存在蒙皂石族矿物的晶格中,具有规模大、分布稳定的特点,整体开发利用程度较低,尚未成为主流锂矿[4⇓-6]。

2012年,塞尔维亚贾达尔盆地发现的含锂矿物羟硼硅钠锂石,表明沉积型锂矿具有了独立开发的可能。2019年,美国内华达州麦克德米特地区发现世界级黏土型锂矿,中国云南滇中地区石炭系—二叠系黏土中发现超大型沉积型锂矿,表明沉积型锂矿具有巨大的资源潜力和广阔的开发前景,可以进行商业性开采[7]。近年来,姚双秋等[8]、马圣钞等[9]及叶小拼[10]指出扬子板块南缘下、中三叠统界线附近的碳酸盐岩、黏土岩是锂矿重要的找矿层位,具有较好的成矿潜力,而扬子板块北缘三叠系中碳酸盐岩、黏土岩是否同样为锂矿重要的找矿层位,是否具有成矿地质—地球化学条件,尚未见报道。本文通过在扬子板块北缘镇巴简池镇地区开展1∶2.5万水系沉积物地球化学测量,分析了各元素地球化学背景特征和元素组合特征,结合成矿地质背景,圈定综合异常,并通过异常查证确定引起异常的原因,为下一步地质找矿工作提供依据。

1 区域地质概况

研究区大地构造位置位于扬子板块北缘南江前陆—上叠盆地[11],北东与大巴山坳皱带相邻[12-13]。区域上经历了太古宙—新生代的构造演化,物质组成及构造形态十分复杂,但其主要构造变形是在印支—燕山期形成并定型的[14],包括早古生代浅海相碎屑岩—碳酸盐岩沉积建造、石炭纪—二叠纪碎屑岩—碳酸盐岩建造、三叠纪类复理石建造及侏罗纪内陆河流—湖沼相含煤油气碎屑岩建造(图1)。成矿区带属于宁强—镇巴晚古生代—中生代铁磷铅锌石膏煤成矿区(Ⅲ-n2)中西乡—镇巴晚古生代石膏煤黄铁矿黏土成矿区(Ⅲ-n2-2)[15]。

图1

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图1   区域地质构造

Fig.1   Regional geological structure map


研究区隶属扬子地层大区、上扬子地层分区之米仓山地层小区,出露地层较为简单,主要为上二叠统吴家坪组(P3w)、下三叠统大冶组(T1d)、下—中三叠统嘉陵江组(T1-2j)、中三叠统关岭组(T2g)、上三叠统须家河组(T3x)、下侏罗统白田坝组(J1b)、中侏罗统千佛岩组(J2q)和沙溪庙组(J2s)。其中,嘉陵江组分布于研究区中部及南部,划分为4段:一段主要为灰色、深灰色角砾状灰岩及灰岩;二段为浅灰色盐溶角砾岩、白云质灰岩、微晶白云岩夹石膏;三段为紫红色、灰紫色泥质灰岩、白云质灰岩;四段为灰色、深灰色灰岩、白云质灰岩夹盐溶角砾岩、石膏,该组与锂矿、钾盐矿、石膏矿关系密切,是寻找上述矿产的有利部位。关岭组呈条带状沿嘉陵江组顶部分布,岩性主要为灰—深灰色灰岩、白云质灰岩,夹灰—灰黑色泥岩、泥质灰岩、盐溶角砾岩等,泥岩及盐溶角砾岩夹层为重要的寻找锂矿、钾盐矿的含矿层位。

区域上在简池镇、三元坝、镇巴县城一线发育有NEE向简池—镇巴隐伏断裂,穿过研究区北部。区内构造整体为一复式背斜,该背斜位于简池镇北东侧,为一紧闭复式背斜,呈NW-SE向展布,西北端转为NNW向,长70 km,宽1~2 km,嘉陵江组组成其核部,翼部为侏罗系地层,南西翼次级褶皱发育,地层倾角40°~60°,北东翼地层倾角60°~70°。区域上未见岩浆岩。

2 样品采集与分析

研究区属于湿润半湿润中低山景观区,海拔在1 270~1 428 m,地势东北高西南低,水系发育,沉积物丰富,参考1∶20万镇巴幅化探扫面成果及前人工作经验[16],确定开展1∶2.5万水系沉积物地球化学测量。本次实际采样面积为68.52 km2,采集样品1 576件,平均样点密度23件/km2。采样点主要分布在一级水系的末端和分支水系口上,采样位置位于现代活动性流水线上,采样部位选择在水流变缓地段水系沉积物各种粒级易于汇集处,样品物质以-10~+80目粒级的细砂、岩屑等颗粒物质为主,过筛后样品质量大于150 g。当遇到难以采集的水系沉积物时,在汇水域两侧山坡多点采集残坡积土壤(岩屑)代替。

样品分析由中陕核工业集团综合分析测试有限公司承担,共分析12种元素,即K2O、Na2O、CaO、MgO、Cl、S、B、Rb、Cs、Li、Br、I,分析方法及检出限见表1。各元素报出率在86.4%~100%;按照每批次(50件样品)中加入4件国家一级标准物质进行精密度及准确度内部监控,精密度在0.01~0.11,准确度在-0.07~0.07;内检合格率在均为100%;异常检查合格率在90.0%~100%,各项指标符合地球化学普查规范(DZ/T 0011—2015)要求,样品分析质量可靠。

表1   分析方法及质量指标

Table 1  Analytical method and qualityindex

元素测试方法方法检出限行标检出
限要求		报出率/%精密度
S≤±0.2		准确度
ΔlgC≤±0.17		内检合
格率/%		异常检查
合格率/%
K2OX荧光光谱法0.0420.0598.60.02~0.050.01~0.0710096.7
Na2OX荧光光谱法0.0370.051000.01~0.04-0.03~0100100
CaOX荧光光谱法0.0640.051000.01~0.02-0.01~0100100
MgOX荧光光谱法0.0300.051000.01~0.05-0.02~0.0210093.3
BrX荧光光谱法0.01011000.01~0.11-0.07~0.0510093.3
SX荧光光谱法30501000.02~0.05-0.04~-0.01100100
ClX荧光光谱法202086.40.01~0.06-0.05~0.02100100
B发射光谱法1597.90.01~0.05-0.02~0.0310090.0
Li等离子体质谱法151000.01~0.06-0.02~0.05100100
Rb等离子体质谱法1101000.01~0.06-0.01~0.05100100
Cs等离子体质谱法0.020.21000.01~0.060.01~0.0710096.7
I等离子体质谱法0.0100.51000.01~0.09-0.06~0.0410096.7

注:K2O、Na2O、CaO、MgO检出限单位为%,其余为10-6。

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3 地球化学特征

3.1 元素分布及富集特征

矿体的形成是在一定的地质条件下成矿元素的活化运移、富集沉淀或后期多种地质作用的叠加和改造的结果,为了体现成矿过程中每个阶段地球化学元素的成矿能力,通常运用富集系数、变异系数等参数进行描述[17-18]。研究区内各元素地球化学特征值参数统计见表2。

表2   各元素地球化学特征值

Table 2  Geochemical characteristic values of elements

元素最大值平均值最小值方差背景值富集系数变异系数
S7253.63415.5834.22385.91400.001.040.93
Cl790.58132.6119.99117.24280.000.470.88
K2O5.831.940.051.021.701.140.53
CaO56.0827.661.0317.903.298.410.65
Na2O3.400.240.060.302.300.101.23
MgO14.463.720.163.572.801.330.96
Li961.6756.040.8066.1421.002.671.18
Rb216.7855.150.7344.8878.000.710.81
Cs29.593.540.033.611.402.531.02
B375.7248.861.0044.627.606.430.91
Br14.661.540.011.404.400.350.91
I6.900.370.010.550.600.621.48

注:背景值为大陆地壳化学元素丰度(黎彤,1976);K2O、CaO、Na2O、MgO含量单位为%,其余为10-6。

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由元素富集程度可知,与大陆地壳化学元素丰度相比,Na2O、Br、Cl、I、Rb富集系数小于0.8,呈贫化状态;S、K2O富集系数在0.8~1.2,分布相对均匀;MgO、Cs、Li、B、CaO富集系数大于1.2,呈富集状态。由元素分异程度可知,K2O、CaO变异系数小于0.7,呈均匀分布型;Rb、Cl、Br、B、S、MgO、Cs变异系数在0.7~1.02,呈弱分异型;Li、Na2O、I变异系数大于1.1,呈强分异型。因此,Li具有较好的地球化学成矿条件,富集成矿的可能性大,可作为主成矿元素研究;Na2O、I具有局部富集成矿的可能。

3.2 元素组合特征

元素组合是反映地质体、矿化体或研究对象地球化学特征的一组指示元素,它可以为找矿确定指示元素,为地球化学异常的解释评价确定矿化类型提供依据;而R型聚类分析通过多个变量之间的相关系数来定量研究元素之间的聚集和分离,揭示元素之间的本质联系,被广泛运用于元素组合的分类[19⇓-21]。运用区域地球化学数据管理分析系统软件(GeoMDIS)对研究区内各元素分析结果进行R型聚类分析,如图2所示。

图2

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图2   水系沉积物元素R型聚类分析谱系

Fig.2   R-type cluster analysis pedigree of stream sediments elements


由R型聚类分析谱系可见,当相关系数(r)取值为-0.30时,宏观上可将各元素划分为2大组合:①CaO-S-MgO-Cl-Br-I组合,为盐类矿床元素组合,同时是碳酸盐岩元素组合,代表元素为CaO-MgO组合,与研究区内出露的灰岩、白云质灰岩岩层相关;②Li-B-Rb-Cs-K2O-Na2O组合,为蒸发岩系元素组合,代表元素为Li-B-Rb-Cs组合。两大组合成反相关关系,说明了锂矿赋存于蒸发岩地层中,而非碳酸盐岩地层中,这与锂矿体赋存于盐溶角砾岩、泥岩中相符合。

当相关系数(r)取值为0.51时,CaO-S-MgO-Cl-Br-I组合可进一步划分为石膏元素(S-CaO)组合、镁盐元素(Cl-MgO)组合、卤族元素(Br-I)组合,这些组合是研究区内石膏矿点的反映;当相关系数(r)取值为0.55时,Li-B-Rb-Cs-K2O-Na2O组合进一步划分出Li-B-Rb-Cs-K2O组合,可作为研究区内寻找锂矿的指示元素组合。

3.3 主成矿元素分布特征

Li作为研究区内主成矿元素,其空间分布规律受各地层空间位置及展布形态控制,体现了研究区内Li分散—聚集趋势。Li高背景区总体上表现为3个条带(图3),客观地反映了锂矿体存在及赋矿层位,其中,拱桥上—毛垭子高背景区(Ⅰ)强度高、规模大、连续性较好,呈NE向展布,高值点分布在嘉陵江组二段盐溶角砾岩中,分布形态与嘉陵江组二段展布一致;桥梁村—郭家槽—向家塘高背景区(Ⅱ)强度高、规模大、连续性好,呈NW-NE向展布,高值点主要分布在关岭组泥岩中,分布形态与关岭组展布一致;槽地里—前池—太阳湾高背景区(Ⅲ)强度较高,规模大,连续性好,呈NW-NWW向展布,高值点分布在嘉陵江组四段盐溶角砾岩、泥质灰岩中,分布形态与嘉陵江组四段展布一致,南部两条高背景区显示有一定的对称性,是研究区内复式背斜的体现。Li背景区与高背景场相间分布,与须家河组及侏罗系地层展布一致。而Li低背景区主要分布在工作区北部,与大冶组展布一致。

图3

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图3   研究区Li地球化学高背景区分布

Fig.3   Distribution map of Li geochemical high background in the study area


4 地球化学异常特征

4.1 异常下限及异常圈定

通常确定地球化学异常下限的方法有3种,分别是迭代剔除法、累积频率法和多重分型法[22-23]。本次采用迭代剔除法,迭代剔除大于平均值±3倍标准离差的值后,计算新数据集各元素含量的平均值、标准离差,再运用新数据集的平均值+2倍标准离差求取异常下限,见表3。

表3   单元素异常下限及异常特征参数

Table 3  Single-element anomaly lower limit and anomaly characteristic parameters

元素背景值标准差异常下限单元素异常数异常总面积/km2异常总规模浓度分带
S373.50239.86750.00414.287.02三级
Cl120.6496.54280.00386.519.20二级
K2O1.920.993.00556.297.65一级
CaO27.6617.9045.00417.478.17一级
Na2O0.140.050.30179.7723.34三级
MgO3.713.568.00446.479.14一级
Li2O80.0951.56200.00436.9313.71三级
Rb54.6844.16120.00325.806.95一级
Cs3.293.108.00287.279.96二级
B41.8631.8995.00475.799.20二级
Br1.260.782.90366.6610.85三级
I0.210.100.90304.109.94三级

注:K2O、CaO、Na2O、MgO含量单位为%,其余为10-6。

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为了显示异常浓集中心实际位置,本次单元素异常图是在数字地质调查信息综合平台(DGSS)上运用三角剖分法进行制作,以1、2、4倍异常下限分别划分异常浓度外带(一级)、中带(二级)、内带(三级),并圈定单元素地球化学异常。在研究区内圈定各类单元素异常共计452个,其中Li2O单元素异常43个,异常总面积6.93 km2,异常总规模13.71,具有三级浓度分带的异常7个;CaO单元素异常41个,异常总面积7.47 km2,异常总规模8.17,均仅具有一级浓度分带;Na2O单元素异常17个,异常总面积9.77 km2,异常总规模23.34,具有三级浓度分带的异常仅1个;I单元素异常30个,异常总面积4.10 km2,异常总规模9.94,具有三级浓度分带的异常有6个。

在此基础上,依据元素地球化学性质、元素组合特征,对区内单元素异常进行对比分析,将12种元素的单异常进行分类叠加组合,形成组合异常,并依据所处成矿地质背景,进一步圈定综合异常18个。

4.2 综合异常评序

在地球化学异常参数的基础上,结合地质、矿产资料,运用量化评分的方法对各综合异常进行评序。评分标准包括7个方面,分别是: ①主成矿元素异常浓度分带,按异常出现的外、中、内带各给1、2、3分;②Li变异系数,按变异系数≥0.9、0.9>变异系数≥0.6、0.6>变异系数≥0.5、变异系数<0.5给3、2、1、0分;③综合异常规模,按异常规模≥2、2>异常规模≥1、异常规模<1给3、2、1分;④异常元素组合特征,异常元素组合复杂且与主成矿元素密切相关者给3分,组合单一者给1分,介于二者之间给2分;⑤异常套合程度,各元素相互均套合好、浓集中心明显给4分,部分元素与主成矿元素套合好、浓集中心较为明显给3分,部分元素与主成矿元素均局部套合、浓集中心不明显给2分,单独只有主成矿元素异常者给1分;⑥异常所处的地质背景,按异常区内地层中赋矿层位分布情况,对成矿有利者,按其所处条件好、较好、一般者分别给3、2、1分;⑦异常内矿化程度,按异常区内岩石样品分析结果,最高含量达到工业品位(0.2%)给5分,达到边界品位(0.06%)给3分,达到矿化(0.03%)给1分。各综合异常的量化打分内容、分值及评序见表4。

表4   综合异常评序

Table 4  Integrated anomalies rating list

异常编号主成矿元素
浓度分带		主成矿元素
变异系数		异常规模异常元素
组合特征		异常套
合程度		异常区地
质背景		矿化程度总分评序
HS093233433211
HS123133433202
HS132133433193
HS063123323174
HS143312323174
HS033211333166
HS012023233157
HS082012433157
HS102023323157
HS152023233157
HS1820332311411
HS1120233211312
HS0530112231213
HS1620232111114
HS0720123211114
HS0410122231114
HS1730123111114
HS022011221918

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5 典型异常特征及潜力分析

通过对圈定的18个综合异常进行异常查证,发现嘉陵江组二段盐溶角砾岩、泥岩,嘉陵江组四段盐溶角砾岩、泥岩及泥质灰岩,关岭组泥岩是地球化学异常产生的原因。其中,HS09、HS12综合异常评序靠前,岩石地球化学剖面中矿体显示清晰,探槽工程揭露见矿效果好,能够说明研究区内成矿地质、地球化学条件,可作为典型异常研究。

5.1 HS09综合异常特征

异常区位于水藏坪附近,出露地层主要为嘉陵江组四段:下部以灰色块状盐溶角砾岩为主,夹石膏、灰岩、灰—灰黑色泥岩,中上部主要为深灰—灰黑色灰岩,顶部以泥质灰岩、泥质白云岩为主,夹钙质泥岩;其次为嘉陵江组三段:深灰—灰黑色灰岩、蠕虫状灰岩、白云质灰岩,夹白云岩(图4)。

图4

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图4   HS09综合异常剖析

Fig.4   HS09 integrated anomaly anatomy diagram


该综合异常以Li2O、CaO为主,伴生Cl、S、B、MgO、K2O、I、Cs、Na2O、Rb元素组合,异常面积为0.89 km2,总规模为2.86。异常封闭较好,呈NE向不规则面状分布,Li2O与B、K2O、I、Cs、Na2O、Rb元素套合较好,浓集中心明显;与CaO、Cl、S、MgO局部套合。其中,Li2O异常规模大,为0.98,异常强度高,衬度与极大值分别为2.05、1 368.09×10-6,浓度分带清晰,达三级浓度分带;Cl、S、B异常规模大,分别为0.49、0.43、0.22,强度中等,具二级浓度分带;MgO、K2O、CaO异常规模中等,其余元素异常规模较小,异常强度均偏低,具一级浓度分带(表5)。

表5   HS09综合异常特征值统计

Table 5  Comprehensive abnormal eigenvalue statistics of HS09

异常编号异常点数面积/km2异常形态异常走向平均值极大值标准离差衬度变异系数规模浓度分带
Li17230.48条带状NE409.511368.09265.882.050.650.975三级
Cl2260.23不规则近EW550.24726.70136.871.970.250.455二级
Cl2540.03条带状NW327.57358.9125.701.170.080.032一级
S2740.13条带状NW1272.262265.39582.681.700.460.223二级
S28130.14不规则NE1098.141725.67259.951.460.240.205二级
B15110.26不规则NE163.40291.2154.100.860.330.219一级
Mg2550.12条带状近EW12.1013.901.941.510.160.186一级
Mg3060.08不规则NW10.4912.401.341.310.130.100一级
K2430.06不规则NE3.443.620.131.150.040.070一级
Ca33100.15不规则近EW49.9155.393.011.110.060.164一级
I1330.07不规则近EW1.652.690.751.830.450.133二级
Cs420.04条带状近EW10.2410.260.021.280.000.056一级
Na310.02近椭圆NW0.470.4701.570.000.026一级
Rb330.02不规则NE125.68127.882.871.050.020.020一级

注:K2O、CaO、Na2O、MgO含量单位为%,其余为10-6。

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在综合异常内布设岩石地球化学剖面5条,剖面总长3 460 km,总体方位呈NW向。由DH27岩石地球化学剖面可知(图5):剖面西北—中段1GP~29GP点位之间异常较为突出,表现为MgO、Cl、B、I、Li2O、K2O含量变化曲线呈凸刺状或凸锯齿状,为弱正异常,相对应岩性为灰岩、白云质灰岩;剖面中段32GP点位异常较为突出,表现为Li2O、S含量变化曲线呈凸刺状,为弱正异常,其中Li2O极大值为367.51×10-6,相对应岩性为炭质泥岩,为含矿地段;剖面中段35GP点位异常突出,表现为S含量变化曲线呈凸刺状,为强正异常,S极大值为310 449×10-6,相对应岩性为石膏,拣块样分析结果显示CaSO4·2H2O含量为76.79%,为重点含矿地段;剖面中段37GP点位异常较为突出,表现为Li2O含量变化曲线呈凸刺状,为弱正异常,Li2O极大值415×10-6,相对应岩性为盐溶角砾岩,为含矿地段。

图5

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图5   DH27岩石地球化学剖面

Fig.5   DH27 rock geochemical profile


对岩石地球化学剖面中的异常进行探槽揭露,完成施工探槽6条,采集样品116件,Li2O含量达边界品位(>0.06%)的样品有28件,品位在0.060%~0.117%。根据揭露的地质现象显示,矿体主要赋存于浅灰色—灰黑色泥岩、浅灰色盐溶角砾岩、浅灰色—灰黄色含角砾泥质灰岩中,与岩层中黏土矿物、炭质含量呈正相关。矿体视厚度2~17.6 m,产状为135°~190°∠40°~70°,主体走向近NE-SW向。

5.2 HS12综合异常特征

异常区位于耳山坪附近,出露地层主要为嘉陵江组四段:下部以灰色块状盐溶角砾岩为主,夹石膏、灰岩、灰—灰黑色泥岩,中上部主要为深灰—灰黑色灰岩,顶部以泥质灰岩、泥质白云岩为主,夹钙质泥岩;关岭组:灰色、深灰色灰岩、白云质灰岩,夹灰—灰黑色泥岩、泥质灰岩,局部夹盐溶角砾岩、角砾状灰岩(图6)。

图6

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图6   HS12综合异常剖析

Fig.6   HS12 integrated anomaly anatomy diagram


该综合异常以Li2O为主,伴生Cs、B、Rb、I、K2O、Na2O、MgO元素组合,异常面积为0.704 km2,总规模为4.403。异常封闭较好,呈不规则面状分布,各元素套合较好,浓集中心明显。其中,Li2O异常规模大,为1.715,异常强度高,衬度与极大值分别为3.05、1 210.62×10-6,浓度分带清晰,达三级浓度分带;Cs异常规模大,为0.942,异常强度中等,具二级浓度分带;B、Rb、K2O异常规模大,I、Na2O异常规模中等,MgO异常规模小,异常强度均偏低,具一级浓度分带(表6)。

表6   HS12综合异常特征统计

Table 6  Comprehensive anomaly eigenvalue statistics of HS12

异常编号异常点数面积/
km2		异常形态异常走向平均值极大值标准离差衬度变异系数规模浓度分带
Li26110.56不规则NE609.581210.62319.373.050.521.715三级
Cs790.43不规则NE17.4524.225.322.180.300.942二级
B1980.44不规则NE202.57375.7272.931.070.360.469一级
Rb570.28不规则NE166.66199.5836.691.390.220.395一级
I1630.19不规则NW1.451.610.151.610.100.298一级
K3160.18不规则NE3.814.390.361.270.090.233一级
Na460.19不规则近SN0.350.430.041.170.110.218一级
Mg3330.07不规则NW10.4311.521.501.300.140.086一级

注:K2O、CaO、Na2O、MgO含量单位为%,其余为10-6。

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在综合异常内布设岩石地球化学剖面6条,剖面总长5 261 km,总体方位呈NE向。由DH02岩石地球化学剖面可知(图7):剖面西段3GP~4GP点位之间异常较为突出,表现为Li2O、MgO、B、S含量变化曲线呈凸刺状,为弱正异常,其中Li2O极大值为331.82×10-6,相对应岩性为盐溶角砾岩,为含矿地段;剖面东段49GP~52GP、54GP~55GP点位之间异常突出,表现为Li2O、Cs含量变化曲线均呈凸锯齿状,为强正异常,B、Rb、MgO、I、Na2O、K2O含量变化曲线呈凸锯齿状,为弱正异常,其中Li2O、Cs极大值分别为874.20×10-6、23.55×10-6,而CaO、S、Cl含量变化曲线呈凹锯齿状,为弱负异常,与成矿元素呈反相关,相对应岩性为炭质泥岩,为含矿地段。

图7

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图7   DH02岩石地球化学剖面

Fig.7   DH02 rock geochemical profile


对岩石地球化学剖面中的异常进行探槽揭露,完成施工探槽7条,采集样品193件,其中Li2O含量达边界品位(>0.06%)的样品有70件,品位在0.060%~0.125%。根据揭露的地质现象显示,矿体主要赋存于浅灰色泥质灰岩、浅灰色—灰黄色泥岩中,与岩层中黏土矿物、炭质含量呈正相关。矿体视厚度2~24.3 m,产状为50°~169°∠40°~70°,主体走向为近SN向。

综上所述,在该地区Li为寻找锂矿的直接指示元素,其异常反映锂矿体存在及其范围;B、Cs、Rb、K2O为重要的伴生元素,是寻找锂矿的间接指示元素。各元素地球化学剖面异常在地理位置上与水系沉积物测量单元素异常相互对应,异常晕宽度受地质体控制,展布方向与地层走向一致,具有层控矿床的特征。异常内已发现有多条锂矿(化)体,为矿致异常。一部分锂矿体赋存于嘉陵江组四段中,赋矿岩性为泥岩、盐溶角砾岩、泥质灰岩;一部分锂矿体赋存于关岭组中,赋矿岩性为泥岩,可作为找矿的直接标志。因此,圈定的异常具备了良好的成矿地质—地球化学条件,展现出较好的找矿潜力,具有进一步工作的价值。

6 结论

1)对12种元素分布及富集特征分析,确定研究区内Li具有较好的地球化学成矿条件,可作为主成矿元素研究。结合各元素组合特征、单元素异常套合情况及异常查证结果,确定Li为寻找锂矿的直接指示元素,B、Cs、Rb、K2O为寻找锂矿的间接指示元素。

2)对Li分布特征进行研究,显示其空间分布规律受各地层空间位置及展布形态控制。3条Li高背景区强度高、规模大、连续性好,其分布形态分别与嘉陵江组二段、嘉陵江组四段、关岭组展布一致。

3)研究区内Li异常强度高、规模大,与其他元素套合好,浓集中心明显,异常形态受嘉陵江组二段、四段及关岭组控制,异常内发现多条锂矿(化)体,赋矿岩性为泥岩、盐溶角砾岩及泥质灰岩,可作为寻找锂矿的直接标志。因此,圈定的地球化学异常为矿致异常,具有寻找锂矿的巨大潜力。

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