利比里亚Harper地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向

doi:10.11720/wtyht.2024.1128

利比里亚Harper地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向

白洋^,¹^,², 陈开旭^,³, 陈冲³, 李福林³, 张继纯³, 魏凌霄², 司可夫², 郑雄伟², 胡云飞², 吴颖², 张元培²

1.资源与生态环境地质湖北省重点实验室,湖北武汉 430056

2.湖北省地质局地球物理勘探大队,湖北武汉 430056

3.中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心),湖北武汉 430205

Stream sediment geochemistry and prospecting targets in Harper, Liberia

BAI Yang^,¹^,², CHEN Kai-Xu^,³, CHEN Chong³, LI Fu-Lin³, ZHANG Ji-Chun³, WEI Ling-Xiao², SI Ke-Fu², ZHENG Xiong-Wei², HU Yun-Fei², WU Ying², ZHANG Yuan-Pei²

1. Hubei Key Laboratory of Resources and Eeo-Environmental Geology,Wuhan 430056, China

2. Geophysical Exploration Brigade, Hubei Geological Bureau, Wuhan 430056, China

3. Wuhan Center, China Geological Survey (Central South China Innovation Center for Geosciences), Wuhan 430205, China

通讯作者: 陈开旭(1965-),男,研究员,从事矿床学、地球化学及区域成矿学等方面的科研及勘查工作。Email:178372237@qq.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2023-03-20 修回日期: 2023-07-24

基金资助:

商务部援外技术合作项目“援利比里亚矿产资源调查”(IGGEF2015042)

Received: 2023-03-20 Revised: 2023-07-24

作者简介 About authors

白洋(1988-),男,硕士研究生,长期从事境外地球化学勘查工作。Email:493652968@qq.com

摘要

比里姆(Birimian)岩系作为西非地区最重要的Au成矿岩系,在利比里亚东南部的Harper地区广泛分布,Harper图幅1∶25万水系沉积物测量数据的地球化学特征参数表明,区内Au、Hg等元素具有强富集、强分异的分布特征,As具有富集、强分异的分布特征,显示出该地区优异的Au找矿前景。通过元素相关性分析,本次筛选出能够有效指导Au矿勘查的F1因子(Au-Hg-Pb-Sn元素组合)及F2因子(As-Sb-W元素组合),通过对两组主因子中的Au、Hg、As、Sb 4种元素开展异常信息提取,圈定出13处组合异常,有效反映了区内不同类型金矿(点)的异常分布特征。异常区的地质矿产检查工作表明,在具有定向展布特征且异常强度较高的HS1-HS3、HS12-HS13组合异常区内具有明显的Au矿化信息,以此为基础,圈定出Seethum New及Behwan等2处可供开展进一步详细勘查工作的Au重点找矿远景区。

关键词： 金矿; 水系沉积物; 异常提取; 成矿远景区; 利比里亚

Abstract

Birimian rocks, the most significant Au ore-forming rocks in western Africa, are widespread in Harper, southeastern Liberia. As indicated by the geochemical parameters from the 1∶250 000 stream sediment survey of this region, elements Au and Hg exhibit high enrichment and high differentiation while element As manifests enrichment and high differentiation. These findings suggest considerable potential for Au prospecting. Based on the correlation analysis of elements, this study selected factors F1 (for the Au-Hg-Pb-Sn association) and F2 (for the As-Sb-W association) to effectively guide the exploration of gold deposits. Thirteen composite anomalies were delineated by extracting the anomaly information of Au, Hg, As, and Sb from the two principal factors, effectively reflecting the anomaly distributions of different gold deposits or ore occurrences. The geological and mineral surveys in anomaly areas reveal that areas HS1-HS3 and HS12-HS13 with composite anomalies characterized by directional distribution and high intensities show distinct Au mineralization information. Based on this, two major Au prospects, i.e., Seethum New and Behwan, have been identified for further detailed exploration.

Keywords： gold deposit; stream sediment; anomaly extraction; metallogenic prospect area; Liberia

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本文引用格式

白洋, 陈开旭, 陈冲, 李福林, 张继纯, 魏凌霄, 司可夫, 郑雄伟, 胡云飞, 吴颖, 张元培. 利比里亚Harper地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2024, 48(2): 382-392 doi:10.11720/wtyht.2024.1128

BAI Yang, CHEN Kai-Xu, CHEN Chong, LI Fu-Lin, ZHANG Ji-Chun, WEI Ling-Xiao, SI Ke-Fu, ZHENG Xiong-Wei, HU Yun-Fei, WU Ying, ZHANG Yuan-Pei. Stream sediment geochemistry and prospecting targets in Harper, Liberia[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(2): 382-392 doi:10.11720/wtyht.2024.1128

0 引言

金作为利比里亚现阶段最主要的勘查开发矿种,其主要成矿类型包括次生富集成因砂金矿及原生造山型岩金矿。勘查研究表明,利比里亚原生岩金矿的成因与西非鲍莱—莫西域造山型金矿类似,主要分布于古元古代比里姆岩系的变火山—沉积岩中,变质程度主要为绿片岩相—低角闪岩相^[1-2]。Harper地区古元古代变火山—沉积岩广泛出露,NE向的区域断裂及其次级断裂构造发育,整体地质概况与利比里亚典型金矿集区相似,具有较好的原生岩金的找矿潜力,目前区内的系统矿产勘查工作近乎空白。

化探作为金矿勘查的有效手段,通过测试数据处理来获取有利找矿信息是其工作的核心环节之一,适当的数学统计模型可以有效地识别与提取成矿及相关元素的深层次地球化学信息。为了更加有效分析多元素的共生组合和空间分布规律,多种地球化学统计模型得到了提出和应用,例如单元素地球化学特征参数统计、地质统计学、多元统计分析以及多重分形理论等,其中多元统计分析中的因子分析法常被用来指示复杂地质要素及开展成矿预测等,是有利区域地球化学找矿信息提取的一种有效手段^[3⇓-5]。本文依据Harper 1∶25万图幅内的水系沉积物测量数据,采用单元素地球化学特征参数统计、因子分析的方法对区内Au及相关伴生元素、有利成矿地质体指示元素的地球化学特征进行总结,并进行有利异常信息提取,结合地质成矿条件分析,划定重点金找矿远景区。

1 区域地质概况

利比里亚整体位于西非马恩—莱奥地盾西南部^[1],境内的该部分地盾可进一步详细划分为东西两部分,其中西部为发育太古宙基底的凯内—马恩域(Kénéma-Man Domain),其内部出露的变火山—沉积岩则隶属于古元古代比里姆岩系;东部为广泛发育古元古代比里姆岩系的鲍莱—莫西域(Baoulé-Mossi Domain)^[6];之间为复杂的混合过渡带,该带位于塞斯托斯剪切带以东至朱亚松剪切带,内部广泛发育褶皱、断裂构造,同时伴随有花岗质岩体的侵入。本次研究区整体位于利比里亚东部的鲍莱—莫西域,具体如图1a所示,研究区主要出露变火山—沉积岩地层,二长花岗岩、花岗闪长岩等侵入岩类,片麻岩类、斜长角闪岩、混合岩等角闪岩相—麻粒岩相变质岩,具体分布如图1b所示。

图1

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图1 研究区大地构造位置^[1](a)及采样点位分布(b)

Fig.1 Geotectonic location^[1](a) and distribution of sampling points (b) in the study area

变火山—沉积岩地层隶属于古元古界Birimian岩系(超群),主要岩性包括千枚岩(ph)、云母石英片岩(mqs)及云母石英片岩与云母片岩的互层(mqs+ms),主要分布于Dube韧性剪切带以东,呈NE-SW向展布,片岩与千枚岩、石英岩、石榴石黑云斜长片麻岩和十字石黑云斜长片麻岩等相伴出露,两种变质岩地层类型中均夹有石英脉以及伟晶岩脉。

岩浆岩以元古宙侵入岩为绝对主体,展布方向与区域主构造线方向一致,呈NE-SW向,岩石经历了一定程度的变质变形,岩性以二长花岗岩(gnmmg)最为广泛,其次为花岗闪长岩(gnmgd),其他类型的岩石呈小岩体形式出露。此外区内有小规模的NW-SE向展布脉岩出露,岩性以辉长—辉绿岩脉(Jg)为主,其中二长花岗岩主要位于研究区中部,其次在东南部和西北部呈带状分布;花岗闪长岩与二长花岗岩岩相伴出露,呈渐变过渡,图幅东南部呈带状与二长花岗岩、斜长角闪岩交互出露。

变质岩主要以片麻岩类、混合岩、斜长角闪岩为主,其中片麻岩类主要包括:分布于西北部的灰色—灰黑色—灰白色含石榴石黑云斜长片麻岩(gtbbiplgn)、含二辉石黑云斜长片麻岩(gphbprxgn)、含黑云斜长片麻岩(fsgn3)、含石墨黑云二长片麻岩(fsgn2)、黑云二长片麻岩(fsgn1)等,分布于东部、东南部的含石榴石黑云斜长片麻岩(gtbbiplgn)及其与云母石英片岩的互层,内部夹有石英脉(q)以及伟晶岩脉(pg);斜长角闪岩(am)分布在图幅东南部呈脉状、带状产出,灰黑色,显示定向构造,与围岩有明显的侵入接触关系,原岩应为基性侵入岩;混合岩(mi)具鳞片粒状变晶结构、交代结构、条带状构造,集中分布于研究区中部靠近大西洋处。

区内断裂构造发育,按照断裂空间展布,主要可分为与构造线一致的NE-SW向、NNE-SSW向和NW-SE向3组,并以NNE-SSW向Dube断裂为主,构成了工作区断裂构造格架;NE-SW向断层多为NNE-SSW向主干断裂所派生的低序级断层,规模较小。

2 样品采集与测试

2015年中国地质调查局武汉地质调查中心和商务部国际经济合作事务局签订“援利比里亚矿产资源调查技术合作项目”,该项目总体以利比里亚金矿为主要目标矿种,并于2021年在利比里亚南部Harper图幅开展1∶25万地球化学勘查工作,完成该图幅6 500 km²的水系沉积物测量工作,采样单元格为1 km×1 km,取样粒级为-20目,通过对4 km²的采样大格内的所有单点样品进行缩分,共得到1 292件组合样,并以采样大格的中心作为组合样点位,密林沼泽地区因无法采集有效样品,故作为采样空白区,面积约900 km²,其分布如图1b所示。

样品分析测试由华北有色(三河)燕郊中心实验室有限公司完成,统一对Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、F、W、Mo、Sn、Bi、Cr、Ni、Co、V、Ti等41种元素进行了分析测试,其中Au矿勘查常用的18种元素的分析方法和检出限如表1所示。

表1 元素分析方法及检出限

Table 1 Elemental analysis methods and detection limit

元素	分析方法	检出限	元素	分析方法	检出限	元素	分析方法	检出限	元素	分析方法	检出限
Au	GFAAS	3.00	Cu	ICP-MS	1.00	Mo	ICP-MS	0.15	Co	ICP-MS	0.40
Ag	ES	0.01	Pb	ICP-MS	1.00	Sn	ES	0.70	V	ICP-AES	2.00
As	AFS	0.30	Zn	ICP-AES	2.00	Bi	ICP-MS	0.02	Ti	XRF	10.00
Sb	AFS	0.05	F	ISE	50.00	Cr	ICP-AES	3.00
Hg	AFS	5.00	W	ICP-MS	0.20	Ni	ICP-MS	1.00

注:Au、Hg的含量单位为10^-9;其余元素为10^-6。

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3 化探异常信息提取

3.1 元素含量参数特征

针对在金矿勘查中常用的18种元素,对其富集系数、变异系数等特征地球化学参数进行统计,具体如表2所示,用以说明各元素在研究区的分布特征。统计结果显示,主成矿元素Au及与其地球化学性质相近的元素As、Hg的变异系数达到1.3以上,呈强分异的分布特征,说明其在研究区地质体中存在明显的分散与富集,具有较好的成矿前景^[7-8],Pb、Bi、Cr的变异系数在1~1.3,同样存在较强的分异性,剩余元素的变异系数均在1以下,分异性相对较弱;相较于利比里亚全国水系沉积物背景值,研究区除Ag、Pb、Sn以外的所有元素的富集系数均在1.2以上,其中Au、Hg、W、Mo、Bi、Cr、Ni、Ti、V的富集系数更是达到2以上,呈现出强富集分布的特征,结合利比里亚良好的Au成矿地质背景,说明研究区内存在为矿床形成提供充足元素供给的地球化学块体^[9],As、Sb、Cu、Zn、F、Co等元素的富集系数在1.2~2之间,同样具有较强的富集特征。综上所述,区内Au、Hg呈强富集、强分异的特征,As呈富集、强分异的特征,显示出非常好的Au矿勘查前景。

表2 各元素地球化学特征参数

Table 2 Statistical characteristics of elements geochemical values

元素	均值	中值	最小值	最大值	标准差	全国水系沉积物均值	富集系数	变异系数
Au	1.63	1.04	0.28	55.30	3.61	0.37	4.40	2.22
Ag	0.03	0.02	0.01	0.40	0.01	0.03	0.84	0.58
As	0.83	0.50	0.28	27.00	1.40	0.54	1.54	1.68
Sb	0.11	0.11	0.03	1.14	0.05	0.06	1.91	0.43
Hg	36.00	24.10	2.40	1058.00	51.75	13.90	2.59	1.44
Cu	4.80	3.57	0.85	51.80	4.17	2.54	1.89	0.87
Pb	4.80	3.48	0.89	103.00	4.92	4.43	1.08	1.02
Zn	14.30	12.35	3.51	88.30	8.78	10.90	1.31	0.61
W	0.41	0.33	0.18	7.63	0.36	0.12	3.44	0.86
Sn	1.20	1.10	0.65	27.50	0.82	1.10	1.10	0.67
Mo	0.45	0.30	0.17	6.01	0.43	0.13	3.45	0.96
Bi	0.06	0.04	0.01	1.18	0.08	0.01	6.24	1.25
F	101.10	88.75	41.00	660.00	48.96	68.90	1.47	0.48
Cr	32.80	23.45	1.98	393.00	32.77	9.70	3.38	1.00
Ni	6.23	4.45	0.85	73.20	5.74	2.74	2.27	0.92
Co	1.50	1.19	0.39	16.50	1.23	0.80	1.84	0.84
Ti	1879.00	1447.00	95.80	13470.00	1622.23	687.00	2.73	0.86
V	30.60	21.90	1.64	265.00	28.05	8.40	3.65	0.92

注:Au、Hg的含量单位为10^-9,其余元素为10^-6;利比里亚全国水系沉积物背景值引自文献[10];富集系数=均值/全国水系沉积物均值(富集系数越大说明具备成矿物质富集的可能性越大);变异系数=标准差/均值(变异系数越大说明该元素分布越不均匀,富集成矿的可能性越大)。

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3.2 元素组合分析

成矿元素通过相应的地质成矿作用迁移、集聚、沉淀,最终形成可供利用的矿产,具有相似地球化学特征的元素在区域分布上都存在着联系,相较于单个元素分析,利用多元素组合分析能够更加准确地反映出成矿元素在研究区域的分布特征,化探工作中通常利用R型聚类或因子分析来研究各变量间的相似程度^{[11⇓⇓-14]},本次即结合两种数据分析方法对各元素(变量)进行分类处理,揭示各元素在研究区地质体中的迁移、富集及亲疏关系。

3.2.1 R型聚类分析

本次利用Pearson相关系数来表征各元素(组合)间的亲疏关系,元素亲疏关系分析结果如图2所示,结果表明,相关系数均在0.6以上的元素主要分为两组:Pb-Sn-Hg和Co-Zn-Cu-Ni-Cr-V-Ti-Mo-F。以相关系数0.7为划分界线,Pb-Sn-Hg可更详细划分为Pb-Sn及Hg两个亚组,其中Pb-Sn为指示中—高温的热液元素组合,Hg为指示远程低温热液的元素;Co-Zn-Cu-Ni-Cr-V-Ti-Mo-F元素组合可更详细划分为Zn-Co-Cu-Ni-Cr-V-Ti亲铁—亲硫元素、Mo和F 3个亚组。Au及Ag、As、Sb与所有元素的相关性均较差。

图2

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图2 元素R型聚类分析谱系(全距从0到1标准化、质心聚类法、泊松相关性测量区间)

Fig.2 Pedigree diagram for R-type cluster analysis of all elements(range 0 to 1 standardize, centroid clustering cluster method, Pearson correlation interval)

3.2.2 因子分析

因子分析其实质为R型聚类分析的发展延伸,同样是将多个单一变量进行降维,在简化研究变量的同时,保留原始变量中的主要信息,其基础为选取的不同单一变量之间的相关性,计算所得到的同一因子内的单一变量具有较好的相关性,而不同因子之间的变量间的相关性则较差,实际应用中会选择能表征大部分变量信息的主要因子进行分析讨论,其余的变量则作为特殊因子^[15]。对化探数据进行因子分析,各主要因子包含的元素组合可以较好地厘定研究区内特定地质成矿作用,利用各采样点位在不同主因子中的得分可以有效反映出不同类型元素组合在空间上的分布规律,并作为成矿预测的有利依据^[16]。其操作步骤一般按照以下开展:原始数据标准化并求解相关系数矩阵、初始因子载荷矩阵,矩阵正交旋转,根据正交旋转因子载荷矩阵得出各因子表达式,通过各采样点位的因子得分开展综合评价工作^[17]。

本次研究区内各元素的因子分析进行了KMO和Bartlett检验,其中KMO值为0.882(>0.6),Bartlett球形度检验的显著性水平为0(<0.05),因此可判定数据之间的相关性较好,适宜开展因子分析。分析结果中特征值大于1的4个主因子的累积方差达到67.46%,说明这4个因子可提供原始数据的大部分信息,可以有效包括Au在内的相关元素的含量变化特征。具体因子特征参数见表3。

表3 因子分析特征参数统计

Table 3 Characteristic parameters of factor analysis

因子	因子特征值及方差贡献率			元素	正交旋转载荷矩阵
因子	特征值	方差/%	累积方差/%	元素	F1	F2	F3	F4
F1	7.69	42.72	42.72	Au	-0.04	0.68	0.30	-0.16
F2	1.94	10.78	53.50	Ag	0.04	0.10	-0.03	0.72
F3	1.45	8.07	61.57	As	0.16	0.07	0.81	-0.15
F4	1.06	5.89	67.46	Sb	0.34	0.10	0.71	-0.05
F5	0.95	5.26	72.72	Hg	0.28	0.78	0.07	0.08
F6	0.90	5.01	77.73	Cu	0.86	0.16	0.19	0.22
F7	0.68	3.78	81.50	Pb	0.38	0.77	0.04	0.26
F8	0.56	3.13	84.63	Zn	0.74	0.07	0.27	0.31
F9	0.45	2.52	87.15	W	0.25	0.20	0.71	0.26
F10	0.41	2.29	89.43	Sn	0.15	0.85	0.02	0.10
F11	0.38	2.12	91.55	Mo	0.58	0.22	0.17	-0.07
F12	0.34	1.87	93.42	Bi	0.24	-0.004	0.43	0.49
F13	0.31	1.71	95.13	F	0.75	0.17	-0.03	-0.10
F14	0.22	1.24	96.37	Cr	0.79	0.10	0.27	-0.07
F15	0.21	1.15	97.52	Ni	0.86	0.16	0.19	0.26
F16	0.16	0.91	98.43	Co	0.76	0.06	0.17	0.31
F17	0.15	0.86	99.29	Ti	0.69	0.20	0.21	0.29
F18	0.13	0.71	100.00	V	0.86	0.20	0.20	-0.02

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前4个因子中F4因子仅包含单元素Ag,因此本次主要针对F1、F2、F3三个主因子开展论述。其中F1主因子为Cu-Zn-F-Cr-Ni-Co-Ti-V元素组合,主要为亲铁—亲硫元素,主要反映基性—超基性组分含量较高的地质体,高值区分布于辉绿岩及高磁铁矿含量的中酸性侵入岩区域;F2主因子为Au-Hg-Pb-Sn元素组合,主要反映与Au成矿活动有关的中—低温热液元素组合,其高值区分布多与区内的主控矿要素(绿岩地体及断裂构造)及砂金矿区有关;F3主因子为As-Sb-W元素组合,为中—低温热液元素组合,高值区主要沿区内的主断裂构造分布,对于Au矿勘查同样具有非常好的指示意义。

综上分析,本次选取主成矿元素Au及与其具有相似地球化学性质、对于金矿勘查具有较好指示性的Hg(与Au同隶属于F1因子)、As、Sb(隶属于F3因子)4种元素开展异常信息提取,并在此基础上划定金的重点找矿远景区。

3.3 异常圈定

3.3.1 单元素(因子)异常下限

从地球化学场中提取有利异常信息是圈定和评价异常的关键^[18],提取的异常信息的准确性主要取决于异常下限的计算方法和取值,而异常是否能够反映出有利找矿信息则主要取决于其是否为矿致异常。异常下限的确定方法较多,在实际生产应用中,较主流的方法有累积频率法、迭代剔除计算法、衬值滤波法^[19]、分形法及在其基础上发展出的奇异性理论^[20-21],本次选取迭代剔除计算的方法对Au、As、Sb、Hg的异常下限值进行确定,异常下限根据原始数据进行均值±3倍标准差迭代剔除后的数据,利用X(均值)±3S(标准差)所对应的含量(弱异常阈值)为基准,按异常面积的多少适当提高或降低一个含量级别,作为异常下限值,采用异常下限含量的2倍、4倍作为异常中带和内带值,最终得出的各元素(因子)的异常浓度分带值如表4所示。

表4 各元素异常浓度分带值

Table 4 Values for lower limit and concentration zoning of single element anomaly

分带	w(Au)/ 10^-9	w(As)/ 10^-6	w(Sb)/ 10^-6	w(Hg)/ 10^-9
异常下限	2.70	1.50	0.17	70.00
异常中带	5.40	3.00	0.34	140.00
异常内带	10.80	6.00	0.68	280.00

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3.3.2 组合异常圈定及分类

首先通过计算出的单元素异常下限值圈定单元素异常,并将各元素异常放置于同一地理信息底图,对于套合性较好的单元素异常,可归并为同一组合异常^[22],为体现组合异常的规律性和图面的美观性,成图过程中对个别分布面积较大或者存在连接薄弱的组合异常进行人工分割处理,以此为指导原则,本次工作圈定出以Au为主成矿元素的组合异常13处,其具体分布如图3所示。

图3

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图3 研究区Au-As-Sb-Hg组合异常及重点找矿远景区分布

Fig.3 The distribution of Au-As-Sb-Hg composite anomaly and metallogenic prospecting area in the study area

根据异常所在区域的地质特征,13处组合异常可具体划分为3种类型:Ⅰ类是Greenville以东的角闪岩相—麻粒岩相变火山—沉积岩分布区,主要包括HS1、HS2、HS3、HS5、HS6等5处组合异常;Ⅱ类是Dube区域剪切构造带(F2)以东的低绿片岩相变火山—沉积岩分布区,主要包括HS8、HS9、HS12、HS13等4处组合异常;Ⅲ类是中基性岩浆岩区,主要分布gnmmg等岩石单元,在次级剪切带或断裂通过之处伴随有一定程度的金矿化,主要包括HS4、HS7、HS10、HS11等4处组合异常。

4 组合异常评价及找矿远景区圈定

Harper研究区地处利比里亚东南部,大部分已知Au矿均产出于古元古界的比里姆(Birimian)岩系或与其岩石相关。该岩系是西非克拉通的重要组成部分,其形成与古元古代Eburnean造山活动(2.2~2.0 Ga)密切相关^[23],以广泛分布的变火山—沉积岩类和变质碎屑岩类为特征。

研究区内比里姆超群分布于西部Greenville以东和Barclayville以东区域,是最重要的成矿母岩分布区。NE向构造特别是剪切构造是影响金矿成矿的最重要的因素,已发现的岩金矿点均与NE向的剪切构造及其次级剪切构造相关。圈定的13处组合异常中,Ⅲ类异常主要为反映砂金矿点的异常,该类异常的定向展布特征较差,多为单点高值异常,此处对该类异常不做具体评价,本次主要针对与上述主要控矿要素有关的Ⅰ类和Ⅱ类组合异常开展评价。

4.1 Ⅰ类组合异常

该区域变火山—沉积岩类具有较高的变质程度,达角闪岩相至麻粒岩相,主要包括4个变质碎屑岩组:fsgn2含石墨黑云二长片麻岩、fsgn3含石墨石榴黑云斜长片麻岩、gtbbiplgn含石榴石黑云斜长片麻岩、gphbprxgn含石墨二辉黑云斜长片麻岩,并有gnmmg片麻状混合质二长花岗岩分布,北部外围的Dube区域剪切构造带沿NE向延伸至科特迪瓦境内,该构造带是利比里亚中东部地区最重要的构造带之一,宽度大,活动强度高,两侧次级构造发育,这些次级构造以脆韧性断裂构造为主。

其中HS1、HS3两处组合异常均有较高的Au异常强度,可见非常好的三级浓度分带,浓集中心明显,其中Au的浓度峰值及异常点位浓度均值分别55.3×10^-9、25.4×10^-9,远高于利比里亚全国水系沉积物含量背景值和研究区异常下限值,两处组合异常整体呈现出NW向带状分布特征,面积达56 km²,区内主要出露fsgn3、gnmmg、gtbbiplgn 3种岩性组合,Seethum New断层(F1)穿过HS1组合异常,总体走向55°~65°,局部破碎带宽度数十米至数百米,是Dube区域剪切构造带的次级构造,区内地质特征如图4a所示。异常元素组合相对简单,HS1具有Au与Hg的元素异常组合,且Hg同样具有较高的异常强度和明显的三级浓度分带(图4b、c),HS3仅有Au的单元素异常(图4b)。

图4

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图4 HS1-HS3组合异常剖析

a—地质图;b—金异常;c—汞异常

Fig.4 The profile maps of HS1-HS3 composite anomaly

a—geology map;b—Au anomaly;c—Hg anomaly

异常检查表明在HS1组合异常区内有非常好的Au矿化特征,主要为矿化蚀变的长英质岩石和含硫化物石英脉(图5a),剪切作用强烈,可见帘石化、硅化、褐铁矿化蚀变岩石(图5b),黄铁矿颗粒大小约0.5~2 mm,含量约5%~10%,捡块样金含量为154×10^-9,根据野外观察,推测该处是一个铁帽点(图5c、d),褐铁矿可能来源于蚀变岩中黄铁矿风化而形成,为寻找金矿脉的标志岩石。同时在HS1的Hg异常区内及HS3组合异常南部边缘均有砂金的民采点,且品位相对较好,地表具有铁帽等指示性标志,综合区内高强度的Au异常,笔者认为两处组合异常区具有较好的金矿找矿潜力,并将所在的Seethum New地区圈定为Au重点找矿远景区,可开展进一步矿产勘查工作。

图5

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图5 异常区地质矿化特征

Fig.5 The geology and mineralization occurrence in anomaly area

HS5组合异常区整体呈近NW向,面积达50 km²,区内主要出露gphbprxgn含石墨二辉黑云斜长片麻岩、fsgn2含石墨黑云二长片麻岩(图6a),异常以Au、Hg为主,同时分布面积相对较小的As异常,各异常套合较好,Au的含量峰值及均值分别为21.8×10^-9、5.99×10^-9,具有一定的异常强度,在Au异常的浓集中心处存在1处砂金矿点,Hg呈现出较好的NW向展布特征,具有较好的三级浓度分带,区内同样存在砂金矿点(图6b、c、d);HS6为Au的单元素异常,具有较好的三级浓度分带,含量峰值达到28×10^-9,异常区周缘有多处砂金矿分布(图6b),鉴于两组合异常区地质特征与HS1、HS3具有一定的相似性,因此,笔者认为该组合异常区同样具有一定的Au成矿潜力,可作为Au的次重点找矿远景区。

图6

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图6 HS5-HS6组合异常剖析

a—地质图;b—金异常;c—汞异常;d—砷异常

Fig.6 The profile maps of HS5-HS6 composite anomaly

a—geology map, b—Au anomaly;c—Hg anomaly;d—As anomaly

4.2 II类组合异常

该类组合异常区主要分布在Barclayville以东的Behwan至Karloken一带,主要出露低绿片岩相变火山—沉积岩,包括ph+it千枚岩类(绢云母石英千枚岩、含石墨绢云母千枚岩)夹有大量的褐铁矿和石英脉,ms+mqs+it云母片岩、云母石英片岩夹褐铁矿、铁砾岩等含铁沉积建造等,后期有伟晶岩脉、辉(长)绿岩脉等基性脉岩侵入,这些岩石以变质碎屑岩类为主,变质程度较低。

Dube主剪切带(F2)是本次研究区内最重要的区域构造,从大西洋边的Webado Beach向NE30°方向延伸,宽度大于1.5 km。在剪切带的东侧,发育Dougbo次级剪切构造带(F5),大致沿NE50°方向延伸,该次级剪切构造带内岩石强烈褶皱变形,常被后期热液改造,形成黄铁绢英岩类强蚀变岩石(图7a)。

图7

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图7 HS12-HS13组合异常剖析

a—地质图;b—金异常;c—砷异常;d—锑异常

Fig.7 The profile maps of HS12-HS13 composite anomaly

a—geology map;b—Au anomaly;c—As anomaly;d—Sb anomaly

HS12及HS13组合异常区整体呈NE向覆盖Dougbo次级剪切构造带(F5),两处异常区均具有较高的Au异常强度,可见较好的三级浓度分带和多个明显的浓集中心,其中Au的浓度峰值和异常点位均值分别达到52.2×10^-9、18.2×10^-9(图7b);As在两处组合异常区也具有较高的异常强度,同样可见较好的三级浓度分带和多个明显的浓集中心(图7c),HS13组合异常区Sb也具有一定的异常强度,局部可见三级浓度分带(图7d),整体来看HS12与HS13组合异常区具有较好的Au-As-Sb元素异常组合特征,显示出该区优异的Au找矿潜力。

地质调查表明组合异常区内有多处岩金矿化点,均沿F5剪切构造带分布,形成了Dougbo金矿化带,所有的Au矿点均为含金石英脉带,如图7a所示。矿化带地表岩石普遍强风化深度达15 m(图8a),在矿化带浅表由于风化作用,黄铁矿风化后形成褐铁矿团块(类似铁帽),推测这些褐铁矿团块来源于黄铁矿化蚀变岩。在矿化带,这些褐铁矿团块是含金脉体的找矿标志,含金石英脉带由蚀变岩石夹石英细脉组成(图8b),含矿围岩为发育硅化、黄铁矿化、绢云母化等蚀变的含石墨绢云石英千枚岩、石英千枚岩等,含糜棱岩化含金石英脉,构成高品位矿石。矿石矿物主要有黄铁矿、毒砂、少量自然金(图8c、d)和少量黄铜矿。综合分析,笔者认为将这两处组合异常区所在的Behwan地区划定为Au重点找矿远景区。

图8

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图8 HS12-HS13组合异常区地质矿化特征

Fig.8 The geology and mineralization occurrence in HS12-HS13 anomaly area

HS8、HS9两处组合异常区则远离F5剪切构造带,整体同样呈NE向展布,Au异常的强度均较弱,仅有弱的二级浓度分带,两处Au异常的含量峰值及异常点位均值分别为12.3×10^-9、4.51×10^-9,明显弱于HS12及HS13组合异常区,区内可见少量砂金矿点及强度较弱的Au矿化蚀变信息,因此将其作为Au的次重点找矿远景区。

整体来看,本次利用Au-As-Sb-Hg 4种元素圈定的13处组合异常区内部或周缘均有原生岩金及砂金矿点分布,其中异常强度高、规模较大且具有较好定向展布特征的HS1-HS3、HS12-HS13组合异常覆盖了研究区内的主要原生岩金矿点;具有定向展布特征,但异常强度相对较弱的HS5-HS6、HS8-HS9组合异常处的原生岩Au矿化信息则相对较弱;反映砂Au矿点的异常多为单点高值异常,规律性则相对较差,这些都说明本次异常圈定工作客观合理,2处Au重点找矿远景区具有较高的参考价值。

5 结论

通过对Harper地区1∶25万水系沉积物测量数据进行统计分析,结合区内矿产地质特征,综合研究分析主成矿元素地球化学特征后,得出如下结论:

1)对Au矿勘查工作中常用的18种元素的地球化学特征参数分析表明,区内Au、Hg呈强富集、强分异的特征,As呈富集、强分异的特征,显示出良好的Au矿勘查前景;通过R型聚类及因子分析提取出相关性较强的F1(Cu-Zn-F-Cr-Ni-Co-Ti-V元素组合)、F2(Au-Hg-Pb-Sn元素组合)、F3(As-Sb-W元素组合)3组主因子,其中F2、F3因子对于Au矿勘查具有非常好的指示意义。

2)选取F2因子中的Au-Hg及F3因子中的As-Sb开展异常信息提取,有效圈定出反映区内原生岩金及砂金矿床(点)分布的组合异常13处,并根据地质背景将其划分为3种类型。

3)结合异常区的地质矿产勘查工作,对指示原生岩金类矿床(点)的Ⅰ类和Ⅱ类组合异常进行了详细评价,通过各异常区的地球化学特征和获取的Au矿化信息,最终圈定出包含HS1、HS3组合异常的Seethum New重点Au找矿远景区及包含HS12、HS13组合异常的Behwan重点Au找矿远景区。

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