0 引言
老君庙北金矿位于甘肃北山南带,大地构造属于塔里木板块、哈萨克斯坦板块和华北板块的交汇地带[1⇓-3]。甘肃北山南带经历了复杂的地质构造运动和岩浆活动,具有优越的成矿地质构造条件,已发现一大批重要的有色、黑色、稀有、贵金属及非金属等矿产地[4-5],先后发现了小西弓中型金矿、跃进山小型金矿等众多矿床,还分布着10余处金矿(化)点[6-7]。近年来,甘肃省财政资金持续投入,新发现了前红泉中型金矿、红柳河中型金矿等,老君庙北金矿亦为近期新发现的金矿之一。区内以往工作多局限于区域地质调查及少量矿床成因研究等[8],并未根据矿床成矿特征建立行之有效的综合找矿模型,一定程度上制约了区内金矿的找矿方向。在1∶5万土壤地球化学测量的基础上[8],本次通过开展老君庙北金矿1∶1万土壤地球化学测量,详细了解研究区地球化学特征,并建立了以 HT1综合异常区为主体的地质—地球化学综合找矿模型,提出了下一步找矿方向,以期为矿区深部和外围找矿工作提供重要的参考依据。
1 地质背景
1.1 区域地质概况
图1
图1
甘肃北山老君庙北金矿区大地构造位置(a)及成矿带划分(b)[3]
1—Ⅰ级成矿域及代号;2—Ⅱ级成矿省及代号;3—Ⅲ级成矿带及代号;4—Ⅳ级成矿亚带及代号;5—敦煌(地块)金—磷—芒硝成矿带;6—桥湾—西铅炉子加里东期—华力西期金—铁—钨—铅—锌—铜—钾盐成矿亚带;7—研究区位置
Fig.1
Geotectonic location (a) and metallogenic belt division (b) of north Laojunmiao gold deposit in Beishan, Gansu Province[3]
1—class Ⅰ metallogenic domain and code;2—class Ⅱ metallogenic province and code;3—class Ⅲ metallogenic zone and its code;4—class Ⅳ metallogenic subzone and code;5—Dunhuang (massif) gold-phosphorus-miscanthus metallogenic belt;6—Qiaowan-Xiqianluzi Caledonian-Varissian gold-iron-tungsten-lead-zinc-copper-potash mineralization subbelt;7—study area location
1.2 成矿地质环境
研究区位于敦煌(地块)金—磷—芒硝成矿带(Ⅲ-15)、桥湾—西铅炉子加里东期—华力西期金—铁—钨—铅—锌—铜—钾盐成矿亚带(Ⅳ-15③)(图1b)[3]。带内构造以断裂和韧性剪切带为主,后者为主要成矿控矿构造,其中又以小西弓—帐房山韧性剪切带最为重要,该韧性剪切带走向近于EW,区内范围长达58 km,宽1~3 km(图2)[12],航磁推断深约5 km[6]。带内各种方向和不同规模的次级断裂构造十分发育,其中以NWW向挤压破碎带规模最大和含矿性最好[12⇓-14];NWW向断裂带主要由3条相互平行排列的压扭性断裂所组成,长度变化范围为3~15 km,宽度0.03~0.15 km,为最重要的导矿和储矿构造;3条断裂带内,挤压片理化带、糜棱岩、蚀变碎裂岩和含金石英脉广泛分布,局部见有典型拉伸线理和布丁构造,韧性剪切变形特征明显,为一典型的陆内压扭性构造破碎带。金矿化受NWW—SEE向韧性剪切带与NE向断裂控制,矿体展布形态与韧性剪切带一致,带内金、银、砷异常广泛分布,并且呈群出现,形成了小西弓—西铅炉子金、铜、铁、铬镍、钨、锡、钼、铀地球化学带[3]。
图2
图2
甘肃北山老君庙北金矿区区域地质简图[12]
1—第四系;2—敦煌岩群D岩组;3—敦煌岩群C岩组;4—敦煌岩群B岩组;5—敦煌岩群A岩组;6—二长花岗岩;7—英云闪长岩;8—钾长花岗岩;9—石英二长岩;10—石英正长岩;11—花岗斑岩;12—辉绿岩脉;13—逆冲断层;14—平移断层;15—糜棱岩带;16—金矿床(点);17—研究区位置;18—1∶10 000土壤测量范围
Fig.2
Regional geological map of north Laojunmiao gold deposit in Beishan,Gansu Province[12]
1—Quaternary;2—D rock formation of Dunhuang rock group;3—C rock formation of Dunhuang rock group;4—B rock formation of Dunhuang rock group;5—A rock formation of Dunhuang rock group;6—monzogranite;7—dolomite diorite;8—potassium feldsparinite;9—quartz monzonite;10—quartz syenite;11—granite porphyry;12—diabase;13—thrust faults;14—translational faults;15—mylonite belt;16—gold deposits (points);17—study area location;18—1∶10,000 soil measurement range
区内岩浆活动强烈且频繁,从元古宙到三叠纪均有发育,其中以华力西期岩浆活动最强烈、规模最广,而印支期侵入体是柳园—白山堂裂陷槽于晚二叠世闭合后地壳物质的产物,沿该时期中酸性侵入体的外接触带常有金、铜矿床(点)分布[3]。
1.3 矿区地质特征
矿区内出露地层主要为古元古界敦煌岩群A岩组(Pt1A)黑云斜长片麻岩、石英片岩、黑云斜长变粒岩和敦煌岩群B岩组(Pt1B)二云石英片岩、石英岩、大理岩,其中B岩组与A岩组呈整合接触,是区内主要的含矿层位。
图3
图3
老君庙北金矿区地质简图及综合异常[8]
1—第四系;2—黑云斜长片麻岩;3—黑云斜长变粒岩;4—角闪片岩;5—二云石英片岩;6—大理岩;7—石英岩;8—绿泥片岩;9—黑云石英片岩;10—石英二长岩;11—石英正长岩;12—蚀变带;13—石英脉;14—逆断层;15—平移断层;16—性质不明断层;17—金矿体;18—金银矿体;19—综合异常区编号;20—土壤剖面及编号
Fig.3
Geological map and comprehensive anomaly map of north Laojunmiao gold deposit[8]
1—Quaternary;2—mafic plagioclase gneiss;3—nicolt plagioclase metagranulite;4—amphibole;5—milocite quartz schist;6—marble;7—quartzite;8—chlorite schist;9—dolomite quartz schist;10—quartz monzonite;11—quartz syenite;12—alteration zone;13—quartz veins;14—reverse faults;15—translational faults;16—faults of unknown nature;17—gold ore body;18—gold and silver ore bodies;19—comprehensive exception and number;20—soil profile and number
矿区内岩浆岩主要为北部的侏罗纪斑状石英二长岩,出露长1 500 m,宽300 m,与敦煌岩群为断层接触,分布于NW向断裂带北侧,遭受强烈应变、糜棱岩化,与金矿关系密切。矿区分布有5处1∶1万土壤地球化学测量综合异常,Au、Ag、As、Sb异常具有三级浓度分带,异常规模较大,成矿地质条件有利。
2 工作方法
本次1∶1万土壤地球化学测量采样网度为100 m×40 m,使用中海达HD-8200型GPS经参数校准后三维导航至设计测点的理论坐标,实地用红油漆建立线号、点号等醒目标志。土壤样品在采集点距10 m范围内由3个采样点组合为一件样,截取粒级-4~+20目。
样品测试由甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院化验室承担完成,选择Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、W、Mo共10种元素进行定量分析,样品元素报出率、样品元素检出限、标样监控合格率、重复性检验控制合格率、突变点重复性检验合格率、密检合格率等分析测试准确度和精确度符合规范要求,满足化探样品分析质量要求。
室内采用MapGIS 6.7和GeoChem Studio进行各类数据处理和图件编制[15]。
3 地球化学特征
3.1 单元素异常特征
利用迭代剔除法求得异常下限,通过GeoChem Studio、MapGIS软件绘制单元素异常图。Au、Ag、As、Sb异常主要分布于研究区的中部,总体呈NW、NWW向的串珠状、带状展布(图4),局部呈岛状,多发育三级浓度分带,各元素异常浓集中心明显,异常浓集中心多位于构造发育部位,有利于成矿。
图4
图4
老君庙北金矿区1∶10 000土壤测量地球化学分布
Fig.4
1∶10,000 soil survey geochemistry map of north Laojunmiao gold deposie
3.2 综合异常特征
表1 综合异常特征统计
Table 1
| 综合异常编号 | 面积/km2 | 元素组合 | 异常特征 |
|---|---|---|---|
| HT1 | 0.22 | Au-Ag-As-Sb | 位于研究区西北部,异常呈NW向带状展布,长轴长920 m,短轴宽245 m,异常元素组合齐全,以Au、Ag、As、Sb、Pb、W、Mo、Bi为主,以Au、Ag、As、Sb异常套合好,浓集中心明显,Au、Ag、As发育三级浓度分带,异常峰值高,其中Au峰值为5 454.8×10-9,Ag峰值为1.78×10-6,As峰值为1 330×10-6,Sb峰值为7.36×10-6。异常区主要出露敦煌岩群B岩组大理岩、二云石英片岩,发育NWW向断裂构造( |
| HT2 | 0.87 | Au-Ag- As-Sb-Pb | 位于研究区北部,呈NW向带状展布,长轴长1 760 m,短轴宽620 m,异常元素主要有Ag、Au、As、Sb、Pb、Zn、W,以Ag、Au、As、Sb、Pb套合最好,浓集中心明显,Au、Ag、As、Sb三级浓度分带明显,异常规模较大,其中Au峰值为366.9×10-9,Ag峰值为16.56×10-6,As峰值为2 491.8×10-6,Sb峰值为60.15×10-6。异常区主要出露敦煌岩群B岩组大理岩、二云石英片岩,硅化、褐铁矿化强烈,发育NW向展布的断裂构造( |
| HT3 | 0.08 | Au-Ag-As-Sb | 位于研究区西部,呈椭圆状分布,异常元素主要有Au、Ag、As、Sb、Bi,其中Au、Ag、As、Sb套合极佳,异常浓集中心明显,异常强度高,Au峰值为323.4×10-9,Ag峰值为1.55×10-6,As峰值为4 022×10-6,Sb峰值为9.87×10-6。异常区主要出露敦煌岩群B岩组二云石英片岩、黑云斜长变粒岩、黑云斜长片麻岩,石英脉发育,异常与NW向展布的含石英脉蚀变黑云斜长变粒岩关系密切 |
| HT4 | 0.04 | Au-Mo-Bi | 位于研究区西部,呈椭圆状分布,异常元素组合单一,主要有Au、Bi、Mo,规模较小,但异常套合好,浓集中心明显,且异常强度高,其中Au的峰值为1 097.5×10-9 |
| HT5 | 0.16 | Au-Ag-Cu- Pb-Zn-W-Mo | 位于研究区东部,呈NW向带状分布,向东未封闭。异常元素主要有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo,整体沿NW向展布,异常套合好,浓集中心明显,且异常强度高,其中Au峰值为130.2×10-9、Ag峰值为2.62×10-6、Cu峰值为359.2×10-6、Pb峰值为338.3×10-6。异常区主要出露敦煌岩群B岩组二云石英片岩、斜长角闪岩,地表见孔雀石化石英脉 |
4 异常查证
采用探槽工程对研究区土壤地球化学异常区进行验证。结果表明,主要元素异常峰值部位即为矿体产出部位,矿化带与地球化学异常对应性良好,且矿化强度与化探异常的强度呈正相关。矿体展布方向、规模与化探异常吻合性较好。本区土壤地球化学异常可以直接用来圈定含矿蚀变带的大致分布范围。
HT1综合异常(图5):经槽探工程揭露及取样分析,在异常区内圈定金矿体2条。Au1矿体由2条探槽控制,长260 m,厚1.74 m,Au平均品位8.66 g/t;Au2矿体长80 m,厚0.94 m,Au平均品位2.21 g/t,矿体走向两端均未控制封闭。矿体呈脉状彼此平行产出于NW向断裂构造蚀变带内;赋矿岩性为褐铁矿化、硅化蚀变岩,矿石为细脉状、浸染状、团块状、碎裂状矿石,矿石中主要金属硫化物以黄铁矿、自然金、银金矿、黄铜矿、方铅矿等为主,矿体顶底板围岩为二云石英片岩、大理岩。
图5
图5
HT1异常剖析
1—二云石英片岩;2—大理岩;3—石英岩;4—石英二长岩;5—石英正长岩;6—性质不明断层;7—实测地质界线;8—综合异常及编号;9—金矿体;10—探槽及编号;11—土壤剖面及编号
Fig.5
HT1 anomaly analysis
1—milocite quartz schist;2—marble;3—quartzite;4—quartz monzonite;5—quartz syenite;6—faults of unknown nature;7—measured geological boundaries;8—synthesis of anomalies and numbers;9—gold ore bodyand numbers;10—trench and numbers;11—soil profile and numbers
图6
图6
HT2异常剖析
1—第四系;2—角闪片岩;3—二云石英片岩;4—大理岩;5—石英岩;6—绿泥片岩;7—黑云石英片岩;8—蚀变带;9—花岗岩脉;10—石英脉;11—性质不明断层;12—实测地质界线;13—金银矿;14—综合异常及编号;15—探槽及编号
Fig.6
HT2 anomaly analysis
1—quaternary;2—amphibole;3—milocite quartz schist;4—marble;5—quartzite;6—chlorite schist;7—dolomite quartz schist;8—alteration zone;9—granite veins;10—quartz veins;11—faults of unknown nature;12—measured geological boundaries;13—gold-silver ore bodyand numbers;14—synthesis of anomalies and numbers;15—trench and numbers
HT2综合异常:经槽探工程揭露及取样分析,圈定金银矿体1条、金矿体1条。AuAg1矿体由3条槽探控制,长200 m,厚1.52 m,Au平均品位2.81 g/t,Ag平均品位495.1 g/t;Au3矿体单工程控制,长80 m,厚0.95 m,Au平均品位3.81 g/t。矿体均呈脉状受NW向断裂控制,赋矿岩性为硅化、褐铁矿化大理岩,发育石英细脉,矿石为脉状、浸染状、块状矿石;矿体顶底板围岩均为大理岩。
HT3综合异常:针对异常踏勘检查,发现一条含石英脉蚀变带,宽度1~3 m,断续出露长150 m左右,采集捡块化学样显示Au含量0.25×10-6,证实了该异常为金矿化引起。
HT4综合异常:异常区地表断续出露长约80 m,宽0.8~1.5 m的蚀变石英脉,经槽探工程揭露及取样分析,圈定低品位金矿体2条。Au4矿体由单工程控制,厚度0.97 m,Au平均品位1.08 g/t,赋矿岩性为蚀变石英脉,围岩为二云石英片岩,发育硅化、褐铁矿化;Au5矿体由单工程控制,厚度1.56 m,金平均品位1.44 g/t,赋矿岩性为蚀变石英脉,围岩为二云石英片岩,发育硅化、褐铁矿化,证实为矿致异常。
HT5综合异常:异常区地表断续可见孔雀石化石英脉,采集化学样显示Ag含量22.10×10-6,证实了该异常为银、铜矿化引起。
5 地质—地球化学找矿模型
研究区HT1综合异常元素组合齐全,异常查证工作程度相对较高,圈定的金矿体规模较大,本次通过HT1综合异常区地质、地球化学特征,归纳总结出老君庙北金矿找矿地质—地球化学找矿标志。在此基础上,结合成矿地质条件、控矿因素及找矿标志等,探讨地质—地球化学找矿模型。
5.1 地质—地球化学找矿标志
5.1.1 地质标志
1)敦煌岩群结晶基底隆起带的构造—岩浆活动带,是寻找金矿的区域性标志。
2)敦煌岩群二云石英片岩、大理岩等含金建造为矿源层,对矿田(床)、矿体的时空分布、形成和变化具有明显的控制作用,可作间接找矿标志。
3)金矿主要赋存于NW向次级脆韧性断裂内,与羊圈沟—华窑山—红旗山—跃进山区域性深大断裂带及与之平行的次级或派生断裂、裂隙构造对成矿关系最为密切,对金矿寻找具重要意义,是地质构造标志。
4)受断裂构造控制的华力西晚期二长花岗岩、钾长花岗岩及石英闪长岩小岩体,多呈岩株状与韧性剪切带相伴产出,其外接触是金矿产出的有利部位。
5)主要蚀变沿断裂破碎带呈断续带状分布的黄铁矿化、绢云母化、黄铁绢英岩化、硅化、萤石化等蚀变地段是矿(化)体赋存的有利部位,是找矿的重要间接标志。
5.1.2 地球化学标志
含金岩石中Ag、As、Pb、Zn含量高,Au与As呈正相关,W、Bi、Mo、Cu都有不同程度显示。Au、Ag、As、Sb、W、Pb、Zn等元素组合及其峰值带是找矿的重要间接标志。
5.2 地质—地球化学找矿模型
式中:Bj为第j元素的异常重心值;Cij为第i点样品、第j元素的含量,其值必须大于或等于背景上限值;C0j为第j元素的背景值;Ii为第i点样品的控制距离,本次取20 m;Xi为i点到矿化中心距离;n和m分别为异常样品数和元素个数。
表2 PM04剖面水平分带序列参数
Table 2
| 地球化学剖面线号 | 元素 | 异常重心值/m |
|---|---|---|
| PM04 | Cu | 306 |
| Pb | 90 | |
| Zn | 70 | |
| Mo | 169 | |
| W | 84 | |
| Bi | 186 | |
| Ag | 41 | |
| As | 30 | |
| Sb | 32 | |
| Au | 18 |
通过对HT1综合异常区成矿地质环境、矿床特征、地球化学特征综合分析,总结出研究区金矿床地质—地球化学要素及找矿模型(图7)。
图7
图7
老君庙北金矿地质—地球化学成矿要素及找矿模型
Fig.7
Geological-geochemical metallogenic elements and prospecting model of north Laojunmiao gold deposit
6 结论与建议
1)老君庙北金矿区各组多元素异常区在矿体上方及其与围岩接触带上分布,并明显受断裂构造控制。主成矿元素Au-Ag-As-Sb异常范围大、峰值明显,其他指示元素异常空间上与之套合重叠,或围绕其周围分布,总体反映了矿区的地球化学异常空间分布特征。
2)1∶1万土壤测量圈定的HT1、HT2、HT3、HT4、HT5的5个综合异常,现阶段工作布置了槽探工程择优主要对HT1、HT2综合异常进行了查证,力度不够,尤其是东部的HT5和中部的HT4综合异常,具有相似的找矿潜力,已在区内发现了矿化线索,还需进一步查证。
3)经过以探槽为主要手段的异常查证,新发现金矿体3条、金银矿体1条、低品位金矿体2条。
4)所圈定的几个主要矿体均未控边。特别是Au1矿体,已控制长260 m,厚1.74 m,Au平均品位8.66 g/t,走向两侧均未封边。因此,下一步首要工作为对目前圈定的矿体继续在走向上进行追索、控制。
5)通过HT1综合异常区地质—地球化学找矿预测模型的建立及与各综合异常的对比研究,提出了HT1综合异常区内主要矿体走向延伸方向为下一步重点找矿方向,有助于实现该地区新的找矿突破。
6)单一的地质、化探方法在找矿中的作用有一定程度的局限性,需要采用地质—化探等综合方法进行综合找矿,而地质—化探找矿模型是对这些综合找矿标志和综合找矿方法最佳组合的直观反映,也是进行成矿预测和找矿勘查的重要工具。
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