东昆仑茫崖河东地区地球化学钴异常与含矿地质体的响应

doi:10.11720/wtyht.2024.0031

东昆仑茫崖河东地区地球化学钴异常与含矿地质体的响应

马文君^,¹^,², 谢海林^,¹^,², 郭伟¹^,², 李斐斐¹^,², 滕晓燕¹^,², 陈苏龙¹^,², 李少南¹^,², 刘秀峰¹^,², 马忠英¹^,², 马海云¹^,²

1.青海省第一地质勘查院,青海海东 810600

2.青海省柴达木周缘大型超大型金矿深部探测技术创新工程技术研究中心,青海海东 810600

Response of the geochemical anomalies of cobalt to ore-bearing geological bodies in the Mangyahedong area, eastern Kunlun

MA Wen-Jun^,¹^,², XIE Hai-Lin^,¹^,², GUO Wei¹^,², LI Fei-Fei¹^,², TENG Xiao-Yan¹^,², CHEN Su-Liong¹^,², LI Shao-Nan¹^,², LIU Xiu-Feng¹^,², MA Zhong-Ying¹^,², MA Hai-Yun¹^,²

1. The First Geological Exploration Institute of Qinghai Province, Haidong 810600, China

2. Innovative Engineering Technology Research Center for Deep Exploration Technology of Large and Superlarge Gold Deposits at the Periphery of the Qaidam Basin in Qinghai Province, Haidong 810600, China

通讯作者: 谢海林(1968-),男,正高级工程师,长期从事地质矿产勘查及管理工作。Email:327383903@qq.com

第一作者: 马文君(1987-),男,高级工程师,从事地质矿产勘查工作。Email:mawenjun926600@163.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2024-01-22 修回日期: 2024-03-29

基金资助:

青海省地矿局项目“青海省格尔木市长山—红卫山地区1:2.5万地球化学测量”(青地矿科[2022]32号)
青海省地矿局项目“青海省格尔木市长山—红卫山地区1:2.5万地球化学测量”(青地矿科[2022]6号)
“东昆仑奥陶纪钴矿成矿环境及找矿潜力”(青地矿科[2023]50号)

Received: 2024-01-22 Revised: 2024-03-29

摘要

近年来,在东昆仑地区以地质找矿为目的开展的大比例尺1:2.5万地球化学测量工作,具有快速、准确定位异常源的特征,在找矿勘查中被广泛应用,并取得了良好的找矿成果。通过开展1:2.5万水系沉积物测量工作,在东昆仑茫崖河东地区圈出了以Cu、Co、Ni等元素组合为主的综合异常12处,其中以Co为主的综合异常有1处,各元素异常套合较好,相对规模大,异常强度高,具有明显的浓度分带。Co异常与奥陶系祁漫塔格群地层关系密切,区位一致性好。经异常查证,在GA16、GA26、GA11、GA39等异常内发现4条钴矿化带,带内圈定出了3条钴矿体及多条矿化体。综合分析认为该区具有优越的成矿地质条件、良好的地球化学特征,取得了较好的找矿效果,具备大中型钴矿的找矿潜力。

关键词： 钴异常; 祁漫塔格群; 找矿前景; 茫崖河东; 东昆仑

Abstract

Over recent years, large-scale geochemical surveys on a scale of 1:25,000 have been conducted in the eastern Kunlun region for geological prospecting. These surveys, characterized by the rapid and accurate location of anomaly sources, have been widely applied in mineral explorations, yielding encouraging mineral prospecting results. Using 1:25,000-scale stream sediment surveys, this study delineated 12 geochemical integrated anomalies of the element associations of Cu, Co, and Ni in the Hedong area, Mangya City, eastern Kunlun. These anomalies include one integrated anomaly dominated by Co, where various element anomalies exhibit high-degree overlap, relatively large scales, high intensity, and distinct concentration zoning. The Co anomaly is closely associated with the Ordovician Qimantag Group, demonstrating a high degree of spatial consistency. The subsequent anomaly verification reveals four cobalt mineralized zones within anomalies GA16, GA26, GA11, and GA39, with three ore bodies and multiple mineralized bodies of cobalt being identified within the mineralized zones. The comprehensive analysis indicates that the eastern Kunlun region enjoys excellent metallogenic geological conditions and favorable geochemical characteristics, with promising prospecting results having been achieved. Therefore, this region has the prospecting potential of medium to large-scale cobalt deposits.

Keywords： cobalt anomaly; Qimantag Group; prospecting prospects; Hedong area of Mangya City; eastern Kunlun

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本文引用格式

马文君, 谢海林, 郭伟, 李斐斐, 滕晓燕, 陈苏龙, 李少南, 刘秀峰, 马忠英, 马海云. 东昆仑茫崖河东地区地球化学钴异常与含矿地质体的响应[J]. 物探与化探, 2024, 48(5): 1232-1246 doi:10.11720/wtyht.2024.0031

MA Wen-Jun, XIE Hai-Lin, GUO Wei, LI Fei-Fei, TENG Xiao-Yan, CHEN Su-Liong, LI Shao-Nan, LIU Xiu-Feng, MA Zhong-Ying, MA Hai-Yun. Response of the geochemical anomalies of cobalt to ore-bearing geological bodies in the Mangyahedong area, eastern Kunlun[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(5): 1232-1246 doi:10.11720/wtyht.2024.0031

0 引言

钴(Cobalt)因具有很好的耐高温、耐腐蚀、磁性性能而被广泛用于航空航天、机械制造、电气电子、化学、陶瓷等工业领域,素有“工业味精”和“工业牙齿”之称^[1]。然而,作为全球第一大钴资源消费国,我国钴资源储备严重不足,超过90%的钴原料从刚果(金)等国进口^[2],对外依存度极高,国家安全战略受到严重威胁和挑战^{[3⇓⇓⇓-7]}。

在东昆仑茫崖河东地区开展的1:20万、1:5万化探工作,显示该区具有较好的Co、Cu、V、Ni异常,通过进一步开展1:2.5万地球化学测量工作,圈定了多处以Co、Cu、Ni为主元素的综合异常,异常重现性较好^[8]。经查证,在奥陶系祁漫塔格群地层内发现了高品位(Co单样最高品位3.97%)钴矿体和大量的钴矿化线索,地球化学测量工作在钴矿找矿中的作用和成效十分显著,备受关注。通过对成矿地质背景、地球化学条件及钴矿点特征的研究,认为茫崖河东地区钴金属的成矿条件十分有利。

本文将从茫崖河东钴多金属矿成矿背景、地球化学异常特征、钴矿特征入手,初步总结钴异常与含矿地质体的响应,进而对该区钴矿找矿前景作出评价。

1 地质背景

1.1 区域地质背景

茫崖河东地区大地构造位置处于秦祁昆造山系—东昆仑造山带—Ⅰ-7-3昆北复合岩浆弧(Pt₃、O-S、P-T)内^[9]。区内出露有古元古界金水口群的片麻岩、片岩等,奥陶系祁漫塔格群碎屑岩、火山岩、碳酸盐岩,下泥盆统陆相火山岩,以及少量上石炭统地层^[10]。区内中酸性侵入岩广泛发育,以印支期为主,次为华力西期,受区域构造影响,区内的主要构造线多呈NW—SE向展布^[11](图1)。

图1

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图1 茫崖河东地区大地构造位置^[12](a)及地质简图(b)

Fig.1 Geotectonic location^[12](a)and geological sketch map(b)of Mangyahedong area

1.2 研究区地质

1.2.1 地层

研究区出露的地层主要有奥陶系祁漫塔格群碎屑岩组、火山岩组、碳酸盐岩组,其次为古元古界金水口群,局部见少量上泥盆统及下石炭统地层。与钴多金属矿成矿关系密切的为奥陶系祁漫塔格群碎屑岩组、火山岩组。

1.2.2 岩浆岩

研究区内侵入岩大面积发育,岩石类型十分复杂^[13],成带性好,分布面积广泛,多以岩基形式产出,部分呈岩株状。其中,研究区那陵格勒河东侧出露晚三叠世二长花岗岩、正长花岗岩,那陵格勒河西侧出露晚泥盆世花岗闪长岩,侵入岩主要围绕祁漫塔格群地层北西、南东两侧分布。

1.2.3 构造

由于受区域深大断裂构造影响,茫崖河东地区断裂构造发育,主要以F1~F3、F5、F15~F16、F18~F21等NW向断裂为主,发育少量近EW向、NE向断裂。沿断裂岩石较破碎,形成挤压破碎带或张性碎裂岩,带内碎裂岩、断层泥、挤压扁豆体比比皆是,局部可见由强烈牵引及挤压形成的扭曲构造。其中F18、F19、F20、F21等断裂与钴矿关系最为密切。

2 地球化学特征

2.1 1:20万水系沉积物测量

区域上开展的1:20万化探扫面,在研究区圈出那陵格勒河A ${化探扫面,在研究区圈出那陵S}_{乙 2}^{28}$ CuVCoNiAu、开木棋河西 ${AS}_{乙 2}^{29}$ CuSbVCoNiAu两处综合异常,异常区出露的地层为奥陶系祁漫塔格群,有较大规模的印支期、华力西期中酸性侵入岩出露。Co峰值(26.9~42.0)×10^-6。Cu、V、Co、Ni等异常套合好,且区域背景含量及离散特征值较大,祁漫塔格群地层中富集趋势明显,说明上述元素在研究区具备了优越的成矿地球化学前提^[14](图2)。

图2

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图2 茫崖河东地区1:20万化探异常分布

Fig.2 Distribution of 1:200,000 geochemical anomaly of Mangyahedong area

2.2 1:5万水系沉积物测量

根据“青海省那陵格勒河中游地区1:5万水系沉积物测量”项目成果,在研究区圈定了以Cu、V、Co、Ni为主的综合异常5处。通过本次工作发现,祁漫塔格群地层中Cu、Cr、Ni、Co、V、Au、Ag、As、Sb、Zn、Nb等富集系数大于1,其中Cu、Cr、Ni、Co、V最为显著,分别为3.07、2.93、3.17、2.75、2.65^[15](见图3)。

图3

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图3 茫崖河东地区1:5万水系沉积物化探异常分布

Fig.3 Geochemical anomaly distribution of 1:50,000 stream sediment in Mangyahedong area

根据“青海东昆仑西段祁漫塔格地区黑柱山—尕怒大门1:50 000矿产地球化学调查”工作,将1:20万化探异常A ${AS}_{乙 2}^{28}$ CuVCoNiAu分解为8处1:5万水系沉积物综合异常。AS^28-1、AS^28-3异常位于研究区内,异常分布于奥陶系祁漫塔格群火山岩组的蚀变安山质玄武岩中,且都有NW向压扭性逆断层在异常的南缘展布,并伴随着近SN向、EW向后期断裂,表明该区的构造活动具多期性,构造较复杂,有利成矿^[16](图4)。其中AS^28-3 CuCoNi(AgZnPbSnAu)综合异常位于研究区西侧石壁山一带,呈NW—SE向展布,与地层走向一致,面积22.9 km²,北东侧因覆盖异常未能封闭。异常主元素为Co、Cu、Ni,伴生元素为Pb、Zn、Sn等。Co异常具有内、中、外3个浓度分带,峰值为367×10^-6,浓集中心明显;Cu异常具中、外两个浓度分带,显示一定的浓集趋势;Cu、Co、Ni异常套合好,异常轮廓与区内祁漫塔格群地层高度吻合,已在该综合异常祁漫塔格群火山岩组地层内发现钴铜矿点1处,显示该套地层与钴矿成矿关系密切^[17](异常特征见表1、图5)。

图4

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图4 茫崖河东地区1:5万矿产地球化学调查化探异常分布

Fig.4 Geochemical anomaly distribution of 1:50,000 mineral geochemical survey in Mangyahedong area

表1 AS^28-3 CuCoNi(AgZnPbSnAu)异常特征统计

Table 1 Comprehensive abnormal eigenvalue statistics of AS^28-3 CuCoNi(AgZnPbSnAu)

元素	异常点数	异常下限	峰值	均值	面积/km²	离差	衬度	规模	浓度分带
Co	116	20.00	367.00	34.85	23.75	31.87	1.74	41.33	外、中、内
Cu	122	60.00	192.00	105.91	27.75	30.39	1.77	49.12	外、中
Ni	116	40.00	136.00	67.72	27.15	19.37	1.69	45.88	外、中
Zn	96	100.00	510.00	141.65	17.13	61.14	1.42	24.32	外、中、内
Ag	46	100.00	2317.00	193.91	6.82	323.74	1.94	13.23	外、中、内
Pb	12	50.00	260.00	82.93	1.68	57.89	1.66	2.79	外、中、内
Sn	26	6.00	12.30	7.89	3.95	1.93	1.32	5.21	外、中、内
Au	26	2.00	6.00	2.59	4.34	0.88	1.30	5.64	外、中

注:Au、Ag含量单位为10^-9, 其余元素含量单位为10^-6。

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图5

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图5 AS^28-3CuCoNi(AgZnPbSnAu)综合异常剖析

Fig.5 Comprehensiv anomaly anatomy diagram of AS^28-3CuCoNi(AgZnPbSnAu)

2.3 1:2.5万地球化学异常

2022年开展的“青海省格尔木市长山—红卫山地区1:2.5万地球化学测量”项目,在研究区,圈定综合异常39处,其中以Cu、Cr、Co、Ni为主的综合异常12处。

2.3.1 样品采集及分析测试

水系沉积物测量广泛应用于地球化学普查和区域化探中,是一种高效的化探找矿方法^[18⇓-20]。本次水系沉积物测量采样严格按照有关规范要求执行,同时充分考虑研究区自然地理、景观特点进行布设,遵循最有效控制汇水域且大致均匀的原则,以有限的采样点取得最佳效果。共采集样品4 371件,含50件重复样,完成采样面积210.0 km²,采样粒级为-10~+60目,采样平均密度20.8个/km²。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^[21]。

2.3.2 Co元素分布及富集特征

矿床的形成均要经过成矿元素的活化、迁移或后期多种地质作用的叠加,并在一定的物理、化学条件下才能富集成矿^[22]。由于成矿作用过程具有长期性、多期性和复杂性,导致部分元素的含量在地质体中呈现富集或贫化。这种富集或贫化是基于元素背景值基础上的高低变化,是地质—地球化学共同作用的结果。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。研究区内Cu、Co、Cr、Ni元素地球化学变量统计见表2。

表2 Cu、Co、Cr、Ni元素地球化学变量统计

Table 2 Geochemical variable statistics of Cu、Co、Cr、Ni elements

元素	样品数	平均值/10^-6	中位数/10^-6	变异系数	富集系数	标准离差/10^-6	最小值/10^-6	最大值/10^-6	极差/10^-6
Co	4371	18.40	11.10	1.01	1.84	18.6	3.50	527.00	523.50
Cr	4371	58.40	30.10	1.13	1.27	66.3	6.00	1004.00	998.00
Cu	4371	50.90	20.10	1.23	2.99	62.6	3.20	603.00	599.80
Ni	4371	33.10	16.70	1.18	1.32	39.1	3.50	732.00	728.50

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由元素的富集程度可知,Cu、Co、Ni在茫崖河东地区富集系数均大于1.3,呈富集状态;由元素分异程度可知,Cu、Co、Ni变异系数均大于1.0,呈强分异性;因此,Cu、Co、Ni具有较好的地球化学成矿条件,富集成矿的可能性大。

2.3.3 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^[21],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^[23],揭示元素之间的本质联系,广泛运用于元素组合的分类。运用区域地球化学数据管理分析系统软件(GeoExpl)对研究区内各元素分析结果进行R型聚类分析,如图6所示。

图6

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图6 水系沉积物元素R型聚类分析图谱

Fig.6 R-type cluster analysis pedigree of stream sediments elements

由R型聚类分析图谱可见,在相关系数r=0.45时,谱系图上显示4个元素组,但只有两组相关性较好,一组为Cu、Co、Ni、Cr,是基性岩元素组,对应研究区内奥陶系祁漫塔格群地层;另一组为F、W、Bi,是区内高温热液元素组合,对应研究区内侵入岩。这与奥陶系祁漫塔格群地层中发现钴矿体及矿化线索较吻合。

通过Geochem Studio3.0软件分析了研究区15种元素测试数据的旋转因子分析矩阵,取累积方差贡献达80%以上的6个主要因子,各因子变量载荷以0.6的绝对值为界,按大小排序形成结构式(表3)。区内地球化学元素分布特征与地质构造展布关系密切,应用抽象系统表达测区地球化学变化特征的旋转因子成果为主^[24],结合R型聚类分析、区内地质背景、特征元素变化系数等参数特征分析。从表3及因子计量图(图7)可以看出,F1因子特征根为3.892 8,特征根百分比占25.952 2%,是本区最强大的因子,元素组合为Cu、Co、Ni、Cr,为基性岩元素组,反映了元素在本区祁漫塔格群地层内富集特征。

表3 主要因子特征根及结构式

Table 3 Characteristic roots and structural formulas of major factors

序号	特征根	特征根百分比/%	累积百分比/%	因子结构式
F1	3.8928	25.9522	25.9522	Cu^0.8948Co^0.9159Ni^0.9537Cr^0.9262
F2	2.8617	19.0779	45.0301	W^0.8904Bi^0.8766F^0.798
F3	1.8392	12.2615	57.2916	Sb^0.7909
F4	1.2113	8.0756	65.3672	Au^0.9273
F5	0.9486	6.3242	71.6913	Ag^-0.8415Pb^-0.8028
F6	0.9022	6.0145	77.7059	Sn^0.9506

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图7

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图7 Cu、Co、Cr、Ni元素因子计量

Fig.7 Factor measurement chart of Cu、Co、Cr、Ni

其中Co、Ni、Cr载荷值均大于0.9,反映了区内Co、Ni、Cr在祁漫塔格群地层中富集系数较大的事实;根据元素背景特征地球化学特征及已有的成矿事实等,Co在区内与Cu为共生关系,Cu载荷值大于0.8,且元素在本区的丰度值均大于全省的丰度值,结合因子特征及其他地球化学特征,认为Cu、Co、Ni、Cr与祁漫塔格群地层相关,且空间分布上与祁漫塔格群地层分布范围相吻。

2.3.4 Co元素时空分布特征及变化趋势

Co、Cu、Ni、Cr具有较强的相似性,高值区主要分布于研究区石壁山、茫崖河东中央山、红卫山—黑石沟地区等,与区内祁漫塔格群地层出露位置吻合,反映了该套地层的地球化学特征。Co在古元古界金水口群、晚泥盆世牦牛山组地层及中酸性侵入岩体分布区含量普遍较低,而奥陶系祁漫塔格群中Co平均值( $\bar{X}$ )均大于全区平均值,其中火山岩组(Oqm₂)地层中平均值( $\bar{X}$ )高达42.2。在地球化学图上Co含量形成的阶梯较明显(见图8、表4)。

图8

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图8 Cu、Co、Cr、Ni在不同地质体中的含量变化

Fig.8 Changes in the content of Cu、Co、Cr、Ni in different geological bodies

表4 茫崖河东地区Co、Cr、Cu、Ni在不同地质体中的分布特征

Table 4 Distribution characteristics of Co、Cr、Cu、Ni in different geological bodies in Mayahedong area

元素	特征值	Oqm₁	Oqm₂	Oqm₃	ηγT₃	γδD₃	ηγT₂	ξγT₃	νD₃	Pt₁js	D₃m₂	δοD₃	C₁dg	γδT₂	ηγPt₃	δοT₂	ηοD₂	γδT₃	全区
Co	X/10^-6	6.00	5.70	15.50	5.00	11.20	20.90	42.20	21.70	13.20	10.20	10.50	10.20	7.60	13.00	13.90	14.80	21.10	18.40
	S/10^-6	6.40	7.00	14.60	4.40	7.10	13.50	21.80	10.90	9.50	5.60	4.30	7.50	3.30	6.20	11.80	8.40	18.40	18.60
	C_V	1.06	1.24	0.94	0.86	0.63	0.65	0.52	0.50	0.72	0.55	0.41	0.73	0.43	0.47	0.85	0.57	0.87	1.01
Cr	X/10^-6	14.10	10.60	15.70	63.90	24.70	74.90	139.00	61.40	37.20	19.40	15.40	29.00	25.40	49.70	31.90	60.60	56.70	58.40
	S/10^-6	28.10	15.50	28.70	65.50	21.90	58.90	67.30	49.90	34.70	9.90	6.50	18.10	31.20	33.50	31.30	81.30	90.10	66.30
	C_V	1.98	1.47	1.82	1.02	0.89	0.79	0.48	0.81	0.93	0.51	0.42	0.62	1.23	0.68	0.98	1.34	1.59	1.13
Cu	X/10^-6	11.70	7.50	29.30	61.30	17.80	135.00	12.40	37.80	27.00	27.50	14.70	13.60	9.80	31.80	56.90	16.70	30.50	50.90
	S/10^-6	23.40	13.90	50.20	51.10	20.50	62.70	20.20	34.00	29.80	22.60	3.40	13.20	6.20	17.90	62.20	9.40	40.20	62.60
	C_V	2.00	1.84	1.71	0.83	1.15	0.46	1.63	0.90	1.10	0.82	0.23	0.98	0.63	0.56	1.09	0.56	1.32	1.23
Ni	X/10^-6	7.60	7.20	27.90	5.80	12.10	43.50	80.60	28.40	18.60	9.80	8.10	20.70	9.90	24.60	20.40	21.00	37.30	33.10
	S/10^-6	12.70	14.00	39.70	8.00	11.30	40.50	35.80	25.70	18.00	8.10	9.30	16.60	9.60	13.30	17.20	27.30	30.70	39.10
	C_V	1.66	1.95	1.42	1.40	0.94	0.93	0.44	0.91	0.97	0.83	1.15	0.80	0.97	0.54	0.84	1.30	0.82	1.18

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全区共圈定Co异常31处(钴异常分布见图9),主要分布在研究区石壁山、茫崖河东中央、红卫山—黑石沟一带出露的祁漫塔格群地层中,异常展布形态与地层展布套合较好。石壁山一带Co异常呈不规则团块状,整体呈NW向展布。茫崖河东中央山、红卫山—黑石沟一带Co异常呈不规则条带状,展布方向以NW向为主,与异常附近NW—SE向的断裂关系密切。多数异常规模较大、强度较高,多具三级浓度分带。全区Co背景值18.4×10^-6,最大值527×10^-6(Co异常特征详见表5)。

图9

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图9 Co异常分布

Fig.9 Distribution map of Co element abnormal

表5 茫崖河东地区Co异常特征

Table 5 Co abnormal characteristics in Mangyahedong area

异常编号	异常点数	异常下限	异常面积	排序	平均值	排序	极大值	排序	衬度	排序	AD	排序	AP	排序	NAD	排序	NAP	排序	分带区
Co-1	61	40.00	2.59	6	49.00	12	61.00	10	1.23	12	507.41	7	93.20	5	12.69	7	2.33	5	1
Co-2	24	40.00	0.78	12	50.15	10	58.30	13	1.25	10	157.36	12	31.86	9	3.93	12	0.80	9	1
Co-3	7	40.00	0.24	17	45.10	30	53.30	20	1.13	30	43.76	19	4.95	22	1.09	19	0.12	22	1
Co-4	3	40.00	0.10	24	45.73	27	49.00	28	1.14	27	19.07	24	2.39	28	0.48	24	0.06	28	1
Co-5	3	40.00	0.19	20	61.07	4	81.90	6	1.53	4	46.17	17	15.93	15	1.15	17	0.40	15	2
Co-6	58	40.00	3.04	5	47.03	21	55.10	17	1.18	21	571.31	5	85.43	6	14.28	5	2.14	6	1
Co-7	3	40.00	0.104	25	45.40	29	49.80	26	1.14	29	17.49	26	2.08	30	0.44	26	0.05	30	1
Co-8	113	40.00	4.60	2	53.69	7	81.90	5	1.34	7	987.16	2	251.65	2	24.68	2	6.29	2	2
Co-9	3	40.00	0.16	21	46.13	26	48.90	30	1.15	26	29.97	22	3.99	24	0.75	22	0.10	24	1
Co-10	26	40.00	1.11	10	45.71	28	60.20	11	1.14	28	202.60	10	25.30	12	5.07	10	0.63	12	1
Co-11	68	40.00	3.54	3	48.11	16	59.90	12	1.20	16	682.07	3	115.03	4	17.05	3	2.88	4	1
Co-12	2	40.00	0.08	29	44.30	31	45.00	31	1.11	31	13.76	30	1.34	31	0.34	30	0.03	31	1
Co-13	5	40.00	0.20	19	48.76	13	57.20	15	1.22	13	39.25	21	7.05	19	0.98	21	0.18	19	1
Co-14	10	40.00	0.34	15	47.65	18	55.80	16	1.19	18	64.12	15	10.29	18	1.60	15	0.26	18	1
Co-15	6	40.00	0.28	16	46.15	25	50.00	25	1.15	25	51.51	16	6.86	20	1.29	16	0.17	20	1
Co-16	22	40.00	1.20	9	46.35	24	57.80	14	1.16	24	223.43	9	30.61	10	5.59	9	0.77	10	1
Co-17	11	40.00	0.83	11	48.69	14	54.10	18	1.22	14	160.96	11	28.73	11	4.02	11	0.72	11	1
Co-18	42	40.00	2.12	7	61.20	3	527.00	1	1.53	3	519.93	6	180.11	3	13.00	6	4.50	3	3
Co-19	26	40.00	1.29	8	49.55	11	89.30	3	1.24	11	254.84	8	49.12	8	6.37	8	1.23	8	2
Co-20	3	40.00	0.12	22	47.10	20	49.00	29	1.18	20	21.90	23	3.30	26	0.55	23	0.08	26	1
Co-21	13	40.00	0.63	13	47.67	17	53.10	21	1.19	17	120.90	13	19.45	14	3.02	13	0.49	14	1
Co-22	2	40.00	0.08	27	46.40	23	51.70	23	1.16	23	15.17	29	2.09	29	0.38	29	0.05	29	1
Co-23	65	40.00	3.16	4	46.64	22	53.40	19	1.17	22	588.95	4	83.85	7	14.72	4	2.10	7	1
Co-24	5	40.00	0.20	18	55.92	6	78.10	8	1.40	6	45.42	18	12.93	17	1.14	18	0.32	17	1
Co-25	2	40.00	0.08	28	48.15	15	49.10	27	1.20	15	15.69	27	2.66	27	0.39	27	0.07	27	1
Co-26	2	40.00	0.06	30	60.60	5	72.20	9	1.52	5	15.21	28	5.17	21	0.38	28	0.13	21	1
Co-27	2	40.00	0.11	23	94.35	1	107.00	2	2.36	1	42.94	20	24.73	13	1.07	20	0.62	13	2
Co-28	1	40.00	0.02	31	88.90	2	88.90	4	2.22	2	8.33	31	4.58	23	0.21	31	0.11	23	2
Co-29	2	40.00	0.09	26	50.55	9	53.00	22	1.26	9	18.14	25	3.79	25	0.45	25	0.09	25	1
Co-30	120	40.00	6.08	1	53.54	8	81.40	7	1.34	8	1301.69	1	329.25	1	32.54	1	8.23	1	2
Co-31	6	40.00	0.50	14	47.15	19	50.70	24	1.18	19	93.57	14	14.19	16	2.34	14	0.35	16	1

注: 异常面积单位为km²,平均值、极大值单位为10^-6;衬度=平均值/异常下限;AD(异常规模)=平均值×异常面积;AP(面金属量)=(平均值-异常下限)×异常面积;NAD(规格化规模)=平均值/异常下降×异常面积;NAP(规格化面金属量)=(平均值-异常下限)/异常下限×异常面积。

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2.3.5 典型异常特征

通过对研究区圈定的8个以Cu、Co、Ni为主的综合异常进行异常查证,发现奥陶系祁漫塔格群地层是Co、Cu、Ni、Cr地球化学异常产生的原因。其中, ${GAS}_{甲 2}^{26}$ Co(NiCuCrAsMo)、 ${GA}_{甲 2}^{16}$ Cu(NiCoCrWAg)综合异常评序靠前,前期踏勘中发现了较好的钴矿化线索,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。

1) ${GA}_{甲 2}^{26}$ Co(NiCuCrAsMo)异常特征。异常区位于茫崖河东南西部,呈近EW向不规则状展布,面积约2.60 km²,出露奥陶系祁漫塔格群碎屑岩组和火山岩组,碎屑岩组主要于异常区南部少量发育,岩性主要为硅质板岩;火山岩组主要发育于北部,岩性以灰绿色蚀变安山质玄武岩为主。区内侵入岩不甚发育,但祁漫塔格火山岩组与碎屑岩组地层接触部位可见斜长花岗岩脉、花岗闪长岩脉侵入(图10)。

图10

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图10 ${GA}_{甲 2}^{26}$ Co综合异常剖析

Fig.10 Comprehensiv anomaly anatomy diagram of ${GA}_{甲 2}^{26}$ Co

该综合异常以Co为主元素,特征组合元素为Ni、Cu、Cr、As、Mo。Co异常由Co-18子异常组成,异常点数有42个,异常面积为2.12 km²,元素平均值为61.20×10^-6,峰值为527.00×10^-6。Cu异常由Cu-25子异常组成,异常点数有46个,异常面积为2.03 km²,元素平均值为145.07×10^-6,峰值为211.00×10^-6。Ni异常由Ni-50子异常组成,异常点数有44个,异常面积为2.24 km²,元素平均值为98.79×10^-6,峰值为249.00×10^-6。Cu、Ni、Co、Cr元素异常规模较大,且各元素套合好。异常的产出与奥陶系祁漫塔格群碎屑岩组和火山岩组接触带关系密切(异常特征见表6)。

表6 ${GA}_{甲 2}^{26}$ Co异常特征值统计

Table 6 Comprehensive abnormal eigenvalue statistics of G ${GA}_{甲 2}^{26}$ Co

单元素异常号	异常下限/10^-6	异常点数	面积/ km²	异常平均值/10^-6	峰值/10^-6	衬度	异常规模	浓度分带
Co-18	40.00	42	2.12	61.20	527.00	1.53	3.25	内、中、外
Ni-50	50.00	44	2.24	98.79	249.00	1.98	4.44	内、中、外
Cu-25	80.00	46	2.03	145.07	211.00	1.81	3.67	中、外
Cr-46	130.00	39	1.93	181.67	231.00	1.40	2.70	外
As-59	30.00	5	0.26	218.18	460.00	7.27	1.89	内、中、外
Mo-80	2.00	3	0.17	9.38	14.20	4.69	0.78	内、中、外

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通过异常查证,在综合异常内圈定钴镍矿化蚀变带1条,带内圈定高品位钴镍矿体1条(单样Co品位最高3.97%),钴矿化体1条。

2) ${GA}_{甲 2}^{16}$ Cu(NiCoCrWAg)异常特征。异常区位于茫崖河东石壁山一带,呈NW—SE条带状展布,面积约5.39 km²。异常区奥陶系祁漫塔格群火山岩组地层大面积出露,岩性为灰绿色蚀变安山质玄武岩,该套地层中可见花岗闪长岩脉发育;第四系为晚更新世洪冲积。侵入岩主要发育在异常区南侧,为中三叠世肉红色中细粒二长花岗岩。异常区内断裂发育为NW—SE向断裂(图11)。

图11

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图11 ${GA}_{甲 2}^{16}$ Cu综合异常剖析

Fig.11 Comprehensiv anomaly anatomy diagram of ${GA}_{甲 2}^{16}$ Cu

该综合异常以Cu为主元素,特征组合元素为Ni、Co、Cr、Ag、W。Cu元素有Cu-12一个子异常,浓集中心明显,有三级浓集分带,有97个异常点数,异常规模大,面积达4.24 km²,异常平均值为161.74×10^-6,峰值为367.00×10^-6。Co元素有Co-11、Co-15两个子异常组成,其中Co-11异常,有68个异常点数,异常规模大,面积达3.54 km²,异常平均值为48.11×10^-6,峰值为59.9×10^-6。Ag、W浓集中心明显,均有三级浓集分带,综合异常Cu、Ni、Co、Cr等元素异常规模大,元素含量较高,套合较好(异常特征见表7)。

表7 ${GA}_{甲 2}^{16}$ Cu异常特征值统计

Table 7 Comprehensive abnormal eigenvalue statistics of ${GA}_{甲 2}^{16}$ Cu

单元素异常号	异常下限	异常点数	面积/km²	异常平均值	峰值	衬度	异常规模	浓度分带
Cu-12	80.00	97	4.24	161.74	367.00	2.02	8.57	外、中、内
Ni-32	50.00	80	3.74	88.92	130.00	1.78	6.66	外、中
Co-11	40.00	68	3.50	48.11	59.90	1.20	4.25	外
Co-15	40.00	6	0.28	46.15	50.00	1.15	0.17	外
Cr-27	130.00	57	2.81	180.86	276.00	1.39	3.91	外
W-36	5.00	13	0.61	31.46	90.90	6.29	3.85	外
Ag-41	120.00	12	0.54	430.33	1460.00	3.59	1.94	外、中
Ag-27	120.00	12	0.68	289.42	631.00	2.41	1.63	外

注:Ag含量单位为10^-9, 其余元素为10^-6。

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经异常查证,在综合异常内圈定钴铜矿化蚀变带1条,带内圈定钴铜矿体1条。

综上所述,在该地区Co为寻找钴矿的直接指示元素,其异常反映钴矿体存在及其范围;Cu、Ni、Cr为重要的伴生元素,是寻找钴矿的间接指示元素。目前已发现的钴矿体、矿化线索在地理位置上与水系沉积物测量钴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基本一致,且与区内发育的NW—SE向断裂构造具有一定的关联,具有层控+断控矿床的特征。异常内已发现有多条钴矿(化)体,为矿致异常。

3 钴矿特征

3.1 矿化带特征

3.1.1 Ⅰ号钴铜矿化带(体)

Ⅰ号钴铜矿化带位于研究区 ${GA}_{甲 2}^{16}$ Cu综合异常中部石壁山一带,矿化蚀变带长度大于1.0 km,带宽1~12 m,呈NNW向展布,倾向NE,倾角50°~65°,矿化带发育于祁漫塔格火山岩组地层内。带内岩性多为黄褐色构造角砾岩,有花岗闪长岩侵位,多呈岩脉状断续分布。带内碳酸盐化、高岭土化、黄钾铁矾化、褐铁矿化较强,局部具较强的黄铁矿化、黄铜矿化、孔雀石化。该带由1条槽探工程及15件刻线化学样控制,圈定钴铜复合矿体1条,长度300 m,厚度1.0~7.5 m,Cu平均品位0.69%~0.84%,最高1.26%,Co最高品位0.11%。矿石特征为矿石次生变化较强,高岭土化、碎裂岩化、黄铁矿化及褐铁矿发育(见图12)。

图12

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图12 Ⅰ号钴铜矿化带野外特征

Fig.12 Field characteristics of No.Ⅰcobalt-copper mineralization belt

3.1.2 Ⅶ号钴—镍矿化带(体)

Ⅶ号钴镍矿化带位于研究区 ${GA}_{甲 2}^{26}$ Co综合异常浓集中心,矿化带长度大于810 m,带宽2.0~16.5 m,呈NW向展布,倾向SW,倾角55°~70°,发育于祁漫塔格火山岩组与碎屑岩组地层接触部位,带内岩性为碎裂状硅质岩、碎裂状硅化大理岩、黄褐色构造角砾岩等。带内可见高岭土化、黄钾铁矾化、褐铁矿化、孔雀石化等矿化蚀变特征。其中1:2.5万地球化学测量Co元素高值点(Co:527×10^-6)汇水域上游带内粉红色钴华较发育(图13)。通过8条槽探工程揭露,带内圈定1条镍钴矿体、2条钴矿化体,其中镍钴矿体宽2.90~6.45 m,控制长度大于180 m, Co平均品位0.66%,最高达3.97%,Ni平均品位0.73%,最高1.62%,钴镍矿体北西富集处,Cu平均品位0.66%、Zn平均品位0.88%(图14)。

图13

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图13 Ⅶ号钴镍矿化带野外特征

Fig.13 Field characteristics of No.Ⅶ cobalt-nickel mineralization belt

图14

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图14 Ⅶ号钴镍矿化带采样平面

Fig.14 Sampling plan of No.VII cobalt-nickel mineralization belt

3.1.3 Ⅷ号钴矿化带(体)

Ⅷ号钴矿化带位于研究区北侧,分布于祁漫塔格群火山岩组与碎屑岩组接触面附近,带内岩性为碎裂状硅质岩,NW向展布,倾向SW,倾角50°~60°。该带长度大于900 m,带宽2~14.9 m。带内岩石褐铁矿化、高岭土化较强,局部碳质粉末发育。上下盘围岩为硅质黏土质板岩。经3件刻槽化学样和1条槽探工程圈定1条钴矿体,Co品位0.015%~0.060%,平均品位0.034%,平均厚度2.33 m,控制长度310 m。

3.1.4 Ⅺ号钴矿化带(体)

Ⅺ号钴矿化带位于研究区南东黑石沟一带,分布于祁漫塔格火山岩与碎屑岩接触面附近,带内岩性为碎裂状硅质岩夹杂构造片理化硅质岩,近EW向展布,倾向S,倾角70°~78°。该带长度大于900 m,带宽3~5 m。带内岩石褐铁矿化、高岭土化较强,局部碳质粉末发育。下盘围岩为硅质黏土质板岩,上盘岩性为硅质岩及硅化大理岩。经5件刻槽化学样圈定1 条钴矿化体,Co含量0.011%~0.012%,宽1.5~2.0 m,长度大于600 m。

3.2 矿石特征

矿石特征:矿石矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、褐铁矿等组成。

黄铁矿为半自形—它形粒状,大小一般在0.001~0.01 mm,星散状分布。黄铁矿光性特征:反射色为浅黄白色,未见双反射,均质,内反射不显。

黄铜矿为它形粒状,大小一般为0.001~0.01 mm,部分0.01~0.02 mm,星散状分布,局部被斑铜矿交代。黄铜矿光性特征:反射色为铜黄色,未见双反射,弱非均质,内反射不显。

斑铜矿为它形粒状,大小一般为0.001~0.01 mm,常沿黄铜矿边部交代。

褐铁矿为隐晶状,细分散状分布。部分集合体不规则堆状分布,部分集合体似脉状分布。

不透明矿物生成顺序:黄铁矿→黄铜矿→斑铜矿→褐铁矿。

通过扫面电镜分析发现,茫崖河东钴矿石中的锰矿物以软锰矿为主。软锰矿反光镜下呈浅灰白色,多沿碳酸盐矿物解理裂隙分布。在反光镜下发现了裂隙分布的含钴矿物,颜色呈灰白色(反光色),推测以菱钴矿和水钴矿为主,周围的矿物为碳酸盐岩类(图15)。

图15

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图15 扫描电镜下钴矿石特征

Fig.15 Characteristics of cobalt ore under SEM

3.3 找矿标志

1)地层及岩石标志:钴矿化带发育于祁漫塔格群火山岩组、碎屑岩组地层内,受层位和岩性控制作用明显^[25]。地层为钴矿的预富集提供了重要成矿条件,故祁漫塔格群地层可作为寻找钴多金属矿体的重要标志。

2)构造标志:矿体产于NW向断裂带内,断裂构造一定程度上为含矿热液提供了流动通道和容矿空间,因此断裂构造也可作为找矿的标志之一。

3)矿化标志:矿体出露的地方以发育强烈的黄钾铁矾、钴华和褐铁矿为特征,同时也是最显著的找矿标志^[26]。此外,高岭土化、黄铁矿化亦是重要的矿化蚀变标志。

4)地球化学标志:化探异常铜、钴、镍元素套合区,尤其是发育中、内带的钴异常是寻找钴多金属矿的重要异常标志。

5)地球物理标志:由于区内钴矿与断裂构造关系密切,故1:5万、1:1万地面高精度测法测量圈定的正负伴生的低缓磁异常带,是寻找含钴矿化蚀变带的重要标志。

4 找矿前景

结合区内含矿地层及钴矿点的分布规律、化探异常特征、钴矿点特征等,分析认为该区钴矿具有较好的找矿前景,具体表现在以下几点:

1)成矿地质背景优越。早古生代是钴矿成矿的重要时期,奥陶纪海相喷流沉积作用从深部把大量Si、Na、Fe、Cu、Co等元素带到海底形成层状硫化物矿体和喷气沉积岩,后经热液改造,形成为钴矿“喷流沉积(矿源层)+热液叠加改造型”钴矿^[27]。研究区出露大面积奥陶系祁漫塔格群地层,地层内NW向断裂构造较发育,为成矿物质进一步活化和富集,最终形成富矿矿体提供了热液通道。

2)地球化学条件良好,且对钴矿找矿的指示作用非常显著。区内开展的地球化学测量工作,均有较好的Co异常显示,且不同比例尺的地球化学工作,异常重现性较好。对比1:20万、1:5万、1:2.5万尺度的化探工作,圈定的钴异常区位分布较基本吻合,异常强度随着比例尺的增大而明显的增强(1:20万钴异常峰值为42.0×10^-6;1:5万钴异常峰值为376.0×10^-6;1:2.5万钴异常峰值为527.0×10^-6)。新发现的钴矿点及矿化线索,均位于钴异常浓集中心部位,Co成矿富集作用明显。

3)进一步找矿空间较大。区域上,与研究区同属,祁漫塔格—都兰Ⅳ级成矿亚带、具有相同成矿环境的肯德可克金钴铋矿床^[28]、尕林格铁多金属矿(伴生钴)、野马泉铁多金属矿(伴生钴)^[29]、球路奥窝头钴矿点等钴矿产地,总体以NW—SE向呈串珠状、带状分布于奥陶系祁漫塔格群地层内,延伸长度近25 km,且钴富集成矿与NW向断裂构造关系密切。通过踏勘及探矿工程手段,已在研究区发现了多条钴矿化带,带内圈定的钴矿体具有品位高、厚度大、矿体在地表延伸较稳定的特点。由于研究区处于找矿初级阶段,目前仅开展了少量化探异常的检查和地表简单的追索,工作程度很低。大部分化探异常及钴矿化线索有待进一步检查,已发现的钴矿体亦未进行深部验证,下一步找矿空间较大。

5 结论

1)研究区地球化学钴异常与含矿地质体(奥陶系祁漫塔格群地层)响应性好。新发现的钴矿体(矿化线索)与地球化学钴异常、奥陶系祁漫塔格群地层区位上高度吻合,具备“三位一体”的成矿格架。

2)研究区具有优越的成矿地质背景、良好的地球化学条件,具备大中型钴矿的找矿潜力,通过前期踏勘性工作已取得较好的找矿效果,后期应加大勘查及相关科研工作的力度,力争为国家提交一处可供开发利用的钴资源基地。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

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李平, 何蕾, 梁婷, 等.

钴的地球化学行为、矿床成因类型、资源分布及研究展望

[J]. 新疆地质, 2023, 41(2): 210-217.