镇沅县大地山金矿区土壤地球化学特征及找矿前景

陈 希, 王 莹, 李维忠, 洪瑞岐

(云南省地质矿产勘查院, 云南 昆明 650051)

云南镇沅县大地山金矿区位于云南省西部澜沧江景东县境内, 大地构造位置位于羌塘-三江造山系(Ⅶ), 乌兰乌拉-澜沧江结合带(Ⅶ-6) 的澜沧江俯冲增生杂岩(Pt2-T) (Ⅶ-6-3) 北端。 区域成矿带属三江(造山带) 成矿省(Ⅱ2), 兰坪—普洱(陆块) Cu-Pb-Zn-Ag-Fe-Hg-Sb-As-Au-石膏-菱镁矿-盐类成矿带(Ⅲ5) 中的云县-景洪(火山弧) Cu 多金属矿带(Ⅳ11)。

区域上矿区属三江构造带, 呈南北向大致沿澜沧江延伸的澜沧江断裂在矿区西部约7km 处通过,矿区数条近于平行的主断裂及其间的破碎带组成极为发育。 区域出露地层有元古界的变质岩系, 下古生界具复理石或类复理石特征的变质岩系, 二叠纪-三叠纪的火山岛弧, 中新生代的海相-海陆交互相-陆相碎屑岩建造。 区内岩浆活动强烈, 从早二叠世开始, 发育南澜沧江带二叠纪低钾-中钾钙碱性弧火山岩。 晚三叠世的局部伸展作用导致了陆相-海陆交互相的高钾钙碱性-钾玄岩系列的基性火山岩大量喷发。 中侏罗世末-晚白垩世的燕山运动, 形成东西向的褶皱和断裂, 并伴有中酸性岩浆的侵入, 形成的小岩体群沿南澜沧江断裂呈南北向线性分布。 古新世末, 全区发生十分强烈的喜山运动, 并伴酸性岩浆的侵入。 后期中酸性和酸性岩浆的侵入, 为成矿作用提供了物质和热源, 官房铜矿和长发铜矿(文玉铜矿) 两个中-大型铜矿床即赋存于中晚三叠世小定西组火山岩系中。

根据1 ∶20 万景谷幅水系沉积物测量报告, 景谷幅中各元素与地壳丰度值相比, 明显富集的元素有Pb、 As, 其中As 显著富集, K 值达3. 62; Au、 Ag、 Sb 的K 值在0. 8～1. 2 之间, 与地壳丰度相近; Zn元素轻度度贫化, Cu 元素中度贫化。 Au、 Sb、 As 的CV 值均小于1, 元素离散程度较小, 分布相对均匀。 景谷幅内与酸性岩浆作用有关的元素相对富集, 与基性岩浆作用有关的元素相对贫化, 多数元素离散程度小, 分布相对均匀。 Cu、 Ag、 Pb、 Zn、 Cd、 As、 Sb、 Au 等与成矿有关的地球化学异常, 多沿断裂构造、 火山岩及侵入岩体展布。

1 矿区地质

1.1 矿区地层

矿区主要出露侏罗系中统花开左组( J2h)、 上三叠统小定西组( T3xd)。 各地层单元特征简述如下:

(1) 上三叠统小定西组(T3xd): 几乎分布于整个矿区, 厚度大于2300m。 同下伏地层呈断层接触。 可进一步划分为四个岩性段(旋回)

小定西组一段(T3xd1): 为安山岩-安山玄武岩-安山质火山角砾岩-凝灰质玄武岩-凝灰质火山角砾岩, 局部地段岩石具碳酸盐化、 黄铁矿化、 褐铁矿化, 黄铁矿呈星点状分布, 褐铁矿化主要沿裂隙面分布。 厚度大于1840m。

小定西组二段(T3xd2): 为灰色、 浅灰色安山岩-玄武安山岩-玄武岩-粗面安山岩, 局部夹有紫红色泥岩, 局部地段安山岩硅化较强, 厚大于320m。 同两侧地层均为断层接触关系。

小定西组三段(T3xd3): 为安山岩-泥岩-安山玄武岩岩-粗砂岩-粉砂岩-泥岩-砾岩。 与上覆第四段(T3xd4) 和下伏第二段(T3xd2) 均为断层接触关系, 厚度大于181m。

小定西组第四岩性段(T3xd4): 为安山岩-杏仁状安山岩-粗面安山岩-安山质火山角砾岩-安山质玄武岩-玄武岩, 局部地段安山岩具硅化、 褐铁矿化及碳酸盐化。 矿区局部地段夹有紫红色泥岩整体呈透镜状产出。 厚度大于650m。

(2) 中侏罗统花开左组(J2h): 为紫红色泥岩、 粉砂岩夹灰黄色粉砂岩、 泥质粉砂岩, 底部含砾岩。 按岩性组合特征可分为上段(J2h2) 及下段(J2h1)。 与下伏的小定西组(T3xd) 呈不整合接触。约1100m。

1.2 构造

区内褶皱不发育, 但断裂构造发育, 矿区内的断裂构造主要呈近南北向、 北西向、 北东向展布。 其中近南北向断层有F2、 F3, 北西向断层主要有F1、 F4, 北东向断层有F5, 这些断裂控制着地层、 岩浆岩、 矿床的分布(图1)。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动频繁, 尤以印支期的岩浆活动最为强烈, 活动方式多样, 岩类复杂, 为区内成矿提供热源及物源。 矿区内主要有酸性火山喷发及侵入活动, 中基性火山喷发活动。

(1) 火山岩: 火山岩主要为一套中基性火山岩, 发育于三叠系上统小定西组中(T3xd), 主要岩类为火山角砾岩、 安山岩、 玄武岩、 安山玄武岩及粗面岩。 岩石特征见地层中所述。 在第一岩性段(旋回) 发现一黄铁矿化带, 主要存在于安山质火山角砾岩中。 根据岩性组合, 表明火山喷发由强到弱,并存在喷发间断。

(2) 侵入岩: 区内岩浆岩空间分布与构造线方向一致, 岩石种类主要为花岗斑岩、 斜长斑岩。

花岗斑岩(γπ): 矿区花岗岩体比较发育, 发现3 个花岗斑岩体, 均沿断层侵入。 岩体灰白、 浅灰色, 隐晶质结构、 斑状结构, 块状构造; 斑晶由长石(20% ～25%)、 角闪石等组成, 基质由斜长石、钾长石、 石英等组成。 岩石表面呈半风状态, 岩石节理裂隙发育, 见褐铁矿化沿裂隙分布。 岩体与围岩接触带附近具强烈的硅化和黄铁矿化, 局部见方铅矿化。 岩体附近还可见大量具强烈硅化黄铁矿的花岗斑岩细脉, 宽0. 5m～2m。

斜长斑岩(γδπ): 矿区内发现2 个斜长斑岩体, 两岩体规模较小, 呈岩脉产出。 斜长斑岩, 灰黄色; 斑状结构、 基质具有隐晶质-微晶质结构, 块状构造; 斑晶为斜长石(20%-30%), 自行宽板状,玻璃光泽, 基质较为粗糙, 但可见星点状斜长石斑晶。

本区岩浆岩较发育, 与区域成矿关系较密切, 特别是斑岩体周围有断层碎裂岩分布地段是有利的找矿部位。

2 矿区1: 2. 5 万土壤测量地球化学特征

2.1 背景特征

元素平均含量的高低, 可作为衡量元素集中与分散程度的一般指标。 表1 中列出了本矿区内土壤样品中剔除特高值后的7 种元素的算术平均值(背景值) 及部分地球化学参数。

(1) 以本工作区的平均值与地壳丰度对比, 区域浓度克拉克值k1大于4 的元素有As; k1值大于2的元素有Pb、 Sb; k1值在1. 2～0. 9 之间的元素有Ag、 Zn; k1值小于0. 5 的元素有Cu、 Au。 表明在该区域土壤中: As 元素显著富集, Pb、 Sb 元素明显富集, Ag、 Zn 元素与地壳丰度接近, 而Cu、 Au 元素贫化。

(2) 以本工作区的元素平均值与1 ∶20 万景谷幅水系沉积物平均值相对比, 富集系数k2值大于2的元素有Cu、 Zn、 As; k2值在2～1. 2 之间的元素有Pb、 Sb; k2值在1. 2 ～0. 9 之间的元素为Ag; Au元素k2值为0. 88。 表明在该区域土壤中(相对1 ∶20 万景谷幅水系沉积物而言), Cu、 Zn、 As 元素明显富集, Pb、 Sb 元素相对富集, Ag 元素与1 ∶20 万景谷幅水系沉积物平均值接近, Au 元素相对贫化。

表1 镇沅县大地山金矿区土壤测量元素背景统计表Tab 1. Statistics of Soil Survey Element Setting of Dadishan Au Orefield in Zhenyuan

(3) 从表1 中可看出, Cu、 Pb、 Au、 As、 Sb 等5 个元素含量变化系数Cv 值均大于0. 4, 表明这些元素在区内分布较不均匀, 往往在某一地质构造单元或局部地段较易形成明显的富集或贫化, 即较易在局部构造成矿有利地段成晕或成矿; 而Zn、 Ag 等2 个元素含量变化系数Cv 值均小于0. 4, 表明Zn、Ag 元素背景面变化较为平缓, 不易在局部地段形成明显的富集或贫化。

2.2 在地层中元素的分布特征

随着地质时代的推移, 元素在各地层单元中的分布有所差异, 这种差异反映了各个地质时期不同的物质来源, 不同的沉积环境及经历的地质演变特征。 现以工作区内土壤测量各地层单元中元素的平均值(X)、 变化系数(Cv)、 相对富集系数(K) 来阐述各地层单元的元素分布特征(表2)。

(1) 上三叠统小定西组一段(T3xd1): Ag、 Au、 As、 Sb 元素相对富集, 在该段地层中呈低背景-异常-局部强异常分布; 而Zn 元素含量接近全区平均值, 其余的Cu、 Pb 等2 个元素含量低于全区平均值; 其中Cu、 Pb、 Zn、 Ag、 Au、 As 元素离散程度大(Cv 值均大于1), 表明该段地层中后期热液活动叠加影响较强烈, 这些元素在区内分布不均匀, 易在局部地段富集成晕或成矿。

(2) 上三叠统小定西组二段(T3xd2): Cu、 Ag、 Au、 Sb 元素相对富集, 在该段地层中呈背景-局部强异常分布; Zn 元素含量接近全区平均值, 而Pb、 As 元素含量低于全区平均值; 其中Pb、 Ag、 Au、As、 Sb 元素离散程度大(Cv 值均大于1), 表明该段地层中构造及后期热液活动叠加影响较明显, 这些元素在区内分布不均匀, 易在局部地段富集成晕并形成异常或成矿。

(3) 上三叠统小定西组三段(T3xd3): Cu 元素相对富集, Pb、 Zn 元素含量接近全区平均值, 而Ag、 Au、 As、 Sb 元素含量低于全区平均值; 其中Au、 As 元素离散程度大(Cv 值均大于1. 7), 表明该段地层中构造及后期热液活动影响明显, Au、 As 元素易在局部地段富集成晕或成矿。

(4) 上三叠统小定西组四段(T3xd4): Pb、 Zn、 As 等3 个元素相对富集, 在该段地层中呈背景-局部异常分布; Cu、 Ag 元素含量接近全区平均值, 而Au、 Sb 等2 个元素含量含量低于全区平均值。 其中Cu、 Pb、 Ag、 As、 Sb 元素离散程度大(Cv 值均大于1. 1), 表明该段地层中构造及后期热液活动影响强烈, Cu、 Pb、 Ag、 As、 Sb 等元素在区内分布不均匀, 在局部地段富集成晕或成矿。

(5) 中侏罗统花开左组下段一亚段(J2h1-1): Pb、 As 元素相对富集, Cu 元素相对贫化, 而Zn、Ag、 Au、 Sb 元素含量则接近全区平均值; 这些元素的离散程度均较小(Cv 值均小于0. 95), 表明该段地层中后期热液活动影响不明显, 这些元素在区内分布较均匀, 不易在局部地段形成明显的富集或贫化。

(6) 中侏罗统花开左组下段二亚段(J2h1-2): 仅Pb 元素相对富集, Cu、 Ag、 As 元素含量接近全区平均值, Zn、 Au、 Sb 元素含量则低于全区平均值; 其中仅Ag 元素离散程度大(Cv 值为1. 887), 其它元素离散程度均较小(Cv 值均小于0. 8), 表明该段地层中后期热液活动影响不明显, 仅Ag 元素在区内分布不均匀, 易在局部地段富集成晕。

(7) 中侏罗统花开左组上段(J2h2): 仅Pb、 Ag 元素含量接近全区平均值, 其余的Cu、 Zn、 Au、As、 Sb 等5 个元素含量低于全区平均值; 其中Cu、 Ag、 As 元素离散程度大(Cv 值均大于1), 表明该段地层中后期热液活动影响较明显, Cu、 Ag、 As 等元素在区内分布不均匀, 易在局部地段富集成晕或成矿。

(8) 花岗斑岩(γπ): 花岗斑岩中Ag、 Sb 元素相对富集, As 元素含量接近全区平均值; 其余的Cu、 Pb、 Zn、 Au 等4 个元素含量低于全区平均值; 其中仅Au 元素离散程度大(Cv 值为2. 132), 其它元素离散程度均较小(Cv 值均小于0. 8), 表明花岗斑岩中后期热液活动叠加影响不明显, 仅Au 元素在区内分布不均匀, 易在局部地段富集成晕。

表2 镇沅县大地山金矿区土壤测量各地层单元中元素含量特征表Tab 2. Element Content Feature of Soil Survey of Strata in Dadishan Au Orefield, Zhenyuan

2.3 组合元素的分布特征

地史演化过程中不同的成岩、 成矿条件, 形成了特定的地球化学环境, 在空间上反映为各区域上组合元素分布不同的地球化学特征。 地表土壤中元素的含量分布不仅受原生成岩、 成矿作用的控制, 与表生环境因素也有密切关系。

(1) Cu、 Pb、 Zn、 Ag 元素的分布: Pb、 Zn、 Ag 元素在区内的分布受断裂构造及地层的控制, 尤其受构造的控制明显, 且形成的异常相互套合较好, 呈带状分布。 Cu 元素在区内分布受断裂控制明显,且形成的异常较分散, 与其他元素套合较差。

(2) Au、 As、 Sb 元素的分布: 该组元素在区内的分布受断裂构造及地层的控制, 且形成的异常相互套合较好, 呈带状分布。

2.4 异常特征与解释推断

2. 4. 1 异常的圈定

根据全区背景统计计算得出的各元素算术平均值(X) 和标准离差(S), 用公式X+K·S 确定各元素异常下限T (K 为系数, 取值2), 然后在各元素地球化学图上找出一根与异常下限相同或接近的等量线, 直接圈出异常范围, 并按T、 2T、 4T 勾绘异常浓度分带。 各元素异常下限取值及异常等量线值见表3。

表3 各元素异常下限及异常等量线值统计表Tab 3. Statistics of Lower Limit and Isoline of Element Anomaly

2. 4. 2 主要异常特征

将7 个元素进行叠加, 初步圈定了9 个综合异常。 认为具有较好找金的异常为DAP -1、 DAP -2;和DAP-3。 现将DAP-2 和DAP-3 异常特征简述如下:

(1) DAP-2 异常: 异常区出露地层主要为三叠系上统小定西组(T3xd) 安山岩、 安山玄武岩、 安山质火山角砾岩、 粗面安山岩、 凝灰质火山角砾岩、 泥岩、 粉砂岩等。 区内构造主要有北西向断层F1、F4; 北东向断层F5; 近南北向断层F2、 F3等, 异常主要受北西向断裂构造带的控制, 构造带内褐铁矿化、 碳酸盐化、 硅化较强。 区内有两个花岗斑岩体侵入, 分别沿顺层的F5、 F3断裂带呈透镜状产出,总体呈岩株、 岩墙产出。

异常为以Pb 为主, 伴有Cu、 Zn、 Ag、 Au、 As、 Sb 等元素的组合异常; 其中Pb、 Zn、 Ag、 Au、As、 Sb 元素异常相互套合较好, Au、 As、 Sb 异常北西部矿权边界未封闭; 各元素强度高, Ag、 Cu、Pb、 Zn、 Au、 As、 Sb 元素最高值分别为2×10-6、 1872×10-6、 1537×10-6、 1997×10-6、 38. 7×10-9、 457×10-6、 11. 5×10-6, 规模大, 并均具有明显的浓集中心和三级浓度分带; 总体呈北西-南东向展布, 长约3. 83km, 宽约0. 25km～1. 6km, 面积大于3. 5km2。

异常带分布于两个花岗斑岩体的北东部, 处于北东向与北西向、 近南北向多组断裂的交汇部位, 赋存于三叠系上统小定西组(T3xd) 中, 该地层为本区重要的含矿层。 各成矿元素异常强度高, 规模大,浓集中心明显。 该异常呈北西-南东向带状展布, 与南部嘎里河铜矿, 为同一异常带。 认为在该带内具有很好的找矿前景, 是有利的找矿靶区。

(2) DAP-3 (大地山) 异常: 异常区出露地层主要为三叠系上统小定西组(T3xd ) 安山岩、 安山玄武岩、 安山质火山角砾岩、 粗面安山岩、 凝灰质火山角砾岩、 泥岩、 粉砂岩等。 位于花岗斑岩体与斜长斑岩体的西侧, 区内受F2、 F5断层控制, 沿断层带傍侧褐铁矿化、 硅化、 碳酸盐化较强。

异常以Au 为主, 伴有Cu、 Pb、 Zn、 Ag、 As、 Sb 等元素的组合异常; 其中Au、 As、 Sb 元素异常相互套合好。 Au、 As 异常强度高, 最高值分别为58. 2×10-9、 178×10-6。 Au 异常规模较大, As、 Sb 异常也具一定规模。 其余元素异常强度相对较低, 规模也较小。 异常总体呈北西-南东向展布, 长约1. 8km, 宽约0. 10km～0. 50km, 异常面积大于0. 63km2。

异常带分布于斜长斑岩体与花岗斑岩体的西部, 受F2、 F5断层控制。 赋存于三叠系上统小定西组(T3xd) 中。 该异常呈北西-南东向带状展布, 主成矿元素Au 异常强度高, 规模大, 并具明显的浓集中心和三级浓度分带; As、 Sb 等元素也具一定规模。 认为在该带内具有寻找金矿的找矿前景, 且成矿条件较好。

3 找矿前景

根据矿区1 ∶2. 5 万土壤测量成果及1 ∶20 万景谷幅水系沉积物测量成果报告, Au、 Cu 等元素在三叠系上统小定西组(T3xd) 基性火山岩呈低背景值分布, 且变异系数较大, 易在构造和岩性有利地段富集成矿。 矿区内各元素异常主要沿断层分布, 且异常多分布于三叠系上统小定西组(T3xd) 中, 后期花岗斑岩沿断裂侵入, 气液引起围岩的脆性破裂, 由于岩浆冷却产生挥发组分, 引起围岩局黄铁矿化、 绿泥石化、 绿帘石化、 碳酸盐化、 硅化等, 局部显示方铅矿化, 铜矿化。 形成北西向套合较好的Au-As-Sb 组合异常和Cu-Pb-Zn-Ag 组合异常。

综合研究认为, 该矿区内具有寻找与次级断裂带、 基性火山岩、 隐伏的中酸性岩体(脉) 密切相关的岩浆热液型铜金矿床潜力。 地表和异常为上部的细脉状铜、 金矿化引起, 其与深部酸性岩体间均存在找矿空间。 其可能存在一是产于断裂破碎带中的脉状矿体; 二是产于在断裂旁侧的岩性有利地段中缓倾斜的矿体。 如火山碎屑岩(凝灰岩、 火山角砾岩等) 与火山熔岩(如安山岩、 玄武岩等) 接触带、沉积碎屑岩与火山熔岩接触带矿体。 三是产于酸性岩体侵入时形成的爆破角砾岩筒中的爆破角砾岩型铜金矿体。 四是产于深部酸性岩体与围岩接触带内带的斑岩型铜金矿体。