江西大游山地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向

蒋起保, 魏 锦, 欧阳永棚, 饶建锋, 李艳萍, 张雪辉

(1. 江西省地质矿产勘查开发局九一二大队, 江西 鹰潭 335001; 2. 中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016)

随着勘查程度越来越高,发现的地表矿可能性减小,找矿难度越来越大,必须寻找隐伏及埋深较大的矿床。 水系沉积物地球化学测量可在山地、丘陵地区寻找金属矿产发挥重要的作用[1-9]。

近几年来在大游山地区发现了朱溪特大型钨铜矿床,目前对朱溪地区的成矿条件[10-11]、找矿进展与找矿方向[12-15]、岩石地球化学特征[16-18]及控岩-控矿特征[19]等方面做了较多的研究,但对区域地球化学特征研究稍显薄弱。 1976—1986 年,研究区开展过1∶20 万土壤测量和1∶10 万水系沉积物测量工作,在朱溪、沿沟等地圈定了异常;近年,李艳萍等[20]对大游山地区地球化学特征与构造-成矿的联系进行了讨论,但未对元素组合特征进行深入分析,也未圈出找矿远景区;蒋起保等[21]对双尖山地区地球化学特征及其对找矿的指示作用进行了研究,但未对区域地球化学特征进行分析。 本文采用最新获取的1∶5 万水系沉积物地球化学测量数据,分析各元素地球化学参数特征和元素组合特征,结合地质背景及成矿规律,圈定地球化学异常和找矿远景区,为研究区下一步找矿提供地球化学信息。

1 区域地质概况

研究区大地构造位置位于下扬子陆块江南古岛弧带东南部,钦杭结合带萍乐坳陷带之东端(图1a),赣东北深大断裂北西侧。 其成矿区带隶属于钦杭结合带东段北部Cu-Pb-Zn-Ag-Au-W-Sn-Nb-Ta-Mn-海泡石-萤石-硅灰石成矿带之萍乡-乐平燕山期Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Co 成矿亚带东段大游山-清华Cu-Au 多金属成矿远景区[22-23]。

研究区基底地层为新元古界万年群,盖层由石炭系—第四系组成。 万年群可细分为程源组、牛头岭组,主要为一套深海盆地相夹浊流沉积相泥砂质建造,间伴有海相火山岩;石炭系—二叠系主要为碳酸盐岩及泥砂质碎屑岩,为区内最主要的W-Cu多金属矿床赋矿层位;三叠系主要为含煤碎屑岩夹少量碳酸盐岩;侏罗系—白垩系主要为砂岩、砾岩等陆相碎屑岩;第四系主要为砂、砾、黏土等松散沉积物[19](图1b)。

区域岩浆活动较为强烈,地表岩性以花岗闪长(斑)岩、花岗斑岩、二云母花岗岩等中酸性岩为主,受控于北东向构造,主要呈小岩株、岩脉、岩墙等产出,规模较小;在朱溪、月形矿区等深部揭露到以黑云母花岗岩、二云母花岗岩、云英岩化花岗岩为主的隐伏花岗岩体[19](图1b)。

图1 大游山地区构造位置图(a)及地质简图(b)(据文献[24]修改)Fig. 1 Simplified geological map of Dayoushan area (a) and location of the study area (b) (modified after ref.[24])

受九岭南缘多层逆冲推覆构造作用影响,本区新元古界万年群由北西向南东逆冲于石炭系—三叠系之上,基底构造以褶皱、韧性剪切和片理化为主,而石炭系—三叠系则呈走向北东 50° ～55°、倾向北西的单斜构造[19]。 区内断裂构造以北东向为主,其次为北北东、北西和近东西向(图1b)。

2 样品采集与加工分析

1∶5 万水系沉积物测量在一级水系末端缓流处采集样品2175 件。 采集物质为冲积物中粒级为40目的中细粒砂、岩屑等物质。

样品加工分析由江西省地质矿产勘查开发局九一二实验室完成,采用等离子体质谱(ICP-MS)、原子荧光(AFS)、发射光谱(AES)等方法,分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Ba、Cr、Co、Cd、Hg、Ni、F 等 18 种元素。 按照普查规范要求共插入100 件外部监控样及100 件国家一级标样与样品同步分析, 报出率均为 100%, 合格率均大于 96%①。

3 地球化学特征

3.1 元素含量特征

选用最大值(Max)、均值(X)、标准离差(S)、中位数(Me)、背景值(C0)、变异系数(Cv)、富集系数(K)等地球化学参数来讨论水系沉积物中元素含量特征(表1)。 K 为均值与中国水系沉积物元素丰度之比[25]。

表1 大游山地区水系沉积物地球化学特征参数Table 1 Geochemical parameters based on stream sediment survey in Dayoushan area

大游山地区 Sb、Ni、Cr、Cd、Hg、Zn、As、Bi 富集程度高,富集系数均大于 1.5;Au、Pb、Cu、Co、Sn、F、W 富集程度相对较高,富集系数介于1 ～1.5;而Ba、Mo、Ag 相对贫化,富集系数均小于 1。 富集系数仅反映研究区与中国水系沉积物丰度的相对比值,并非代表各元素在研究区的总体分布态势,平均值较低的元素在局部地区仍有相对富集的可能[6]。

为研究各元素含量变异程度、高强数据的多少,进而探讨富集成矿的可能性,利用原始数据集的变异系数(CV1)及CV1 与背景数据集变异系数(CV2)的比值绘制元素变异系数解析图(图2)。Ba、Co、Zn、Mo、As、Sb、F、Cd、Hg 等元素变异系数较小,说明这些元素含量在区内分布较为均匀;而Ag、Au、Ni、Cr、Sn、W、Bi、Cu、Pb 等元素变异系数较大,说明其含量变化幅度较大,富集成矿的可能性较大,可作为区域找矿的指示元素。

3.2 元素分布特征

为探索元素富集贫化与地层、岩性的关系及不同地质单元中元素的离散程度,制作相对丰度曲线(各地质单元中元素均值相对于全区均值比值)及变异系数曲线图(图3、图4)。

石炭系—二叠系中 Au、Ag、Cu、Pb、W、Mo、Bi、As、Sb、Cd、Hg 等元素丰度较高,具有富集成矿的物质条件。 其它地层中各元素相对丰度集中在“1”上下,且波动幅度小。

石炭系、二叠系中的 Au、Ag、Cu、Pb、W、Bi、Sb,牛头岭组上段中的W、Sn,三叠系、二叠系程源组上段、牛头岭组上段的Cr、Ni,程源组、牛头岭组上段的Au 表现为较高变异,说明元素分布不均匀,对应地层为成矿有力地段。

结合相对丰度曲线与变异系数曲线,石炭系、二叠系中 Au、Ag、Cu、Pb、W、Bi、Sb 不仅拥有较高的丰度、还具有较高的变异系数,成矿可能性最大。

图2 大游山地区各元素变异系数解析图Fig.2 Variation coefficients of various elements in Dayoushan area

图3 大游山地区各地质单元水系沉积物中各元素相对丰度Fig.3 Relative abundances of elements in stream sediments from various geological units in Dayoushan area

图4 大游山地区各地质单元水系沉积物中各元素变异系数Fig.4 Variation coefficients of elements in stream sediments from various geological units in Dayoushan area

3.3 元素组合特征

对研究区2125 个水系沉积物数据按相关系数进行了R 型聚类分析(图5),截取距离系数(相关系数)0.35 为指标,得到相关性较强的2 个簇群。 I簇 Cr、Ni、Co 等亲铁元素,可反映超基性岩、基性岩的元素分布及相关成矿信息。 II 簇 Cu、Sn、Zn、Ag、Bi、Sb、Pb、As、Mo、Cd 等亲铜元素,可反映中酸性侵入岩的元素分布与金属矿化信息。

图5 大游山地区水系沉积物R 型聚类分析谱系图Fig. 5 Cluster analysis diagram of elements from stream sediments in Dayoushan area

3.4 单元素异常特征

将分析数据取对数后,统计其均值X 与离差S,用逐步剔除法检验,对大于X+3S 与小于X-3S 的数据进行剔除,直至获得服从正态分布的母体,剩下的数据(正态分布的母体)统计其均值作为研究区的背景值C0,再按T=C0+2S 求得异常下限[26]。

本次共圈定18 种元素252 处单元素地球化学异常 (表 2), 其 中, W 异常 7 个, 异常面 积72.14km2,单个异常多表现为规模大,强度高;Au 异常25 个,异常面积78.45km2,分布较零星,多具三级分带;Cu 异常12 个,异常面积15.19km2,主要分在朱溪、长源坞地区,其余地区强度弱;Pb 异常20个,异常面积43.95km2,沿中生代与新元古代的不整合接触界线分布;Zn 异常 15 个,异常面积53.99km2,以外带为主,强度不高,但面积较大;Ag异常13 个,异常面积36.73km2,多分布在研究区西侧。 各元素异常多呈北东向展布,与研究区构造方向一致,构造地球化学特征明显。

表2 大游山地区单元素地球化学特征Table 2 Geochemical anomalies of single element in Dayoushan area

3.5 综合异常特征

将空间上密切相伴、同种成因的所有单元素异常归并为一个综合异常,共圈出12 处综合异常。 异常分布总体与构造格局一致,由北西向至南东向可分为长源坞—谢家坞、朱溪—立新、珍珠山三个呈北东向展布的异常带,分别与凰岗—景德镇推覆构造带、塔前—赋春推覆构造带、临港—乐河推覆构造带相对应,可见构造是影响研究区地球化学异常的主要因素之一。

长源坞—谢家坞异常带位于研究区北西部,分布 2 个综合异常。 异常以 W、Bi、Au 等元素为主,异常以强度较高、规模较大,组合元素较少为特征,寻找钨、金矿的前景较好。

朱溪—立新异常带位于研究区中部,分布有7个综合异常。 异常以 W、Cu、Pb、Mo、Ag、Zn 等元素为主,异常强度、规模较大,找矿前景好,为研究区主要异常带。 异常与构造、地层、岩体均呈显著相关:异常带沿构造带方向分布,单元素异常的展布方向也多与断裂方向一致;异常区出露地层为二叠系、石炭系及其与新元古界浅变质岩系不整合带附近,晚古生代地层在横路—外横塘一带形成南北两套地层,异常也顺地层形成透镜状;异常带中较好的异常通常分布在花岗斑岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、闪长岩、闪长玢岩等小岩体或脉岩出露地区。

珍珠山异常带位于研究区南东部,异常以W、As 等元素为主,该异常的形成与珍珠山岩体密切相关,异常强度、规模较高,地表见有白钨矿化,有一定的找矿前景。 (图6)

图6 大游山地区综合地球化学异常及找矿远景区Fig. 6 Comprehensive geochemical anomalies and promising ore-forming areas in Dayoushan area

4 找矿远景区圈定

根据地球化学特征、结合地质、物探工作成果及区域成矿类型、控矿因素,圈定出朱溪W-Cu 多金属找矿远景区及长源坞W-Bi 多金属找矿远景区。

4.1 朱溪W-Cu 多金属找矿远景区

远景区位于研究区南西部朱溪地区,出露新元古代浅变质岩基底和石炭系—白垩系沉积盖层;位于塔前-赋春推覆构造带中段,构造断裂发育,以北东向为主,破碎带内岩石强烈揉皱、破碎、蚀变、糜棱岩化发育,显示压扭性结构面特征[27];岩浆岩主要有、(蚀变)花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长岩、煌斑岩及二长岩脉[27-28],其中细粒黑云母花岗岩为主要成矿岩体[29]。

远景区面积12.2km2,组合异常为 W、Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、Bi、As、Sb、Cd、Hg、F。 异常形态规整,异常强度高,规模大,各元素套合好,浓集中心一致,多呈北东向板状或椭圆状,浓集中心明显,多数元素发育有三级浓度分带。 W 异常面积8.25km2,平均强度为8.05 ×10-6,峰值为33.9 ×10-6;Cu 异常面积4.89km2,平均强度为206.9 ×10-6,峰值为801 ×10-6;Mo 异常面积5.38km2,平均强度为 2.88 ×10-6,峰值为 12 ×10-6; Ag 异常面积12.19km2,平均强度为0.65 ×10-6,峰值为9.06 ×10-6;Au 异常面积12.19km2,平均强度为8.65 ×10-9,峰值为 100 ×10-9(表 3、图7)。

异常存在分带现象,内带为 W、Cu、Pb、Zn、Mo、Sn 等中高温元素;外带为 Au、Ag、Bi、As、Sb、Cd 等,多为中低温元素。 通过朱溪矿区的普查工作可知,成矿元素主要为内带元素。

表3 朱溪地区综合异常基本地球化学参数统计Table 3 Geochemical parameters of comprehensive geochemical anomalies in Zhuxi area

图7 朱溪远景区异常剖析图Fig.7 Geochemical anomaly map of Zhuxi

取远景区内60 件水系沉积物样品原始数据进行R 型聚类分析,当R =0.5 时,将研究区内18 种元素分为 4 簇(图 8)。 I 簇 W、Cu、Bi、Pb、Sn、Zn、Sb、Ag、Cd、Hg、As 亲硫元素组合,是与已发现的朱溪钨铜矿床密切相关的元素组合,可作为区域寻找矽卡岩型钨、铜矿的指示元素;II 簇(Mo、F、Cr、Ni、Co),III 簇(Ba)及IV 簇(Au)可能是与朱溪钨铜矿不同成因的元素组合。

图8 朱溪地区水系沉积物R 型聚类分析谱系图Fig. 8 Cluster analysis diagram of elements from stream sediments in Zhuxi area

该远景区内已发现朱溪超大型钨铜矿,水系沉积物异常元素组合与已发现的钨矿及伴生的铜矿、银矿对应良好。 异常产出位置也与朱溪钨铜矿对应,但异常规模远大于矿体规模。 现资源储量估算范围在异常区西侧,因此扩大找矿规模,可在异常区东侧着手。 同时,远景区的伴生元素 Au、Ag、Pb、Zn、Bi、Sb 等亦呈高异常,可寻找金、银、铅锌、铋、锑等伴生或次生矿床。

4.2 长源坞W-Bi 多金属找矿远景区

远景区在研究区北西部长源坞地区,出露万年群程源组下段、牛头岭组上段浅变质岩;断裂构造发育,以北东向断裂为主;岩浆岩主要为花岗斑岩脉、辉绿岩脉;地表见有大量石英细脉或网脉,脉内见有黄铁矿化。

远景区面积15.5km2,异常元素组合为W、Bi、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、As。 异常形态较不规整,W、Bi 等部分元素异常强度高,规模大,浓集中心明显,其中 W、Bi、Au、Cu 等元素具有三级浓度分带。W 异常面积15.15km2,平均强度为12.13 ×10-6,峰值为231 ×10-6;Bi 异常面积4.72km2,平均强度为1.79 × 10-6, 峰值为 7.15 × 10-6;Mo 异常面积1.35km2,平均强度为2.8 ×10-6,峰值为11.3 ×10-6;Au 异常面积3.51km2,平均强度为9.7 ×10-9,峰值为100 ×10-9; Cu 异常面积2.75km2,平均强度为212 ×10-6,峰值为 1975 ×10-6(表4、图9)。

远景区可分为南、北两个异常中心,南异常中心以 W、Bi、Ag 元素组合为主。 通过异常查证,该异常中心地表处见有白钨矿脉及金矿脉。 在南异常中心处施工了796m 的钻孔,共圈出5 条白钨矿体,累计矿体视厚度7.70m, WO3平均品位约0.180%。北异常中心处未展开系统找矿工作,虽然北异常中心面积较小、强度也稍弱于南异常区,但北异常区元素组合较多,W、Mo、Au、Ag、Cu、Zn、Sn、Sb 等元素在该处均有一定规模的异常,且各元素异常套合良好,地表石英细、微脉发育,是该远景区的一个找矿方向。

表4 长源坞远景区基本地球化学参数统计Table 4 Geochemical parameters of comprehensive geochemical anomalies in Changyuanwu area

图9 长源坞远景区异常剖析图Fig.9 Geochemical anomaly map of Changyuanwu area

5 结论

(1)与中国水系沉积物丰度相比较,大游山地区水系沉积物中 Sb、Ni、Cr、Cd、Hg、Zn、As、Bi 较明显富集;W、Cu、Bi、Sn、Pb、Ag、Au、Ni、Cr 变异系数较大,富集成矿可能性较大,可作为区域找矿的指示元素。

(2)Au、Ag、Cu、Pb、W、Bi、Sb 在石炭系、二叠系等赋矿层位中丰度值和变异系数均较高,是研究区最有利的成矿元素。

(3)圈定出朱溪W-Cu 多金属找矿远景区和长源坞W-Bi 多金属找矿远景区,通过地球化学分析认为前者可在东部扩大找矿规模,或寻找金、银、铅锌、铋、锑等伴生或次生矿床;后者可在北异常中心处寻找钨、铜、金等金属矿床。

注释:

①江西省地质矿产勘查开发局912 大队. 2016. 江西塔前-大游山地区矿产地质调查成果报告[R].