安徽乔木湾地区水系沉积物地球化学特征及找矿远景

写 熹,白茹玉,赵华荣

(安徽省地质调查院,安徽 合肥 230001)

水系沉积物地球化学测量是一种效率较高的地球化学普查找矿方法,是区域化探的主要方法,在发现矿化线索、圈定找矿远景区等方面具有不可替代的优势[10]。随着我国地质大调查项目的开展,各省均开展了大量1∶5万水系沉积物测量工作,取得了较好的找矿效果[10-19]。笔者通过安徽乔木湾幅南部1∶5万水系沉积物测量工作,分析总结研究区地球化学特征,划出综合异常,结合成矿地质条件,圈定找矿远景区4处,对研究区找矿具有较好的指示作用。根据水系沉积物测量数据,采用土壤地球化学剖面和槽探工程对研究区主要异常开展异常查证工作和解释推断,对已知矿点进行了概略检查工作,为研究区下一步找矿工作提供地球化学依据。

1 地质概况

研究区在构造位置上处于青阳—周王—水东断裂南侧,江南深断裂北西侧,西南为青阳岩体,南东为云岭岩体,北部与宣(城)南(陵)广(德)中生代“红盆”相接。主要出露古生代—新生代地层,地层由老至新依次为寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、白垩系及第四系(图1),其中以寒武系出露最广泛,其次为奥陶系、志留系。寒武系包括黄柏岭组(∈1h)、杨柳岗组(∈2y)、团山组(∈3t)、青坑组(∈3q),岩性主要为浅灰色中厚层微晶灰岩;奥陶系包括仑山组(O1l)、红花园组(O1h)、紫台组(O1-2z)、大湾组(O1-2d)、牯牛潭组(O2g)及大田坝组(O2-3d),以白云岩、灰岩为主,厚度均较小;志留系包括高家边组(S1g)、坟头组(S1f),岩性分别为灰绿色薄层粉砂岩与页岩互层、厚层石英细砂岩;泥盆系为五通组(D3w),仅出露于研究区东部,岩性主要为灰白色石英砂岩;石炭系、二叠系仅在研究区北东角零星出露。

1.第四系;2.上白垩统宣南组;3.下白垩统七房村组;4.中—上二叠统龙潭组;5.中二叠统孤峰组;6.中二叠统栖霞组;7.上石炭统黄龙组;8.下石炭统高骊山组;9.上泥盆统五通组;10.中—下志留统茅山组;11.下志留统坟头组;12.下志留统高家边组;13.中—上奥陶统大田坝组;14.中奥陶统牯牛潭组;15.中—下奥陶统紫台组;16.中—下奥陶统大湾组;17.下奥陶统红花园组;18.下奥陶统仑山组;19.上寒武统青坑组;20.上寒武统团山组;21.中寒武统杨柳岗组;22.下寒武统黄柏岭组;23.上侏罗统花岗闪长岩;24.上侏罗统石英闪长玢岩;25.花岗斑岩;26.石英斑岩;27.英安玢岩;28.闪长玢岩;29.石英闪长玢岩;30.地质界线;31.角度不整合地质界线;32.断层;33.研究区图1 乔木湾地区构造位置(a)及地质简图(b)Fig. 1 Tectonic location(a) and geological skecth(b) of the Qiaomuwan area

区内褶皱构造主要有黄柏岭复背斜,位于田屋—栗阳一带,区内为其NE向倾伏端,该复背斜呈NE 50°方向延伸,整体向NE倾伏,平面上呈“南宽北窄”的楔形,包括牛角山向斜和北贡背斜两个次级褶皱。其中牛角山向斜位于黄柏岭复背斜北西翼虎形山一带,核部地层为志留系高家边组,翼部地层为奥陶系上部层位,由于受断裂构造和枢纽起伏的影响,该向斜形成了不规则构造盆地,紫台组与红花园组的层间破碎带为区内金银矿化有利部位。北贡背斜位于黄柏岭复背斜南东翼来龙山—车山一带,核部地层为寒武系黄柏岭组,翼部地层为中寒武统—奥陶系,该背斜是黄柏岭复背斜主体部分,呈NE向展布,为吕山—土塘金矿化带的主要控矿构造。

区内断裂主要为近EW向的隐伏深断裂—周王断裂,其次发育一些NE向、NW向断层。周王断裂是正断层,早期有平移作用,是江南过渡带的北界断裂,其北为宣(城)南(陵)广(德)中生代“红盆”,地貌上为白垩纪红层组成的沿江丘陵,南侧为古生代地层组成的皖南山区。

区内岩浆活动不强,仅在研究区东南角分布云岭岩体,包括晚侏罗世中村单元、俞家单元。其中中村单元分布于陈家坦一带,侵位于志留系—二叠系中,岩性为中细粒花岗闪长岩,围岩发育角岩、大理岩、矽卡岩化蚀变;俞家单元呈岩瘤分布于唐家—栗阳一带,岩性为细粒石英闪长玢岩。

2 样品采集与测试

2.1 样品采集

研究区海拔一般为50～150 m,地貌类型以平原、丘陵、中低山为主,面积为224.65 km2。共采集水系沉积物样品934件,采样平均密度为4.16个/km2。每个采样点控制的汇水面积在0.125～0.250 km2,每个分析样品由相隔5～10 m的2个采样点样品组成,采集样品一般以Ⅰ、Ⅱ级水系中的粉砂、细砂级混合物质为主,现场采用10目套80目不锈钢筛截取原始样品,样品过筛后重量≥300 g。

某些作品可以根据其它材料确定其创作年代。如：水彩作品《耕》，账本标注为1934年。根据司徒常（华南文艺学院54级学生）在纪念李铁夫诞辰120周年（1989年）时写了一篇题为《李铁夫先生的晚年点滴记事》④文章。文中描述了其在“三十八年前”（1951年）是亲眼看到李铁夫作一幅水彩画的情景，而所描述的画面构图、色彩均与此画高度吻合（图11）。

2.2 样品测试及质量评述

样品加工测试由国土资源部沈阳矿产资源监督检测中心(辽宁省地质矿产研究院)实验室承担,样品分析方法包括电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、原子荧光光谱法(AFS)、发射光谱法(AES)等多元素分析方法,分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Sn、W、Mo共12种元素。Au、Sb、Zn三种元素的报出率分别在98%以上,其余元素报出率均为100%。分析方法的准确度和精密度采用水系沉积物国家一级标准物质进行控制,原始一次性合格率为100%。Cu、Pb、Zn内检合格率为100%,其他元素内检合格率均≥96%。

3 地球化学特征

3.1 元素含量特征

对研究区内Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Sn、W、Mo元素含量的平均值、标准离差、变异系数等地球化学参数进行统计(表1)。研究区Au、Ag、Pb、As、Sb、Hg等元素含量的平均值较青阳金三角成矿区和安徽南部的平均值明显偏高,尤其是Au、As、Sb元素含量高于上述两个区域的2倍以上,说明Au、As、Sb元素在研究区内富集。W、Sn、Mo含量平均值较上述两个区域低。

表1 乔木湾地区微量元素地球化学参数统计结果Table 1 Geochemical parameters of the trace elements in Qiaomuwan area

从变异系数看,Au、Ag、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Sn、W、Mo元素的变异系数均≥1,其中Au、Ag、Sb、Hg的变异系数≥2,说明Au、Ag、Sb、Hg在区内分布不均匀,有局部富集的趋势,具有较大的成矿可能性。Zn、Cu等元素的变异系数较小,表明这些元素在区内分布较均匀,局部富集趋势较弱。

研究区内水系沉积物各元素原始数据的变异系数(CV1)与通过平均值加3倍标准离差剔除后的数据集的变异系数(CV2),分别反映了两类数据的相对离散程度,CV1/CV2反映了背景数据拟合处理时对离散值的削平程度,是衡量元素含量数据集离散程度的指标[12-13]。运用CV1和CV1/CV2制作的元素变异系数图可以反映元素含量变化程度、高值数据的多少,从而进一步反映元素富集成矿的可能性。由图2可以看出,含量变化幅度大,高值数据多,富集成矿可能性较大的元素为Hg,其次为Au、Ag、As、Sb、W、Bi、Sn,并且在研究区内已有部分Au、Sb矿点。含量变化幅度中等,高值数据不多的元素为Mo、Pb、Zn、Cu,富集成矿可能性较低,但也存在局部富集的可能性,区内许村铜矿点就是最好的证据。结合成矿地质条件以及元素地球化学参数特征,认为区内Au、Ag、Sb等元素具有一定的找矿潜力。

图2 乔木湾地区元素变异系数比值图Fig. 2 Ratio diagram of elemental variation coefficients in Qiaomuwan area

3.2 元素组合特征

为了获得研究区内元素的相关性、共生组合关系,采用R型聚类分析对研究区水系沉积物样品中的12种元素进行研究。由R型聚类分析谱系图(图3)可知,当相关系数>0.5时,宏观上可将12个元素分为3组。第1组由Pb、Bi、Ag 3个元素组成,均属亲硫元素,Ag、Pb易形成硫化物,为中高温元素组合,高值区多分布在中—上寒武统灰岩中;第2组由Au、As、Sb 3个元素组成,属低温亲硫元素组合,与区内热液活动有关,是寻找热液型矿产的标志之一[20],研究区内Au、Sb已形成矿(化)点,成矿潜力较大;第3组由Cu、W、Zn、Mo 4个元素组成,属中高温元素组合,高值区亦分布在中—上寒武统灰岩中。Hg、Sn为离群元素,相对独立。

图3 研究区水系沉积物元素R型聚类分析谱系图Fig. 3 R-type cluster analysis diagram of elements from stream sediments in the study area

4 综合异常特征及找矿远景

4.1 异常圈定

异常下限的确定是地球化学异常圈定中的重要工作之一,主要有传统统计方法、分形方法、85%累积频率法等。传统统计方法是建立在地球化学数据符合正态或对数正态分布基础上。分形方法可以解决具有分形分布或多重分形分布化探数据异常下限的确定问题,目前利用分形技术进行地球化学异常下限确定的方法主要有含量-周长法、含量-面积法、含量-距离法、含量-频数法等,这里采用含量-面积法。85%累积频率法是一个数值的频率和比它的频率高的数值的频率的总和[21-24]。用三种方法分别计算出研究区各元素的异常下限,分别为对数下限、分形下限、累积频率下限(表2)。从表2可以看出,Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi元素用传统统计方法(对数下限)计算的异常下限均大于分形方法和累积频率计算的异常下限,分形方法和累积频率计算的则较接近,而Hg、Sn、W、Mo元素用传统统计方法计算的异常下限在分形方法和累积频率计算的异常下限之间。为此,将所有元素按三种不同的下限分别圈定异常图,经比较,用分形方法和累积频率法确定的异常下限圈定的异常范围比传统方法圈定的异常范围要大,提取出了一些弱异常,避免遗漏一些有用的矿化信息。综合比较后,选取了与研究区相符合的异常下限值来圈定异常。

表2 乔木湾地区元素异常下限统计结果Table 2 Threshold of elements anomaly in Qiaomuwan area

4.2 异常分布特征

根据求得的异常下限圈定单元素异常,异常主要分布在研究区南部、西部。Au、As、Sb、Ag、W、Bi、Hg、Pb元素异常强度较大,具有明显的三级异常浓度分带。Au、Hg在虎山—车山一带呈NW向带状展布;As、Sb在金山一带呈近EW向串珠状分布,二者套合较好;Ag、Pb、Bi在栗阳一带呈NW向展布,三者异常分布特征较为相似;W、Mo元素异常分布特征较为相似,主要分布在研究区南部小酉山—虎山一带;Cu异常零散分布在研究区内,仅发育异常外带。

4.3 重点综合异常特征及找矿远景

通过圈定的单元素异常、元素组合特征、元素间的相互套合情况、异常形态结构及强度、浓集中心和成矿地质背景等因素,将形成于相似地质环境中且空间及成因上有明显联系的一组元素异常叠加部分进行综合异常圈定,在研究区共圈定综合异常6处(图4)。将6处综合异常进行异常评序,结合异常区成矿地质条件及现场异常查证结果,划分了4处具较大找矿潜力的找矿远景区,分别为车山找矿远景区、田屋找矿远景区、金山找矿远景区、栗阳找矿远景区。

1.综合异常及编号;2.找矿远景区;3.Au矿床;4.Sb矿(化)点;5.Cu矿点图4 乔木湾地区地球化学综合异常图及找矿远景区分布图Fig. 4 Distribution of geochemical anomalies and metallogenic prospects in Qiaomuwan area

4.3.1 车山找矿远景区

该远景区位于研究区东部里水洞—下经村—车山一带,圈定HS1综合异常(图5),异常面积为15.59 km2。异常区域上处于北贡背斜NE倾伏端,区内出露地层以奥陶系、志留系为主,另有少量石炭系、二叠系出露于异常北部。区内断裂构造发育,以汤家断层规模最大,该断层带宽30～50 m,倾向SE,倾角50°～70°,断层由角砾岩组成,发育硅化、黄铁矿化蚀变。区内未见大的岩浆岩体,但中酸性岩浆岩脉发育,如石英闪长玢岩脉等,产于NE向断裂带中。

图5 车山找矿远景区异常剖析图Fig. 5 Geochemical anomaly interpretation map of the Cheshan metallogenic prospective area

远景区内异常以Au、Hg、Sn、Bi元素为主,伴有Pb、Zn、Ag元素异常。Au元素异常强度高,总体呈NE向展布,沿NE向断裂构造分布,Au、Hg、Sn、Bi、Pb元素异常具明显的三级浓度分带,Au、Hg 元素异常套合较好,Au元素异常最高值可达276×10-9,平均值78.2×10-9,衬度为3.13,规模为15.4。在后续查证过程中发现,该远景区内的Au元素异常受吕山金矿开采的影响,所采样品部分可能受到污染。

在远景区内布置1条土壤剖面HP1进行异常检查,土壤中Au元素的最高值达142×10-9,平均值达20.1×10-9,由土壤综合剖面反映出,区内白云岩、白云质灰岩中具有明显的Au、Hg、As、As、Sb、Ag元素次生晕异常。通过探槽TC3揭露发现了低品位金矿体1条,金品位为0.50×10-9,金矿化体3条,金品位为(0.10～0.28)×10-9,金矿体主要发育于石英闪长玢岩脉内,脉走向145°,近直立。此外,在NE向、NW向断层内也发现金矿化,断层带内发育含褐铁矿化碎裂状灰岩,局部呈断层泥,蚀变带内金品位0.18×10-9。综上所述,远景区内金矿化与断层有关,其东侧为吕山金矿,且与吕山金矿具有相似的成矿层位,成矿条件有利,化探异常较好,具有较大的金找矿潜力。

4.3.2 田屋找矿远景区

该远景区位于研究区东部田屋—天峰山一带,圈定HS3综合异常(图6),异常面积15 km2。异常区位于黄柏岭复背斜NW翼，出露奥陶系仑山组、红花园组、紫台组、牯牛潭组。区内发育NE向断层碎带，带内为断层角砾岩，具硅质、铁质胶结，褐铁矿化。区内有少量NE向石英闪长玢岩脉。

图6 田屋找矿远景区异常剖析图Fig. 6 Geochemical anomaly interpretation of Tianwu metallogenic prospective area

远景区内以Au、Ag、Hg元素为主,3个元素异常具明显的三级浓度分带,Au、Ag元素套合较好,Au元素异常最高值为155×10-9,衬度为4.27,规模为8.95。对该远景区主要开展了踏勘检查,采集岩石样品3件,3件样品中Au元素最高含量为0.25×10-6,具弱的金矿化,金矿化体均赋存于NE向的硅化角砾岩带中,角砾岩带在地表发育硅化、褐铁矿化。该远景区西侧为青阳尹家榨金矿,为奥陶系碳酸盐岩层间破碎带的似卡林型金矿[25],其地质背景与本区相似,故该远景区具有进一步寻找浅成低温热液型金矿的可能性。

4.3.3 金山找矿远景区

该远景区位于金山南部一带,圈定HS4综合异常(图7),异常面积为12.70 km2。异常处于黄柏岭背斜中段核部,寒武系黄柏岭组构成背斜核部,两翼为寒武系杨柳岗组。区内断裂构造发育,以NE向断层为主,在虎龙冲一带发育NE 42°方向的劈理带,宽400～800 m,劈理面产状倾向140°～145°,倾角为65°～85°,劈理面厚一般为1～2 cm。区内未见大的岩浆岩体,但脉岩发育,主要有石英斑岩脉、花岗斑岩脉。

图7 金山找矿远景区异常剖析图Fig. 7 Geochemical anomaly interpretation of Jinshan metallogenic prospective area

远景区内以Au、W、As、Sb、Mo元素为主,异常沿NE向断裂构造分布。异常总体呈NE向展布,异常规模大,Au、W、Sb元素不仅具有明显的三级浓度分带,而且具有良好的地质、构造控矿特征。在天子山—金山发育NE向展布的Au异常,具有2个异常浓集中心,Au元素异常最高值分别为200×10-9、241×10-9,衬度为5.3,规模为10.73,异常明显受NE向硅化破碎带、劈理化带控制。W元素异常面积最大,有2个浓集中心,最高值为29.8×10-6,平均值为15.36×10-6,衬度为4.04,规模为23.40。远景区内存在金锑矿点1处(虎龙冲金锑矿点),为构造蚀变岩型金锑矿,目前已被采空。

在远景区内布置2条土壤剖面(HP2、HP3)进行异常检查,HP2剖面的异常连续性比HP3剖面好,寒武系黄柏岭组钙质页岩、泥晶灰岩中有明显的Au、Hg、As、Sb、Ag元素次生晕异常,土壤剖面中Au元素的最高值达49.8×10-9,平均值7.49×10-9,说明Au元素在该区亦有较强的次生富集。通过探槽TC2揭露,发现低品位金矿体1条,金品位0.52×10-9;金矿化体4条,金品位(0.1～0.46)×10-9,金矿化受NE走向的硅化破碎带、劈理化带控制。另外,在强风化闪长玢岩脉中也发现金矿化,金品位最高可达0.27×10-9。综上所述,远景区内金矿化与劈理带及相关断裂有关,成因类型为低温热液型,具有较大的金成矿潜力。

4.3.4 栗阳找矿远景区

该远景区位于研究区南部栗阳一带,区内圈定HS5综合异常(图8),异常面积为17.2 km2。异常处于周王断裂以南,北贡背斜南东翼,出露寒武系黄柏岭组、杨柳岗组、团山组、青坑组及奥陶系地层。区内断裂构造发育,主要为NE向逆断层,断层内发育硅化、黄铁矿化。区内岩浆岩仅出露一小岩枝,为晚侏罗世云岭超单元俞家单元细粒石英闪长玢岩,脉岩较发育,主要有石英闪长玢岩脉、石英斑岩脉、英安玢岩脉、闪长玢岩脉。

图8 栗阳找矿远景区异常剖析图Fig. 8 Geochemical anomaly interpretation of Liyang metallogenic prospective area

远景区内以Au、W、Bi、Mo、Ag、Hg元素为主,伴生As、Sb、Pb、Zn、Cu、Sn元素,异常总体呈NE向展布,异常规模大,W、Bi、Mo、Ag、Hg、Sb均具明显的三级浓度分带,As、Sb及Pb、Ag、Bi、Mo元素异常套合较好。Au元素异常最高值为111×10-9,平均值60.5×10-9,衬度为2.42,规模为2.93;W元素异常最高值为32.1×10-6,平均值11.62×10-6,衬度为3.06,规模为28.57;Bi元素异常最高值为8.57×10-6,平均值2.18×10-6,衬度为2.66,规模为20.54。远景区内存在锑矿点和铜矿点各1处,分别为小格里锑矿点、许村铜矿点,前者赋存于黄柏岭组泥质页岩的NW向、NNE向裂隙中,Sb含量达4.1%,后者赋存于红花园组白云质灰岩SN向裂隙中,呈脉状、囊状、透镜状产出,Cu含量2.15%,成因类型为中高温热液型矿床,当地已对该铜矿进行了部分开采。

5 结论

(1)通过1∶5万水系沉积物地球化学测量,查明了乔木湾地区12种元素的分布规律,研究区内主成矿元素为Au,伴生有As、Sb、Hg、Ag、W、Bi等元素,各元素异常套合较好,浓集中心明显,有较好的找矿潜力。

(2)Au元素异常分布范围大,异常高值多,变异系数大,金矿化与破碎带、断层有关。

(3)在综合研究地质、地球化学特征的基础上,圈定综合异常6处,结合地质矿产等信息,圈定出4个找矿远景区,即车山找矿远景区、田屋找矿远景区、金山找矿远景区、栗阳找矿远景区,主要寻找低温热液型金矿,为该区下一步找矿工作提供了重要依据。

(4)找矿远景区中,车山找矿远景区及金山找矿远景区成矿地质条件最好,构造较为发育,发现的金矿化信息较多,是区内找矿的最有利地段。