陕西西乡李家沟金矿区化探异常特征及找矿预测

吴小伟, 纪冬平,赵 丹, 仇金林, 同海洋, 李 阳, 刘 超, 陶 朴

(1. 中陕核工业集团二一四大队有限公司,陕西 西安 710054;2.中国冶金地质总局地球物理勘察院,河北 保定 071051;3. 中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队,陕西 西安 710003)

0 引言

地球化学测量作为一种最直接可靠的找矿手段受到了众多学者得肯定,地球化学异常可以直接显示一个区域的各元素分布特征。关于化探异常的评价,前人做了大量的工作,总结出许多成熟的规律和方法[1-6],特别在金矿找矿勘探中得到广泛应用[7-9]。陕西西乡李家沟金矿区找矿工作开始于20世纪80年代,原核工业西北局二一四大队在西乡县开展了1∶10万铀/金水系沉积物测量,圈定了Au异常区。通过地质测量、探槽等找矿手段对Au元素异常区进行查找,但由于研究区属于秦巴山区,植被茂盛,地表覆盖较厚,对地表矿体的展布、形态等特征未取得清晰的认识,找矿工作一直没有取得较好的突破。2021年,依托陕西省地质勘查基金项目,对原Au异常分布区进行1∶2.5万正规网度的土壤地球化学测量。通过土壤地球化学测量,进一步圈定异常,缩小找矿靶区。对异常检查和异常与已知矿化点关系的研究,基本查明了研究区内的赋矿层位,控矿构造及矿体特征等,为研究区开展进一步地质工作提供了依据。

1 区域地质背景

研究区大地构造位于扬子地块北缘,汉南凸起与高川褶皱束结合部位,处在秦岭褶皱系白水江—白河褶皱束的南端(图1)。

图1 研究区区域地质略图

研究区地层根据陕西省区域地质志划分为扬子地层区大巴山地层分区米仓山小区,出露地层比较齐全,可分扬子陆块基底地层和沉积盖层两大部分,之间为角度不整合,出露地层以基底地层为主。基底地层为扬子陆块古老的变质火山-沉积岩系,分布较广泛,总体展布近EW向;沉积盖层为震旦系灯影组及以上地层,呈近似NE向展布[10]。

区内断裂构造发育,常形成韧性剪切带、糜棱岩化带、片理化带及构造片岩带,断裂构造具有分支现象。李家沟—后沟糜棱岩带:西起窑湾,东止白勉峡东侧,长约13 km,宽约50 m,NEE向展布,北倾,倾角70°。该带通过之处岩石被改造成糜棱岩,两侧有强硅化,局部产生次生石英脉,主要蚀变为绢(白)云母化、硅化、褐铁矿化。

区域岩浆活动频繁,主要为汉南杂岩群,岩性从基性到酸性均有发育,出露的岩性有橄榄岩、辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩等,时代分属早元古代、中元古代、晚元古代和中生代。

汉南古陆自元古代至今,经历了多期岩浆活动,区域矿产资源极为丰富,目前已发现毕几构[11]、望江山、石梯三个铁矿点,柳树、秋树坪、马踪滩、马家湾、蔡家梁5个金矿点,余家山镍矿点[12-14]。

2 矿区地质特征

2.1 地层

研究区内出露的地层由老至新有蓟县系袁家沟单元细粒角闪辉长岩,蓟县系塔尔山单元中粒、中细粒角闪辉长岩,蓟县系周家山单元细粒二长花岗岩;基底地层为中元古界蓟县系火地垭群三湾组(Jxs),呈近EW向展布,为一套不均匀绿片岩相动力变质的火山-沉积岩,分为下段(Jxs1)和上段(Jxs2),下段以火山沉积岩为主,成分偏酸性,岩性为安山质-英安质凝灰岩、凝灰质片岩夹凝灰岩、绢云石英片岩、磁铁石英岩;上段以火山岩为主,成分偏基性,岩性为安山玄武岩、安山岩、安山质泥灰岩夹玄武岩、英安岩及凝灰岩;三叠系高家山单元为中、中细粒辉石橄榄岩;第四系下部为砂砾层,上部为黏土、亚黏土。

2.2 构造

区内构造发育一般,主要为近EW向展布和NE向展布的两组韧性剪切带。①窑湾—塔尔山—后沟韧性剪切带(F1):横贯工作区,宽15～40 m,呈近EW向展布,南倾,倾角55°～80°,在韧性剪切带及两侧有强硅化,局部发育次生石英细脉,带内主要蚀变为褐铁矿化、黄铁矿化、绿帘石化、高岭土化。该韧性剪切带为区内主要的控矿构造。②窑湾—石梯—铁城韧性剪切带(F2):贯穿工作区,宽10～30 m,呈NE向展布,南倾,倾角50°～80°,带内主要蚀变为黄铁矿化、绿帘石化、高岭土化。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要为中元古代蓟县纪侵入岩,由白勉峡、文贯两个超单元组成;岩性多为不规则椭圆及面状分布的角闪辉长岩、二长花岗岩,岩体与地层的接触界限在地表不明显。围岩蚀变主要为硅化、褐铁矿化、黄铁矿化、绿帘石化、高岭土化。其中金矿化多发生于二长花岗岩与地层接触带附近。

2.4 矿产

目前,区内共发现金矿化点3个: ①杨沟矿点(Au品位为3.01×10-6), ②铁城矿点(Au品位为35.8×10-6), ③茶园矿点(Au品位为1.34×10-6)。金矿石中伴生有铜、铁等组分,目前上述矿点正在勘查评价中。

2.5 地球化学异常特征

以原核工业西北局二一四大队在西乡县开展了1∶10万铀/金水系沉积物测量,圈定21个铀/金异常区,其中3个异常区位于本次研究区内,编号分别为Au-5、Au-7、Au-11 (图2)。3个异常区展布特征受区内两组韧性剪切带控制作用明显。

图2 陕西西乡李家沟金矿区地质略图

3 土壤地球化学测量工作方法

3.1 网度布设

1∶2.5万土壤地球化学测量目的是重点解析1∶10万铀/金水系沉积物测量所圈定的Au-5、Au-7、Au-11分散流异常。在研究区采用250 m×50 m网度对整个研究区进行土壤化学测量,面积15.67 km2。测线方向依据研究区地层产状、构造和矿化蚀变体特征确定,大致垂直地层产状、构造走向和矿化蚀变带走向,综合研究后确定为0°。

3.2 样品采集

在野外利用手持GPS导航,结合1∶1万地形图确定采样点位。在确定的点位采用梅花桩采样方式取B层淀积层,采样深度大于30 cm,样品质量大于1 kg,对采样信息进行记录。

3.3 加工及分析

采回的样品经自然晾晒干燥后,用木槌敲打、过40目不锈钢筛,筛后取其大于100 g送至化验室细磨至200目进行化学分析。分析项目为 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mn、P、Fe 共10种元素(备注:分析P元素的原因为陕西省磷矿资源短缺,因此,陕西省地勘基金将P元素作为指定分析元素)。

3.4 背景、异常下限的确定

4 地球化学特征及异常分析

4.1 元素异常特征、分布规律

4.1.1 Au元素

区内Au异常下限(T)为4.0×10-9,圈定异常19个,异常点92个;圈定高背景场1条,由Au-14、Au-9异常组成,位于研究区西部后沟—杨沟—李家沟一带,由57个异常点组成,异常平均值 (16.75～19.53)×10-9之间,最大值93.44×10-9,衬度4.19～4.88之间,异常面积1.46 km2,呈带状70°方向展布,断续延伸约2.5 km,具明显的外、中、内带浓度中心。

Au高背景场主要产于周家山单元(JxZ)中,岩性为二长花岗岩。Au高背景场展布方向与区内韧性剪切带(F1)展布方向一致,表现出受该韧性剪切带控制的特点,蚀变以褐铁矿化、硅化、高岭土化、绿泥石化为主。

4.1.2 Ag元素

区内Ag异常下限(T)为83×10-9,圈定异常32个,异常点135个;圈定高背景场1条,由Ag-22异常组成,位于研究区西部窑湾—后院一带,由62个异常点组成,异常平均值110.85×10-9,最大值279×10-9,衬度1.33,异常面积1.13 km2,断续延伸约2.0 km。呈不规则状,具明显的外、中、内带浓度中心。该带与Au高背景场部分吻合非常好。

Ag高背景场主要产于周家山单元(JxZ)中,岩性为二长花岗岩。Ag高背景场展布方向与区内韧性剪切带(F2)展布方向一致,表现出受该韧性剪切带控制的特点,蚀变以褐铁矿化、硅化、高岭土化、绿泥石化为主。

4.1.3 Cu元素

区内Cu异常下限(T)为65.5×10-6,圈定异常50个,异常点162个;圈定高背景场1条。由Cu-17异常组成,位于研究区中部漆树湾一带,由20个异常点组成,异常平均值为115.93×10-6,最大值365×10-6,衬度1.77,异常面积0.35 km2,呈椭圆状分布,具明显的外、中、内带浓度中心。区内Cu异常比较特殊,与Au、Ag异常不吻合。

Cu高背景场主要产于袁家山单元(JxY)中,岩性为角闪辉长岩。Cu高背景场展布方向与区内韧性剪切带(F1)展布方向一致,表现出受该韧性剪切带控制的特点,蚀变以褐铁矿化、绿泥石化为主。

4.1.4 As、Sb元素

区内As、Sb元素地球化学异常特征基本一致,高背景场均出现在区内东部,呈串珠状、星点状展布,成规模的位于区内东部柏树林一带,As、Sb元素形成等轴高背景场,出露于韧性剪切带(F2)周围,同时As、Sb元素属于低温元素,作为Au元素的前缘指示元素,显示在区内东部存在隐伏岩体或隐伏金矿(化)体的可能[16-18]。

4.1.5 其余元素

区内Pb、Zn、Mn、P、Fe元素的异常分布均呈星点状,与Au、Ag异常不吻合。同时,规模较小、背景值较低,因此区内不适合开展此类元素的找矿和评价工作。

4.2 各元素相关性特征

区内土壤样品分析测试了 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mn、P、Fe 共10种元素,采用GeoChem Studio软件的R型聚类分析,将10种元素分为4个主要大类(图3)。

图3 李家沟金矿区R型聚类分析谱系图

第一类是Au-Ag、Pb-Zn,是主要成矿元素和伴生元素,同时也是区内近矿指示元素,Au、Ag在内区相关性最近和最强;第二类是As-Sb,属于前缘性指示岩浆热液元素;第三类是Cu,独立性较强的元素,其出露位置显示与高温热液活动有关系;第四类是Mn、P、Fe,与成矿元素相关性较差,对其不再赘述。

以上4类元素组合分布特征也显示出在空间上分布的一定规律,区内自西向东的元素组合变化为 Au-Ag → Cu → As-Sb 的分布规律(图4)。这一分带特征也同时显示区内由西到东成矿温度:中(高)温元素组合 → 中温元素组合 → 低温元素组合的特征;另外一方面也显示为金矿(化)体由西到东的晕圈特征:矿体晕 → 后源晕 → 前缘晕。如果推测成立,那么区内东部高背景值As、Sb元素和低背景值Au元素组合,反映出该部存在隐伏金矿(化)体的可能性。同时,区内由西到东,也是显示出成矿元素剥蚀的强弱。因此,在区内中、西部以发现金矿(化)体的同时,区内东部找矿潜力更强一些。

图4 李家沟金矿区Au-Ag-Cu-As-Sb元素异常图

4.3 金异常特征及解析

4.3.1 金异常分带特征

AuⅠ号异常带位于区内西部后院—杨沟—茶园—李家沟一带(图5)。呈NE向带状展布,异常连续性好,长约1.3 km,宽0.6 km,AuⅠ号异常带主体为Au异常,伴有Ag局部异常,其中Au最高含量93.8×10-9,Ag最高含量300×10-9,其余Sb、Pb、As异常规模在AuⅠ号带较小,反映出区内西部剥蚀程度较高,AuⅠ号带内已发现两处金矿点,分别为杨沟金矿点,茶园金矿点。

图5 李家沟金矿区Au元素异常略图

4.3.2 金异常带解析

通过分析认为,AuⅠ号异常带同时受区内NE向韧性剪切带(F2)和近EW向韧性剪切带(F1)两组韧性剪切带控制。Au异常在区内东部连续性较差,只有星点状展布,反映近EW向韧性剪切带(F1)对Au有初次富集。Au异常在区内西部连续性好,展布较大,反映Au在近EW向韧性剪切带(F1)富集基础上,NE向韧性剪切带(F2)对其进行叠加作用,使Au的富集程度相对提高。在NE向韧性剪切带(F2)和近EW向韧性剪切带(F1)交汇部位,Au异常范围明显膨大,Au异常强度明显增高,局部甚至达到矿化,因此,两组韧性剪切带交汇部位是成矿的有利地段。

4.3.3 异常验证情况

经野外勘查工作认为:

(1)1∶1万土壤地球化学Au异常对赋矿地质体——二长花岗岩有较明显的指示作用,Au异常范围大体就是二长花岗岩的出露范围,二长花岗岩恰恰也是区内的赋矿岩性,因此,化探异常重新修正和进一步圈定了二长花岗岩出露范围,为进一步找矿提供了方向。

(2)土壤地球化学Au异常、二长花岗岩及韧性剪切带基本构成区内的找矿标志,对区内其他地方找矿具有指示、借鉴作用。

(3)通过地质测量、地化剖面测量及槽探工程揭露,在AuⅠ号异常带内取样均有矿化显示。局部地段已发现金矿体。杨沟金矿点:分析金品位为3.02×10-6;茶园矿点:分析金品位为1.34×10-6,两者含矿岩性均为二长花岗岩,控矿构造为韧性剪切带(F1)。

(4)对区内异常评价及地表探槽工程揭露验证,认为Au是本区主成矿元素,同时也伴生银的成矿事实;区内金成矿主要受两组韧性剪切带控制,岩浆活动与金矿化有着特别亲密的关系,区内地球化学异常对金矿有着明显的指示作用,异常组合也反映区内不同程度的剥蚀作用。

5 控矿因素与成矿预测

5.1 控矿因素

(1)区内成矿与岩浆岩活动有着密切的关系,Au异常、金矿体均出现于二长花岗岩边部或者内部。

(2)区内矿化与构造活动关系密切。宏观上看,区内的Au元素的次生异常主要以近EW向展布,含矿的硫化物石英脉也以近EW向展布为主,倾向南,而本区的大体产状方向均为倾向北,因此,区内含金矿脉体充填的正是一系列近EW向展布为主,倾向南的次级构造。经研究认为这些近EW向展布为主,倾向南的次级构造形成晚于近EW向主构造。

5.2 找矿标志

(1)岩性标志:二长花岗岩,尤其是与角闪辉长岩接触部位,发生绿泥石化、钾长石化产出地段。

(2)构造标志:NE向韧性剪切带和近EW向韧性剪切带的次级构造带内充填倾向南的石英细脉,同时两组韧性剪切带叠加部位更是找矿的有利部位。

(3)蚀变标志:褐铁矿化、黄铁矿化、硅化、绿泥石化、钾长石化组合蚀变发育地段。

5.3 成矿预测

(1)李家沟地区位于扬子地块北缘,汉南凸起与高川褶皱束结合部位,处在秦岭褶皱系白水江白河褶皱束的南端。周边地域资源极为丰富,已发现众多得金属矿点如毕机构、望江山、石梯三个铁矿点,柳树、秋树坪、马踪滩、马家湾、蔡家梁5个金矿点,余家山镍矿点。同时根据1∶10万铀/金水系沉积物分散流,共圈定21个铀/金异常区,均位于研究区周边,反映区内找矿潜力巨大。

(2)区内地表已发现多条金矿(化)体,金品位较高(一般为1.34×10-6～3.01×10-6,最高35.8×10-6),说明区内在演化历史上无疑发生过较强烈的成矿地质作用,也进一步说明区内具备形成一定规模工业矿体的可能性。另外,地表含矿石英细脉大量发育也说明深部存在含矿大脉,也是金聚集得富矿地段。同时在内区也发现了厚约2 m的含矿石英脉,也证明这一推断。

(3)As/Au对数值和Sb/Au对数值在工作区东部明显高于西部(图6),显示目前已发现的3处金矿(化)体(①杨沟矿点;②铁城矿点;③茶园矿点)都属于剥蚀程度较高,矿体埋藏较浅,而区内东部,推测有隐伏矿体存在。图6显示,内区东部Au/As对数值和Sb/Au对数值的区域重叠面积及分布面积均较大,说明找矿空间和潜力很大,是进一步探寻隐伏矿体的有利地段。

图6 李家沟金矿区lg(As/Au)和lg(Sb/Au)等值线平面图

6 结论

(1)李家沟金矿区元素分带特征显示了区内由东到西成矿流体由低温向中温、中高温变化的特征;同时根据1∶2.5万土壤地球化学Au异常带指示了区内近EW向成矿的特征;异常元素组合特征显示区内由西到东剥蚀由强变弱,西部高于东部的情况,东部存在隐伏矿体的可能性。

(2)二长花岗岩;近EW向、NE向两组韧性剪切带及其充填的石英脉;褐铁矿化、黄铁矿化、硅化、绿泥石化、钾长石化蚀变为区内的找矿标志。1∶2.5万土壤地球化学Au异常也可作为区内直接找矿标志。

(3)1∶2.5万土壤地球化学异常对本区金矿找矿有直接的指示作用,已发现的3处金矿(化)体均位于Au土壤地球化学异常带内,同时,As、Sb异常是本区金矿的重要指示元素,内区东部As/Au对数值和Sb/Au对数值的区域较大,说明找矿空间和潜力很大,是 进一步探寻隐伏矿体的有利地段。

(4)通过找矿工作,已在地表利用探槽工程圈定了3条金矿(化)体,同时在进行地质填图过程中,也发现了众多有利的找矿线索。根据现已掌握的有利线索和地球化学异常特征分析等,区内具有找到规模大、品位高的金矿(化)体的潜力和有利成矿条件,同时在寻找隐伏矿体方面,具有很大的空间和潜力。因此,通过勘查工作的不断深入,在区内东部预测可以找到隐伏矿体,扩大找矿成果。