東昆侖北坡白日其利金礦地質地球化學特征及其找礦意義

王元昊,何虎虎,郁東良,何學昭,辛軍強,袁興民

(青海省核工業地質局,西寧 810001)

0 引言

東昆侖成礦帶是我國著名的金腰帶[1],東昆侖地區斷裂構造具多階段活動、成礦物質多期疊加特征[2],目前發現了五龍溝、大水溝、白日其利、果洛龍洼、白日其利溝腦、阿斯哈等眾多金礦床(點),帶內元古代老變質巖基底發育,太古代—中生代巖漿活動強烈,阜平期至喜馬拉雅期構造活動劇烈而頻繁,表明本區形成金礦的物質來源充沛、成礦空間良好、熱動力充足。白日其利金礦位于東昆侖山脈北坡[3]。本文基于對白日其利金礦區系統的地球化學研究,總結該金礦床金成礦過程中元素遷移及富集規律,并結合礦區地質、構造、巖漿巖等地質特征,以期為該礦區的“攻深找盲”提供幫助。

1 區域地質背景

白日其利金礦區地處秦祁昆造山系北昆侖巖漿弧帶[4],在漫長的地質演化歷史過程中,其區內構造-巖漿活動呈現多期次特點[5],區域上構造復雜,地層及巖漿巖發育。

區域上地層出露較齊全,從北向南依次由老變新,太古界至第三系均有分布(圖1)。北昆侖巖漿弧帶內受多期巖漿活動影響,地層缺失較多,僅殘留零星元古界老變質基底。東昆侖構造帶北坡經歷了阜平期至喜馬拉雅多期構造活動的長期演化,構造發育且極為復雜,以NW向、NWW向斷裂為主;該區多期次巖漿侵入活動強烈而頻繁,太古代—中生代侵入巖均有分布[6],以各類酸性巖最為發育,中性巖次之,基性、超基性巖僅以零星包體形態殘存。

圖1 研究區區域地質簡圖Fig.1 Regional geological sketch of the study area1.第四系;2.第三系;3.侏羅系;4.三疊系;5.二疊系;6.石炭系;7.泥盆系;8.奧陶系;9.元古界;10.太古界;11.麻粒巖;12.侏羅紀酸性類;13.三疊紀中-酸性巖類;14.二疊紀中-酸性巖類;15.石炭紀中-酸性巖類;16.泥盆紀中-酸性巖類;17.志留紀中-酸性巖類;18.奧陶紀中-酸性巖類;19.寒武紀酸性巖類;20.元古代中-酸性巖;21.元古代基-超基性巖;22.太古代酸性巖類;23.麻粒巖;24.深大斷裂;25.一般性斷裂;26.鐵礦;27.金礦;28.釩鉬礦;29.銅鎳礦;30.銅多金屬礦;31.研究區位置;32.交通線(鐵路及國道)

2 研究區地質特征

2.1 地層

白日其利金礦區主要出露元古界基底老變質巖系,從北至南依次出露:古元古界金水口巖群片麻巖,中元古界薊縣系狼牙山組大理巖、板巖,少量奧陶系祁漫塔格群大理巖[3]。各地層巖系之間,多呈斷層接觸(圖2)。地層總體呈NWW向展布,受區斷裂構造控制特征明顯,地層傾角總體S傾,F3斷裂以北地層受構造-巖漿巖多期活動影響,部分地層N陡傾或近直立。

圖2 研究區地質簡圖Fig.2 Geological sketch of the study area1.第四系沖洪積物;2.奧陶系祁漫塔格群大理巖;3.薊縣系狼牙山組大理巖;4.薊縣系狼牙山組板巖;5.古元古代金水口巖群片麻巖;6.閃長巖;7.正長花崗巖;8.花崗閃長斑巖;9.花崗閃長巖;10.石英閃長巖;11.黑云母花崗巖;12.地質界線;13.實測斷層界線;14.推測構造界線;15.構造蝕變帶;16. 含金構造礦化蝕變帶;17.產狀;18.音頻大地電磁測(AMT)剖面及編號

2.2 構造

研究區位于東昆侖中部構造帶,斷裂構造發育,以NW向為主,近平行的F1、F2、F3斷裂及其配套次級構造為區內主要構造格架(圖2)。斷裂以高角度逆斷層為主,斷裂帶寬0.5～100 m,F3在其南部斷裂構造面向S陡傾,F3斷裂在北部大多呈N、NE向陡傾,傾角55°～85°。斷裂帶中構造巖分帶性特征明顯,內部發育強動力變質巖,如糜棱巖、強碎裂巖、斷層泥、構造角礫巖等,向外發育初碎裂巖或片理化帶,最外側出露節理發育的原巖[5]。

2.3 巖漿巖

研究區南部巖漿活動強烈,出露大面積正長花崗巖,中、北部巖漿活動微弱,僅發育少量中、酸性脈巖(圖2),主要有閃長巖、正長花崗巖、花崗閃長斑巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、黑云母花崗巖[3],多產于構造裂隙等應力薄弱部位。

2.4 礦體地質特征

截止2022年6月,白日其利金礦區共圈定含金礦化蝕變帶4條(圖2),NWW向斷裂構造控礦特征明顯,礦(化)體多位于構造顯示張扭性特征膨大部位。區內圈定出金礦體10個,礦體長30～1080 m,單工程真厚度0.80～17.82 m,w(Au)平均=0.80×10-6～11.02×10-6。目前共估算金資源量(QZ+TD)3888 kg,其中低品位(w(Au)≥0.8×10-6)金礦體金屬量為2912 kg,占比達74.90%,呈“初具規模、品位偏低”特點。

礦體形態呈透鏡狀、層狀;賦礦巖石以糜棱巖系列為主,碎裂巖系列次之;主要礦化蝕變有強黃鐵礦化、毒砂礦化、硅化、絹云母化等。金礦化強度與礦化蝕變強度、巖石變質變形程度呈正相關,與硫化物自形程度呈負相關[5]。

礦石主要呈半自形-它形結晶結構、粒間充填交代結構、裂隙充填交代結構、壓碎結構等[7];礦石構造主要為細脈狀構造,其次為浸染狀構造、星點狀構造、斑點狀構造[7]。

3 研究區地球化學特征

3.1 礦區成礦地球化學背景

白日其利金礦區的金礦圍巖地層、巖漿巖、賦礦構造及礦化蝕變特征與五龍溝金礦田十分相近[7]。本次以本地區20件靠近礦化帶但未受礦化影響的巖石樣品(地層(10件)+巖漿巖(10件))作為地球化學背景,將同批次分析Au等18種元素含量作為該區的背景含量值。表1為礦區元素地球化學特征統計結果。

表1 礦區元素地球化學特征統計結果Table 1 Statistical results of geochemical characteristics of elements of the Au deposi

從表1可以看出,白日其利金礦區近礦巖石18種元素含量特征呈如下特點:

(1)本地區綜合背景(地層+巖漿巖)Au、As、Sb、B、Ag、Pb、Bi、W、Sn元素濃集克拉克值大于1,其中As、Sb、B、Pb、Bi、W元素濃集克拉克值大于2,表明本區Au以及相關中、低溫元素存在富集,具有較好成礦地質背景。

(2)巖漿巖較地層富含Au、Pb、W、Sn,濃集克拉克值為2.1～2.9,表明巖漿侵入過程中伴隨的熱液活動為本區金礦(化)體的形成提供了主要物質來源。

(3)地層中除As、Sb、Bi元素濃集克拉克值大于2之外,其余元素濃集克拉克值均為接近或小于1,表明地層中大部分元素未發生大量遷移,地層與金成礦關系相對較小。

3.2 礦區成礦元素組合特征

(1)元素含量特征。從表2可以看出,①相對于圍巖背景,在w(Au)≥1×10-6的樣品中,Bi、Mo、Mn元素含量襯度值為0.92～1.12,其余元素含量襯度值為1.43～885.53,呈現異常含量特征;Ag、As、Sb、Hg、W元素含量襯度值大于4,具有較強的異常含量;As元素含量襯度值為285.94,Au元素含量襯度值為885.53,二者呈強度異常及高聚集特征,表明Au含量大小與As元素關系十分密切。②w(Au)≥3×10-6的富礦體樣品中As、Sb、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Mn、Co、Ni、V、Ti、W、Sn元素含量及襯度均呈增強趨勢,Hg、B元素則呈減弱趨勢。

表2 白日其利礦石樣元素含量[8]Table 2 Schedule of trace element contents of ore samples of Bairiqili Au deposit

(2)元素組合特征。綜合白日其利金礦石元素含量(表2)可以看出,Ag、As、Sb、Hg、B、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、Co、Ni、V、Ti、W、Sn等元素均出現不同強度異常,表現出與金礦存在伴生組分關系,具有指示礦體分布特征的指示意義,不同含量襯度值水平均表現出組分相近的共性規律。

以礦區w(Au)≥1×10-6的礦石樣品中出現含量襯度值≥1作為劃分礦床元素組合標準,白日其利金礦床元素組合為:As、Ag、Hg、Sb、W、Sn、Ni、Cu、B、Ti、Co、Pb、V、Zn、Bi、Mo;以礦區w(Au)≥1×10-6礦石樣品中出現含量襯值≥2作為劃分特征元素組合標準,白日其利金礦床特征元素組合為As、Ag、Hg、Sb、W、Sn、Ni、Cu、B、Ti、Co;以礦區w(Au)≥1×10-6礦石樣品中出現含量襯值≥4作為劃分特征元素組合標準,白日其利金礦床特征元素組合為As、Ag、Hg、Sb、W。從元素組合規律來看,礦床特征組合元素既有中-低溫元素組合,又有高溫元素組合,表明研究區礦體的形成與巖漿熱液關系密切;Hg元素襯度值為11.08,既反映了研究區構造發育且分布廣泛的特征,又反映了本區礦體剝蝕程度總體較低的特點。

3.3 礦區成礦元素相關性特征

(1)R型聚類分析

為揭示白日其利金礦區主要地質作用和主要地質環境元素聚合趨勢,本次工作針對該區主要礦化帶(Ⅰ礦化帶)地表及深部附近的地質體采集了328件巖石樣品,通過對樣品18種微量元素數據進行R型聚類分析(表3),得出如下結論:

表3 白日其利巖石樣微量元素相關系數矩陣Table 3 Correlation coefficient matrix of trace elements in the rock samples

1)從相關系數矩陣表可見,區內主要成礦元素Au與As、Ag、Cu、W、Co、Ti、Mn、V、Ni等元素呈正相關變化,與Bi、Mo等元素呈負相關變化。

2)在相關系數γ=0.3水平上,譜系圖(圖3)上顯示6類元素組合。其從上至下分別為:①Au-As-Ag-W元素簇(與深大斷裂相關的貴金屬元素組);②Co-Ti-Ni-Mn元素簇(與基性-超基性巖活動有關的元素組);③Sb-B-Hg元素簇(與多期次構造活動有關的低溫元素組;④Mo-V元素簇(與中-酸性巖漿巖活動相關的高溫元素組);⑤Pb-Zn-Sn元素簇(與中-酸性巖漿巖活動相關的中-高溫元素組);⑥Cu-Bi(與巖漿巖活動相關的中-高溫元素組)。

圖3 Ⅰ礦化帶R型聚類分析譜系圖Fig.3 R-Type cluster analysis spectrum chart

3)在相關系數γ=0.6水平上,譜系圖(圖3)上顯示4類元素組合,從上至下分別為:①Au-As-Ag元素簇(與深大斷裂相關的貴金屬元素組);②Co-Ti-Ni-Mn元素簇(與基性-超基性巖活動有關的元素組);③Pb-Zn元素簇(與中-酸性巖漿巖活動相關的中溫元素組)。

4)譜系圖(圖3)上反映,在相關系數γ=0.3水平時,與斷裂構造關系密切的Hg元素和研究區主要礦化元素Au與其它元素均出現一定的相關性,表明研究區內主要金礦帶經歷了不同期次構造及巖漿巖活動疊加影響,Au元素主要受斷裂構造控制,礦化物質來源既與深部基性-超基性巖體活動關系密切,又受到了深部中-酸性巖漿熱液活動后期疊加改造。

(2)因子分析

通過因子分析,能夠歸納和提煉元素組合,并可以通過元素組合特征推算、解釋成礦過程、成礦元素推移、富集規律、劃分成礦階段,可以確定研究區物質來源[9]。本次以白日其利金礦區主要礦帶附近不同地質體巖石樣品分析數據為基礎,通過因子計量分析,截取各因子特征根較大、累計貢獻率達85%的前9個因子作為主因子,對其作方差極大正交旋轉,得到旋轉后把因子載荷絕對值r>0.5的元素看作該因子主要載荷元素,給出各因子的特征組合(表4)。

表4 主要因子特征根及結構式Table 4 Characteristic root and structural formula of main factors

1)通過因子分析結果,并結合研究區目前找礦事實,綜合分析認為F3為Au-Ag礦化因子,反映了區內淺地表最主要的礦化熱液活動;以F1、F2為代表的其它因子反映了研究區深部多期巖漿活動導致的熱液遷移,在其深部也有成礦可能。

2)從表4可以看出,前3個因子累計方差貢獻比達到了52.62%,表明區內元素信息相對集中。區內最主要的熱液活動有3類:F1因子反映了與基性-超基性巖相關的熱液活動;F2因子反映了中酸性巖漿巖相關的中-高溫熱液活動;F3因子反映了深大斷裂劇烈活動相關的中-低溫熱液活動。

3)從表4因子結構式可以看出,負載荷為Au、As、W等低溫元素,正載荷以Bi、Mo、Pb、Zn、Sn、Co等中-高溫元素為主,這表明區內成礦溫度、成礦時間及空間存在較大差異,各元素的空間分布存在分帶特征。

4 找礦意義

(1)白日其利金礦區老變質巖系基底分布廣泛,區域上太古代—中生代不同期次巖漿侵入活動強烈而頻繁,斷裂構造發育。區內As、Sb、B、Pb、Bi、W元素濃集克拉克值大于2,表明本區Au以及相關中、低溫元素存在富集,具有形成較大規模構造蝕變巖型金礦的優越地質背景。

(2)白日其利金礦特征元素組合以As、Ag、Hg、Sb、W為主,伴有Sn、Ni、Cu、B、Ti、Co等,反映了本區構造控礦特征明顯,同時礦化熱液的來源與深部多期次巖漿活動密切相關。高襯度值Hg元素既揭示了研究區構造發育且分布廣泛的特征,又反映了本區礦體剝蝕程度總體較低的特點,表明了區內深部具有較好找礦前景。

(3)礦區元素R型聚類相關性特征反映,熱液活動主要有3類:①與基性-超基性巖相關的熱液活動;②與中酸性巖漿巖相關的中-高溫熱液活動;③與深大斷裂劇烈活動相關的中-低溫熱液活動。成礦熱液來源于深部。

(4)礦區主要含礦空間為斷裂構造,不同期次的巖漿活動為Au元素的沉淀不僅提供了豐富的物質來源,也提供了充足的動力條件。通過因子分析,表明Au、As、W等低溫元素為負載荷,Bi、Mo、Pb、Zn、Sn、Co等中-高溫元素以正載荷為主,表明在開放式構造空間中,巖漿熱液各元素在成礦溫度、成礦時間及空間存在較大差異,各元素的空間分布存在分帶特征。綜合分析認為本地區找礦前景廣闊,有必要開展深部找礦工作。