陕西柞水地区金盆梁金矿区水系沉积物地球化学特征与找矿方向

2015-01-07张嘉升潘爱芳樊会民崔丽男

地球科学与环境学报 2014年4期

张嘉升+潘爱芳+樊会民+崔丽男

摘要：对陕西柞水地区金盆梁金矿区1∶50 000水系沉积物样品中微量元素含量，元素分布、分配、共生组合特征以及主要元素地球化学异常特征进行综合研究，进一步确定该区找矿方向。结果表明：Au是金盆梁金矿区内主要的成矿元素，Ag为主要伴生元素，As、Sb为远程指示元素；泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段上亚段是金矿富集的有利层位；石炭系下统二峪河组下亚组下段、泥盆系上统第四岩性段上亚段、泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段上亚段为金成矿有利岩性段；矿区经历了至少两期热液活动，金矿体的形成受低级区域变质作用的影响，与岩浆热液活动有关；以Au为主成矿元素圈定的4个综合异常区与地层展布方向一致。位于玄檀沟附近的综合异常区处在金矿富集有利层位，次级构造发育，指示元素异常套合较好，浓集中心明显，Au异常强度高且规模大，并在异常内发现金矿体，因此，位于玄檀沟附近的综合异常区具有很好的找矿前景。

关键词：地球化学；金矿；水系沉积物；找矿方向；富集系数；R型聚类分析；异常评价；陕西

中图分类号：P596文献标志码：A

0引言

陕西柞水地区金盆梁金矿区位于柞水—山阳晚古生代弧前盆地北缘[14]，夹持于商丹断裂与凤镇—山阳断裂之间，属南秦岭华力西褶皱带[56]和山阳—柞水华力西期—燕山期铁银铅锌铜金红石成矿带[7]，即曹坪异常的东部[8]。区域上，古生界地层出露相对齐全，断裂构造发育且呈现多期活动特征，印支期—燕山期岩浆侵入作用和热接触变质作用活动强烈[911]。笔者在对陕西柞水地区金盆梁金矿区多金属矿普查工作基础上，通过1∶50 000水系沉积物地球化学测量，对分析样品中各元素含量及其地球化学特征综合研究，以期进一步认识金盆梁金矿区的成矿有利地段，进而缩小找矿范围并指明找矿方向。

1地质背景

金盆梁金矿区位于陕西柞水地区东部，在曹坪—红岩寺复式向斜南翼，出露地层以及进一步划分的岩性段主要有泥盆系上统（未分）的第四岩性段和第五岩性段，泥盆系上统桐峪寺组第四、第五、第六岩性段以及石炭系下统二峪河组上亚组与下亚组；区内断裂发育，受SN向挤压，形成近EW向展布的构造格架，NW、NE向走滑断裂发育，其中NE向断裂主要分布在矿区南侧，为左行走滑断裂，将近EW向的地层及断裂斜切开，断裂带两侧岩层破碎，平行断裂带的扭性节理发育，牵引褶皱指示断裂上盘朝NE向斜冲，是本区的主要导矿构造和容矿构造。矿区北部出露的曹坪岩体为印支期中粒角闪黑云母二长花岗岩，总体向北倾斜。区内脉岩发育，主要出露有印支期闪长玢岩脉和云斜煌斑岩脉，多呈NWW向、NW向延伸（图1、2）。

2样品采集与测试

金盆梁金矿区的主体山脉东西纵贯，植被覆盖中等，河流切割严重，水系较为发育，为山间河谷流水侵蚀地貌，适合开展水系沉积物地球化学测量工作。本次采样点主要布置在一级水系末端及二级水系中，采样介质为淤泥和粉砂，采样部位选择在河床底部或河道边与水面接触之处、水流变缓处、水流停滞处、转石背后、河道转弯内侧以及适合水系中物质及组分沉积的部位。野外加工粒度为025 mm（60目筛），过筛后的样品质量大于150 g。本次水系沉积物地球化学测量工作覆盖全区17.36 km2，共采集样品307件，样品处理和分析由中国人民武装警察部队黄金部队第五支队化验室承担，按照行业标准DZ/T 0130—2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》第四部分“区域地球化学调查（1∶50 000和1∶200 000）样品化学成分分析”执行，分析测试元素为Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn、W和Mo。

3元素分布与分配

3.1元素含量特征

3.2地层单元元素分布与分配特征

为了确定成矿指示元素在矿区出露地层中的分布与分配特征，分别计算了各地层单元元素富集系数（K）和变异系数（Cv）。富集系数为各地层元素含量平均值（C）与整个矿区元素含量平均值之比，变异系数为各地层元素含量标准差与平均值之比（表2）。

从表2可以看出：石炭系下统二峪河组下亚组下段、泥盆系上统第四岩性段上亚段、泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段上亚段的Au、Ag、As、Sb、Pb、Zn元素呈富集状态；泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段上亚段中Au富集系数达到3.77，变异系数为267，表明Au在该岩性段高度富集且分布极不均匀，具有局部成矿的可能性，是寻找金矿的重要层位；泥盆系上统第五岩性段下亚段与曹坪岩体接触带中，高温元素Cu、Bi、W、Mo相对富集且变异系数大，分布不均匀，其余地层中各元素含量低，分布相对均匀，形成矿化（体）的可能性小。

从地层元素富集趋势图（图4）可以看出，研究区出露地层自北向南呈现中高温元素Bi、Cu、Mo、W富集程度降低，中低温元素Sb、As、Ag、Zn、Pb、Au富集程度增高的趋势。

由于曹坪岩体出露于研究区北部，不同地层单元受热动力变质作用的影响，热液中各元素在地层单元中自北向南呈现从中高温至中低温富集的变化趋势，反映出曹坪岩体侵入时热液的流动方向，进而推测各元素在不同地层单元的富集与北部曹坪岩体侵入有关。金矿体的形成受低级区域变质作用的影响，与岩浆热液活动有关，具有中低温热液矿床的元素分带特征。

4元素组合特征

对金盆梁金矿区307件水系沉积物样品10种元素数据集进行R型聚类分析，并绘制R型聚类分析谱系图（图5）。由图5可以看出：AuAgAsSb元素组合的相关系数（r）大于0.69；WBiCuMoZn元素组合的相关系数大于0.53。结果表明：①Au为主成矿元素，Ag为主要伴生元素，As、Sb为远程指示元素，是一组中低温元素组合，也是中低温热液金矿床的典型元素组合；②研究区存在中高温和中低温两个元素共生组合，且热液矿床尾晕元素Cu、Bi、W、Mo、Zn等与前缘晕和矿上晕元素Au、Ag、As、Sb成负相关关系，说明矿区至少经历了两期热液活动的改造，矿体及其晕的分带性较好。

5异常特征

5.1主要成矿指示元素异常特征

运用GeoMDIS软件对各元素数据集进行处理，得到地球化学异常图。首先，对数据集运用克里格法进行网格化处理，再用累积频率的分级方法勾绘等量线地球化学图；取与元素背景值加两倍标准差的异常下限（T）相同或相近的等量线，圈定单元素异常定为三级异常，以与2T、4T相近的等量线圈定二级、一级异常。矿区内共圈出6处Au异常、6处Ag异常、3处As异常、3处Sb异常、4处Bi异常、3处Cu异常、5处Pb异常、5处Zn异常、2处W异常和3处Mo异常（图6）。

各元素异常线根据线条粗细表示不同等级的异常，其中粗线表示一级异常，中等粗细表示二级异常，细线表示三级异常

（2）Ag为金矿的主要伴生元素，Ag异常主要集中在矿区中南部，总体呈NW向展布。芦槽沟村与玄檀沟发育一级异常。芦槽沟村异常峰值为1 274.2×10-9，面积约为0.36 km2，与Au异常叠合；玄檀沟处异常峰值为1 313.79×10-9，面积约为1.89 km2，其二级异常与玄檀沟Au一级异常套合好，是寻找金矿的主要间接指示元素。

（3）As、Sb作为金矿的重要伴生元素，异常分布特征与Au异常相似，特别是在周家屋场、芦槽沟村和玄檀沟处形成的异常与Au异常重合，是寻找金矿的远程指示元素。

5.2综合异常特征

在圈定区内各单元素异常的基础上，结合元素地球化学分类、共生组合关系及地质特征，通过叠加不同等级的单元素异常来反映元素组合异常，并进一步圈定综合异常区（图7）。圈定的综合异常区共4处，按照从左向右，从上向下的顺序依次编号为JZ1、JZ2、JZ3、JZ4，其综合异常特征值见表3。

5.2.1JZ1综合异常区

JZ1综合异常区位于周家屋场东北方向约042 km处。出露岩性段主要为泥盆系上统第五岩性段下亚段，其次为西南部泥盆系上统第四岩性段上亚段。异常区内无断裂构造发育，在东北部有中生代侵入岩出露。异常北部不闭合，呈半圆状，面积约为0.28 km2，以CuAuAg为特征元素组合。但在Cu异常规模大且强度高，Au异常规模小且强度低时，Au剥蚀程度高，且无含矿有利地层，找矿意义较小。

5.2.2JZ2综合异常区

JZ2综合异常区位于周家屋场西南方向约025 km处。出露岩性段主要为石炭系下统二峪河组下亚组下段，其富含Au、Sb、As、Pb、Zn，其中Au富集系数为1.58，变异系数为1.06，说明该段为金矿含矿有利层位；其次为泥盆系上统第六岩性段，是低温元素As、Sb的富集层位。异常区受3条NWW向断裂严格控制，并在西部有少量中酸性岩脉出露。异常面积约为072 km2，以SbAuAsMoBi为特征元素组合，具有明显的水平分带特征；Au、Sb二级异常与As、Mo、Bi三级异常叠合分布，浓集中心明显，成矿指示元素组合齐全；Au异常强度高

3综合异常区

JZ3综合异常区位于芦槽沟附近，出露岩性段主要为石炭系下统二峪河组上亚组下段及下亚组下段。石炭系下统二峪河组上亚组下段富含Ag，富集系数为1.36，变异系数为2.30；下亚组下段富含Au、Sb、As、Pb、Zn，其中Au的富集系数为1.58，变异系数为1.06，说明该段为金矿含矿有利层位。异常区受4条NWW向断裂严格控制；异常呈葫芦形展布，面积约为0.39 km2，无浓集中心，以AgAsBiSbAuCu为特征元素组合，为Au、Ag二级异常与As、Sb等三级异常叠合而成。指示元素齐全，低、中、高温元素共生，各异常与多条断裂在空间上有耦合关系，Au强度和规模大小排列在As、Bi、Sb之后，排列在Cu之前，表明Au剥蚀程度较小。该异常区地质条件好，前缘指示元素异常强度高且规模大，矿上晕和尾晕元素异常规模小且强度低，元素组合齐全，表明该异常指示区域成矿可能性较大，且矿（化）体剥蚀程度较小，推测该区有较好的找矿前景。

5.2.4JZ4综合异常区

JZ4综合异常区位于玄檀沟附近。出露岩性段以泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段上亚段为主，富含Au、Ag、As、Sb、Pb、Zn，其中Au的富集系数为3.77，变异系数为2.67，为金矿含矿有利层位。出露岩性段其次为富含As、Sb的泥盆系上统桐峪寺组第六岩性段和富含Sb的泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段下亚段。异常区内虽无断裂构造发育，但有受SN向挤压地块发生递进变形，进而产生大量节理及剪切带等小型构造。JZ4综合异常区呈不规则形状，近EW向展布，面积约为0.84 km2，以PbAuAgZnAsSb为特征元素组合，Au、Sb一级异常与Ag、As、Zn、Pb二级异常叠合分布。指示元素齐全，各指示元素异常套合好，浓集中心明显，其中Au异常规模最大且强度高。Au规模在综合异常区内排第一，其次是As、Sb，表明前缘晕已遭到剥蚀，矿体已出露地表或埋藏较浅。采集两份金样品进行品位分析，测得Au质量分数分别为5.72×10-6和448×10-6。该异常区地质条件好，异常强度高且规模大，组合元素齐全及分带明显，Au品位超过边界品位的5倍，说明该异常区为矿致异常，因此，该区具有很好的找矿前景。

6结语

（1）陕西柞水地区金盆梁金矿区Au富集程度高，变异程度大，存在局部富集的可能性，为矿区内主要的成矿元素。泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段上亚段是金矿富集的有利层位；石炭系下统二峪河组下亚组下段、泥盆系上统第四岩性段上亚段、泥盆系上统桐峪寺组第五岩性段上亚段富含Au、Ag、As、Sb、Pb、Zn，是金成矿的有利岩性段。

（2）曹坪岩体侵入时，热液自北向南流动，金矿体的形成受低级区域变质作用的影响，与岩浆热液活动有关，具有中低温热液矿床的元素分带特征。

（3）矿区经历了至少两期热液活动的影响。Au为主成矿元素，Ag为主要伴生元素，As、Sb为远程指示元素。

（4）矿区圈定了4个化探综合异常区。JZ1综合异常区找矿意义较小；JZ2综合异常区具有一定的找矿意义；JZ3综合异常区有较好的找矿前景；JZ4综合异常区已发现矿体，且品位较高，是进一步找矿的首选靶区。

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