水系沉积物地球化学测量在墨西哥Tomatlan地区铜矿预查中的应用

2020-07-04唐伟汤正江程治民

华东地质 2020年2期

唐伟汤正江程治民

摘要：墨西哥Tomatlan地区属于东环太平洋构造带和成矿带的一部分，具有较好的找矿前景。通过水系沉积物测量在该区圈出了铜多金属矿主要成矿元素和成矿指示元素综合异常12处，Fe族元素综合异常12处。优选部分综合异常开展查证，发现多个异常均由矿（化）体引起，对重要矿化蚀变地段进行了探槽揭露和少量浅钻验证，新发现Cu、Au、Ag多金属矿点6处，磁铁矿点2处。研究表明，水系沉积物异常可快速准确地揭示墨西哥Tomatlan地区Cu、Au、Fe矿（化）信息，水系沉积物测量在墨西哥甚至拉丁美洲地区热带海洋性湿润中低山地球化学景观区铜矿预查中，可快速准确地圈定找矿靶区。

关键词：水系沉积物地球化学测量;铜矿预查;Tomatlan地区;墨西哥

中图分类号：P61841

文献标识码：A

文章编号：20961871（2020）0215907

墨西哥位于北美洲南部，拉丁美洲西北端，是南美洲、北美洲陆路交通的必经之地，素称“陆上桥梁”。墨西哥属于东环太平洋构造带和成矿带的一部分，境内中生代岩浆活动频繁，具有优越的成矿地质条件和良好的找矿前景。墨西哥能源矿产资源极其丰富，主要的能源矿产资源有石油、天然气、铀和煤等，金属矿产储量中银位居世界第1位，铜位居世界第3位。

21世纪以来，我国一些地质工作者对墨西哥构造演化、岩浆活动、成矿作用等进行了研究[16]。通过研究墨西哥矿产种类及特征，认为与岩浆活动有关的矿床类型主要有浅成低温热液型矿床、矽卡岩型矿床、斑岩型矿床、与火山相关的块状硫化物型矿床、铁氧化物铜金型矿床、火山岩型锡矿床及火山岩型铀矿床等。目前，已有的研究主要关注于墨西哥的区域成矿规律与成矿理论，而对墨西哥中部西海岸北科迪勒拉成矿带矿床的地质特征研究较少。北科迪勒拉成矿带是世界三大斑岩铜矿带之一，优势矿种为铜矿和钼矿，主要成因类型为斑岩型，Tomatlan地区即位于该成矿带上。目前，该成矿带的马德雷山脉尚未见特大型、巨型斑岩铜钼矿和特大型金矿的报道，这可能与该地区地质调查工作程度较低有关，中大比例尺的地质、物化探工作均未开展。

为了进一步缩小找矿范围，确定找矿靶区，笔者等对墨西哥Tomatlan地区858 km2范围内开展水系沉积物地球化学测量。水系沉积物地球化学测量作为一种常规地球化学勘查方法，在战略性矿产远景调查工作中获得了广泛应用[710]。墨西哥Tomatlan地区的地质调查程度较低，此次水系沉积物地球化学测量工作发现多处相关异常，并找到较好的铜、金、铁矿（化）体，取得了显著的找矿效果。

1地质概况

研究区位于墨西哥南部科迪勒拉褶皱带西缘，区域构造线总体呈NE向。自中生代以来，该区火山活动强烈，区内分布较大面积的中生代火山岩及中生代酸性侵入岩。研究区出露白垩纪火山岩及第四纪现代冲、洪积物，中東部大面积出露白垩纪侵入岩，呈岩基状产出，主要岩性为闪长岩及花岗闪长岩（图1），侵入岩与火山岩之间为侵入接触关系。

研究区主要发育NE向和NW向断裂，其中NW向断裂为晚期断裂，对早期NE向断裂进行错动和改造。区内主要控矿要素为岩浆岩，矿床沿花岗岩、花岗闪长岩与白垩纪安山岩、流纹岩接触带分布。主要矿化蚀变类型有硅化、绿帘石化、钾长石化、黄铁矿化、孔雀石化、蓝铜矿化、辉铜矿化、斑铜矿化、黄铜矿化、褐铁矿化及磁铁矿化等。

2气候及地理特征

研究区毗邻太平洋东海岸，属于热带海洋性气候，四季万木常青。年降雨量1 000 ～2 000 mm，分旱、雨两季，最旱月份为2—3月，降水最多月份为7—8月。最低气温20 ℃左右，年平均气温25 ℃～277 ℃。地貌以中低山为主，山高沟深，属中深切割，沟谷类型主要以“V”型为主，一级和二级水系发育较好，呈树枝状组合，且均可见地表径流。水系沉积物以岩石碎屑、砂土为主，夹杂较多的腐殖质;植被以阔叶林和草本植物为主，覆盖严重。基岩出露情况一般。

3样品采集与分析测试

采用“格型法”进行水系沉积物测量采样布局设计[11]，按照1 km×1 km的网度，平均采样密度为1个点/km2。野外选择水系中活动的、分选性较差且中粗粒级冲积物聚集处进行多点采集，现场采用10目套60目不锈钢筛截取原始样品。为避免分析测试时腐殖质及植物碎屑的干扰，样品有水时就地水筛，无水时带回驻地用无根水水筛。从景观条件方面分析，研究区景观条件与我国森林沼泽景观区可类比，其粒级组成与物质构成相似，故取样粒级参考国内森林沼泽景观区[12]，截取-10目～+60目之间的样品。样品加工中将原始样品直接晾晒，再用不锈钢筛截取-10目～+60目部分样品送至实验室进行分析。

由于样品通关及运输手续繁琐，存在诸多不确定性，因此，样品分析测试在全球连锁ALS实验室墨西哥瓜达拉哈拉分部完成，分析方法选择ICPMS或ICPAES，共分析测试了51个元素。

4元素地球化学特征

41空间展布特征

通过水系沉积物测量对研究区主要成矿元素及成矿指示元素进行研究，将原始数据网格化，采用累频方法编制研究区11个主要成矿元素地球化学图。

以Cu为代表，从元素地球化学图（图2）中可以看出地球化学场展布特征，高背景、极高背景从研究区西南部—Tomatlan水库呈NE向展布，与白垩纪中性火山岩、地层及岩体接触带关系密切。研究区东北部显示为较高背景，推断与白垩纪花岗岩侵入过程中主要成矿元素局部富集有关;背景场与低背景分布在研究区中东部及南部大部分地区，与白垩纪花岗岩和花岗闪长岩的出露相吻合。

42元素在主要地质单元的含量

采用浓集比率C衡量各主要地质单元各元素的相对含量，公式为

C=X单元/X研究区，

式中：C为浓集比率，X单元为地质单元各元素含量平均值，X研究区为研究区各元素含量平均值。

根据C值大小，将各主要地质单元各元素含量划分为明显富集（C≥15），略富集（12≤C<15），基本相当（08≤C<12）和明显贫化（08

采用变化系数Cv阐述元素分异特征，公式为

Cv=S/X单元，

式中：Cv为变化系数，S为地质单元各元素含量离差，X单元为地质单元各元素含量平均值，其中S的计算公式为

S=∑Ni=1（xi-）2∕（N-1）。

根据Cv值大小将元素分成强分异（Cv≥10 ），较强分异（07

研究区主要地质单元为安山岩（Kapa）、安山质凝灰岩（Kapc）、闪长岩（δK）、花岗闪长岩（γδK）、花岗闪长斑岩（γδπK），其成矿元素含量见表1。由表1可知，花岗闪长斑岩（γδπK）主成矿元素浓集比率（C）为明显富集型和略有富集型，变化系数均为较强分异型，推断花岗闪长斑岩体的成矿可能性较大。

5地球化学异常特征

51综合异常圈定

511铜多金属矿综合异常

铜多金属矿各元素异常下限采用分析测试原始数据逐步剔除（剔除上下限=X±3×S）后的平均值（X）加25倍标准离差（S）[1314]求得（表2）。通过分析研究区地质、物化探资料，结合周边区域成矿地质特征，确定研究区主要成矿元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn。选择As、Sb作为成矿指示元素，采用异常衬度累加法圈定综合异常。

研究区共圈定主要成矿元素综合異常12处，编号为Ht1—Ht12（图1）。

512铁族元素综合异常

磁铁矿是该区另一个主要矿种。铁族元素异常下限采用分析测试原始数据逐步剔除（剔除上下限=X±3×S）后的平均值（X）加25倍标准离差（S）求得，用异常衬度累加法圈定铁族异常。研究区共圈定铁族元素异常12处，编号Fe1—Fe12（图1）。

52综合异常特征

根据《DZ/T 0011—2015地球化学普查规范（1∶50 000）》[15]，综合异常分为甲、乙、丙3类，甲类异常可分成2个亚类，乙类和丙类异常可各分成3个亚类。按照地球化学普查规范，该区综合异常甲类异常2个，乙类异常7个，丙类异常3个（表3）。

根据研究区地质、地球化学特征，选择相应的地球化学指标和地质指标，按贡献大小赋值，再根据各异常得分对研究区的综合异常进行评序，评序目的在于评价研究区异常对于找矿意义的大小。综合异常特征及排序结果见表3。

6重要异常查证

为验证水系沉积物地球化学测量在热带海洋性湿润中低山地球化学景观区的有效性，对部分重要异常进行查证，结合研究区地形特征及岩体出露情况，选择高精度磁法测量、地质草测及地质物化探综合剖面，针对重点矿化蚀变地段进行探槽揭露和少量浅钻工作。在6个异常区发现硅化、蓝铜矿化、辉铜矿化、孔雀石化、磁铁矿化等重要矿化线索，多处刻槽样铜、金、铁含量均超过工业品位，且连续性较好。

本次预查工作新发现Cu、Au、Ag、Pb、Zn矿点6处，铜金银铅锌矿体8条，磁铁矿体2处。在A1靶区圈定1条规模巨大的矿化蚀变带，沿花岗岩与安山岩接触带呈NE向展布，出露宽800～1 200 m，长约6 km（图1），由多条NNE向硅化、褐铁矿化、黄铁矿化矿化蚀变带组成。化探异常元素组合为AsSbAuAgCuPbZnWMoBi，组合齐全、强度高、规模大，多数元素内、中、外带均有揭示。经探槽揭露，在该矿化蚀变带发现2条铜金工业矿体。

根据最新勘查成果[16]，在Ht5综合异常内发现中型斑岩型铜矿及小型隐爆角砾岩型铜金银铅锌矿各1处。

7找矿预测

71成矿远景区及靶区划分

根据成矿远景区及靶区划分原则[1720]，研究区圈定了Ⅰ级成矿远景区1处（金银铜锌多金属Ⅰ级成矿远景区），A级找矿靶区2个（分别为A1找矿靶区、A2找矿靶区），B级找矿靶区1个（B1找矿靶区）（图1）。

72成矿远景区及靶区特征

（1）金银铜锌多金属Ⅰ级成矿远景区。位于研究区西部中性火山岩与中酸性侵入岩接触带及其附近。水系沉积物测量结果表明，与全区相比，主要成矿元素及成矿指示元素含量明显偏高。新发现的6个铜多金属矿点和2个磁铁矿点均分布在该成矿远景区。

（2）A1找矿靶区。位于金银铜锌多金属Ⅰ级成矿远景区北部中性火山岩与中酸性侵入岩接触带及其附近。安山岩、安山质凝灰岩多具硅化、褐铁矿化，网脉状石英细脉发育，局部见孔雀石化、蓝铜矿化，花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩多见硅化及黄铁矿化。水系沉积物测量统计结果表明，与全区相比，该靶区主要成矿元素及成矿指示元素含量浓集趋势明显。在A1找矿靶区新发现了4个铜多金属矿点和2个磁铁矿点。

（3）A2找矿靶区。位于金银铜锌多金属Ⅰ级成矿远景区中部，地层出露及矿化蚀变情况与A1找矿靶区类似。水系沉积物测量统计结果表明，与全区相比，该靶区主要成矿元素及成矿指示元素含量浓集趋势明显。在A2找矿靶区新发现了1个铜多金属矿点和1个铜矿点。

（4）B1找矿靶区。位于金银铜锌多金属Ⅰ级成矿远景区南西部，地层出露及矿化蚀变情况与A1找矿靶区类似。水系沉积物测量统计结果表明，与全区相比，该靶区主要成矿元素及成矿指示元素含量浓集趋势明显。

8遥感解译成果与地球化学异常的对应关系

自然资源部航空物探遥感中心在研究区开展了1∶25 000遥感地质调查及解译工作，在Quickbird影像图上建立了岩体、地层及线环构造解译标志，编制了遥感地质矿产解译图件，圈定了10个遥感找矿有利区（编号YG1—YG10）（图1）。其中YG1、YG2、YG3、YG4、YG5找矿有利区均分布在A1找矿靶区内，YG1、YG2、YG4、YG5找矿有利区与Ht5综合异常相吻合，YG5找矿有利区与Fe4异常吻合良好; YG6、YG7、YG8找矿有利区均分布在A2找矿靶区内，与Ht8综合异常相吻合;YG9和YG10找矿有利区均分布在B1找矿靶区内，YG9找矿有利区与Ht9综合异常相吻合，YG10找矿有利区与Fe8异常相吻合。10个遥感找矿有利区与水系沉积物地球化学测量圈定的主要成矿元素综合异常、铁族异常及划分的找矿靶区对应良好，相互印证。

9结论

（1）水系沉积物地球化学测量是在墨西哥Tomatlan地区进行找矿预测较好的方法，可准确揭示墨西哥Tomatlan地区Cu、Au、Fe矿（化）信息，圈定找矿远景区，明确找矿方向，缩小找矿范围。通过踏勘检查，择优异常查证，采用大比例尺地质物化探工作和地表槽探工程、钻探工程揭露及采样测试，可发现地表矿化体和蚀变带，进而圈定找矿靶区，厘定找矿有利地段，为后续矿产勘查工作提供依据。水系沉积物地球化学测量有望成为拉丁美洲热带海洋性湿润中低山地球化学景观区铜矿勘查中有效的方法手段。

（2）墨西哥Tomatlan地区铜矿（化）体主要发育在花岗闪长斑岩中，自岩体中心向外，钾化带和青磐岩化带较发育，具有斑岩型矿床的特征，该区铜矿可能为斑岩型铜多金屬矿床。

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