基于土壤化探数据信息挖掘的湘南坪宝矿集区找矿预测

雷 镇 李 波 郭 海 王康盛 龚述清 胡 迁 王新富

(1.昆明理工大学国土资源工程学院,云南 昆明 650093;2.湖南省湘南地质勘察院,湖南 郴州 423000;3.中国科学院地球化学研究所,贵州 贵阳 550081)

坪宝矿集区位于湖南省南部的郴州地区,以宝山产出 Cu、Mo、Pb、Zn、Ag 矿,黄沙坪产出 W、Sn、Cu、Mo、Pb、Zn矿等矿床为代表,拥有丰富的矿产资源,为湖南省最重要的铅锌多金属矿产集中区;同时也是钦杭成矿带[1-3]和南岭成矿带[4]的核心组成部分,一直是国内外学者所关注的热点研究地区之一[4-5]。前人对坪宝矿集区所处的钦杭成矿带[5-6]、南岭成矿带的构造演化[7-8]及成矿作用[9-11]进行了大量研究,认为坪宝矿集区找矿潜力较好,并进行了区域成矿规律[12-13]、矿床地质[14-15]、成矿作用[16-18]、成矿模式[19-20]以及找矿预测[21-23]等方面的研究,坪宝矿集区现有的勘探工程仅控制了矿集区的中浅部,而深部的找矿潜力巨大。为此,国家科技部立项实施了国家重点研发计划——“钦杭成矿带湘南段铜锡多金属矿产深部探测技术示范”深地资源勘查开发项目,旨在实施单孔3 000m深钻、基本摸清深部资源潜力。

笔者所在团队承担了国家重点研发计划项目(“钦杭成矿带湘南段铜锡多金属矿产深部探测技术示范”)子课题“宝山、黄沙坪矿区深部构造地球化学测量”的研究工作,任务是通过坪宝矿集区的地表和坑道的地球化学填图工作,为三维精细探测与钻孔定位提供化探证据。由于坪宝矿集区植被覆盖良好、基岩出露极少,且数十年来大规模的矿业开发活动造成了地表土壤中超常富集成矿元素,地表开展化探工作已不具备条件。故本研究系统收集了坪宝矿集区原土壤化探数据,进行二次开发利用,旨在挖掘更多找矿预测信息。通过分析,采用该方法能够缩小元素组合异常区域,使地球化学异常更为明显;结合矿集区的地质特征,可以更有效地提取找矿信息,更容易圈定地球化学异常区域,为找矿预测提供重要依据。

1 地质概况

坪宝矿集区位于湘南地区(图1),出露地层为古生代泥盆系、石炭系和二叠系。泥盆系至石炭系主要为碳酸盐岩,其中以石炭系分布最广,为一套浅海相碳酸盐岩夹海陆交互相砂页岩建造,是矿集区内Cu、Pb、Zn矿床的重要含矿层位[19,24]。二叠系主要为页岩和砂岩,是区内 Cu、Pb、Zn、Ag矿床的重要赋矿层位[21,25]。矿集区内有色金属矿产的赋矿层位和岩性主要为石炭系石磴子组(C1sh)灰岩、测水组(C1c)砂页岩、梓门桥组(C1z)白云岩[20,26-27]。

图1 坪宝矿集区地质特征[28]Fig.1 Geological characteristics of Pingbao ore concentration area

自新元古代扬子地块与华夏地块完成拼合以来,坪宝矿集区经历了加里东期、海西期、印支期以及燕山期的构造活动,形成了一系列SN、NNE—NE向的复式褶皱和逆冲断裂,构成了向北撒开、向南收敛、北宽南窄的构造格架[29-31],在平面上呈“帚状”形态,在剖面上则显示一系列叠瓦状构造[26,32-33]。矿集区内断裂以SN向或NNE向压扭性断裂为主,EW向或NWW向张性或张扭性断裂次之,NW向扭性断裂更次之。其中,SN向或NNE向压扭性断裂中的Ⅲ级断裂为有利的容矿场所;近EW向或NWW向张性或张扭性断裂多为控岩导矿构造,控制着坪宝矿集区岩体的产出;NW向断裂一般不含矿,是区内主要的控岩导矿构造[23,34]。区内褶皱由一系列走向近SN—NNE向复式倒转向、背斜组成,常被NW、EW向断裂错断,这种“褶皱加一刀”式的构造复合部位常为成矿的有利部位,是坪宝矿集区内主要的赋矿构造[35-37]。

矿集区内发育有两类燕山期花岗岩:一类为花岗闪长质小岩体,与铜、铅锌、金银等多金属矿床有关,例如水口山、宝山等矿床,属于与富钾的花岗岩类有关的成矿系统;另一类为花岗岩体,与钨、锡、稀土、铌、钽多金属矿床有关,如黄沙坪、柿竹园等矿床,属于与陆壳重熔型花岗岩类有关的成矿系统[25,38-39]。

坪宝矿集区的矿产分布与岩浆岩密切相关,多产于岩体接触带及其附近[30]。矿集区内分布有邓家矿区、六合矿区、大坊矿区、野鹅塘矿区、财神庙矿区、宝山矿区、黄沙坪矿区、柳塘岭矿区、马鞍岭矿区和猴子岭矿区(图1)。矿集区内主要存在8种矿床类型:①花岗斑岩型铷矿床,主要产于长城岭矿区,区内构造发育,发育有花岗斑岩、辉绿岩及斜斑玄武岩等,含铷花岗岩体多分布在近EW向骑田岭—九峰山花岗岩带内[40],目前尚不具备开发利用价值;②矽卡岩型铁(锡)矿床,如香花岭矽卡岩型锡矿床,出露地层主要有寒武系浅变质岩、泥盆系中统跳马涧组碎屑岩、棋梓桥组碳酸盐岩,矿区内NE向和NW向两组断裂组成共轭扭断裂,矿区岩浆岩主要为癞子岭花岗岩体,围岩蚀变为矽卡岩化、角岩化、硅化和绿泥石化[41];③矽卡岩型钨钼矿床,如黄沙坪钨钼多金属矿床,矿区出露地层为石炭系测水组灰岩和石磴子组灰岩,区内发育有与成矿关系密切的隐伏花岗斑岩体[42];④矽卡岩型铜钼矿床,主要产于宝山矿区中部,出露地层为泥盆系—二叠系,矿体主要受宝岭倒转背斜控制,出露岩浆岩为花岗闪长斑岩[26];⑤热液脉型铅锌银矿床,如宝山东部中—中低温、财神庙中低温和宝山西部中低温热液型铅锌银矿床,受断裂破碎带及其旁侧羽状裂隙控制,为岩体(脉)边缘接触处的冷凝收缩破碎带及褶皱轴部的层间剥离破碎带和挤压破碎带控制[26];⑥ 热液蚀变岩型金银矿床,如大坊金矿,矿区出露地层主要为石炭系—二叠系,其中石炭系梓门桥组和壶天群组为主要赋矿层位[43];⑦红土型金矿床,主要见于大坊矿区,矿区出露地层岩性主要为石炭系梓门桥组白云岩和壶天群白云岩,构造以EW向、SN向、NW向断裂为主,有花岗闪长斑岩出露,绢云母化、碳酸盐化、硅化和矽卡岩化愈复杂强烈,对成矿愈有利[30,39];⑧风化淋滤堆积型锰矿床,该类矿床规模小,如桂阳六合锰矿,矿区出露下二叠统当冲组岩层,经风化淋积和热水迁移聚集而成[44]。

2 地球化学数据处理及分析

本研究在湖南省湘南地质勘察院的协助下,系统收集了坪宝矿集区192件土壤化探数据[45],选取W、Sn、Mo、Pb、Ag、Au、As、Bi、Cu、Hg、Sb、Zn、Cd、Co、Cr、Ni、V等17种成矿元素,进行R型聚类分析和Q型因子分析。

2.1 R型聚类分析

聚类分析又称集群分析,是按“物以类聚”原则,根据变量之间的相似性或亲疏关系,将变量进行分类[46]。本研究利用Statistica软件进行R型聚类分析,得到R型聚类分析谱系图(图2)。

图2 坪宝矿集区土壤地球化学样品R型聚类分析谱系图Fig.2 R-type cluster analysis pedigree of soil geochemical samples in Pingbao ore concentration area

由图2可知:当距离系数为0.6时,可分为4组元素组合,第①组为 W、Bi、Cu、As、Pb、Ag、Zn、Cd、Sn,可能为中高温—中温成矿元素组合;第②组为Mo、Au、Sb,为高温成矿元素组合;第③组为Hg,代表低温成矿元素;第④组为 Co、Ni、V、Cr,可能代表围岩中与基性岩有关的成矿元素组合。

2.2 Q型因子分析

因子分析是从多个复杂变量中依据某种内在联系,而选择出少量综合变量的一种降维多元统计分析方法,用以达到数据简化的目的[47]。在地球化学勘查中,通过因子得分值绘制的元素组合异常图,有助于了解元素运移富集规律,从而指导找矿预测[48-49]。本研究选取坪宝矿集区土壤地球化学样品中的17种成矿元素进行Q型因子分析,当累计方差贡献率达77.31%时,得到4个主因子元素组合(表1):①Fa1因子,Zn、As、Pb、Ag、Cd、W、Sn、Bi、Cu、Mo、Sb、(Au);②Fa2因子,Ni、V、Co、Cr、Mo2、(Sb2);③Fa3因子,(Bi2、Cd2)、-Hg;④Fa4因子,(Sb3、W2、Au2)。

表1 坪宝矿集区土壤地球化学样品方差极大旋转因子载荷矩阵Table 1 Maximum variance rotation factor loading matrix of soil geochemical samples in Pingbaoore concentration area

结合坪宝矿集区的地质特征,研究认为Fa1因子代表铅锌等中温成矿元素组合,Fa2因子代表围岩与基性岩有关的成矿元素组合,Fa3因子代表低温成矿元素组合,Fa4因子代表与Au、W有关的高温元素组合。

3 地球化学异常分析

3.1 剖面地球化学

本研究选取 Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素,绘制了 PB100(205)、PB200(165)、PB300(174)、PB400、PB500(111)、PB600-1、PB600-2物探线的地球化学剖面图,可以直观地反映成矿元素的空间变化规律。

由PB100(205)线地球化学剖面图(图3)可以清楚看到,Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素含量在财神庙、宝山矿区叠加较好,整体上4种成矿元素含量沿PB100(205)线自NNW→SSE呈现增高的趋势,反映了这些成矿元素在该区的富集,Cu、Zn含量基本呈同步消长的变化规律。在宝山矿区SSE侧,Pb、Zn、Sn含量值较高,其中Pb含量达到2 600×10-6以上、Sn含量达到15×10-6,仍有升高的趋势。该处NE向断裂发育,为成矿的有利场所,南部出露石炭系石磴子组(C1sh)灰岩,是铅锌矿的重要赋矿层位,矿区内发育的细脉状花岗闪长斑岩可为成矿提供物质来源。

图3 坪宝矿集区PB100(205)线地球化学剖面Fig.3 Geochemical profile of PB100(205)line in Pingbao ore concentration area

由图4可知:Cu、Pb、Zn、Sn成矿元素含量总体上自物探线PB200(165)NNW→SSE呈现逐渐升高的特点,局部出现小峰值,推测可能与该区NE向断裂及中酸性岩枝有关。Cu、Pb、Zn成矿元素含量自宝山矿区往SSE侧有继续升高的趋势,在SSE侧达到峰值后开始减小,反映宝山矿区SSE侧存在元素浓度异常区,且宝山矿区南部发育花岗闪长斑岩岩体、SSE侧有石炭系石磴子组(C1sh)灰岩出露,具备Cu、Pb、Zn富集成矿的地层、岩性及岩浆岩条件,显示出较好的找矿潜力。

图4 坪宝矿集区PB200(165)线地球化学剖面Fig.4 Geochemical profile of PB200(165)line in Pingbao ore concentration area

在图5中,Cu、Pb、Zn成矿元素含量存在双峰值,且Cu、Zn含量异常重合性较好,呈同步消长的变化规律。宝山矿区NNW侧Cu、Pb、Zn 3种元素存在峰值,可能与NW向F132断裂和出露的少量花岗闪长斑岩有关,推测NW向F132断裂为成矿流体运移通道。Pb、Zn含量在宝山矿区内表现为自NNW→SSE减少的趋势,Cu、Zn含量在宝山矿区SSE侧存在一个峰值,可能与狮子岭出露的凝灰岩有关,反映宝山矿区边部铅矿化减弱,铜、锌和锡矿化增强。综合分析图3至图5可知,Sn含量变化基本一致,总体上沿3条物探线自NNW→SSE升高的趋势,异常不明显;平面上,Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素含量在宝山矿区内由E→W呈现减少的趋势,反映成矿元素受NW、NE向断裂组严格控制。

图5 坪宝矿集区PB300(174)线地球化学剖面Fig.5 Geochemical profile of PB300(174)line in Pingbao ore concentration area

PB400线主要穿过野鹅塘矿区、大坊矿区,Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素含量变化范围不大(图6),其中,Cu、Zn、Sn 3种元素的变化规律基本一致,沿PB400线自NW向SE逐渐降低,至野鹅塘矿区又逐渐升高;Pb含量总体上沿PB400线自NW→SE呈现逐渐升高,在大坊矿区SE侧达到峰值后开始降低,至野鹅塘矿区SE侧又逐渐升高。大坊矿区Pb含量高,可能与花岗闪长斑岩以及SN向、近EW向断裂有关。

图6 坪宝矿集区PB400线地球化学剖面Fig.6 Geochemical profile of PB400 line in Pingbao ore concentration area

PB500(111)线主要穿过野鹅塘矿区、黄沙坪矿区(图7),Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素含量总体上沿PB500(111)线自NW向SE逐渐升高,在黄沙坪矿区达到峰值后,向矿区SE侧逐渐减少后又具缓慢升高。黄沙坪矿区出露与成矿最为密切的花岗斑岩岩体,NNE向断裂为元素富集提供有利场所,近EW向断裂控制成矿流体运移,造成黄沙坪矿区的成矿元素含量最高。 Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素含量在野鹅塘矿区呈现逐渐升高的特点,可能与出露大面积石炭系石磴子组(C1sh)灰岩及深部隐伏岩体有关。

图7 坪宝矿集区PB500(111)线地球化学剖面Fig.7 Geochemical profile of PB500(111)line in Pingbao ore concentration area

PB600-1线位于PB500(111)线NE侧,穿过黄沙坪矿区及野鹅塘矿区的中东部(图1),Cu、Pb、Zn、Sn4种成矿元素含量变化规律一致,且空间重合性较好,均在黄沙坪矿区达到峰值,元素含量变化规律总体上与PB500(111)线相似(图8)。

图8 坪宝矿集区PB600-1线地球化学剖面Fig.8 Geochemical profile of PB600-1 line in Pingbao ore concentration area

PB600-2线位于PB500(111)线SW侧,穿过黄沙坪矿区的SW部及野鹅塘矿区的南部(图1),Cu、Pb、Zn、Sn成矿元素含量的变化规律总体上与PB500(111)线、PB600-2线的元素含量变化规律一致(图9)。 综合 PB600-1、PB500(111)、PB600-2线元素地球化学剖面图,可以看出 Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素含量具有明显的分带性,以黄沙坪矿区为中心,元素含量向两侧呈现降低的趋势,含量异常中心往往是有利的赋矿部位,具有较好的找矿潜力。

图9 坪宝矿集区PB600-2线地球化学剖面Fig.9 Geochemical profile of PB600-2 line in Pingbao ore concentration area

3.2 因子组合地球化学异常

本研究在R型聚类分析和Q型因子分析的基础上,绘制了坪宝矿集区的土壤地球化学Fa1因子、Fa2因子、Fa3因子和Fa4因子的等值线异常图(图10),并将Fa1因子、Fa3因子和Fa4因子等值线叠加在地质图上(图11),从因子得分等值线异常—地质图上可以清楚看出元素组合异常区域,具有明显的浓度集中区,特别是宝山—黄沙坪一带。

图10 坪宝矿集区因子得分等值线异常图Fig.10 Isoline anomaly plot of factor scores in Pingbao ore concentration area

图11 坪宝矿集区因子得分等值线异常及地质叠合简图Fig.11 Factor score contour anomalies and geological overlay diagram of Pingbao ore concentration area

图10(a)、图11(b)为Fa1因子等值线异常图,反映的是铅锌等中温成矿元素异常。坪宝矿集区内明显形成了2个异常区,Ⅰ异常区位于黄沙坪矿区,呈NNE—SSW向展布,向SSE发散;Ⅱ异常区位于桂阳县—宝山矿区东侧,异常走向呈NNW—SSE向,向SWW发散。总体上两个异常区走向基本一致,与矿集区NNE向的构造基本平行,表明异常受构造控制作用明显;但两个异常区不连续,可能与SN—NNE向复式倒转背、向斜被NW向断裂错断有关。沿PB200(165)线自NNW向SSE,中温成矿元素组合异常加强,与 Cu、Pb、Zn、Sn成矿元素含量等值线变化趋势基本一致;PB600-1、PB600-2线自NW向SE,中温成矿元素组合异常呈现出由弱到强再减弱的特征,在黄沙坪矿区内异常最明显,平面上与Cu、Pb、Zn、Sn成矿元素含量呈北高南低的变化趋势基本一致。

图10(b)为Fa2因子等值线异常图,反映的是围岩中与基性岩有关的成矿元素。因子组合中的镍(Ni)和钴(Co)均为铁族元素,地球化学性质相似,具有亲铁和亲硫的双重性质;在地质作用过程中,两者具有正相关关系。因子组合正异常显示坪宝矿集区的围岩地层空间分布,负异常则反映中酸性岩体的空间展布特征,与地质事实基本一致。坪宝矿集区内的岩体在深部为一个近SN向展布的岩基,呈现2个负异常区:Ⅲ异常区在宝山矿区和大坊矿区的中间位置,Ⅳ异常区位于黄沙坪矿区,异常大致呈“S”形态,宝山矿床、黄沙坪矿床分别位于岩体的转折部位(图10(b))。

图10(c)、图11(c)为Fa3因子等值线异常图,反映的是低温成矿元素异常。由于元素组合中Hg为负值,故其负异常代表低温成矿元素异常。矿集区内的黄沙坪矿区形成了明显异常,可细分为3个异常区:Ⅴ异常区位于黄沙坪矿区,Ⅵ异常区位于黄沙坪矿区NE侧,Ⅶ异常区位于黄沙坪矿区E侧,异常总体走向呈NE—SW向展布,向SE发散。Ⅴ异常区的Fa3因子得分值整体上以黄沙坪矿区为中心,分别向NW和SE方向升高,推测与近EW向断裂切穿NE向断裂有关。

图10(d)、图11(a)为Fa4因子等值线异常图,反映的是高温成矿元素异常。坪宝矿集区内可圈定3个异常区:Ⅷ异常区位于宝山矿区,Ⅸ异常区位于黄沙坪矿区S侧,Ⅹ异常区位于黄沙坪矿区E侧。Ⅷ异常面积较大,走向总体呈近SN向展布,向W发散,异常区的Fa4因子得分值总体上具有自NW→SE呈现升高的趋势,该处有花岗闪长斑岩,呈岩株、岩脉状产出,为宝山矿床的形成提供了成矿物质[30]。Ⅸ异常和Ⅹ异常走向呈近EW向展布,向N或S发散,Ⅸ异常和Ⅹ异常区的Fa4因子得分值总体上自NW向SE逐渐升高,推测与NWW向断裂有关,该处也发育有斑岩体。

因子分析结果显示,高温成矿元素异常(Ⅸ、Ⅹ)、中温成矿元素异常(Ⅰ、Ⅱ)、低温成矿元素异常(Ⅴ)范围及延伸方向明显受到坪宝矿集区内NWW向、NNE向和近EW向断裂控制,中酸性岩体元素异常(Ⅲ、Ⅳ)与近SN向断裂有关,指示异常空间展布明显受构造控制。

4 找矿预测

4.1 成矿流体运移方向

高温、中温、低温地球化学异常分布的空间相对位置,可以大致反映成矿流体的运移方向。宝山矿区北部自NNW侧依次出现了中酸性岩体元素异常(Ⅲ)→高温成矿元素异常(Ⅷ)→中温成矿元素异常(Ⅱ)→低温成矿元素异常(Ⅵ),反映了成矿流体自NNW向SSE运移(图12),推测宝山矿区北部NNW侧为重点找矿靶区。宝山矿区西南部自NW侧依次出现了中酸性岩体元素异常(Ⅲ)→高温成矿元素异常(Ⅷ)→中温成矿元素异常(Ⅱ)→低温成矿元素异常(Ⅵ),反映成矿流体自NW向SE运移,推测宝山矿区西南部的NW侧也为重点找矿靶区。需要说明的是,宝山矿区的高温成矿元素异常(Ⅷ)、中温成矿元素异常(Ⅱ)在空间上呈现近乎重叠的特征,反映出成矿流体在水平方向上的运移距离不大,推测深部矿体的产状较陡,与宝山矿区深部揭露的矿体产状一致。

图12 坪宝矿集区成矿流体运移示意Fig.12 Schematic of ore-forming fluid migration in Pingbao ore concentration area

柳塘岭矿区内发育有花岗闪长斑岩岩株、岩枝,矿区中部自东侧异常依次呈现中酸性岩体元素异常(Ⅳ)→高温成矿元素异常(Ⅹ)→低温成矿元素异常(Ⅶ)→中温成矿元素异常(Ⅰ)→低温成矿元素异常(Ⅴ),反映成矿流体自E向W运移(图12)。柳塘岭矿区内低温成矿元素异常(Ⅶ)与高温成矿元素异常(Ⅹ)在空间上大致重合,反映成矿流体的水平运移距离不大,推测与岩体的产状较陡有关,因此柳塘岭矿区的中部是重点找矿靶区。

黄沙坪矿区本身就处于中酸性岩浆岩分布区,整体位于中酸性岩体元素异常(Ⅳ)内,其流体运移方向并不明显(图12)。自黄沙坪矿区中部向北,依次出现高温成矿元素异常(Ⅸ)→中温成矿元素异常(Ⅰ)→低温成矿元素异常(Ⅴ),反映成矿流体自SSE向NNW运移,因此黄沙坪矿区南侧是寻找高温矿体的重点找矿靶区。同时,黄沙坪矿区北侧,出现了中酸性岩体元素异常(Ⅳ)、低温成矿元素异常(Ⅴ)与中温成矿元素异常(Ⅰ)的空间重叠,也反映出成矿流体的水平运移距离不大,推测与岩体的侵位产状较陡有关。但此处并未出现高温成矿元素异常,推测与岩浆岩的成矿专属性有关,此处深部是寻找Cu-Pb-Zn矿体的重点找矿靶区。

4.2 找矿靶区

根据前人研究成果,坪宝矿集区石炭系石磴子组(C1sh)灰岩为有利的赋矿层位[33];坪宝矿集区内SN向或NNE向压扭性断裂是有利的容矿场所,近EW向、NW向断裂或NWW向张性或张扭性断裂多为控岩导矿构造,区内走向近SN—NNE向复式倒转向斜、背斜是坪宝区内主要的赋矿构造[23,35-36]。宝山矿床发育的岩浆岩为燕山期花岗闪长质小岩体,与铜、铅锌、金银等多金属矿床有关,黄沙坪矿床发育的岩浆岩为燕山期花岗岩体,与钨、锡、稀土、铌、钽多金属矿床有关。通过对土壤地球化学数据的信息挖掘,本研究圈定了6个找矿靶区,如图11(d)所示。

①号靶区位于宝山、财神庙矿区NW侧,预测依据主要为:出露地层为石炭系石磴子组(C1sh)灰岩,为有利的赋矿地层;该处存在NNE向压扭性断裂,是有利的容矿空间;区内发育有少量花岗闪长斑岩,可为成矿提供成矿物质来源;高、中、低温成矿元素组合异常在此处均出现,且基本重合;反映该处成矿潜力较大、且深部矿体产状较陡。

②号靶区位于财神庙矿区以南、宝山矿区以北,大致在两矿区的交界处,预测依据主要有:靶区西侧的地层岩性为石炭系石磴子组(C1sh)灰岩,地层和岩性利于成矿;该处断裂发育,存在NE、NW向断裂组,NW向F132断裂穿过靶区,为成矿提供了有利的构造条件;区内花岗闪长斑岩呈岩脉、岩株状产出,为有利的岩浆岩条件。Cu、Pb、Zn、Sn成矿元素含量在两矿区边界处呈明显升高的趋势。该处依次出现了中酸性岩体元素异常(Ⅲ)→高温成矿元素异常(Ⅷ)→中温成矿元素异常(Ⅱ)→低温成矿元素异常(Ⅵ),反映成矿流体自NWW向至SEE向运移。反映该处深部具备较好的找矿潜力,推测可能为宝山矿区已知矿体的深部延深。

③号靶区位于宝山矿区SE侧,预测依据主要为:该处地层岩性为石炭系石磴子组(C1sh)灰岩,该处发育有NE、NW向断裂;Cu、Zn含量自宝山矿区向SSE侧继续升高,Ⅱ、Ⅵ、Ⅷ异常在空间上基本重合(图10),反映成矿流体的运移距离不大。考虑到此处临近桂阳县城,已列为县城建设规划区域,不宜开展深部探矿工作。

④号靶区位于野鹅塘矿区,预测依据为:出露地层为石炭系石磴子组(C1sh)灰岩,区内发育有近SN向和EW向断裂,可为成矿提供有利场所;Cu、Pb、Zn、Sn成矿元素含量在野鹅塘矿区呈现升高趋势,平面上呈现S高N低,反映成矿元素含量明显受构造控制。此处并未出现各类元素组合因子的明显异常,推测与该区地表未出露岩浆岩有关。根据宝山、黄沙坪矿区的岩浆岩展布情况,推测该区深部可能存在隐伏岩体,隐伏矿体亦埋藏较深。

⑤号靶区位于柳塘岭矿区中北部,预测依据主要为:其W侧及南部出露地层为石炭系石磴子组(C1sh)灰岩;矿区E、W侧均发育有近SN向断裂,北部有NW向断裂错断这两条断裂,可为成矿提供容矿空间;区内花岗闪长斑岩呈株、岩枝状产出,可为成矿提供成矿物质来源。柳塘岭矿区同时出现了高温成矿元素异常(Ⅹ)、低温成矿元素异常(Ⅶ),矿区中部东侧成矿流体自E向W运移,但运移距离不大。

⑥号靶区位于黄沙坪矿区SE侧,预测依据主要为:出露地层为泥盆系锡矿山组(D3x2)灰岩和石炭系石磴子组(C1sh)灰岩;NE向和近EW向断裂在此交汇,其中NE向压扭性断裂可为成矿提供有利的容矿场所,近EW向张性或张扭性断裂为控岩导矿构造;区内有凝灰岩呈岩株和岩脉状产出;Cu、Pb、Zn、Sn成矿元素含量以黄沙坪矿区为中心,向四周减少,指示黄沙坪矿区具有较好的找矿潜力。黄沙坪矿区南侧呈现高温成矿元素异常(Ⅸ)→中温成矿元素异常(Ⅰ)→低温成矿元素异常(Ⅴ),反映成矿流体自SSE向NNW运移,中温成矿元素异常(Ⅰ)与低温成矿元素异常(Ⅴ)基本重合,反映成矿流体运移距离不大,深部隐伏矿体产状较陡。

目前,矿山已经在②号靶区的165#勘探线进行钻探工作,ZK16508深钻于1 664.83～1 699.84 m处揭露到铜矿体,厚度达35 m,验证了该靶区的深部找矿潜力,其他找矿靶区还有待于下一步的工程验证。

5 结 论

(1)由于地表不具备开展化探工作的条件,本研究收集了坪宝矿集区土壤地球化学数据,基于7条物探线,选取 Cu、Pb、Zn、Sn 4种成矿元素绘制了地球化学剖面。研究表明:宝山矿区4种成矿元素明显受NW、NE向断裂组严格控制;大坊矿区Pb含量高,可能与花岗闪长斑岩以及SN向、近EW向断裂有关;黄沙坪矿区4种成矿元素具有明显的分带性,以黄沙坪矿区为中心,元素含量向两侧呈现降低的趋势,指示黄沙坪矿区仍具有较好的找矿潜力。

(2)坪宝矿集区Fa1、Fa2、Fa3和 Fa4的因子得分等值线异常图显示10个地球化学异常区域,即高温成矿元素异常(Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ)、中温成矿元素异常(Ⅰ、Ⅱ)、低温成矿元素异常(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ)和围岩中与基性岩有关的成矿元素异常(Ⅲ、Ⅳ)。宝山矿区北部成矿流体自NNW向至SSE向,西南部成矿流体自NW向至SE向运移;柳塘岭矿区中部东侧成矿流体自E向W运移,但运移距离不大;黄沙坪矿区中部向北,成矿流体自SSE向至NNW向运移。

(3)综合坪宝矿集区地质特征、成矿元素空间分布规律、不同因子元素组合,推测成矿流体运移方向,本研究圈定了6个找矿靶区,②靶区找矿效果明显,施工钻孔揭露到厚达35 m的铜矿体,为区内深部隐伏矿勘探提供了依据。不足的是,本研究缺少与物探信息的综合分析,今后将结合相关物探资料,建立物化探综合找矿方法,为深部找矿预测进一步提供可靠依据。