1. 引言
随着工业日益发展,对矿产品的需要越来越多,而目前在地表侦测寻找矿的难度大,因为地表土壤含矿低且贫瘠,地表裸岩少 [1] [2] [3] [4] [5]。水系沉积物测量方法在这种找矿困难的时候突显了它的作用,水系沉积物是裸石风化后沉积下的产物,在组成成分上与所经流的地区的地质组成成分是极为相似的。利用这个特点,研究分析水系沉积物的元素,找出地球化学成分的特征,缩小矿区范围,为矿产勘查靶区优选提供地球化学依据 [6] - [19]。
2. 地质概况
地层主要发育下震旦统坝里组浅变质岩,下寒武统牛角河组浅变质砂岩,中寒武统高滩组浅变质岩,上寒武统水石组浅变质砂岩,中下奥陶统下黄坑组浅变质碎屑岩,中下泥盆统杨溪组、中泥盆统老虎头组、中泥盆统春湾组为一套碎屑岩建造,中泥盆统棋梓桥组为一套碎屑岩向碳酸盐岩过渡建造,上泥盆统天子岭组为一套碳酸盐岩建造,上泥盆统帽子峰组为一套碎屑岩建造,下石炭统大赛坝组、测水组为一套碎屑岩建造,下石炭统石磴子组、梓门桥组、壶天群为一套碳酸盐岩建造,中二叠统童子岩组为一套碳酸盐岩建造,上三叠统红卫坑组、小水组、头木冲组为一套(含煤)碎屑岩建造,下侏罗统金鸡组、中侏罗统麻笼组为一套碎屑岩建造,下白垩统合水组为紫红色碎屑岩建造。
本区构造从加里东期至喜山期,运动频繁、强烈,造成错综复杂的构造形态,依其组合方式可分为东西向构造带、南北向构造带、北东向构造带、北北东向构造带、北西向构造带。其中以东西向、北东向及北北东向构造最为强劲而醒目,其方向构造带规模则显得相对柔弱而渺小 [20] [21] [22]。
3. 地球化学特征
3.1. 元素的含量特征
1) 相对于广东省,调查区相对富集Cu、Ag、Au、Ni、Cr、Co、La、Y、W、Mo,相对贫化Pb、Zn、Sn、Hg、Cd。
2) 从变异系数上可以看出,Cu、Co、La、Sn、Mo、Bi、Y、As、Sb、Hg、Nb、Ni背景分布的离散程度较高(CV值 > 0.5),局部富集或贫化趋势明显,其中Cu、Co、La、Bi、Sb、Nb、Ni等元素变异系数值0.6以上,呈局部强富集或贫化,Ag、Pb、Zn、Cd等元素离散程度稍弱。
3.2. 元素分布分配特征
调查区元素平均值与全省水系沉积物测量元素平均值相比较,计算出富集系数,富集系数在1.2~1.5之间为弱富集,富集系数 > 1.5为强富集元素,调查区主要地层和侵入岩元素富集系数、富集序列见表1、表2。
1) 元素的分配特征
第四系弱富集La元素;三叠系强富集Cu-Sb-Cr-Co-Au-Ag,弱富集Mo-Bi-Ni;石炭系主要富集Cu-Sb-Cr-Co-Ni-Au-Ag,弱富集Bi;泥盆系主要富集Sb-Co等元素,其它元素富集水平普遍偏低。因本区地层面积较小,水系沉积物样品较少(如石炭系地层样品总数为39个),且与岩浆岩紧密相连,故认为这些数据不能完全代表地层区元素的真实含量,而是接触带附近地层中的元素含量。
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Table 1. Elemental enrichment coefficients of major geological units
表1. 主要地质单元元素富集系数
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Table 2. Enrichment sequence of main stratigraphic elements
表2. 主要地层元素富集序列
岩浆岩区虽没有明显的富集元素(富集系数 < 1.2),这与岩浆岩区面积大,异常集中有关;需进行进一步讨论。
2) 元素的分布特征
调查区元素分布极不均匀的主要元素有(CV ≥ 0.65,剔除离群数据,下同),Bi、La、Y、Nb,分布很不均匀的有(0.5 ≤ CV < 0.65):Cu、W、Sn、Mo、AS、Sb、Hg、Ni,分布不均匀的有(0.4 ≤ CV < 0. 5):Co、Zn、Cr、Cd。总计19种元素,全区分布不均匀(CV ≥ 0.4)的有16种元素。
地层中分布极不均匀的有Cu、Bi、Y、Sb、Nb、Ni,分布很不均匀的有Co、Pb、Zn、Sn、Mo、Hg,分布不均匀的有Au、W、As、Cr、Cd,总计19种元素,地层区分不均匀(CV ≥ 0.4)的有17种元素。
岩浆岩中分布极不均匀的有La、Y、Nb,分布很不均匀的有Cu、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Hg、Ni,分布不均匀的有Co、Zn、Cr、Cd,总计19种元素,地层区分不均匀(CV ≥ 0.4)的有16种元素。
3.3. 元素的共生组合特点
主要针对调查区的Ag、As、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、La、Mo、Nb、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Y、Zn、Au等19种主要元素讨论。
由全区因子分析(表3)及水系沉积物数据进行相关性分析(表4)得出:以0.5的相关系数可将元素分出两个关系密切的元素组,即Cu、Ni、Cr、Co和La、Y,其它元素相关性较差,其中Cu、Ni、Cr、Co组合主要集中在花岗岩与地层交接带地层一侧,而La、Y组合则主要集中在交待带靠近岩体一侧。
另外图幅南侧元素组合特征相较于北侧差,这表明,元素的富集严格受岩体与地层接触带控制。
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Table 3. Factor rotation composition matrix
表3. 因子旋转成份矩阵
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Table 4. Elemental correlation coefficients in the survey area
表4. 调查区元素相关系数表
4. 找矿方向
4.1. 异常分布特征
根据元素地球化学异常特征,结合地质图和实地调查结果,共圈出10个综合异常,其中有找矿潜力的异常共3个,占30%。异常呈带状、环状展布,其中AS1、AS2、AS4具有异常面积大、元素含量高的特征,为找矿前景最好区域,易于找矿突破。
4.2. 找矿潜力分析
1) 成矿地质背景分析
白沙地区除东北角出露少量沉积岩外,其余基本被岩体覆盖。该区地质构造较复杂、岩浆活动较强烈,成矿地质条件良好,是南岭成矿带中段的重要组成部分,一直为地质界和矿业界所重视。
自早古生代以来,几乎每一次地壳运动都伴随有岩浆活动,尤其以燕山期的岩浆活动最为强烈,形成了大规模的花岗岩岩基或岩株。岩浆岩出露面积约占全区面积的三分之一(图1)。主要有两条东西向展布的复式花岗岩带,北部为大东山–贵东–九连山岩带,主要分布在曲江沙溪–贵东一线,构成主岩体岩性的主要为燕山早期(侏罗纪)的黑云母二长花岗岩,受控于贵东大断裂;南部为佛冈–新丰江岩带,主要分布在佛冈高岗–新丰江一带,构成主岩体岩性的主要为燕山早期(侏罗纪)黑云母花岗岩类,受控于佛冈–丰良深断裂带。
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Figure 1. Geotectonic location of Baisha and surrounding areas
图1. 白沙及周边地区大地构造位置示意图
花岗岩类侵入产状有岩基、岩株、岩瘤、岩墙、岩脉等,而以岩基和岩株为主。
燕山期岩浆活动与成矿关系密切。其中燕山第三期(晚侏罗世)和燕山四期岩浆活动与钨锡铋钼、铅锌铜银、稀土铌钽、铍砷成矿关系密切,如大宝山多金属矿、大宝山钨钼矿、红岭钨矿、金门铜铁矿、单竹坑钨铜矿、来石稀土矿、陈村铁矿、大顶铁矿等均与燕山三期岩浆活动有关。
在本区寻找铜铅锌铁等多金属矿有良好的岩浆热动力条件。
2) 实例分析
AS2异常位于回龙镇西约3 Km,异常分带明显,呈东西长条状,异常面积约24 Km2。异常位于中侏罗世斑状黑云母花岗岩与泥盆–石炭地层交界部位,地质情况较复杂,界线北侧为中泥盆世棋梓桥组灰岩白云岩、晚泥盆–早石炭世帽子峰组砂质钙质泥岩,早石炭世大赛坝组含砾细砂岩、石磴子组灰岩白云岩、测水组砂页岩及曲江组硅质岩。
该综合异常由Cu、Ag、Ni、Au、Sb等元素异常组成,成矿元素有Cu、Ni、Au、Sb,各元素异常浓度中心较集中,均有三级浓度分带,各异常套合较好(图2),异常浓集中心由内依次往外,反映了不同的成矿期次,异常参数见表5。
在AS2铜金银镍锑浓集中心,部署的土壤测量结果(表6)表明:土壤中发现Au、Ag、Cu、Ni元素含量相对较高,特别是Au,最大值高达45.6 ng/g,均值2.83 ng/g。
经异常检查,确认Cu、Ni、Au、Sb异常浓集中心指示意义好,存在找矿前景。同时,异常区内存在铁矿。地质调查发现,异常区位于地层与花岗岩接触部位,蚀变作用强烈,成矿条件有利。因此,根据区内成矿地质条件和异常类别划分原则,异常类别:
。
异常剖析图(图3)显示:井塘土壤异常呈椭圆状,轴向北西向,异常强度较大,多种元素套合好,除Ni、Cu异常仅具有外带外,其余元素均分布有外、中、内带;Au、Ag元素异常内带分布面积较大,
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Figure 2. AS2 copper, gold, silver, nickel and antimony comprehensive anomaly profile
图2. AS2铜金银镍锑综合异常剖析图
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Table 5. Chemical parameters of the AS2 copper, gold, silver, nickel and antimony comprehensive anomaly area
表5. AS2铜金银镍锑综合异常区化学参数表
含量单位:Au为ng/g,其它为μg/g。
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Figure 3. AS2 copper, gold, silver, nickel and antimony concentration 1:10,000 soil anomaly profile
图3. AS2铜金银镍锑浓集中心1:1万土壤异常剖析图
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Table 6. AS2 copper, gold, silver, nickel and antimony concentration center 1:10,000 soil mineralization element parameters table
表6. AS2铜金银镍锑浓集中心1:1万土壤成矿元素参数表
含量单位:Au为ng/g,其它为μg/g。
异常值高,分别达到45.6 ng/g、1.81 μg/g。Au、Ag的组合异常较为明显,这对寻找蚀变岩型金矿有较好的指示意义。由此可知,该综合异常规模较大,元素组合较复杂,成矿元素Cu、Ni、Au、Sb浓度分带性好,地质条件有利,异常区附近分布有新丰井塘铁矿等。
通过对白沙圩幅1:5万水系沉积物数据整理与分析发现(表7),区内部分成矿元素具高含量特征,成矿元素富集明显,Cu、Ni、Au、Ag、Sb、Cr等均具较好的异常;从变异系数看,As、Sb背景分布的离散程度较高(变异系数值 > 0.5)。
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Table 7. Single element anomaly parameters in the survey area
表7. 调查区单元素异常参数表
5. 结论
调查区多种成矿元素具高含量特征,相对广东省区域背景值,异常区Cu、Ni、Au、Ag、Sb、Cr元素均相对富集。这与异常区地层与花岗岩接触带关系密切。该区花岗岩的侵入特性主导了元素含量分配特征,成矿元素的离散表明了该区存在多期次成矿元素富集过程。