青海大坂山成礦帶中西段沉積物地球化學(xué)特征

青海大坂山成礦帶中西段沉積物地球化學(xué)特征

大坂山成礦帶中段分布區(qū)面積1.50萬(wàn)余水系統(tǒng)的沉積物勘探工作區(qū)位于山西省門源縣和大通縣的大坂山地區(qū)。坐標(biāo)為東1004710201，西37073739，面積約2000公里2。筆者試圖利用此次工作所實(shí)施的水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量所得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行R型因子分析,根據(jù)所得結(jié)果對(duì)該區(qū)的主要成礦元素分布有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí),并結(jié)合基礎(chǔ)地質(zhì)研究對(duì)區(qū)內(nèi)成礦遠(yuǎn)景做了預(yù)測(cè)。1區(qū)域地質(zhì)背景1.1奧陶紀(jì)—地質(zhì)概況該區(qū)大地構(gòu)造位置處于北祁連板塊內(nèi)的北祁連縫合帶與中祁連島弧隆起帶接壤的大坂山南緣斷裂帶兩側(cè)。其中奧陶紀(jì)被動(dòng)陸緣裂谷階段富鈉的細(xì)碧—角斑巖系發(fā)育,形成火山噴流(氣)沉積成礦系統(tǒng)中以火山巖為容礦主巖的VHMS礦床——紅溝銅礦。志留紀(jì)進(jìn)入弧陸碰撞和陸陸碰撞,在其擠壓環(huán)境中形成大量的S型花崗巖及其有關(guān)的鎢多金屬礦。主要分布寒武系、奧陶系火山巖及志留系碎屑沉積巖加少許火山巖地層。1.2礦點(diǎn)、拿子檔案區(qū)域已知的金屬礦種以金、銅、鉛、鋅、銀、鉻為主,稀有金屬為鈮、鉭,可燃有機(jī)礦主要為煤等。已知銅礦(床)點(diǎn)11處(巴拉哈圖銅礦點(diǎn)、拿子海峽銅礦點(diǎn)、拿子海峽東岔下游銅礦、紅溝銅礦床、松樹南溝銅礦床、天生圈銅礦點(diǎn)、納拉溝銅礦點(diǎn)、大坂山銅礦點(diǎn)、下白土溝銅礦點(diǎn)、烏保土銅礦點(diǎn)、寶庫(kù)銅礦點(diǎn)等),其中紅溝銅礦床、松樹南溝銅礦床具有一定的工業(yè)價(jià)值。金礦床2處(松樹南溝金礦、巴拉哈圖金礦床),金礦點(diǎn)1處(大坡溝金礦點(diǎn)),金銅礦點(diǎn)1處(金子溝金銅礦點(diǎn))、鉛鋅礦點(diǎn)2處(納拉溝鉛鋅礦點(diǎn)、中南溝鉛鋅礦點(diǎn))(圖1)。2地球化學(xué)特征2.1氣候一般特征研究區(qū)位于祁連山草原(草甸)亞帶,整體處在海拔3000m以上,氣候寒冷。地形特征表現(xiàn)為起伏大,一般高差可達(dá)100~500m。巖石裸露,碎石流非常發(fā)育,整個(gè)工作區(qū)溝系非常發(fā)育,基本呈均勻的羽狀水系特征,適宜開展水系沉積物測(cè)量工作。2.2元素的富集和色散特征(1)地球化學(xué)景觀以區(qū)內(nèi)15種元素的平均值作為水系沉積物中各元素的豐度值,與全省及北祁連豐度相比較(表1)。從表1可以看出,與全省相比,區(qū)內(nèi)Cu、Pb、Zn、Au、W、Mo、Cr、Sb、Mn等元素豐度偏高,而Ag、Sn、Bi、Hg、As、Ba等元素豐度偏低。與地球化學(xué)景觀相似的北祁連地區(qū)相比,該區(qū)Cu、Pb、Au、W、Mo、Mn等元素相對(duì)偏高。特別要指出的是該區(qū)W、Mo、Mn的豐度明顯高于全省和北祁連地區(qū)。以上特點(diǎn)說(shuō)明:Cu、Pb、Zn、Au、W、Mo、Mn等金屬元素在該區(qū)更易富集而成礦。(2)工作區(qū)元素學(xué)習(xí)及測(cè)量區(qū)內(nèi)各元素?cái)?shù)據(jù)集的變化系數(shù)(CV1)和背景數(shù)據(jù)變化系數(shù)(CV2)分別反映兩類數(shù)據(jù)集的離散程度;用CV1/CV2反映背景擬合處理時(shí)對(duì)離散值(特高值、特低值)削平程度。利用CV1和CV1/CV2(主要反映特高值削平程度)制作變化系數(shù)解釋圖(圖2),從中可以看出如下特點(diǎn):1)含量變化很大,高強(qiáng)數(shù)據(jù)很多,富集成礦可能性很大的元素有Au。2)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化方差衡量工作區(qū)元素的離散程度,Cu、Pb、Zn、Au、W等元素的局部化富集或離異化傾向相對(duì)較大,表明這些元素的物質(zhì)來(lái)源豐富、離異程度較高、有富集成礦可能性。3)工作區(qū)中具有高背景特征,離散程度較高的元素中已有成礦事實(shí)的為Cu、Pb、Zn、Au、W、Bi、Sb等,它們或?yàn)橹鞒傻V元素,或與主成礦元素共(伴)生,構(gòu)成工作區(qū)的主要成礦元素組合類型。4)Ag、Sn、As、Hg等元素豐度偏低,且標(biāo)準(zhǔn)化方差所反映出的離散程度較低,表現(xiàn)出這些元素的均勻化程度較高,因此獨(dú)立成礦的可能性比較小。(3)工作區(qū)中高溫?zé)嵋撼傻V元素地球化學(xué)特征用全區(qū)9981件1∶5萬(wàn)水系沉積物樣品15種元素的原始數(shù)據(jù)做因子分析。從相關(guān)造成矩陣求得特征根和累積百分比列于表2,從中可知,前6個(gè)特征根代表的方差已占總方差的67.36%,因此視這6個(gè)因子為主要因子,并將其初因子作“方差最大”正交旋轉(zhuǎn),得到旋轉(zhuǎn)后因子模型(表3)。根據(jù)因子分析的基本原理,可以認(rèn)為6個(gè)因子分別代表了工作區(qū)中6種元素共(伴)生組合類型:F1因子:Mn0.712As0.7089Sb0.662Bi0.536Pb0.531(伴生元素);F2因子:Cr0.848Cu0.679Zn0.563(多金屬礦化);F3因子:Au0.730Ag0.723(金銀礦化);F4因子:W0.778Bi0.654Sn0.599Mo0.552(高溫?zé)嵋涸氐母患?;F5因子:Ba0.899(指示元素);F6因子:Hg0.941(指示元素)。F2和F3因子為該區(qū)主要礦化因子,說(shuō)明區(qū)內(nèi)存在較強(qiáng)的熱液成礦作用,已有的成礦事實(shí)(紅溝銅礦、上多拉金礦、松樹南溝金礦、中南溝鉛鋅礦)和異常檢查中發(fā)現(xiàn)了多處Cu、Pb、Zn礦(化)體證明了這一點(diǎn)。Au、Cu、Zn、Pb、Sb等元素地球化學(xué)異常的整體形態(tài)與該區(qū)沿北西向構(gòu)造帶展布的細(xì)碧—角斑巖為主的奧陶系地層的分布形態(tài)相當(dāng)吻合,說(shuō)明礦化與上奧陶地層有關(guān)。另外,F3因子還反映了金元素本身離散的特性。F1因子作為伴生元素與F2和F3關(guān)系密切。F4為區(qū)內(nèi)另一重要礦化因子,反映了中酸性巖體有關(guān)的中高溫巖漿熱液成礦作用,主要的成礦元素為W、Mo等?？臻g位置上主要分布于扎麻圖巖體北部與剛可里巖體的北側(cè)。是區(qū)內(nèi)最主要的Sn、W、Bi、Mo元素地球化學(xué)綜合異常賦存地段。F5因子和F6因子可解釋為F2、F3、F4因子的探途元素,且在局部地段指示了細(xì)碧角斑巖建造中存在中低溫?zé)嵋撼傻V作用。因子分析提取了各元素對(duì)區(qū)內(nèi)地球化學(xué)變差的貢獻(xiàn),但各元素間的親疏關(guān)系不明,利用原始數(shù)據(jù)聚類分析反映各元素之間的親疏關(guān)系,研究各因子分配情況,以發(fā)現(xiàn)其他的地質(zhì)信息。按顯著性水平α=0.01,相關(guān)系數(shù)γ=0.25時(shí),可將15個(gè)元素分為5個(gè)類群(圖3)。第1類群W-Mo-Sn揭示了F4因子各元素之間的共生組合關(guān)系非常密切,顯示出扎麻圖巖體北部與剛可里巖體中W、Mo、Sn的成礦專屬性;第2類群Pb-Bi-As-Sb-Cu-Zn-Cr反映了F1、F2因子所代表的元素組合為工作區(qū)中最主要的成礦元素組合;第3類群Au-Ag與其他類群相關(guān)性弱,反映出工作區(qū)中Au、Ag兩元素是在相對(duì)獨(dú)立的成礦階段、特定的地球化學(xué)環(huán)境中聚集成礦,在F3因子的元素組合中是主要的成礦元素,而Pb、Bi、Cu等則在Au、Ag的主成礦階段的前(后)期聚集,作為伴生元素組成F3因子的元素組合;Hg及Ba元素2個(gè)類群與其他類群的相關(guān)性均很弱,在各因子中均為伴生組分或外帶指示元素。2.3利用主成礦作礦作用主成礦元素和特征組合元素的普遍特點(diǎn):(1)以Cu、Au、Pb、W、Mo為主要異常元素,從各異常的元素組合特征分析,即有中—低溫元素組合,或?yàn)橹小邷卦亟M合,反映出工作區(qū)的成礦作用是多期、多類型的;(2)Cu、Au、W、Mo等主成礦和特征組合元素的異常平均值、峰值及變化系數(shù)等統(tǒng)計(jì)參數(shù)值較大,說(shuō)明這些元素的地球化學(xué)異常活動(dòng)強(qiáng)烈,元素的濃集和分散程度均較高,因此相應(yīng)元素的地球化學(xué)異常表現(xiàn)出大規(guī)模、高強(qiáng)度、濃集中心及分帶較為明顯的特征;(3)主成礦元素的地球化學(xué)變異行為多發(fā)生在斷裂構(gòu)造帶上,使得有用元素的地球化學(xué)異常形態(tài)多呈不規(guī)則長(zhǎng)條狀,這與構(gòu)造帶中地球化學(xué)環(huán)境的劇變和由此而形成的有利富集空間有關(guān)。因此,主成礦元素濃集地段及異常源的尋找,應(yīng)以線狀構(gòu)造帶發(fā)育地段為主。3區(qū)域采礦法3.1火山沉積成礦系統(tǒng)(1)早古生代北祁連大洋沉積階段,有強(qiáng)烈的火山噴發(fā)(溢)沉積活動(dòng),具火山噴流(氣)沉積成礦系統(tǒng)?；鹕絿娏?氣)沉積成礦作用具多旋回性,即:早奧陶世火山噴流(氣)沉積成礦系統(tǒng)和晚奧陶世火山噴流(氣)沉積成礦系統(tǒng);在火山機(jī)構(gòu)中,有次火山成礦系統(tǒng)。早奧陶世為火山噴流(氣)沉積成礦系統(tǒng)的VHMS型礦床和次火山成礦系統(tǒng)的次火山熱液型礦床—晚奧陶世火山噴流(氣)成礦系統(tǒng)的VHMS型礦床為主。(2)早古生代火山噴發(fā)(溢)沉積活動(dòng)期間,有大量超鎂鐵質(zhì)上地幔侵位,形成鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖成礦系統(tǒng)。(3)加里東造山期,有中酸性侵入巖產(chǎn)出,具中酸性侵入巖成礦系統(tǒng),形成巖漿熱液型礦床。(4)在北祁連洋向塔柴板塊俯沖期間,從塔柴板塊碎裂出來(lái)的古陸碎塊,漂移到北祁連洋,區(qū)內(nèi)形成零散分布的元古宙變質(zhì)巖組成的微地體,受后期構(gòu)造巖漿改造,形成疊加改造成礦系統(tǒng),成礦類型為層控改造型礦床。(5)早古生代火山沉積巖,鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖,受多期次構(gòu)造巖漿活動(dòng),形成疊加改造成礦系統(tǒng),成礦類型為構(gòu)造蝕變巖型礦床。(6)成礦帶中的富含金的巖石建造,原生礦床、礦點(diǎn)、礦化點(diǎn),經(jīng)風(fēng)化侵蝕,在溝谷、河流階地中,形成現(xiàn)代砂金礦床、礦點(diǎn)。3.2層控型成礦系統(tǒng)vhms研究區(qū)位于大坂山斷裂以北,拿海子山至托拉河斷裂以南,西起默勒北,東延入甘肅省境內(nèi)。以晚奧陶世細(xì)碧巖—石英角斑巖以及細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r、火山角礫巖、石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r廣泛發(fā)育為特征,為雙峰式火山巖。有細(xì)碧巖—石英角斑質(zhì)火山巖為礦床主巖的塊狀硫化物礦床(VHMS)——紅溝銅礦床和以沉積巖為礦床主巖的SEDEX礦床(如中南溝鉛鋅礦點(diǎn)等),構(gòu)成該成礦系統(tǒng)的塊狀硫化物礦床——層控型礦床(Cu-PbZn)成礦系列。區(qū)內(nèi)北西西向斷裂發(fā)育,并具多期次活動(dòng)特征,斷裂帶中酸性小巖體、巖脈發(fā)育,圍巖蝕變強(qiáng)烈,形成北西西向構(gòu)造蝕變帶,具疊加改造成礦系統(tǒng)。松樹南溝金礦、團(tuán)結(jié)溝金礦屬該成礦系統(tǒng)的構(gòu)造蝕變型金礦床。區(qū)內(nèi)河谷階地中,砂金礦點(diǎn)廣泛分布,顯示該成礦亞帶富含金的巖石建造廣泛分布,具原生金礦床的找礦潛力。4成礦預(yù)測(cè)根據(jù)區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)環(huán)境和水系沉積物測(cè)量地球化學(xué)異常的分布特征。初步劃分出4個(gè)找礦預(yù)測(cè)區(qū),其中A級(jí)2個(gè),B級(jí)2個(gè)(圖4)。4.1火山噴流氣礦床預(yù)測(cè)區(qū)為北祁連洋殼沉積盆地東南緣,晚奧陶世火山活動(dòng)最強(qiáng)烈部位,發(fā)育有細(xì)碧巖、角斑巖、石英角斑巖及相應(yīng)的火山碎屑巖;火山噴發(fā)(溢)活動(dòng)間歇式平靜期間,火山噴流(氣)沉積活動(dòng)強(qiáng)烈,形成泥硅質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖、含碳質(zhì)板巖等熱水沉積巖及碳酸鹽巖?；鹕絿娏?氣)沉積成礦系統(tǒng)發(fā)育,有產(chǎn)于火山巖中的塊狀硫化物(VHMS)礦床,如產(chǎn)于細(xì)碧巖、細(xì)碧質(zhì)凝灰?guī)r中的紅溝銅礦床和天生圈銅礦點(diǎn);有形成熱液充填型含金多金屬石英方解石脈型礦床松樹南溝金礦。顯示該區(qū)礦事實(shí)顯著。4.2晚奧陶世火山巖成礦系列晚奧陶世火山噴流(氣)沉積成礦系統(tǒng)有塊狀硫化物礦床(產(chǎn)于細(xì)碧巖中的天生圈銅礦點(diǎn))、層控型礦床(產(chǎn)于黑云母石英片巖中的納拉溝銅礦點(diǎn)和產(chǎn)于碳酸鹽巖中的中南溝鉛鋅礦點(diǎn)),構(gòu)成火山噴流(氣)沉積成礦系列;晚奧陶世次火山巖成礦系統(tǒng)有蝕變閃長(zhǎng)巖型(鹿廠溝鉛鋅礦點(diǎn))和夕卡巖型(大坂山銅礦點(diǎn)),構(gòu)成次火山成礦系列。從分布的中南溝鉛鋅礦、大坂山銅礦、天生圈銅礦、納拉溝銅礦,從其產(chǎn)出地質(zhì)條件可以看出,該區(qū)有兩個(gè)成礦系統(tǒng):火山噴流(氣)沉積成礦系統(tǒng)和次火山巖成礦系統(tǒng)。4.3成礦地質(zhì)背景預(yù)測(cè)區(qū)位于中祁連隆起帶中部,受北祁連洋殼俯沖、閉合、造山以及后期多次造山活動(dòng)影響,該地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖漿、熱液活動(dòng)頻繁,區(qū)域已發(fā)現(xiàn)多處鎢、鉬礦產(chǎn)地,顯示該區(qū)具有鎢、鉬良好的成礦地質(zhì)背景,找礦潛力較大。4.4扎馬圖-巴山腳下圖aub級(jí)成礦預(yù)測(cè)區(qū)該區(qū)目前在AS2綜合異常內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多拉隆哇和巴拉哈圖兩個(gè)金礦,其中多拉隆哇主礦體地表已控制1300多m。均為構(gòu)造蝕變巖型金礦。5成礦預(yù)測(cè)區(qū)研究取得了實(shí)研究區(qū)位于北祁連成礦帶大坂山成礦亞帶中心位置。此次研究以“青海省大坂山成礦帶中西段1∶50000水系沉積物測(cè)量”項(xiàng)目為依托,從區(qū)內(nèi)元素分布規(guī)律入手,通過(guò)系統(tǒng)整理和研究掃面、異常查證資料,對(duì)該區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)、資源分布提出了見解,為全面評(píng)價(jià)該區(qū)的找礦潛力提供了可靠的地球化學(xué)依據(jù)。主要取得以下成果:(1)基本查明了區(qū)內(nèi)元素地球化學(xué)特征,闡述了元素富集離散特征和地球化學(xué)空間分布規(guī)律。指出區(qū)內(nèi)找礦潛力大的元素為Au、Cu、Pb、W、Mo,為