综合土壤和重砂测量在内蒙古扎鲁特旗坤得来扎拉格地区锡多金属找矿中的应用.pdf
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1、 第 47 卷第 4 期物 探 与 化 探Vol.47,No.4 2023 年 8 月GEOPHYSICAL&GEOCHEMICAL EXPLORATION Aug.,2023doi:10.11720/wtyht.2023.1312杨星,管育春,邹滔,等.综合土壤和重砂测量在内蒙古扎鲁特旗坤得来扎拉格地区锡多金属找矿中的应用J.物探与化探,2023,47(4):868-880.http:/doi.org/10.11720/wtyht.2023.1312Yang X,Guan Y C,Zou T,et al.Application of comprehensive soil and heavy
2、sand survey in tin polymetallic prospecting in Kundelai Zhalage area,Zha-lute Banner,Inner MongoliaJ.Geophysical and Geochemical Exploration,2023,47(4):868-880.http:/doi.org/10.11720/wtyht.2023.1312综合土壤和重砂测量在内蒙古扎鲁特旗坤得来扎拉格地区锡多金属找矿中的应用杨星1,管育春1,邹滔2,李伟1(1.北京矿产地质研究院有限责任公司,北京 100012;2.中色紫金地质勘查(北京)有限责任公司,北
3、京 100012)摘 要:为明确找矿方向,实现找矿突破,在坤得来扎拉格地区开展了 1 10 000 土壤地球化学测量和自然重砂测量,对土壤中 W、Sn、Pb、Zn 等 10 种元素的地球化学特征和自然重砂的重矿物特征进行了初步总结。利用相关分析对元素的共生组合关系进行了研究,显示区内地球化学元素组合为 Pb-Zn-Ag-Cu 和 Sn-W-Mo-Bi,其中 Sn 富集分异最为强烈,Sn 含量峰值大于 30010-6。通过自然重砂测量查明了矿区内有锡石、石榴子石、钛铁矿、锆石等 23 种重矿物,并通过重矿物组合特征、锡石延伸系数和地质特征初步查明了矿区锡多金属矿的成因为热液脉型。最终结合元素地球
4、化学特征、锡石分布组合特征和异常区内已发现的矿化线索,优选出了坤得来扎拉格 Sn-W 多金属找矿预测区和坤得来扎拉格南 Pb-Zn-Ag-Cu-Sn 多金属找矿预测区。关键词:大兴安岭南段;地球化学异常;自然重砂测量;锡石;锡多金属矿中图分类号:P632 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2023)04-0868-13收稿日期:2022-06-15;修回日期:2023-01-30基金项目:中国地质调查局项目“大兴安岭中南段有色金属基地综合地质调查”(DD20190815);中国铜业重点科技项目(QHHX-KZ-JF2020-001)第一作者:杨星(1994-),男,工程师,从事地质
5、、地球化学勘查工作。Email:1452854554 0 引言大兴安岭南段成矿带是中国最重要的有色金属成矿带之一,其资源潜力巨大,是锡、铜、铅、锌、银等多金属矿的重要富集区,具备良好的成矿潜力1。该成矿带上已发现了多个大中型锡多金属矿床,如黄岗梁铁锡矿、白音查干锡多金属矿、维拉斯托锡多金属矿、大井铜锡矿、罕山林场铜银锡矿等2-7。内蒙古扎鲁特旗坤得来扎拉格锡铅锌银多金属找矿预测远景区是在实施“大兴安岭中南段有色金属基地综合地质调查”项目期间开展好老鹿场幅 1 50 000矿产地质调查时发现的,是寻找岩浆热液型锡多金属矿远景的有利地区。本文通过对扎鲁特旗坤得来扎拉格地区开展的 110 000 矿
6、产地质填图、110 000土壤地球化学测量和 1 50 000 自然重砂测量成果进行分析,初步查明了该地区地质、地球化学特征和重矿物特征,优选了找矿预测区,以期为该地区寻找锡多金属矿提供地球化学数据支撑,并为下一步工作部署和成矿规律研究提供基础依据。1 矿区地质特征坤得来扎拉格锡铅锌银多金属找矿预测区位于内蒙古通辽市扎鲁特旗嘎亥图镇境内,中心坐标为东经1204607,北纬45834。矿区出露地层为下白垩统白音高老组,上侏罗统满克头鄂博组、玛尼吐组和第四系(图 1),其中下白垩统白音高老组和上侏罗统玛尼吐组为预测区主要含矿地层。下白垩统白音高老组位于测区南部,为一套火山碎屑岩建造组合,岩性为流纹
7、岩、流纹质晶屑凝灰岩、火山角砾岩;玛尼吐组位于测区中部,为中酸性中性火山碎 4 期杨星等:综合土壤和重砂测量在内蒙古扎鲁特旗坤得来扎拉格地区锡多金属找矿中的应用图 1 矿区地质简图Fig.1 Geological map of mining area屑岩建造组合,岩性为英安质凝灰岩、安山岩、英安岩;上侏罗统满克头鄂博组位于测区北部,为一套流纹岩、流纹质晶屑凝灰岩、火山角砾岩建造组合;第四系主要呈 SN 向出露于测区中西部,主要为一套冲洪积砂砾石建造组合。岩浆岩主要为测区北部早白垩世粗中粒二长花岗岩。区内脉岩发育主要为花岗岩脉,石英脉、闪长岩脉和流纹斑岩脉等。2 工作方法2.1 土壤地球化学测量
8、土壤地球化学测量剖面沿垂直于主要含矿化蚀变带的方向布置,线距 120 m,点距 40 m,测线方向为 NE 向,路线设计和样品采集采用数字地质调查系统(DGSS)中的大比例尺矿区土壤地球化学测量。土壤样品采集采用多点组合样,采样时避开有机质和风积物质的干扰,在测点周围 510 m 范围内选择 3 处采集深度在 3060 cm 的残坡积层的黏土和岩屑。所有样品经自然干燥,样品过筛后(截取粒度-4+20 目)质量不少于 300 g,本次野外共采集样品 256 件。样品加工处理后送至华北有色地质勘查局燕郊中心实验室进行测试。样品分析测试采用电感耦合等离子质谱法(inductively coupled
9、 plasma-atomic emission spectrosco-Py,ICP-AES)、光谱法(e-mission spectr,ES)、氢化物发生原子荧光法(a-tomic fluorescence spectroscopy,AFS)测定了 W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Ag、As 和 Hg 共 10 种元素。各元素检出限均符合规范要求,报出率为 100%。外检样合格率大于 92.9%,内检样合格率大于 96.84%,数据质量和分析精度符合规范要求。2.2 自然重砂测量本次自然重砂测量布设以圈定成矿远景区为目标,样品布设采用“水域法”,按各级河流汇水范围合理布置取样点。自然重
10、砂测量路线设计和样品采集登记在数字地质调查系统(DGSS)中操作完成。野外样品采集方法参照“区域地质调查野外工作方法(第五分册)重砂测量、物探探矿工程、室内整理及报告编写”提出的一点多坑法进行重砂样品采集,取样物质的粒度为分选较差的砂砾层,采集的原始、未经淘洗的重砂样品质量在 1520 kg 左右。样品淘洗采用木质船型盆,为了保证淘洗质量,建立了健全质量检查制度,重砂淘洗人员均经培训合格上岗,在淘洗过程中投放铁粒随时进行监测。原始重砂样品淘洗至灰色为止,经淘洗后的灰砂样品质量大于 15 g 的占总样品数量的 95%,满足对样品分析的要求,并送至实验室进行分析鉴定,鉴定质量符合要求。3 地球化学
11、特征地球化学元素含量的高低,是一个地区地层、岩石、岩浆岩、构造、成矿带分布特点的综合反映8,为客观科学地反映矿区的元素地球化学分布特征,根据土壤地球化学元素测试分析数据,应用数据统计软件 GeoChem Studio 对各元素原始数据及剔除离群数据后的背景平均值(X)、标准差(S)、富集系数(q)和变异系数(CV)等参数进行了统计。各元素地球化学特征参数见表 1。968物 探 与 化 探47 卷 表 1 矿区土壤地球化学元素参数特征Table 1 Characteristics of soil geochemical element parameters in mining area参数CuP
12、bZnAgAsHgWSnMoBi原始数据最小值5.30 12.40 42.10 0.03 4.30 7.00 1.02 2.60 0.40 0.19 最大值48.60 167.00 222.00 0.23 153.00 74.00 23.00 300.00 3.55 6.64 平均值17.50 26.40 80.90 0.10 20.70 35.00 2.75 17.20 0.80 0.58 标准离差3.70 13.80 19.20 0.03 17.50 11.00 2.84 31.90 0.23 0.63 CV10.21 0.52 0.24 0.26 0.84 0.30 1.03 1.86
13、0.29 1.08 q0.72 1.00 1.13 1.20 1.51 0.85 1.08 2.40 0.94 1.40 剔除离群数据最小值11.90 17.20 52.80 0.04 4.30 7.00 1.02 2.60 0.57 0.19 最大值23.70 30.40 106.00 0.15 28.60 64.00 2.88 11.60 1.00 0.79 平均值17.40 23.40 77.70 0.10 15.70 35.00 1.93 5.20 0.76 0.42 标准离差2.10 2.30 10.00 0.02 5.00 10.00 0.33 2.20 0.08 0.12 CV2
14、0.12 0.10 0.13 0.19 0.32 0.29 0.17 0.43 0.11 0.29 q0.72 1.00 1.11 1.19 1.40 0.85 1.03 1.72 0.94 1.30 中国土壤平均丰度924.00 23.00 68.00 0.08 10.00 40.00 1.80 2.50 0.80 0.30 注:Hg 含量单位为 10-9,其余元素含量单位为 10-6;CV1为原始数据变异系数;CV2为剔除离群数据后变异系数。3.1 元素集散特征表 1 可见,剔除离群数据后 Pb、Zn、Ag、As、W、Sn、Bi 7 种元素的背景平均值均高于中国土壤平均丰度值,富集系数也大
15、于(等于)1,表明这些元素具有一定的次生富集倾向,该区的地球化学背景为其提供了良好的成矿条件,其中 Sn 富集系数最高为1.72,存在局部富集成矿的可能。从各元素的变异系数来看,自 SnBiWAsPbHgMoAgZnCu 变异系数逐渐下降,显示区内自 Sn 至 Cu 成矿作用依次减弱,其中 Sn、W、Bi 的变异系数均大于 1,说明这些元素具不均匀性分布,反映出它们易于发生次生富集作用,形成地球化学异常。其余元素的变异系数小于 1,表明这些元素分布较均匀,局部富集成矿的潜力一般。从变异系数图解(图 2)可以看出,Sn 和 W 以高强数据多、分异程度强、变化幅度大为特征,指示潜在成矿潜力大,其中
16、 Sn 变化幅度最大,存在较多高强度数据,而且分布极为分散,这些特征对成矿十图 2 矿区成矿元素变异系数图解Fig.2 Variation coefficient diagram of ore-forming elements in the mining area分有利,故该区主要以找寻锡钨多金属矿为主,这与该区域成矿探明的矿产类别也一致。Bi、Pb 高强数据也较多,分异程度较强,成矿潜力可能性也较大。综上表明,上述 4 种元素在好老鹿场坤得来扎拉格地区土壤中的次生富集能力和富集强度较高,成矿可能性较大。As、Mo、Hg、Ag、Cu、Zn 这6 种元素高强数据较少,分异程度较弱,有一定的成矿潜
17、力。3.2 元素组合相关性分析在地质找矿中,各元素与主成矿元素的亲疏程度主要由元素之间的相关系数来区分10。本次利用 GeoChem Studio 软件,对 W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Ag、As、Hg 10 种元素的原始分析结果进行相关性分析,探讨成矿元素之间的共生组合关系。由表2 得知,Pb 和 Zn 的相关系数最大,为 0.732,As 与Bi、W 呈正强相关,Ag 与 Cu、Pb、Zn 呈明显正相关,Sn 与 Cu、Mo、W 呈显著正相关。Pb、Zn、Ag 与 Sn、W、Bi 的相关性较差。为了进一步研究矿区 Pb、Zn 类元素异常与 Sn、W 类元素异常的相关性,引入量化
18、参数 各点位元素异常衬值,其中异常衬值(Ca)=元素异常含量/背景值。由图 3 可见,通过衬值数据变换后 Pb 和 Zn 具有明显正相关性,Sn 和 W 也具有较为明显的正相关,而Pb、Zn、Ag 与 Sn、W、Bi 两组经数据变换后的衬值累加则呈现较为明显负相关性。综上,说明在富 Pb、Zn 的地质体内 Sn 和 W 相对贫瘠,反之在富 Sn 和W 的地质体内 Pb 和 Zn 相对贫瘠,两者可相互作为成矿异常边界指示元素组合。078 4 期杨星等:综合土壤和重砂测量在内蒙古扎鲁特旗坤得来扎拉格地区锡多金属找矿中的应用表 2 矿区土壤元素相关系数Table 2 Correlation coef
19、ficient of soil elements in mining area元素CuPbZnBiMoWSnAgAsHgCu1.000 Pb0.034 1.000 Zn0.041 0.732 1.000 Bi0.114-0.028-0.112 1.000 Mo0.222 0.217 0.093 0.313 1.000 W0.005-0.096-0.214 0.500 0.226 1.000 Sn0.248-0.079-0.043 0.098 0.205 0.197 1.000 Ag0.430 0.481 0.437 0.006 0.172-0.184-0.011 1.000 As0.201-0
20、.072-0.155 0.663 0.380 0.596 0.329-0.028 1.000 Hg0.199 0.017-0.081 0.111 0.093 0.031-0.103 0.148-0.049 1.000 图 3 矿区成矿元素相关性Fig.3 Correlation of ore-forming elements in the mining area 元素之间的相关性存在错综复杂的关系11,为进一步探究各元素变量之间的相似程度,将变量分成不同级别的类或点群,直观地对变量进行分类。对矿区各元素的原始数据进行 R 型聚类分析,得到R 型聚类分析谱系图(图 4)。10 种元素大致可分成
21、3 类,第一簇 Pb、Zn、Ag、Cu 为一组低中温元素组合,Pb 与 Zn 密切相关,相关系数在 0.732,反映 Pb、Zn、Ag、Cu 的富集主要与中低温热液成矿作用有关,组合异常的出现是寻找 Pb、Zn 多金属矿床的重要地球化学找矿标志。第二簇 As、Bi、W、Mo、Sn 为一组亲酸性岩的高中温元素组合,说明区内中酸性岩浆活动频繁,该类元素组合异常的出现可作为锡钨多金属矿的找矿标志。第三簇为 Hg,Hg 与上述元素均有一定的相关性,但系数整体偏弱,可作为区内成矿元素的指示元素。3.3 化探异常圈定本次土壤地球化学测量整体处于 Sn、W 多异常成矿高背景区,常规异常下限划定势必会造成 S
22、n、W 等元素异常大面积出露,不能有效圈定成矿中心,对组合异常的圈定也会存在一定干扰。本次采用外带 70%、中带 80%、内带 95%累积频率法进行异常下限的划定,累积频率法相对于传统统计方法的优势在于充分利用了所有采样数据,并以区内30%的数据信息作为异常,保持了数据的完整图 4 矿区土壤地球化学测量 R 型聚类分析谱系Fig.4 R-type cluster analysis pedigree of soil geochemical survey in mining area178物 探 与 化 探47 卷 表 3 矿区土壤地球化学异常下限Table 3 Lower limit of ge
23、ochemical anomaly of soil in mining area异常下限CuPbZnAgAsHgWSnMoBi外带19.00 25.00 86.00 0.11 23.00 40.00 2.80 17.00 0.85 0.60 中带20.00 28.00 95.00 0.12 26.00 42.00 3.30 25.00 0.90 0.70 内带21.00 44.00 115.00 0.14 40.00 49.00 6.00 55.00 0.95 1.40 注:Hg 含量单位为 10-9,其余元素单位为 10-6。性12-13,并结合矿区地质特征、区域地球化学特征、矿区矿产分布特
24、征带来的影响进行适当修正。各元素异常下限见表 3。3.4 元素异常及分布特征综合考虑异常元素组合相关性、异常结构形态及强度、浓集中心、主成矿元素等因素,结合成矿地质背景,对空间上和成因上具有明显联系的元素异常叠加部分进行综合异常圈定。矿区内共划分以Sn、W 多元素异常有关的综合异常 3 处,以 Pb、Zn、Ag 多元素异常有关的综合异常 1 处。圈定单元素异常 52 处,其中 W 异常 3 处,Sn 异常 3 处,Mo 异常9 处,Pb 异常 3 处,Zn 异常 3 处,Ag 异常 7 处,Cu 异常 8 处,As 异常 5 处,Hg 异常 5 处,Bi 异常 6 处,异常主要分布于下白垩统白
25、音高老组和上侏罗统玛尼吐地层内(图 5)。3.4.1 Pb、Zn、Ag 异常通过相关性和元素组合分析得知,Pb、Zn、Ag 元素相关性最强,也是区内主要元素异常组合,主要呈SW 向分布在矿区下白垩统白音高老组地层内,零星 Pb、Zn、Ag 异常分布于上侏罗统玛尼吐组地层内,与 Sn、W 等元素异常伴生。由图 5 可见,Pb-3、Zn-3、Ag-7 异常组合具有明显的浓集中心,峰值明显,套合紧密,异常组合呈 NW 向展布,两端及下部异常未封闭。其中 Pb 峰值为 16710-6,Zn 峰值为22210-6,Ag 峰值为 0.2310-6。在矿区内 Pb、Zn、Ag 富集系数分别为 1、1.13、
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