地电提取测量法在黑龙江金厂外围区寻找隐伏金矿的应用

杨龙坤,罗先熔,文美兰,韦选建,刘攀峰,王艳忠,王景瑞,闫 伟

(1.桂林理工大学 a.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室; b.隐伏矿床预测研究所, 广西 桂林 541004;2.武警黄金第一支队,黑龙江 牡丹江 157021;3.辽宁省地质矿产研究院,沈阳 110032)

地电提取测量法在黑龙江金厂外围区寻找隐伏金矿的应用

杨龙坤1,罗先熔1,文美兰1,韦选建1,刘攀峰1,王艳忠2,王景瑞2,闫 伟3

(1.桂林理工大学 a.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室; b.隐伏矿床预测研究所, 广西 桂林 541004;2.武警黄金第一支队,黑龙江 牡丹江 157021;3.辽宁省地质矿产研究院,沈阳 110032)

为解决金厂外围区找矿问题,应用地电提取测量法在黑瞎子沟及邢家沟之间开展找矿预测研究，并在研究金厂矿区地质特征的基础上应用SPSS软件对所测Au、 Ag、 Cu、 Pb、 Zn等10种元素进行R型聚类和R型因子分析,结果表明：接触带及断裂构造为该区重要控矿因素,西部的成矿深度相对于其他部位较深,北部受热液改造的程度比中部要强烈。结合地电提取各元素、因子得分异常特征,综合地质条件分析,在研究区内共圈定出具有找矿前景的异常靶区6处,其中一异常靶区经山地工程验证见到金矿体。

地电提取;隐伏金矿;找矿预测;金厂;黑龙江

地电提取测量法异常的形成机制大致可以分为以下几个过程:深部隐伏矿体发生电化学溶解—离子迁移—离子在近地表松散层的转化—形成地电化学异常[1-2]。2006—2013年,罗先熔教授等运用该技术方法先后在黑龙江金厂矿区邢家沟、大狍子沟等地开展了一系列找矿研究工作。研究表明,在各种不同矿化类型的矿床上方,几乎都测出了清晰的地电提取离子异常,取得了显著的效果[3-5]。如2010年,应用地电提取技术在金厂矿区大狍子沟西测出7个清晰的地电化学Au异常,经钻孔验证,在异常区内发现了30多m厚的金矿体,金的平均品位达4.6 g/t。为了进一步扩大找矿区域,解决金厂矿区深部及外围找矿问题,在金厂黑瞎子沟及邢家沟之间运用地电提取测量法进行了找矿预测研究。

1 研究区地质特征概述

1.1 区域地质背景

该区一级大地构造属于显生宙兴蒙造山带东端,二级构造隶属松辽地块,其三级构造位于太平岭隆起与老黑山断陷交接部位。北东向绥阳深大断裂及北东-北北东向褶皱奠定了本区构造基本格局[6-7]。

在经历了长期多次的构造运动后,区内形成了复杂的地质构造,褶皱发育有太平岭复背斜,轴向为北东向,贯穿整个区域。受SN向和NW向断裂影响,将其分成两段：南西段轴部地层为上元古界黄松群杨木组；北东段轴部地层为黄松群阎王殿组,系南西段抬起、北东倾没的复背斜[8]。同时区内断裂构造比较发育, 北东向绥阳深大断裂控制着断裂构造格架,按走向分为4组:NE-NNE向压扭性-压性断裂;NW向张扭性-张性断裂;近SN向压性-压扭性断裂;近EW向张性-张扭性断裂。

区内出露地层包括下元古界、古生界、中生界和新生界，其中以下元古界和中生界出露面积较大。

区域岩浆活动强烈,侵入岩出露广泛, 主要以

中深成花岗岩类为主,岩石类型为石英闪长岩、 花岗闪长岩、 花岗岩、 碱长花岗岩,其次为辉石闪长岩、 闪长岩等, 主要呈岩基、 岩株状产出。主要分为两期岩浆活动:印支晚期到燕山早期岩浆活动以及燕山晚期岩浆活动[9-10],强烈的岩浆活动为区内矿床的形成提供物质来源及热动力等条件。

1.2 矿区地质特征

金厂矿区位于太平岭成矿带内, 太平岭隆起与老黑山断陷的交接部位。区内出露地层简单, 在矿区西南部零星出露中侏罗统(图1),为流纹岩、英安岩及凝灰熔岩,新生界新近古系、 第四系分布于小绥芬河及其次级沟谷中, 主要由砂岩、 砾岩及砂砾石组成。 矿区断裂构造、 岩浆穹隆构造及派生的环状-放射状构造、 隐爆角砾岩筒控制了区内矿体的分布； 控矿构造以NE、 NW、 SW以及EW向线性构造为主。侵入岩主要为燕山晚期闪长玢岩、石英闪长岩, 次为印支期-燕山早期斜长花岗岩、花岗岩[9-11]。赋矿围岩主要有斜长花岗岩、 花岗闪长岩、 花岗斑岩、 闪长岩、 闪长玢岩等 。围岩蚀变普遍发育,主要有硅化、 绢云母化、 冰长石化、 黄铁矿化、 碳酸盐化、 绿帘石化、绿泥石化、高岭土化、钾长石化、褐铁矿化等,其中以硅化、黄铁矿化、碳酸盐化与金矿化的关系最为密切。根据流体包裹体、硫同位素、铅同位素等矿床地球化学研究结果[5, 11-13], 金厂金矿田属于斑岩型浅成中低温热液成矿体系, 矿区主要的金矿体形成伴随着燕山期岩浆活动及其所派生的火山-次火山构造以及岩浆期后含矿热液充填并发生交代蚀变。矿化类型主要以隐爆角砾岩型和裂隙充填脉型为主,在岩浆的演化后期形成的隐爆角砾岩筒为隐爆角砾岩型金矿的重要含矿热液通道及容矿空间,裂隙充填脉型金矿的分布主要受断裂构造的控制,断裂构造为裂隙充填脉型金矿的成矿物质来源和迁移提供重要的通道[14-16]。

2 异常特征

为了进一步扩大金厂矿区找矿区域,解决其深部及外围找矿问题,在金厂外围区黑瞎子沟及邢家沟之间按照40 m×20 m的勘查网度布置10条测线,开展了地电提取测量法寻找隐伏金矿研究工作。 采集低电压偶极提取阴极样品250个、低电压偶极提取阳极样品250个。全部地电提取样品采用ICP-MS对Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo、Hg、Bi等10种元素进行分析。

图1 金厂矿区地质图(据武警黄金第一支队资料(2014年)修改)

2.1 地电提取异常平面特征

依据研究区成矿地质特征，利用公式α+nβ(α为背景值，n为倍数，β为标准差)进行计算， 划分出各元素的内、 中、 外带范围(表1)，并按照计算结果，通过计算机软件成图。圈划出Au异常带5个、Ag异常带6个、Mo异常带5个、Cu异常带6个、Pb异常带6个、Zn异常带5个、As异常带4个、Sb异常带10个、Bi异常带5个、Hg异常带4个(图2)。

表1 各元素异常分带值

2.2 地电提取元素组合特征

为了解10种元素间的共生组合规律和区域成矿的特点,基于数学地质的理论和方法[17],应用数理统计软件SPSS对所测地电提取数据进行R型聚类分析和R型因子分析。

2.2.1 R型聚类分析 R型聚类分析是对变量进行的分类处理,其特点是可以了解变量之间,以及变量组合之间的亲疏程度[18]。从分析结果(表2)可以看出,当相关系数R=15水平时(图3),10种元素聚成4组:即① Zn、Mo、Bi、Ag、Pb、Cu;② As、Hg;③ Sb;④ Au。

从聚类分析谱系图(图3)可以看出,Au、Sb两个元素分别单独为一类,在空间上与Zn、Mo、Bi、Ag、Pb、Cu和As、Hg是分开的,说明Au、Sb具有较强的独立性,同时也暗示着该区成矿元素在空间上具有一定的分带性。As、Sb、Hg前缘元素与Au的关系较为密切,显示着深部可能有盲矿体的存在。元素由Zn、Mo、Bi、Ag、Pb、Cu、As、Hg、Sb到Au,从尾晕到前缘晕,暗示着成矿的深度由大到小,成矿的温度由高到低。

2.2.2 R型因子分析 上述R型聚类分析结果表明,这些元素间存在密切的相关关系,也说明了10种元素组合的特点。为了更好地了解成矿元素间的关联, 在上述基础上采用R型因子分析方法, 将关系错综复杂的成矿元素归结为数量较少的几个主因子来代表研究测区成岩成矿作用的特点[19]。

表2 成矿元素相关系数矩阵

注：**在0.1 水平(双侧)上显著相关；*在 0.05 水平(双侧)上显著相关。

图2 地电提取Au、Ag、Mo、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg元素异常平面图

图3 成矿元素聚类分析谱系图(M=250)

经KMO和Bartllet检查,Bartlett的球形度检验所得的Sig为0.000,小于显著性水平0.05,KMO度量值为0.838, 大于统计学家Kaiser给出的0.6的标准,所以这批数据适合进行因子分析[18]。本文分别选用主成分方法和Promax旋转法,基于80%的累积比例确定并提取公因子以及载荷矩阵旋转，结果见表3、图4。

表3 旋转因子矩阵

从分析结果可以得到F1(Zn-Mo-Bi-Ag-Pb-Cu)、F2(As-Hg)、F3(Sb)、F4(Au)4组因子, 每组因子都是不同的元素组合, 分别代表不同的地质意义[20-21]。

F1(Zn-Mo-Bi-Ag-Pb-Cu)代表了酸性到超基性岩浆有关的中高温热液亲铜(硫)成矿元素组合;F2(As-Hg)与As、 Hg的密切共生可能与浅成低温热液矿化有关;F3(Sb)、F4(Au)反映了该区岩浆成矿作用的特点及其后期热液叠加有关的元素组合。

图4 正交旋转主成分图

2.2.3 因子得分异常平面特征 根据R型聚类分析和R型因子分析结果,运用SPSS软件提取4个因子组合数据,计算其异常指标,并根据所获得的异常指标运用MapGIS软件进行处理成图(图5),各因子得分异常特征如下:

(1)F1因子得分异常特征(图5a)。地电提取元素组合F1因子得分异常主要分布于测区西南部和东北角,F1-1、F1-2、F1-3异常三级浓度分带清晰。

从整个地电提取元素组合F1因子得分异常浓集中心的分布特征看, 测区西南角F1-1异常区异常强度有南高北低的特点, 并且其展布方向与黑瞎子沟断裂大致平行, 异常范围与化探异常、 激电中梯视极化率异常吻合; 测区东北角F1-3异常与遥感环形影像相吻合, 异常范围区内发育有NE向线性构造。 从整个异常的分布特点推测断裂构造及接触带有可能为该区重要控矿因素。

(2)F2因子得分异常特征(图5b)。地电提取元素组合F2因子得分异常主要分布于测区西边、中部和南部。F2-1、F2-2、F2-3异常三级浓度分带完整,而F2-4、F2-5异常仅发育中、外带，显示着区内与浅成低温热液矿化有关的前缘元素主要富集于西边,暗示着西边的成矿深度相对于测区其他部位也较深。

(3)F3因子得分异常特征(图5c)。地电提取元素组合F3因子得分异常在测区中相间分布,主要发育于测区西边和东边, 且两边异常由南向北呈线型展布,与黑瞎子沟主断裂的展布方向基本一致。

在激电中梯视极化率、 化探异常、 遥感环形影像出现的部位,特别是叠合区, 异常三级浓度分带均发育完好。 如F3-1、 F3-2、 F3-4异常分布于测区西北边和西南角, 但仅仅发育有中外带; 而F3-3、F3-5发育于石英闪长岩、 闪长玢岩脉和中细粒花岗岩接触带及附近和物化探异常叠合区; F3-6发育于NW向线性构造附近; F3-7发育于NE向线性构造和遥感环形影像附近、 化探异常区内, 这些异常三级浓度分带均发育完整且较清晰, 也说明了接触带及断裂构造可能为该区重要控矿因素。

图5 F1、F2、F3、F4因子得分异常图

(4)F4因子得分异常特征(图5d)。地电提取元素组合F4因子得分异常主要分布于测区中部和北面。从整个异常的分布特征及规模来看,F4-1、F4-2、F4-3的异常规模强度要大于F4-4、F4-5、F4-6异常的规模强度,说明测区中部异常强度不如北部好。从构造的发育情况看,说明了测区北部受热液改造的程度比中部要强烈。另外,F4-2发育部位已经山地工程揭露见到金矿体。由此推测北部高强度的F4(Au)因子得分异常可能是受到了后期热液改造后所引起的金矿化所致。

3 找矿预测

根据地电提取各元素及因子得分异常平面特征,综合测区成矿地质特征,按照找矿潜力大小对测区的异常地段进行分类分级处理,即将异常区划分为Ⅰ类靶区(Ⅰ-1、 Ⅰ-2)、 Ⅱ类靶区(Ⅱ-1、 Ⅱ-2)、 Ⅲ类靶区(Ⅲ-1、 Ⅲ-2)，见图6。

Ⅰ-1号靶区:位于测区东北部,横跨6、7、8三条测线。主成矿元素Au异常规模大、强度高,平均异常强度为0.153×10-6,最高异常含量达1.071×10-6,且与Ag、Mo、Cu、Zn、Sb异常及因子得分异常F1-3、F3-7北、F4-2、F4-3吻合较好。该靶区已经山地工程揭露见到金矿体。综合这些信息,在该靶区深部应具有较大的找矿潜力。

Ⅰ-2号靶区: 位于测区西部, 横跨1、 2、 3三条测线。主成矿元素Au异常三级浓度分带清晰,平均异常强度为0.052 6×10-6。同时出现规模较大的Mo、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg叠加异常,与因子得分异常F1-1北、F2-2北、F3-2、F4-6吻合较好。靶区范围内发育有NE向主要线性构造,NE向线性构造为压扭性构造,对矿体的产出有控制作用。综上所述,该靶区范围内找矿前景较好。

图6 地电提取靶区预测图

Ⅱ-1号靶区:位于测区东部,横跨7、8、9三条测线。主成矿元素Au异常规模和强度中等。但是成矿相关元素Ag、Mo、Pb、Zn、As、Sb、Hg异常明显,规模强度也较大，且与因子得分异常F1-2、F2-5、F3-7、F4-4重叠较好。综合靶区所处地质部位成矿条件优越,认为该类靶区也具有一定找矿潜力。

Ⅱ-2号靶区:位于测区西北角,横跨1、2、3三条测线。主成矿元素Au异常规模、强度中等,因子得分异常F4-1异常规模、强度也较大。靶区位于NW向主要线性构造带上、近EW向线性构造附近,所处地质部位成矿条件优越,故认为在该靶区范围内去寻找隐伏金矿具有较好的前景,同时靶区范围内存在三级浓度分带清晰、异常强度规模大的前缘元素As、Sb、Hg,认为其成矿深度较深。

Ⅲ号靶区:位于测区西南部,主成矿元素Au未见,但是其他地电提取元素异常规模、强度大、重叠性好,建议进行详细的研究工作。

4 结 论

(1)异常平面分析结果表明,在断裂构造带、石英闪长岩、闪长玢岩脉和中细粒花岗岩接触带及其附近,各元素异常规模较大、连续性好,揭示了接触带及断裂构造为该区重要控矿因素。

(2)地电提取、因子得分异常特征显示,区内与浅成低温热液矿化有关的前缘元素主要富集于测区西部,暗示西部的成矿深度相对于测区其他部位较深。

(3)在测区圈定了6个靶区:Ⅰ-1类靶区已经得到验证,见到金矿体;Ⅱ-1类靶区各元素异常规模较大,极有可能是北边Ⅰ-1类靶区深部隐伏金矿体向南延伸所引起,建议确定Ⅰ-1类靶区内矿体延伸方向后,对Ⅱ-1类靶区布置深部工程验证;Ⅱ-2类靶区所处地质部位成矿条件较好,具一定找矿潜力,可作进一步勘查研究;Ⅲ类靶区地电提取未见Au异常,但是其他各地电提取元素异常明显,且展布方向与黑瞎子沟断裂基本一致,推测其有可能受断裂的影响较大。

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Application of geoelectric extraction method on prospecting for hidden gold deposit in peripheral area of Jinchang,Heilongjiang

YANG Long-kun1, LUO Xian-rong1,WEN Mei-lan1,WEI Xuan-jian1,LIU Pan-feng1,WANG Yan-zhong2,WANG Jing-rui2,YAN Wei3

(1.a.Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposit Exploration; b.Institute of Prediction of Hidden Ore Deposit, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China; 2.No.1 Gold Geological Party of Chinese People’s Armed Police Force, Mudanjiang 157021, China; 3.Academy of Geological and Mineral Resources of Liaoning, Shenyang 110032, China)

For peripheral prospecting in Jinchang, geoelectric extraction method is carried out for prospecting prediction between Heixiazigou and Xingjiagou.SPSS software was used in cluster analysis of R-type and factor analysis of R-type of Au, Ag, Cu, Pb, Zn and other 5 elements based on the study from the geological characteristics of Jinchang. The results show that the contact zone and fault are important ore-controlling factors,greater than other parts in the west of the metallogenic depth.The heated liquid transformation degree in the north is much stronger than that in the central.According to the anomaly characteristics of the geoelectric extraction elements,the factor score anomalies and comprehensive analysis of geological conditions, 6 prospecting targets have been marked in the study area.The gold ore body was found in one of the anomaly targets.

geoelectric extraction; hidden gold deposit; prospecting prediction; Jinchang;Heilongjiang

1674-9057(2015)04-0809-08

10.3969/j.issn.1674-9057.2015.04.020

2015-05-05

武警黄金指挥部项目(01-03);中国地质调查局项目(12120113101500)

杨龙坤(1990—),男,硕士研究生,研究方向:深穿透勘查地球化学，ylk0302@163.com。

罗先熔,博士,教授,lxr811@glut.edu.cn。

杨龙坤,罗先熔,文美兰,等.地电提取测量法在黑龙江金厂外围区寻找隐伏金矿的应用[J].桂林理工大学学报，2015,35(4):809-816.

P632

A