西秦嶺夏河縣姜隆哇巖體的發現及其對找礦的指示意義

徐永利,劉景顯,嚴 康,李康寧,魏學平

(甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院)

引 言

近年來,西秦嶺造山帶的金、銅成礦作用是與造山過程中的區域變質作用有關,還是與巖漿活動有關,一直是諸多學者研究關注的重點[1-22]。針對中酸性侵入巖、巖脈與金(銅多金屬)成礦的關系,以及印支期巖漿活動與成礦作用的關系,做了大量的研究工作,總結了典型金(銅)礦床的地質礦化特征、地球化學特征、時空分布特征,以及中酸性侵入巖的巖性特征、形成時代和演化過程[1]。研究認為:西秦嶺造山帶構造-巖漿在印支運動作用下活動強烈,產出各類礦產,成礦類型多樣,呈現出“北西向成帶、北東向成串”的特點[2];夏河—合作地區具備形成與中酸性侵入巖有關的金銅等多金屬礦床的條件,夏河—合作斷裂以北,剝蝕程度較高,發育銅、金、鎢、鉛、鋅等礦化,該斷裂以南剝蝕程度較低,發育金、汞、銻等礦化,且礦化受斷裂控制明顯[3];埃達克巖型花崗巖屬高鉀鈣堿系列,對尋找金銅礦產具有一定的指導意義[4];印支期埃達克巖和喜馬拉雅型花崗巖發育,金銅礦大多與埃達克巖或喜馬拉雅型花崗巖有關[5];巖漿活動頻繁,其北緣印支期埃達克巖和喜馬拉雅型花崗巖與金、銅、鉬等成礦作用有關[6];早子溝金礦區外圍廣泛發育花崗巖類侵入體和中酸性脈巖,其金礦化主要賦存于閃長玢巖脈體中或者脈體與圍巖的接觸帶上[7];夏河—合作地區在早—中三疊世(230～250 Ma)多期次侵位的鈦鐵礦系列I型中酸性巖漿是金成礦作用的成礦流體和成礦物質的主要來源[1];巖脈、花崗巖與金礦化是同一構造-巖漿旋回內殼幔相互作用的產物,金成礦與巖脈在物質成分上具有同源和繼承演化關系[2]。夏河—合作地區弧巖漿具有形成大型—超大型礦床的有利條件[12,15-16],且夏河—合作斷裂以南具備形成金、銻礦床的條件[18-23]。

筆者在實施中國地質調查局項目“甘肅省夏河—合作地區金礦整裝勘查區礦產調查與找礦預測”、 甘肅省基礎地質調查項目“甘肅省夏河縣西科—塔哇地區1∶5萬礦產遠景調查”、甘肅省地勘基金項目“甘肅省夏河縣姜隆哇金礦預查”時,在甘肅省夏河縣姜隆哇地區首次發現了姜隆哇巖體和中酸性巖脈。根據姜隆哇巖體全巖稀土元素及微量元素特征,判斷分析其巖石地球化學特征,認為姜隆哇巖體巖石類型屬于過鋁質—強過鋁質和高鉀鈣堿—鉀玄巖系列花崗巖,具有尋找金礦床的前景。本文通過對姜隆哇地區地質特征、水系沉積物地球化學特征、地面高精度磁法地球物理特征研究,結合姜隆哇巖體特征,闡述了姜隆哇地區具有尋找金多金屬礦的找礦前景,以期該找礦思路為周邊同類型礦床勘查工作提供一定參考。

1 區域地質背景

研究區地處西秦嶺造山帶(見圖1-A),隸屬于夏河—徽縣汞、銻、金地球化學域[24]。西秦嶺造山帶是中國最重要的金成礦帶之一[1],其內已發現早子溝、加甘灘、以地南、加木龍等多個大型—超大型金礦床。構造-巖漿在印支運動作用下強烈活動,各類礦產呈現出“北西向成帶、北東向成串”的特點(見圖1-B)。區域上地層整體呈新堡—力士山復背斜,北西向帶狀展布。以夏河—合作斷裂為界,以北為古生代地層,主要有石炭系、二疊系,為濱淺海相陸源碎屑巖夾碳酸鹽巖建造。以南主要為三疊系,為一套半深海斜坡相細碎屑巖復理石建造。研究區位于新堡—力士山復背斜南翼,出露地層主要為中生界上三疊統。

1—第四系 2—新近系 3—上三疊統 4—下三疊統 5—二疊系 6—石炭系 7—白堊紀玄武巖 8—三疊紀火山巖 9—印支期花崗巖 10—中酸性巖脈 11—石英脈 12—斷裂 13—角度不整合界線 14—金礦床(點) 15—銅礦床(點) 16—鉛礦床(點) 17—銻礦床(點) 18—汞礦床(點) 19—鐵礦床(點) 20—鐵銅礦床(點) 21—銅鉬礦床(點) 22—銅鎢礦床(點) 23—多金屬礦床(點)

2 研究區地質特征

2.1 地質概況

在研究前人資料的基礎上,結合本次調查成果,認為研究區出露地層主要為上三疊統大河壩組(T3d),局部出露第四系(Q)(見圖2)。根據空間展布特征,研究區內斷裂大致可分為北西向斷裂和北東向斷裂。其中,北西向斷裂控制早期地層展布,北東向斷裂總體上相對較晚,分布較為廣泛,與成礦關系較為密切,表現為F5、F6、F7、F8、F9、F11、F13、F15、F16、F17、F18、F19、F20等斷裂。項目在實施過程中,在姜隆哇地區首次發現了姜隆哇巖體。

1—第四系 2—大河壩組 3—花崗閃長斑巖 4—花崗閃長巖脈 5—花崗閃長斑巖脈 6—石英閃長巖脈 7—石英閃長玢巖脈 8—平移斷裂 9—逆斷裂 10—性質不明斷裂 11—地質界線 12—產狀 13—金礦化體 14—銀礦化體

2.2 姜隆哇巖體宏觀特征

姜隆哇巖體規模較小,以小巖株形式產出,分布形態與北東向構造線方向基本一致,巖性主要為花崗閃長斑巖,周邊發育花崗閃長巖、石英閃長巖等中酸性巖脈。姜隆哇巖體分布于姜隆哇溝系南東約1 km處,地表形態呈近似橢圓狀,長軸方向呈北東東向,長約400 m,短軸寬65～145 m。該巖體與地層侵入界線較為清楚,接觸帶上具有角巖化和少量的褐鐵礦化現象[25]。

2.3 姜隆哇巖體微觀特征

花崗閃長斑巖呈灰色—灰白色,由粒徑截然不同的斑晶和基質組成,次生蝕變明顯。斑晶包括斜長石、鉀長石、石英、角閃石和黑云母等,受熔蝕部分晶體的棱邊略顯渾圓,粒度0.2～2.2 mm。石英具彎曲狀熔蝕港灣,部分石英包裹微細粒長石和云母。長石多呈寬板狀和短柱狀,斜長石具卡式雙晶和聚片雙晶(見圖3-a),發育絹云母化、白云母化和方解石化;鉀長石具格子雙晶(見圖3-b)和條紋構造,屬微斜條紋長石,發育微黏土化。角閃石常被次閃石和微鱗片狀黑云母交代。基質主要由斜長石、石英、黑云母、金屬礦物、鋯石和磷灰石等組成,粒度0.02～0.1 mm,黑云母被綠泥石集合體交代。

a—斑狀結構,斑晶包括石英(Qz)、斜長石(Pl)、 黑云母(Bi)和角閃石(Hb)等,斜長石正環帶十分發育 b—基質細微晶結構,斑晶包括石英(Qz)、鉀長石(Kf)等, 基質中交代礦物方解石(Cal)的含量較高

3 地球物理特征

研究區內地層巖性以砂巖、板巖等碎屑巖為主,其磁性普遍較弱,屬無磁或弱磁性地層。研究區1∶5萬地面高精度磁測磁異常及推斷構造圖見圖4。由圖4可知:研究區磁異常強度較低,正異常極值為182.32 nT,負異常極值為-130.33 nT,磁異常平均值約為0.67 nT。為了較清晰反映該區磁異常,經過多次對比分析,選擇以5 nT為等值線圈定磁異常。其中,與研究區有關的是C15、C16磁異常。

1—0等值線 2—正等值線 3—負等值線 4—極值點及極值 5—斷裂及編號 6—磁異常及編號 7—研究區

磁異常C15位于姜隆哇地區,是研究區內異常強度最高的磁異常。該異常主體部分以20 nT等值線圈定,為軸狀異常;沿北北東向長約2 850 m,北西西向寬約1 560 m,極值為105.16 nT。經查證,該異常與化探綜合異常、遙感環形構造套合極好,C15磁異常與F5斷裂展布方向基本一致,磁異常正好反映姜隆哇巖體產出形態及出露范圍,認為該異常為淺部巖體導致。

磁異常C16處于阿芒—姜隆哇一帶,以20 nT等直線圈定,由沿北西向依次排開的橢圓形、軸狀正異常組成,具有4個異常中心,極值分別為21.21 nT、20.47 nT、20.73 nT、22.09 nT。若以15 nT等值線衡量,該異常分布范圍極廣,南東方向則與C15磁異常融合,與化探綜合異常、遙感環形構造套合均較好,形成展布范圍大、異常強度高的正磁異常。經查證,該異常由淺部巖體引起,巖性主要為花崗閃長巖。

4 地球化學特征

4.1 1∶5萬地球化學異常特征

通過開展1∶5萬水系沉積物測量工作,在姜隆哇地區圈定了AS32綜合異常。AS32綜合異常與F61斷裂關系密切。AS32綜合異常形態不規則,東西長11 km,南北寬5.15 km,異常面積29.38 km2。異常區主要出露地層為大河壩組,大河壩組巖性以中厚層巖屑長石砂巖、巖屑石英砂巖、粉砂巖、鈣質板巖為主。AS32綜合異常元素組合復雜,以中、低溫元素異常為主。異常主元素為Au,特征元素組合為Au、Ag、As。Au-47異常Au最大值為163.00×10-9,Ag-37異常Ag最大值為2 320.00×10-9,As-38異常As最大值為2 696.00×10-6,Sb-41異常Sb最大值為344.00×10-6;Au、Ag、Ag、Sb、Bi異常套合較好,Cu、Mo、W異常套合一般;Au、As、Sb、Hg、Bi元素具外、中、內帶,Ag、Cu、Mo、W元素具外、中帶;Bi、As、Sb、Pb、Zn異常襯度高,Au、Ag、Cu、Mo、W、Hg、La異常襯度中等;Au、As、Bi異常規模大,Ag、Cu、Mo、W、Pb異常規模中等(見圖5、表1)。

表1 AS32綜合異常特征

1—第四系 2—大河壩組 3—花崗閃長斑巖 4—斷裂 5—地質界線 6—綜合異常及編號

4.2 1∶1萬地球化學異常特征

4.2.1 元素富集離散特征

根據研究區1∶1萬土壤樣品各元素異常統計結果,用各元素原始數據的變化系數(Cv1)與背景數據的變化系數(Cv2)分別反映2種數據的離散程度,Cv1反映地球化學場相對變化幅度,Cv1/Cv2則反映背景處理時的剔除程度(見圖6)。研究區內剔除前后變化系數>1的有Au、As、Sb、Hg等元素,其中Au、As變化系數分別高達8.01,4.66,指示該類元素分布極不均勻,離散程度較大,呈現局部高異常,具備富集成礦的可能性很大或作為指示元素反映主成礦元素成礦可能性很大。綜合西秦嶺造山帶成礦規律認為,研究區內熱液元素Au、As、Sb、Hg含量在區內變化幅度比較大,高強度數據比較多,研究區內主成礦元素為Au,可兼顧Ag、Sb等元素。

圖6 各元素剔除前后變化系數對比圖

4.2.2 元素相關性

為了解元素間相關關系、主要元素聚合趨勢和成因聯系,對研究區內1∶1萬土壤測量分析Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Mo等10種元素的原始數據進行R型聚類分析。以相關系數0.35劃分,可將研究區內元素劃分為4類(見圖7)。

圖7 R型聚類分析譜系圖

第1類:組成元素為Au、As、Sb,屬于低溫成礦元素組合。與Au元素線性相關最為密切的元素是As,相關系數0.58,反映了該類元素與侵入巖有關的構造蝕變巖型金礦關系密切。

第2類:組成元素為Pb、Zn、Ag,屬中溫成礦元素組合。元素相關性好,與Pb元素線性相關最為密切的元素是Zn,相關系數0.55,Pb、Ag相關系數0.43。

第3類:組成元素為Cu、W、Mo,屬于中高溫熱液元素。反映了研究區內巖體、巖脈發育的部位,尤其是W、Mo元素反映中酸性侵入巖特征明顯,其相關系數0.40。

第4類:組成元素為Hg,屬于低溫熱液元素,反映了北西向構造特征。

4.2.3 剖面查證

本次采用以土壤測量為主,以土壤剖面測量為輔的工作手段,較為全面地開展了異常查證工作。在蝕變部位采用10～20 m點距,一般部位采用20～40 m點距開展了土壤剖面測量工作。經查證發現,成礦元素異常重現性較好,尤其是在7點,8點As、Sb元素套合好,出現高值(見圖8),出露巖性主要為長石砂巖,剖面上呈現低溫元素組合(Au、As、Hg、Sb)、中溫元素組合(Ag、Pb、Zn)、中高溫元素組合(Cu、W、Mo)3類異常各自相似分帶的現象,Au最大值346.00×10-9,Ag最大值21.70×10-6,Hg最大值333.00×10-9,Pb最大值1 905.20×10-6,Zn最大值3 230.00×10-6;根據地表采集揀塊樣分析,金品位為0.12×10-6～1.05×10-6,銀品位為57.3×10-6～495×10-6,含礦巖石為黃褐色碎裂長石砂巖,具方鉛礦化、赤鐵礦化、褐鐵礦化、黃鐵礦化,少量黃鉀鐵礬礦化,局部發育黑云母化、綠泥石化。此異常由斷裂蝕變帶引起,有進一步研究價值。

圖8 TP05土壤剖面元素異常分布圖

5 礦化蝕變帶特征

2017—2018年,通過開展預查工作,在研究區內初步圈定了6條礦化蝕變帶。礦化蝕變帶主要賦存于大河壩組四段砂巖夾粉砂巖中,大多受北東向斷裂帶控制,個別受北西向斷裂帶控制。礦化蝕變帶規模大小不等,礦體總體走向呈北東向,傾向呈北西向,走向多呈70°～85°,個別呈315°。礦化蝕變帶形態較簡單,呈似層狀、脈狀,部分礦化蝕變帶沿走向方向有膨大、縮小、尖滅、再現的特征,以Au1礦化蝕變帶和Ag1礦化蝕變帶為代表。

Au1礦化蝕變帶:受F15斷裂破碎帶控制,產狀340°∠45°～355°∠55°。該礦化蝕變帶中間被斷續出露的脈巖貫入(見圖9-a)),該帶內采集的揀塊化學樣品金品位為0.50×10-6～2.20×10-6,由此發現了Au1礦化體(見圖9-b))。含礦巖石為黃褐色強褐鐵礦化巖屑長石砂巖和褐鐵礦化粉砂質板巖,普遍具有硅化、褐鐵礦化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、高嶺土化等,局部發育黑云母化、綠泥石化。

Ag1礦化蝕變帶:受F17斷裂破碎帶控制,該帶被后期北西向斷裂F22錯斷。該帶內采集的揀塊化學樣品金品位為0.12×10-6～1.05×10-6,銀品位為57.3×10-6～495×10-6。利用采樣線CX02(見圖9-c))發現1條Ag礦化體(見圖9-d)),銀品位為59.85×10-6,金品位為0.46×10-6。含礦巖石為黃褐色碎裂長石砂巖夾粉砂巖,具方鉛礦化、赤鐵礦化、褐鐵礦化、黃鐵礦化,少量黃鉀鐵礬礦化,局部發育黑云母化、綠泥石化。

6 結 論

1)姜隆哇地區斷裂發育,地層以大河壩組為主;通過理論聯系實踐調查,發現了姜隆哇巖體,巖體以小巖株形式產出,分布形態與北東向構造線方向基本一致,巖性主要為花崗閃長斑巖,周邊發育花崗閃長巖脈、石英閃長巖等中酸性脈巖。

2)姜隆哇地區的Au、As、Sb等低溫組合成礦元素,指示了與侵入巖有關的構造蝕變巖型金、銻礦化;Pb、Zn、Ag等中溫組合成礦元素,指示了與侵入巖有關的熱液型銀、鉛、鋅礦化;Cu、W、Mo等中高溫熱液元素,反映了巖體、巖脈發育的部位及產出形態。

3)C15磁異常與化探綜合異常、遙感環形構造套合極好,異常形態與F5斷裂展布方向基本一致。該磁異常強度最高,總體呈北北東向展布,正好反映姜隆哇巖體產出形態,認為該異常為淺部巖體導致。

4)綜合地物化遙信息,優選找礦靶區,將理論指導運用貫穿于礦產勘查實踐工作是實現找礦突破的有效途徑。姜隆哇巖體及金、銀礦化的發現就是理論指導實踐的結果。