绿岩带排山楼金矿盲矿预测的构造叠加模型

绿岩带排山楼金矿盲矿预测的构造叠加模型

托山金矿床是在绿岩带的耐候性切割带中发现的大型金矿床，具有多期、多阶段成矿叠加的特点。前人对该矿床进行了一定的研究,但由于当时矿山未进行深部开采,以往大部分成果属地表或近地表成果,未能反映出该矿床在垂深方向元素分带及元素组合的演化规律。目前矿山已开采到200m,随着矿山的生产,对矿体的深部评价已迫在眉睫。构造叠加晕盲矿预测法是20世纪90年代以来兴起的一种新方法,利用该方法在矿山深部及其外围预测盲矿、指导矿山探矿增储,取得了良好的经济效益和社会效益。本研究结合生产实际需要,采用构造叠加晕新方法,建立了排山楼金矿盲矿预测的构造叠加晕模型,且成功地预测了排山楼金矿东西向矿体深部的盲矿体。1矿床的地质特征1.1北票-私家车岩石圈断裂带排山楼金矿床的大地构造位置位于华北陆台北缘中段,内蒙地轴之建平台拱(I′4)与燕山台褶带之辽西台隅(I′4)的衔接部位,东西向凌源-北票-阜新岩石圈断裂带的南侧,矿床产在隆(北镇断凸I1−1441-1)坳(朝阳穹褶断东I1−2441-2)交接带之北镇断凸的北部。在排山楼金矿区见有东西向和北北东向2组韧性剪切带,前者形成时间早于后者。排山楼金矿床赋存于NE向尖山沟-排山楼东沟韧性剪切带与EW向排山楼-北营子韧性剪切带交汇锐角区间的大营子岩组变质杂岩中,其主要岩性为黑云母斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩夹斜长角闪岩扁豆体和薄层白云质大理岩(见图1)。1.2矿化中心蚀变的矿化演化排山楼金矿属于糜棱岩型,分布在太古界建平群角闪片岩、石英片岩、黑云斜长片麻岩中,与韧性剪切带有直接关系。在浅部水平上围岩蚀变为带形,主要有硅化、绿泥石化,碳酸盐化和黄铁矿-绢云母化等。它们空间上呈带状,具有强度分带,从外向内呈渐变过渡关系,时间上具有叠加分带,不同时期矿物分带的特征。强变形的矿化中心蚀变类别最多,组合复杂,向两侧趋于简单。而在垂向深度上,钾长石化发育。蚀变发生的时序依次为:绿泥石化,碳酸盐化,黄铁矿-绢云母化,钾长石化。它们都是变质变形期含矿流体充填、交代热构造带的产物。金矿化体和金矿体发育于蚀变晕中心地带的黄铁矿-绢云母化带和钾长石化带内,还表现出了蚀变越强,金矿化富集越好的特征。1.3白云质糜棱岩矿体金矿体均产于金矿化带内白云质糜棱岩之下蚀变和糜棱岩化相对强的部位。以化学品位圈出44个矿体,其中主矿体有3个,长622～675m,厚1.26～32.9m,多呈似层状;其余为中小矿体,长10n～200m,厚2～13m,多呈透镜状。矿体呈断续、近平行于白云质糜棱岩分布。受脆性断裂构造的作用,矿体走向分2种:一种为主要矿石类型是蚀变长英质糜棱岩型(白矿)的EW向矿体;另一种为主要矿石类型是蚀变黑云斜长糜棱岩型(黑矿)的NE向矿体。NE向矿体相对于EW向矿体有一定程度的抬升,2种矿体均具糜棱结构和糜棱面理构造。矿物组成:白矿长石、石英占70%～80%,白云石等碳酸盐矿物占10%～15%;黑矿石英、斜长石占70%～80%,黑云母、绿泥石等占10%左右,白云石等碳酸盐占10%～15%;金属矿物含量两者均5%左右,其中黄铁矿占95%,并与金矿化关系密切。金矿物为自然金,平均成色929‰,呈细、微细粒状赋存在矿物晶隙、裂隙及被包裹在其中。Au在非金属矿物中占82.58%,在黄铁矿中占16.2%。矿石中Au平均品位约4×10-6。矿体与金矿带呈渐变关系,矿床为贫硫、低品位的大型矿床。1.4蚀变期为7个阶段根据排山楼金矿的矿床地质特征,排山楼金矿成矿作用可分为2期。第1期发生于早元古代末期,大营子岩组初始矿源层受韧性剪切应力而发生变形变质作用,产生热液及活化,一些Au多阶段活化富集于较强的退化蚀变糜棱岩带,形成了大规模金矿化带及一些低品位矿体。该期可分为3个蚀变阶段:(1)绿泥石化阶段。绿泥石主要交代角闪石、黑云母等矿物,使原岩中的金活化,但未富集成矿。(2)铁白云石化阶段。主要矿物变化是绿泥石,动态重结晶微砂糖粒状石英等细粒化基质被铁白云石和白云石交代,使金有初步的富集,但未达到金矿品位。(3)黄铁矿-绢云母化阶段。他形细粒黄铁矿和绢云母,主要交代绿泥石、铁白云石、细粒化基质和动态重结晶的石英等矿物,使金进一步富集,形成了低品位的金矿体。可以看出,第1期的第1蚀变阶段只是使金活化,第2、3蚀变阶段是主要的成矿阶段。第2期发生于中生代燕山早期,构造-岩浆作用形成的岩浆热液叠加于金矿化带,发生钾长石化交代叠加蚀变的同时,金再一次富集形成了较高品位的金矿体。总体来讲,金成矿作用主要由铁白云石化(I)、黄铁矿-绢云母化(II)和钾长石化(Ⅲ)3个阶段组成。2矿床的地球化学特征2.1巷道内元素组成为了研究原生晕的空间分布特征,对金矿床深部沿4条勘探线采集了原生晕样品315件,样品由鞍山地勘院测试,共分析了Au,Ag等21种元素。在远离矿体的运输巷道内采集样品10件作为背景。各元素含量及异常下限见表1。以衬度值大于1.35为标准,矿床元素组合为Au,Bi,Ag,As,Sb,Ba,Mo,Cu,W,Tl,Sr,Se。2.2地质意义的分析结果为了进一步了解各元素之间的亲疏关系,确定矿化元素组合,确定各元素的地质意义,对样品进行了相关分析和因子分析[11,12,13,14,15,16,17,18,19],分析结果见表2。各公因子的地质意义如下。(1)成矿元素成矿其中Au和Ag,Cu的关系最为密切。Au,Ag,Cu为主要的成矿元素,在矿化过程中被带入,尤其是铜,在矿体二次叠加中被大量地带入。(2)w、ni的矿化作用在矿体尾部发育,是矿体尾晕因子。其中W在矿化作用过程中是带入元素,在矿体尾部富集,Ni是在矿化过程中带出的元素,也在矿体尾部富集。(3)pb含量的变化在矿体的中下部发育,Bi在矿化过程中是带入元素,在矿体下部富集。Pb的含量基本没有发生什么变化。Co是在矿化过程中的带出元素,也在矿体下部富集,代表金属矿化(黄铁矿化)作用。(4)矿化过程中元素含量的变化Sb,As,Ba是矿体头晕特征元素,3个元素皆是带入元素,在矿体头部富集,在矿化过程中的含量变化比较大,是找金的指示元素之一。3设备疲劳特性与设备疲劳模型的关系3.1热液作用下的成晕和蚀变排山楼金矿床严格受韧性剪切带构造控制,剪切带经受多次构造活动作用,伴随的多次岩浆/热液活动也使金矿床也具有多期多阶段叠加成矿成晕的特点。如上所述,排山楼金矿金成矿分为2期3个阶段,其中第Ⅰ阶段(铁白云石化阶段)金及其伴生元素含量很低,其成晕也很弱;第Ⅱ阶段(黄铁矿-绢云母化阶段)金及其伴生元素大量富集,形成了低品位的金矿体,成晕较强;第Ⅲ阶段(钾长石化阶段)使金矿体进一步富集,成晕也相对较强。经相关分析、因子分析得出,韧性剪切带变质岩原岩主要成分为Mn,V,Ti,Cr,并含有少量Cu。早元古代末期,在大理岩的屏蔽下,变质热液使金初始富集以Ba,Tl的富集为标志,产生热液及活化一些Au富集于较强的退化蚀变糜棱岩带,形成了大规模金矿化带及一些低品位矿体;在中生代燕山早期,构造-岩浆作用形成的岩浆热液叠加于金矿化带,发生钾长石化,交代叠加蚀变的同时再一次富集Au形成金矿体。这与韧性剪切带2期构造活动成矿作用是相对应的。与Au有关的岩浆热液活动有3期:第1期主要是Au,Ag,Bi的富集,伴随As,Sb,Sr的富集,该期包括铁白云石化;第2期主要是Au,Ag,Cu的富集,伴随Se,Ti的富集。结合排山楼金矿韧性剪切带和蚀变带的特点,早元古代三期蚀变是受同一变质热液作用下的一个连续的体系。因此,早元古代2阶段成矿的原生晕叠加元素大体相同,主要为Au,Ag,Bi,As,Sb,Sr。燕山期成矿叠加晕主要为Au,Ag,Cu,Se,Ti。3.2排山楼金矿各线序列及文化元素2.2节中所述原生晕的分布特点其实是各期构造热液成矿成晕叠加的结果。可以看出,在排山楼金矿中,Sb,As,Ba正异常分布在矿体的头部,Au,Ag,Cu,Se正异常分布于矿体的边部和内部,Bi,Pb,Co正异常主要分布于矿体的尾部。由C.B.格里戈良分带指数法得出排山楼金矿各线地球化学元素轴向分带序列如下。Z线:(Au-Se-W)—(Mo-Cr-Zn-Ni-Co-Tl-Ti-Pb-V-Mn-Sr)—(Cu-Ag)—(Sb-Ba-As)—(Bi);IV线:(Mo-Au-Zn-Co)—(W-Tl-Pb-As-Ti)—(Mn-Ni-Bi-Cu-Cr-Ag-Sb)—(Se-Sr-V-Ba);X线:(Au-Se-Cu-Co-Cr-Zn-Tl-Mo-V)—(Sb-As-Pb-Ba)—(Bi-Ag-Ni-Sr-W)—(Mn-Ti);XVI线:(V-Mn-Ba)—(Au-Ti-Co-Ag-Zn-Tl-Mo)—(As-Cr-Ni)—(Cu-Se-Sb-Bi-Sr-W-Pb).可见排山楼金矿各线序列都有某些元素出现反序的特点,反映矿体经过了多期叠加。李惠等经研究得出,中国金矿床综合原生晕(叠加晕)轴向(垂直)分带序列为B-As-Hg-F-Sb-Ba(矿体前缘及上部)—Pb-Ag-Au-Zn-Cu(矿体中部)—W-Bi-Mo-Mn-Ni-Cd-Co-V-Ti(矿体下部及尾晕)参考李惠等人的研究成果,结合排山楼金矿各线地球化学元素轴向分带序列计算结果,并考虑矿床自身的地质特征,综合得出排山楼金矿叠加晕典型轴向分带序列为As-Ba-Sb(矿体前部及上部)—Pb-Au-Ag-Cu-Zn(矿体中部)—V-Bi-Mo-Co-Mn-Ti-W(矿体下部及尾晕)3.3成矿作矿模型排山楼金矿床严格受韧性剪切带构造控制,剪切带经受多次构造活动作用,伴随的多次岩浆/热液活动也使金矿床也具有多期多阶段叠加成矿成晕的特点。(1)各成矿阶段热液都含有一定量的Au,Bi,Ag,As,Sb,Ba,Mo,Cu,W,Tl,Sr,Se。(2)每个阶段在成矿过程中都具有明显的正向地球化学垂直分带,每个阶段形成的矿体都有自己的头、尾晕。(3)先形成的金矿体及其原生晕,当后期成矿热液叠加时,成矿元素和伴生元素会发生活化转移,对原来的矿体(晕)的分带结构有一定的影响,但实际资料表明,这种变化不会影响原来的分带特点。根据以上原则,建立了排山楼金矿典型构造叠加晕模型(见图2)。该模型的特点是:(1)排山楼金矿受韧性剪切带——糜棱岩带-蚀变带控制,构造成岩成矿具有多期多阶段的特点。成矿过程中成矿元素主要经历了3个阶段的富集。(2)构造中每次成矿形成的矿体都有自己的前缘晕、矿体晕和尾晕,其前缘晕特征指示元素是As,Ba,Sb;矿体晕指示元素是Pb,Au,Ag,Cu,Zn;尾晕指示元素是V,Bi,Mo,Co,Mn,Ti,W。(3)该模型包含排山楼金矿矿床地质、地球化学叠加晕特征,信息全面。已知排山楼金矿矿脉大多以尖灭再现的脉状形式展布,该模型具有典型性。4结构覆盖层析成像-盲矿预测4.1韧性剪切带向深部延伸(1)矿体分布于韧性剪切带中心部位的强糜棱岩带内,韧性剪切带向深部延伸很大。(2)黄铁矿-绢云母化和钾长石化在深部继续延展,指示深部有良好的成矿条件。(3)深部黄铁矿多呈浸染状-细脉状,指示深部可能有盲矿。4.2构造叠加晕标志根据排山楼金矿床的元素组合和横向和轴向的分带特点,以及它们与矿体展布的关系,总结出排山楼金矿的最佳指示元素组合为As,Sb,Au,Ag,Cu,Se,W,Bi。结合李惠等提出的构造叠加晕预测准则,得出排山楼金矿盲矿预测的构造叠加晕标志如下。(1)在有Cu弱异常的条件下,若前缘晕指示元素有强异常出现,而尾晕元素异常较弱,指示深部有盲矿存在。(2)当Cu含量很低,若出现尾晕强异常,则指示深部无矿。(3)若在矿体尾部出现尾晕强异常的基础上,又出现了前缘晕指示元素的强异常,则指示深部还有盲矿存在。(4)若前缘晕和尾晕叠加在矿体中部,则指示矿体向下还有较大延伸。4.3中段矿向叠加晕标志图3为4勘探线元素及公因子等值线图。由图4可见,矿体倾向NW,倾角30°左右,以大理岩为顶板岩石呈尖灭再现展部。275中段上部矿体为已知上部矿体,倾角较缓。在275中段左右,矿体尖灭再现,表现出头尾晕元素都比较发育;在275～200中段钾化现象明显。225和200中段矿体较宽,矿化较好,有平行矿脉出现,为叠加成矿作用的结果。上述已知矿体展布符合上述盲矿预测的地质标志和构造叠加晕标志。200～175中段,Ag异常发育明显,和Au异常形态相似,是较好的找金指示元素。Cu异常发育不太明显。F4(Sb,As,Ba)头晕因子异常发育明显,形态相似。浓集中心主要出现在剖面的上部中段,为下部矿体头晕的显示。F2(Ni,W),F3(Bi,Pb,Co)尾晕异常形态相似,反映矿带的倾斜方向。浓集中心主要出现在275和250中段,为上部矿体尾晕的显示。头尾晕因子叠加出现,提示下部仍有矿体出现。根据盲矿预测地质特征和叠加晕特征,预