青海大坂山成矿带中西段沉积物地球化学特征

青海大坂山成矿带中西段沉积物地球化学特征

大坂山成矿带中段分布区面积1.50万余水系统的沉积物勘探工作区位于山西省门源县和大通县的大坂山地区。坐标为东1004710201，西37073739，面积约2000公里2。笔者试图利用此次工作所实施的水系沉积物地球化学测量所得出的数据进行R型因子分析,根据所得结果对该区的主要成矿元素分布有了进一步认识,并结合基础地质研究对区内成矿远景做了预测。1区域地质背景1.1奥陶纪—地质概况该区大地构造位置处于北祁连板块内的北祁连缝合带与中祁连岛弧隆起带接壤的大坂山南缘断裂带两侧。其中奥陶纪被动陆缘裂谷阶段富钠的细碧—角斑岩系发育,形成火山喷流(气)沉积成矿系统中以火山岩为容矿主岩的VHMS矿床——红沟铜矿。志留纪进入弧陆碰撞和陆陆碰撞,在其挤压环境中形成大量的S型花岗岩及其有关的钨多金属矿。主要分布寒武系、奥陶系火山岩及志留系碎屑沉积岩加少许火山岩地层。1.2矿点、拿子档案区域已知的金属矿种以金、铜、铅、锌、银、铬为主,稀有金属为铌、钽,可燃有机矿主要为煤等。已知铜矿(床)点11处(巴拉哈图铜矿点、拿子海峡铜矿点、拿子海峡东岔下游铜矿、红沟铜矿床、松树南沟铜矿床、天生圈铜矿点、纳拉沟铜矿点、大坂山铜矿点、下白土沟铜矿点、乌保土铜矿点、宝库铜矿点等),其中红沟铜矿床、松树南沟铜矿床具有一定的工业价值。金矿床2处(松树南沟金矿、巴拉哈图金矿床),金矿点1处(大坡沟金矿点),金铜矿点1处(金子沟金铜矿点)、铅锌矿点2处(纳拉沟铅锌矿点、中南沟铅锌矿点)(图1)。2地球化学特征2.1气候一般特征研究区位于祁连山草原(草甸)亚带,整体处在海拔3000m以上,气候寒冷。地形特征表现为起伏大,一般高差可达100~500m。岩石裸露,碎石流非常发育,整个工作区沟系非常发育,基本呈均匀的羽状水系特征,适宜开展水系沉积物测量工作。2.2元素的富集和色散特征(1)地球化学景观以区内15种元素的平均值作为水系沉积物中各元素的丰度值,与全省及北祁连丰度相比较(表1)。从表1可以看出,与全省相比,区内Cu、Pb、Zn、Au、W、Mo、Cr、Sb、Mn等元素丰度偏高,而Ag、Sn、Bi、Hg、As、Ba等元素丰度偏低。与地球化学景观相似的北祁连地区相比,该区Cu、Pb、Au、W、Mo、Mn等元素相对偏高。特别要指出的是该区W、Mo、Mn的丰度明显高于全省和北祁连地区。以上特点说明:Cu、Pb、Zn、Au、W、Mo、Mn等金属元素在该区更易富集而成矿。(2)工作区元素学习及测量区内各元素数据集的变化系数(CV1)和背景数据变化系数(CV2)分别反映两类数据集的离散程度;用CV1/CV2反映背景拟合处理时对离散值(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)制作变化系数解释图(图2),从中可以看出如下特点:1)含量变化很大,高强数据很多,富集成矿可能性很大的元素有Au。2)通过标准化方差衡量工作区元素的离散程度,Cu、Pb、Zn、Au、W等元素的局部化富集或离异化倾向相对较大,表明这些元素的物质来源丰富、离异程度较高、有富集成矿可能性。3)工作区中具有高背景特征,离散程度较高的元素中已有成矿事实的为Cu、Pb、Zn、Au、W、Bi、Sb等,它们或为主成矿元素,或与主成矿元素共(伴)生,构成工作区的主要成矿元素组合类型。4)Ag、Sn、As、Hg等元素丰度偏低,且标准化方差所反映出的离散程度较低,表现出这些元素的均匀化程度较高,因此独立成矿的可能性比较小。(3)工作区中高温热液成矿元素地球化学特征用全区9981件1∶5万水系沉积物样品15种元素的原始数据做因子分析。从相关造成矩阵求得特征根和累积百分比列于表2,从中可知,前6个特征根代表的方差已占总方差的67.36%,因此视这6个因子为主要因子,并将其初因子作“方差最大”正交旋转,得到旋转后因子模型(表3)。根据因子分析的基本原理,可以认为6个因子分别代表了工作区中6种元素共(伴)生组合类型:F1因子:Mn0.712As0.7089Sb0.662Bi0.536Pb0.531(伴生元素);F2因子:Cr0.848Cu0.679Zn0.563(多金属矿化);F3因子:Au0.730Ag0.723(金银矿化);F4因子:W0.778Bi0.654Sn0.599Mo0.552(高温热液元素的富集);F5因子:Ba0.899(指示元素);F6因子:Hg0.941(指示元素)。F2和F3因子为该区主要矿化因子,说明区内存在较强的热液成矿作用,已有的成矿事实(红沟铜矿、上多拉金矿、松树南沟金矿、中南沟铅锌矿)和异常检查中发现了多处Cu、Pb、Zn矿(化)体证明了这一点。Au、Cu、Zn、Pb、Sb等元素地球化学异常的整体形态与该区沿北西向构造带展布的细碧—角斑岩为主的奥陶系地层的分布形态相当吻合,说明矿化与上奥陶地层有关。另外,F3因子还反映了金元素本身离散的特性。F1因子作为伴生元素与F2和F3关系密切。F4为区内另一重要矿化因子,反映了中酸性岩体有关的中高温岩浆热液成矿作用,主要的成矿元素为W、Mo等。空间位置上主要分布于扎麻图岩体北部与刚可里岩体的北侧。是区内最主要的Sn、W、Bi、Mo元素地球化学综合异常赋存地段。F5因子和F6因子可解释为F2、F3、F4因子的探途元素,且在局部地段指示了细碧角斑岩建造中存在中低温热液成矿作用。因子分析提取了各元素对区内地球化学变差的贡献,但各元素间的亲疏关系不明,利用原始数据聚类分析反映各元素之间的亲疏关系,研究各因子分配情况,以发现其他的地质信息。按显著性水平α=0.01,相关系数γ=0.25时,可将15个元素分为5个类群(图3)。第1类群W-Mo-Sn揭示了F4因子各元素之间的共生组合关系非常密切,显示出扎麻图岩体北部与刚可里岩体中W、Mo、Sn的成矿专属性;第2类群Pb-Bi-As-Sb-Cu-Zn-Cr反映了F1、F2因子所代表的元素组合为工作区中最主要的成矿元素组合;第3类群Au-Ag与其他类群相关性弱,反映出工作区中Au、Ag两元素是在相对独立的成矿阶段、特定的地球化学环境中聚集成矿,在F3因子的元素组合中是主要的成矿元素,而Pb、Bi、Cu等则在Au、Ag的主成矿阶段的前(后)期聚集,作为伴生元素组成F3因子的元素组合;Hg及Ba元素2个类群与其他类群的相关性均很弱,在各因子中均为伴生组分或外带指示元素。2.3利用主成矿作矿作用主成矿元素和特征组合元素的普遍特点:(1)以Cu、Au、Pb、W、Mo为主要异常元素,从各异常的元素组合特征分析,即有中—低温元素组合,或为中—高温元素组合,反映出工作区的成矿作用是多期、多类型的;(2)Cu、Au、W、Mo等主成矿和特征组合元素的异常平均值、峰值及变化系数等统计参数值较大,说明这些元素的地球化学异常活动强烈,元素的浓集和分散程度均较高,因此相应元素的地球化学异常表现出大规模、高强度、浓集中心及分带较为明显的特征;(3)主成矿元素的地球化学变异行为多发生在断裂构造带上,使得有用元素的地球化学异常形态多呈不规则长条状,这与构造带中地球化学环境的剧变和由此而形成的有利富集空间有关。因此,主成矿元素浓集地段及异常源的寻找,应以线状构造带发育地段为主。3区域采矿法3.1火山沉积成矿系统(1)早古生代北祁连大洋沉积阶段,有强烈的火山喷发(溢)沉积活动,具火山喷流(气)沉积成矿系统。火山喷流(气)沉积成矿作用具多旋回性,即:早奥陶世火山喷流(气)沉积成矿系统和晚奥陶世火山喷流(气)沉积成矿系统;在火山机构中,有次火山成矿系统。早奥陶世为火山喷流(气)沉积成矿系统的VHMS型矿床和次火山成矿系统的次火山热液型矿床—晚奥陶世火山喷流(气)成矿系统的VHMS型矿床为主。(2)早古生代火山喷发(溢)沉积活动期间,有大量超镁铁质上地幔侵位,形成镁铁—超镁铁质岩成矿系统。(3)加里东造山期,有中酸性侵入岩产出,具中酸性侵入岩成矿系统,形成岩浆热液型矿床。(4)在北祁连洋向塔柴板块俯冲期间,从塔柴板块碎裂出来的古陆碎块,漂移到北祁连洋,区内形成零散分布的元古宙变质岩组成的微地体,受后期构造岩浆改造,形成叠加改造成矿系统,成矿类型为层控改造型矿床。(5)早古生代火山沉积岩,镁铁—超镁铁质岩,受多期次构造岩浆活动,形成叠加改造成矿系统,成矿类型为构造蚀变岩型矿床。(6)成矿带中的富含金的岩石建造,原生矿床、矿点、矿化点,经风化侵蚀,在沟谷、河流阶地中,形成现代砂金矿床、矿点。3.2层控型成矿系统vhms研究区位于大坂山断裂以北,拿海子山至托拉河断裂以南,西起默勒北,东延入甘肃省境内。以晚奥陶世细碧岩—石英角斑岩以及细碧质凝灰岩、火山角砾岩、石英角斑质凝灰岩广泛发育为特征,为双峰式火山岩。有细碧岩—石英角斑质火山岩为矿床主岩的块状硫化物矿床(VHMS)——红沟铜矿床和以沉积岩为矿床主岩的SEDEX矿床(如中南沟铅锌矿点等),构成该成矿系统的块状硫化物矿床——层控型矿床(Cu-PbZn)成矿系列。区内北西西向断裂发育,并具多期次活动特征,断裂带中酸性小岩体、岩脉发育,围岩蚀变强烈,形成北西西向构造蚀变带,具叠加改造成矿系统。松树南沟金矿、团结沟金矿属该成矿系统的构造蚀变型金矿床。区内河谷阶地中,砂金矿点广泛分布,显示该成矿亚带富含金的岩石建造广泛分布,具原生金矿床的找矿潜力。4成矿预测根据区内成矿地质环境和水系沉积物测量地球化学异常的分布特征。初步划分出4个找矿预测区,其中A级2个,B级2个(图4)。4.1火山喷流气矿床预测区为北祁连洋壳沉积盆地东南缘,晚奥陶世火山活动最强烈部位,发育有细碧岩、角斑岩、石英角斑岩及相应的火山碎屑岩;火山喷发(溢)活动间歇式平静期间,火山喷流(气)沉积活动强烈,形成泥硅质板岩、泥质板岩、含碳质板岩等热水沉积岩及碳酸盐岩。火山喷流(气)沉积成矿系统发育,有产于火山岩中的块状硫化物(VHMS)矿床,如产于细碧岩、细碧质凝灰岩中的红沟铜矿床和天生圈铜矿点;有形成热液充填型含金多金属石英方解石脉型矿床松树南沟金矿。显示该区矿事实显著。4.2晚奥陶世火山岩成矿系列晚奥陶世火山喷流(气)沉积成矿系统有块状硫化物矿床(产于细碧岩中的天生圈铜矿点)、层控型矿床(产于黑云母石英片岩中的纳拉沟铜矿点和产于碳酸盐岩中的中南沟铅锌矿点),构成火山喷流(气)沉积成矿系列;晚奥陶世次火山岩成矿系统有蚀变闪长岩型(鹿厂沟铅锌矿点)和夕卡岩型(大坂山铜矿点),构成次火山成矿系列。从分布的中南沟铅锌矿、大坂山铜矿、天生圈铜矿、纳拉沟铜矿,从其产出地质条件可以看出,该区有两个成矿系统:火山喷流(气)沉积成矿系统和次火山岩成矿系统。4.3成矿地质背景预测区位于中祁连隆起带中部,受北祁连洋壳俯冲、闭合、造山以及后期多次造山活动影响,该地区断裂构造发育,岩浆、热液活动频繁,区域已发现多处钨、钼矿产地,显示该区具有钨、钼良好的成矿地质背景,找矿潜力较大。4.4扎马图-巴山脚下图aub级成矿预测区该区目前在AS2综合异常内已发现多拉隆哇和巴拉哈图两个金矿,其中多拉隆哇主矿体地表已控制1300多m。均为构造蚀变岩型金矿。5成矿预测区研究取得了实研究区位于北祁连成矿带大坂山成矿亚带中心位置。此次研究以“青海省大坂山成矿带中西段1∶50000水系沉积物测量”项目为依托,从区内元素分布规律入手,通过系统整理和研究扫面、异常查证资料,对该区基础地质、资源分布提出了见解,为全面评价该区的找矿潜力提供了可靠的地球化学依据。主要取得以下成果:(1)基本查明了区内元素地球化学特征,阐述了元素富集离散特征和地球化学空间分布规律。指出区内找矿潜力大的元素为Au、Cu、Pb、W、Mo,为