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水系沉积物元素地球化学特征对区域剥蚀程度评价的指示:以青海省东昆仑大场金矿田为例

詹小飞 魏俊浩 王震

詹小飞, 魏俊浩, 王震. 水系沉积物元素地球化学特征对区域剥蚀程度评价的指示:以青海省东昆仑大场金矿田为例[J]. 地质科技通报, 2021, 40(2): 176-185, 210. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0216
引用本文: 詹小飞, 魏俊浩, 王震. 水系沉积物元素地球化学特征对区域剥蚀程度评价的指示:以青海省东昆仑大场金矿田为例[J]. 地质科技通报, 2021, 40(2): 176-185, 210. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0216
Luan Yan, Sun Xiaohui, Liu Minwu. Indication of elements geochemical characteristics of stream sediment to evaluation of regional denudation degree: A case study of the Dachang gold ore field in east Kunlun, Qinghai Province[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2021, 40(2): 176-185, 210. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0216
Citation: Luan Yan, Sun Xiaohui, Liu Minwu. Indication of elements geochemical characteristics of stream sediment to evaluation of regional denudation degree: A case study of the Dachang gold ore field in east Kunlun, Qinghai Province[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2021, 40(2): 176-185, 210. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0216

水系沉积物元素地球化学特征对区域剥蚀程度评价的指示:以青海省东昆仑大场金矿田为例

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0216
基金项目: 

中国地质调查局地质调查项目 1211201004000160901-65

详细信息
    作者简介:

    詹小飞(1992—),男,现正攻读矿产普查与勘探专业博士学位,主要从事成矿规律与成矿预测研究工作。E-mail: zhanxiaofei@cug.edu.cn

    通讯作者:

    魏俊浩(1961—),男,教授,博士生导师,主要从事矿床学和矿产勘查学的教学和科研工作。E-mail: junhaow@163.com

  • 中图分类号: P632

Indication of elements geochemical characteristics of stream sediment to evaluation of regional denudation degree: A case study of the Dachang gold ore field in east Kunlun, Qinghai Province

  • 摘要: 利用水系沉积物测量元素地球化学的相关特征,对青海东昆仑大场金矿集中区开展矿床、矿田尺度的剥蚀程度研究,可以为评价区域成矿潜力提供有力支撑,具有快速、有效、低成本的优点。选取青海省东昆仑大场金矿田的1∶5万水系沉积物测量数据进行了处理和分析,以热液渗滤晕分带理论为指导,依据区内金矿床原生晕在空间的分带性和次生异常的结构相似性,建立了整体成矿元素分散流与原生晕共性的元素组合和元素分带序列,分别采用了元素比值法、三角图解法和元素分带序列法来选取区域剥蚀程度评价参数,并结合实地地质矿产特征,评价了大场金矿田及周边地区7个异常区的剥蚀程度大小。研究结果表明:扎拉依北、格涌贡玛、东达哈日乌拉、照大额北地区的剥蚀程度较高;旁海、启得喜然地区的剥蚀程度中等;扎拉依-大场、照大额南地区的剥蚀程度一般;同时利用水系沉积物元素地球化学特征,多种评价指标的对比使用,可以有效快速地对区域剥蚀程度开展评价,为成矿潜力评价提供支持,对找矿勘查具有十分重要的指示意义。

     

  • 大场金矿田位于巴颜喀拉山金锑成矿带的中段,主要分布在青海省曲麻莱县境内,是青海省重要的金矿勘查基地。现已发现多处大中型金矿床,如加给陇洼、稍日哦、大场、大东沟及扎家同哪等(图 1)。前人研究表明:Au、As、Hg、Sb地球化学场和东昆仑断裂构造体系是该地区金矿床的重要控制要素[1-2]。但是该地区在矿床出露形式、Au资源量方面仍然存在较大差异,虽然地质耦合性、成矿特殊性可能也会导致上述差异,但这些现象的出现还存在一个共同的制约因素,即剥蚀作用。此外,矿床所处地区海拔较高,地质构造复杂,除水系沉积物地球化学测量相对容易外,大比例尺的勘探方法都存在难度大、成本高的困难,由上述可见,在该地区开展剥蚀程度研究,能为进一步找矿勘查布局提供思路与方法,对快速评价外围空白区找矿潜力,实现外围地区找矿突破,扩大资源勘查潜力新区,具有十分重大的意义。

    图  1  大场金矿田地质简图
    Q.第四系;T3q.上三叠统清水河组;T2gd2.中三叠统甘德组上段;T2gd1.中三叠统甘德组下段;T1-2c3、T1-2c2、T1-2c1.下-中三叠统昌马河组上、中、下段;P2m.中二叠统马尔争组。1.扎拉依陇洼金矿点;2.旁海金矿点;3.加给陇洼金矿床;4.扎拉依金矿床;5.照大额南金矿点;6.稍日哦金矿床;7.格涌尕玛考金矿点;8.大场金矿床;9.大东沟金矿床;10.扎家同哪金矿床
    Figure  1.  Geological sketch map of Dachang gold ore field

    虽然目前能够用来判断矿床尺度剥蚀程度的方法较多,如矿化垂向分带法、矿物标型法、矿物压力计法、原生晕综合轴向分带法以及地质热年代学方法等[3-5],但其中不少方法具有定量不够、成本高、周期长等缺点,其中使用最广泛的原生晕方法,其实质是通过对比前缘晕与矿尾晕在空间中的地球化学强弱关系,建立评价指标并推断剥蚀程度,也要在大量钻探之后才能获取比较有效的信息。同时,这些矿床尺度的剥蚀程度判断方法对大区域尺度级或中小比例尺级的剥蚀程度研究缺乏有效性。

    相对而言,依据水系沉积物测量结果及其元素地球化学特征的原生晕综合轴向法,对剥蚀程度判断和区域找矿潜力评价具有实际指导意义。近些年来,一些学者开始重视该方法在快速判断矿床埋藏情况中的应用,通过不断的实践、总结,形成了一套较科学的理论模型[4-8]。其原理主要是根据元素分带性特征[9-10],即不同的元素组合处于矿体的不同部位,当矿体所处剥蚀深度不同时,显露于地表的元素组合分带及含量亦有差异,所以通过确定地表不同元素或元素组合的类型及分带序列,可以判断矿体或地层当前的剥蚀程度。研究的关键前提是选取合适的元素(组合)的地球化学参数进行比较。早期的相关研究多采用简单的元素对比值法评价剥蚀程度,确定矿体所处位置[4, 11-15];近年来,则更多地是对水系沉积物异常进行分析和定量化计算,借助诸如规格化面金属量(NAP)等综合性较强的地球化学指标来确定元素的组合类型或水平分带序列,从而更准确地比较各异常区域的剥蚀程度[5-6, 10, 16-17]。笔者系统收集了大场金矿田及外围1∶5万水系沉积物测量数据,利用三角图解、元素比值及元素分带序列多元信息分析方法[18],对区内主要矿田、矿床(点)剥蚀程度进行近似定量评价,以期能为矿区及异常带上矿床(点)或异常的分类评价、发现新矿床、矿山资源接替以及提高中小比例尺的成矿预测水平提供更多证据和支持,探讨该方法在相似地质矿产背景下进一步推广的适用性。

    大场金矿田位于北巴颜喀拉造山亚带,北与阿尼玛卿缝合带毗邻,南东与中、南巴颜喀拉造山亚带相邻[19-20]。区域上断裂构造发育,以NW向为主,NE向次之,NW向断裂形成时间较早,多为印支晚期产物,断裂规模大,具有代表性的为甘德-玛多深大断裂,该断裂由一组NW向展布的断裂组成,以夹持二叠系布青山群马尔争组地层为特征。区域地层主要包括石炭系-中二叠统布青山群和三叠系巴颜喀拉群地层。布青山群以中基性火山岩和碳酸盐岩为主,碎屑岩次之;三叠系地层为主体地层,分布广泛,为一套砂泥质复理石-类复理石沉积。

    大场金矿田出露的地层较为简单[21],以二叠系、三叠系和第四系为主。二叠系地层主要为马尔争组(P2m)火山岩、碳酸盐岩夹碎屑岩。三叠系地层主要为昌马河组(T1-2c)、甘德组(T2gd)和清水河组(T3q),其中昌马河组包括下段砂砾岩夹板岩段(T1-2c1)、中段砂岩夹板岩段(T1-2c2)、上段砂板岩互层段(T1-2c3);甘德组包括下段砂岩夹板岩段(T2gd1)和上段砂板岩互层段(T2gd2);清水河组(T3q)以砂岩夹板岩为主。第四系地层分布广泛,沿主要河谷周边产出,时代从更新世到全新世。区内地层普遍遭受低绿片岩相变质作用。

    甘德-玛多深大断裂在矿田中部通过,为矿田的主干断裂,控制了区内沉积建造、构造变质作用以及矿产分布[22-25]。区内构造以断裂为主,褶皱次之。总体构造线呈NW-SE向展布,受到甘德-玛多深大断裂的影响,矿田范围内分布一系列NW、NWW向断裂,该组断裂展布型式具逆掩构造特征,为矿区内重要的含矿、控矿构造;另有NE向断裂,多为平移断层,错断先成的NW向断裂。褶皱构造表现为复式背斜,多受断裂构造切割破坏,形态发育不完整。

    矿田范围内,沿着甘德-玛多断裂南北两侧,分布着多个金矿床(点),主要包括大场金矿床、扎家同哪金矿床、稍日哦金矿床、加给陇洼金矿床、扎拉依金矿床等(图 1)。主要矿化类型包括石英脉型和蚀变岩型[23-24],常见金属矿物为黄铁矿和毒砂,含少量磁铁矿、针铁矿、辉锑矿等,脉石矿物主要为石英、方解石、绢云母、绿泥石、高岭土等。矿区蚀变现象较明显,具有分带性:自矿化破碎蚀变带向两侧围岩,依次为硅化、绢云母化、高岭土化、绿泥石化和褐铁矿化,蚀变强度逐渐变弱。

    研究区地处昆仑山系的布尔汗布达山南坡与巴颜喀拉山脉北坡之间。北部山势陡峻、切割剧烈,平均海拔4 700 m左右,最高山峰5 536 m,相对高差一般在1 000 m以上;南部海拔一般在4 600~5 100 m,相对高差小,侵蚀切割微弱,宏观上呈现缓丘状的地貌景观。随着海拔增高,物理风化作用增强;随着海拔降低,化学风化作用增强。区内靠近三江源源头,水系较发育,冰川作用、河流搬运作用等是使元素发生较长迁移距离的主要外营力[25]。特别是在切割较大的山区,元素在水系中发生迁移的距离可达数公里,致使有规模的矿化都能在水系中形成相当规模的异常,为开展水系沉积物测量提供了有利前提。

    对于某种特定类型的矿床,按照原生晕理论,由于不同元素在溶解度、迁移速度和沉淀温度等方面的差异,往往形成不同指示元素在空间分布上呈规律性变化的分带现象,按照其成因,可以将其分为轴向分带、纵向分带和横向分带。其中横向分带序列与矿化剥蚀程度有关:以图 2为例,若以异常规模顺序排列横向分带序列,当剥蚀程度在水平A以上时,前缘晕最宽,近矿晕其次,尾部晕最弱;当剥蚀程度在B以下时,则呈现尾部晕>近矿晕>前缘晕的横向分带序列[26-27]。所以,根据原生晕横向分带序列可以判断矿化剥蚀程度。当原生晕经风化和水流的搬运作用,沿水系发生分散,形成次生水系沉积物异常时,水系沉积物元素地球化学特征往往继承了剥蚀物的元素组合和分带性特征[9, 27-29]。这种继承性使得水系沉积物异常的元素含量、组合以及分带性特征也与当前矿化剥蚀程度有关[29]

    图  2  横向分带和剥蚀程度示意图[26]
    Figure  2.  Schematic diagram of lateral zonation and denudation

    由以上分析可以看出,由于剥蚀程度不同,则原生晕的横向分带序列不同,对应水系沉积物异常的元素特征也会不同。简单来说,在不考虑多期成矿作用的情况下,水系沉积物异常中哪种元素组合出现的规模相对较大,就说明矿床剥蚀到了哪种程度,一般认为前缘元素组合对应于未-浅剥蚀,近矿元素组合对应于中等剥蚀,而尾部元素组合对应于深-较深剥蚀。

    因此,可以根据水系沉积物异常所蕴含的元素特征来判别异常范围内的剥蚀程度,并已有了一些较成功的案例:魏俊浩[5]通过研究典型斑岩型铜钼矿床的元素分带序列,对比了纳日贡玛矿田的水系沉积物异常元素分带序列,得出了3处主要矿床(点)剥蚀程度各不相同的结论;耿国帅[11]通过处理水系沉积物测量数据,利用前缘晕/尾部晕元素的比值判断了水系沉积物综合异常的剥蚀程度,探讨了安徽省绩溪县东部地区的找矿潜力;康太翰等[16]利用水系沉积物异常的水平分带序列,对兰家、八台岭、官马金矿的剥蚀程度进行了较好的评价。目前,该类问题的常见研究手段包括分析元素组合含量特征和元素水平分带序列两种方法[30]。前者一般依靠一系列元素比值来描述,侧重信息的整体性和连续性;后者主要是从综合异常中提取有用信息,侧重表达局部和重点地段的剥蚀程度信息。常用的解析方法有3种:三角图解法、元素比值法、元素分带序列法,下面对操作方法和实现过程进行说明。

    基于水系分散流资料建立区域次生晕分带计算序列,既要使所建序列尽可能逼近矿床原生晕分带的共性特征,也要为次生晕分带评价值的计算降低误差,由于区内金矿床众多,因此,本次研究选取研究程度较高的大场金矿田为对象,对矿田范围内的水系沉积物测量数据进行处理和分析,确定评价矿田其他地区剥蚀程度的指标。

    大场金矿田矿体赋存于甘德-玛多大断裂南侧的板岩夹砂岩中,现已圈定50余条金矿体,分为主带、南带和北带3条矿带。矿田主要矿体保存较好。主要异常元素包括Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi等,图 3为矿田单元素异常图,可以看出:Au元素异常面积大,浓度分带明显,属于典型的矿致异常;As、Sb、Hg作为低温元素组合,其异常中心与Au元素的吻合较好,异常面积小;Sn、Mo、Bi元素的异常面积较小;Cu、Pb、Zn元素异常面积较大。陈静[31]对大场金矿田的2 191组原生晕测试数据进行了统计分析,总结得出矿田的原生晕综合轴向分带序列自上而下总体为:(Sb-Hg)-(Au-As)-(Pb-Zn-Cu)-(W-Sn-Mo-Bi),其中大场金矿区存在多期热液叠加活动,且上部的第一次热液活动范围已遭受剥蚀。据此可以推测大场金矿区的水系沉积物会继承叠加晕的地球化学性质,其中(Au-As-Sb-Hg)作为低温元素组合,异常面积大,富集趋势明显,为当前剥蚀面的代表性元素组成;(Cu-Pb-Zn)为中温元素组合,异常面积较小,可能由于长期的迁移过程,造成元素含量值趋于平均,浓度分带不明显;(W-Sn-Mo-Bi)为高温元素组合,其中Sn、Mo、Bi异常面积小,分带不明显。

    图  3  大场金矿田单元素异常图
    Figure  3.  Geochemical anomaly maps of single element in the Dachang gold field area

    总结以上分析可知,大场地区水系沉积物元素内在结构性很好地继承了原生晕的特点,其外在表现则受控于矿区剥蚀程度。据此认为在大场金矿田可以通过分析水系沉积物元素特征来判定地区剥蚀程度。本次研究将元素分为(Hg、Sb、As、Au)、(Cu、Pb、Zn)、(Sn、Bi、W、Mo)3组进行讨论。

    确定了元素组合和标准分带序列后,选取评判剥蚀程度的参数就显得十分重要,以往的判别参数多为每个样点上特定元素或元素组合的含量比值(C)(元素比值法),其计算公式如下:

    C=Ka/Kb (1)

    式中:Ka, Kb为元素或元素组合a, b标准化后的含量值。

    然而元素的地球化学特征并不只局限于含量特征,还包括元素异常面积、异常展布形态等特征。针对这种情况,前人借鉴了苏联学者索洛沃夫提出的面金属量估算原理来评价各元素异常的强度[27, 30],从而评判异常区的剥蚀程度(三角图解法),并得到较好的结果。其计算公式为:

    P=S(ˉCXC0) (2)

    式中:P为元素的面金属量;S为圈定异常面积;CX为圈定异常范围的元素质量分数平均值;C0为区域地球化学背景值。

    得到元素面金属量之后,可以根据公式(3)比较同一异常区域内不同元素组合的面金属量(D)。

    D=PaCa (3)

    式中:Pa为元素a的面金属量;Ca为元素a背景值。

    也可以参考各元素的面金属量值进行排序,结合异常展布形态,确定元素水平分带序列,然后对比该分带序列与正常轴向分带序列的关系进而评判异常区的剥蚀程度(元素分带序列法)。

    本次研究选取的数据标准化处理方法为元素质量分数值除以该元素的平均值,反映的是该样品中各元素相对于全区的浓集系数(K)。根据式(1),选用高温元素组合W、Mo、Bi,中温元素组合Cu、Pb、Zn,低温元素组合Au、As、Sb进行计算,得到大场金矿田元素浓集系数比值等值线剥蚀程度图(图 4),其中图 4-A为高温元素/低温元素浓集系数比值等值线图,图 4-B为高温元素/中温元素浓集系数比值等值线图。根据元素组合比值的大小,可以将研究区分为高剥蚀带(红-深红色)、中剥蚀带(绿-浅蓝色)和低剥蚀带(蓝-深蓝色)。

    图  4  大场金矿田元素浓集系数比值等值线剥蚀程度图
    A.(KW+KMo+KBi)/(KAs+KSb+KHg)等值线图;B.(KW+KMo+KBi)/(KCu+KPb+KZn)等值线图;矿床(点)编号同图 1
    Figure  4.  Contour map of element concentration coefficient ratios showing denudation degree of Dachang gold ore field

    图 4-A中可以看出:高剥蚀带(比值>2.1)整体呈NW向断续展布,经过了大部分金矿床(点)。根据高剥蚀带的展布形态,可以将其大致分为两组:NWW向和近SN向。NWW向的高剥蚀带主要分布在扎家同哪-大场-稍日哦-加给陇洼一线,与甘德-玛多大断裂的位置近乎一致,呈现NWW向断续展布的形式;近SN向高剥蚀带主要分布在全区SN向沟谷的附近,且具有较好的吻合度。

    如前所述,高剥蚀带(高比值带)的分布与甘德-玛多大断裂和SN向断裂构造位置较吻合,可能指示了断裂构造活动造成高剥蚀率的现象。李琳业等[24]对矿田范围内的二叠系、三叠系地层的岩石地球化学特征参数进行了统计,认为W、Sn、Mo等元素含量在各时代地层岩石中比较稳定。据此推测:图 4-A中显示的高温元素富集与断裂构造中的热液活动和围岩蚀变有关,而且当前剥蚀面已达到断裂构造的深部位置,使得浅部低温元素剥蚀殆尽,高温元素/低温元素浓集系数比值呈明显高值。从地形地貌来看,甘德-玛多大断裂夹持二叠系地层,缺失上部三叠系地层,地势较高,推测其剥蚀程度大于其他地区,且目前属于高剥蚀率区域;SN向断裂发育于沟谷、河滩地貌,分割区内地层剥蚀程度亦较高。

    图 4-B中,高温元素/中温元素浓集系数比值普遍较小,大部分高值区呈零散分布,说明两组元素在大部分地区的富集程度趋于相同,该比值对于指示剥蚀程度的作用和意义有限。然而对比图 4-A图 4-B发现:在旁海东侧的启得喜然地区,高温元素/低温元素浓集系数比值以低值为特征,而高温元素/中温元素浓集系数比值却普遍较高。笔者对该现象分析后认为,旁海和启得喜然地区存在剥蚀成沟谷后又抬升至较高位置的过程,主要依据如下:①在上述2个地区,第四系和三叠系地层的两组元素浓集系数比值类似,且有异于其他地区,说明三叠系地层上部的水系沉积物与其附近第四系在主要地球化学性质上类似,可能属于同一来源;②旁海金矿点附近发现的砂金矿位于地势较高的位置,属于较特殊的现象,一个很好的解释就是旁海地区存在剥蚀沉降-重新抬升的过程;③大场地区整体地势呈西高东低,河流方向以自西向东为主;而旁海、启得喜然地区主干河流的水流方向是自东向西的,说明其地势较高,推测存在后期隆升的过程。基于上述分析,推测旁海和启得喜然地区剥蚀程度较高。

    由以上分析得出,大场地区利用水系沉积物判断剥蚀程度的评价指标为:

    浅剥蚀:(KW+KMo+KBi)/(KAs+KSb+KHg)<1.5。

    中剥蚀:(KW+KMo+KBi)/(KAs+KSb+KHg)=1.5~2.1。

    深剥蚀:(KW+KMo+KBi)/(KAs+KSb+KHg)>2.1。

    式中:K为各采样点的角标元素含量相对于全区的浓集系数。

    另外,不论是高温元素/低温元素浓集系数比值,还是高温元素/中温元素浓集系数比值,均反映出已知矿床(点)的剥蚀程度为弱-中等剥蚀,而且矿床(点)的位置多位于高剥蚀区与低剥蚀区过渡的位置,这对于以后的找矿工作具有参考意义。据图 4-A可以看出:北部矿床(点)剥蚀程度普遍较南部矿床(点)高。南部矿床(点)中,现有的矿床勘探资料显示,格涌尕玛考金矿点和大东沟金矿床附近砂金矿极富,而且地表矿体品位高、厚度小,结合图 4反映的剥蚀程度,认为两者剥蚀程度较高。综合以上讨论,参考各矿床(点)上及其附近的元素浓集系数比值大小,得出矿床(点)的剥蚀程度大小顺序为:扎拉依金矿床、扎拉依陇洼金矿点>格涌尕玛考金矿点、旁海金矿点、大东沟金矿床>加给陇洼金矿床>稍日哦金矿床、大场金矿床>扎家同哪金矿床>照大额金矿点。

    矿田范围内的组合异常可以分为7个异常区(图 5),分别为东达哈日乌拉(Ⅰ)、格涌贡玛(Ⅱ)、扎拉依北(Ⅲ)、照大额北(Ⅳ)、照大额南(Ⅴ)、旁海(Ⅵ)、扎拉依-大场(Ⅶ)组合异常区。其中扎拉依北异常区范围小,显示Cu、Zn、W、Mo、Sn等中高温元素异常,说明可能已剥蚀至矿体中下部;格涌贡玛、照大额北异常区和东达哈日乌拉异常区也以Cu、Zn、W、Sn、Mo、Bi等中高温元素异常为主,但都存在Hg元素异常,通过水系沉积物采样点位与Au、As、Sb、Hg元素质量分数分布图(图 6)可以看出:沿SE-NW方向,4个元素的高值组合有(Au-As-Sb)→(Au-Sb)→(Sb-Hg)的变化趋势。另外,李琳业等[24]和Wang等[25]通过分析区域土壤异常组合,认为含矿热液是沿甘德-玛多断裂自SE向NW方向逐步运移的,说明成矿流体沿甘德-玛多大断裂SE-NW向运移的过程,存在高温元素-中温元素-低温元素的水平分带现象。

    图  5  大场金矿田组合异常示意图及各异常区剥蚀程度三角图
    矿床(点)编号同图 1;Ⅰ~Ⅶ为异常区编号:Ⅰ.东达哈日乌拉; Ⅱ.格涌贡玛; Ⅲ.扎拉依北; Ⅳ.照大额北; Ⅴ.照大额南; Ⅵ.旁海; Ⅶ.扎拉依-大场
    Figure  5.  Sketch map of anomaly belt and triangular diagram showing denudation degree of Dachang ore field
    图  6  大场金矿田水系沉积物采样点位及Au、As、Sb、Hg元素质量分数图
    Figure  6.  Sketch map showing the sampling position and abundances of Au, As, Sb, Hg in sediments of drainage network of Dachang gold ore field

    同时,对大场金矿田中主要矿床的成矿标高统计表明:加给陇洼主矿体16-1矿化下限标高为+4 300 m左右,中部大场主矿体M2成矿下限标高为+4 000 m左右,而南东端扎家同哪主矿体Ⅳ-4-1下限标高为+3 700 m左右(图 7)。根据上述下限标高变化趋势,基本可以判断大场金矿田矿化下限标高具有北西高、南东低的特点。因此可以推测大场金矿田的成矿流体活动中心靠近矿田东南角,流体由深部向浅部上升,沿断裂构造向两侧运移并在合适的位置富集成矿。由于成矿流体是由深部向浅部上升,造成矿田中部的低温元素与西北部的高温元素富集标高近似,而低温元素(Au、As、Sb、Hg)的水平分带使得Hg元素在西北地区富集,形成Hg元素和高温元素异常叠加在一起的现象。根据以上分析可以认为东达哈日乌拉、格涌贡玛、照大额北异常区的Hg元素异常并非是由于深部矿化叠加晕的作用而形成,而是元素水平分带的结果,对剥蚀程度影响不大。因此认为这3个地区的剥蚀程度较高,且深部存在矿化信息的证据不足,其后续找矿工作需要慎重考虑。

    图  7  大场金矿田不同矿区矿化下限标高变化趋势示意图
    Figure  7.  Sketch map showing the regularities of gold mineralization varying with elevation in different mining area of Dachang gold ore field

    按照前述元素性质,可以将异常元素分为(W、Sn、Mo、Bi)、(Cu、Pb、Zn)和(Au、As、Sb、Hg)3个组合。根据公式(3)计算以上元素组合中各元素面金属量与其背景值比值的加和,将结果进行三角投图,得到图 5-D,该图指示各异常范围内剥蚀程度顺序为:扎拉依北异常区(Ⅲ)>格涌贡玛异常区(Ⅱ)>旁海异常区(Ⅵ)>照大额北异常区(Ⅳ)>扎拉依-大场异常区(Ⅶ)>照大额南异常区(Ⅴ)>东达哈日乌拉异常区(Ⅰ)。结合前述异常区元素组合分析,得到大场金矿田及其外围地区的剥蚀程度顺序为扎拉依北地区>格涌贡玛地区>旁海地区>照大额北地区>东达哈日乌拉地区>扎拉依-大场地区>照大额南地区。

    根据公式(3)计算大场金矿田组合异常中各元素的NAP值,将其标在该元素的右下角,并从大到小排序,得到异常元素的NAP值序列作为评序参考值(表 1)。根据前面的讨论,格涌贡玛、照大额北、东达哈日乌拉3个地区的Hg异常比较特殊,对剥蚀程度判别影响不大,所以本次研究将3个地区的Hg异常排除在外。另外,在确定异常元素水平分带序列时需要注意:由于一般水平分带中的内带是含矿热液运移的主要通道或矿化体的主要赋存位置,外带元素则是活动性较强的元素由内带向外带分异的结果,所以在某些异常元素分布明显偏离元素套合中心的情况下,水平分带序列应由中心向外排列[5, 26, 29, 32]

    表  1  研究区异常元素NAP值序列和水平分带序列
    Table  1.  Sequence of anomalies element NAP value and horizontal zonality sequence in Dachang gold ore field
    异常区名称 异常元素NAP值序列 异常元素水平分带序列
    东达哈日乌拉(Ⅰ) Sb21.9-Sn18.6-Bi9.1 Sn-Bi-Sb
    格涌贡玛(Ⅱ) Sn132.4-Zn129.1-Bi57.3-Cu19.4-Mo15.7 Sn-Zn-Bi-Cu-Mo
    扎拉依北(Ⅲ) W49.2-Zn23.3-Sn19.8-Mo12.5-Cu7.2 W-Zn-Sn-Mo-Cu
    照大额北(Ⅳ) Zn172.4-Sn98.1-Cu89.7-Bi65.0-Mo25.7-W24.1-Sb6.7 Zn-Sn-Cu-Bi-Mo-W-Sb
    照大额南(Ⅴ) Pb161.0-Zn123.0-Sn36.6-Cu15.0-Au12.3-Bi11.2 Pb-Zn-Sn-Cu-Au-Bi
    旁海(Ⅵ) Au57.9-Mo48.1-W22.0-Zn13.1-Cu11.8 Au-Zn-Cu-Mo-W
    扎拉依-大场(Ⅶ) a:Sb172.4-Mo171.4-As113.1-Au98.0-Zn91.9-W70.9-Sn54.5-Cu46.6-Bi40.6 Sb-As-Au-Zn-Cu-Mo-W-Sn-Bi
    b:Au152.3-As121.4-Sb98.0-W52.7-Sn45-Zn22.5-Cu21.2-Bi12.2 Sb-Au-As-Zn-Cu-W-Sn-Bi
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    图 8中可以看出:异常Ⅶ-a以加给陇洼金矿床-扎拉依金矿床一带为中心位置,内带由Au、As、Sb、Cu、Zn元素组成;外带由W、Sn、Mo、Bi元素组成,所以异常Ⅶ-a的水平分带序列为Sb-Au-As-Zn-Cu-Mo-W-Sn-Bi,其异常分带序列符合矿体浅部的特征,因此推测其剥蚀程度较小,现为矿体中上部。同样地,异常Ⅶ-b内带以大场金矿床为中心,由Au、As、Sb元素组成,外带由W、Sn、Bi、Cu、Zn元素组成,水平分带序列为Sb-Au-As-Zn-Cu-W-Sn-Bi,同样属于矿体中上部的分带序列,推测其剥蚀程度较小。另外,从整体上看,扎拉依-大场地区组合异常沿SE-NW方向,有(Au、As、Sb)→(Cu、Zn)→(W、Sn、Mo、Bi)的变化趋势,即低温元素-中温元素-高温元素的组合变化,推测扎拉依-大场地区剥蚀程度由SE向NW有增强的趋势。

    图  8  扎拉依-大场地区组合异常示意图
    1.扎拉依陇洼金矿点;2.加给陇洼金矿床;3.扎拉依金矿床;4.稍日哦金矿床;5.格涌尕玛考金矿点;6.大场金矿床;7.大东沟金矿床;8.扎家同哪金矿床
    Figure  8.  Sketch map of anomaly belt of Zhalayi-Dachang area

    类似地,结合异常元素NAP值序列和异常元素展布特征,可以得出各异常区内的元素水平分带序列如表 1。其中扎拉依北、格涌贡玛、东达哈日乌拉地区的异常元素序列为高温元素到中低温元素,符合矿体中下部的元素特征;照大额北、照大额南、旁海地区的元素序列为中低温元素到高温元素,符合矿体中上部的元素特征;扎拉依-大场地区的元素序列为低温元素到中高温元素,符合矿体上部的元素特征。对比各地区异常元素水平分带序列,得出各地区的剥蚀程度大小为:扎拉依北、格涌贡玛、东达哈日乌拉>照大额北、旁海>照大额南>扎拉依-大场。对比三角图解法,两者结论相似,但该方法更多地参考了元素展布特征,对前述讨论是很好的补充和验证。

    综合上述3种方法的讨论结果,可以认为在大场金矿田及周边地区,扎拉依北、格涌贡玛、东达哈日乌拉、照大额北地区的剥蚀程度较高;旁海、启得喜然地区的剥蚀程度中等;扎拉依-大场、照大额南地区的剥蚀程度一般。

    结合上述认识,笔者认为大场金矿田在已有的核心区外围(加给陇洼以西)进行找矿,距离成矿物质沉淀富集中心较近,找矿潜力较好,但是外围区大部分区域剥蚀程度较大,可能只利于寻找小规模的金矿床(点)。目前的找矿工作应该主要安排在剥蚀程度相对较小的地区,而且距离甘德-玛多大断裂较近的位置,例如照大额南靠近甘德-玛多大断裂的位置,目前在已发现的照大额南金矿点的北部地区出现了部分水系沉积物Au异常,指示可能具有较好的找矿潜力。

    (1) 利用水系沉积物元素地球化学特征,可以有效快速地对区域剥蚀程度开展评价,对前期评价区域成矿潜力具有较好的指示意义。大场地区的经验暗示在流体活动广泛、次生晕与原生晕地区地球化学特征具有较好相似性的地区,该方法具有一定的适用性。

    (2) 进行矿床和异常区的剥蚀程度评价时,次生晕分带评价序列的建立十分重要,在区域成矿地质背景和矿床特征分析的基础上,以已知区原生晕和次生晕地球化学特征为类比模型,并在评价过程中结合多种评价指标的对比使用,具有更好的指示作用。

    (3) 在大场金矿田及周边地区,扎拉依北、格涌贡玛、东达哈日乌拉、照大额北地区的剥蚀程度较高;旁海、启得喜然地区的剥蚀程度中等;扎拉依-大场、照大额南地区的剥蚀程度一般。矿床(点)的剥蚀程度大小顺序为:扎拉依金矿床、扎拉依陇洼金矿点>格涌尕玛考金矿点、旁海金矿点、大东沟金矿床>加给陇洼金矿床>稍日哦金矿床、大场金矿床>扎家同哪金矿床>照大额金矿点。

  • 图 1  大场金矿田地质简图

    Q.第四系;T3q.上三叠统清水河组;T2gd2.中三叠统甘德组上段;T2gd1.中三叠统甘德组下段;T1-2c3、T1-2c2、T1-2c1.下-中三叠统昌马河组上、中、下段;P2m.中二叠统马尔争组。1.扎拉依陇洼金矿点;2.旁海金矿点;3.加给陇洼金矿床;4.扎拉依金矿床;5.照大额南金矿点;6.稍日哦金矿床;7.格涌尕玛考金矿点;8.大场金矿床;9.大东沟金矿床;10.扎家同哪金矿床

    Figure 1.  Geological sketch map of Dachang gold ore field

    图 2  横向分带和剥蚀程度示意图[26]

    Figure 2.  Schematic diagram of lateral zonation and denudation

    图 3  大场金矿田单元素异常图

    Figure 3.  Geochemical anomaly maps of single element in the Dachang gold field area

    图 4  大场金矿田元素浓集系数比值等值线剥蚀程度图

    A.(KW+KMo+KBi)/(KAs+KSb+KHg)等值线图;B.(KW+KMo+KBi)/(KCu+KPb+KZn)等值线图;矿床(点)编号同图 1

    Figure 4.  Contour map of element concentration coefficient ratios showing denudation degree of Dachang gold ore field

    图 5  大场金矿田组合异常示意图及各异常区剥蚀程度三角图

    矿床(点)编号同图 1;Ⅰ~Ⅶ为异常区编号:Ⅰ.东达哈日乌拉; Ⅱ.格涌贡玛; Ⅲ.扎拉依北; Ⅳ.照大额北; Ⅴ.照大额南; Ⅵ.旁海; Ⅶ.扎拉依-大场

    Figure 5.  Sketch map of anomaly belt and triangular diagram showing denudation degree of Dachang ore field

    图 6  大场金矿田水系沉积物采样点位及Au、As、Sb、Hg元素质量分数图

    Figure 6.  Sketch map showing the sampling position and abundances of Au, As, Sb, Hg in sediments of drainage network of Dachang gold ore field

    图 7  大场金矿田不同矿区矿化下限标高变化趋势示意图

    Figure 7.  Sketch map showing the regularities of gold mineralization varying with elevation in different mining area of Dachang gold ore field

    图 8  扎拉依-大场地区组合异常示意图

    1.扎拉依陇洼金矿点;2.加给陇洼金矿床;3.扎拉依金矿床;4.稍日哦金矿床;5.格涌尕玛考金矿点;6.大场金矿床;7.大东沟金矿床;8.扎家同哪金矿床

    Figure 8.  Sketch map of anomaly belt of Zhalayi-Dachang area

    表  1  研究区异常元素NAP值序列和水平分带序列

    Table  1.   Sequence of anomalies element NAP value and horizontal zonality sequence in Dachang gold ore field

    异常区名称 异常元素NAP值序列 异常元素水平分带序列
    东达哈日乌拉(Ⅰ) Sb21.9-Sn18.6-Bi9.1 Sn-Bi-Sb
    格涌贡玛(Ⅱ) Sn132.4-Zn129.1-Bi57.3-Cu19.4-Mo15.7 Sn-Zn-Bi-Cu-Mo
    扎拉依北(Ⅲ) W49.2-Zn23.3-Sn19.8-Mo12.5-Cu7.2 W-Zn-Sn-Mo-Cu
    照大额北(Ⅳ) Zn172.4-Sn98.1-Cu89.7-Bi65.0-Mo25.7-W24.1-Sb6.7 Zn-Sn-Cu-Bi-Mo-W-Sb
    照大额南(Ⅴ) Pb161.0-Zn123.0-Sn36.6-Cu15.0-Au12.3-Bi11.2 Pb-Zn-Sn-Cu-Au-Bi
    旁海(Ⅵ) Au57.9-Mo48.1-W22.0-Zn13.1-Cu11.8 Au-Zn-Cu-Mo-W
    扎拉依-大场(Ⅶ) a:Sb172.4-Mo171.4-As113.1-Au98.0-Zn91.9-W70.9-Sn54.5-Cu46.6-Bi40.6 Sb-As-Au-Zn-Cu-Mo-W-Sn-Bi
    b:Au152.3-As121.4-Sb98.0-W52.7-Sn45-Zn22.5-Cu21.2-Bi12.2 Sb-Au-As-Zn-Cu-W-Sn-Bi
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