西秦岭夏河县姜隆哇岩体的发现及其对找矿的指示意义

徐永利,刘景显,严 康,李康宁,魏学平

(甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院)

引 言

近年来,西秦岭造山带的金、铜成矿作用是与造山过程中的区域变质作用有关,还是与岩浆活动有关,一直是诸多学者研究关注的重点[1-22]。针对中酸性侵入岩、岩脉与金(铜多金属)成矿的关系,以及印支期岩浆活动与成矿作用的关系,做了大量的研究工作,总结了典型金(铜)矿床的地质矿化特征、地球化学特征、时空分布特征,以及中酸性侵入岩的岩性特征、形成时代和演化过程[1]。研究认为:西秦岭造山带构造-岩浆在印支运动作用下活动强烈,产出各类矿产,成矿类型多样,呈现出“北西向成带、北东向成串”的特点[2];夏河—合作地区具备形成与中酸性侵入岩有关的金铜等多金属矿床的条件,夏河—合作断裂以北,剥蚀程度较高,发育铜、金、钨、铅、锌等矿化,该断裂以南剥蚀程度较低,发育金、汞、锑等矿化,且矿化受断裂控制明显[3];埃达克岩型花岗岩属高钾钙碱系列,对寻找金铜矿产具有一定的指导意义[4];印支期埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩发育,金铜矿大多与埃达克岩或喜马拉雅型花岗岩有关[5];岩浆活动频繁,其北缘印支期埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩与金、铜、钼等成矿作用有关[6];早子沟金矿区外围广泛发育花岗岩类侵入体和中酸性脉岩,其金矿化主要赋存于闪长玢岩脉体中或者脉体与围岩的接触带上[7];夏河—合作地区在早—中三叠世(230～250 Ma)多期次侵位的钛铁矿系列I型中酸性岩浆是金成矿作用的成矿流体和成矿物质的主要来源[1];岩脉、花岗岩与金矿化是同一构造-岩浆旋回内壳幔相互作用的产物,金成矿与岩脉在物质成分上具有同源和继承演化关系[2]。夏河—合作地区弧岩浆具有形成大型—超大型矿床的有利条件[12,15-16],且夏河—合作断裂以南具备形成金、锑矿床的条件[18-23]。

笔者在实施中国地质调查局项目“甘肃省夏河—合作地区金矿整装勘查区矿产调查与找矿预测”、 甘肃省基础地质调查项目“甘肃省夏河县西科—塔哇地区1∶5万矿产远景调查”、甘肃省地勘基金项目“甘肃省夏河县姜隆哇金矿预查”时,在甘肃省夏河县姜隆哇地区首次发现了姜隆哇岩体和中酸性岩脉。根据姜隆哇岩体全岩稀土元素及微量元素特征,判断分析其岩石地球化学特征,认为姜隆哇岩体岩石类型属于过铝质—强过铝质和高钾钙碱—钾玄岩系列花岗岩,具有寻找金矿床的前景。本文通过对姜隆哇地区地质特征、水系沉积物地球化学特征、地面高精度磁法地球物理特征研究,结合姜隆哇岩体特征,阐述了姜隆哇地区具有寻找金多金属矿的找矿前景,以期该找矿思路为周边同类型矿床勘查工作提供一定参考。

1 区域地质背景

研究区地处西秦岭造山带(见图1-A),隶属于夏河—徽县汞、锑、金地球化学域[24]。西秦岭造山带是中国最重要的金成矿带之一[1],其内已发现早子沟、加甘滩、以地南、加木龙等多个大型—超大型金矿床。构造-岩浆在印支运动作用下强烈活动,各类矿产呈现出“北西向成带、北东向成串”的特点(见图1-B)。区域上地层整体呈新堡—力士山复背斜,北西向带状展布。以夏河—合作断裂为界,以北为古生代地层,主要有石炭系、二叠系,为滨浅海相陆源碎屑岩夹碳酸盐岩建造。以南主要为三叠系,为一套半深海斜坡相细碎屑岩复理石建造。研究区位于新堡—力士山复背斜南翼,出露地层主要为中生界上三叠统。

1—第四系 2—新近系 3—上三叠统 4—下三叠统 5—二叠系 6—石炭系 7—白垩纪玄武岩 8—三叠纪火山岩 9—印支期花岗岩 10—中酸性岩脉 11—石英脉 12—断裂 13—角度不整合界线 14—金矿床(点) 15—铜矿床(点) 16—铅矿床(点) 17—锑矿床(点) 18—汞矿床(点) 19—铁矿床(点) 20—铁铜矿床(点) 21—铜钼矿床(点) 22—铜钨矿床(点) 23—多金属矿床(点)

2 研究区地质特征

2.1 地质概况

在研究前人资料的基础上,结合本次调查成果,认为研究区出露地层主要为上三叠统大河坝组(T3d),局部出露第四系(Q)(见图2)。根据空间展布特征,研究区内断裂大致可分为北西向断裂和北东向断裂。其中,北西向断裂控制早期地层展布,北东向断裂总体上相对较晚,分布较为广泛,与成矿关系较为密切,表现为F5、F6、F7、F8、F9、F11、F13、F15、F16、F17、F18、F19、F20等断裂。项目在实施过程中,在姜隆哇地区首次发现了姜隆哇岩体。

1—第四系 2—大河坝组 3—花岗闪长斑岩 4—花岗闪长岩脉 5—花岗闪长斑岩脉 6—石英闪长岩脉 7—石英闪长玢岩脉 8—平移断裂 9—逆断裂 10—性质不明断裂 11—地质界线 12—产状 13—金矿化体 14—银矿化体

2.2 姜隆哇岩体宏观特征

姜隆哇岩体规模较小,以小岩株形式产出,分布形态与北东向构造线方向基本一致,岩性主要为花岗闪长斑岩,周边发育花岗闪长岩、石英闪长岩等中酸性岩脉。姜隆哇岩体分布于姜隆哇沟系南东约1 km处,地表形态呈近似椭圆状,长轴方向呈北东东向,长约400 m,短轴宽65～145 m。该岩体与地层侵入界线较为清楚,接触带上具有角岩化和少量的褐铁矿化现象[25]。

2.3 姜隆哇岩体微观特征

花岗闪长斑岩呈灰色—灰白色,由粒径截然不同的斑晶和基质组成,次生蚀变明显。斑晶包括斜长石、钾长石、石英、角闪石和黑云母等,受熔蚀部分晶体的棱边略显浑圆,粒度0.2～2.2 mm。石英具弯曲状熔蚀港湾,部分石英包裹微细粒长石和云母。长石多呈宽板状和短柱状,斜长石具卡式双晶和聚片双晶(见图3-a),发育绢云母化、白云母化和方解石化;钾长石具格子双晶(见图3-b)和条纹构造,属微斜条纹长石,发育微黏土化。角闪石常被次闪石和微鳞片状黑云母交代。基质主要由斜长石、石英、黑云母、金属矿物、锆石和磷灰石等组成,粒度0.02～0.1 mm,黑云母被绿泥石集合体交代。

a—斑状结构,斑晶包括石英(Qz)、斜长石(Pl)、 黑云母(Bi)和角闪石(Hb)等,斜长石正环带十分发育 b—基质细微晶结构,斑晶包括石英(Qz)、钾长石(Kf)等, 基质中交代矿物方解石(Cal)的含量较高

3 地球物理特征

研究区内地层岩性以砂岩、板岩等碎屑岩为主,其磁性普遍较弱,属无磁或弱磁性地层。研究区1∶5万地面高精度磁测磁异常及推断构造图见图4。由图4可知:研究区磁异常强度较低,正异常极值为182.32 nT,负异常极值为-130.33 nT,磁异常平均值约为0.67 nT。为了较清晰反映该区磁异常,经过多次对比分析,选择以5 nT为等值线圈定磁异常。其中,与研究区有关的是C15、C16磁异常。

1—0等值线 2—正等值线 3—负等值线 4—极值点及极值 5—断裂及编号 6—磁异常及编号 7—研究区

磁异常C15位于姜隆哇地区,是研究区内异常强度最高的磁异常。该异常主体部分以20 nT等值线圈定,为轴状异常;沿北北东向长约2 850 m,北西西向宽约1 560 m,极值为105.16 nT。经查证,该异常与化探综合异常、遥感环形构造套合极好,C15磁异常与F5断裂展布方向基本一致,磁异常正好反映姜隆哇岩体产出形态及出露范围,认为该异常为浅部岩体导致。

磁异常C16处于阿芒—姜隆哇一带,以20 nT等直线圈定,由沿北西向依次排开的椭圆形、轴状正异常组成,具有4个异常中心,极值分别为21.21 nT、20.47 nT、20.73 nT、22.09 nT。若以15 nT等值线衡量,该异常分布范围极广,南东方向则与C15磁异常融合,与化探综合异常、遥感环形构造套合均较好,形成展布范围大、异常强度高的正磁异常。经查证,该异常由浅部岩体引起,岩性主要为花岗闪长岩。

4 地球化学特征

4.1 1∶5万地球化学异常特征

通过开展1∶5万水系沉积物测量工作,在姜隆哇地区圈定了AS32综合异常。AS32综合异常与F61断裂关系密切。AS32综合异常形态不规则,东西长11 km,南北宽5.15 km,异常面积29.38 km2。异常区主要出露地层为大河坝组,大河坝组岩性以中厚层岩屑长石砂岩、岩屑石英砂岩、粉砂岩、钙质板岩为主。AS32综合异常元素组合复杂,以中、低温元素异常为主。异常主元素为Au,特征元素组合为Au、Ag、As。Au-47异常Au最大值为163.00×10-9,Ag-37异常Ag最大值为2 320.00×10-9,As-38异常As最大值为2 696.00×10-6,Sb-41异常Sb最大值为344.00×10-6;Au、Ag、Ag、Sb、Bi异常套合较好,Cu、Mo、W异常套合一般;Au、As、Sb、Hg、Bi元素具外、中、内带,Ag、Cu、Mo、W元素具外、中带;Bi、As、Sb、Pb、Zn异常衬度高,Au、Ag、Cu、Mo、W、Hg、La异常衬度中等;Au、As、Bi异常规模大,Ag、Cu、Mo、W、Pb异常规模中等(见图5、表1)。

表1 AS32综合异常特征

1—第四系 2—大河坝组 3—花岗闪长斑岩 4—断裂 5—地质界线 6—综合异常及编号

4.2 1∶1万地球化学异常特征

4.2.1 元素富集离散特征

根据研究区1∶1万土壤样品各元素异常统计结果,用各元素原始数据的变化系数(Cv1)与背景数据的变化系数(Cv2)分别反映2种数据的离散程度,Cv1反映地球化学场相对变化幅度,Cv1/Cv2则反映背景处理时的剔除程度(见图6)。研究区内剔除前后变化系数>1的有Au、As、Sb、Hg等元素,其中Au、As变化系数分别高达8.01,4.66,指示该类元素分布极不均匀,离散程度较大,呈现局部高异常,具备富集成矿的可能性很大或作为指示元素反映主成矿元素成矿可能性很大。综合西秦岭造山带成矿规律认为,研究区内热液元素Au、As、Sb、Hg含量在区内变化幅度比较大,高强度数据比较多,研究区内主成矿元素为Au,可兼顾Ag、Sb等元素。

图6 各元素剔除前后变化系数对比图

4.2.2 元素相关性

为了解元素间相关关系、主要元素聚合趋势和成因联系,对研究区内1∶1万土壤测量分析Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Mo等10种元素的原始数据进行R型聚类分析。以相关系数0.35划分,可将研究区内元素划分为4类(见图7)。

图7 R型聚类分析谱系图

第1类:组成元素为Au、As、Sb,属于低温成矿元素组合。与Au元素线性相关最为密切的元素是As,相关系数0.58,反映了该类元素与侵入岩有关的构造蚀变岩型金矿关系密切。

第2类:组成元素为Pb、Zn、Ag,属中温成矿元素组合。元素相关性好,与Pb元素线性相关最为密切的元素是Zn,相关系数0.55,Pb、Ag相关系数0.43。

第3类:组成元素为Cu、W、Mo,属于中高温热液元素。反映了研究区内岩体、岩脉发育的部位,尤其是W、Mo元素反映中酸性侵入岩特征明显,其相关系数0.40。

第4类:组成元素为Hg,属于低温热液元素,反映了北西向构造特征。

4.2.3 剖面查证

本次采用以土壤测量为主,以土壤剖面测量为辅的工作手段,较为全面地开展了异常查证工作。在蚀变部位采用10～20 m点距,一般部位采用20～40 m点距开展了土壤剖面测量工作。经查证发现,成矿元素异常重现性较好,尤其是在7点,8点As、Sb元素套合好,出现高值(见图8),出露岩性主要为长石砂岩,剖面上呈现低温元素组合(Au、As、Hg、Sb)、中温元素组合(Ag、Pb、Zn)、中高温元素组合(Cu、W、Mo)3类异常各自相似分带的现象,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;根据地表采集拣块样分析,金品位为0.12×10-6～1.05×10-6,银品位为57.3×10-6～495×10-6,含矿岩石为黄褐色碎裂长石砂岩,具方铅矿化、赤铁矿化、褐铁矿化、黄铁矿化,少量黄钾铁矾矿化,局部发育黑云母化、绿泥石化。此异常由断裂蚀变带引起,有进一步研究价值。

图8 TP05土壤剖面元素异常分布图

5 矿化蚀变带特征

2017—2018年,通过开展预查工作,在研究区内初步圈定了6条矿化蚀变带。矿化蚀变带主要赋存于大河坝组四段砂岩夹粉砂岩中,大多受北东向断裂带控制,个别受北西向断裂带控制。矿化蚀变带规模大小不等,矿体总体走向呈北东向,倾向呈北西向,走向多呈70°～85°,个别呈315°。矿化蚀变带形态较简单,呈似层状、脉状,部分矿化蚀变带沿走向方向有膨大、缩小、尖灭、再现的特征,以Au1矿化蚀变带和Ag1矿化蚀变带为代表。

Au1矿化蚀变带:受F15断裂破碎带控制,产状340°∠45°～355°∠55°。该矿化蚀变带中间被断续出露的脉岩贯入(见图9-a)),该带内采集的拣块化学样品金品位为0.50×10-6～2.20×10-6,由此发现了Au1矿化体(见图9-b))。含矿岩石为黄褐色强褐铁矿化岩屑长石砂岩和褐铁矿化粉砂质板岩,普遍具有硅化、褐铁矿化、赤铁矿化、黄铁矿化、高岭土化等,局部发育黑云母化、绿泥石化。

Ag1矿化蚀变带:受F17断裂破碎带控制,该带被后期北西向断裂F22错断。该带内采集的拣块化学样品金品位为0.12×10-6～1.05×10-6,银品位为57.3×10-6～495×10-6。利用采样线CX02(见图9-c))发现1条Ag矿化体(见图9-d)),银品位为59.85×10-6,金品位为0.46×10-6。含矿岩石为黄褐色碎裂长石砂岩夹粉砂岩,具方铅矿化、赤铁矿化、褐铁矿化、黄铁矿化,少量黄钾铁矾矿化,局部发育黑云母化、绿泥石化。

6 结 论

1)姜隆哇地区断裂发育,地层以大河坝组为主;通过理论联系实践调查,发现了姜隆哇岩体,岩体以小岩株形式产出,分布形态与北东向构造线方向基本一致,岩性主要为花岗闪长斑岩,周边发育花岗闪长岩脉、石英闪长岩等中酸性脉岩。

2)姜隆哇地区的Au、As、Sb等低温组合成矿元素,指示了与侵入岩有关的构造蚀变岩型金、锑矿化;Pb、Zn、Ag等中温组合成矿元素,指示了与侵入岩有关的热液型银、铅、锌矿化;Cu、W、Mo等中高温热液元素,反映了岩体、岩脉发育的部位及产出形态。

3)C15磁异常与化探综合异常、遥感环形构造套合极好,异常形态与F5断裂展布方向基本一致。该磁异常强度最高,总体呈北北东向展布,正好反映姜隆哇岩体产出形态,认为该异常为浅部岩体导致。

4)综合地物化遥信息,优选找矿靶区,将理论指导运用贯穿于矿产勘查实践工作是实现找矿突破的有效途径。姜隆哇岩体及金、银矿化的发现就是理论指导实践的结果。