地电化学提取技术在贵州猪拱塘铅锌矿川洞测区的运用
doi: 10.20008/j.kckc.202507014
鲁承业1,2 , 欧阳菲1 , 谢小峰3 , 苏特3
1. 桂林理工大学地球科学学院隐伏矿床研究所,广西 桂林 541004
2. 贵州省地质矿产勘查开发局一O四地质大队,贵州 都匀 558000
3. 贵州省地质矿产勘查开发局一O三地质大队,贵州 铜仁 554300
基金项目: 本文受“十三五”国家重点研发计划课题深部铀成矿信息识别技术研究(2017YFC0602604)与“毕节试验区赫章县猪拱塘铅锌矿深部及外围地质三维空间调查评价(黔自然资函[2022]427号)”联合资助
Application of geoelectrochemical extraction technology in Chuandong survey area of Zhugongtang lead-zinc mine in Guizhou
LU Chengye1,2 , OUYANG Fei1 , XIE Xiaofeng3 , SU Te3
1. College of Earth Science, Institute of Concealed Mine Prospecting, Guilin University of Technology, Guilin 541004 , Guangxi, China
2. 104 Geological Team, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou, Duyun 558000 , Guizhou, China
3. 103 Geological Team, Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou, Tongren 554300 , Guizhou, China
摘要
地电化学提取技术是通过施加人工电场,破坏地下岩石中离子的动态平衡,促使离子由深部向离子吸收器迁移,通过测量离子吸收器中的元素含量,发现与隐伏矿体相关的元素异常,从而指示找矿。赫章猪拱塘铅锌矿是中国十分重要的超大型铅锌战略矿产地,其外围和深部仍具有较好的成矿背景,为优选猪拱塘铅锌矿中部川洞测区的找矿靶区,在此地区运用地电化学提取技术开展成矿预测工作。本文通过对地电提取元素进行统计学分析,分析出Pb、Zn元素为区内成矿有利元素,通过R型聚类分析和因子分析,并结合实际地质情况,划分出Cd-Zn-Mn-Pb、As-Ti-V、Cu-Ni共3组成矿元素组合。采用含量-频数分形法求取单元素异常下限,结合地质背景、元素异常特征以及土壤离子电导率异常圈定出3个成矿预测靶区。研究成果可为川洞测区钻探验证提供依据,同时填补了地电提取技术在该区运用的空白。
Abstract
Geoelectrochemical extraction technology is to destroy the dynamic balance of ions in underground rocks by applying artificial electric field, so as to promote the migration of ions from deep to ion absorber. By measuring the element content in ion absorber, the element anomalies related to concealed ore bodies are found, so as to indicate prospecting. The Zhugongtang lead-zinc deposit in Hezhang is a highly significant and extremely huge strategic lead-zinc deposit in China. Its periphery and deeper sections still exhibit a favorable metallogenic background. In order to optimize the prospecting target area of the Chuandong survey area in the middle of the Zhugongtang lead-zinc deposit, Geoelectrochemical extraction technology was used to carry out a metallogenic prognosis. Based on the statistical analysis of the elements extracted from geoelectricity, Pb and Zn were decided as the favorable elements to be mineralization. Three mineral element combinations (Cd-Zn-Mn-Pb, As-Ti-V, Cu-Ni) were decided based on the actual geological conditions, R cluster and factor analysis. The content-frequency fractal method was used to calculate the threshold of single-element anomaly. Three metallogenic prognosis target areas were delineated by combining geological background, element anomaly properties and soil ion conductivity anomaly. Through this study, it can provide a basis for drilling verification in Chuandong survey area, and fill the gap in the application of geoelectric extraction technology in this area.
0 引言
地电化学提取技术是一种以人工电场作为技术支撑,离子吸收、电解池、原电池原理及电化学溶解为理论依据的地球化学方法。地电化学提取技术有别于传统土壤地球化学测量原理及反映深度,其在外加电场的作用下,破坏地下岩石中离子的原始动态平衡,从而使离子由深部向离子吸收器迁移 (图1),经过一段时间后,地下岩石离子会重新形成新的动态平衡,同时离子接收器接收的离子会达到饱和状态,通过测试分析离子收集器中元素及含量,发现与隐伏矿体有关的元素异常,从而达到找矿的目的(罗先熔,2005)。地电化学提取技术作为深穿透地球化学勘查方法之一,在中国寻找隐伏矿方面取得良好效果(孙跃等,2023张玲等,2024),如川西雅江木绒锂矿区(岳大斌等,2023)在 500 m 以浅发现了矿体异常,助力发现亚洲最大规模伟晶岩型单体锂矿;洛恪顿铅锌多金属矿区(李帅等, 2020)经钻探工程验证,在地下540 m深部发现了厚 6 m的富Ag、Cu矿体;贵州织金新麦铅锌矿区(李智芳等,2015)经钻探工程验证,在地下 200 m 发现了具工业品位的铅锌矿体,累计查明矿体厚度9.65 m, Zn品位1.04%~13.00%。
猪拱塘铅锌矿位于贵州省赫章县南西约 15 km,地理坐标:东经 104°30'10″~104°42'09″、北纬 26°57'28″~27°08'14″,川洞研究区位于猪拱塘铅锌矿中部,自 20 世纪 50 年代贵州省在该区开展了 1∶ 20万区域地球化学调查之后,相继进行了区域地质调查、区域地球物理、区域地球化学、遥感地质、矿产勘查等工作。2019 年,贵州省地矿局 113 地质大队在该区累计查明铅锌金属资源量 327.44 万 t,矿床平均品位Pb2.27%、Zn 6.76%,为中国十分重要的超大型铅锌战略矿产地,通过研究该矿床的深部仍具有较好的成矿条件,为此,在该区开展地电化学提取技术寻找深部隐伏矿的研究工作。
1地电提取装置及原理图
1 —人工电源;2—电线;3—碳棒;4—泡塑;5—滤纸
本文在以往工作、地质综合研究和大数据挖掘的基础上,在该区首次运用地电化学提取技术探寻深部矿体,通过可行性研究分析,进而分析地电提取的元素组合、异常特征和空间分布规律,辅以土壤离子电导率法,圈定成矿预测靶区,为下一步钻孔验证提供依据。
1 地质概况
1.1 区域地质概况
该区大地构造位置处于上扬子地块西南缘,特提斯—喜马拉雅构造域与滨太平洋构造域共同控制的区域,地处小江、师宗—弥勒、垭都—蟒硐 3 条深大断裂围限的三角地带北东缘(韩润生等, 2014),是川—滇—黔铅锌成矿域上重要的铅锌成矿带和导控矿构造(金中国和黄智龙,2009),区域上属峨眉山大火成岩省的东区东缘部分,具有形成大型矿床的构造“边缘”成矿特征。
区内主要出露泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第四系(图2)。赋矿层位为中泥盆统独山组—中二叠统茅口组碳酸盐岩地层,岩性以粗晶白云岩、白云质灰岩、灰岩为主,其次为泥灰岩。
研究区位于垭都—蟒硐断裂带北西端,区内以北西向逆冲断层为主,北东向及近东西向走滑断层次之,褶皱不发育,北西向断层由一系列倾向南西的逆冲断层组成,为主要的容矿及控矿构造,对铅锌矿体的形成具有重要意义。区内岩浆活动发育,主要为早二叠世晚期—晚二叠世早期基性岩浆喷溢形成的峨眉山玄武岩以及与其时间相近的同源、浅成侵入辉绿岩。
2研究区大地构造位置图(a)与地质简图(b,据何良伦等,2019修改)
1—侏罗系;2—三叠系;3—二叠系;4—石炭系;5—泥盆系;6—志留系;7—断层;8—地层界线;9—省界;10—猪拱塘铅锌矿区;11—研究区 Hz—华夏陆块;SYz—上扬子陆块;XYz—下扬子陆块;Ⅲ1—上扬子北缘活动带;Ⅲ2—四川中生代前陆盆地;Ⅲ3—鄂湘渝黔陆褶断冲断带; Ⅲ4—江南加里东造山带;Ⅲ5—南盘江—右江造山带;Ⅲ6—康滇隆褶带
1.2 研究区地质概况
1.2.1 地层
区内出露地层为下石炭统摆佐组、上石炭统黄龙组和马平组,中二叠统梁山组、栖霞组、茅口组以及零星分布的第四系(图3)。中二叠统栖霞组(P2q) 作为研究区主要铅锌矿容矿层,整体为一套浅海开阔台地相碳酸盐岩,根据岩性组合特征分为 3 个岩性段:第一段(P2q1)为深灰—灰黑色中厚层—块状泥晶灰岩、生物屑灰岩夹灰黑色薄层炭质泥岩;第二段(P2q2)为灰—浅灰色中厚层—块状泥晶灰岩、生物屑灰岩夹白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩团块;第三段(P2q3)为灰—深灰色厚层—块状泥晶灰岩、生物屑灰岩,局部深灰色薄层泥岩及燧石结核,含珊瑚及䗴类古生物化石。
3研究区地质图及取样点分布图
1—中二叠统茅口组;2—中二叠统栖霞组第三段;3—中二叠统栖霞组第二段;4—中二叠统栖霞组第一段;5—中二叠统梁山组;6—上石炭统马平组;7—上石炭统黄龙组;8—下石炭统摆佐组;9—正断层;10—逆断层;11—岩层产状;12—地质界线;13—背斜;14—研究区;15—采样点
1.2.2 构造
研究区位于垭都—蟒硐断裂带北西段,构造变形强烈,断裂构造以北西向为主,F4 断层上盘整体为倾向南西的单斜构造,褶皱构造较发育,南侧见一规模较大的向斜。
逆冲断层F2呈南东—北西向展布,仅在研究区北部出露一小段,倾向南西,倾角 40°~75°,断面倾角陡缓起伏。该断层破碎带以断层角砾、断层泥、碎裂岩及灰岩透镜体组成,角砾成分为灰岩、白云岩、石英砂岩等,呈棱角—次棱角—次圆状,由泥质、钙质、方解石等胶结,具明显褐铁矿化、方解石化、硅化、白云石化及铁质浸染现象,地表零星见弱铅锌矿化现象。
逆冲断层 F3 呈北西向展布,出露于研究区北部,倾向南西,倾角40°~65°。断层破碎带见大量石英砂岩、蚀变白云岩、粗晶白云岩及灰岩等角砾,呈棱角状,泥质胶结为主,蚀变强烈,主要为白云石化、方解石化以及硅化,局部见褐铁矿化及铁质浸染现象,该断层与 F1、F2 在区域上构成垭都—蟒硐断裂北西段前缘叠瓦扇构造。
2 样品的采集分析
本次地电化学提取采样工作共布设 4 条测线,采用200 m线距、40 m点距的采样网度,重点区域点距加密到 20 m。地电化学提取采用桂林理工大学隐伏矿床预测研究所研制的独立供电低电压偶极子提取装置(图1),野外工作条件为提取时间 24 h、工作电压 9 V、两电极距离 1 m、提取液为 10% 浓度硝酸 1000 mL(杨青松等,2023),共采集 270 件地电提取样及270件土壤离子电导率样。
地电提取样品测试分析由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所承担,采用 ICP-MS 和 ICP-AES 分析方法,各元素分析精度 RSD 均小于 5%。土壤离子电导率样品测试分析由桂林理工大学隐伏矿床研究所独立完成,使用上海雷磁-上海仪电科学仪器股份有限公司制造生产 DDSJ-308A 型电导率仪,重分析抽查样比例大于10%。
3 可行性研究
为了验证地电化学提取技术的应用效果(李杰伟,2023),利用地电提取在川洞测区已见矿 1 线剖面上进行可行性研究,地电提取方法呈现出较为清晰的异常(图4),对深部矿体进行了较好的反映。
(1)土壤离子电导率(图4a)在剖面上形成三峰式形态,异常高值位于 29 号、44 号和 84 点位,其中 84 号点位与已知矿体的赋存部位呈良好的对应关系,且较清晰地指示了I-3号矿体的赋存部位,Con1异常区域 76号点位对应的异常小峰指示了Ⅱ-2、 Ⅴ-8、Ⅳ-9号矿体。
4川洞测区1号线地电化学剖面图
a—土壤离子电导率异常剖面图;b—地电提取与土壤化探Zn元素异常图;c—地电提取与土壤化探Pb元素异常图;d—1号勘查线剖面图1—峨眉山玄武岩;2—茅口组;3—栖霞组;4—摆佐组;5—旧司组;6—上司组;7—祥摆组;8—尧梭组;9—望城坡组;10—韩家店组;11—断层及编号;12—推测断层;13—同沉积断层及编号;14—推测地层界线;15—矿体及编号;16—钻孔位置及编号
5对数转换后的箱型图
(2)地电提取主成矿 Pb 和 Zn 元素(图4b、c)均表现出多峰形态,Zn-2 异常区域 76 号点位和 Pb-1 异常区域 74~78 号点位均指示了Ⅱ-2、Ⅴ-8、Ⅳ-9 号矿体,Zn-1 异常区域 88~91 点位和 Pb-1 异常区域88~91点位指示了I-3号矿体。
同时为进一步验证地电化学提取技术找矿的可行性,本次与传统土壤地球化学方法进行了对比 (图4b、c),在剖面右侧靠近F2断裂带出露地表的位置,土壤地球化学存在异常,但强度不高,而地电提取出现宽大的强异常,异常位置与已知矿对应较好;在 86 号点位地电提取出现了单点强异常,此处已有钻孔揭露的隐伏矿体,但土壤地球化学无异常。
综上所述,地电化学提取的异常特征与形态能更好地反映深部矿体的位置,而土壤地球化学对于该区深部找矿指示意义不大,表明该区运用地电化学提取技术寻找深部隐伏铅锌矿体是可行的。
4 统计学特征
4.1 变异系数、富集系数特征
通过对各元素原始数据的箱型图研究,发现所有元素均不服从正态分布均为正偏分布,且需要剔除的特异值数量占比较大,为避免异常观测值的干扰影响,对原始数据进行对数转换(王宇慧,2021),转换后的箱型图能更加客观地反映元素的统计分布特征。
通过表1数据分析发现,10 种元素均存在较大离散性,所有元素的最大值、最小值与算数平均值相差较大,且所有元素均不符合正态分布。通过对数转换后(图5),所有元素已基本符合正态分布,所有元素的中位数基本位于箱子最中间,表明统计分布特征是合理的,但 Cd、Mn 仍具有明显的正偏分布。
1统计学参数
注:除Cd元素含量单位为10-9 外,各地电提取元素含量单位均为10-6
原始数据的变异系数代表某一元素集的相对离散程度,变异系数值越大,表示其分布越不均匀 (杨青松等,2022梁鸣等,2023)。Cv1/Cv2比值可反映背景拟合处理时对于极值的削平程度(袁和和许云鹏,2021)。原始数据中 Cu(2.05)、Mn(2.95)、Cd (3.67)、Zn(1.07)变异系数(Cv1)均大于 1(表1),表明这4种元素在研究区分布极不均匀,离散性较高,而剔除特异值后的变异系数 Cv2数值均变小,表明数据离散性降低。根据Cv1/Cv2结果显示,Cd(8.19)、 Mn(4.88)、Pb(3.22)、Zn(4.65)均大于 3.2,说明这 4类元素被剔除的高值点较多,局部富集的可能性较高。散点图(图6)中,Cd、Mn、Cu、Zn、Pb元素的高强数据占比较大,分异程度较高,变化幅度较大,富集成矿潜力较大;As、V、Ni、Ti、Ag 元素的高强数据占比小,分异程度小,变化幅度小,富集成矿潜力小。
6地电提取元素散点图
2元素分形统计
4.2 元素分形特征
20 世纪 80 年代以来,随着分形科学的发展,许多地球化学家认为地球化学场的元素分布具有标度不变性,即服从分形分布(Donald,1986)。地球化学场背景和异常的形成机制不同,将具有不同的分形标度,因此可以利用分形标度的不同来确定地球化学场元素的异常下限(Qiu et al.,1994)。元素含量-频数分形模型,可以揭示地球化学异常的空间分形结构。分形图中直线斜率为分形维数,将图形中最后一处的拐点所对应的数值(C0)作为地球化学异常下限值(T)(表2)。
一般来讲,分维数 D 反映了元素含量在空间分布上的丛集程度和不均匀程度,D值越小,表明元素的丛集程度越高。由元素含量-频数分形图(图7) 可知,D1值普遍小于 1,表明元素差异性较小,在该区呈低背景值分布,而V元素D1大于1,表明元素在该区背景值相对较高;以分维系数 D2=2 为界,Cu、 Mn、Ni、Pb、Zn 元素均小于 2,表明这些元素在研究区空间分布差异大,丛集程度高,呈现多标度分型特征,经历了两次及以上的次生富集作用。Ag、As、 Cd、V、Ti 元素分维系数 D2均大于 2,说明这些元素空间分布差异小。
基于含量-频数分形、变异系数和富集系数的结果,并结合研究区已知矿点和实际地质构造概况,认为研究区 Pb、Zn 为该区主成矿元素,Cu、Mn、 Cd、Ni 为重要的伴生元素,其他元素可作为寻找铅锌矿有利的指示元素。
4.3 R型聚类分析和因子分析
R 型聚类分析是对变量进行的分类处理,其特点是可以了解变量之间,以及变量组合之间的亲疏程度(Nogueira and Munita,2020)。谱系图(图8)中可见,当阈值取 15 时,可将 10 种元素划分为 2 类元素组合及4个独立元素,元素组合即:①As、Ti、V,② Cd、Zn、Mn;独立元素为Cu、Ag、Ni、Pb。
因子分析是着重于研究变量之间的关系,最终将以合理的元素组合关系来反映该地区地球化学信息与成矿的关系(刘晓玲和陈建平,2010邹超等,2019)。因子分析结果显示,KMO度量值0.69大于Kaiser给定的判别标准0.60,Bartlett球形度检验0 小于显著性0.05,因此认为所选用的数据是可靠的、得到的结果是真实客观的。
通过元素的相关性矩阵(表3)可知:Cd 和 Mn (0.92)相关系数大于 0.80,为极强相关;As 和 Ti (0.70)、Ni 和 Zn(0.63)、Cd 和 Zn(0.77)、Mn 和 Zn (0.70)的相关系数均大于0.60,表现出强相关性,从成因方面来分析,相关性较好的元素可能在成因和来源上有一定的关联。As 和 Pb(0.45)、V 和 As (0.41)、V和Ti(0.54)的相关系数介于0.40~0.60,为中等程度相关。值得注意的是元素 Ag 与其它元素相关系数均小于0.2,表现为不相关。
对除 Ag 元素外的其他元素使用主成分分析法进行因子分析(表4),选取特征值>1 的前 3 个因子,累计方差贡献率为 71.42%,选择 0.50 载荷为划分标准,划分出 3 类元素组合,即①Cd-Mn-Zn、② As-Ti-V、③Cu-Ni。值得注意的是,主成矿元素 Pb 虽未达到划分标准,但在 F1 因子中贡献比较大 (0.41)。
7元素含量-频数分形图
3相关性矩阵
8R型聚类分析谱系图
4正交旋转因子矩阵及因子方差贡献累计
通过对比研究,因子分析与 R 型聚类分析划分结果大致吻合,最终确定3组因子组合:F1因子Cd-Zn-Mn-Pb 组合,方差贡献率 35.01%,特征值 3.15,在研究区内占据主导地位,其中包含了主成矿元素 Zn、Pb,代表其主要成矿阶段。F2 因子 As-Ti-V 组合,方差贡献率 22.81%,特征值 2.05,代表中低温热液阶段。F3因子 Cu-Ni组合,代表中温岩浆热液阶段。
5 地电化学异常特征
5.1 主成矿元素异常特征
采用多重分形法圈定单元素异常,Pb(图9a)、 Zn(图9b)元素异常主要分布在研究区的北东部及中部,呈现一种由北东逐渐向南西减弱的趋势。
(1)Pb 元素:异常规模中等,三级浓度分带明显,集中分布于研究区的北部,异常整体形状不规则,规模较大的异常有3处,且异常均有向外扩大的趋势。Pb-1异常位于研究区北东部,见一大两小共 3个浓集中心,大部分产于断层 F4、F5破碎带附近,受断裂构造控制明显,断层破碎带为矿液提供了巨大的容矿空间,推测深部可能存在隐伏矿体。少量异常位于二叠系栖霞组一、二段岩性的接触带。 Pb-2异常位于研究区北西部,仅一个浓集中心但异常内带面积最大,主要产于断层F3、F4、F5破碎带附近以及栖霞组地层中。Pb-3异常位于研究区西部,仅见一个明显的三级浓度分带,异常形态极不规则,主要产于断裂 F14上以及背斜构造一翼。Pb-4 异常位于研究区南西部,异常面积较小,但浓集分带较为明显,主要产于背斜构造南西翼以及二叠系栖霞组灰岩岩性分段的耦合部位,灰岩的孔隙度较高,是有利的容矿围岩,且区域上位于北东向正断层F10附近,受构造、岩性的双重控制。
(2)Zn元素:异常规模巨大,异常整体形态不规则,基本遍布研究区60%分布,三级浓集中心清晰,规模较大的异常有 4 处。Zn-1 异常位于研究区北东部,具两大一小的浓集内带,其中面积最大异常内带呈漏斗状,且与区域成矿带呈相同方向展布,异常多集中分布在二叠系栖霞组地层中,且处于断层F3、F4、F5影响带附近,受构造、岩性控制明显,与 Pb-1 套合较好。Zn-2 异常位于研究区中部,见一大一小的浓集中心,形似漏斗状,处于北西部背斜和南西部向斜的延伸端,位于二叠系栖霞组地层中。Zn-3异常位于研究区北西部,仅见一个明显的三级浓度分带,呈圆弧状,与 Pb-2套合好。Zn-4异常位于研究区南部,异常分带较为明显,处于断层 F14、F39以及南部向斜的过渡部位。
9Pb元素异常图(a)与Zn元素异常图(b)
5.2 元素组合异常特征
对数据进行Z-score法处理,使其成为无量纲数据(Peruri et al.,2019),处理后的数据符合标准正态分布。通过数据处理,确定 Z-score 值介于 0~0.40 为异常外带、0.40~0.80为异常中带、0.80以上为异常内带。
F1(Cd-Mn-Zn-Pb)元素组合(图10a):异常规模较大,异常分带明显,异常形态多呈漏斗状、圆柱状,根据元素异常内带划分为 5 处异常。其中 F1-1、F1-2 异常内带面积最大,F1-1 异常展布方向与区域成矿带一致,位于断层 F5 上盘,处于二叠系栖霞组地层中;F1-2 异常内带位于断层破碎带(断裂 F3、F4、F5)附近,且 F1-2异常具有往北西向延伸的趋势。F1-3 异常为两个平行且形似圆柱状的小异常组成,接近于该处形成的背斜核部。F1-4异常可能于F1-3异常形成的背斜和F1-4异常南西部向斜相互作用发生变形弯曲有关,又或与F1-3异常形成的背斜延伸至此造成。F1-5 异常浓集内带规模较小,但具有向北东向延伸趋势,该处为多时期多断层交汇处。F1-6异常或于南部向斜有关。
F2(As、Ti、V)元素组合(图10b):异常规模大,但异常内带分散性高,研究区北西部和北东部与 F1-1、F1-2、F1-5、F1-3异常套合较好,或为相同成因,均指示Zn、Pb元素在该区富集情况,各异常分带可能与区内二叠世中期的东吴运动,陆相玄武岩浆喷溢有关。且目前区内发现的铅锌矿所在地层层位均产于峨眉山玄武岩之下,推测峨眉山玄武岩的岩浆活动在成矿过程中提供了热动力(张长青等, 2023)。研究区南部的异常内带多处于向斜附近。
F3(Cu-Ni)元素组合(图10c):异常规模大、范围广,三级富集中心分布杂乱。同样的,异常内带与 F1-1、F1-2、F1-5、F1-3 异常吻合,且 F1-4 异常内带面积更大、更突出。
5.3 土壤离子电导率异常特征
土壤离子电导率异常规模大(图10d),以正异常为主,异常中心明显,但分布较为离散,特征为土壤离子电导率值达 18.10以上的东西两个明显异常高背景区夹持中间低背景区,南西部主要呈带状分布,展布方向与与区域成矿断裂方向一致,即沿北西向展布;北部以岛弧状分布,多集中分布于F4、F5 断裂附近。研究区中部以及北部见少量负异常分布,浓度分带较为集中,特征为土壤离子电导率值低于 10.10 的低背景区,北部异常分布于断裂 F2、 F3、F4附近。
10元素组合异常图
a—Cd-Mn-Zn-Pb元素组合异常图;b—As-Ti-V元素组合异常图;c—Cu-Ni元素组合异常图;d—土壤离子电导率异常图
6 找矿预测
将猪拱塘铅锌矿川洞测区成矿有利元素Zn-Pb 异常、元素组合异常、土壤离子电导率异常进行套合(图11a),选取所有异常均参与显示的区域,并结合区域成矿背景和区内已发现矿点,优选出 A、B、C 号共3个找矿预测靶区(图11b)。
11异常叠合图(a)与靶区圈定图(b)
1—土壤离子电导率异常;2—Zn-Pb元素异常;3—F1(Cd-Mn-Zn-Pb)元素异常;4—F2(As-Ti-V)元素异常;5—F3(Cu-Ni)元素组合异常;6—靶区预测位置;7—研究区;8—见矿孔及编号;9—地质界线;10—断层;11—取样点
A靶区:位于研究区北东部,面积0.28 km2,异常分布范围广且异常集中,异常重叠性极好。所处地层单元为下石炭统摆佐组(C1-2b)—中二叠统栖霞组第二段(P2q2),大部分位于F3、F4、F5断裂附近,构造活动强烈,该靶区铅锌矿分布主要受岩性-构造控制。靶区位于区域主成矿带上,且区内已有21个钻孔见矿,可作为下一步在深部寻找铅锌多金属矿的首要勘查区。
B靶区:位于研究区北西部,面积0.17 km2,异常重叠性好且分布范围广。所处地层单元为下石炭统摆佐组(C1-2b)—中二叠统栖霞组第一段(P2q1),同 A 靶区一样,大部分位于 F3、F4、F5 断裂附近,成矿主要受构造影响,靶区位于区域主成矿带上,且区内已有 6 个钻孔见矿,同样可作为下一步在深部寻找铅锌多金属矿的首要勘查区。
C靶区:位于研究区西部,面积0.10 km2,异常规模中等,但重叠性好,并有朝北西向扩大异常趋势。该靶区介于北西向正断层 F14和北东向正断层 F10 影响带附近,所处二叠系栖霞组形成的背斜变形区,推测该区异常主要是复杂的地质构造引起的,成矿潜力大,可作为下一步寻找铅锌多金属矿的重要勘查区。
7 找矿前景分析
猪拱塘铅锌矿床普遍被认为是 MVT 型铅锌矿床(Li et al.,2018黄智龙等,2020),随着“构造-岩性”控矿模式(韩润生等,20142019)及“流体混合成矿”理论(Zhou et al.,20042018)提出,丰富了该区铅锌矿床的成矿理论。同时猪拱塘铅锌矿床为典型后生矿床,其形成与重大地质事件的动力学背景有关得到了广泛认可(Hu et al.,2017),碳酸盐岩具有含水丰富、孔隙度大、脆性好、地球化学性质活泼、易热解等特点,为热液溶蚀作用、水岩反应及成矿流体迁移、矿质沉淀提供有利的存储空间(金中国等,2020)。另一方面,猪拱塘铅锌矿床为 NW 向主压应力作用的产物,其控矿构造组合样式为同向正断层-背斜组合式(韩润生等,2020),其矿床成因类型为碳酸盐岩断裂中的中低温热液充填交代型矿床(吴大文等,2019李飞虎,2022)。
根据以上理论,同时结合靶区所处地质条件、已知钻孔位置及异常特征,异常所处地层单元主要为二叠系栖霞组碳酸盐地层,且具区域成矿断裂以及背斜双重作用,预测 A、B号靶区具极好的找矿潜力。C 号靶区具有 A、B 号靶区类似的成矿地质背景,成矿潜力较大,推测其深部有隐伏矿体存在,建议下一步进行钻探工程配合山地工程进行验证。
8 结论
(1)通过可行性研究表明,在研究区运用地电化学提取技术能更好地反映深部矿体的位置,优于土壤地球化学对于该区深部找矿,表明该区运用地电化学提取技术寻找深部隐伏铅锌矿体是可行的,同时另一方面表明该方法可运用于周边矿区。
(2)通过对各异常图分析,异常与北西向断裂构造、背斜以及岩性有紧密联系,尤其在F2至F5断层之间且处于二叠系栖霞组灰岩中显示异常极为发育,一定程度上说明了该区的主要控矿因素。
(3)在测区共圈定了3个靶区,A、B号靶区位于区域成矿带上,且区内已有钻孔见矿,表明该区找矿潜力巨大,同样C号靶区成矿地质条件良好,地电化学综合异常强度较高,找矿前景较好。
致谢  在文章的撰写和修改过程中得到桂林理工大学罗先熔教授的指导和建议,在此表示感谢!
1地电提取装置及原理图
2研究区大地构造位置图(a)与地质简图(b,据何良伦等,2019修改)
3研究区地质图及取样点分布图
4川洞测区1号线地电化学剖面图
5对数转换后的箱型图
6地电提取元素散点图
7元素含量-频数分形图
8R型聚类分析谱系图
9Pb元素异常图(a)与Zn元素异常图(b)
10元素组合异常图
11异常叠合图(a)与靶区圈定图(b)
1统计学参数
2元素分形统计
3相关性矩阵
4正交旋转因子矩阵及因子方差贡献累计
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