凤县—太白金铅锌矿集区地质特征、找矿预测模型及“天空地井”找矿技术方法的应用
doi: 10.20008/j.kckc.202508009
王瑞廷1,2,3 , 李青锋1,2 , 张斌4 , 庞振甲1,2 , 成欢1,2 , 张革利4 , 冀月飞1,2
1. 陕西省矿产资源综合利用工程技术研究中心,陕西 西安 710054
2. 西北有色地质矿业集团有限公司,陕西 西安 710054
3. 长安大学地球科学与资源学院,陕西 西安 710054
4. 宝鸡西北有色七一七总队有限公司,陕西 宝鸡 721015
基金项目: 本文受中国地质调查局项目(1212010880502、DD20160052-13、DD20160014)、陕西省地勘基金(61201002063、61201405231、 61201405233)和西北有色地质矿业集团有限公司自主投入项目(西北地矿发﹝2013﹞15号、西北地矿发﹝2021﹞46号)联合资助
Geological characteristics, prospecting prediction model and application of "space -sky -earth-well" prospecting techniques and methods in Fengxian-Taibai gold-lead-zinc ore concentration area
WANG Ruiting1,2,3 , LI Qingfeng1,2 , ZHANG Bin4 , PANG Zhenjia1,2 , CHENG Huan1,2 , ZHANG Geli4 , JI Yuefei1,2
1. Shaanxi Engineering Technology Research Center of Comprehensive Utilization of Mineral Resources, Xi'an 710054 , Shaanxi, China
2. Northwest Nonferrous Geological and Mining Group Co., Ltd., Xi'an 710054 , Shaanxi, China
3. School of Earth Science and Resources, Chang’an University, Xi'an 710054 , Shaanxi, China
4. Baoji No. 717 Corps Limited of Northwest Nonferrous Geological and Mining Group, Baoji 721015 , Shaanxi, China
摘要
陕西凤县—太白金铅锌矿集区(凤太矿集区)地质作用复杂,构造、岩浆活动强烈,成矿条件优越,是国内重要的金属矿产资源基地之一。20世纪以来,该区发现了多个大中型金铅锌矿床,但目前许多矿山资源开采殆尽,面临枯竭。自21世纪初以来,凤太矿集区实施了不少地质找矿项目,但找矿成果不甚显著。笔者通过对典型矿床的深入研究,详细总结了矿体赋存特征、成矿规律、控矿因素和找矿标志,建立了矿集区综合成矿模式及找矿预测模型,构建了区内金、铅锌矿床“天空地井”三维立体找矿技术方法组合。依据研究成果,对6个找矿靶区进行勘查验证,新增探获金推断以上资源量37 t、铅锌推断以上资源量约200 万 t,实现了区内找矿的重大突破。
Abstract
The Fengxian-Taibai Au-Pb-Zn ore concentration area (Fengtai mineral concentration area) in Shaanxi Province has complex geological processes, strong tectonic and magmatic activities, and excellent mineralization conditions. It is one of the important bases of metallic mineral resources in our country. Since the last century, a few large and medium-sized gold, lead and zinc deposits have been discovered in this area. However, many of the mines have been nearly exhausted and are facing resource depletion. Since the beginning of the 21st century, although many geological exploration projects have been implemented in the Fengtai mineral concentration area, the results of exploration have not been very significant. Based on the scientific research projects and various exploration projects undertaken in the past decade, the authors have conducted in-depth research on typical deposits, summarized in detail the ore body occurrence characteristics, regularity of ore formation, ore-controlling factors and exploration indicators, established a comprehensive mineralization model and exploration prediction model for the mineral concentration area, as well as developed a three-dimensional stereoscopic exploration technology and method combination for gold and lead-zinc in the area, including "air, space, ground and underground". Based on the research results, six exploration targets areas have been investigated and verified, and an additional inferred gold resource of 37 tons and an inferred lead-zinc resource of about 2 million tons have been newly discovered, achieving a major breakthrough in exploration in the area.
0 引言
凤太金铅锌矿集区地处秦岭造山带泥盆系金-多金属成矿带中部,是南秦岭著名的有色金属、贵金属矿集区,优势矿种为金、铅锌,其次为铜。20世纪60—90年代,地勘单位在凤太金铅锌矿集区地表及 500 m 以浅金铅锌找矿上取得了重要进展,发现金、铅锌、铜、铁等矿床(点)121处,探明大型金矿床 3处、大型铅锌矿床3处、中型铅锌矿床4处,探明金储量约 200 t、铅锌储量 550多万 t,使该区成为秦岭成矿带继西成矿集区之后第二大铅锌矿集区(王瑞廷等,2012a)。
自 20 世纪 60 年代发现凤太金、铅锌矿集区以来,诸多学者对该地区的成矿地质背景(王集磊等, 1996陈二虎等,2007王东生等,2009胡乔青等, 2012高卫宏等,2016a2016b马邮国等,2018张革利和李伟,2018)、地球化学地球物理特征(于学元等,1996方维萱,1999方维萱等,2000贾润幸等, 2004李霞等,2010王瑞廷等,2011王义天等, 2018张革利等,2020张斌等,2021)、成矿年龄(胡乔青等,2012刘协鲁等,20152018王义天等, 2014易鹏飞等,2017)、矿床成因及找矿标志等(张复新和王俊发,1988张复新等,2001宫同伦和杨兴科,1990钟建华和张国伟,1997贾润幸等, 1999张帆,2010胡乔青等,2013胡乔青,2015张娟,2016张革利等,2018李伟等,20202021王义天等,2020)进行了不同程度的研究,取得了丰富成果,但对矿集区成矿地质体、成矿构造、成矿结构面等关键成矿要素认识不够充分,导致21世纪初以来的深部找矿进展缓慢,成果不甚显著。
为了解决大中型矿山资源危机,增加保有资源量,延长服务年限,笔者依托地质勘查与科研项目,立足于成矿地质背景,从区内成矿条件、矿体赋存特征、成矿作用、成矿时代等方面研究总结了典型矿床地质特征;以勘查区找矿预测理论与方法为指导(叶天竺等,20142017),建立了“三位一体”找矿预测地质综合模型,构建“天空地井”绿色勘查找矿方法技术体系。该体系以立体化(多维度)协同探测为特征,通过多维尺度、多参数的一体化数据集成融合和智能分析实现绿色找矿,形成了信息收集、认识提升、靶区假设、靶位验证、验证工程反馈新的信息的工作闭环。其在数据来源维度、数据整合能力、环境干扰、勘查周期、成本效益方面较传统方法具有明显优势,在数据维度、信息处理过程、避免或减少对植被的破坏的勘查手段等关键技术方面具有一定创新性。笔者采用该体系在区内开展增储延服工作,取得了显著的找矿成果,也为开展新一轮找矿突破战略行动提供了技术支撑。
1 区域地质背景
凤太矿集区地处秦岭—大别成矿省(东段)之南秦岭 Au-Pb-Zn-Fe-Hg-Sb-RM-REE-V-蓝石棉 –重晶石成矿亚带内,成矿地质条件优越。地域上西起凤县县城,东到太白县太白河镇,北接商丹构造带,南至留坝县庙台子乡,南北边界分别由酒奠梁断裂和山阳—凤镇断裂所限,控制着凤太矿集区的展布。
凤太地区整体为一套浅变质碳酸盐岩与细碎屑岩建造(图1),主要出露中泥盆统古道岭组结晶灰岩、上泥盆统星红铺组千枚岩和九里坪组砂岩、砂质千枚岩和粉砂质碳酸盐岩,局部出露中泥盆统大枫沟组变长石石英杂砂岩、长石石英板岩和砂质灰岩等。区内构造主要为NWW向凤镇—山阳断裂与酒奠梁—江口断裂。矿集区整体呈现以NWW向褶皱和断裂组合形成的近似菱形构造块体,处于古岔河—桑园坝复向斜之间。铅锌矿体多赋存于背斜鞍部与两翼两组不同岩性界面之间的虚脱部位,金矿多赋存于星红铺组底部(王相等,1996王瑞廷等,2020)。区内岩浆岩虽出露较少,但岩脉极其发育,以单脉或脉群的形式充填于 NWW、NE 向断裂中,宽数十厘米至数米,长度数十米至数千米。岩脉岩性主要为花岗斑岩、花岗岩、闪长玢岩、石英钠长岩、煌斑岩等。NE向岩脉带对金矿化富集有促进作用,与区内成矿关系较为密切,Chen et al.(2020) 认为区内侵入岩体和岩脉为本区铅锌、金成矿提供了热动力条件。
1凤太金铅锌矿集区大地构造位置图(a)与西部矿产地质简图(b)
1—白垩系东河群;2—下三叠统;3—石炭系;4—上泥盆统九里坪组;5—上泥盆统星红铺组;6—中泥盆统古道岭组;7—断裂及编号;8—角度不整合;9—复式向斜轴线;10—二长花岗岩;11—花岗闪长岩;12—花岗斑岩脉;13—闪长玢岩脉;14—煌斑岩脉;15—钠长角砾岩;16—铅锌矿床;17—金矿床;18—研究区
凤太矿集区地质作用复杂,构造-岩浆活动强烈,是国内重要的金属矿产资源基地之一。学者以往普遍认为区内金、铅锌矿床的成矿年龄比较接近,约为印支晚期到燕山早期 — 中期(王雷等, 2021),成矿作用延续了至少 100 Ma,但主体成矿作用发生在 200~160 Ma,略晚于秦岭地区花岗岩的成岩年龄,金矿定位稍滞后于岩浆活动。关于铅锌矿床成因类型的主要观点包括:热水喷流沉积型 (张海等,2011)、海底热水喷流沉积-改造型(隗合明,1988叶会寿等,2016)、层控岩浆热液型(张革利等,2018,2019王瑞廷等,2021)、构造-岩浆期后热液型(王瑞廷等,2012b);金矿床成因类型主要为细脉浸染型(韦龙明等,1993)、中高温热液碳酸盐型(郑作平和于学元,1996)、构造蚀变岩型(张恩等,2001冯建忠等,20022003孙宁等,2015b)、造山型(毛景文,2001吴兵等,2013)、隐爆角砾岩型 (王可新等,2012)、中低温岩浆热液型(张革利等, 2019)等。随着研究的深入,成矿作用主要与三叠纪岩浆活动密切相关的观点逐渐成为共识,笔者研究更证实了区内金铅锌矿床是晚三叠世大规模多阶段构造-岩浆-流体活动的产物。
2 典型矿床地质特征
2.1 八卦庙金矿床
八卦庙金矿床位于商丹缝合带南侧凤太矿集区之八方山—八卦庙—银母寺矿集小区内。大地构造位置属秦岭弧前盆地系(王宗起等,2009窦鹏,2018)。区域构造线呈NWW向展布。矿床累计金资源储量超过110 t,为秦岭造山带内超大型金矿床。
2八卦庙矿区地质图
1—上泥盆统星红铺组中段第一岩性层;2—上泥盆统星红铺组下段第四岩性层;3—上泥盆统星红铺组下段第三岩性层;4—上泥盆统星红铺组下段第二岩性层;5—上泥盆统星红铺组下段第一岩性层;6—中泥盆统古道岭组;7—斜长斑岩;8—煌斑岩;9—闪长玢岩;10—柴蚂金矿体; 11—八卦庙金矿体;12—南矿带矿体;13—断层;14—背斜;15—向斜
矿区内主要出露中泥盆统古道岭组(D2g)灰岩和上泥盆统星红铺组(D3x)粉砂质千枚岩(图2)。其中星红铺组根据岩性不同细分为 3 个岩性段:第一岩性段(D3x1)主要为斑点状铁白云质粉砂质千枚岩、大理岩,该岩性段是矿区主要含矿层;第二岩性段(D3x2)主要为含绿泥绢云千枚岩、大理岩化灰岩、大理岩;第三岩性段(D3x3)主要为炭质千枚岩、少量含炭灰岩。矿区发育一系列 EW 向斜列式褶皱和 2 组断裂构造,其中一组为NWW向断裂,属高角度逆断层,为区内主要的控矿构造;另一组为 NE 向断裂,常切断NWW向断裂,对区内成矿具有一定的叠加富集作用(张选固等,1995张万业等,2003)。区内沿断裂方向充填有多条 NWW 向和 NE 向侵入体岩脉,岩性以斜长花岗斑岩、闪长玢岩和煌斑岩为主,为区内含矿建造的改造、叠加、富集成矿提供了热动力条件(冯建忠等,2002王瑞廷等,2007蔡光耀等,2021)。
金矿体出露标高 1520 m,目前控制最低标高 401 m,矿体主要受韧性剪切带控制,产状 20°~45° ∠70°~80°,已圈定金矿带长约 800 m,宽 100~300 m,构造发育处蚀变程度较高,1240 m标高以上浅部矿体形态简单,整体呈巨囊状;1140~1240 m 标高段矿体厚大、完整,呈囊状,两端有分支复合现象; 940 m 标高以下矿体呈层状、似层状、小透镜状,规模、厚度变小、品位变低。矿体沿走向延伸最大527 m,在矿体中心部位品位最高、厚度最大,最高品位 65.30 g/t、最大厚度 168.90 m,向两边逐渐变薄或尖灭,分支复合明显;矿体倾向由地表向深部逐渐变小(刘炜等,2017)。矿体特征的垂向变化预示了构造性质的变化,即浅部以韧性为主,深部以脆性为主,这与浅部、深部探采控工程揭露的地质现象基本一致。
矿体主要受地层和构造控制。上泥盆统星红铺组第一岩性段第二岩性层(D3x12)斑点状铁白云质粉砂质千枚岩、石英云母大理岩为成矿母岩。矿体受 NW 向断裂下盘发育的脆韧性剪切构造带控制,并叠加 NE 向断裂构造带;两组断裂构造叠加是成矿的主要控制因素(郑作平和于学元,1996刘方杰等,1999李建华,2008翟义存,2011李永勤等, 2015)。
矿区内共发生 4 次热液蚀变,相应地金矿成矿期(阶段)可分为 4 期(张长年和陈丹玲,1993韦龙明,2007韦龙明等,2008孙宁等,2015a2015b张娟,2016)。第Ⅰ阶段是发育层状平行石英脉,无蚀变晕,碎裂岩石发生不均匀的铁染;第Ⅱ阶段是发育块状石英-碳酸盐-磁黄铁矿-黄铁矿脉,并伴有黑云母化、绿泥石化蚀变,为强烈的中低温(含铁质)硅质热液活动,自然金的形成与此关系密切;第 Ⅲ阶段是硅质热液大致顺糜棱面理形成细脉状石英脉、面状石英脉均含有明金,伴生有绢云母化蚀变和浸染状黄铁矿,也是金矿形成的主要期次;第 Ⅳ阶段是热液蚀变沿平直剪切裂隙充填黄铁矿、磁黄铁矿、碳酸盐、绿泥石等矿物。因此,硅化、铁白云石化、黄铁矿化、磁黄铁矿化、黑云母化、绿泥石化、绢云母化(褪色带)等是重要的找矿蚀变标志 (王瑞廷等,2007刘炜等,2017)。
以往主要根据第Ⅱ阶段形成的NW向顺层含金石英脉的40Ar/39Ar 坪年龄和等时线年龄分别为 (232.58±1.59) Ma、(222.14±3.45) Ma(冯建忠等, 2004)和第Ⅲ阶段形成的 NE向石英脉的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄分别为(131.91±0.89) Ma、 (129.45±0.35) Ma(邵世才和汪东波,2001),认为成矿年龄为 230~130 Ma,相当于印支晚期到燕山早期—中期(陈衍景等,2004)。张娟(2016)对 NE 向石英脉、与载金矿物黄铁矿和磁黄铁矿密切共生的铁白云石、白云石及方解石的 8 件单矿物样品进行 Sm-Nd同位素定年分析,获得等时线年龄为(208.1± 3.1) Ma,这一印证 NE 向石英脉是印支期成矿事件产物的数据与邵世才和汪东波(2001)得到的燕山期成矿数据时差较大。综合考虑邵世才和汪东波 (2001)所采集的 NE向含金石英脉在形成以后受后期热液影响、难以保证选出的石英颗粒为成矿阶段形成的石英、样品的数量仅 1件、40Ar-39Ar法测试精度等问题,以及张娟(2016)获得的 NE 向石英脉年龄较冯建忠等(2004)获得的 NW 向石英脉年龄小,与野外 NE 向脉体切穿 NW 向脉体所指示的地质意义吻合,李青锋等(2019)、王瑞廷等(2023a)更支持张娟(2016)的 NE 向石英脉形成于印支期的观点。再结合南秦岭地区特别是凤太矿集区成矿作用主要与三叠纪的岩浆活动密切相关(张帆等, 2009Hu et al.,2020王义天等,20202021)的认识,本文认为凤太矿集区内极有可能并不存在侏罗纪成矿事件,而以往认为凤太矿集区金铅锌多金属成矿作用集中在晚三叠世—早侏罗世,并以晚三叠世为主(张娟,2016陈绍聪等,2018)。
笔者认为,八卦庙金矿床的形成与中、晚三叠世秦岭碰撞造山有关,是该时期大规模多阶段构造-岩浆-流体活动的产物;金矿成因类型为中低温岩浆热液型,Au 主要来源于上地壳,也有幔源成矿物质加入(刘协鲁等,2018);金矿成矿地质体为中晚三叠世中酸性隐伏岩体(219~214 Ma);成矿构造是 NWW 向断裂旁侧发育的剪切构造带,并叠加 NE向断裂带;金成矿结构面为控矿的脆韧性剪切构造带内 NWW 向压扭性结构面和叠加其上的 NE 向张扭性结构面(韦龙明等,1993),与金成矿有关的构造是区域断裂构造次级断裂部位发育的脆韧剪切构造带。
2.2 铅硐山—东塘子铅锌矿床
铅硐山—东塘子铅锌矿床位于凤太矿集区南部铅硐山—水柏沟铅锌、铜成矿带西段,已累计探明铅锌资源量约 300×104 t,矿体仍然向西稳定延伸未圈边,找矿潜力很大。
区内主要出露中泥盆统古道岭组(D2g)灰岩和上泥盆统星红铺组(D3x)千枚岩,其中铅锌矿体主要赋存于星红铺组第一岩性段底部与古道岭组之间的硅钙岩性接触界面之间,在星红铺组与古道岭组地层中有少量工业矿体。矿区近东西向发育一向西倾伏的“M”型复式背斜,即铅硐山—东塘子复式背斜,背斜南翼陡倾,深部向北倒转,北翼正常;断裂构造以近EW向、NW向为主。区内未见较大规模侵入岩体,但脉体发育,主要为闪长玢岩,呈 NE 向沿断裂带充填。
该铅锌矿床由7条矿体组成,其中以Ⅰ-1、Ⅱ-1 号矿体规模最大,Ⅰ-1、Ⅱ-1 号矿体分别产于铅硐山—东塘子复式背斜北支背斜北翼与南支背斜南翼古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触界面(图3),在东塘子矿段矿体完全隐伏,控制走向延长超过 2400 m,平均厚度 12.23 m,铅锌平均品位 6.95%,矿体呈层状、似层状产出,并且鞍部矿体厚度最大。赋矿岩石为硅化铁白云岩、硅化灰岩和少量硅化千枚岩。
3铅硐山—东塘子铅锌矿床地质略图(a)与联合剖面图(b)
1—星红铺组第二岩性段;2—星红铺组第一岩性段第二层;3—星红铺组第一岩性段第一层;4—古道岭组;5—断裂及编号;6—闪长玢岩脉; 7—地层产状;8—铅锌矿体及编号
通过岩石组合特征分析,将铅锌成矿作用可划分为4个阶段(李徽,1986张革利等,2018):①条带状硫化物-铁碳酸盐-石英阶段,主要矿物组合为黄铁矿+方铅矿+黄铜矿+闪锌矿+碳酸盐矿物+石英,为主成矿阶段,表现为富黄铁矿的石英-黄铁矿-方铅矿脉体近乎平行沿矿带走向密集分布,并含有少量的闪锌矿和黄铜矿;②块状硫化物-碳酸盐阶段,主要矿物组合为闪锌矿+黄铁矿+方铅矿+碳酸盐矿物+极少量石英,为另一主成矿阶段,主要特征为富闪锌矿、方铅矿,局部富集黄铁矿,整体呈块状构造;③方解石石英脉-贫硫化物阶段,主要为 NE 向方解石石英脉切穿前两个阶段矿石,走向主要为NE 向,近直立,形态规则,宽度一般数厘米至十数厘米,延伸不大,规模较小;④厚大石英碳酸盐脉+贫硫化物阶段,厚大的石英碳酸盐脉发育于矿体与下盘厚层结晶灰岩接触部位,沿地层走向产出,形态不规则,脉体以方解石为主、含量大于 95%,石英含量较少。
该矿床闪锌矿 Rb-Sr 法获得的等时线年龄为 (211.6±2.6)Ma,表明成矿时代为晚三叠世;与主矿体近平行产出的花岗斑岩脉的LA-ICP-MS U-Pb年龄为(221.8±l.l)Ma(王瑞廷等,2012b张革利等, 2018),表明成岩时代也为晚三叠世,说明铅锌矿体的形成与区内岩浆作用关系密切。结合“三位一体”成矿理论认为:铅硐山—东塘子铅锌矿床是与印支期中酸性岩体有关的、受泥盆系古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩之间“硅钙面”控制的“层控”岩浆热液型铅锌矿床(刘红涛等,2018Wang et al.,2023王欣等,2024)。此处之所以强调层控特征,是因为目前区内发现的铅锌矿床矿体均受泥盆系古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩之间“硅钙面”控制,该接触界面在背斜构造形成过程中多形成层滑断裂,铅锌矿体宏观来看是受两组地层接触界面的层滑断裂控制,其实并非受特定层位控制;从微观来看,矿体是受两组地层接触界面的物理化学条件控制,该部位是物理化学条件转换界面,是矿质沉淀的有利部位。因此,认为该铅锌矿床是一种表现形式较为特殊的岩浆热液型矿床,称之为“层控岩浆热液型”。该矿床成矿地质体推断为隐伏岩体,成矿构造为背斜与断裂复合构造系统,成矿结构面主要为硅钙面。
3 金铅锌矿床成矿模式及找矿预测模型
区内金、铅锌矿床成因均与岩浆热液有关,且成矿时代都为晚三叠世,属于同一成矿系统。通过岩石学、地球化学和物化探异常特征分析,区内金铅锌成矿地质体为隐伏岩体,属印支期中晚三叠世中酸性侵入岩体,该隐伏岩体应与凤太矿集区北部花红树坪岩体和东南部的西坝岩体一致,为同时代相同构造背景下的产物(张亚峰等,2018);金铅锌成矿构造为褶皱-断裂构造系统,矿体受断裂与褶皱构造复合控制。
4凤太铅锌—金矿集区区域铅锌金成矿模式图
1—上泥盆统星红铺组;2—中泥盆统古道岭组;3—上古生界—下古生界基底;4—花岗斑岩;5—千枚岩;6—灰岩;7—绿泥钠长岩;8—花岗岩; 9—断层破碎带;10—矿体;11—花岗岩脉;12—韧性剪切带;13—岩浆热液运移方向
区内成矿作用演化过程(图4)大致为(刘方杰等,2000卢欣祥等,2008刘树文等,2011刘家军等,2019王瑞廷等,2023b):凤太矿集区大范围内在印支—燕山早期运动中产生对冲推覆褶皱造山,形成复杂的断裂、褶皱构造组合。构造运动使得区内的 NWW 断裂从基底一直延伸至泥盆纪地层,在背斜倒转翼发散减弱,进而在背斜鞍部及翼部的减压扩容部位消失。同期强烈活动的岩浆加热下渗的大气降水,并混合来自于深部的岩浆期后含矿热液,沿贯穿基底的断裂向上运移且同时进一步萃取、富集基底地层中的金属元素,形成富矿溶液。含矿热液上升运移至古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触界面,在背斜鞍部构造虚脱部位及两翼延伸部位充填交代成矿形成铅锌矿体。铅锌成矿早于金矿,来自深部地壳的含金热液沿着先成的大断裂向上运移并萃取地层中金元素的同时,混合了断裂中的变质水,在下部岩浆热动力驱动下向压力减小的上层地表运移,随着含金热液来到地壳较浅部的次级脆-韧性剪切带(常为沿NWW向断裂下盘发育的剪切构造带),物理化学条件发生突变,上升的混合流体在该部位与大气水相遇,从而使含矿流体失稳,成矿物质沉淀形成金矿床,燕山期构造岩浆活动对金矿体的进一步富集作用明显。
找矿预测地质模型揭示了成矿地质体、成矿构造、成矿结构面与矿体的相互作用与位置关系,从地质构造的角度预测了成矿部位。以找矿预测地质模型为基础,叠加典型矿床物探、化探、遥感异常特征,形成找矿预测综合信息模型,能全面反映与矿床有关的矿化信息。笔者通过系统梳理凤太地区的地质矿产、物探、化探、遥感信息,按照综合找矿模型的建模程序,依据找矿靶区、矿床、矿体 3 个尺度建立了凤太矿集区“三位一体”找矿预测地质综合模型见表1王瑞廷等,20072012aWang et al.,2023)。
4 天空地井绿色勘查找矿技术方法及应用
找矿技术方法按其原理分为地质找矿方法(包括地质填图、重砂法)、地球化学找矿方法(包括水系沉积物测量、土壤测量、岩石测量)、地球物理找矿方法(包括磁法测量、电法测量、电磁法测量、重力测量)、遥感技术方法、工程技术方法(包括探槽、坑道、钻孔)等 5 大类(石教波等,2005王瑞廷, 2012b)。其中地质找矿方法和工程技术方法是直接找矿方法,地球物理、遥感技术方法是间接找矿方法(何继善,20102019王瑞廷等,2012b陈卫营和薛国强,2015王备战等,2020薛国强等,2020)。笔者在研究梳理凤太矿集区金属矿产的找矿发现历史和矿床勘查过程的基础上,深入总结成功经验和失败教训,不断分析、解译资料,加以应用完善,按空白区(浅部)找矿、矿区就矿找矿(攻深找盲),初步建立了金、铅锌找矿有效的方法技术组合。这些找矿方法组合是天上——卫星高光谱遥感;空中——航空物探,如航空磁测、航空重力、航空电法、地空瞬变电磁等;地上——地面各种方法,如地质调查、地球物理方法(主要为瞬变电磁法测量、可控源音频大地电磁测深、高频大地电磁测深、广域电磁法测量、短偏移距瞬变电磁法测量、频谱激电测量、地球化学方法(水系沉积物、土壤、岩石、构造地球化学测量)、地表探矿工程等;井中——井中 (或坑道)物探或原生晕测量等,形成了一套“天空地井”三维立体找矿技术方法组合,具有从宏观到微观、从点到面、从浅到深、从粗到细的特征,能够实现从找矿线索的发现到对矿体的有效控制,最后提交资源储量。同时,在探矿工程施工方面,采取坑探废石不出坑、坑内钻探、一基多孔,选用电驱动、小型钻探的新型液压式钻机,用水取自坑内地下水、修筑废水池、废水循环利用,废水池回填等措施,减少或避免了废油、废水、废气、废渣、噪声的排放,绿色勘查效果良好。
4.1 空白区(浅部)找矿技术方法
凤太金铅锌矿集区找矿和勘查历程显示,在 500 m 以浅的勘查深度范围内,地球化学测量是非常有效的技术方法和手段。1∶20 万航磁、1∶5 万遥感解译、1∶20万和 1∶5万水系沉积物测量在找矿远景区的选定上起到重要作用;通过 1∶2.5 万土壤测量或 1∶1 万土壤测量、岩石原生晕剖面测量可以圈定找矿靶区,通过槽探揭露可发现含金矿化带;构造地球化学测量(李惠等,20102021)、地球物理剖面测量在矿区深部金、铅锌矿体预测过程中作用明显;Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn可作为凤太矿集区金、铅锌矿找矿勘查的指示元素组合。通过总结研究,提出了如下区内浅部的找矿方法技术组合。
凤太地区金矿成因类型为“中低温岩浆热液型”,空白区的找矿方法技术组合为:地质综合研究+小比例尺遥感、航磁及水系沉积物地球化学测量+1∶2.5万或1∶1万土壤地球化学测量和岩石地球化学剖面测量+地质测量+地表槽探或浅钻揭露,深部采用平硐和钻探控制。
凤太地区铅锌矿成因类型为“层控岩浆热液型”,空白区的找矿方法技术组合为:地质综合研究+小比例尺遥感、航磁及水系沉积物地球化学测量+1∶2.5万或1∶1万土壤地球化学测量和岩石地球化学剖面测量+地球物理剖面测量+地质测量+地表槽探或浅钻揭露,深部采用平硐和钻探控制。
4.2 就矿找矿(攻深找盲)找矿技术方法
经本世纪以来地质勘查实践的总结研究,提出金矿就矿找矿(攻深找盲)找矿方法技术组合为地质综合研究+构造地球化学测量+大比例尺地质测量+坑内钻探和坑探控制,铅锌矿就矿找矿(攻深找盲)找矿方法技术组合为地质综合研究+地球物理测量+地质测量+坑内钻探和坑探控制(王瑞廷等, 2023b)。其中后者找矿成果较前者更为显著。
4.3 找矿技术方法的应用
在野外作业过程中,前述找矿技术方法组合的具体实施步骤为:
①首先开展地质综合研究。收集矿区内已有的目标矿产及以往区域地质、遥感、物化探等多维尺度资料信息,分析区域及矿区成矿地质环境和控矿因素;收集矿床勘查、采矿、已有物化探资料,总结分析金铅锌矿体产出规律、控矿因素和找矿标志,建立矿床式成矿模型。
②在地质综合研究基础上,开展物探、化探工作,建立地球物理-地球化学找矿模型。通过地球物理测量,探测控矿构造在深部的展布形态和产状变化;在矿区选择典型剖面开展构造地球化学测量,每一条勘探线选择不同标高,在坑道中和钻孔中采取围岩、含矿断裂带、矿体样品,开展地球化学多元素分析,按照头晕、矿体晕、尾晕对元素进行组合分析,初步构建矿床的地球物理-地球化学找矿模型,开展深部矿体预测,圈定找矿有利地段。通过对获得的地球物理、地球化学异常多参数一体化进行对比分析,结合采矿坑道和采空区的矿体空间产出资料,修正、优化建立的找矿模型。
1凤太金铅锌矿集区“三位一体”找矿预测地质综合模型
③综合地质、物探、化探多手段协同探测的资料,建立地质-地球物理-地球化学综合找矿模型,预测找矿有利地段(靶区);选择有利找矿靶区是找矿预测的重要一环,其决定着找矿勘查工作的成败。二里河铅锌矿、槽头沟铅锌矿就是运用建立的找矿模型在1000 m以深圈定了找矿有利靶区(王瑞廷等,2023b),有效指导了勘查找矿工程部署,是凤太金铅锌矿集区在第二空间取得突破的典型。
④对圈定的找矿靶位开展深部钻探(坑探)验证。首先,以对环境干扰最小的原则选择验证工程及具体的施工措施。其次,对验证过程取得的岩性、构造、矿化蚀变、产状、岩浆岩等成矿地质条件信息和见矿与不见矿、见矿贫富、矿体规模、形态、空间分布等矿体特征信息进行数据集成融合与地质综合研究,提出再次验证意见和建议。
⑤同时,进一步完善成矿规律、找矿标志、找矿方法的认识和综合找矿模型,完成了一轮工作闭环。依据验证新获得找矿信息,再进行新一轮找矿预测与验证。
5 找矿成果
以矿集区成矿地质条件为背景,结合典型矿床研究和已有的研究成果,建立了“三位一体”成矿模式和找矿预测模型。按总结的找矿技术方法组合,经过十多年的多渠道地质找矿项目投入和笔者地质工作者的不懈努力,对矿集区内八卦庙—小梨园、沈家湾—唐家湾、双王金矿床东延北沟等3处金矿找矿靶区以及铅硐山—东塘子铅锌矿深部、手搬崖—银洞梁铅锌矿深部、八方山—二里河铅锌矿深部等 3 处铅锌找矿靶区进行了找矿验证,新增(探明+控制+推断+潜在)金资源量 46.40 t、其中推断以上金资源量37.39 t,评审通过金资源量44.78 t;新增 (探明+控制+推断+潜在)铅锌资源量 205.35×104 t、其中推断以上铅锌资源量198.65×104 t,评审通过推断以上铅锌资源量 147.33×104 t;新增(控制+推断) 铜资源量 0.34×104 t;新增评审通过银资源量 577 t。新增资源潜在经济价值约 600 亿元,有效延长了矿山企业服务年限,推动了当地经济社会发展与和谐稳定。据验证成果,对这 6 处找矿靶区共预测金远景资源量 120 t、铅锌资源量 300×104 t,这些靶区均可作为下一步勘查(开发)基地。
6 结论
(1)以“三位一体”勘查区找矿预测理论与方法为指导,通过总结、分析凤太矿集区典型矿床地质特征,建立了矿集区金铅锌成矿模式和靶区、矿床、矿体 3 个尺度的“三位一体”找矿预测地质综合模型,为矿集区找矿预测奠定了坚实的理论基础。
(2)按空白区(浅部)找矿、矿区就矿找矿(攻深找盲),构建了一套金、铅锌矿床“天空地井”三维立体找矿技术方法组合,为实现新一轮找矿突破提供了高效快速的勘查手段。
(3)将成矿与找矿预测理论模型应用于该矿集区6个靶区地质找矿勘查工作,新探获一批资源量,新增评审通过金资源量44.78 t、铅锌资源量147.33× 104 t,取得重大找矿突破,为同类型矿床的找矿勘查提供了示范。
注释
① 张革利,王雷,田涛,王欣,李伟,张旭涛,马双宝,郭永永,陆林军,杨波,黄锦向,李增涛.2019. 陕西省凤太矿集区找矿预测子项目成果报告[R]. 宝鸡:西北有色七一七总队有限公司,1-301.
② 张选固,赵秉铎,于小琴.1995. 陕西省凤县八卦庙金矿床(1300 m标高以上)地质详查报告[R]. 宝鸡:西北有色地质勘查局七一七总队,1-114.
③ 李青锋,王博闻,张斌,王建涛,李阳,刁卫红,李增涛,徐杰,屈凯 .2019. 陕西省 1∶5 万靖口(I48E013021)、江口镇(I48E014021)、关山(I48E012021)三幅矿产地质调查报告[R]. 宝鸡:西北有色七一七总队有限公司,1-329.
1凤太金铅锌矿集区大地构造位置图(a)与西部矿产地质简图(b)
2八卦庙矿区地质图
3铅硐山—东塘子铅锌矿床地质略图(a)与联合剖面图(b)
4凤太铅锌—金矿集区区域铅锌金成矿模式图
1凤太金铅锌矿集区“三位一体”找矿预测地质综合模型
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