PIM A在金礦床熱液蝕變礦物分帶中的應用

張 篷,許 虹,孫雨沁

(中國地質大學 (北京)地球科學與資源學院,北京100083)

1 礦區地質背景簡介

金廠金礦位于黑龍江省東南部,行政區劃屬黑龍江省牡丹江市東寧縣,地理坐標為東經130°45′00″～130°52′32″, 北緯 44°13′17″～44°16′32″。交通十分便利。

金廠金礦的發現起始于20世紀60年代。20世紀90年代開始,武警黃金地質研究所和武警黃金第一總隊在此開展找礦勘探工作并相應完成對其的科學研究工作。目前,該金礦已提交金資源量 (333)超過90t,屬大型金礦床,找礦潛力巨大。

黑龍江省金廠金礦位于黑龍江省東寧縣金廠鄉東南側,礦區內大面積分布了印支-燕山期中酸性侵入巖,地層僅在礦區的外圍出露上元古界黃松群變質巖系,礦區及其外圍零星出露中-上侏羅統屯田營組 (J2-3t)火山巖系 (圖1)[1]。

圖1 金廠礦區地質簡圖 (張華峰,2007)[2]

通過對礦區已經發現的礦體研究表明,礦區的礦化類型主要包括隱爆角礫巖型、環狀放射狀裂隙充填型和巖漿穹隆型。本文重點研究對象18號礦體屬巖漿穹隆型。

2 研究對象簡介

為了能夠更好的結合野外蝕變帶劃分進行PIAM測試在本區熱液蝕變礦物填圖及確定蝕變帶蝕變礦物組合特征中的應用。本文選取了金廠金礦

圖2 鉆孔分布示意圖 (底圖據張華峰,2007)

3 PIMA簡介及其在蝕變礦物分帶中的應用

3.1 PIMA簡介

Portable Inf rared M ineral Analyzer(便攜式短波紅外光譜礦物測量儀,簡稱PIMA)是通過測量礦物對短波紅外線 (波長范圍為1300～2500nm)反射率的光譜測量儀。羥基、水、碳酸鹽、氨基、A l-OH、Fe-OH、M g-OH分子鍵對這一桿位的波長具有基本的吸收特征的諧波[3]。因而在例如巖石粉末,鉆孔巖心樣品新鮮面等干地質樣品中的包括層狀硅酸鹽、羥基化的硅酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、含氨基在內的礦物組具有較強的敏感性,可測試其在標本中的含量[4]。中國地質調查局引進了PIMA,開展了新疆土屋、云南普朗、西藏曲龍斑巖型銅礦的研究取得了很好的效果[5-7],通過PIMA測量我們可以很快的識別出肉眼所不能識別出的蝕變礦物,對于遠景勘探具有重要的指導意義。

3.2 PIMA在本次工作中的應用

PIMA測量工作包括野外樣品的采集、現場測量和數據處理與解譯3個密切相關的環節。其中每塊樣品均選取不同的部位 (風化面、新鮮面、斷面、側面等)進行測試,測試點為3個,測試時間一般在2min。這樣的測試方案可以使得測量數據有很好的代表性,工作可在野外完成。本次工作根據鉆孔編錄圖礦體附近1～2m間距采樣,非礦體部分5～8m間距進行采樣測試。由于巖心有缺失部分,故實際距離可能稍有偏差。

依據本次工作的測試結果完成了4個鉆孔豎直投影面主要蝕變礦物填圖。通過對4個鉆孔的蝕變礦物統計 (圖3),本區共發育23種蝕變礦物以出現頻率5%劃定主要蝕變礦物類型,頻率的高低共有6種,分別是多水高嶺石、蒙脫石、高嶺石、白云母、伊利石、硬石膏。

圖3 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK030四鉆孔總蝕變礦物統計圖

根據以上的統計分析所選取出的6種礦物,以PIMA所識別出的蝕變礦物的3點平均含量為數據來源,可以繪制出各礦物百分含量在空間位置上的變化趨勢圖 (圖4～圖10),即對主要的蝕變礦物進行空間礦物填圖。對這6種礦物以及各鉆孔Au品位繪制出的空間趨勢圖可以得到這6種礦物高值區與Au品位高值區的關系 (表1)。

由圖4～圖10,可以得出以下結論:

等值線圖表明,白云母含量高值區是以ZK0303標高為 -20m、-100m、-200m和ZK04-1標高為150m、-50m、-100m、-240m、-400m這5個中心展開的,具有不連續性,說明礦區蝕變的復雜性。與金品位比較后可以看出,投影面整體上金品位的高值區恰好與白云母的高值區呈現負相關性,而且在金品位大于1g/t的位置上下伴有白云母的高值區。經鏡下鑒定本區PIMA所測得的白云母為絹云母。

圖4 Au品位投影圖 (Y軸為標高,單位:m)

圖5 白云母含量投影圖(Y軸為標高,單位:m)

圖6 伊利石含量投影圖(Y軸為標高,單位:m)

圖7 多水高嶺石含量投影圖(Y軸為標高,單位:m)

圖8 蒙脫石含量投影圖(Y軸為標高,單位:m)

圖9 高嶺石含量投影圖(Y軸為標高,單位:m)

圖10 硬石膏含量投影圖(Y軸為標高,單位:m)

受鉆孔產度所限,在鉆孔可取樣的長度內,伊利石在4個鉆孔中非常發育,在ZK04-1中伊利石峰值與A u品位峰值呈負相關。

多水高嶺石 (埃洛石)主要集中在ZK0303和ZK04-1的標高300～100m區域,而后向外展開。并且多水高嶺石的變化趨勢與蒙脫石在投影面上的變化趨勢具有負相關性。

蒙脫石的高值區與白云母的高值區具有負相關的分布趨勢而與金品位高值區大致出現了正相關的分布特征。在ZK0303和ZK04-1中蒙脫石極高值與金出現的幾乎一致性,對于金分布具有部分的指示作用。

高嶺石和硬石膏在 ZK0303、ZK0306和ZK04-1上具有明顯峰值,而在ZK0003中卻并不存在明顯的峰值,硬石膏與金品位在整個剖面上幾乎負相關。

結合PIM A測試結果完成的蝕變礦物填圖,統計相同空間位置出現的PIMA蝕變礦物出現的概率,可以得出PIMA蝕變分帶的蝕變礦物組合特征 (圖11)。

青磐巖化帶:青磐巖化帶在本區鉆孔野外及顯微鏡下主要表現為綠泥石化。由于綠泥石化在本區主要發育在節理面上,并且主要由角閃石蝕變而來并且含量極低。因此通過蝕變分帶結合PIMA測試結果,本區青磐巖化帶蝕變礦物組合為蒙脫石+硬石膏組合,其他蝕變礦物雖然可能存在,但是通過對ZK0003的單獨分析研究,當不與其他蝕變相疊加是這一組合是最為確定的。

鉀化帶:鉀化帶在本區鉆孔野外及顯微鏡下觀察主要發育鉀長石化和硅化。鉀長石會蝕變成高嶺石,但是本區以鉀長石為主。因此 PIMA測試結會出現蝕變礦物組合分布不連續有不連續性,出現斷續的高嶺石+多水高嶺石±蒙脫石,其他幾種主要蝕變礦物少見。在接近青磐巖化一側的鉀化會出現硬石膏,這一點可以作為判斷礦體方向的證據。

絹英巖化帶:本區絹英巖化帶在野外和顯微鏡下觀察結果為較為細小的絹云母顆粒集中分布并且伴有幾乎同量的黏土礦化。PIMA測試結果顯示,絹英巖化帶蝕變礦物組合為白云母+多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石。其中,富礦位置主要出現在絹英巖化帶附近,即富礦位置PIMA測試蝕變礦物組合應為白云母+多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石。

通過對以上PIMA礦物分帶的特征可總結出,硬石膏由于是一種氧化低溫環境下的產物而遠離礦體賦存于青磐巖化帶中,鉀化帶與絹英巖化帶之間礦物組合特征僅相差絹云母化這一更加高溫的蝕變礦物。由此我們可以得出明顯的PIMA礦物組合特征,為PIMA技術在本區快速確定礦體位置提供證據。

表1 鉆孔Au品位及主要蝕變礦物高值區域分布表

圖11 PIMA礦物組合分帶圖

4 結論

金廠金礦18號礦體為巖漿穹窿型隱伏礦體,蝕變圍巖主要為花崗斑巖 (張景海)。通過對18號礦體的四個鉆孔 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK0306進行PIMA測試工作得出以下結論。

結合PIMA測試僅可檢測出含有羥基、水、碳酸鹽、氨基、A l-OH、Fe-OH、M g-OH分子鍵的礦物這一屬性,鉀化帶僅可檢測出斷續分布的高嶺石分布,青磐巖化帶因綠泥石含量并不利于檢測而只能借助野外蝕變帶的換分確定其蝕變礦物組合特征,絹英巖化帶因其特征性的礦物絹云母 (白云母細屑)含量極高而非常容易被 PIMA檢測出含量較高的白云母。

通過PIMA測試,本次工作共確定出礦區6種主要蝕變礦物,分別是多水高嶺石、伊利石、蒙脫石、高嶺石、硬石膏、白云母。根據測試結果繪制出主要蝕變礦物的空間等值線投影圖。

在綜合了蝕變分帶工作的結果后,可以確定工作區內的蝕變帶蝕變礦物組合特征為青磐巖化帶:蒙脫石+硬石膏,其他礦物分布較為分散;鉀化帶:分布不連續的多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石,其他幾種主要蝕變礦物少見;絹英巖化帶:白云母+多水高嶺石+蒙脫石+高嶺石。

本次工作運用便攜式短波紅外光譜儀測試金廠金礦 18號礦體中的鉆孔 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK0306的蝕變礦物相對含量,將測試結果與野外蝕變帶劃分工作結果結合確定了礦體圍巖蝕變帶蝕變礦物的組合特征,為進一步進行快速的蝕變帶劃分和確定礦體位置提供了證據。

[1] 李真真,李勝榮,張華峰.黑龍江東寧縣金廠金礦圍巖蝕變和成礦年代學特征 [J].礦床地質,2009,28(1):83-92.

[2] 張華峰.黑龍江省東寧縣金廠金礦的圍巖蝕變特征與成礦時代、類型研究 [R].博士后研究工作報告,2007.

[3] Thompson Anne J B,Hauff Phoebe L,Audrey J Robitaille.Alteration Mapping in Exploration:Application of Short-Wave Infrared(SW IR)Spectroscopy[J].Society of economic geologists,1999,39:15-27.

[4] Integrated Spectronics.Short Wave Infrared Spectroscopy for Geological Mapping and Mineral Exploration Using the Pima Field Portable Spectrometer.6th edition of Pima SP and Pima View User Manual,Baulkan Hills,NSW,Australia,1999:7247.

[5] 章革,連長云.PIMA在云南普朗斑巖銅礦礦物識別中的應用 [J].地學前緣,2004,12(40):460.

[6] 章革,連長云,王潤生.便攜式短波紅外礦物分析儀 (PIMA)在西藏墨竹工卡縣驅龍銅礦區礦物填圖中的應用[J].地質通報,2005,24(5):480-484.

[7] 連長云,章革,元春華,等.短波紅外光譜礦物測量技術在熱液蝕變礦物填圖中的應用——以土屋斑巖銅礦床為例[J].中國地質,2005,32(3):483-495.