张 篷,许 虹,孙雨沁

(中国地质大学 (北京)地球科学与资源学院,北京100083)

1 矿区地质背景简介

金厂金矿位于黑龙江省东南部,行政区划属黑龙江省牡丹江市东宁县,地理坐标为东经130°45′00″～130°52′32″, 北纬 44°13′17″～44°16′32″。交通十分便利。

金厂金矿的发现起始于20世纪60年代。20世纪90年代开始,武警黄金地质研究所和武警黄金第一总队在此开展找矿勘探工作并相应完成对其的科学研究工作。目前,该金矿已提交金资源量 (333)超过90t,属大型金矿床,找矿潜力巨大。

黑龙江省金厂金矿位于黑龙江省东宁县金厂乡东南侧,矿区内大面积分布了印支-燕山期中酸性侵入岩,地层仅在矿区的外围出露上元古界黄松群变质岩系,矿区及其外围零星出露中-上侏罗统屯田营组 (J2-3t)火山岩系 (图1)[1]。

图1 金厂矿区地质简图 (张华峰,2007)[2]

通过对矿区已经发现的矿体研究表明,矿区的矿化类型主要包括隐爆角砾岩型、环状放射状裂隙充填型和岩浆穹隆型。本文重点研究对象18号矿体属岩浆穹隆型。

2 研究对象简介

为了能够更好的结合野外蚀变带划分进行PIAM测试在本区热液蚀变矿物填图及确定蚀变带蚀变矿物组合特征中的应用。本文选取了金厂金矿

图2 钻孔分布示意图 (底图据张华峰,2007)

3 PIMA简介及其在蚀变矿物分带中的应用

3.1 PIMA简介

Portable Inf rared M ineral Analyzer(便携式短波红外光谱矿物测量仪,简称PIMA)是通过测量矿物对短波红外线 (波长范围为1300～2500nm)反射率的光谱测量仪。羟基、水、碳酸盐、氨基、A l-OH、Fe-OH、M g-OH分子键对这一杆位的波长具有基本的吸收特征的谐波[3]。因而在例如岩石粉末,钻孔岩心样品新鲜面等干地质样品中的包括层状硅酸盐、羟基化的硅酸盐、硫酸盐、碳酸盐、含氨基在内的矿物组具有较强的敏感性,可测试其在标本中的含量[4]。中国地质调查局引进了PIMA,开展了新疆土屋、云南普朗、西藏曲龙斑岩型铜矿的研究取得了很好的效果[5-7],通过PIMA测量我们可以很快的识别出肉眼所不能识别出的蚀变矿物,对于远景勘探具有重要的指导意义。

3.2 PIMA在本次工作中的应用

PIMA测量工作包括野外样品的采集、现场测量和数据处理与解译3个密切相关的环节。其中每块样品均选取不同的部位 (风化面、新鲜面、断面、侧面等)进行测试,测试点为3个,测试时间一般在2min。这样的测试方案可以使得测量数据有很好的代表性,工作可在野外完成。本次工作根据钻孔编录图矿体附近1～2m间距采样,非矿体部分5～8m间距进行采样测试。由于岩心有缺失部分,故实际距离可能稍有偏差。

依据本次工作的测试结果完成了4个钻孔竖直投影面主要蚀变矿物填图。通过对4个钻孔的蚀变矿物统计 (图3),本区共发育23种蚀变矿物以出现频率5%划定主要蚀变矿物类型,频率的高低共有6种,分别是多水高岭石、蒙脱石、高岭石、白云母、伊利石、硬石膏。

图3 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK030四钻孔总蚀变矿物统计图

根据以上的统计分析所选取出的6种矿物,以PIMA所识别出的蚀变矿物的3点平均含量为数据来源,可以绘制出各矿物百分含量在空间位置上的变化趋势图 (图4～图10),即对主要的蚀变矿物进行空间矿物填图。对这6种矿物以及各钻孔Au品位绘制出的空间趋势图可以得到这6种矿物高值区与Au品位高值区的关系 (表1)。

由图4～图10,可以得出以下结论:

等值线图表明,白云母含量高值区是以ZK0303标高为 -20m、-100m、-200m和ZK04-1标高为150m、-50m、-100m、-240m、-400m这5个中心展开的,具有不连续性,说明矿区蚀变的复杂性。与金品位比较后可以看出,投影面整体上金品位的高值区恰好与白云母的高值区呈现负相关性,而且在金品位大于1g/t的位置上下伴有白云母的高值区。经镜下鉴定本区PIMA所测得的白云母为绢云母。

图4 Au品位投影图 (Y轴为标高,单位:m)

图5 白云母含量投影图(Y轴为标高,单位:m)

图6 伊利石含量投影图(Y轴为标高,单位:m)

图7 多水高岭石含量投影图(Y轴为标高,单位:m)

图8 蒙脱石含量投影图(Y轴为标高,单位:m)

图9 高岭石含量投影图(Y轴为标高,单位:m)

图10 硬石膏含量投影图(Y轴为标高,单位:m)

受钻孔产度所限,在钻孔可取样的长度内,伊利石在4个钻孔中非常发育,在ZK04-1中伊利石峰值与A u品位峰值呈负相关。

多水高岭石 (埃洛石)主要集中在ZK0303和ZK04-1的标高300～100m区域,而后向外展开。并且多水高岭石的变化趋势与蒙脱石在投影面上的变化趋势具有负相关性。

蒙脱石的高值区与白云母的高值区具有负相关的分布趋势而与金品位高值区大致出现了正相关的分布特征。在ZK0303和ZK04-1中蒙脱石极高值与金出现的几乎一致性,对于金分布具有部分的指示作用。

高岭石和硬石膏在 ZK0303、ZK0306和ZK04-1上具有明显峰值,而在ZK0003中却并不存在明显的峰值,硬石膏与金品位在整个剖面上几乎负相关。

结合PIM A测试结果完成的蚀变矿物填图,统计相同空间位置出现的PIMA蚀变矿物出现的概率,可以得出PIMA蚀变分带的蚀变矿物组合特征 (图11)。

青磐岩化带:青磐岩化带在本区钻孔野外及显微镜下主要表现为绿泥石化。由于绿泥石化在本区主要发育在节理面上,并且主要由角闪石蚀变而来并且含量极低。因此通过蚀变分带结合PIMA测试结果,本区青磐岩化带蚀变矿物组合为蒙脱石+硬石膏组合,其他蚀变矿物虽然可能存在,但是通过对ZK0003的单独分析研究,当不与其他蚀变相叠加是这一组合是最为确定的。

钾化带:钾化带在本区钻孔野外及显微镜下观察主要发育钾长石化和硅化。钾长石会蚀变成高岭石,但是本区以钾长石为主。因此 PIMA测试结会出现蚀变矿物组合分布不连续有不连续性,出现断续的高岭石+多水高岭石±蒙脱石,其他几种主要蚀变矿物少见。在接近青磐岩化一侧的钾化会出现硬石膏,这一点可以作为判断矿体方向的证据。

绢英岩化带:本区绢英岩化带在野外和显微镜下观察结果为较为细小的绢云母颗粒集中分布并且伴有几乎同量的黏土矿化。PIMA测试结果显示,绢英岩化带蚀变矿物组合为白云母+多水高岭石+蒙脱石+高岭石。其中,富矿位置主要出现在绢英岩化带附近,即富矿位置PIMA测试蚀变矿物组合应为白云母+多水高岭石+蒙脱石+高岭石。

通过对以上PIMA矿物分带的特征可总结出,硬石膏由于是一种氧化低温环境下的产物而远离矿体赋存于青磐岩化带中,钾化带与绢英岩化带之间矿物组合特征仅相差绢云母化这一更加高温的蚀变矿物。由此我们可以得出明显的PIMA矿物组合特征,为PIMA技术在本区快速确定矿体位置提供证据。

表1 钻孔Au品位及主要蚀变矿物高值区域分布表

图11 PIMA矿物组合分带图

4 结论

金厂金矿18号矿体为岩浆穹窿型隐伏矿体,蚀变围岩主要为花岗斑岩 (张景海)。通过对18号矿体的四个钻孔 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK0306进行PIMA测试工作得出以下结论。

结合PIMA测试仅可检测出含有羟基、水、碳酸盐、氨基、A l-OH、Fe-OH、M g-OH分子键的矿物这一属性,钾化带仅可检测出断续分布的高岭石分布,青磐岩化带因绿泥石含量并不利于检测而只能借助野外蚀变带的换分确定其蚀变矿物组合特征,绢英岩化带因其特征性的矿物绢云母 (白云母细屑)含量极高而非常容易被 PIMA检测出含量较高的白云母。

通过PIMA测试,本次工作共确定出矿区6种主要蚀变矿物,分别是多水高岭石、伊利石、蒙脱石、高岭石、硬石膏、白云母。根据测试结果绘制出主要蚀变矿物的空间等值线投影图。

在综合了蚀变分带工作的结果后,可以确定工作区内的蚀变带蚀变矿物组合特征为青磐岩化带:蒙脱石+硬石膏,其他矿物分布较为分散;钾化带:分布不连续的多水高岭石+蒙脱石+高岭石,其他几种主要蚀变矿物少见;绢英岩化带:白云母+多水高岭石+蒙脱石+高岭石。

本次工作运用便携式短波红外光谱仪测试金厂金矿 18号矿体中的钻孔 ZK0303、ZK04-1、ZK0003、ZK0306的蚀变矿物相对含量,将测试结果与野外蚀变带划分工作结果结合确定了矿体围岩蚀变带蚀变矿物的组合特征,为进一步进行快速的蚀变带划分和确定矿体位置提供了证据。

[1] 李真真,李胜荣,张华峰.黑龙江东宁县金厂金矿围岩蚀变和成矿年代学特征 [J].矿床地质,2009,28(1):83-92.

[2] 张华峰.黑龙江省东宁县金厂金矿的围岩蚀变特征与成矿时代、类型研究 [R].博士后研究工作报告,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,连长云.PIMA在云南普朗斑岩铜矿矿物识别中的应用 [J].地学前缘,2004,12(40):460.

[6] 章革,连长云,王润生.便携式短波红外矿物分析仪 (PIMA)在西藏墨竹工卡县驱龙铜矿区矿物填图中的应用[J].地质通报,2005,24(5):480-484.

[7] 连长云,章革,元春华,等.短波红外光谱矿物测量技术在热液蚀变矿物填图中的应用——以土屋斑岩铜矿床为例[J].中国地质,2005,32(3):483-495.