西藏驱龙矿区水文地球化学特征及找矿启示

2014-08-08陈陵康夏魏巍万佳威

金属矿山 2014年11期

关键词：斑岩径流矿区

陈陵康徐狮张恋夏魏巍万佳威

(江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州 341000)

西藏驱龙矿区水文地球化学特征及找矿启示

陈陵康徐狮张恋夏魏巍万佳威

(江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州 341000)

水文地球化学铜矿化西藏驱龙矿区

从水循环的角度来看，地下水的排泄带往往是成矿有利地段，因为此带一般是化学元素迁移急剧变化的地区，最有利于沉淀物析出[1]。近年来，水文地球化学在资源勘查、地质环境及人体健康等领域研究取得了较多成果[2-3]。在多金属矿勘查中，地下水和地表水中的金属元素的迁移、富集所形成的分散晕已广泛作为找矿的标志[4]。随着相邻甲玛矿区深部勘探及成矿物质来源分析的启示[5-6]，驱龙Cu同位素示踪表明[7]，Cu除了来自于岩浆之外，还有部分来自围岩，而地下水在热液迁移及对Cu的萃取过程中发挥了较大的作用。本次通过2008、2009年7—8月对该区地表水系取样分析，2012年又对该区域部分样点进行了跟踪采样分析，研究该矿区重金属的来源、水化学类型及阴阳离子的分布特征，提出水体中Cu沉淀的控制因素，为寻找该类型铜矿提供了水文地球化学借鉴。

1 矿区地质环境

驱龙矿床位于冈底斯斑岩铜矿带的东段，产于拉萨地体南缘的火山-岩浆带中[8]。矿区主体构造线方向为近东西向，出露的地层主要有侏罗统叶巴组中酸性熔岩及火山碎屑岩夹酸性盐岩、砂岩及砂质板岩及第四系。岩浆岩主要有侏罗纪花岗斑岩、中新世花岗闪长岩及各类岩脉等。与矿化关系密切的是东部的二长花岗斑岩，围岩蚀变类型有黄铁绢英岩化、高岭土化、青磐岩化、角岩化。

矿区气候干燥寒冷，属于高原温带半干旱季风气候，6—9月为雨季， 9月至次年5月为旱季，相对高差为400～800 m，5 000 m以上基岩裸露，地表水系较发育，北流约30 km汇入拉萨河。区内地下水类型主要有第四系松散岩类孔隙水、岩石风化带网状裂隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水和构造裂隙水，主要靠大气降水补给，降水渗入地下的大部分水多沿基岩风化裂隙带径流，在河谷地段呈泉水或渗流形式排泄于地表，少部分渗入深部基岩中参与深部地下水循环，补给和径流区基本一致，由于地形切割深、坡降大、径流短，地下水的排泄条件良好。

2 材料与方法

2.1 样品采集与分析测试

本次研究的样品分别来自2008、2009及2012年。样品主要分析测试As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn 7种元素及pH值，见表1。此外还采集了水质全分析样品6件。2008、2009年样品由国土资源部成都综合岩矿测试中心完成，2012年样品由国土资源部武汉矿产资源监督检测中心(武汉综合岩矿测试中心) 完成。

表1 驱龙矿区地表水单元素分析结果

2.2 分析结果特征

从表1可见，驱龙矿区地表水中重金属元素除了Cu、Zn之外，其他元素含量均偏低，其最大值未超过水质标准(CJ 94—2005)及卫生水标准(GB 5749—2006)限量标准。其中，Pb、Cd 、Cr、As标准差为1.27～3.37；而Zn标准差达499.25，Cu标准差达到4 868.97，其平均值超标。水体中Cu含量在S6050以南地区基本保持较低水平；S6052样品取自西边小侧沟，其上游即为含矿斑岩体。2012年取样时，沟谷中岩石多有褐铁矿化、黄铁矿化或孔雀石化等蚀变。S6050、S6040之间水体中Cu含量相对较高，并且此阶段水体中多有Cu沉淀，形成较为壮观的铜蓝河。Zn在水体中平均含量为345.38 μg/L，最大值为1 995.50(S6051)，近卫生水限量标准的2倍。

从表1可见，pH值小于6的样品共计15件，其中最低值为2.64(S6052，2009年采样)，平均值为3.91。从样品分布的空间位置分析，以S6051界，可以分为南北两段。南段以S6052～S6056为代表，其位于驱龙矿区上游，地层岩性为晚侏罗世流纹斑岩，该斑岩多具有较强的黄铁矿、褐铁矿化蚀变，也是驱龙铜矿成矿相关的斑岩体。岩石风化淋滤后，形成大量的酸性物质进入地表水体，造成水体pH值增高。值得指出的是，2009年取样时，该区域并未进行矿山勘探或开采工作；2012年取样时，该矿区依然未进行生产，从水体pH值变化来看，该区域水体逐渐由酸性转变为碱性，其变化情况同Cu含量呈明显的负相关关系，相关系数为0.800 9。

3 水化学特征

3.1 驱龙矿区水化学类型

3.2 矿区内水中各离子的分布特征

表2 驱龙矿区水中离子相关性统计特征

注：TDS为溶解性总固体，TH为总硬度，TA为总碱度；双星号为0.01 水平(双侧)上显著相关；单星号为 0.05 水平(双侧)上显著相关。

4 讨论

4.1 重金属含量高的水的来源

驱龙铜矿属于斑岩型矿床，出露地层主要为叶巴组二段(J2y2)及三段(J2y3)，此外即为侏罗纪花岗斑岩、中新世花岗等。区内叶巴组火山岩以Pb、Zn、Cu含量高为特点，其中Pb最高可达22.98×10-6，均超过地壳中丰度值，此外，一、二、三段火山岩中Cu的变化系数均较大(分别为1.31、0.91、1.42)，表明叶巴组作为矿源层可以为后期成矿作用提供Cu、Pb、Zn等多金属成矿物质。

4.2 水中Cu沉淀的控制因素

铜具有较强的亲硫性，地下水中铜的化合物主要以二价的离子态和络合物态形式存在，pH值为5～7时，以Cu2+占绝对优势。pH值大于7时，以Cu2+和络合物(CuOH)+为主，水体中铜离子含量较低。在碳酸盐岩、变质岩、碎屑岩、岩浆岩分布区，氧化条件下，岩石中铜和硫化物会形成铜的硫酸盐，并在水的溶滤作用下进入到地下水中并以离子形式而迁移。

在基岩里面，水中铜是以氧化条件下的溶滤作用为主形成的，虽然岩性对其含量和迁移富集有影响，酸碱度和径流条件对铜的迁移起主导作用，在酸性条件下和径流条件好的地区有利于铜的迁移，并在碱性环境和地势平坦径流缓慢的地方沉淀富集。岩性对铜等金属离子的迁移也有影响，叶巴组易与含Cu、Zn的酸性溶液起反应，表现出在矿体附近Cu、Mo、Pb、Zn富集较明显，强度和规模较大，为水体中铜的沉淀提供了岩性条件。

4.3 水地球化学异常对铜矿化的指示作用

地下水埋藏于碳酸盐类岩石分布地区，地下水的TDS接近1 g/L，pH值为7.2～7.6时，铜的增高含量仅能在矿体水中发现，如果地下水循环在硅酸盐类岩石地区，并且pH值小于7时，铜的增高含量可能存在于晕水中。区内径流条件好，补给和径流区基本一致，侵入岩中的铜高含量的裂隙水存在矿体中和晕水中，矿体的赋存部位与地表水中铜含量高的地段一致。

地表水中的金属元素来源于硫化物的氧化和溶解的结果，硫酸根离子是在硫化矿床找矿中的重要水文地球化学标志。硫酸根离子可分布在距矿体几公里以外的地方，分析水中硫酸根离子的浓度变化，能帮助快速锁定和缩小找矿的范围，对寻找主攻成矿元素具有良好的指示意义。

5 结论

(1)驱龙矿区地表水中富Cu、Mo、Zn等是来源于岩石风化裂隙水，化学成分主要受岩石风化控制，金属硫化物氧化释放出大量的重金属离子，并随地下水、地表水迁移富集，浓度变化趋势与矿床大小和赋存位置吻合程度较好。

(2)矿区内水系中孔雀石的大量沉淀是水中的铜沉淀后的结果。水从地下流入地表，条件发生改变(如含氧量、pH、温度、压力等)，水体中的铜离子和铜的络合物开始沉淀。其中pH值与铜的沉淀关系最为密切，当水体中pH值为4.5～5.5时，铜元素含量最高；而当水体中pH值为5.5～6.5时，铜元素大量沉淀，同时水体中其他元素也发生不同程度的共沉淀现象。

(3)区内地下水与地表水均属于雨水型动态特征，地形切割强烈、地质及水文地质条件不利于地下水的富集，径流和排泄条件良好，且受工业和人类活动影响较小，水中铜含量高的地段与矿体赋存地段一致，水文地球化学异常能很好地指导找矿。

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(责任编辑邓永前)

Hydrogeochemical Characteristics and Prospecting Implications in Qulong Ore Area，Tibet

Chen Lingkang Xu Shi Zhang Lian Xia Weiwei Wan Jiawei

(Faculty of Resource and Environmental Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000,China)