【doc】河北水晶屯金矿200—1000m深度储矿构造特征与找矿靶区预测

【doc】河北水晶屯金矿200—1000m深度储矿构造特征与找矿靶区预测 河北水晶屯金矿200—1000m深度储矿构造 特征与找矿靶区预测 第11卷第1期 2003年1月 黄金科学技术 GoldScienceandTechnology Vo1.11.No.1 Jan.2003 河北水晶屯金矿200,1000m深度储矿 构造特征与找矿靶区预测 张宝林,王杰,梁光河,丁汝福,蔡新平, 王文成,于立臣,于彦春 (1.中国科学院地质-b地球物理研究所矿产资源重点实验室,北京100029; 2.河北水晶屯矿业开发有限责任公司,河北张家口075000) 摘要:通过矿床地质流体构造分析与基岩伽玛能谱测量,对河北水晶屯金矿成矿流体 场进行了初步研究,提出了深部找矿方向.采用浅层地震勘探解析深部储矿构造,用综 合地球化学勘探(原生晕剖面,次生晕剖面,土壤地球化学偏提取)方 法寻找深部矿化集 中部位,取得了地质与物化探异常一致的结果,为圈定找矿靶区,实施 钻探验证提供了可 靠的依据. 关键词:水晶屯金矿,深部预测,流体构造,储矿构造,浅层地震,偏提取 中图分类号:P612文献标识码:A文章编号 -1005-2518(2003)01-0012—07 1引言 在我国现有国力条件下,如何应用有效 的成矿理论与找矿技’..,千米级深度的成 矿潜力及找矿靶区是一个重大的难卫]. 我们通过对河北水晶屯金矿成矿流体场的初 步研究,提出了200,1000m深度的找矿方 向,进而采用浅层地震勘探,综合地球化学勘 探等技术手段圈定深部预测靶区,取得了物 化探异常一致的结果,为实施钻探验证提供 了可靠的依据. 2矿床地质概述 水晶屯金矿位于冀西北金矿化集中区 内,大地构造位置处于华北地台北缘燕辽沉 降带与内蒙地轴交界部位的南侧,矿区内出 露的地层主要为太古宇崇礼杂岩(前人称为 桑干群)中部的水晶屯构造一地层单元.区 内断裂构造十分发育,按其方向可分为东西 向,南北向,北西向等断裂,其中东西向断裂 和南北向断裂是工业矿体产出的主要构造. 岩浆岩在矿床范围内发育很少.矿区含 金石英脉及含金钾化破碎蚀变岩带数量多, 分布广,大致可分为3个矿化带:北带西起 水晶屯沟口,东至四台沟,长6500m,主要由 X号脉及其支脉组成;中带西起石板沟口,东 至黑林沟,长达4500m,由I—VIII号脉及水晶 屯沟西一系列北西向,南北向石英脉组成;南带 收稿日期:2002-06—14;修订日期:2002—10—23 基金项目:『f1国科学院”知识创新工程”重大项目(KZCX1一Y一 03);河北水晶屯矿业开发有限责任公司科研项目 作者简介:张宝林(1963一),男,研究员,主要从事区域成矿与隐伏矿床 定位预测研究. 第1期张宝林:河北水晶屯金矿200一lO00m深度储矿构造特征与 找矿靶区预测13 西起水晶屯西山,东至古道梁南,长达3O00m, 由一系列北西向及东西向石英脉组成. 迄今为止,工程控制的矿体出露标高在 1200m左右,延深200m左右.矿石类型主 要为石英脉型和蚀变岩型,矿体形态简单,呈 脉状,透镜状,以尖灭再现等形式展布,局部 地段脉体受不同级别的断裂裂隙控制,使其 形态复杂化.目前矿区开采的主要有2条矿 脉:II号脉群和VIII号脉.II号脉群矿体近 南北走向,长600m,倾向西,浅部倾角30, 60.,走向延长大于倾向延伸,其比例为3:1. 矿体产状与断裂带产状一致.VIII号矿脉 (即F8断裂)为水晶屯近矿主干控矿断裂, 近东西走向,南倾,浅部倾角在70.以上.该 断裂走向延长4O00m,破碎带宽度最大可达 40m,断裂带内有断续的石英脉充填,是工业 矿体产出的有利地段. 水晶屯金矿近矿围岩蚀变发育,主要蚀 变类型有黄铁矿化,硅化,钾长石化,绢云母 化,绿泥石化,赤铁矿化,镜铁矿化,碳酸盐 化.在空间上,矿体不同部位的蚀变组合有 所差异.其中,碳酸盐化,赤铁矿化,钾长石 化,弱硅化为矿体顶部的蚀变组合,黄铁矿 化,硅化,绿泥石化为矿体底部的蚀变组 ?[3] 口. 关于水晶屯金矿的找矿前景,前人主要 提出以下认识. (1)侯光久等人和魏俊浩等人研 究了II,VIII号脉的蚀变矿物组合,黄铁矿标 型特征,金矿指示元素垂向分带特征后,认为 水晶屯金矿剥蚀程度处于矿体的中上部,深 部可能存在盲矿体,VIII号脉东部和II号脉 北部是有利的找矿远景区. (2)石森等人通过对水晶屯金矿自然 金,黄铁矿,石英,钾长石的成因矿物学标志 的研究,提出I,II,III,IV号矿体已经剥蚀到 中部和中深部,VII,VIII号矿体已经剥蚀到 深部,VIII号矿体下延截止到950m标高处. 我们对水晶屯矿区找矿前景的认识与前人有 所不同,详见下文. 3成矿流体场 3.1矿床地质流体构造 金矿是典型的高压热流体与岩石相互作 用产物j.通过多次地与坑道观察研 究,结合室内研究分析,我们认为,水晶屯金 矿处于冀西北金矿化集中区,成矿物质来源 丰富,具备大规模成矿流体活动的前提条 件lLl.从流体与岩石相互作用的角度来看, 矿区内含金石英脉与钾化蚀变带所处的断层 是成矿期流体主动式运动的破裂通道,其分 布特征指示了流体作用的规律. 根据已知矿体(断裂)的浅部产状推测, 水晶屯金矿主要矿体(II号脉,VIII号脉,IV 号脉,V号脉)处于一个向东敞开,向南西侧 倾斜的喇叭状成矿空间(近四面体)内,构成 一 个相对封闭的成矿流体场(图1):北界是 VIII号脉(倾向南,倾角50,8O.);南界是V 号脉(倾向南西,倾角35.);东界是II号脉 (倾向西,倾角50,70.);底界是深部隐伏的 缓倾斜矿化带. 总体来看,已知矿体处于个向下逐步 收敛的成矿空间内,这种趋势有利于成矿流 体的集中沉淀. 水晶屯矿区内宏观及微观的流体构造均 发育,主要矿石类型是石英脉型和钾化蚀变 岩型.浅部石英脉型矿化晚于钾化蚀变岩型 图1水晶屯金矿成矿流体场模型示意图 14黄金科学技术第11卷 矿化,向深部逐渐演变为蚀变岩型矿体.在 石英脉型矿体中,金与硫化物关系最为密切, 主要富集在石英大脉的边部和石英窄脉的变 窄部位.从现有勘探与生探工程控制的情况 看,下一步找矿的有利部位应在IV号脉的西 南侧,推测深度在标高800,900m以下. 3.2基岩伽玛能谱测量 常规的成矿流体场研究对象主要是肉眼 可见的矿化蚀变带,而在以隐伏矿床为主要 目标的深部成矿预测研究工作中,仅靠肉眼 观察是远远不够的,需要借助有效的物化探 技术探测那些隐藏在岩石中的成矿信息.基 岩伽玛能谱测量就是研究成矿流体场的一种 有效方法,其测量结果指示的是成矿流体与 岩石相互作用的范围(场),确切地说,是地 壳某一深度原始成矿流体场遭受剥蚀后残留 的特征,其中最具指示意义的是岩石中的钾 含量和放射性总量.水晶屯矿区以钾化为主 的蚀变带与金成矿关系密切,因此,通过测量 地表钾化蚀变范围,可以快速圈定隐伏的矿 化蚀变带. 本次测量范围:西起水晶屯沟西,东至黑 林山,北自白石沟,南抵碾子沟南山,共计完 成130个测点,测点间距10,30m,测线间距 100,200m,覆盖面积约4km. 从数据处理结果来看,水晶屯矿区成矿 流体场的展布规律与地表已知的矿体及断裂 系统之间不存在一一对应关系,预示着隐伏 矿化蚀变带与地表矿体之间存在明显的差 异.成矿流体场总体上呈北东东走向(局部 近东西或南北向分布),与前人划分的近东 西向褶皱构造之间存在近3O.的夹角. 在北东东向的异常带内,有断续分布的 多个钾化中心,最强烈的钾化部位处于VIII 号脉以南,大致位于35线,1l线之间.石 英脉发育的部位基本没有钾化异常,且II号 脉,VIII号脉本身也不连续.其中,VIII号脉 东部没有钾化异常,其南侧3条北东向羽状 分支矿脉处于强钾化异常与无异常之间的过 渡带上,与弱的钾化异常带相吻合,这与中国 东部其它矿区的特征基本一致.II号脉南部 和北部钾化均较强,而中部没有钾化异常. 4深部储矿构造的精细结构 —— 浅层地震勘探 浅层地震勘探技术是迄今为止研究隐伏 地质体精细结构的最佳方法.本次根据水晶 屯金矿的地质,地形条件,在图l预测的深部 成矿构造分布区选取了两条测线,一条呈南 北一北西走向,另一条呈南东一北东走向,二 者在碾子沟西南侧交汇.野外中采用的 是单边放炮,8次覆盖的观测系统.使用的 仪器是美国劳雷公司生产的STRATAVIEW 一 6O型6o道浮点地震仪,共埋设108对检 波器,偏移距20m,86炮,炮间距20m,检波 器间距4m,长度2048毫秒,采样率l 毫秒,2条测线累计长度为2120m.对地震 资料的初步处理结果显示水晶屯矿区深部发 育良好的储矿构造(图2). 4.1北侧剖面 从垂直方向上看,该剖面深部表现为穹 隆状构造,浅部总体表现为倾向南的复杂褶 皱形态,从左到右(即从南到北)可分为3个 部分. (1)南侧因地震剖面与地层产状有一定 夹角而表现为紧闭向斜,地表对应于碾子沟 谷底. (2)中部为穹隆构造的核部,该穹隆构 造呈正立的桃形或火焰形状,底部可能为侵 入的岩浆岩体.地表大致对应于V号脉至 碾子沟北坡之间近东西走向的”碾子沟北坡 背斜”部位,但内部构造较为复杂. (3)北侧表现为复式向斜与近水平地层 的复合,在l050m标高附近存在一个总体产 状近于水平的波状起伏界面,与VIII号脉深 部相连.VIII号脉位于背斜与近水平地层转 折部位(滑脱构造?),倾向南,地表大致对应 于近东西走向的”白石沟外营向斜”南翼. 第1期张宝林:河北水晶屯金矿200一l000m深度储矿构造特征与找 标高400m附近,从1050m标高附近开始,该 断裂带产状变缓,厚度变大,至标高700m附 近,产状再次变陡. (2)V号脉可沿其倾向进一步下推至标 高500m附近,在1050m附近与另外一条平行 断裂复合. (3)在V,VIII号脉之间还存在一条尚未 控制的产状与之平行的断裂构造,在深部1 000m标高附近与V号脉复合. (4)V号脉南侧也存在与其产状平行的断 裂构造,该断裂位于浅部背斜的转折端,下延 深度可达标高600m附近. 对于穹隆构造而言,一般的成矿规律是有 利的成矿构造部位位于穹隆的顶部及边部. l6黄金科学技术第11卷 据此推测,在北线地震勘探剖面上,VIII号脉, V号脉深部异常分别与穹隆构造的北翼和顶部 交汇,是有利的成矿构造部位.此外,穹隆构造 的边部也是成矿的有利构造部位. 4.2南侧剖面 从垂直方向上来看,该剖面深部表现为角 砾岩体的特点,可能存在构造破碎带.从水平 方向来看,剖面西侧浅部为复杂的褶皱构造, 深部为比较平缓的地层;中部推测为隐伏的构 造破碎带,延深可达到200m标高;东侧表现 为复杂的褶皱构造,变质岩系受到深部上侵的 岩体作用,总体倾向西,在900m标高附近存 在一条近水平的界面,可能是深部岩体侵入的 界面. 从该剖面可以从该剖面可以得到的主要 成矿信息为:(1)中部构造破碎带是有利的成 矿构造,其产状在浅部较陡,倾向南东,倾角在 80.左右;在900m标高附近,其产状变化比较 复杂;到800m标高以下,倾向转为北西西,倾 角亦近于直立;(2)东侧深部上侵的岩体与上 部围岩接触部位也是有利的成矿构造部位,其 分布深度大致在标高1050,500m. 5成矿地球化学信息初步研究 5.1原生晕剖面 在地震勘探施工期间,沿地震剖面采集了 基岩样品,采样间距20m,采样点位置与炮点 一 致,共计60个样品,分析其中的l0种元素 (Au,Ag,As,Sb,Hg,Cu,Pb,Zn,Bi,Mo)含量, 数据处理结果见图2. 北线在VIII号脉南侧到碾子沟之间存在 多个窄而强烈的矿化异常,且具有叠加异常的 特点,元素异常组合为Au+Ag(+Pb+zn+ Cu),根据原生晕垂直分带的一般规律,这种 异常组合往往指示矿化处于矿体的中上部. 从水平方向上来看,推测V号脉以北至VIII 号脉之间部位的剥蚀程度要大于V号脉以南 至碾子沟北坡之间部位. 南线中部因黄土和耕地的影响没有取到 基岩样品.其余部位样品分析的结果显示元 素异常处于剖面的西侧和东侧,西侧以Cu,zn 异常为主,二者具有正相关关系;东侧元素异 常组合比较复杂,以Ag,Cu,Pb,zn,Hg异常为 主,局部出现Ag,Pb与Cu,zn彼此消长的规 律,推i贝0可能位于II号脉南延部位,指示南线 总体剥蚀程度较小. 5.2次生晕剖面 沿地震剖面采集了土壤B层样品,其中北 线采样46个,南线采样43个,采样点位置与 地震勘探炮点一致(基岩出露点未采样),采 样间距20m,分析其中的Au,Hg及有机碳含 量,数据处理结果见图2. 北线:Au次生晕异常集中在V号脉以南 至碾子沟北坡之间,Hg异常背景值较高,主要 异常分布在碾子沟北坡以及V号脉和VIII号 脉附近.总体来看,该剖面Au,Hg异常的叠 合性较好,推测深部可能存在隐伏矿体. 南线:Au异常较少,均位于东侧,除了1 个强度较高的异常之外,其它异常强度均很 弱.Hg异常背景值也较高,显着的异常位于 东侧,西侧和中部异常较弱.总体上看,该剖 面Au,}Ig异常的叠合性不好,其深部成矿潜力 需结合其它物化探方法予以综合评价. 5.3地球化学偏提取 金矿体周围及上方常形成离子晕,胶态分 散和微细粒的Au晕,为偏提取工作提供了可 能性….经在不同地区,不同矿种类型,不同 地质景观条件,不同比例尺,已知和未知区面 积性找矿实施的应用,与常规土壤测量法相 比,偏提取方法能够排除”粒金效应”引起的 次生晕运移现象,找矿定位准,对厚覆盖层矿 体能强化异常,易于发现隐伏矿.本次沿碾子 沟南,北两侧的2条地震剖面采集了土壤B层 样品,其中北线采样46个,南线采样43个,采 样点位置与地震勘探炮点一致(基岩出露点未 采样),分析了土壤中的有机络合态Au含量, 数据处理结果见图2. 总体上说,北线剖面给出至少3个异常, 第1期张宝林:河北水晶屯金矿200—1000m深度储矿构造特征与找 矿靶区预测17 有机络合物金异常部位集中于VIII号脉以南 到碾子沟北坡之间,最高的异常对应于V号 脉,其它的高异常分别对于地震勘探异常.南 线剖面有机络合态金异常分布于测线东段,与 南线地震勘探异常带相对应. 6深部成矿预测 综上所述,地质,伽玛能谱,浅层地震,原 生晕,次生晕,偏提取}贝4量结果之问具有很好 的对应关系(图2),预示着水晶屯金矿深部存 在良好的找矿前景.目前,矿山正在对有关异 常部位进行钻探验证. 参考文献 [1]蔡新平,张宝林.矿床结构模型与某些类型金矿 床的定位预测[J].地质科学,1998,33(3):329 — 337. 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THECHARACTERISTICSoFMETALLoGENIC STRUCTURESANDPROGNOSISOFPROSPECTING TARGETSINTHEDEPTHBETWEEN200AND1000 METERSINTHESHUUINGTUNGoLD DEPoSIT.HEBEIPRoVINCE ZHANGBaolin,WANGJie,LIANGGuanghe,DINGRufu, CAIXinping,WANGWencheng,YULichen,YUYanchun (KeylaboratoryofMineralResources,InstituteofGeologyandGeophysics, ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China;2.HebeiShu~iingtun MineralsDevelopingCorporation,d.HebeiChongli075000,China) l8黄金科学技术第11卷 Abstrcat:AfterstudyingthegoldmetallogenicfluidregimeoftheShuijingtungolddepositbygeolog— icalfluidstructureanalysisandgamaspectralsurvey,thedeepprospectingdirectionhasbeenpro— posed.Furthermore,byapplyingtheshallowseismicexplor~ion,combinedg eochemicalexploration (primaryhalo,soilhaloandpartialextraction),thedeepprospectingtargetsha vebeendelineated andtheaccordantresultbetweengeophysicalandgeochemicalanomalieshas beenachieved,which suppliesreliableevidencefordrillingwork. Keywords:Shuijingtungolddeposit;deepprognosis;prospectingtarget,;flu idstructure;shallow seismicexploration;selectiveextraction 微生物氧化法处理难浸金矿石 微生物氧化法与焙烧法,加压氧化法相 比,具有节约投资和环境保护方面等优点. 矿物的生物氧化速率的快慢直接影响黄 金生产成本,它决定该方法处理难浸金矿石 的成败.影响矿物生物氧化速率的因素很 多,但大致有3类. (1),生物学因素:菌种来源,驯化条件, 温度,pH值,养分供给,矿浆中二氧化碳浓度 和毒性物质浓度等. (2),矿物学因素:金的分布及被包裹程 度,包裹金的矿物的性质,矿石中硫和砷的含 量以及矿石耗酸情况等. (3),工艺因素:矿石粒度,矿浆浓度,处 理时间,充气和搅拌强度以及反应器的结构 等.其中,生物学因素反映了主体(所选菌 种)自身的生物生理和生化特性. 虽然通过驯化能适度提高菌种的适应能 力,但选育优良菌种是关键. 矿物学因素反映了客体(难浸金矿)受 微生物作用的情况,表现为包裹金的矿物被 微生物氧化的难易,直接影响预处理设备的 规模和操作成本. 而工艺因素则涉及微生物氧化矿物的最 佳操作条件的选择,是改善微生物氧化能力 与矿物被氧化难度的中介,属于可调因素;针 对具体的对象,可通过实验来确定. 较佳的工艺条件为:25,35~C,pil1.8左 右,矿浆浓度15%,35%(取决于菌种耐砷 和重金属离子的能力),反应时间3,5天. 采用中,高温菌时,反应温度可提高到40? 以上,使反应时间缩短. 生物氧化法作为一项实用性新技术用于 黄金生产的时间还不长,尚有许多不成熟之 处有待改进.为进一步提高微生物氧化法的 应用范围,科研人员正致力于下列几方面的 研究: (1)进行不同菌种的混合培养. (2)从自然环境中分离新菌株. (3)利用生物遗传技术选育新菌种. (4)选育能处理’劫金’有机碳的微生 物. 本刊通讯员