冯家山夕卡岩型铁铜矿床水化学异常特征及找矿标志_蒋敬业

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1、本文 1997 年7 月收到, 王延忠编辑。 * 地质行业基金资助, 编号: 90024。冯家山夕卡岩型铁铜矿床水化学异常特征及找矿标志*蒋敬业 谭大芳 胡国俊 张丽春( 中国地质大学#武汉#430074)冯家山夕卡岩型铁铜矿床水化学异常清晰, 衬度高, 最有效的找矿指标是 Cu2+和 SO2-4,其次是Mo4+、 Zn2+和 Ag+。对于夕卡岩型矿床, pH 值无异常, 没有明显的指示意义。研究表明, 亚热带气候条件下, 由于温度高、 雨量多, 促进了硫化物的氧化而补偿了降雨的稀释作用。因此, 水化学方法是十分有效的找矿方法, 旱季和雨季不影响方法效果。关键词 水化学找矿 夕卡岩型铁铜矿床

2、亚热带 鄂东南1 研究区景观地球化学特征冯家山矿床位于湖北 大冶县城南约 4km, 属下扬子北缘长江中下游铁铜成矿带 西段鄂东南成矿区 1。该区为亚热带多雨湿 润区, 雨 量 足、气 温 高, 年 平 均 降 雨 约1500mm, 4 月 7 月为雨季, 11 月至来年 2 月 为旱季, 最高月降雨量达 400mm; 7 月平均温 度最高, 为 29. 3e , 1 月最低亦在 2e 以上。由于气温高, 雨量多, 风化作用强烈, 岩浆岩 体多呈负地形, 沉积岩区多为浅丘低山。岩石的含水特征是: 灰岩裂隙、 溶洞发 育, 为裂隙溶洞型含水岩石; 灰岩与岩浆岩接 触带常发育夕卡岩, 夕卡岩致密、

3、裂隙少, 且多被方解石脉充填闭合, 成为隔水层; 石英闪 长岩致密, 只在表层风化裂隙带形成风化裂隙水, 深度不大, 5m 30m, 因此亦为隔水层。 以上 3 类岩石空间分布构成了地下水的水力 联系( 图 1) 。碳酸盐岩的裂隙岩溶水向山麓运移, 遇夕卡岩或岩体阻隔, 或溢出成泉, 或 由于沟谷切割以潜水渗出补给河流。由于夕 卡岩带是矿化发育的有利部位, 因此有利于应用水化学找矿。2 矿床地质及地球化学特征冯家山矿床位于阳新复式岩体北西仰起端( 图 2) , 主岩体为花岗闪长岩, 局部为石英闪长岩, 属燕山早期产物, 矿化则主要与石英闪长岩有关。二叠系、 三叠系以灰岩为主的沉积岩构成冯家山倒

4、转背斜主体, 它是一被岩浆吞蚀未尽之半岛状大型残留体。图 1 冯家山矿床水力联系示意图P ) 二叠系;T1- 41) 下三叠统大理岩;1) 大理岩; 2) 石英闪长岩; 3) 花岗斑岩; 4) 风化裂隙带;5) 夕卡岩化带;6) 矿体; 7) 潜水面及潜水流向; 8) 泉; 9) 溶洞、 溶孔矿化与早期岩浆活动有关, 在灰岩与岩体接触带上常发育夕卡岩, 已发现 16 处具一定规模的夕卡岩带。矿化主要集中在冯家山东侧夕卡岩带中, 根据矿化集中情况划分为、 两个矿化带。 号矿化带是矿体主要集中段, 矿化断续长 800m, 斜深 56m 270m。 号矿带由数个小矿体组成。矿石主要金属矿物为磁铁矿、

5、 黄铜矿, 其次为斑铜矿、 黄铁矿、 辉钼矿、 赤铁矿等。矿区主要岩、 矿石化学成分见表 1, 与鄂东南典型代表矿床铜录5第 34 卷 第 6 期 1998 年 11 月地质与勘探 GEOLOGY AND PROSPECTINGVol. 34 No. 6 November, 1998山铁铜矿床的地球化学特征一致 2。由表 1可见, 岩体具富铜贫铅特征, 蚀变大理岩和蚀变石英闪长岩( 包括内、 外带夕卡岩) Cu、 Ag、Zn、 Pb、 Mo 明显增高, 显示夕卡岩化过程与成矿关系密切。矿石化学成份以 Fe、 Cu 为主,伴有少量 Ag、 Mo、 Zn, Pb 含量很低。 表 1 主要岩、 矿石

6、类型元素平均含量10- 6 岩石类型样数CuFeMoPbZnAgMn 下三叠统灰岩113. 2 10L g / l, SO2-4 20mg / l。矿化区和背景区各种地球化学指标特征 如表 2: 表 2 水中主要金属元素(Lg /l) 和阴离子( mg /l) 含量特征CuPbZnAgMoVTiSO2-4HCO-3pH背 景 区X0 R S3.5 1.0 6. 6 1.70. 448. 2 中, 显示了 Mo 在碱性环境中有较强迁移能力; Ag 异常为弱异常, 主要分布 在 号矿化带外侧。地球化学异常特征表明, 水化学方法对于圈定矿化夕卡岩和矿化带效果显著, 具有 判别和预测矿化的能力。需要指

7、出的是, 对于夕卡岩型矿床来说,酸碱度指标 pH 不是矿化的有效找矿标志。 本区发育于碳酸盐岩区的地下水, pH 均大于8, 小于 9. 5, 为弱碱性质, 发育于岩体的地下水 pH 7, 为弱酸性水。矿化带上水 pH 值变 化大, 多数样点水的 pH 范围在 7. 5 8. 0, 有的则在 7. 0左右( 如 13、 14 号样点) 。而坑道矿体上的流渗水 pH 值高达 8. 5, SO2-4高达 232mg / l。由于碳酸盐水解中和硫化物氧化产生的H+, H+受氧化强度和矿石中硫化物含量的多寡控制, 因而 pH 值在矿化区波动 大, 不能有效指示矿化带。这与一般情况下( 铝硅酸岩为围岩)

8、 硫化物矿床氧化带形成酸性水可以用 pH 值作找矿指标是不同的4。 通过对几个主要异常控制点的雨季( 6月) 和旱季( 10月) 采样分析( 表 4) , 研究了雨 旱两季水化学异常的变化特征。由表 4 可见, 雨季水流量增加了 3 6倍, 水中 Cu 含量未见降低反而多有增高; 而 SO2-4含量则有不同程度的降低, 但幅度不大, 与水流量的增加不成比例。这种现象很可能与黄铜矿、 斑铜矿电极电位低( 标准电极电位 0. 29V 0. 42V) , 黄铁矿电极高( 标准电 极电位 0. 41V 0. 49V) 有关。因为黄铜矿与黄铁矿构成/ 原电池0, 黄铜矿氧化溶解, 黄铁矿还原。在电化学溶

9、解过程中, 黄铜矿、 斑铜 矿总是氧化溶解的, 从氧化速率看, 黄铜矿氧化强于黄铁矿。因此, 在夏季强烈氧化过程中, Cu 离子大量产生, 使水中 Cu 含量增高, 而黄铁矿是 SO2-4主要供应源, 其氧化受 Cu硫化物抑制, 故雨季 SO2-4含量反而有所降 低。8地质与勘探 1998年总起来看, 雨旱两季对水化学指标含量影响并不严重, 更何况亚热带旱、 雨两季雨量不如北方干旱区差异大, 且高温多雨的夏季 更有利于化学风化, 削弱了降雨的影响。因此, 北方干旱区旱季成矿元素浓度高, 有利于找矿, 而在亚热带多雨区, 则无论旱季、 雨季,主要地球化学指标异常强度高, 清晰可辨, 水 化学方法

10、找矿不受影响。表 4 主要异常点雨旱两季异常强度对比表点 号水样意义流量( l/ s)Cu(Lg/ l)SO2-4( mg/ l)91. 10.8 ( 旱季)92. 6. 11 ( 雨季)91. 10. 8 ( 旱季)92. 6. 11 ( 雨季)91.10. 8 (旱季)92. 6. 11 ( 雨季)10切过 号矿带沟水0.1851. 10436016011513 号矿带东侧泉水4087754514 号矿带南端泉水65272756515 号矿带南端冲沟0.040. 11307713511517 号矿带东侧民井25421608022 号矿带北侧沟水0.190. 555936155175平均异常

11、衬度12.517. 215. 111. 85 结论本研究虽是在已知矿床上的试验, 但对我国南方亚热带地区寻找内生铜矿床仍具有普遍意义: 1) 夕卡岩型铜矿床的最有效的找矿指标是Cu、 SO2-4, 其次是Mo、 Zn 和 Ag, pH 值的指 示意义不佳。 2) 水化学找矿方法在亚热带多雨湿热区是有效可行的, 采样季节基本不影响找矿的效果。 参考文献1 常印佛, 刘湘培, 吴言昌. 长江中下游铁铜成矿带. 北京:地质出版社, 19922 周亚特. 铜录山铜矿床地球化学特征及外围成矿预测.见: 勘查地球物理勘查地球化学文集( 第二集) . 北京: 地质出版社, 19853 Jiang Ruiji

12、n, Ren Tianxiang, Zhang Hua, et al. Orientation hy -drogeochemical survey of the Liudaogou Cu- Mo mineralizedzone in a basalto- overed area northern xtern chaina. Journal ofGeochemical Exploration. 1994( 51) , 14 阮天健, 朱有光. 地球化学找矿. 北京: 地质出版社, 1984CHARACTERISTICS OF HYDROCHEMICAL ANOMALIES AND PROSPEC

13、TING CRITERIAOF THE FENGJIASHAN SKARN Fe- Cu DEPOSITJiang Jingye, Tan Dafang, Hu Guojun, Zhang LichunThe hydrochemical anomalies of the Fengjiashan skarn Fe- Cu deposit are characterized by high contrast. Cu2+and SO2-4are the mosteffective indicators for geochemical prospecting, while Mo4+, Zn2+andA

14、g+take the second place. pH shows no anomaly andhas no signif- icant meaning for skarn deposit.The research indicates that underthe condition of subtropic region, owing to the abundant rainfall and the hightemperature , the promoted oxidation of sulfides can compensate the dilution by rain. The hydr

15、ochemical prospecting serves as an effectiveprospecting method which may not be affected by dry or rainy season.Key words hydrochemical prospecting, skarn Fe- Cu deposit, subtropic region, southeast Hubei第一作者简介:蒋敬业 男, 1943 年生。1967 年毕业于北京地质学院勘探系, 1982 年获地球化学硕士学位。现任中国地质大学(武汉) 地球科学学院副教授, 主要从事地球化学科研和教学工作, 专长为地球化学勘查、 金矿化探及水化学勘探。通讯地址: 湖北省武汉市关山街鲁磨路 31 号 中国地质大学( 武汉) 地球化学研究所邮政编码: 4300749第 6 期 蒋敬业: 冯家山夕卡岩型铁铜矿床水化学异常特征及找矿标志