第42卷 第2期2023年 3月 地质科技通报B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yV o l .42 N o .2M a r . 2023海连富,陶瑞,张晓军,等.宁夏卫宁北山地区金场子金矿区找矿模型及成矿预测[J ].地质科技通报,2023,42(2):19-32.H a i L i a n f u ,T a o R u i ,Z h a n g X i a o j u n ,e t a l .P r o s p e c t i n g m o d e l a n d m e t a l l o g e n i c p r e d i c t i o n o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e po s i t i n t h e W e i n i n g b e i s h a n a r e a ,N i n g x i a [J ].B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2023,42(2):19-32.基金项目:宁夏自然科学基金项目(2022A A C 03662;2021A A C 03447);宁夏重点研发计划项目(2018B F G 02013;2021B E G 03003);宁夏青年科技人才托举工程(J T G C 2019023)作者简介:海连富(1989 ),男,工程师,现正攻读矿产普查与勘探专业博士学位,主要从事矿床学和矿产勘查学的研究工作㊂E -m a i l :h a i l i a n f u 19@c u g.e d u .c n 通信作者:张晓军(1974 ),男,副教授,主要从事矿床学和矿产勘查学的教学和科研工作㊂E -m a i l :x j z h a n g 01@c u g.e d u .c n 宁夏卫宁北山地区金场子金矿区找矿模型及成矿预测海连富1a ,2,3,陶 瑞2,3,张晓军1a,刘安璐1b,刘金科4,魏俊浩1a,白金鹤2,3,李海峰2,3(1.中国地质大学(武汉)a .资源学院;b .逸夫博物馆,武汉430074;2.宁夏回族自治区矿产地质调查院,银川750021;3.宁夏回族自治区矿产地质研究所,银川750021;4.宁夏回族自治区煤炭地质局,银川750002)摘 要:卫宁北山地区位于北祁连造山带东段,是宁夏境内金多金属矿床成矿条件最好㊁成矿迹象最多的地区之一,其中金场子金矿是该地区已知最大的金矿床㊂在归纳该区近年来找矿成果基础上,对金场子金矿床控矿因素㊁找矿标志和深部矿化规律进行了总结,构建了基于地-物-化多要素的综合找矿模型,并对矿区及外围㊁深部找矿靶区进行了圈定㊂研究表明:金场子金矿控矿因素主要为构造和地层,其中控矿构造表现为东西向断裂㊁北东向断裂及其次生裂隙为主,控矿地层表现为特定的地层层位及岩性组合㊂赤铁矿-褐铁矿化㊁硅化㊁绢云母化㊁黄铁矿化㊁黄钾铁矾化等围岩蚀变,A u -A g -A s -S b 化探组合异常以及中电阻率㊁中-高极化率地球物理异常为该区主要找矿标志㊂综合控矿因素和找矿标志,构建了矿区金矿综合找矿模型,并以此圈定地表找矿靶区6处,并进一步根据矿化深部变化规律圈定深部找矿靶区3处㊂通过对矿区及外围靶区开展地球化学剖面测量以及深部靶区钻探工作,验证了此次靶区圈定的合理性,为今后该地区找矿工作起到了很好的示范作用㊂关键词:卫宁北山地区;金场子金矿;控矿因素;找矿标志;找矿靶区;成矿预测中图分类号:P 618.51 文章编号:2096-8523(2023)02-0019-14 收稿日期:2022-05-12d o i :10.19509/j .c n k i .d z k q.2022.0250 开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):P r o s p e c t i n g m o d e l a n d m e t a l l o g e n i c p r e d i c t i o n o f t h e J i n c h a n gz i g o l d d e p o s i t i n t h e W e i n i n g b e i s h a n a r e a ,N i n gx i a H a i L i a n f u1a ,2,3,T a o R u i 2,3,Z h a n g X i a o ju n 1a ,L i u A n l u 1b ,L i u J i n k e 4,W e i J u n h a o 1a ,B a i J i n h e 2,3,L i H a i f e n g2,3(1a .S c h o o l o f E a r t h R e s o u r c e s ;1b .Y i f u M u s e u m ,C h i n a U n i v e r s i t y of G e o s c i e n c e s (W u h a n ),W u h a n 430074,C h i n a ;2.M i n e r a l G e o l og i c a l S u r v e y I n s t i t u t e o f N i n gx i a H u i A u t o n o m o u s R e g i o n ,Y i n c h u a n 750021,C h i n a ;3.I n s t i t u t e o f M i n e r a l G e o l o g y o f N i n g x i a H u i A u t o n o m o u s R e g i o n ,Y i n c h u a n 750021,C h i n a ;4.C o a l G e o l o gi c a l B u r e a u o f N i n g x i a H u i A u t o n o m o u s R e gi o n ,Y i n c h u a n 750002,C h i n a )A b s t r a c t :T h e W e i n i n g b e i s h a n a r e a i n t h e e a s t e r n s e c t i o n o f t h e N o r t h Q i l i a n o r o ge n i c b e l t i s o n e of t h e a r -e a s w i t h t h e b e s t m e t a l l og e n i c c o n d i t i o n s a n d th e m o s t m e t a l l o g e ni c s i g n s o f g o l d p o l y m e t a l l i c d e po s i t s i n N i n g x i a .I n r e c e n t y e a r s ,t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t i s o n e o f t h e b r e a k t h r o u g h s i n e x pl o r a t i o n w o r k i n t h i s a r e a .B a s e d o n t h e p r e v i o u s d a t a ,t h i s p a p e r s u mm a r i z e s t h e o r e -c o n t r o l l i n g f a c t o r s a n d p r o s p e c t i n gi n -d i c a t o r s o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t .A m u l t i e l e m e n t c o m p r e h e n s i v e p r o s p e c t i n g m o d e l b a s e d o n g e o l o g-h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年i c a l-g e o p h y s i c a l-g e o c h e m i c a l p r o s p e c t i n g w a s c o n s t r u c t e d,a n d t h e m i n i n g a r e a a n d s u r r o u n d i n g p r o s p e c-t i n g t a r g e t a r e a s w e r e d e l i n e a t e d.T h e r e s e a r c h s h o w s t h a t t h e o r e-c o n t r o l l i n g f a c t o r s o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t a r e m a i n l y s t r a t i g r a p h i c a n d s t r u c t u r a l.S t r a t i g r a p h i c f a c t o r i s m a i n l y m a n i f e s t e d i n s p e c i f i c s t r a t a a n d l i t h o l o g i c a l c o m b i n a t i o n s,a n d s t r u c t u r a l f a c t o r i s m a i n l y c o n t r o l l e d b y e a s t-w e s t r e g i o n a l f a u l t s a n d t h e i r s e c o n d a r y f i s s u r e s.H e m a t i t i z a t i o n-l i m o n i t i z a t i o n,s i l i c i f i c a t i o n,s e r i c i t i z a t i o n,p y r i t i z a t i o n,j a r o-s i t e a l t e r a t i o n a n d o t h e r s u r r o u n d i n g r o c k a l t e r a t i o n s,A u-A g-A s-S b g e o c h e m i c a l a n o m a l i e s,a n d m e d i u m r e s i s t i v i t y a n d m e d i u m-h i g h p o l a r i z a b i l i t y a n o m a l i e s a r e t h e m a i n p r o s p e c t i n g i n d i c a t o r s i n t h i s a r e a.B a s e d o n o r e-c o n t r o l l i n g f a c t o r s a n d p r o s p e c t i n g i n d i c a t o r s,a c o m p r e h e n s i v e g o l d p r o s p e c t i n g m o d e l s u i t a b l e i s p r o p o s e d f o r t h i s a r e a.6p r o s p e c t i n g t a r g e t a r e a s a n d3d e e p p r o s p e c t i n g t a r g e t a r e a s a r e d e l i n e a t e d b a s e d o n t h i s m o d e l.T h r o u g h t h e g e o c h e m i c a l p r o f i l e a n d t h e d e e p d r i l l i n g o f t h e t a r g e t a r e a,t h e r a t i o n a l i t y o f t a r g e t a r e a h a s b e e n c o n f i r m e d,p r o v i d i n g a w e l l t o o l f o r f u t u r e p r o s p e c t i n g w o r k i n t h i s a r e a.K e y w o r d s:W e i n i n g b e i s h a n a r e a;J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t;o r e-c o n t r o l l i n g f a c t o r;p r o s p e c t i n g i n d i c a t o r; p r o s p e c t i n g t a r g e t a r e a;m e t a l l o g e n i c p r e d i c t i o n卫宁北山地区地处板块过渡带边缘,构造活动强烈,区内矿化与热液蚀变现象明显㊂经过不同时期地质调查㊁矿产普查等工作,陆续在该地区发现了多个金㊁铁㊁银铅锌等矿床(点),例如金场子金矿㊁照壁山铁矿㊁二人山银铅矿等中㊁小型矿床及大量的矿点㊁矿化点,其中金场子金矿是该地区最大的金矿床[1]㊂金场子金矿区几乎出露了区内主要地层㊁断裂和闪长玢岩脉,其外围分布较多已知矿(化)点,是卫宁北山地区金矿潜力最大的地段㊂虽然该矿区经历了较多研究,但以往工作主要集中在金矿成矿物质来源㊁成矿流体性质㊁成矿时代及成矿模式等方面[1-8],在金矿找矿模型及成矿预测等方面的研究较为薄弱,许多基础理论与找矿勘查之间存在脱节,没有很好地做到产-研结合,导致后续一些找矿工作效果不佳㊂此外,虽然金场子矿区及外围已发现的矿床㊁矿(化)点数量较多,但已探明的储量规模都不大,多为小型和矿化点㊂因此,如何增储以及在卫宁北山地区寻找与金场子金矿类似的矿床是目前迫切需要解决的问题㊂笔者拟以勘查程度较高的金场子金矿床为代表,在系统分析矿床地质特征㊁控矿因素㊁找矿标志和深部矿化规律的基础上,构建基于地 物 化多要素的综合找矿模型,在矿区及外围㊁深部圈定找矿靶区㊂为验证靶区圈定的合理性,分别开展化探剖面测量和深部钻探工作,为卫宁北山地区金多金属矿的进一步找矿突破提供参考和依据㊂1区域地质背景卫宁北山地区位于北祁连造山带东段,其北与华北地台阿拉善地块相接,其东与华北地台鄂尔多斯地块毗邻[5,9-10](图1-a)㊂据中国成矿(区)带划分方案[13]和宁夏矿产资源潜力评价成果,该地区属河西走廊成矿带㊂区域上出露地层主要有奥陶系狼嘴子组(O2-3l),泥盆系中宁组(D3z),石炭系前黑山组(C1q)㊁臭牛沟组(C1c)和土坡组(C2t),白垩系庙山湖组(K1m),古近系清水营组(E3q),新近系红柳沟组(N1h)和第四系(图1-b)㊂区域构造以碰撞造山构造背景下形成的近E W向展布的断裂和褶皱为主,控制了该区地层展布方向和矿体形态,并产生了一系列晚期N E㊁NW向派生的断裂和褶皱㊂区内岩浆岩分布较少,仅有燕山期花岗闪长岩(δμ)在金场子矿区西部零星分布㊂2矿床地质特征金场子金矿位于卫宁北山中西部,面积约4.5 k m2,是区内最重要的金资源产地之一(图1-b)㊂矿区地层受构造作用影响,呈近E W向展布,主要出露地层有上泥盆统中宁组(D3z),下石炭统前黑山组(C1q)和臭牛沟组(C1c),上石炭统土坡组(C2t)和第四系(Q)(图2)㊂上泥盆统中宁组(D3z)分布于矿区中部黄石坡沟-金场子复背斜(B1)的核部,自东向西呈NW方向突出的弧形展布,地层岩性相对较简单,主要为细粒砂岩;下石炭统前黑山组(C1q)主要出露于B1两翼,岩性主要为泥岩和细粒砂岩;下石炭统臭牛沟组(C1c)主要分布于矿区西南部和北部,该地层西南部岩层层序基本正常,局部为倒转,北部岩层基本全为倒转,主要岩性为泥岩㊁细-粗粒砂岩;上石炭统土坡组(C1t)主要分布于矿区东北部,主要岩性为钙质石英砾岩㊁钙质粉砂岩㊁硅化石英砂岩;第四系(Q)主要分布于各沟谷及部分洼地,由残坡积㊁冲洪积和风积物组成㊂金矿(化)体明显沿特定的地层层位分布,主要控矿层位为下石炭统前黑山组(C1q)和臭牛沟组(C1c)㊂02第2期 海连富等:宁夏卫宁北山地区金场子金矿区找矿模型及成矿预测图1 卫宁北山大地构造位置(a )及区域地质矿产简图(b )(a 据文献[11-12]修编;b 据文献[1]修编)F i g .1 T e c t o n i c f r a m e w o r k o f t h e W e i n i n g b e i s h a n a r e a (a )a n d s c h e m a t i c m a p o f r e g i o n a l g e o l o g y an d m i n e r a l r e s o u r c e s (b)图2 金场子金矿区地质简图(据文献[6]修编)F i g .2 G e o l o g i c a l m a p o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e po s i t 矿区主要分布近E W 向展布的断裂㊁褶皱及其伴生的N E ㊁NW 向次级断层(图2)㊂近E W 向褶皱形成时间较早,是区域近S N 向构造挤压的结果,其两翼层间破碎带与成矿关系密切,褶皱形成过程中受层间滑脱和剪切运动影响,形成了一系列相互平行的层间破碎带(断层面上以断层泥和断层角砾为主)㊂断裂构造主要有近E W 向㊁N E 向㊁NW 向和S N 向4组,其中以近E W 向断裂为主㊂褶皱以B 1背斜为主体,横跨整个矿区,并向两侧延伸㊂由于次级构造发育,使不同岩性岩层之间产生层间滑动,从而形成密集的层间破碎带,沿带蚀变强烈,且向地层中渗滤和交代,多具黄钾铁矾化㊁硅化㊁碳酸盐化㊁赤铁矿 褐铁矿化等㊂矿区岩浆活动较弱,地表见少量闪长玢岩脉出露㊂脉岩沿近东西向构造破碎带或层间裂隙断续分布,规模不大,地表延伸380~950m ,宽0.5~7m ,多数倾向南,少数倾向北,此外也有部分闪长玢岩脉由钻孔揭露㊂金场子矿区分南㊁北2个矿带,共圈定出工业矿体16个,其中主矿体6个,主要分布于25~29勘探线㊂矿体规模大小不一,长度一般为40~300m ,厚度0.40~25.26m ,A u 品位为0.52~22.7g /t(图3)㊂矿石类型主要分为3种:原生矿石㊁半氧化矿石和氧化矿石[1]㊂氧化矿石是主要的矿石类型,主要为红褐色㊁褐色块状针铁矿 赤铁矿㊁红褐色赤铁矿化角砾岩等㊂矿区围岩蚀变以中低温蚀变类型为12h t t p s://d z k j q b.c u g.e d u.c n地质科技通报2023年图325号勘探线剖面图(勘探线位置见图2,据文献[1]修编) F i g.3 C r o s s s e c t i o n o f t h e N o.25e x p l o r a t i o n l i n e o f t h eJ i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t主,主要包括硅化㊁绢云母化㊁黄铁矿化㊁碳酸盐化和重晶石化等[1]㊂据前人研究成果及现有数据分析,金场子金矿严格受断裂构造控制,矿体主要赋存于S N向挤压形成的近E W向断裂破碎带㊁褶皱的转折端和层间滑脱带中,矿体主要呈脉状㊁透镜状,围岩蚀变表现为碳酸盐化㊁绢云母化等特点,具典型造山型金矿特点[1,6]㊂根据区域地质演化过程,在海西运动晚期,强烈的挤压造山作用使地壳增厚㊁地温梯度增加,造成地壳深部古老基底的熔融,熔融流体向上运移至浅地表,形成了区域上从二人山 金场子均有分布的小规模闪长玢岩脉㊂该深部构造热事件同时促使石炭系下伏地层发生变质脱水作用,形成含矿热液㊂成矿流体运移至浅地表,由于温度㊁压力骤然降低,流体发生不混溶作用,造成流体发生氧化,部分金沉淀下来,同时在区域上形成了显著的重晶石沉积(图4)㊂成矿流体继续上涌,形成了多金属硫化物 石英脉,此阶段形成的硫化物种类多㊁含量高,金也更富集[14]㊂先成的石英脉硫化物矿石在富含游离氧的大气降水不断作用下迅速溶解和氧化,沿裂隙㊁粒间沉淀交代,形成硅质褐铁矿,进一步氧化后,则形成有硅质褐铁矿隔板的蜂窝状或海绵状交代褐铁图4金场子金矿床成矿模式图F i g.4 M e t a l l o g e n i c m o d e l o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t矿㊂弱氧化地段,可见黄铁矿残留及微氧化带出现㊂含金的原生黄铁矿一经氧化,产生强酸性溶液及由此而形成F e(O H)3等胶质流体,有利于金的溶解与迁移,黄铁矿的氧化导致其中赋存的金的释放[1]㊂3控矿因素控矿因素一般是指控制矿床形成和矿体分布的各种地质因素,是成矿预测研究的基本内容之一[15-17]㊂金场子金矿床矿体的空间分布和形态明显与地层和构造关系密切,与闪长玢岩关系不明显,因此控矿因素主要考虑前两者㊂3.1地层因素矿区地层对矿体控制作用表现在2个方面:①特定的地层层位控制矿体的产出;②特定的地层岩性界面有利于矿体的发育㊂矿区主要控矿地层层位为下石炭统前黑山组(C1q)和臭牛沟组(C1c)㊂前黑山组(C1q)主要分布于黄石坡沟 金场子复背斜翼部最接近核部的层位,有利于矿液运移和就位,不同地段都有热液活动迹象和强弱不同的矿化作用㊂臭牛沟组(C1c)控矿作用相对较弱,其主要原因是该组位于褶皱翼部远离核部中心位置,褶皱形成过程中剪切断裂不太发育㊂臭牛沟组主要矿化层位为第一段和第二段,其中第一段内及其和前黑山组第三段接触界面上发育J K T5㊁J K T6等矿体,臭牛沟组二段发育J K T9号矿体㊂22第2期 海连富等:宁夏卫宁北山地区金场子金矿区找矿模型及成矿预测根据宁夏地质矿产局物探大队1985年资料,区域地层上泥盆统中宁组平均含金5.4ˑ10-9~5.5ˑ10-9,高于A u 的地壳克拉克值(4.0ˑ10-9);且在矿区外围的石炭系煤系地层中,黄铁矿单矿物经电子探针分析w (A u )高达101.0ˑ10-9,w (A g )258.0ˑ10-9㊂艾宁[6]㊁敬万林等[14]对矿区及外围前黑山组及臭牛沟组岩石w (A u )㊁w (A g)进行了统计(表1),数据显示在矿区外围下石炭统(包括臭牛沟组及前黑山组)的w (A u )㊁w (A g)平均值低于或略高于地壳平均值,但在矿区内这2套地层部分岩石金㊁银含量明显增高,在构造破碎带中两者含量更高㊂据艾宁[6]对矿体含金石英脉与围岩黄铁矿S 同位素测定结果显示,稠密浸染状黄铁矿δ34S 平均值为8.84ɢ,含金石英细脉中黄铁矿δ34S 平均为7.56ɢ,推测硫主要来源于地壳,在成矿过程中,深部含矿热液沿断裂向上迁移至下石炭统前黑山组(C 1q )和臭牛沟组(C 1c )层间破碎带等有利部位,发生金元素和硫化物沉淀并造成近矿围岩矿化㊂表1 金场子矿区及外围石炭系不同岩性A u 、A g 质量分数特征T a b l e 1 C o m p o s i t i o n o f A u a n d A g c o n t e n t s o f t h e C a r b o n i f e r o u s i n d i f f e r e n t l i t h o l o gi e s i n t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t a n d t h e s u r r o u n d i n g ar e a s 位置样本名称样本数量A uA g均值w B /10-9变化系数/%均值w B /10-9变化系数/%矿区外围[6]矿区[14]构造破碎带(金矿化带)[14]华北地台大陆地壳[18]砂岩类1960.31.3379.21.05泥岩类270.50.80130.30.98灰岩类210.41.0060.40.60页岩类541.42.21112.90.52砂岩类22523.11.52251.91.06泥岩类2839.31.30294.60.78灰岩类8216.10.883720.61闪长玢岩410.80.462100.56构造岩381521.49793.60.81砂岩类3897.11.47572.60.86泥岩类40238.21.10623.20.75灰岩类290.200.83160.30.90构造岩类174.100.3716010.58铁矿石类51.901.16793.50.56157地层岩性对金矿的控矿作用主要体现在不同的岩性界面上,主要有4种:①灰岩与粉砂岩㊁泥岩的接触界面;②灰岩内粉砂岩㊁泥岩接触界面;③粗-细硅化砂岩与粉砂岩㊁泥岩的接触界面;④钙铁质粉砂岩与泥岩的接触界面㊂从表1中A u 和A g 元素的变化系数可以看出,砂岩和泥岩的变化系数大于1,反映出元素在这2种岩性界面有不同程度的富集,表明岩性对金矿起到了一定程度的控制作用㊂3.2构造因素从矿体空间分布来看(图2),矿区主要控矿构造为E W 向断层,其次为区域N E 向左旋剪切断裂,该类断裂一方面直接接受矿液充填成矿,另一方面起到沟通E W 向断裂的作用,使E W 向矿体更容易氧化富集形成富矿体㊂矿区褶皱主要分为近E W向和近S N 向2组,早期形成的近E W 向褶皱形成过程中产生的E W 向断裂构造是矿体的主要控矿构造;而晚期形成的S N 向褶皱作用较弱,为成矿后褶皱,无控矿作用㊂总体来说,本区构造的控矿作用表面上是断裂控矿,但实际上是一个褶皱-断裂联合控矿的过程㊂4 找矿标志找矿标志是指能够直接或间接指示矿床㊁矿体存在或可能存在的一切现象与线索,主要包括地质标志㊁地球化学标志和地球物理标志等[17]㊂4.1矿化露头矿化露头包括原生矿化露头和氧化矿化露头2种㊂卫宁北山地区气候干旱,降水稀少,风化作用强烈,矿化露头主要以氧化露头形式存在(图5)㊂此外,氧化作用对金的矿化不仅仅使原生矿化露头简单氧化,而是起到了进一步富集形成富矿的作用㊂所以,本研究将表生氧化期作为矿区金成矿的第二个成矿期,也是形成富金矿体的关键因素㊂矿区氧化矿化露头主要以 铁帽 形式存在,也是重要的金矿石类型㊂金场子矿区甚至整个卫宁北山地区氧化作用非常强烈,有大量的 铁帽 氧化带出露地表,氧化带厚度大(150~200m ),在地表具有很强的显示度,可以作为重要的找矿标志㊂32h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年图5 地表氧化矿露头F i g .5 O u t c r o p of t h e s u r f a c e -o x i d e o r e 4.2围岩蚀变矿区围岩蚀变主要分为在热液成矿期形成的原生蚀变以及后期氧化作用形成的次生变化㊂原生蚀变主要以中低温蚀变类型为主,主要包括黄铁矿化㊁硅化㊁碳酸盐化㊁重晶石化㊁高岭土化㊁明矾石化㊁绢云母化㊁钠长石化等(图6);围岩蚀变的次生变化主要包括早期原生黄铁矿等硫化物遭受氧化作用后,形成的褐铁矿㊁赤铁矿㊁针铁矿㊁黄钾铁矾等氧化矿物㊂在空间上,硅化㊁黄铁矿化㊁褐铁矿化㊁黄钾铁矾化和绢云母化蚀变组合与矿体空间关系最为密切㊂a .断裂带内强烈硅化-褐铁矿化;b .绢云母化与硅化㊁黄铁矿(已氧化)化㊁碳酸盐化伴生;c .节理中发生碳酸盐化;d .围岩裂隙发生重晶石化图6 金场子金矿床围岩蚀变特征F i g .6 A l t e r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s u r r o u n d i n g r o c k i n t h e J i n c h a n g z i g o l d d e po s i t 4.3地球物理异常此次物探工作是基于矿区及外围1ʒ10000激电扫面测量,测量参数为视极化率和视电阻率,供电极距1000m ,测量极距40m ,测量范围控制在800m 以内,测线垂直于E W 向断裂,测网100mˑ20m ㊂供电方式为双极短脉冲法,所用仪器为大功率激电测量系统D J F 10-1A 10KM 发动机和D J S -8型接收机,供电周期为16s ,供电时间为4s ,延时时间为200m s ,采样间隔20m s㊂岩(矿)石物理性质是地球物理找矿的基础[19]㊂此次所测含矿地层岩性组合及主要矿物电性特征见表2㊂根据岩矿石电阻率及极化率统计特征,可将其42第2期 海连富等:宁夏卫宁北山地区金场子金矿区找矿模型及成矿预测表2 金场子矿区及外围岩矿石电性参数T a b l e 2 E l e c t r i c a l p a r a m e t e r s o f r o c k a n d o r e i n t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t a n d s u r r o u n d i n g ar e a s 岩(矿)石名称块数ηs /%ηs均值/%ρs /(Ω㊃m )ρs均值/(Ω㊃m )中粒石英砂岩120.05~3.480.4037.8~778.1310.4细粒石英砂岩590.01~1.840.1914.2~800.4208.9泥质粉砂岩-粉砂岩820~1.480.9510.8~632.5>100粉砂质泥岩-泥岩200.08~6.700.5214.7~325.368.4灰岩㊁白云质灰岩及砂质灰岩260~0.620.1279.5~107.2236.5闪长玢岩180.12~0.630.3034.8~191.377.3赤-褐铁矿160.04~1.750.2845.0~459.8261.5构造角砾岩210~1.030.1610.7~478.073.0方铅矿160.09~30.143.183.9~277.2104.5黄铁矿化粉砂岩100.27~8.092.6118.9~132.040.2黄铁矿58.09~50.1824.154.0~118.915.4碳质中细粒石英砂岩及烟煤177.63~50.3923.003.3~43.53.8黄铁矿化炭质粉砂岩156.00~40.6615.853.2~132.514.8图7 金场子矿区及外围地质-物探异常图F i g .7G e o l o g i c a l -g e o p h y s i c a l a n o m a l y m a p o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t a n d s u r r o u n d i n g ar e a s 分为下列3类:①第一类,ρs 大于200Ω㊃m ,ηs 在0.19%~0.4%之间,主要包括中细粒石英砂岩㊁硅化石英砂岩㊁多种灰岩㊁赤-褐铁矿,属高阻低极化率㊂②第二类,ρs 大于100Ω㊃m ,ηs 在0.25%~0.95%之间,主要包括泥质粉砂岩 粉砂岩,属中阻中低极化率类型㊂③第三类,属中低电阻率高极化率类型,共分为两小类:①ρs 小于15Ω㊃M ,ηs 在15.85%~25.55%之间,主要包括炭质石英砂岩㊁烟煤㊁黄铁矿化炭质粉砂岩及黄铁矿结核,此类岩(矿)石往往产生高极化率背景场和低电阻率异常,是寻找金属硫化物矿最主要的干扰因素㊂②ρs 在15~105Ω㊃m 之间,ηs 在2.61%~29.16%之间,属中低电阻率高极化率异常,引起此类异常的主要岩(矿)石包括黄铁矿化粉砂岩㊁黄铁矿及方铅矿㊂结合岩矿石电阻率及极化率统计特征,综合评价并优选出与成矿联系最为密切的6处激电异常(图7)㊂D η-1异常位于黄石坡沟N E 方向约750m 处,视极化率(ηs )数值范围在1.5%~3%之间,与其对应的视电阻率(ρs )位于大于250Ω㊃m 背景场中,属高阻中极化率异常㊂异常区主要出露石炭系黑山组,岩性主要为石英岩状砂岩㊁泥质粉砂岩㊁灰岩㊂其中石英岩状砂岩处于异常正中心,可能为引起该异常区高电阻率背景场的主要原因㊂石炭系内部层间断裂经过该异常,但异常规模较小,沿断裂走向延伸较短,推测中极化率异常可能为该断裂内局部黄铁矿化导致㊂D η-2异常位于黄石坡沟北部,视极化率(ηs )数值范围在2%~4%左右,与其对应的视电阻率(ρs )处于60~250Ω㊃m 之间,属中阻高极化率异常㊂异常区主要出露泥盆系中宁组及石炭系前黑山组,主要岩性为粉砂岩㊁泥岩等㊂异常区构造活动较强烈,主要发育泥盆系与石炭系界面断裂以及石炭系内部近E W ㊁N E 向断裂,异常中心位于黄石坡沟泥盆系与石炭系北接触带附近,而且该异常位于E W向㊁N E 向断裂交汇处㊂异常区地表矿化蚀变现象较发育,在泥盆系中发育一条褐铁矿化带,在石炭系中发育一小型金矿化体㊂推断该极化率异常主要为E W 向泥盆系与石炭系北界面断裂内局部黄铁矿化52h t t p s ://d z k j q b .c u g.e d u .c n 地质科技通报2023年矿石角砾(断夹体)引起㊂D η-3异常位于金场子南部,视极化率(ηs )数值范围在2%~4%左右,与其对应的视电阻率(ρs )处于60~250Ω㊃m 之间,属中阻高极化率异常㊂异常区主要地层为石炭系前黑山组和臭牛沟组,主要岩性为灰岩㊁泥岩和泥质粉砂岩等㊂异常区主要发育前黑山组内部层间断裂以及前黑山组与臭牛沟组接触界面断裂,这2组断裂为矿区重要的含矿构造,异常区地表已揭露3处受断裂控制的金矿化体,地表强褐铁矿化㊂推测极化率异常为受断裂控制的原生矿化体导致,且激电异常沿控矿构造走向上有较长延伸,因此该异常可作为有利的找矿地段㊂D η-4异常位于黄石坡沟南部,视极化率(ηs )数值范围在2%~4%左右,与其对应的视电阻率(ρs )处于60~250Ω㊃m 之间,属中阻高极化率异常㊂异常区主要出露石炭系臭牛沟组,主要岩性为中 细粒含铁钙质砂岩和粉砂质泥岩等㊂该极化率异常发育在黄石坡沟 金场子复背斜南翼次级小背斜的核部,在一钻孔501m 标高处揭露真厚度为1.2m 的Z n 矿体,矿石中金属矿物以闪锌矿和黄铁矿为主,验证了D η-4极化率异常为深部硫化物矿体引起㊂因此,对于该地区中阻高极化率异常要尤为重视㊂D η-5异常位于金场子北部,视极化率(ηs )数值范围在2%~4%左右,与其对应的视电阻率(ρs )处于60~251Ω㊃m 之间,属中阻高极化率异常㊂异常区主要出露石炭系臭牛沟组,主要岩性为中 粗粒石英砂岩㊁含炭质粉砂质泥岩等,高极化率可能为炭质引起㊂D η-6异常位于金场子东北部,视极化率(ηs )强度大于30%左右,与其对应的视电阻率(ρs )小于63Ω㊃m ,属低阻高极化率异常㊂异常区主要出露石炭系土坡组和臭牛沟组,主要岩性为中 粗粒石英砂岩㊁钙质砂岩㊁含炭质粉砂岩及含炭质粉砂质泥岩㊁炭质页岩㊁煤层等,该异常区大范围分布且与地层总体走向一致㊂4.4地球化学异常地球化学找矿方法在矿产勘查过程中一直扮演着重要角色,但不同自然地质环境选择不同的采样介质对提高找矿概率有着至关重要的影响[20-24]㊂卫宁北山地区为基岩裸露的低山荒漠区,地形切割大,风化作用强烈,元素受机械物理迁移影响较大,加之地表无经流,水系不发育,常用的土壤地球化学测量和水系沉积物测量会对靶区圈定产生较大影响㊂因此,本次地球化学找矿信息是基于矿区及外围1ʒ10000岩石地球化学测量,地球化学调查没有按固定网格取样,主要在山脊㊁山谷和新开挖的简易公路的岩石露头处采集㊂每组样品是在10m 内的某个方向连续进行采集㊂岩石样品重量控制在300~350g 之间㊂用玛瑙研钵将样品粉碎至粒径<0.074mm (200目),测量其中与矿化有关的4种元素㊂结合地质特征及元素统计分析结果,共圈定了7处化探异常(图8)㊂图8 金场子矿区及外围地质-化探异常图F i g .8G e o l o g i c a l -g e o c h e m i c a l a n o m a l y m a p o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t a n d s u r r o u n d i n g ar e a s (1)N o .1号异常为A u -A g-A s -S b 组合化探异常,位于黄石坡沟一带,异常范围约0.36k m 2㊂异常内主成矿元素A u 和A g 分布范围比非成矿元素A s ,S b 分布范围小,A u 元素异常基本反映了控矿断裂的展布趋势㊂异常范围内主要出露泥盆系中宁组及石炭系前黑山组;构造活动较强烈,主要为泥盆系与石炭系界面断裂,已知矿(化)体与该异常空间分布范围比较吻合㊂(2)N o .2号异常为A u -A g-A s -S b 组合化探异常,位于金场子一带,面积约0.3k m 2㊂该异常A u,A g ,A s ,S b ,单元素异常套合较好,A g 元素分布范围较小,往往处于综合异常中心,往外异常分布元素依次为A u ,S b ,A s ㊂异常总体沿近E W 向展布,与异常区近E W 向构造方向基本一致㊂异常区主要出露石炭系前黑山组及臭牛沟组,构造活动强烈,在N E 向断裂与近E W 向断裂交汇处发育规模较大的62第2期海连富等:宁夏卫宁北山地区金场子金矿区找矿模型及成矿预测金矿体,显示出该异常与已知金矿体具有较好的吻合性,也表明了该A u-A g-A s-S b组合化探异常对找矿具有较好的指示意义㊂(3)N o.3号异常为A u-A s-S b组合化探异常,位于金场子南部,面积约0.08k m2㊂该异常A u与A s单元素异常套合较好,且两者分布范围基本代表了金矿化展布㊂异常内主要出露石炭系前黑山组,发育近E W向泥盆系与石炭系界面断裂以及石炭系内层间断裂,异常区 铁帽 发育, 铁帽 内强褐铁矿化㊁硅化㊁孔雀石化,表现出矿化体与综合异常较好的套合性㊂(4)N o.4号异常为A u-A s-S b组合化探异常,面积较小约0.07k m2,浓集中心不明显,A s,S b单元素分布范围较A u元素大,且两者分布范围较为一致㊂A u元素异常分布面积较小,且与A s,S b元素分布范围吻合性较差㊂异常区主要出露石炭系前黑山组,构造主要为石炭系内部近E W向层间断裂㊂目前该异常内未发现矿化体㊂(5)N o.5号异常为A u-S b组合化探异常,分布于金场子东部,面积约0.05k m2,该异常分布范围较小,且形态无规律㊂异常区主要出露石炭系,包括前黑山组以及臭牛沟组,为重要的控矿层位㊂异常区断裂活动强烈,近E W向断裂以及N E断裂为该区重要的控矿构造㊂(6)N o.6号异常为A u-A s组合化探异常,分布于金场子东部,面积约0.09k m2,A u,A s单元素异常套合较好,两者总体展布方向相同,与异常区近E W向地层展布方向基本一致㊂异常区主要出露臭牛沟组,构造活动较弱,目前暂未发现地表有矿化及蚀变现象㊂(7)N o.7号异常为A u-A g-A s-S b组合化探异常,分布于金场子北带的东部,面积约0.18k m2,该异常A u,A g,A s,S b单元素套合较好,浓集中心较明显㊂异常区出露前黑山组以及臭牛沟组㊂地表路线调查发现在前黑山组的层间破碎带中有一定的矿化显示,在与N E向断裂交汇处,褐铁矿化明显增强㊂5综合找矿模型找矿模型是在典型矿床成矿模式研究的基础上,对寻找该类矿床有利的成矿地质条件㊁有效的技术手段以及各种直接或间接的找矿信息进行全面总结和高度概括[25-26]㊂找矿模型的构建是后期进行成矿预测所不可或缺的前期准备,建立合理的找矿模型是成矿预测达到最佳效果的前提㊂在归纳矿床地质特征㊁总结关键控矿因素基础上,综合分析了矿床地质㊁围岩蚀变㊁地球物理㊁地球化学等找矿信息,建立了金场子金矿床综合找矿模型(表3)㊂构造和地层是控制矿床的2个必要因素,岩性是重要控矿因素㊂金场子金矿床严格受断裂构造控制,其作用主要表现在为成矿热液的运移提供通道(导矿构造)和为成矿热液的就位提供场所(赋矿构造)㊂矿区金矿化与两期构造运动产生的断裂构造体系相关:一是印支期末近南北向挤压产生的东西向断裂构造体系,成矿主要与该期构造事件关系紧密,为成矿前㊁成矿期构造,但成矿后也有活动;二是燕山期东西向挤压产生的南北向断裂构造体系,该期构造事件为成矿后构造,主要表现为对先成矿体的破坏作用㊂矿区金矿化明显沿特定的地层层位分布,主要控矿地层层位为导矿断层层位,其内断裂发育,更有利于矿液的运移和就位㊂岩性因素对金矿的控制相对较弱,韧㊁脆性岩石接触界面以及硅㊁钙岩性界面提供了有利的容矿空间㊂表3金场子金矿床综合找矿模型T a b l e3 O r e p r o s p e c t i n g m o d e l o f t h e J i n c h a n g z i g o l d d e p o s i t 模型要素要素具体特征控矿因素构造主要控矿断裂为E W向断裂,重点关注石炭系内层间断裂以及石炭系和泥盆系界面断裂;其次为N E向断裂㊂E W 向与N E向断裂交汇部位往往造成矿体局部富集地层主要成矿有利层位为下石炭统前黑山组,次为下石炭统臭牛沟组和上泥盆统中宁组岩性韧㊁脆性岩石接触界面以及硅㊁钙岩性界面易成矿,一般为灰岩与泥岩或粉砂质泥岩界面㊁硅化石英砂岩与泥岩界面㊁灰岩内粉砂岩㊁泥岩夹层㊁钙铁质粉砂岩与泥岩界面找矿标志矿化露头铁帽围岩蚀变原生蚀变为黄铁矿化㊁硅化㊁碳酸盐化㊁重晶石化㊁高岭土化㊁明矾石化㊁绢云母化㊁钠长石化,次生氧化为褐铁矿化㊁赤铁矿化㊁黄钾铁矾化㊁孔雀石化地球物理中电阻率中-高极化率异常一般为矿化所致,低电阻率高极化率一般为炭质岩石引起地球化学1ʒ10000岩石地球化学测量中异常强度大,分布范围广的A u-A g-A s-S b组合化探异常区域;地球化学剖面及路线调查捡块样中有金异常级别以上品位显示72。
