白乃庙矿区地球物理、地球化学特征分析

                    (1. 内蒙古国土资源信息院；2.内蒙古工程学校，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要：本文从地质、地球物理、地球化学多角度分析了矿区的相关资料，确认南北矿带都存在着蚀变分带现象；而蚀变带及其相互间的空间关系、组合关系、决定了矿体的电性、磁性、密度等诸多因素的变化情况；蚀变分带的存在，也决定了矿区还有相应的元素组份分带规律。
关键词：地球物理；地球化学；铜矿体；
中图分类号：P574  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2007)08—0051—02
1 地质前提
      矿区的主要控岩、控矿构造，是晚元古代至早古生代东西向断裂，储矿构造为白乃庙群绿片岩系东西向韧性剪切带（457-581Ma），上述构造决定了矿床及矿体的分布格局。
      铜矿体以似层状、透镜状，单层或多层产出，与岩层片理产状大体一致。多位于顺层侵入的花岗闪长斑岩体顶部内接触带，外接触带及绿片岩中，说明除了花岗闪长斑岩这一成矿主因
素外，富含钙质的绿片岩是成矿有利层位。
      区内的矿石矿物组合类型有四种，反映了不同的生成环境。其中构成铜矿体的主要组合类型为黄铜矿－黄铁矿－辉钼矿－石英－磁铁矿。
      地质研究表明：南北矿带都存在蚀变分带现象。北矿带以岩体为中心，两侧为：钾长石、黑云母化带→硅化带→绿泥石、绿帘石化带。南矿带以矿体为中心，向外为：钾长石化带→硅
化、黑云母化带→绿泥石、绿帘石化带。蚀变分带的存在，决定了矿区还有相应的元素组份分带规律。硅化在矿区存在广泛且与矿化有着密切的成因联系。已知矿体全部赋存于硅化带硅化、黑云母化地段中。
2 地球物理特征分析
2.1 区域场特征
      区域物性资料统计结果：在白乃庙矿区，与铜金矿有关的绿片岩密度较高，具弱磁性。与铜金矿有关的花岗岩类密度较低，也具弱磁性。矿区位于重力梯度带南侧的局部重力高值区及低平正磁场中（0～100nt）。
2.2 铜矿区地球物理特征
      物性测定数据统计结果说明，铜矿体与围岩具有明显的物性差异。
2.2.1 矿体极化率n＝9%，围岩极化率n＝2%，矿化层极化率n＝4.5%，围岩与矿体极化率相差4倍以上，矿化层极化率也较高，当其规模较大，埋深浅时，也能引起较高的激电异常。
2.2.2 矿体密度平均值为3.02g/cm3，围岩密度值（绿片岩）在（2.7～2.8）g/cm3之间，与矿体存在（0.2～0.3）g/cm3的密度差，矿化层密度值在（2.91～2.96）g/cm3之间，与矿体密度值差异较小，根据地面物性资料，花岗闪长斑岩的密度平均值在2.6 g/cm3左右，与矿体有（0.3～0.4）g/cm3密度差。与绿片岩有（0.1～0.2）g/cm3的密度差。矿体与岩体间密度差较之与绿片岩的密度差要大些。
2.2.3 所测矿石标本皆具磁性，磁化率平均值为2851×10-6×4π（SI），铜矿化层也具磁性，其均值约在（2000×10000）×10-6×4π（SI）之间，多数矿化岩石磁化率值低于铜矿石，只是黄铜矿化阳起绿泥斜长片岩磁化率最高。总体来看，黄铜矿化岩石与矿体磁化率没有明显差异。黄铜矿化岩石磁化率值较低，平均值在1690×10-6×4π（SI）以下，围岩中阳起绿泥斜长片岩磁化率较高，个别标本达7386×10-6×4π（SI），其他围岩均属低磁或无磁，因此，矿区内可考虑采用高精度磁测寻找规模较大的隐伏矿体。
2.2.4 根据激电测井资料，矿体视电阻率值一般在300～800Ω.M，而围岩电阻率值可达数万Ω.M，在本区，矿体为相对低阻。
3 地球化学特征分析　
3.1 区域地球化学场
      白乃庙铜矿区处于1∶5万水系沉积物测量所圈异常中，该异常呈东西向展布，与地层构造线走向相同，异常元素有Cu、Mo、Pb、Zn、W、As、Ag、Au、Co、Mn。其中Cu、Mo元素异常范围重合好，由异常中心向外，具组分分带及浓度分带现象，顺序为Cu、Mo、W、Ag→Pb、Zn、As→Ni、Co、Mn，反映了由高温向低温的元素组合过渡。
      矿区主要含矿地层绿片岩及花岗闪长斑岩的微量元素含量普遍较高。
3.2 矿区地球化学特征
3.2.1 地层微量元素分配：选取区内各地层中元素分析数据统计计算（见表1）：

      由表可见，不同岩段的绿片岩相对富集不同的微量元素。①Cu在 Pt₂bn¹、Pt₂bn³岩段含量明显偏高，说明铜的成矿活动与地层关系较密切；②Mo在Pt₂bn¹岩组中含量高而在Pt₂bn₃岩段中含量较低，显示了Mo元素从内接触带到外接触带有降低的趋势；③Pb、Zn、Ag、As元素的分配规律，在Pt₂bn³岩段中含量较高而在Pt₂bn¹岩段中含量较低。说明在外接触带上，Pb、Zn、Ag有着较强的活动；④Co、Ni与Cu元素的分配较类似，高值段在Pt₂bn¹、Pt₂bn³岩段，显示了近矿元素的特征。
      W、Mn没有明显的富集规律。
3.2.2 花岗岩类岩石元素平均含量（见表2）：


      由上表可见，在矿区各类岩石中，Cu、Mo、Ag在花岗闪长斑岩中较富集，Co、Ni在石英闪长岩中含量略高。与富钙酸性岩中元素平均含量相比，与铜矿有关的花岗闪长斑岩中，Cu、Mo
、W、Ag含量明显偏高，而Pb、Zn、Co、Ni则偏贫。Cu、Mo、W、Ag正是本矿区的内带指示元素。区内三种岩体间，成矿元素明显富集于花岗闪长斑岩中，显示了成矿母岩特征。
3.3 矿区元素组合规律
      在南、北矿带，东异常区分别选取典型矿段分析数据，做了R型因子分析，又选取zk9106孔样品分析数据做了R型因子分析（见表3）：

      在地表与钻孔资料的正交因子解中,提取了4个因子,结果可见;从深部到地表,Cu、Mo始终在同一因子出现，说明两者在成矿成晕过程中有着相同的地球化学行为。此外，在zk9106孔的因子解中，Cu、Mo与Au、Ag同在一个因子中出现，说明在深部，Cu、Mo与Au、Ag元素关系密切，应属同源同期产物。
      比较不同异常区的因子解，Cu、Mo成矿因子，Pb、Zn、Ag矿化因子及Co、Ni黄铁矿因子在南、北矿带均有出现，说明全区应有一致的成矿活动，铜矿生成于石英—硫化物阶段。
       结合各异常区（不同阶段）所处地质环境分析，在矿体的不同部位，有不同的元素组合。露头矿体上，因子结构与钻孔样品分析结果相同，F₁为Cu、Mo、Au、（W）是成矿元素组合。
      浅埋藏矿体处（地表有大规模矿化带）地表异常主因子F₁为Pb、Zn、Ag，是近矿元素组合。深埋藏矿体（地表仅见围岩蚀变），地表异常主因子F₁、Ni、Mn，是前缘元素组合。
      综上所述，白乃庙矿区的元素分布有着很强的规律性。
3.4 元素的空间分布
      选择通过地表铜矿体的异常剖面，计算了矿体的水平分带序列及垂直分带序列。
3.4.1 横向分带（垂直矿体走向）。以Ⅷ矿段为中心，计算了元素组分分带指数，比较后得出矿体的元素横向分带序列：Sn—Cr、V、Ni—Cu、Mo、W、Ag—Co、Pb 、Zn、Mn。
3.4.2 纵向分带（沿矿体走向）。在地表铜矿体规模大的矿段，计算了分带序列。排列出矿体沿走向方向的元素分布顺序， Pb、Zn、Mn组合出现于矿段的东部，反映了矿液活动的前缘部位。Cu、Mo成矿元素位于中部。
3.4.3 垂直分带。取5个钻孔中的样品分析数据，计算垂向分带序列，表明了在成矿成晕作用过程中元素的沉淀分异顺序，即空间分带的现象。Pb、Mn、Zn在矿体上方形成强异常。Co、Ni、Cr、V在矿体周围主要是下部形成强异常，反映了矿体周围存在着黄铁矿晕。Cu、Mo、Ag、Au在矿体部分呈现强异常，反映了Cu、Mo、Au共生的特点。
4 综合分析
4.1 富集体电性特征
      黄铜矿富集电性特征是高极化，中低阻ηs=8-14(%)，ρs400～600(Ω•m)，炭质岩类与矿体相比为高极化低阻，非矿化岩石与矿体相比是低极化高阻，黄铁矿化富集体电性特征与黄铜矿体大致相同。
      激电中梯、联剖曲线都客观地显示了矿体的赋存情况。中梯曲线异常峰值位于矿体上方。矿体倾向一侧曲线梯度较缓，联剖曲线矿体倾向一侧所夹面积较大。测深曲线为A型(或G型)说明深部有极化体存在。
4.2 元素组分分带
      研究表明，白乃庙矿区矿致原生异常在水平与垂直方向都存在有规律的元素组分分带，矿区中具有代表性组份分带序列如下：
      横向：Sn-Cr.V.Ni-Cu.Mo.W.Ag-Co.Pb Zn Mn
      纵向：Sn.Ni.Co-W.Cu.Mo-Pb.Zn.Mn
      垂直：Zn.Mn.Pb-W.Sn.V.Ni.Cr-Cu.Ag.Mo Au-Ni2 Co V2

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