斑巖型銅礦床巖石化學(xué)指標(biāo)的分析

斑巖型銅礦床巖石化學(xué)指標(biāo)的分析

異常的地球化學(xué)指標(biāo)由地球化學(xué)指標(biāo)顯示。地球化學(xué)指標(biāo)是指所有能夠提供特定地質(zhì)信息或一般地質(zhì)信息的地球化學(xué)變量，并通過直接或間接測量獲得的地球化學(xué)變量。隨著地質(zhì)找礦工作的深入和找礦難度的加大,對地球化學(xué)指標(biāo)提出了更高要求,研究提取地球化學(xué)勘查新指標(biāo)對提高找礦成功率意義重大。作為地球化學(xué)勘查指標(biāo)的一種,巖石化學(xué)指標(biāo)在礦床勘查中的作用不僅僅表現(xiàn)為地球化學(xué)異常,更重要的是可以反映總體成礦地球化學(xué)環(huán)境,為解釋礦致異常結(jié)構(gòu)規(guī)律提供依據(jù),理應(yīng)受到足夠重視和充分實(shí)踐。筆者以城門山和烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)研究結(jié)果為基礎(chǔ),探討了巖石化學(xué)指標(biāo)在斑巖型銅礦床勘查中的作用。結(jié)果表明,巖石化學(xué)指標(biāo)在2個(gè)斑巖型銅礦床中表現(xiàn)出基本一致的變化規(guī)律,并且均很好地指示了斑巖型銅礦化作用及礦化強(qiáng)度。1樣品和分析方法城門山斑巖型銅礦位于江西九江—瑞昌成礦帶上,成礦受長江斷裂帶與北西及東北斷裂帶的控制,礦床與中酸性淺成斑巖體有關(guān),屬深源淺成銅礦床1。試驗(yàn)研究樣品在礦床露天采坑中沿剖面按不同標(biāo)高采集,共采集巖石樣品39件。烏努格吐山斑巖型銅鉬礦床位于滿洲里—達(dá)賚北東向壓扭性斷裂與次級(jí)橫向張性斷裂交叉部位,得爾布干深斷裂帶的次級(jí)北西向哈泥溝斷裂帶通過礦區(qū)。礦床主要受中心式火山機(jī)構(gòu)控制的燕山晚期以花崗閃長斑巖為主的雜巖體控制。試驗(yàn)研究樣品分別采自4個(gè)鉆孔巖芯。樣品采用連續(xù)撿塊法采集,采樣間距視礦化程度而定,平均5～7m。共采集鉆孔巖芯樣品170件,每件樣品分析測試60項(xiàng)指標(biāo)。常量化學(xué)組分分析方法、檢出限如表1所示。分析質(zhì)量監(jiān)控采用一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和重復(fù)分析方法,合格率100%(表1)。探討常量化學(xué)組分含量特征的目的是為了了解斑巖型銅礦床形成過程中,常量化學(xué)組分隨著銅礦化程度不同的富集和分散規(guī)律,為篩選提取巖石化學(xué)指標(biāo)奠定基礎(chǔ)。試驗(yàn)中首先按Cu含量升序(或降序)方式將2個(gè)試驗(yàn)區(qū)常量化學(xué)組分含量分別進(jìn)行排序,然后將城門山試驗(yàn)區(qū)Cu含量劃分為<100g、100～500、500～1000、1000～2000、>2000μg/g五個(gè)含量段,烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)Cu含量劃分為<100、100～200、200～500、500～1000、1000～2000、>2000μg/g六個(gè)含量段,統(tǒng)計(jì)各含量段對應(yīng)常量化學(xué)組分含量平均值,結(jié)果見表2、表3。2cu含量差異在城門山試驗(yàn)區(qū)(表2),隨著Cu含量增高,Fe2O3含量依次增高,而且增高幅度很大,SiO2、Al2O3含量總體呈降低趨勢,MgO、CaO、Na2O、K2O含量沒有明顯的規(guī)律性變化。在烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)(表3),隨著Cu含量增高,Fe2O3、Al2O3、MgO含量依次增高,但增高幅度不大,SiO2、CaO、Na2O、K2O含量總體呈降低趨勢。在兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi),常量化學(xué)組分含量最顯著特點(diǎn)是與中酸性巖中相應(yīng)組分豐度值相比,MgO、CaO和Na2O含量大幅度降低。城門山試驗(yàn)區(qū)MgO、CaO和Na2O含量平均值的最高值不到豐度值的1/3、1/15和1/31,最低值不到豐度值的1/6、1/30和1/53。烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)MgO、CaO和Na2O含量平均值的最高值不到豐度值的1/3、1/23和1/7,最低值不到豐度值的1/5、1/42和1/16。MgO、CaO和Na2O隨Cu含量變化而變化的規(guī)律在兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)基本一致,均表現(xiàn)為隨著Cu含量增高,MgO含量略有增高,CaO、Na2O含量降低。這一規(guī)律在烏努格吐山不同鉆孔中仍然存在,隨著鉆孔中總體Cu礦化程度加強(qiáng),MgO含量增加,CaO、Na2O含量降低(表4)。3組分定量分析數(shù)據(jù)嚴(yán)格意義上的巖石化學(xué)指標(biāo)是在巖石組分全分析數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上獲取的,其作用是可以了解巖石內(nèi)部化學(xué)組分的含量變化、元素在地殼內(nèi)的遷移情況和變化規(guī)律、巖漿來源及可能出現(xiàn)的礦物組合,解決礦體和巖相分帶,研究巖石成因等問題。筆者只是借鑒巖石化學(xué)指標(biāo)研究思路和方法,利用地球化學(xué)勘查樣品常量化學(xué)組分定量分析數(shù)據(jù),來探討巖石化學(xué)指標(biāo)在地球化學(xué)勘查階段的指示作用。上述常量化學(xué)組分含量特征及其隨著Cu礦化程度變化而變化的規(guī)律,對探討巖石化學(xué)指標(biāo)在地球化學(xué)勘查階段的指示作用具有重要意義。在以往地球化學(xué)勘查中,常用的指標(biāo)與主成礦元素間通常是“水漲船高”式的共消長關(guān)系,就是隨著主成礦元素含量增高或礦化程度增強(qiáng)這些指標(biāo)含量也增高,因此利用這些指標(biāo)可以有效發(fā)現(xiàn)與礦化有關(guān)的“異常”,指示礦化作用或礦化體的存在,但是卻不能利用這些指標(biāo)判斷“異?！迸c“礦”的關(guān)系,確切地說,就是不知道這些指標(biāo)的異常強(qiáng)到什么程度時(shí)預(yù)示著可以成礦。在斑巖型礦床地球化學(xué)勘查階段,MgO、CaO、Na2O等指標(biāo)的優(yōu)勢在于與其豐度值相比含量顯著降低,尤其是CaO、Na2O兩項(xiàng)指標(biāo),含量降低幅度越大,Cu礦化越強(qiáng)。斑巖型銅礦化體中常量化學(xué)組分含量特征及其變化規(guī)律勢必引起相關(guān)巖石化學(xué)指標(biāo)的有規(guī)律變化,而巖石化學(xué)指標(biāo)的規(guī)律性變化就可以為地球化學(xué)勘查提供有價(jià)值的信息。3.1斑巖型cu礦化體中wna2o/wk從前述試驗(yàn)結(jié)果中可以看到,在斑巖型銅礦化體中,隨著Cu含量增加(礦化增強(qiáng)),堿質(zhì)組分(w(Na2O)/w(K2O))總體含量呈現(xiàn)降低的趨勢,而且Na2O含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于K2O含量。在烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)4個(gè)鉆孔中(表4),ZK655孔中采集38件樣品,Cu含量大于100μg/g的有33件,異常明顯,但最高含量只有1016μg/g,該孔中w(Na2O)/w(K2O)值卻最大,為0.071,比值變化范圍0.050～0.089。ZK691孔中采集40件樣品,Cu含量大于100μg/g的樣品有37件,大于2000μg/g的樣品5件,該孔中w(Na2O)/w(K2O)值為0.061,比值變化范圍0.036～0.245。ZK694孔中采集49件樣品,Cu含量大于100μg/g的樣品47件,大于2000μg/g的樣品16件,該孔中w(Na2O)/w(K2O)值為0.043,比值變化范圍0.013～0.088。ZK657孔中采集43件樣品,Cu含量均大于100μg/g,大于2000μg/g的樣品多達(dá)23件,該孔中w(Na2O)/w(K2O)值為0.050,比值變化范圍0.032～0.160。由此不難看出,在斑巖型Cu礦化體中,Na2O與K2O間的比值隨著Cu礦化強(qiáng)度增大而減小。除少數(shù)情況之外,每個(gè)鉆孔中w(Na2O)/w(K2O)值相對穩(wěn)定,變化范圍較小,比值大小只與整個(gè)鉆孔中Cu含量或礦化強(qiáng)度有關(guān),而與具體每件樣品中Cu含量沒有明顯相關(guān)性,這就為利用這項(xiàng)指標(biāo)判斷某個(gè)鉆孔總體成礦前景提供了可能。綜合利用Na2O含量、堿質(zhì)組分(w(Na2O)+w(K2O))含量及w(Na2O)/w(K2O)值,可以有效判斷斑巖型銅礦化強(qiáng)度,評價(jià)Cu異常成礦前景。3.2烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)cu礦化強(qiáng)度及含量在斑巖型銅礦化體中,MgO、CaO含量總體變化趨勢是負(fù)相關(guān)關(guān)系,具體表現(xiàn)為隨著Cu含量增加,MgO含量略有增加,CaO含量略有降低。由此容易理解,隨著Cu礦化強(qiáng)度增大,w(CaO)/w(MgO)值勢必減小,烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)鉆孔中w(CaO)/w(MgO)值的變化規(guī)律證實(shí)了這一點(diǎn)。前已述及,烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)4個(gè)鉆孔中,從ZK655、ZK691、ZK694到ZK657,Cu礦化強(qiáng)度依次增大,與此相反,w(CaO)/w(MgO)值卻依次減小,分別是0.500、0.208、0.182和0.091,而且均顯著小于中酸性巖中w(CaO)/w(MgO)值,其變化趨勢甚至比w(Na2O)/w(K2O)值更為明顯。在Cu平均含量相對較低或Cu礦化強(qiáng)度相對較弱的ZK655鉆孔中,w(CaO)/w(MgO)值為0.500,即MgO含量為CaO含量的2倍。在Cu平均含量最高而且有一半以上樣品中Cu含量超過2000μg/g的ZK657鉆孔中,w(CaO)/w(MgO)值只有0.091,即MgO含量為CaO含量的10倍以上。由此認(rèn)為,利用w(CaO)/w(MgO)值,配合其他指標(biāo),諸如w(Na2O)/w(K2O)值等,可以對斑巖型Cu礦化強(qiáng)度進(jìn)行更加準(zhǔn)確判斷和評價(jià)。3.3cu含量測定指標(biāo)借鑒常規(guī)巖石化學(xué)指標(biāo)研究方法,對其他常量化學(xué)組分的組合指標(biāo)對礦化作用的指示意義進(jìn)行了探討,結(jié)果見表5。從中可見,與中酸性巖中相應(yīng)指標(biāo)比較,w(CaO)/[w(Na2O)+w(K2O)](Ⅰ)顯著減小,100×w(K2O)/[w(Na2O)+w(K2O)](Ⅲ)、100×w(Fe2O3)/[w(Fe2O3)+w(MgO)](Ⅳ)、100×[w(Na2O)+w(K2O)]/[w(CaO)+w(Na2O)+w(K2O)](Ⅴ)則不同程度的增大,同一試驗(yàn)區(qū)內(nèi)具體指標(biāo)數(shù)值基本一致而且與Cu含量變化關(guān)系不大。城門山試驗(yàn)區(qū)100×[w(Na2O)+w(K2O)]/[w(Fe2O3)+w(MgO)](Ⅱ)低于中酸性巖中相應(yīng)指標(biāo)值,烏努格吐山試驗(yàn)區(qū)當(dāng)Cu含量小于200μg/g時(shí),100×[w(Na2O)+w(K2O))/(w(Fe2O3)+w(MgO)](Ⅱ)高于中酸性巖中相應(yīng)指標(biāo)值,當(dāng)Cu含量大于200μg/g時(shí)100×[w(Na2O)+w(K2O)]/[w(Fe2O3)+w(MgO)](Ⅱ)低于中酸性巖中相應(yīng)指標(biāo)值,2個(gè)試驗(yàn)區(qū)100×[w(Na2O)+w(K2O)]/[w(Fe2O3)+w(MgO)](Ⅱ)指標(biāo)的共同點(diǎn)是均隨著Cu含量的增加而降低。上述各項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)這種變化規(guī)律,是由礦化體中Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O的含量及其隨Cu含量變化而變化的規(guī)律來決定,也是在斑巖型礦化過程中,常量化學(xué)組分隨礦化程度不同分布分配特征的客觀反映。4cu礦化強(qiáng)度的影響筆者以城門山、烏努格吐山斑巖型銅礦為例,從常量化學(xué)組分含量隨Cu含量變化規(guī)律研究入手,發(fā)現(xiàn)了Na2O、CaO、MgO等組分含量對判斷斑巖型Cu礦化的指示作用;以烏努格吐山實(shí)際鉆孔資料為基礎(chǔ),探討了w(Na2O)/w(K2O)值、w(CaO)/w(MgO)值等在判斷Cu礦化強(qiáng)度上的實(shí)際作用。結(jié)果表明,隨著鉆孔中Cu礦化強(qiáng)度整體增強(qiáng),w(Na2O)/w(K2O)值、w(CaO)/w(MgO)值降低,礦化強(qiáng)度越大,比值降低幅度越大,但是在同一個(gè)鉆孔中比值的變化與Cu含量關(guān)系不甚密切。這一發(fā)現(xiàn)在斑巖型銅礦床地球化學(xué)勘查中,對判斷地球化學(xué)異常成礦前景具有重要實(shí)際意義,與其他地球化學(xué)勘查指標(biāo)配合使用,將提高地球化學(xué)異常評價(jià)水平,取得事半