中国内蒙古贾乌拉(Jiawula)Ag-Pb-Zn矿床中构造叠加晕的特征及其对勘探的意义

《Journal of Geochemical Exploration》:Characteristics of structural superimposed halo at the Jiawula Ag-Pb-Zn deposit, Inner Mongolia, China and its significance for exploration

【字体: 时间:2026年02月17日 来源:Journal of Geochemical Exploration 3.3

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  结构叠加晕研究揭示Jiawula铅锌银矿床垂向分带序列及深部矿化规律,通过整合地表、隧道和钻孔数据(n=481),建立Hg-As-Sb-B→Pb-Zn-Cu-Ag→Bi-Mo-Mn-Co-Ni-W-Sn的三级结构叠加晕模型,利用Gregorian方法圈定4处深部靶区并验证成功。

  
高新宇|孙桂园|王康|张伟|李志平|李文菊|蒋伟|林阳|谢洪哲|杨子文|马超
昆明冶金研究院有限公司,中国昆明,650031

摘要

对于深部、受构造控制的热液矿床进行地球化学勘探仍然是一个巨大的挑战,主要原因是近地表原始晕异常的减弱以及现有成矿预测模型的不足。结构叠加晕分析为轴向元素分带模式提供了重要的约束,为矿物靶区选择提供了直接的方向。在本研究中,我们整合了地表、隧道和钻芯的地球化学数据(n = 481),以表征焦乌拉铅锌银矿床中的结构叠加晕和与矿石相关的元素关联。精确的地球化学背景值明确了矿体II和III中的矿石指示富集因子,相关矩阵揭示了超过5000 ppm铅矿石中的元素联系。利用Gregorian方法,我们建立了从Hg-As-Sb-B(前沿晕)到Pb-Zn-Cu-Ag(近矿晕)再到Bi-Mo-Mn-Co-Ni-W-Sn(根晕)的垂直分带序列。矿体III中10个亚层的轴向元素变化显示了前沿晕和根晕的叠加,证明了多阶段矿化过程及持续的深度潜力。此外,矿体III北部区域的矿体厚度变薄对应于铅、锌、银等近矿元素的富集,表明深部仍存在矿体形成的巨大可能性。因此,我们在矿体III区域划定了四个勘探目标,进一步钻探证实了该目标区域存在高品位的铅锌银矿化。结合区域地质数据,本研究表明焦乌拉矿床的形成经历了两个阶段的构造-岩浆事件:1)华北-西伯利亚克拉通缝合带处的古亚洲洋闭合;2)古太平洋板块俯冲。这些过程引发了地壳-地幔的污染和多金属流体的上升,最终在浅层构造陷阱中形成了矿床。

引言

原始晕方法常用于隐蔽金属矿床的勘探和评价,在国际矿物勘探实践中表现出优异的指示效果(Safronov, 1936; Beus and Grigorian, 1977; Rose et al., 1979; Gundobin, 1984)。自20世纪90年代以来,包括Li等人(1995, 1998, 1999)在内的勘探地球化学家通过系统研究原始地球化学晕的轴向分带模式和空间叠加特征,开创了结构叠加晕(SSH)方法。该方法已指导中国40多个易枯竭矿床的勘探(Li et al., 2010, 2013a, 2013b)。在关键矿区的系统勘探促进了隐蔽热液矿床盲靶区选择的SSH模型的发展(Li et al., 1998, 2006, 2010, 2016a; Yu et al., 2010),并通过发现多个深部矿体证明了其显著的勘探效果。
SSH被定义为围绕矿体的地球化学元素晕的空间叠加,这些晕是由构造驱动的多阶段热液矿化形成的。对于热液矿床——典型的受构造控制的多阶段热液活动产物——SSH的形成与其成矿过程密切相关(Wang et al., 2013a, 2013b)。因此,热液矿床中深部矿体的勘探应优先考虑深部构造带的元素组合分布模式。根据构造断裂带不同位置的元素组合特征,SSH可以进一步划分为前沿晕、近矿晕和根晕。不同矿化阶段产生的SSH表现出空间复合叠加模式(Li et al., 2010, 2016a)。因此,轴向SSH中的“分带”和“反向分带”现象可能是由于与深部隐蔽矿体相关的前沿晕叠加在上方矿体的根晕上,从而产生了不规则的地球化学异常现象,如“前沿晕和根晕的共存”、“反向分带”以及“地球化学参数的轴向变化”(Li et al., 1995, 2016a; Chen and Liu, 2000; Yu et al., 2010; Wang et al., 2013a)。应用于勘探目标预测,该方法使后续验证钻探中成功发现了隐蔽矿体,实现了显著的经济价值。
焦乌拉-查甘布拉根银铅锌矿场(Jia-Cha矿场)位于华北-蒙古块体的东北部,属于兴蒙造山带的Derbugan金属矿带(DMB)——该区域最重要的次级金属矿化单元,拥有焦乌拉和查甘布拉根两个主要矿化中心,是该地区最具经济价值的多金属矿场之一(Nie et al., 2011, 2015; Yang et al., 2009; Yang, 2010)。根据已发表的数据和新结果(Qin, 1998; Dai et al., 2014, 2016; Li et al., 2014, 2016a, 2016b; Niu et al., 2017, 2020; Yang et al., 2017; Cao et al., 2018; Liu et al., 2018),Jia-Cha矿场的晚侏罗世-早白垩世岩浆-热液活动大致分为三个阶段:152–139 Ma的矿前岩浆阶段,135–133 Ma的岩浆-热液阶段(主要的铅锌矿化年龄)(Han et al., 2020; Liang et al., 2020; Xu et al., 2020; Hui et al., 2021; Hui et al., 2021),以及124 Ma的矿后岩浆阶段。此外,Jia-Cha矿场以大规模、高品位的矿化(银-铅-锌-金)和显著的深部矿化潜力为特征。例如,焦乌拉矿床含有636吨银(平均品位:56 × 10^-6),45万吨铅锌(铅:3.5%,锌:4.6%),以及2万吨铜(品位:0.5%),而查甘布拉根矿床含有3000吨银(品位:35 × 10^-6),50万吨铅锌(铅:3.5%,锌:2.5%),以及5吨金(品位:0.8 × 10^-6),显示出其经济意义和勘探潜力(Nie et al., 2011)。这使得Jia-Cha矿场成为研究DMB内深部成矿过程的理想目标。
位于Jia-Cha矿场中心的焦乌拉银铅锌多金属矿床是解读区域表生热液成矿系统的关键窗口。在焦乌拉矿床中,断层结构是岩浆上升和热液流体迁移的主要通道,同时也充当了关键的矿体承载、流体通道和矿化控制结构(Nie et al., 2011, Nie et al., 2015)。沿断层控制的矿化带的SSH轴向分带模式对深部矿床勘探具有关键意义。然而,关于其SSH的轴向分带特征、元素的空间分布模式、富集机制以及构造-矿化关系仍存在大量知识空白(Li et al., 2015, Li et al., 2016b; Niu et al., 2016)。本研究通过针对矿化相关的地球化学指标,系统研究了控矿结构、地表露头、巷道和钻芯,从而建立了揭示热液系统时空演化的元素关联轴向分带序列。通过解析沿断层控制带SSH的空间分布特征,开发了一个综合的成矿模型,以指导焦乌拉矿场的生产勘探规划。

章节片段

区域地质

Jia-Cha矿场位于大兴安岭山脉的北端,处于Derbugan多金属矿带的西南段(图1a)。Jia-Cha矿场经历了复杂的构造演化,特征包括:(1)新元古代时期沿西伯利亚克拉通南缘的增生(Li et al., 2009; Yang, 2010);(2)古生代时期的古亚洲洋俯冲和消耗(Hu et al., 1998);以及(3)

矿床地质

焦乌拉银铅锌多金属矿床位于满洲里市西南方向163公里处,构造上位于阿尔贡褶皱带的东南边缘和Derbugan断层的西北方向(图2)。该矿床是燕山期岩浆-构造活动的产物,被归类为中等硫化程度的表生热液脉型系统。1985年发现的焦乌拉-查甘布拉根矿床通过系统钻探确认了其金属储量,包括

方法论

在焦乌拉银铅锌矿床进行了系统的地球化学背景研究,涉及30个含矿围岩样本。这些样本包括砂岩(n = 5)、花岗岩(n = 5)、凝灰岩(n = 5)、安山岩斑岩(n = 5)、英安岩斑岩(n = 4)和石英斑岩(n = 3)。综合分析针对21种元素:铅(Pb)、锌(Zn)、银(Ag)、铟(In)、镓(Ga)、镉(Cd)、金(Au)、铜(Cu)、砷(As)、锑(Sb)、汞(Hg)、铋(Bi)、钼(Mo)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、钒(V)、锡(Sn)和钨(W)。几何平均浓度

地球化学背景的估算

基于控矿断层带内特定元素识别的SSH是深部隐蔽矿化的关键指标(Li et al., 1995, 1998, 2006, Li et al., 2010, Li et al., 2016a; Yu et al., 2010),因此需要确定诊断性元素组合——考虑矿床类型、成因和地球化学特征——以实现有效的深部矿床勘探。本研究建立了对比比率

指示元素的轴向变化

理论上,岩浆热液流体携带的元素表现出不同的迁移和沉淀行为,这取决于它们的地球化学性质。随着物理化学条件的变化,复杂的矿物不断形成、迁移和分解:难熔元素最早沉淀形成根晕;中等迁移性的元素与主要矿石矿物共沉淀;而挥发性/流动性元素(如汞、氟)沿结构向上迁移,形成前沿晕。

结论

在焦乌拉铅锌银矿床,本研究探讨了断层控制矿化系统中结构叠加晕的空间叠加模式。通过对岩地球化学数据的综合分析,得出了以下关键结果:
  • (1)
    焦乌拉铅锌银矿床中的结构叠加晕表现出明显的元素分带序列:Hg-As-Sb-B(前沿晕)→ Pb-Zn-Cu-Ag(近矿晕)→ Bi-Mo-Mn-Co-Ni-W-Sn(根晕)
  • CRediT作者贡献声明

    高新宇:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 原稿,可视化,验证,监督,软件,资源,概念化。孙桂园:方法论,调查,正式分析,数据管理。王康:验证,监督,软件,资源。张伟:资金获取,正式分析。李志平:资金获取,正式分析。李文菊:验证,监督,资金获取,正式分析。蒋伟:数据管理,概念化。

    未引用参考文献

    Liu, 2006
    Niu et al., n.d
    Zhang and Zhao, 2013
    Zhang et al., 2016
    Zhao, 2010
    Zhao, 2016

    利益冲突声明

    作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

    致谢

    本研究得到了中国铜业股份有限公司先进有色金属冶金国家重点实验室(QHHX-JS-08-202503-0052, YLCH-JS-08-202502-0154, CHKG-DCZX-08-202501-0004)的支持。我们非常感谢智宏锌锗荣达矿业有限公司在野外工作期间的大力支持。
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