摘要
石台地区因第四系覆盖广泛、基岩露头较少,为深入了解该区成矿潜力,本文选取地质条件具代表性的黄土岭地区为研究区,旨在通过地球化学特征和地质要素进行成矿预测,为后续找矿提供依据。通过开展 1∶10000土壤地球化学测量,检测 V、Ag、Mo等 13种元素含量,运用相关分析、R型聚类分析、因子分析、Q 型聚类分析和异常分析等方法解析地球化学特征,并综合地质要素进行成矿预测。研究表明V、Ag、Mo、 Bi、As、Sb为区内主要成矿有利元素,V与Ag、Mo、As、Sb存在显著成因关联,综合异常AP-3区显示成矿有利元素与黑色岩系密切相关,在异常 AP-3区的探槽验证揭露了多个 V、Mo和 Ag伴生矿(化)体。研究认为,黄土岭及附近地区黑色岩系,具有较好的V、Ag、Mo找矿潜力,花岗闪长岩岩体接触带也有Cu元素的成矿可能。
Abstract
Due to the extensive coverage of the Quaternary system and the limited outcrops of bedrock in the Huangtuling, Shitai, which possesses representative geological conditions, was selected as the study area to gain a deeper understanding of the mineralization potential in the region. The aim is to conduct mineralization prediction based on geochemical characteristics and geological factors, providing a basis for subsequent prospecting. By con‐ducting a 1∶10000 soil geochemical survey, the content of 13 elements such as V, Ag, and Mo was detected. Methods such as correlation analysis, R-type cluster analysis, factor analysis, Q-type cluster analysis, and anomaly analysis were employed to analyze the geochemical characteristics, and mineralization prediction was carried out by integrating geological factors. The study indicates that V, Ag, Mo, Bi, As, and Sb are the main favorable elements for mineralization in the area. There is a significant genetic association between V and Ag, Mo, As, and Sb. The comprehensive anomaly AP-3 area shows that the favorable elements for mineralization are closely related to the black rock series. Exploratory trenches in the anomaly AP-3 area have revealed multiple associated ore (mineralization) bodies of V, Mo, and Ag. The study suggests that the black rock series in Huangtuling and nearby areas have good prospecting potential for V, Ag, and Mo, and there is also a possibility of Cu mineralization in the contact zone of granodiorite rock bodies.
0 引言
皖南石台县黄土岭位于黄山山脉西延构造带,处于江南造山带与下扬子前陆盆地的关键过渡部位(饶家荣等,2012)。该区第四系覆盖率达 70%以上,基岩露头稀缺(<5%),传统地质手段难以有效识别隐伏矿化(熊浩等,2017)。研究区前期开展了 1∶20 万区域重力测量、1∶10 万航磁扫面(王文俊, 2009)、1∶5万区域矿产地质调查和皖南震旦纪—寒武纪黑色岩系银、多金属找矿前景评估等工作。以往的工作中,黄土岭地区基础地质研究程度较低,大比例尺矿产勘查工作开展不足,对石台境内的五塘岗岩体有一定研究,但是对区域内的地球化学特征研究程度较低。
本文以石台黄土岭为突破口,通过高精度土壤地球化学测量(采样网度100 m×40 m)、地质填图及探槽工程的技术路线,了解成矿元素分布规律,系统分析 V、Ag、Sn、Cu、Mo、W、Pb、Zn、Hg、Bi、As、Sb、 Au 共 13 种元素的含量特征、富集机制与空间分带性,识别矿致异常,结合R型聚类分析、因子分析、Q 型聚类分析和异常分析,厘定元素组合的成因关联,揭示黑色岩系层控成矿作用,提出找矿靶区优选依据。
1 研究区地质背景
研究区位于扬子陆块江南隆起带北缘与下扬子前陆带南侧的过渡地带,属江南过渡带西段。地层区划属中国华南地层大区扬子地层区下扬子地层分区和江南地层分区。主要出露中元古代褶皱浅变质岩系、新元古代—早古生代海相沉积盖层。侵入岩为中生代燕山期沿江活动的中酸性岩,研究区附近花岗闪长岩分布较多,岩体受北东向背斜构造控制。区内断裂构造发育,分布广泛,规模不一,成因多样,方向各异,其大致可分为NEE向和近EW 向、NE向、NNE向、SN向以及近SN向。
区域已发现少量金属矿(化)点,零星分布。主要产于岩浆岩体或岩脉的接触带及其附近,或产于构造破碎带中。赋矿地层包括新元古界青白口系邓家组浅变质砂岩和粉砂岩、铺岭组浅变质安山岩和凝灰岩、南华系休宁组粉砂岩、震旦系蓝田组白云质灰岩及炭硅质页岩夹泥灰岩、早古生代寒武系和奥陶系海相碳酸盐岩夹碎屑岩、志留系坟头组粉砂岩和粉砂质泥岩等。与成矿有关的岩浆岩体主要为中酸性的花岗闪长岩和酸性花岗岩,岩脉主要为辉绿玢岩、闪长玢岩、花岗闪长玢岩、花岗斑岩等。控矿构造为不同方向的断裂带、构造破碎带,以NE向为主(图1)。
研究区出露地层特征如下:
(1)寒武系荷塘组底部为黑色中薄层与薄层炭质页岩互层,主要成分为炭质(80%~85%)和硅泥质(15%~20%),粉状结构,纹层状构造;下部为深灰色薄层状铁泥质硅质岩夹灰黑色钙质页岩;中部为黑色中—簿层炭质页岩夹含炭钙质页岩、含钙炭质页岩、含黄铁矿炭质页岩;上部为深灰—灰黑色含炭质页岩夹灰色钙质页岩。
(2)皮园村组为震旦系—寒武系跨时代地层单位,因其特殊岩性而成为皖南地区重要的标志层,下部岩性为灰白、浅灰色厚层条纹状硅质岩与灰黑色厚层含炭质硅质岩互层,发育 1~2 mm 黑白相间的水平纹层,硅质岩中局部粒序层、丘状层和水平层理相间;上部为深灰、灰黑色中薄层含炭硅质板岩夹数层泥质白云质灰岩透镜体,发育水平层理。
(3)南华系休宁组为一套自下而上由粗变细的碎屑岩,底部为砾岩,由紫色砾岩、含砾砂岩、含砾粉砂岩夹少量砂岩组成,砾石含量 30%~50%,半浑圆状居多,大致平行层理排列,砾径一般为 0.5~1.0 cm,大者3~5 cm,砾石成分随下伏岩性不同而异,主要为砂岩、板岩、脉石英、熔岩等;下部由砾岩、砂岩、粉砂岩组成自下而上由粗变细的基本层序,属潮坪相沉积;中部最底部含少量细小砾石的中粒砂岩和粗粒砂岩,向上渐变为不含砾石的砂岩,具平行层理、冲洗层理、丘状层理,代表以波浪作用为主的前滨带或近滨带沉积;上部为粉砂岩及泥岩组成的基本层序,代表过渡带沉积。
(4)青白口系邓家组下部为灰白色中粒变岩屑砂岩,碎屑物以岩屑和石英为主,碎屑物呈滚圆— 次圆状;中部为青灰色变岩屑石英砂岩,碎屑物次圆状石英颗粒>55%,岩屑约40%,少量黏土矿物填隙物;上部为灰色中粒变岩屑砂岩夹灰白、紫红色细条带状变细砂粉砂岩。
岩体出露较少,岩性主要为花岗斑岩、花岗岩、闪长玢岩、闪长岩。研究区构造较为简单,仅见 SW—NE向断层(图2)。
图1研究区构造位置图(a)及区域地质图(b)
1—第四系芜湖组砂岩;2—第四系下蜀组黏土;3—奥陶系印渚埠组页岩钙质泥岩夹结核状泥岩;4—寒武系西阳山组;5—寒武系华严寺组; 6—寒武系杨柳岗组上段;7—寒武系杨柳岗组下段;8—寒武系大陈岭组白云质灰岩与钙质板岩互层;9—寒武系荷塘组页岩;10—寒武系黄柏岭组页岩;11—震旦系—寒武系皮园村组板岩;12—震旦系蓝田村组板岩;13—南华系南沱组沉凝灰岩;14—南华系休宁组砂岩夹沉凝灰岩; 15—青白口系铺岭组玄武岩;16—青白口系邓家组石英砂岩;17—青白口系镇头组砂岩;18—中元古界大谷运组板岩;19—晚侏罗世—早白垩世中细粒斑状花岗闪长岩;20—辉长玢岩脉;21—辉绿玢岩脉;22—闪长玢岩脉;23—花岗闪长斑岩脉;24—花岗斑岩脉;25—石英斑岩脉; 26—石英脉;27—地质界线;28—断层;29—河流;30—研究区
2 土壤地球化学样品采集和测试方法
根据野外地质调查,本研究土壤地球化学测量布线方向按照垂直地层和接触带走向垂直布置,采样点网度为 100 m×40 m。使用经过参数校正的 GARMINeTREX30 进行定位采样,采样深度为 0~40 cm,所采集的样品为表层残坡积物质。单个样品由采样点位 2 m 范围内的 2~3个坑采集合成,装入密实的编号布袋中,样重大于500 g。样品通过采用网孔大小为 60 目的不锈钢筛网加工筛分,正样 120 g,副样120 g。
野外共采集样品1005件,送至华东有色地勘局下属实验室检测。测试项目为 V、Ag、Sn、Cu、Mo、 Bi、W、Hg、Pb、Zn、As、Sb、Au 共 13 种元素。样品加工过程符合《地质矿产实验测试质量管理规范》 (DZ/T 0130.3-2006)的规定,分析方法选择得当,其精密度、准确度符合上述规范要求。
3 元素地球化学特征
3.1 单元素含量特征
对研究区的土壤地球化学原始数据进行数学统计分析(何晓群,2004;向东进,2005;罗先熔等, 2008;魏浩等,2011;史长义等,2014;陈焕元和吕赟珊,2016;袁和等,2017;王晓虎等,2022),计算各元素含量平均值、极大值、极小值、标准差、变异系数、浓缩系数(徐仁廷,2006;席明杰等,2013;杨龙坤等,2015),数据如表1所示。
图2研究区地质图
1—寒武系荷塘组炭质页岩、板岩、泥岩;2—震旦系—寒武系皮园村组板岩;3—南华系休宁组砂岩;4—青白口系邓家组石英砂岩;5—花岗斑岩; 6—花岗岩;7—闪长玢岩脉;8—闪长岩;9—地质界线;10—断层;11—地层产状;12—化探综合异常区及编号;13—探槽及编号;14—研究区范围
表1黄土岭地区土壤地球化学元素测量数据统计分析
注:Au、Ag单位为10-9,其他元素单位为10-6;表中区域元素丰度数据据徐晓春等,2009①。
由表1可知,Au、Ag、V、Mo、Bi、As、Sb 浓缩系数均大于3,除Sn外,其他元素浓缩系数大于1,Ag、V、 Mo、Bi、As、Sb元素呈高背景分布。
V、Ag、Mo、Bi、Sb的变异系数均大于1.5,呈极强分异型分布,分布极不均匀,这些元素富集成矿有很大的可能性;As的变异系数大于1,呈强分异型分布,分布不太均匀,富集成矿有较大的可能性;其余元素变异系数均小于1,分布比较均匀,没有明显分异。Ag、V、Mo、Bi、As、Sb 共 6 种元素具有富集成矿的可能。
综合浓缩系数和变异系数特征,黄土岭研究区内,Ag、V、Mo、Bi、As、Sb为成矿有利元素。
3.2 元素组合特征
为了探索研究区内各元素间的联系,对13种成矿元素进行相关分析和 R 型聚类分析,用以探究研究区中各元素分布规律和彼此间组合特征(杨帆等,2011;于俊博等,2014;刘邦定等,2015;唐卫东等,2023)。
3.2.1 相关分析
研究区内Ag与V、Mo、Cu、As、Sb、Hg呈正相关,相关系数均大于 0.5,属于强相关关系,说明这几类元素在富集过程中,有来源和成因的相似性;Au 与 Ag、V、Hg、As、Sb,Bi与W、Pb,Zn与As、Sb、V呈正相关,相关系数为0.3~0.5,属于中度相关;其余元素间的相关系数小于0.3,属于弱相关或者不相关。
表2黄土岭地区土壤地球化学元素相关系数矩阵
3.2.2 R型聚类分析
运用SPSS软件,对黄土岭地区内地球化学测量数据进行元素间的相关性分析,获得 R 型聚类分析 (方维萱等,2003;薛薇,2004;陈振华等,2018;黄立平,2018)的谱系图(图3)。由图可知,以R=5为界,成矿元素可以分为4大类。第一类为V、Ag、Mo、Sb、 As、Hg,第二类为 Cu、Zn,第三类为 Pb 和 Bi,第四类是W、Sn、Au,关联性不强。
根据上述单元素含量特征和元素分布特征,V、 Ag、Mo、As、Sb在成因上关联性较大,Bi元素与前述有成矿潜质5种元素相关性较小。
图3研究区R型聚类分析谱系图
3.2.3 因子分析
对黄土岭区内13种金属元素,利用因子分析法 (时艳香等,2004;董庆吉等 2008;董毅,2008;赵少卿等,2012)提取元素组合的主要信息,研究元素组合的内在联系。运用 SPSS 软件对原始数据进行检测,其 KMO 值为 0.856,远大于标准值 0.6,sig 值为 0,小于显著性水平值 0.05,所以研究区内土壤样品检测的原始数据符合因子分析的要求。本文分析以累积方差贡献率77.728%为条件,绝对值大于0.5 的载荷为标准,提取了5个主要因子(表3)。
表3正交旋转因子矩阵及因子方差贡献率
因子F1(Au-Ag-V-Mo-As-Sb-Hg)方差贡献率为 37.164%,特征值为 5.46,除了 Au 以外,Ag、V、 Mo、As、Sb、Hg元素载荷值接近,这也与聚类分析的第一类组合一致。
因子 F2(Cu-Zn)方差贡献率为 13.324%,特征值为1.74,这两个元素关系密切,与聚类分析的第二类组合一致,徐晓春等(2009①)确定区内燕山晚期中酸性侵入岩成矿元素组合为 Cu、Au、Bi、W、(Pb、 Zn),显示有良好的 Cu、Au 和 W 的成矿专属性。推测Cu、Zn与燕山期的中酸性岩相关,因子F2由闪长岩、闪长玢岩引起。因子 F3(Pb-Bi)方差贡献率为 11.273%,特征值为 1.16,元素与聚类分析的第三类组合一致。F4(W)、F5(Sn)方差贡献率和特征值均较小,与其他元素关系较弱,W、Sn和Au地球化学行为相对独立。5 组因子方差贡献率累积接近 80%,由 37.164% 快速收敛至 7.900%,表明元素信息较集中。F1的方差贡献率和特征值明显高于其他因子,且与聚类分析吻合,说明 Ag、V、Mo、As、Sb、Hg元素来源的一致性。
3.2.4 Q型聚类分析
对研究区土壤地球化学测量数据,按照样品所在地层或岩石类型进行系统梳理(李明等,2024),最终确定出 7 种类型的样品,分别对应不同的地质单元:寒武系荷塘组(Єht)、震旦系—寒武系皮园村组(ZЄp)、下南华统休宁组(Nh1x)、青白口系邓家组 (Qbd)、花岗岩(γ)、花岗斑岩(γπ)、闪长玢岩(δμ)。表4呈现了这7种类型样品中13种元素(Au、Ag、V、 Cu、Zn、Mo、W、Pb、Bi、As、Sb、Hg、Sn)的平均含量,为后续分析提供了基础数据支撑。
从表4数据的横向对比来看,元素含量在不同地质单元中呈现出显著差异。其中,寒武系荷塘组 (样品1)和花岗岩(样品5)的土壤样品在Ag、V、Mo、 As、Sb表现出明显的富集特征,Ag元素平均含量分别为 1566.89×10-9 和 2313.00×10-9,V 元素平均含量为 997.72×10-6 和 1848.75×10-6,Mo 元素平均含量为 37.71×10-6 和 38.90×10-6,As 元素平均含量为 48.88× 10-6 和 83.16×10-6,Sb 元素平均含量为 7.42×10-6 和 11.26×10-6,均远高于其他地质单元的样品。此外,震旦系—寒武系皮园村组(样品 2)的这 5种元素含量虽不及前两者,但在所有类型中处于次高位置,例如其Ag元素平均含量为307.39×10-9,高于下南华统休宁组的含量 145.65×10-9、青白口系邓家组的含量114.29×10-9。
表4黄土岭地区各地质单元元素平均含量
注:Au、Ag单位为10-9,其他元素单位为10-6。
为进一步探究不同地质单元样品间的地球化学关联,以 Au、Ag、V 等 13种元素为分析变量,运用 SPSS 软件对上述 7 种类型样品开展 Q 型聚类分析 (田云等,2023),分析过程采用平均联接(组间)方法计算样品间的距离,并通过重新调整距离进行聚类合并,最终得到相关关系分类谱系图(图4)。从图4可以清晰看出,根据元素组合特征的相关性强弱,7种样品被明确划分为两个群体:群Ⅰ包含样品 1(寒武系荷塘组)、样品 2(震旦系—寒武系皮园村组)和样品 5(花岗岩)。这一群体的聚类结果与前期元素含量分析相呼应,三者在Ag、V、Mo等元素上的高含量特征使其地球化学属性更为接近,反映出它们在物质来源或地质作用过程中可能存在一定的关联性。
图4相关关系分类谱系图
群Ⅱ则由样品 3(下南华统休宁组)、样品 4(青白口系邓家组)、样品6(花岗斑岩)和样品7(闪长玢岩)组成。该群体的元素含量整体偏低,尤其是Ag、 V、Mo 等元素与群Ⅰ存在显著差异,表明其经历的地质演化过程或物质来源与群Ⅰ样品存在明显分异。
4 地球化学异常分析
本文根据研究区内元素富集特征针对不同元素采取不同方法进行异常下限的确定(范红科等, 2008;张新虎等,2013;蒙勇等,2016;王亮等,2021)。Ag、As、Sb、V、Mo 共 5 种元素因受地层控制使用衬度比值法计算异常下限。
(1)利用迭代法剔除后服从正态分布的各元素含量(X)数据求平均值();
(2)将各元素值(X)除以平均值()求得比值 (X1);
(3)再利用迭代法剔除后服从正态分布的各元素比值(X1)求平均值(1);
(4)最后将求得的平均值(1)加标
准离差(SO)倍数(2 或 3 倍),求出异常下限 (T),其中离差倍数根据经验确定。
(1)
Au、W、Hg、Cu、Zn、Pb、Sn 和 Bi 共 8 种元素利用迭代法剔除后服从正态分布的数据求平均值加3倍标准离差,求出异常下限:
(2)
根据上述公式求出异常下限的理论值,再结合研究区地质背景、地球化学等量线及异常圈定效果来确定异常下限使用值(表5),在图上直接圈定单元素异常范围,元素异常范围带按异常下限使用值的1、2、4倍数分为外、中、内带。
黄土岭地区各元素异常整体呈现北东向展布,具有集中分布、面积宽、强度大、浓集中心明显的特点(图5)。其中,异常浓集带主要位于研究区南部,往北异常强度逐渐减弱;元素异常发育程度差异显著,Ag、V、Mo、Sb、As、Bi均达到内、中、外三级浓度(1、 2、4倍异常下限)分带,连续性较好;Cu、Hg、Zn、W异常相对较弱且分布分散,多由少数高值点形成长条状异常区;Pb、Sn在全区分布均匀,未形成高值异常。
全区异常总体呈北东向展布,与地层及岩脉 (如南部花岗岩细脉)的走向一致,表明构造活动可能为元素迁移提供了通道,强化了异常的分带性和连续性。异常分布与地层和岩体密切相关,不同地质单元对应特定元素组合特征。南部主要出露震旦系—寒武系皮园村组(ZЄp)含炭硅质岩、炭质硅质板岩及寒武系荷塘组(Є1ht)炭质板岩、炭质页岩,是Ag、V、Mo、Sb、As、Cu、Hg、Zn的主要富集区,元素异常范围高度重合,套合关系良好,与前期土壤地球化学分析中该地层 Ag、V、Mo 等元素富集的特征一致。
表5黄土岭土壤异常下限统计
注:Au、Ag单位为10-9,其他元素单位为10-6。
北部以南华系休宁组(Nh1x)粉砂岩、粉砂质泥岩为主,是 Bi、W 的主要富集区;Au 在休宁组、皮园村组及荷塘组均形成高值高背景区,无明显地层偏好。闪长玢岩(δμ)及花岗斑岩(γπ)出露区,以 Bi、 Mo、Sb、W 异常为主,伴生 Au、As 等元素,且岩体中可见明显黄铁矿化,反映岩浆活动对元素富集的影响。
根据单元素异常特征,圈定 AP-3和 AP-4两个综合异常区。AP-3 异常受皮园村组和荷塘组地层控制,异常走向(北东向)与地层展布方向一致,元素组合以 Ag、V、Mo、As 为主,与该地层地球化学特征吻合,表明地层岩性是异常形成的基础。矿致异常多具内、中、外三级浓度分带(如 AP-3的 Ag、Mo, AP-4 的 Bi),浓集中心明显,最高值可达工业品位 (如 AP-3 中 Ag 最高值 22300×10-9、V 最高值 5430× 10-6)。AP-4 异常受闪长玢岩及花岗斑岩控制,异常走向与岩体展布方向一致,Bi、Mo 等元素异常与岩体中的黄铁矿化密切相关,推测为岩浆热液活动引发的矿化异常。
图5土壤地球化学单元素异常图
本区异常以 AP-3 异常为核心,兼具地层背景与矿致叠加特征:其中Ag、V、Mo的高值异常既与荷塘组、皮园村组的地层富集性相关,又因达到工业品位且伴生多金属元素,具备明确的矿致异常属性。AP-4异常则为典型的岩浆热液矿致异常,受闪长玢岩、花岗斑岩控制,Bi、Mo等元素的浓集中心与黄铁矿化直接关联。地层引起的异常以元素分布分散、分带性差为主要标志,而矿致异常则表现为元素组合复杂、强度高、分带完整。
5 工程验证
在AP-3异常施工的槽探中(图6),区内银、钒、钼矿属于伴生关系,以钒矿为主,银钼伴生于钒矿中。样品 H5~H6 连续见矿,矿体产状 160°∠70°,真厚度 1.71 m,V2O5的品位分别为 0.57% 和 2.68%(表6),未见银钼矿化;H11 揭露的矿(化)体产状 158° ∠74°,真厚度 0.65 m,V2O5的品位达 0.77%,伴生钼元素的品位也达到了 0.03%;样品 H22、H23、H24、 H25、H26、H31、H32 连续见矿,矿体产状为 155° ∠85°,真厚度5.57 m,V2O5的品位为0.77%~1.3%,伴生钼元素的品位为 0.01%~0.13%,伴生银元素的品位最高5.78×10-6。
研究区内的钒矿呈层状分布于炭质页岩,炭质板岩、炭质硅质页岩及炭质泥岩等岩石中,沿地层走向发育。根据探槽揭露和地表露头显示矿层主要产于炭质页岩,炭质板岩、炭质硅质页、炭质泥岩及硅质板岩等岩石中,矿体呈层状分布于岩石中。除含钒银钼外,其他矿石矿物成分主要为伊利石类黏土及炭质物、高岭石、石英、长石等。矿石呈黑色、灰黑色,致密坚硬,断口呈贝壳状或土状。具泥质结构、显微鳞片、显微晶质结构及生物残余结构,水平层理、韵律层理构造。
表6异常查证元素含量
图6探槽TCA01素描图
1 —残坡积物;2—泥岩;3—炭质板岩;4—硅质板岩;5—花岗岩;6—花岗闪长岩;7—钒钼矿(化)体;8—刻槽取样及编号
6 讨论
6.1 岩石学特征
根据丁香幅、南村幅 1∶5 万区域矿产地质调查报告成果(徐晓春等,2009①),石台地区花岗闪长岩与安徽沿江(铜陵)地区岩浆岩相似,具同熔型特征,成岩物质为幔源和壳源物质的混合,成矿元素组合为 Cu、Au、Bi、W,显示有良好的 Cu、Au 和 W 的成矿专属性;花岗岩与皖南地区花岗岩相似,具重熔型特征,成岩物质以壳源为主,成矿元素组合则为 W、Sn、Mo、Bi 等高温成矿元素组合,显示有一定的W、Sn成矿专属性。
6.2 黑色岩系成矿作用的关键证据
寒武系荷塘组与震旦系—寒武系皮园村组是 V-Mo-Ag 富集的核心层位(图5),其成矿机制体现为沉积-改造双阶段成矿。
同生沉积阶段:早寒武世缺氧盆地环境促使V、Mo 在有机质丰富的炭质页岩中初始富集(邓友国等,2022)。荷塘组 V2O5背景值高达 997.72×10-6 (表4),远超区域背景值(135×10-6)。
热液叠加阶段:燕山期岩体热液活动活化地层中的成矿元素。探槽TCA01揭露V-Mo矿体赋存于炭质板岩裂隙中(图6),根据表6探槽异常查证元素含量表,V2O5品位与 Mo呈正相关,显示热液改造成矿特征。
与区域矿床的类比:江西彭泽阳家山钒矿床同样产于寒武系荷塘组炭质页岩中,矿体呈层状—透镜状,V2O5平均品位0.8%(邓友国等,2022),含矿地层与黄土岭一致。
元素组合分带性:黑色岩系控制元素(V、Mo、 As、Sb),异常浓集中心与荷塘组、皮园村组露头重合(图4),且 R 型聚类中 V-Ag-Mo-As-Sb 同属一组 (图3),反映元素的富集与黑色岩系的沉积成岩环境存在密切的成因联系。
岩体控制元素(Bi、W):Bi异常浓集中心位于闪长岩体接触带(图5),印证因子分析中 Bi 独立成簇 (F3因子,表3)的岩体亲和性。
6.3 多期次热液活动的成矿响应
元素组合与温度分带揭示多阶段热液叠加:高温阶段(>300℃):因子 F3(Pb-Bi)及聚类第三类 (Pb-Bi)代表高温热液活动,Bi在岩体接触带富集,符合花岗岩相关 W-Sn-Bi 矿床模式(王亮等, 2021)。
中低温阶段(200~300℃):因子 F1(Ag-V-Mo-As-Sb-Hg)反映中低温热液成矿。As、Sb、Hg 的强相关性(相关系数>0.8,表2)指示低温热液活动,可能源于深部循环大气降水与岩浆流体的混合(王晓虎等,2022)。
矿物学证据:根据丁香幅、南村幅1∶5万区域矿产地质调查报告(徐晓春等,2009①),该区矿石显微观察显示生物残余结构,暗示成矿流体对有机质岩层的淋滤作用,层状构造则指示热液沿沉积层理渗透,与江西黄坑钒矿“沉积-热液改造”模式一致(李仁泽等,2021)。
6.4 成矿模型与找矿启示
综合上述分析,构建黄土岭地区“黑色岩系层控+岩浆热液叠加”成矿模型。
矿源层形成:寒武纪缺氧盆地沉积富集 V、Mo 于荷塘组炭质页岩。
岩浆热液活化:燕山期花岗闪长岩侵位提供热驱动力,活化成矿物质并迁移至构造裂隙。
元素分带沉淀:高温元素(Bi、W)在岩体接触带富集,中低温元素(V、Mo、Ag、As)在黑色岩系层间破碎带沉淀。
找矿方向建议:V-Mo-Ag 主攻类型:优先验证 AP-3异常区南部的荷塘组炭质板岩分布区,采用加密土壤测量+激电测深定位矿体延伸。
Cu-Ag 潜力区:岩体接触带部署岩石地球化学剖面,探索南华系休宁组砂岩、震旦系蓝田组白云质灰岩接触带矽卡岩型铜矿化。
7 结论
(1)元素富集规律与成矿潜力
黄土岭地区土壤地球化学特征显示,Ag、V、 Mo、Bi、As、Sb共6种元素显著富集(浓缩系数>1.5),其中 Ag(5.12)、V(4.28)、Mo(12.24)富集程度最高,且变异系数均大于1.5(Ag2.22、V 1.85、Mo 1.91),表明元素分异强烈,存在局部富集成矿的条件。尤其 V 元素出现 5 个样品含量>5000×10-6 (最高达 5965× 10-6),接近边界品位,说明该区有很大的找矿背景。
(2)元素组合的成因关联性
多变量统计分析证实 Ag-V-Mo-As-Sb-Hg 具有强相关性(R 型聚类第一类;因子 F1 方差贡献率 37.16%):Ag-V-Mo 组合(相关系数>0.64)反映中高温热液活动与深部基性岩侵入的关联;
As-Sb-Hg组合(相关系数>0.80)指示低温热液叠加作用。二者共同构成“黑色岩系+热液改造”的成矿元素组合。Bi元素独立富集于岩体接触带(因子F3),与高温热液活动相关。
(3)控矿地层与矿化证据
寒武系荷塘组炭质板岩、泥岩是V-Mo-Ag矿化的核心载体:地球化学异常显示V、Mo、Ag、As、Sb异常浓集中心均位于该地层(图4);探槽工程揭露层状V-Mo矿体(TCA01),最大厚度5.6 m,V2O5最高品位 2.68%(表6),证实黑色岩系为沉积-热液改造型钒多金属矿的有利层位。
(4)岩体成矿潜力与找矿方向
根据区域矿产地质调查报告成果显示:五塘岗花岗闪长岩体具壳幔混源特征,且与铜陵矽卡岩型铜矿岩体地球化学特征相似。结合 Bi 异常分布于岩体接触带,表明该岩体接触带具备形成矽卡岩型 Cu-Ag-Bi矿床的潜力。
根据分析总结,黄土岭及附近区域有如下两个找矿方向:
①寒武系荷塘组黑色岩系中的 V-Mo-Ag 矿体在走向和倾向上的延伸;
②花岗闪长岩岩体与灰岩接触带 Cu-Ag-Bi 矿化勘查。
致谢 本研究得到中国地质科学院地质力学研究所韦昌山研究员的大力帮助,在此表示衷心的感谢。
注释
① 徐晓春,支利赓,褚平利,王文俊,谢巧勤,程乃福,王建伟,黄博,钱惠萍,尚军,喻根,熊亚平,尹滔,赵丽丽,房海波.2009. 丁香幅、南村幅1∶5万区域矿产地质调查报告[R]. 合肥:合肥工业大学.