不同覆盖区地电化学提取法寻找铜镍矿对比研究（曹中煌,罗先熔,王培培,王发明《地质与勘探》2010.3）.pdf

第 46 卷摇 第 3 期 2010 年 5 月 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 地质与勘探 GEOLOGY AND EXPLORATION摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 Vol郾 46摇 No郾 3 May,2010 [收搞日期]2009-11-12;[修订日期]2010-04-25;[责任编辑]郑摇 杰。 [基金项目]广西地质工程中心重点实验室开放基金项目桂科能 07109011-K023,国际科技合作项目编号2007DFA20910,国家“十 一五冶支撑计划项目编号2006BA01B080等项目资助。 [第一作者简介]曹中煌1984 年-,男,硕士研究生,地球化学专业,E-mail czhhuang163郾 com。 不不同覆盖区地电化学提取法寻找铜镍矿对比研究 曹中煌1,2,3,摇 罗先熔2,3,摇 王培培4,摇 王发明3 1郾 武汉钢铁集团矿业公司,武汉摇 430063;2郾 桂林工学院广西地质工程中心重点实验室,桂林摇 541004; 3郾 桂林工学院隐伏矿床研究所,桂林摇 541004;4郾 中国冶金地质总局中南局,武汉摇 430063 [摘摇 要]通过对甘肃金川南延、吉林红旗岭不同覆盖区地电化学提取法定量、定性及应用对比研 究发现,虽然该方法在干旱岩屑覆盖区提取的离子量很少,但其找矿效果与湿润厚覆盖区基本相同,能 客观反映元素的地球化学性质差异及成矿作用引起的元素来源差异。 对比研究发现该方法能强化元素 异常,一定程度上能放大异常效果,并在两矿区均圈定出多个 Ni、Cu 异常带。 因此,在原生晕和次生晕 异常较弱的地区,地电提取法更能达到其它常规探测方法意想不到的找矿效果。 [关键词]铜镍矿摇 地电提取摇 不同覆盖摇 对比研究摇 甘肃金川摇 吉林红旗岭 [中图分类号] P631郾 3摇 [文献标识码] A摇 [文章编号] 0495-5331201003-0476-07 Cao Zhong-huang,Luo Xian-rong,Wang Pei-pei,Wang Fa-ming郾 Comparative study of copper- nickel deposit exploration by the geoelectro-chemical extraction in different overburden areas [J]郾 Geology and Exploration,2010,4630476-0482. 摇 摇 矿体在自然电场的作用下发生电化学溶解而产 生动态离子晕。 地电化学提取法是以地下岩石中的 离子动态平衡状态为基础的地球化学方法。 从离子 累积空间的角度看,地电化学提取法适合于在厚且 较均一的外来物或厚层残坡积物覆盖区开展,厚度 从几米至上百米均可。 干旱的沙漠地区由于缺乏雨 水,将不利于地下水垂直循环,从而影响离子的迁移 罗先熔等,2007。 本文将对甘肃金川南延和吉林 红旗岭两个不同景观区地电提取进行综合对比,以 探讨分析该方法在干旱岩屑覆盖区的的找矿效果。 1摇 矿区地质概况 1郾 1摇 甘肃金川南延矿区 金川地区气候干燥少雨,年均降水量仅 120mm 左右。 区内地形切割剧烈,沟谷纵横,地势陡峭,植 被稀少,无地表径流,属戈壁区。 区内仅在沟谷低洼 处覆盖较明显,厚度约 0 3m,大部分地区基岩裸 露,地表仅见大量岩屑。 金川超大型铜、镍岩浆硫化 物矿床位于阿拉善地块的西南缘龙首山隆起带上, 华北板块西南边缘,矿体主要受 NW 和 EW 向断裂 控制,产于超基性岩带内二辉橄榄岩中。 工作区内现 已发现上百超基性-基性岩脉,但尚未发现具一定规 模的超基性-基性岩体。 普查资料显示,区内大面积 出露混合岩、辉绿岩、大理岩,并夹杂少量千枚岩、片 麻岩。 岩石地球化学数据显示,工作区内超基性岩 Ni、Co 元素含量是其克拉克值的200 倍以上。 1郾 2摇 吉林红旗岭矿区 吉林红旗岭位于吉林省中南部,地处松辽平原 向长白山过渡地带,属丘陵半山区,年平均降雨量 670mm,水资源丰富。 矿区内地势较为平整,植被茂 盛,地表第四纪覆盖物较厚,属森林覆盖区。 红旗岭大型铜、镍岩浆硫化物矿床位于吉林古 生代褶皱带南缘。 区内构造大体分为 NE 和 NW 向,NE 向构造主要为断裂系统,NW 向为褶皱和断 裂。 区內岩浆岩分布广泛,既有酸-中基性火山岩 和火山碎屑岩,也有基性-超基性岩,而与成矿关系 最为密切的是基性-超基性岩。 主要含矿岩体为 1、 3、7 号岩体,岩体类型主要为辉长岩、辉石-橄榄岩 型和角闪橄榄岩据罗先熔,2004。 甘肃金川铜镍矿床与吉林红旗岭铜镍矿床的矿 674 床成因、控矿因素基本相同,而两矿区的气候、地表 覆盖物截然不同。 2摇 金川南延、吉林红旗岭矿区地电提取法 对比分析 摇 摇 由于地电化学提取法找矿效果取决于能有效提 取到矿体上方的金属离子,因此,能否客观反映所提 取离子的量的差异及性质差异将直接影响该方法的 找矿预测。 以下将对金川南延、吉林红旗岭矿区地 电提取效果做定量、定性分析研究,并对比该方法在 两个矿区的找矿效果。 2郾 1摇 地电提取法定量分析 为了研究两矿区地电提取离子量的差异,首先 将对两矿区的已知区主要成矿元素 Ni、Co、Cu 电提 取量做综合对比表 1。 表 1摇 金川南延、吉林红旗岭已知区电提取 Ni、Co、Cu 提取量综合对比 Table 1摇 Comparison of nickel, cobalt and copper amounts by geoelectro-chemical extraction in known areas of southward extension of Jinchuan and Hongqiling in Jilin 矿区线号元素平均值10-6异常值10-6背景值10-6衬度平均衬度 金川南延a 4 线 Ni2郾 073郾 14 4郾 201郾 572 2郾 71郾 3 Co0郾 030郾 06 0郾 110郾 032 4郾 01郾 1 Cu97郾 520 606102 604郾 1 6 线 Ni1郾 833郾 14 3郾 821郾 572 2郾 41郾 2 Co0郾 030郾 06 0郾 090郾 032 3郾 11郾 1 Cu116郾 420 338102 346郾 7 吉林红 旗岭b 1 号岩体 2 线 Ni39郾 0552 102202 52 Co27郾 5340 66202 31郾 4 Cu48郾 645 126202 62郾 4 7 号岩体 3 线 Ni28郾 4740 86202 41郾 4 Co18郾 7440 65202 30郾 9 Cu43郾 143 110202 52郾 2 摇 摇 注a 样品 204 个,由桂林矿产地质研究院测试完成,2009郾 3;b 样品 54 个,由桂林矿产地质研究院测试完成,1997郾 3。 摇 摇 从上表可以看出,红旗岭矿区已知线 Ni 异常值 比金川南延矿区已知线高 24 65 倍,背景值高 13 倍;Co 异常值高 60 1570 倍,背景值高 666 倍;但 是两种元素的平均衬度却相差不大。 这说明地电化 学提取法在两个矿区,虽然提取的金属量相差很大, 但反映元素异常的能力基本相同。 两矿区 Cu 的平 均值、异常值、背景值、平均衬度均相差较大,下文中 将对这点进行阐述。 2郾 2摇 地电提取法定性分析 2郾 2郾 1摇 金川南延原生晕、电提取元素比值对比 对比金川南延原生晕和电提取数据发现,电提 取 Cu/ Ni、Cu/ Co、Ni/ Co 比值都比原生晕大表 2, 这说明,地电提取法能强化元素异常,尤其在原生晕 异常较弱的地区,虽然该方法提取的离子量少,但在 一定程度上放大了异常效果。 2郾 2郾 2摇 金川南延与吉林红旗岭原生晕、电提取元素 含量相关性分析 摇 摇 金川南延原生晕和电提取元素含量相关性分析 发现,Co 与 Ni 相关系数分别为0郾 5、0郾 8,都相关;Cu 与 Ni 相关系数分别为0郾 2、0郾 1 都不相关图1。 但 红旗岭的原生晕与电提取元素含量相关性分析显 示,Cu 、Ni、Co 三个元素之间相关性都很好图 2。 是什么原因导致这种差异,以下将对这个问题进一 步分析研究。 表 2摇 金川南延原生晕、电提取元素比值对比 Table 2摇 Contrast of element ratios of the primary halo and geoelectro-chemical extraction in southward extension of Jinchuan 方法Cu/ NiCu/ CoNi/ Co 原生晕a1郾 03郾 33郾 2 电提取b5郾 027郾 65郾 5 摇 摇 注a郾 b 各分析样品204 个,由桂林矿产地质研究院测试完成,2009郾3。 为了研究金川南延与红旗岭 Cu、Ni 两元素相 关性的差异,对两地区的原生晕做了简单的因子分 析表 3。 774 第3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 曹中煌等不同覆盖区地电化学提取法寻找铜镍矿对比研究摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 图 1摇 金川南延 75 线电提取 Ni、Co、Cu 异常剖面图 Fig郾 1摇 Section of showing nickel,cobalt and copper anomalies from geoelectro鄄chemical extraction along line 75 in southward extension of Jinchuan 1-砂岩、千枚岩、泥质灰岩;2-紫红色粉砂岩;3-大理岩;4-千枚岩;5-辉绿岩;6-混合岩、黑云斜长变粒岩、蛇纹化橄榄砂岩 1-sandstone,phyllite and argillaceous limestone;2-violet red siltstone;3-marble;4-phyllite;5-diabase; 6-migmatite,biotiteplagioleptynite,and serpentinized peridotite 图 2摇 吉林红旗岭 1 号岩体 22 线地电提取异常剖面图据罗先熔等,2004 Fig郾 2摇 Section showing anomalies from geoelectro chemical extraction along line 22 of Hongqiling copper nickel depositafter Luo et al. ,2004 1-云母片麻岩;2-橄辉岩;3-辉橄岩;4-蚀变辉岩;5-工业矿体 1-mica gneiss;2-olivine pyroxenolite;3-pyrolite;4-altered pyroxenite;5-industrial orebody 874 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 地质与勘探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2010 年 摇 摇 原生晕因子分析发现金川南延因子分析表 3 F1 因子 Ni、 Co、 Cr 载荷大于 0郾 763, Cu 仅为 0郾 496,其它元素的载荷则很小。 F2 因子 Cu、Pb、Zn 载荷都大于 0郾 503,而 Ni、Cr 载荷为-0郾 44。 F3、F4 则基本与 Cu、Ni 无关。 结合前人研究成果,可以推 断金川南延的 Cu 至少有两种来源1与 Ni 密切相 关的深部熔离、贯入型;2与 Ni 无关的岩浆期后热 液交代型。 表 3摇 金川南延原生晕微量元素因子分析结果 Table 3摇 Factor analysis result of microelements of primary halo in southward extension of Jinchuan 元素F1F2F3F4 Cu0郾 4960郾 5030郾 003-0郾 626 Pb0郾 1160郾 665-0郾 1170郾 568 Zn0郾 3660郾 611-0郾 3170郾 395 Co0郾 7630郾 200-0郾 173-0郾 473 Ni0郾 859-0郾 4400郾 0550郾 238 Cr0郾 828-0郾 4610郾 0500郾 287 As0郾 2310郾 2410郾 7250郾 084 Sb0郾 0050郾 2270郾 7810郾 030 摇 摇 注分析样品5189 个,由桂林矿产地质研究院测试完成,2009郾 3。 红旗岭的 1 号岩体表 4F1 因子 Ni、Co 、Cu、 Zn、S 载荷均大于 0郾 97,其它因子基本与 Cu、Ni 无 关。 7 号岩体表 5F1 因子 Ni、Co、Cu、Zn 载荷均 小于-0郾 7,其它因子基本与 Cu、Ni 无关。 说明红旗 岭的 Cu 来源较为单一,主要以与 Ni 密切相关的深 部熔离、贯入型为主。 表 4摇 红旗岭 1 号岩体微量元素因子分析 结果据董耀松等,2004 Table 4摇 Factor analysis result of microelements at No郾 1 rock body in Hongqilingafter Dong et al. ,2004 元素F1F2F3F4 Cr-0郾 332-0郾 762-0郾 056-0郾 455 Co0郾 9930郾 043-0郾 0110郾 042 Ni0郾 9870郾 130郾 0080郾 043 Cu0郾 9770郾 139-0郾 0060郾 049 Pb0郾 6160郾 6770郾 186-0郾 104 Zn0郾 9890郾 113-0郾 0550郾 026 As0郾 0320郾 3040郾 912-0郾 161 S0郾 9940郾 060郾 0120郾 038 Sb-0郾 35-0郾 630郾 1990郾 661 摇 摇 表 5摇 红旗岭 7 号岩体微量元素因子分析 结果据董耀松等,2004 Table 5摇 Factor analysis result of microelements at No郾 7 rock body in Hongqilingafter Dong et al.,2004 元素F1F2F3F4 Cr0郾 1110郾 877-0郾 0010郾 041 Co-0郾 906-0郾 2360郾 0090郾 106 Ni-0郾 872-0郾 3170郾 1050郾 089 Cu-0郾 714-0郾 2280郾 5180郾 051 Pb-0郾 653-0郾 2780郾 589-0郾 022 Zn-0郾 909-0郾 2620郾 2510郾 077 As0郾 148-0郾 396-0郾 3720郾 489 S-0郾 921-0郾 264-0郾 137-0郾 054 Sb0郾 231-0郾 493-0郾 38-0郾 462 摇 摇 因此,金川南延的 Ni、Cu 相关性弱,吉林红旗 岭的 Ni、Cu 相关性强,这与两已知矿区电提取元素 含量相关性结果一样。 同时,这也解释了第一节中 两矿区的 Cu 平均值、异常值、背景值、平均衬度均 相差较大的问题。 所以地电提取法在干旱岩屑覆盖 与湿润第四纪厚覆盖区都能客观、正确反映元素的 地球化学性质差异。 2郾 3摇 不同气候、覆盖区找矿应用对比分析 为了进一步证明地电提取法在不同气候、覆盖 区找矿预测的有效性,下面将对电提取法在金川南 延和吉林红旗岭未知区的找矿预测做对比分析。 2郾 3郾 1摇 金川南延未知区找矿预测 根据普查资料,在金川南延地区相对具有成矿潜 力的部位不等距布置了7 条剖面,本文选其中较近的 67 线、68 线、69 线、75 线4 条剖面进行研究分析。 测区内地电提取 Ni 的背景值为 1郾 57伊10-6,大 于2郾 9伊10-6划为异常带;Cu 的背景值为10伊10-6,大 于 15伊10-6划为异常带。 结合该地区的地质、物探 资料,圈定出 4 个 Ni 异常带、2 个 Cu 异常带,依次 为 Ni1、Ni2、Ni3、Ni4、Cu1、Cu2图 3。 总体上,Ni、Cu 异常规模不大、重合性差,但符 合上述因子分析结论。 普查资料显示,区内大面积 出露混合岩、混合岩化黑云斜长变粒岩、蛇纹石化橄 榄石白云大理岩,剖面线左侧断裂很发育。 其中 Cu1、Cu2 异常带内,大理岩化发育;Ni1、Ni2、Ni3、 Ni4 异常带内多有辉绿岩体出露。 2郾 3郾 2摇 吉林红旗岭未知区找矿预测 在测区 1km2范围内按不等距布置了四条剖 面,开展了地电化学测量的扫面工作,结果在测区内 发现了很好的地电化学 Ni、Cu 异常。 974 第3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 曹中煌等不同覆盖区地电化学提取法寻找铜镍矿对比研究摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 图 3摇 金川南延地电提取 Ni、Cu 异常平剖面图 Fig郾 3摇 Plane-section of geoelectro-chemical extraction nickel and copper in south border of Jinchuan 1-Ni 异常带3郾 0ppm;2-Cu 异常带14郾 2ppm 1-anomaly zones of Ni3郾 0ppm;2- anomaly zones of Cu14郾 2ppm 摇 摇 测区内地电提取 Ni、Cu 背景都为 20伊10 -6,大 于 45伊10 -6划为异常内带,按此标准,在区内共圈 出三个 Ni 异常内带和三个 Cu 异常内带,按规模 大小记为 Ni1、Ni2、Ni3、Cu1、Cu2、Cu3 号异常图 4。 总体上,测区内 Ni、Cu 地电提取异常规模相对 较大、重合性好。 异常带位于测区的东、中、西部,基 本呈 NWSE 向等距分布,平均异常值高出背景值 3 6 倍,Ni 的最高异常值达 699伊10-6,异常平均宽 度 50 100m,推测 Ni1、Cu1 地电提取异常内带是寻 找隐伏镍矿体的有利部位。 2郾 3郾 3摇 应用对比分析结论 从金川南延、吉林红旗岭的未知区找矿预测可 以看出,电提取法在两未知区均发现较好的 Ni、Cu 异常,并圈定了多个 Ni、Cu 异常带,取得较好的找 矿效果,这表明了地电提取法在干旱岩屑覆盖与湿 润第四纪厚覆盖区找矿预测的有效性。 图 4摇 吉林红旗岭 1、3 号岩体地电提取 Ni、Cu 异常平面图 Fig郾4摇 Plane diagram of nickel and copper anomalies from the geo-electrochemical extraction around rock bodies No郾 1 and No郾 3 in Hongqiling of Jilin 1-Ni 异常带45ppm;2-Cu 异常带45ppm 1-anomaly zones of Ni45ppm;2-anomaly zones of Cu45ppm 084 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 地质与勘探摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2010 年 3摇 结论与认识 通过以上对金川南延、吉林红旗岭不同覆盖区 地电提取法定量、定性及应用对比研究发现 1郾 定量分析表明,虽然该方法在干旱岩屑覆盖 区提取的离子量很少,但由于其强化元素异常的特 性,使其异常衬度与湿润厚覆盖区基本相同,都能凸 显异常。 2郾 定性分析表明,在干旱岩屑覆盖与湿润第四 纪厚覆盖区都能正确反映元素之间相关性,能客观 反映元素的地球化学性质差异及成矿作用引起的元 素来源差异。 3郾 地电提取法在金川南延、吉林红旗岭未知区 的找矿应用对比表明,该方法在干旱岩屑覆盖与湿 润第四纪厚覆盖区都能很好的反映元素异常,都取 得很好的找矿效果,证明了该方法在不同景观区找 矿预测的有效性。 综上所述,在干旱岩屑覆盖区,地电提取法同样 能应用于硫化物矿床的找矿预测。 [References] Chen Xi-quan,Luo Xian-rong,Tang Lei,Chen Biao郾 2009郾 Prospecting for blind stibium deposit by muli-inationa case of Muli stibium deposit Yunnan[J]郾 Geology and Exploration,455595-599 Committee of Chinese Doposits郾 1989郾 Chinese Dopositsvolume 1[M] 郾 BeijingGeological Publishing House157-168 Dong Yao-song,Fan Ji-zhang,Yang Yan-chen郾 2004郾 Study on the met鄄 allogenic feature and ore genesis of Hongqiling copper-nickel depos鄄 it,Jilin province[J]郾 Geoscience,182199-200 Fei Xi - quan郾 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that this extracted very few ions in arid areas covered with debris, but the prospecting effect was almost the same as that in moist areas covered with thick overburden郾 And this could show objectively differences of geochemical characters and original differences produced by mineralization郾 The comparative study dis鄄 covered that this can strengthen the anomalies, and enlarge prospecting effect to a certain extent郾 In addition we delineated several nickel and cop鄄 per anomaly zones in these two areas郾 Therefore the geoelectro chemical extraction can achieve unexpected prospecting effect compared with other detection s in areas with weak anomalies of primary halo and secondary halo郾 Key wordscopper