APPLICATION OF GEOCHEMICAL PROSPECTING TO THE JIJIAWA GOLD DEPOSIT AND ITS ADJACENT REGIONS IN HENAN PROVINCE
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摘要: 吉家洼金矿是华北陆块南缘熊耳山金矿田的一个小型矿床, 金矿体赋存于含矿断裂带内, 并严格受其控制, 矿体的形态、产状与含矿断裂基本一致。通过对矿区外围F1、F7断裂带开展系统的岩石地球化学测量, 圈定了多个受断裂控制的高强度Au异常, 经钻探施工, 见矿情况良好。进一步对钻孔进行了岩石原生晕采样化验和统计分析, 结果显示矿体向下有一定的延深, 经钻探施工, 在断裂深部发现工业矿体, 矿床规模扩大至中型。吉家洼矿区外围含矿断裂带数量多、矿化强度高, 而地表Au前缘元素非常发育, 向深部矿体头部元素及矿体元素发育并伴有前缘指示元素, 矿尾元素不发育, 已发现的矿体深部不封闭, 说明矿体沿倾向具有长距离延深, 深部找矿前景好。Abstract: The Jijiawa gold deposit in Henan Province, located at the southern margin of North China Craton, is a small-scale deposit in the Xiongershan goldfield. Gold ore bodies are hosted within and have consistent attitudes with the NNE and/or SN trending fault fracture zones, which in turn strictly controlled the shapes and occurrences of the ore bodies. A systematic whole-rock geochemical survey on fracture zones F1 and F7 in the adjacent region of the deposit is carried out, and several high strength Au anomalies controlled by the fractures have been confirmed. After drilling construction, gold ore bodies have been discovered. The statistical analysis on the primary halos of the drilling cores further indicates that the ore bodies extend downwards in some degree. The drilling construction also reveals gold ore bodies in depth developing along the fractures. In terms of calculation on resource reserve, the discovered deposit is medium-sized in scale. There are lots of mineralizing fractures in the adjacent regions of the Jijiawa deposit, in which the primary halos have following characteristics. The front-halo elements are well-developed, but rear-halo elements aren't. Moreover, the front-halo elements, main ore-forming halos and rear halo elements are developed at depth. As a result, the new discovered gold ore bodies extend at depth. We thus suggest that there are good ore prospects in the adjacent regions of the deposit.
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0. 引言
下扬子区位于扬子板块东北缘, 该区自晚震旦世以来经历了多期构造运动的改造和叠加[1], 形成了具有不同地质结构类型的叠合盆地[2]。多年的研究和勘探实践证实, 该区海相中、古生界在地史上曾经发生过大规模的油气生成、运移和聚集成藏的过程[3], 但印支-中燕山期构造运动对油气藏的破坏和改造作用强烈[4], 近年来已发现的来自古生界烃源岩的油气多与晚燕山-喜马拉雅期沉降引起的晚期生烃、晚期成藏有关[4, 5]。构造稳定、有效保存及晚期生烃、晚期成藏已成为该区海相中、古生界勘探选区的首要条件[6, 7], 以反映构造变形为主的构造分区已难以满足区带评价及勘探选区的要求。本文结合地质露头及最新的地球物理解释资料, 以基底性质、构造变形和沉积沉降等为依据开展了地质结构分区研究, 以期为该区海相中、古生界区带评价及油气勘探选区提供依据。
1. 地质结构分区原则与依据
1.1 地质结构分区原则
一级结构单元划分的原则与构造单元划分原则一致, 主要以反映或控制构造稳定性的基底性质、区域构造变形、构造展布及构造演化特征为主。二级结构单元划分原则主要以地层组合为主, 包括沉降期、印支面埋深等。需要说明的是, 之所以将沉降期及印支面埋深纳入分区原则, 是因为沉降中心的迁移决定了生烃层纵向、横向上的演化序列, 与印支面埋深一起控制晚期生烃的范围和强度。实验模拟表明, 印支面埋深大于3000m是海相中、上古生界烃源岩晚期生烃的门限深度; 下古生界晚期生烃强度大的地区主要属于早期(晚白垩世以前)沉降幅度小、晚期(晚白垩世以来)沉降幅度偏大的地区[5, 7]。
1.2 地质结构分区命名原则
一级结构单元以大区域地理名称命名, 二级结构单元的命名是地名+沉降期(早、中、晚)+印支面埋深(以3000m为界分为深、浅)+构造变形类型。
1.3 地质结构分区依据
1.3.1 基底性质
下扬子区海相中、古生界基底由前震旦系组成, 具有双层基底结构。下基底构造层为晚太古代-早元古代结晶变质岩系, 仅分布于南黄海-苏北盆地东部地区, 组成了下扬子区中央稳定结晶基底; 上基底构造层为中-晚元古代中-浅变质褶皱岩系, 构成了本区褶皱变质基底, 围绕中央结晶基底广泛分布[8]。基底构造层的不均质性对海相中、古生界的改造与保存具有重要影响。
1.3.2 构造变形特征
下扬子区海相中、古生界强烈的改造、变形主要发生于印支-中燕山运动期间, 构造变形主要以逆冲、推覆和褶皱为主。依据卷入地层时代、滑脱面位置及构造变形强度等将研究区海相中、古生界构造变形划分为基底卷入型、盖层滑脱型和稳定型3种类型, 其中盖层滑脱型又可进一步划分为下古卷入型、志留系滑脱型及简单冲断型等3种类型(见表 1)。
表 1 下扬子区海相中、古生界构造变形类型及特征Table 1. Types and characteristics of structural deformation for marine Mesozoic-Paleozoic erathem in Lower Yangtze region
基底卷入型构造主滑脱入变形的地层以中、新元古界和古生界为主。构造变形强烈, 主要以叠瓦状逆冲推覆及褶皱为主, 往往将基底及下古生界逆冲推覆至地表, 形成一系列紧密背斜、向斜构造[9]。研究区滁州-张八岭褶皱冲断带、怀宁-宿松褶皱冲断带、祁门-歙县褶皱冲断带及钱塘江褶皱冲断带即属此种类型构造。张八岭褶皱带主要由新元古界青白口系组成; 滁州褶皱带由南华系至志留系组成; 祁门-歙县褶皱带由中元古界蓟县系-长城系、新元古界青白口系组成。基底强烈的褶皱变形主要形成于加里东期[10, 11], 但印支-早燕山期的叠加改造, 使得其褶皱更加紧密, 空间缩短加剧[11]。
下古卷入型构造主滑脱层以下寒武统碳硅质泥页岩为主, 变形的主体层位包括下古生界和上古生界。构造变形强烈, 断层具浅陡深缓、前缘逆冲的特点; 断层上盘推覆片体多为由震旦纪灯影组至奥陶系组成的一系列线状紧密斜歪-倒转褶皱及由倒序地层组成的背、向形构造(见图 1), 局部地区见海相中、上古生界逆掩于其下。研究区巢湖褶皱冲断带、苏北褶皱冲断带、宁镇褶皱冲断带、泾县-青阳褶皱冲断带、东至-黄山褶皱冲断带、宁国-绩溪褶皱冲断带即属此种构造。
图 1 巢湖市银屏山地区构造剖面图(示下古卷入型构造)Figure 1. Section across Yinpingshan area in Chaohu City, showing Lower Paleozoic-involved structure志留系滑脱型(包括龙潭组及青龙组滑脱型)构造滑脱层以志留系高家边组泥页岩为主, 局部地区为二叠系龙潭组含煤泥页岩及下三叠统青龙组泥岩; 构造变形的主体层位仅限于志留系-中三叠统。该类构造的特点是上、下古生界构造变形不协调。上古生界构造变形强烈, 由一系列浅陡深缓、聚敛于主滑脱面的断层、紧闭-倒转褶皱和由多个叠序或倒序地层序列组成的褶皱片体及堆垛构造组成[12](见图 2)。下古生界地层保存全, 且层序正常, 构造变形相对较弱, 一般形成宽缓褶皱, 因此, 是下古生界内幕油气勘探的有利区。茅山、宜兴-长兴、苏州-湖州及无锡-江阴-常熟地区滑脱推覆构造均属此种类型构造, 南黄海盆地中部隆起也发育此类构造样式。
简单冲断型构造变形的主体层位以上古生界为主, 局部地区有下古生界卷入。褶皱作用较弱, 主要以冲断作用为主, 地层层序全且正常(见图 3a)。主要见于南黄海盆地北部凹陷及苏北盆地东部黄桥、海安地区。
图 3 冲断型和稳定型构造剖面图Figure 3. Profile sections showing the thrust structure and stable structure稳定型构造形变最弱, 古生界保存状况良好, 地层层序连续且正常; 地震资料品质一般相对较好, 上古生界内幕标志层特征明显, 反射连续稳定, 且可追踪识别(见图 3b), 是海相中古生界油气勘探的有利区。此种类型主要在研究区南黄海盆地中部隆起区发育。
综合上述分析, 下扬子区构造变形具有纵向分层性及横向分带、分块性特征。具体表现在, 自北西、南东向沿江对冲带, 自西向东, 构造变形依次由基底卷入型向下古卷入型、志留系滑脱型、冲断型转变, 最终在南黄海中央结晶基底之上的中部隆起区转变为稳定型。反映苏北盆地东部-南黄海中部隆起区构造变形弱、稳定性强, 有利于油气保存。
1.3.3 印支面埋深
印支面埋深是晚燕山运动以来沉积、构造运动的叠加结果(研究区印支面与燕山面多重叠为一个面), 对于界定海相中、古生界烃源岩晚期生烃范围具有重要意义[6]。结合露头、钻井、地震及重磁资料编制了下扬子区印支面埋深图(见图 4)。图中显示, 安徽(除天长地区外)、江苏南部及滨海以北、南黄海中部隆起及勿南沙隆起等地区印支面埋深均小于3000m, 反映晚期(晚白垩世以来)沉降幅度较小; 埋深最大的地区位于江苏北部滨海-大丰、高邮-金湖、东台-海安地区及南黄海北部凹陷和南部凹陷, 埋深多大于3000m, 局部地区大于5000m, 属晚期生烃有利区域。
1.3.4 沉积、沉降中心迁移特征
晚震旦世以来, 下扬子区发育早(加里东期)、中(印支晚期-早燕山期)、晚(晚燕山-喜马拉雅期)3个大的沉积沉降中心, 依次为下古生界强沉降带、陆相沿江前陆强沉降带及陆相上白垩统及第三系强沉降带。加里东期一带(沉积、沉降中心位置略有差异), 沉积厚度可达8000m以上(见图 5a)。至印支晚期-早燕山期, 受扬子板块与华北板块拼贴影响, 研究区沉积、沉降中心迁移至沿江一带, 沉积了厚度大于2000m的碎屑岩地层(见图 5b)。晚燕山-喜马拉雅期, 沉积、沉降中心继续向北迁移, 受伸展断层控制, 沉积、沉降最大的地区位于苏北盆地滨海-大丰、高邮-金湖、东台-海安地区及南黄海北部凹陷和南部凹陷, 仅古近系厚度即可达4000m以上。
图 5 下扬子区下古生界(a)及中三叠统-中侏罗统(b)厚度图Figure 5. Diagram showing thickness of Lower Paleozoic (a) and Middle Triassic-Middle Jurassic (b)2. 地质结构分区方案
根据上述地质结构分区原则和依据, 结合地球物理场特征、火山岩浆作用等, 将下扬子区划分为苏北-南黄海地块(Ⅰ)、宁镇-太湖推覆山带(Ⅱ)、江南地块(Ⅲ)、张八岭-千里岩推覆山带(Ⅳ)、怀玉山勿南沙推覆山带(Ⅴ)等5个一级和17个二级地质结构单元, 各单元名称及位置见表 2、图 6。
图 6 下扬子区海相中、古生界地质结构分区图Figure 6. A map showing Geological structure zoning of marine Mesozoic-Paleozoic in Lower Yangtze region表 2 下扬子区海相中、古生界地质结构分区Table 2. Geological structure zones of marine Mesozoic-Paleozoic erathem in Lower Yangtze region
3. 勘探选区意义
前已述及, 具有油气地质意义的有利区带为构造稳定区及早期沉降幅度小、晚期沉降幅度偏大的地区。据此初步评价南黄海中部晚期隆起稳定区(Ⅰ2)、江都-东台-南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ3)、泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)、南通-南黄海南部晚期沉降浅推覆区(Ⅱ2)及太湖晚期沉降浅推覆区(Ⅱ4)下古生界构造变形弱, 以稳定型、志留系滑脱型及简单冲断型构造为主, 受印支-中燕山期构造破坏作用影响小; 早、中期沉降幅度小, 晚期沉降幅度大, 具备二次生烃的能力, 为下古生界油气勘探有利区。
南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ1)、江都-东台-南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ3)、滨海-大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ4)和泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)存在上古生界地质实体, 且晚期沉降幅度大, 构造变形相对较弱, 以简单冲断型为主(除滨海-大丰晚期沉降深下古卷入区外), 地层层序基本正常, 为上古生界油气勘探有利区。
南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ1)、滨海-大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ4)、金湖-高邮晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ5)及泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)印支-中燕山期构造变形强烈, 具备岩溶储集层发育的条件(即下古生界白云岩出露、印支面灰岩风化淋滤时间较长等); 晚期沉降幅度大, 分布有中新生界生油层, 为古潜山油气勘探有利区。
上述仅从构造稳定及晚期生烃、晚期成藏方面对下扬子区进行了初步评价, 没有考虑生油层、储集层、盖层的分布及生储盖组合等因素, 这也正是本文下步拟开展的主要工作。
4. 结论
(1) 下扬子区发育基底卷入型、下古卷入型、志留系滑脱型、简单冲断型及稳定型等5种构造变形类型, 构造变形具有纵向分层性和横向分带、分区性的特点。
(2) 依据基底性质、构造变形特征、印支面埋深及沉积沉降中心迁移特征等将下扬子区划分为5个一级和17个二级地质结构单元。
(3) 南黄海中部晚期隆起稳定区(Ⅰ2)、江都-东台-南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ3)、泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)、南通-南黄海南部晚期沉降浅推覆区(Ⅱ2)及太湖晚期沉降浅推覆区(Ⅱ4)为下古生界油气勘探有利区; 南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ1)、江都-东台-南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ3)、滨海-大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ4)和泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)为上古生界油气勘探有利区; 南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ1)、滨海-大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ4)、金湖-高邮晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ5)及泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ1)为古潜山油气勘探有利区。
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图 1 河南省洛宁县南部地质矿产略图
1—新太古代太华群；2—中元古代熊耳群；3—古近系；4—张性正断层；5—压性逆断层；6—张扭性平推断层；7—倾伏背形构造轴部箭头指向倾伏端；8—倾伏向形构造槽部箭头指向扬起端；9—倒转倾伏背形构造；10—角度不整合；11—太华群岩组界线；12—新生界断陷盆地；13—燕山期花岗岩；14—金矿床；15—断裂及编号；16—研究区范围
Figure 1. Schematic map showing geology and mineral resources in South Luoning County, Henan Province
图 2 吉家洼金矿区及外围地质略图
1—第四系；2—中元古代熊耳群许山组；3—龙潭沟岩组；4—龙门店岩组；5—太华岩群石板沟岩组；6—辉绿玢岩脉；7—断裂位置、编号及产状；8—不整合、整合地质界线；9—地层产状；10—脉岩产状
Figure 2. Schematic geological map showing the Jijiawa gold depositand its adjacent region
图 3 吉家洼金矿外围构造纲要图
Figure 3. Structure outline map showing the adjacent region of Jijiawa gold deposit
图 6 第108勘探线剖面图
1—断裂带编号；2—坑道及编号；3—钻孔编号；4—样品编号品位/10-6厚度/m；5—矿体及编号；6—辉绿岩；7—太华岩群黑云斜长片麻岩；8—太华岩群角闪斜长片麻岩
Figure 6. The profile map of 108 prospecting line
表 1 主要含矿断裂特征
Table 1. Characteristics of the main ore-bearing faults
断层编号 规模/m 产状/(°) 结构面及岩性特征 力学性质 矿化蚀变 长度 宽度 走向 倾向 倾角 F1 ＞3320 0.16~30.00 341~50 东 50~89 镜面光滑，具分枝复合，发育碎裂岩、角砾岩、石英脉、断层泥砾岩 张-压-扭 硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、方铅矿化、绢云母化、方解石化、孔雀石化，金矿化强，圈出两个金矿体 F2 650 0.30~1.60 350~40 西—北西多处出现反倾 56~89 镜面平直光滑，发育碎裂岩、角砾岩、石英脉、断层泥砾岩 张-压-扭 西—北西，多处出现反倾，金矿化弱，局部有小规模民采痕迹 F3 442 0.50~1.00 351~33 北西西—南西西 60~81 镜面光滑，发育碎裂岩、角砾岩、石英脉 压-扭 硅化、褐铁矿化、黄铁矿化、绢云母化、钾长石化，金矿化弱，局部有民采痕迹 F5 1100 1.00~5.00 10~35 北西 55~85 具劈理化带，发育碎裂岩、角砾岩、碎粒岩、断层泥砾岩 张-压-扭 黄铁矿化、方铅矿化、黄铜矿化，金矿化较强，地表及浅部已采空 F7 1720 0.10~2.10 18~64 北西 54~89 结构面呈舒缓波状，似斜擦痕、水平擦痕发育，具分枝复合，发育碎裂岩、角砾岩、石英脉 张-压-扭 硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、方铅矿化、绢云母化、碳酸盐化，金矿化较强，圈出两个金矿体 F34 263 0.10~0.60 60~87 北北西 64~84 发育碎裂岩、角砾岩、石英脉 张-扭 绢云母化、硅化、褐铁矿化，金矿化较强，有小规模民采 F35 360 0.18~0.55 50~78 北北西 66~83 发育碎裂岩、石英脉 张-扭 硅化、褐铁矿化、绢云母化金矿化较强，有小规模民采 F36 194 0.03~1.00 55~80 北北西 60~89 发育碎裂岩、石英脉 张-扭 F44 434 0.10~0.80 1~35 南东东 72~88 顶底板呈锯齿状，发育碎裂岩、石英脉 张-扭 F60 490 0.18~0.45 11~37 南东 65~89 镜面平直光滑，发育碎裂岩 压-扭 硅化、褐铁矿化，金矿化不均匀，地表有采空区 
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表 2 矿体特征
Table 2. Characteristics of the ore bodies
含矿断裂带编号 矿体编号 标高/m 产状 规模 品位/10-6 资源储量 倾向/(°) 倾角/(°) 长度/m 矿体厚度/m 斜深/m 变化范围 平均 矿石量/t 金属量/kg 变化范围 平均 变化范围 平均 变化范围 平均 F1 F1-Ⅰ 843~1080 71~94 85 50~86 69 10166 0.19~5.15 1.77 235 0.54~34.02 8.63 313011 2700.90 F1-Ⅱ 832~1089 87~128 105 56~89 64 530 0.45~3.30 1.37 316 1.08~9.86 5.02 238376 1197.33 F7 F7-Ⅰ 834~1048 288~334 305 77~89 80 565 0.20~1.01 0.52 182 0.16~147.0 8.90 46231 411.41 F7-Ⅱ 908~956 303~314 305 54~87 80 122 0.25~0.78 0.43 57 1.27~17.00 3.42 6579 22.60
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表 3 样品分析精度
Table 3. Sample analysis accuracy
元素 检出限/10-6 Au 0.0003~0.03 Ag 0.05~50.00 As 0.5 Sb 0.3 Bi 0.3 Cu 2 Pb 10 Zn 10 Mo 1 W 1 Ba 100 Mn 100
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表 4 地表微量元素特征
Table 4. Trace elements characteristics of surface
岩石类型 Au/10-9 Ba/10-6 Mn/10-6 Cu/10-6 Pb/10-6 Zn/10-6 Ag/10-6 W/10-6 Mo/10-6 As/10-6 Sb/10-6 Bi/10-6 围岩 19.93 1162 1005 24.21 29.505 103.38 0.19 2.615 2.92 2.90 0.42 0.74 含矿断裂带岩石 218.07 1138 1220 299.19 893.980 668.34 11.65 2.715 2.61 260.82 2.24 0.98
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表 5 元素地球化学特征值
Table 5. List of elements geochemical eigenvalues
特征值名称 Au/10-9 Ba/10-6 Mn/10-6 Cu/10-6 Pb/10-6 Zn/10-6 Ag/10-6 W/10-6 Mo/10-6 As/10-6 Sb/10-6 Bi/10-6 均值 20.82 1157.00 1003.00 24.26 29.08 96.59 0.15 2.64 2.92 2.86 0.42 0.63 标准离差 14.00 639.00 577.00 16.09 12.06 53.87 0.11 0.71 0.81 0.99 0.09 0.26 变化系数 0.67 0.55 0.58 0.66 0.41 0.56 0.72 0.27 0.28 0.35 0.21 0.41 异常下限 50.00 2500.00 2000.00 60.00 60.00 200.00 0.30 4.00 4.50 4.50 0.60 1.20
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表 6 深部钻孔微量元素统计结果
Table 6. Statistical results of trace elements in deep borehole
岩石类型 Au/10-9 Ba/10-6 Mn/10-6 Cu/10-6 Pb/10-6 Zn/10-6 Ag/10-6 W/10-6 Mo/10-6 As/10-6 Sb/10-6 Bi/10-6 围岩 13.28 1273.72 1017.98 66.55 47.69 161.49 0.77 3.09 2.64 4.60 0.51 0.59 含矿断裂带 228.75 743.75 1168.75 52.75 275.75 418.75 2.11 2.02 3.46 40.16 0.69 0.76
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