地电化学法在南澳大利也寻找隐伏金矿的研究.pdf

第 46 卷摇 第 1 期 2010 年 1 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. 46摇 No. 1 January,2010 [收稿日期]2009-10-10;[修订日期]2009-11-10;[责任编辑]陈喜峰。 [基金项目]国际科技合作项目编号2007DFA20910和桂林理工大学广西地质工程中心重点实验室基金项目编号桂科能 07109011- k012资助。 [作者简介]文美兰1974 年,女,中国地质大学北京在读博士研究生,实验师,现从事地球化学研究工作。 地地电化学法在南澳大利亚寻找隐伏金矿的研究 文美兰1,2,3,罗先熔2,3,熊 健4,曾南石2,3,侯宝宏5,John Keeling5 1郾 中国地质大学北京,北京摇 100083; 2郾 桂林理工大学有色及贵金属隐伏矿床勘查教育部工程研究中心, 桂林 541004; 3郾 桂林理工大学广西地质工程中心重点实验室,桂林摇 541004; 4郾 桂林矿产地质研究院,桂林摇 541004; 5郾 Minerals Petroleum 罗先熔等,1996, 2007;康明等,2006;付立春等,2006的不断努力改 进与完善已取得长足的进步,并广泛应用到寻找贵 金属、有色金属及放射性矿床研究研究中,取得很好 的找 矿 效 果。 如 罗 先 熔 等 1995, 1999, 2002, 2005利用以地电提取法为主的多种新方法在东北 和西北等厚层覆盖区开展寻找隐伏多金属矿的研 究;Xu B. 等 1989、 赖健清等 2004、 汤磊等 2007,2009、陈希泉等2009、文美兰等2008, 2009应用地电提取法在国内外进行隐伏铜矿、金 矿、铜镍矿、锑矿等找矿研究,取得了很好社会和经 济效益。 澳大利亚是矿业大国,尤其在南澳大利亚矿产资 源较为丰富,世界著名的奥林匹克坝超大型铜铀多金 属矿床就分布在该州的北部。 该区大部分地区属于 干燥近沙漠化覆盖区,且覆盖物大多数为石化的钙质 层,厚达几到十几米,利用常规化探方法在南澳大利 亚这些地区寻找隐伏金属矿已经证明难以得到突破。 为此,2005 年9 月,南澳大利亚矿产资源部PIRSA 与桂林工学院隐伏矿床预测研究所共同合作,在南 澳大利亚干燥、石化钙质层覆盖地区的金、铜和铀等 金属矿床开展了地电提取方法寻找隐伏矿试验研 究,希望能在这样地区的找矿取得新的突破。 351 1摇 地电化学成晕机制 由于不同的矿物具有不同的稳定电位,所以在 矿体各部分,只要在相邻的矿物间存在着电位差,就 会自然形成一个微观原电池罗先熔,1996,2007。 因此,地下深处的隐伏金属矿体,当被潜水面切割 时,由于矿体处于上下部氧化还原性质不同的围岩 溶液中,组成一个宏大的电池,又由于多金属硫化物 矿体中,各种金属矿物的稳定电位的差异而形成很 多微电池,这样矿体中就会产生一系列的复杂的、多 阶段的电化学作用。 一方面,由于矿体形成电池而 引起如下电化学溶解,其电化学过程简化如下 阳极电化学过程MeS寅Me2 S0 阴极电化学过程MeS2e 寅 Me S2- 即在阳极电池负极硫化物被溶解,形成构成 矿物的金属离子;在阴极硫化物被分解,析出硫离 子。 这样所形成的金属离子是埋藏较深矿体周围离 子晕中离子的主要来源。 另一方面,矿体与周围溶 液组成一个宏大电池,电池的自然电流所形成的自 然电场,是离子迁移形成离子晕的动力之一。 这些被溶解出的金属离子在各种地质营力电 化学场、地气搬运、地下水等作用下,以各种可迁 移形式离子、胶体、络合物、有机质等的离子迁移 至近地表松散层中,被有机质、铁锰氧化物及高岭 石、含水高岭土和其他粘土矿物等吸附而富集,从而 形成离子晕。 可见,金属硫化物矿体能产生电化学溶解,所溶 解的金属离子在外加电场的作用下能自深部向地表进 行电化学迁移。 因此,利用地电化学偶极提取装置直 接提取成矿元素或采集这种隐伏矿体上方土壤等介 质,通过测试元素接收器中的各金属含量和对该土壤 离子电导率的测定,可以达到指示寻找隐伏矿的目的。 2摇 地电化学法找矿可行性研究 为了研究利用地电化学法在澳大利亚寻找隐伏 金属矿床的有效性,我们选择了澳大利亚干燥、近沙 漠化、 石 化 钙 质 层 覆 盖 区 的 Challenger 金 矿 和 Kalkaroo 铜金矿进行可行性找矿试验。 2. 1摇 Challenger 金矿地电化学法找矿可行性研究 Challenger 金矿区地处澳大利亚内陆干燥的近沙 漠化地带。 区内地势平缓,地表覆盖物主要为二叠系 的风化残余红土,其下是厚达几到十几米的石化钙质 层。 该区干旱,年降雨量仅数十毫米,远低于蒸发量。 Challenger 金矿是目前已报道的世界上最古老 的金矿床之一。 矿区的基岩由太古代片麻岩和绿岩 图 1摇 Challenger 金矿地电化学法 可行性试验 A、B 剖面线布置图 Fig. 1摇 Challenger mine showing the location of electro-geochemical survey lines in relation to known subsurface extension of ore shoots in Challenger gold mine 1-矿体;2-道路;3-剖面线 1-gold orebody;2-road;3-electro-geochemical section 及元古代花岗闪长岩组成,赋矿围岩为 Christie 片麻 岩Lintern M J,et al. ,1999;Poustie T, et al. ,2002, 2006。 该矿床为强变质作用改造的石英脉型金 矿,由于混合岩化作用,早期形成的含金矿脉与围岩 的界限已变得模糊不清。 矿区内已探明的三条矿 化带M1、M2 和 M3,图 1向北东 30毅展布,倾角 近 30毅;矿化带宽一般约 5 20m,最宽可达 40- 50m;南西端靠近地表,向北东倾伏,最大延伸约 800m 左右。 金矿化或可见金主要与浅色物质相共 生,金属矿物主要为磁黄铁矿和毒砂,少量黄铜矿、 闪锌矿、碲化物、辉钼矿、铋矿物和镍黄铁矿,部分金 矿石中见有绿泥石。 该矿床矿石平均品位 5郾 6g/ t, 典型金矿石含 5 10 的硫化物,目前已探明金矿 储量为15郾 5t。 图1 Challenger 金矿地电化学法可行 451 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 性试验 A、B 剖面线布置图 为了检验地电化学法在几到十几米的石化钙质 层覆盖区寻找隐伏金矿的有效性,我们在 Challeng 金矿区已知矿化带上布置了一条与其延伸方向 垂直的 B 剖面线,该剖面线长为 500m图 1,工作 方法是点间距为 20m,由于受地表工作环境的限 制,沿剖面 B 取样 27 个。 从 B 剖面线的地电化学异常特征剖面图图 2 可以看出,在三条矿化体上方均出现了明显的地电 化学异常,且各类异常吻合程度较好。 其中,M1 金矿 化体上方异常特征对应在 46 至 48 号测点之间出 现的异常,异常宽度为 40m,地电提取 Au、As 异常呈 单峰形态分布,最高峰值分别为 67伊10-9、72伊10-9,土 壤离子电导率异常呈倒挂钟形态分布,最高峰值为 83郾 3滋s/ cm。 M2 金矿化体上方异常特征对应在 49 至51 号测点之间,宽度为 40m,地电提取 Au、As 异 常呈单峰形态分布,最高峰值分别为 63伊10-9、164伊 10-9,土壤离子电导率异常呈单峰形态分布,最高峰 值为 98郾 8滋s/ cm。 M3 金矿化体上方异常特征对 应在 53 至 56 号测点之间,宽度为 60m,地电提取 Au、As 异常呈单峰形态分布,最高峰值分别为 79伊 10-9、74伊10-9,离子电导率异常呈单峰形态分布,最 高峰值为 60郾 46滋s/ cm。 2. 2摇 Kalkaroo 铜金矿地电化学法找矿可行性研究 Kalkaroo 铜 金 矿 位 于 Broken Hill 以 北 约 90km的 Curnamona 克拉通内。 在该矿区和相邻地 段花岗岩岩浆活动强烈,已发现多个 Cu-Au 和 Pb- Zn 矿床与异常带。 研究认为 Kalkaroo 铜金矿形成于寒武纪,其矿 化作用发生在元古界 Wilyyama 超群中,原生矿化为 顺层分布的含黄铜矿和黄铁矿透镜体或切层的黄铜 矿-辉钼矿脉,矿石含 Cu 为 0郾 25 0郾 8 g/ t、Au 0郾 17 0郾 33g/ t,矿化带厚达百余米,向北西倾伏,沿走 向已控制约 1200m。 赋矿岩石为具较强磁性的含钠 长石、磁铁矿变粉砂岩。 在原生矿带与风化基底之 间产有若干层以自然铜与辉铜矿为主的次生矿化 层,含 Cu 可达 1郾 6、Au 0郾 93 g/ t,局部次生富集带 也影响到原生矿化带的上部,部分层状矿体中的 黄铜矿被辉铜矿取代,矿化带上部覆盖层厚度达 100 余 m,盖层的典型组成依次为第四系沙土 2 10m寅第三系粘土 40 60m寅腐殖土 40 60m寅风 化基岩 5 20m寅基岩。 含矿层的强磁性在区域航磁测量中有较好的反 映,在航磁图中呈弧形分布。 我们将地电化学测量 剖面线布置在通过已知矿体和邻近的新磁异常区 图 2摇 Challenger 金矿 B 剖面地电化学异常特征图 Fig.2摇 Cross-section of electro-geochemical anomalies along line B of Challenger gold deposit 1-Chrisitie 片麻岩;2-构造走向;3-矿体;4-钻孔 1-Chrisitie gneiss;2-structural trend;3-gold orebody; 4-drillhole 上。 从 Kalkaroo 铜金矿区地电化学异常特征剖面图 图 3 可以看出,在该剖面上方测出了地电提取 Au、Cu、Ag、As、土壤离子电导率异常Con。 其中 Au、Ag、As 的异常集中分布在剖面的 3 4 号、7 9 551 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 文美兰等地电化学法在南澳大利亚寻找隐伏金矿的研究 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 图 3摇 Kalkaroo 铜金矿地电化学异常特征剖面图 Fig. 3摇 Cross-section of electro-geochemical anomalies along line A of Kalkaroo Cu-Au deposit 1-第三纪粘土;2-Wilyyama 超群变质粉砂岩; 3-次生矿化体;4-原生矿层;5-钻孔 1-Tertiary clay;2-Wilyyama metamorphic siltstone; 3-secondary mineralization including native copper; 4-primary sulphide;5-drillhole 号、13 15 号测点之间,综合异常宽度分别为 20m、 40m 和 40m,异常多呈多峰形态分布。 Cu 异常呈单 图 4摇 Challenger 金矿 B 剖面地电化学法与土壤 地球化测量法异常对比图 Fig. 4摇 Map of anomalous contrast between electro- geochemical and soil geochemical surveys along line B of Challenger gold deposit 1-Chrisitie 片麻岩;2-构造走向;3-矿体;4-钻孔 1-Chrisitie gneiss; 2-structural trend; 3-gold orebody; 4-drillhole 峰形态分布,最高峰值为 4854伊10-6。 土壤离子电导 率异常呈单峰形态分布,峰值为 190郾 374 滋s/ cm。 各 参数的异常均在已知矿体上较发育,吻合程度较好。 以上试验研究表明,在上述两个矿区已知矿 化带上方均测出了明显的地电化学异常,且强度 大,与已知矿化带吻合非常好,说明利用该方法 651 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 在澳大利亚近沙漠化石化钙质层覆盖区寻找隐伏金 属矿床是可行的、有效的。 2. 3摇 地电化学法与土壤地球化测量法对比试验研究 为了进一步说明地电化学法在南澳几到十几米 的石化钙质层覆盖区寻找隐伏金矿比其它常规化探 方法有效,同时在 Challenger 金矿的 B 剖面线相应 的测点上采集了土壤样品进行 Au、As 元素的对比 分析表 1。 从表 1 和图 4 可以看出,地电提取的 综合异常含量是相应点土壤全量的 3 40 倍,异常 清晰度及异常强度比土壤测量明显、强大,与已知矿 化带吻合非常好。 其中,土壤全量 Au 的最高异 常为 8郾 42伊10-9,而地电提取的 Au 最低异常含量为 55伊10-9,最高含量达到 89伊10-9,是土壤全量 Au 的 10 倍。 土壤全量 As 的最高含量为 11郾 5伊10-9,而地 电提取的 As 最高含量为 164伊10-9,是土壤全量 As 的 14 倍之高。 由此可见,在澳大利亚石化钙质层覆盖区利用 地电化学法寻找隐伏金矿所测得异常要比其它常规 化探方法所得的要明显。 研究认为导致这种差异的 原因是几到十几米的石化钙质层相当于一个地球 化学屏蔽层,在自然化学动力作用下成矿元素难以 穿透这一障碍,而地电化学方法是在人工电场的作 用下,激发这些成矿元素沿着人工电场方向,穿透几 到十几米的石化钙质层迁移到地表,被埋设在地表 的元素接收器所接收。 所以在这种用常规的地球化 学方法难以解决深部找矿问题地区,地电化学方法 便能发挥出独特的作用。 3摇 找矿预测 为了检验应用地电化学法在澳大利亚寻找隐伏 金矿的有效性,我们在 Challenger 金矿区外围及其 深部开展了地电化学法找矿预测研究。 我们沿与矿 化 体延伸方向 NE30毅 垂直、距离 B 剖面线 500m 处布置了一条与之平行的、长 600m 的 A 剖面 线图 1。 工作方法采用 20m 点距测量,在 A 剖面 上出现了明显的地电化学综合异常图 5,划分出 3 个有利异常地段,分别位于该剖面的 14 至 16 号 点、18 至 20 号点、22 至 24 号点,其中14 16 号点 之间出现的异常宽度为 20m,地电提取 Au、As 异常 呈单峰形态分布,最高峰值分别为 62伊10-9、9伊10-9; 土壤离子电导率异常呈双峰形态分布,最高峰值为 158滋s/ cm。 已有工程揭露,此处异常地段为 M1 矿 化体向 NE30毅延伸部分。 18 20 号点间出现的综合异常宽度为20m,地电 提取 As 异常呈单峰形态分布,最高峰值为 28伊10-9。 工程揭露此异常地段为 M2 矿化体延伸部分。 22 24 号点间出现的综合异常宽度为 20m,地电 提取 Au 异常呈单峰形态分布,最高峰值为 162伊10-9; As 异常呈双峰形态分布,最高峰值为73伊10-9。 结合矿床地质特征和已知 B 剖面线上的地电 化学异常特征认为,22 24 号测点间异常地段为最 有利的成矿靶区,推测此处为 M3 矿化体向北东 方向的延伸部位的异常显示。 2006 年,经 Dominio 矿业公司钻探工程揭露,在 22 24 号测点间异常地 段发现新矿体,获得了一定金储量。 4摇 结论 1通过在澳大利亚 Challeng 金矿和 Kalkaroo 铜金矿已知矿体上方开展的地电化学法找矿可行性 试验,以及和土壤地球化学测量法对比试验表明利 表 1摇 Challenger 金矿地电化学 Au、As 含量与土壤全量对比表* Table 1摇 Content comparison between electro-geochemistry and soil geochemistry in Challenger gold deposit 点号 电提取 Au 10-9 土壤全量 Au 10-9 电提取 Au 次生晕 Au 电提取 As 10-9 土壤全量 As 10-9 电提取 As 次生晕 As 45652郾 1530103郾 313 46673郾 741872418 47645郾 7811246郾 24 48652郾 69245011郾 54 49633郾 1420274郾 266 50624郾 85131644郾 0540 51571郾 3542102郾 983 52674郾 7114304郾 377 53793郾 692115郾 95 54648郾 42819郾 23 55552郾 4922744郾 4417 56702郾 6526284郾 316 摇 摇 *电提取 Au,As 由南澳资源部测试中心分析,2006;土壤地球化学测量 Au,As 由桂林地质矿产研究院分析,2006。 751 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 文美兰等地电化学法在南澳大利亚寻找隐伏金矿的研究 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 图 5摇 Challenger 金矿 A 剖面地电化学异常剖面图 Fig. 5摇 Cross-section of electro-geochemical anomalies along line A of Challenger gold deposit 1-Chrisitie 片麻岩;2-构造走向;3-矿体;4-钻孔 1-Chrisitie gneiss;2-structural trend;3-gold orebody;4-drillhole 用地电化学法在澳大利亚近沙漠化石化钙质层覆盖 区寻找隐伏金属矿床是可行的,比其它常规化探方 法更有效,很有必要去开展进一步的研究。 2在以上两个矿区开展的方法找矿可行性试 验中所采用的地电提取方法技术条件都是在中国研 制成功的,适合于中国的方法技术条件。 通过本次 试验证明,该套方法技术体系也适合于在澳大利亚 厚层覆盖区开展地电提取方法寻找隐伏金矿,这对 今后在澳大利亚寻找隐伏多金属矿将会起到极大的 推动作用。 3在澳大利亚 Challenger 金矿区,开展了地电 化学外围及深部找矿预测研究,结合矿床地质特征, 划分出 3 个有利异常地段,获得了 1 个异常靶区地 段,经工程验证,获得了一定的金储量。 [References] Chen Xi - quan, Luo Xian - rong, Tang Lei, Chen Biao. 2009郾 Prospecting for blind stibium deposit by multi-ina鄄 tion a case of Muli stibium deposit Yunnan[J]. 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Through feasiblity experiment, its obtained that the clear electro-geo鄄 chemical abnormalities were detected in Challenger and Kalkaroogold deposit in South Australia, while the soil geochemical survey carried out showed no abnormalities. As a result of our experiments, we concluded that the electro-geochemical is effective to look for concealed gold deposits in South Australia. On this basis, three favorable ore-ing targets were prognosticated in the external and deep areas of Challenger gold mine, and one of them had been found by the project, achieving good social and economic benefits. Key wordselectro-geochemical , concealed gold deposit, prospecting research, South Australia 951 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 文美兰等地电化学法在南澳大利亚寻找隐伏金矿的研究 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇