20世纪80～90年代,凤-太矿集区先后开展了1:5万水系沉积物测量和1:2.5万沟系次生晕测量,共圈定异常约200余处。区域上各元素异常的分带性十分明显,并与区域地球化学场、区域成矿规律及地质构造条件有着明显的一致性。初步分析表明,矿集区内元素组合特征是以Pb、Zn、Au、Cu为主,伴有Ag、As、Hg、Sb、Mn及Cd、Ba、Ni、Co、Cr、V等异常,是一个亲铜、亲铁的地球化学区。
1.区域元素的相关性
对该区1:5万水系沉积物和1:2.5万沟系次生晕中Au、Ag、Pb、As、Hg、Sb、Cd、Ti、Be、Cu、Co、Mo、Bi、Zn、Mn、Cr、N和V等18个元素进行了R型聚类分析,结果显示这些元素可划分为两大个群体,即Pb、Zn、Cd、Ag、As、Hg、Sb、Au、Co、Ni、Mn、Ti群和Cu、Bi、Be、Cr、V、Mo群(图4-1)。前者可细分为两个小群,如Pb、Zn、Cd、Ag、As、Hg、Sb、Au为一群,Co、Ni、Mn为一群。相关系分析显示As、Ag、Hg、Sb及Pb、Zn、Cd等为正相关,Au与它们也具有一定的相关性,指示在成矿过程中这些元素有一定的继承性。
2.区域地球化学背景与地球化学场
凤-太矿集区1:5万水系沉积物和1:2.5万沟系次生晕测量,为了解该区地球化学分析奠定了良好的基础。对以往成果的统计分析表明,与沉积岩丰度相比,Pb、As、Be、Bi、Cd等处于富集状态,分别高出沉积岩丰度1～10倍,而其他元素的背景值均偏低(表4-1)。但是就该区相对而言,Pb、Zn、As、Ag、Au、Hg、Cu、Mn、Cd、Be、Bi等元素丰度较高,常常产生高背景浓集场或高值区(表4-2); 而Au、As、Ag、Cu、Pb、Zn、Mn的高背景地球化学场,往往成区(成带)分布,并具有明显的地球化学专属性。具体表现在Au、As、Ag、Mn对地层及断裂,Pb、Zn、Cu、Ni对背斜及地层,Cu、Ni、Mo对岩浆岩,有着明显的地球化学专属性。
地球化学特征统计表明,该区的地球化学场可分为低值区、低背景区、背景区、高背景区及高值区5种(表4-2),其中低值区-背景区,反映地层初始元素的分布分配特征,高背景区、高值区反映元素活化富集的特征,高值异常区多是矿化成矿区。
图4-1 凤-太矿集区水系沉积物测量元素地球化学相关性R型聚类分析谱系图
表4-1 凤-太矿集区元素地球化学背景值 (wB)
注:Au、Hg单位为10-9,其他元素为10-6。统计数大于200件; *为黎彤1994年沉积岩丰度
表4-2 凤-太矿集区地球化学场分区 (wB)
注:Au单位为10-9,其他元素为10-6。
(1)Au地球化学场
区内主要有水磨沟-龙王沟、谭家沟-八方山、稿坝河-苏家河Au高背景地球化学(区)带,呈NE向分布,与地层走向斜交; 次为苏家沟-黄柏塬、八方山-王家塄、双石铺-太白河狮子坝高背景地球化学(区)带,呈NW向分布,与地层走向一致。而已知金矿(点)床,均分布于Au的高背景地球化学场中,金矿化带及矿(化)体多与地层走向基本一致,但也有NE向的控制因素,如谭家沟金矿,Au主要富集于NE向断裂中。因此,Au成矿具有继承性和多期性的特点。
(2)Pb、Zn高背景地球化学场
Pb、Zn高背景地球化学场多呈NW向展布,主要有铅硐山-水柏沟、长沟-太白河及八方山、银母寺等高背景(区)带,铅锌多金属矿位于其中,它们与NW向Au异常带走向一致,也基本吻合,但实际是相分离的,Au异常带偏星红铺组一侧,Pb、Zn异常带偏古道岭组一侧,只是在空间上总是相匹配出现,形影不离。两者在成因上具有什么关系,目前尚不清楚,但点群分析结果显示,Au往往与As、Ag及Hg、Sb为一群,Cu、Pb、Zn为一群,说明它们很可能是同一成矿期,不同成矿阶段、不同成矿期,不同成矿阶段、不同成矿环境的产物。总之,研究区域地球化学场是成矿预测的一个重要因素。
3.区域地层的地球化学特征
根据以往对凤-太矿集区西部、中部和东部的3条地层地球化学剖面统计结果(表4-3)的分析,各成矿元素在不同地层中的富集形式是不同的。与沉积岩丰度相似,Pb、Cd、As等在各地层单元中均有所富集,Cu、Zn、Hg、Mn(Sb、Ag)等均有不同程度的贫化。而常与金矿相伴生的元素,如As、Ag、Sb等,其含量在侏罗系中明显高于克拉克值,表明星红铺组、古道岭组及侏罗系富集Au。
表4-3 凤-太矿集区不同时代地层中主要元素平均含量变化特征 (wB/10-6)
从手搬崖-乔顶山地层地球化学剖面统计结果(表4-4)看,上述特征更明显。星红铺组和古道岭组明显富集Au、As、Sb、Hg等元素。但两组相比较,元素的分配形式又有所不同,具体表现在:①星红铺组中的Au、As、Hg、Cu、Ba、Mn(Sb)含量高于古道岭组,而古道岭组的Pb、Sr含量明显较高,以富集Pb、Sr及Zn、Cu为特征; ②Au元素在星红铺组下部和古道岭组上部(即接触带部位)富集程度更明显,且随Au含量的升高,As、Sb及Ba、Mn等含量也相应升高,表现出正相关关系; ③Sr、Ba异常是反映地层的两个元素,Ba反映星红铺组的碎屑岩建造,Sr反映古道岭组的磷酸盐岩建造。
表4-4 凤-太矿集区铅硐山-谭家沟矿带不同层位微量元素平均含量特征 (wB)
注:测试单位为西安地质矿产研究所。含量单位:Au为10-9,其他元素为10-6。
对谭家沟矿区不同层位取样分析(表4-5)发现,星红铺组铁白云质千枚岩是Au、As、Sb等的富集层位,古道岭组则以富集Pb及As、Sb、Hg为特征,而星红铺组与古道岭组接触带之间的硅质岩中所有元素均不同程度地有所富集,尤其是Au、As、Sb、Hg等元素,其含量可高出其他地层岩石的几十倍至几百倍,且Au/Ag比值从二叠系→古道岭组→星红铺组→硅质岩层,逐渐增大,反映了中泥盆统(特别是星红铺组)铁白云质千枚岩及硅质岩层是Au富集的最有利层位。
表4-5 谭家沟矿区不同层位、岩性的微量元素平均含量特征 (wB)
注:Au单位为10-9,其他元素为10-6。
对矿集区不同岩类地层的岩石化学分析(表4-6)表明,相对于克拉克值,所有碎屑岩类均具有高SiO2,中H2O、TFe、A12O3,低CaO、MgO、Na2O的特征; 所有碳酸盐岩类则具有高CaO,低SiO2、MgO、H2O、Na2O的特征; 含金千枚岩以高SiO2、CaO,中H2O、TFe、Al2O3,低MgO、Na2O为特征。变化总趋势是:从碎屑岩→硅质岩-硅质碳酸盐岩→碳酸盐岩→生物灰岩类,SiO2、H2O、Na2O及TFe、Al2O3、MgO等含量逐渐降低,CaO含量却逐渐升高。
表4-6 凤-太矿集区不同类型岩石的平均化学成分 (wB/%)
4.区域岩浆岩地球化学特征
对区域岩浆岩的化学成分和微量元素的统计表明(表4-7):1)太白二长花岗岩基,具有低TFe、MgO,高Na2O、H2O,Na2O/H2O比值小于1的特征,并富集Mo、W、Sn等元素,对寻找W、Sn、Mo高温热液矿床较有利。
表4-7 凤-太矿集区岩浆岩的元素含量特征 (wB)
注:常量元素单位为%,其他元素为10-6;()中为样品个数
2)西坝花岗闪长岩体,具高CaO、MgO及Na2O、H2O特征,Na2O/H2O比值大于1。微量元素分析显示W、Sn、Mo、As、Au等元素含量高; 据陕西省地质矿产勘查开发局资料,Au的含量区间为(0.03～0.04)×10-6,而岩体中的黄铁矿含金可达(5.04～7.36)×10-6,是重要的含矿岩体,对指导区域找矿具有一定指导意义。
3)银母寺矿区闪长玢岩,具有高TFe、CaO、MgO,低H2O、Na2O、Al2O3的特征;富集Ag、As、Hg、Pb、Zn、Cu、Mn等元素。谭家沟矿区闪长玢岩也富集Ag、As、Sb、Hg、Pb、Zn、Cu及Au。这种富含成矿元素的特征是岩体(脉)本身的地球化学特征,还是由于岩体在侵入过程中淋滤了围岩中的部分成分而富集的结果,需要进一步研究。
总之,不管这些岩浆岩的成因如何,从该区矿床及地球化学异常的分布特征看,局部岩浆岩可能对成矿起着一定程度的影响或控制作用。