综合勘查方法在硬岩型锂矿找矿中的应用
马圣钞1,王登红1,刘善宝1,王成辉1,代鸿章1,饶魁元2,丁晓平2,朱海洋2,邓子清2,郭玮鹏2
1 中国地质科学院矿产资源研究所,自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室
2 四川省核工业地质局282大队
作者简介:马圣钞,博士研究生,主要从事成矿预测与矿产勘查方面的研究。通讯作者:王登红,二级研究员,博士研究生导师,中国地质调查局“大宗急缺矿产和战略性新兴产业矿产调查工程”首席专家,主要从事矿产资源研究。马尔康市加达锂矿探矿权“争夺战”于8月13日凌晨零点59分尘埃落定,最终价格为42亿元。加达锂矿的报价次数达11307次,升值率131742.95%(胥帅,2023-08-14每日经济新闻),“天价锂矿”随之诞生,加达锂矿也随之闻名全国,我们地质工作者则更关注其矿床地质特征和找矿突破方法。
松潘-甘孜造山带马尔康矿田是我国目前面积最大的伟晶岩型稀有金属矿田,地表基岩露头有限,水系切割强烈,寻找深部隐伏矿脉难度逐渐增加。
本文以马尔康矿田东北部新发现的加达大型锂辉石矿床为例,论述了地质填图、高密度电法等综合勘查方法在寻找隐伏矿脉中的应用。地质填图圈定残-坡积锂辉石伟晶岩转石带或伟晶岩露头确定脉体走向,高密度电法测量圈定陡倾高阻异常确定脉体倾向和验证孔位,钻探工程验证控制隐伏矿脉。本项目施工验证钻孔4个均见矿,实现了找矿突破。
勘查过程表明传统勘查方法,寻找伟晶岩型锂矿为代表的硬岩型锂矿床具有效性,并指出区域成矿潜力和找矿方向。
本文研究成果为其它地区锂矿勘查提供了重要参考和借鉴。
松潘-甘孜造山带是全球著名的以锂为主的稀有金属成矿带之一,自西北向东南,分布有大红柳滩、扎乌龙、甲基卡、马尔康、九龙等稀有金属矿田。马尔康矿田作为该成矿带的典型代表,矿田内分布有业隆、李家沟、党坝等多处大—中型锂辉石矿床,是潜在的大型能源金属矿产基地和重要的深地探测示范区之一。然而,马尔康矿田地表植被覆盖较厚,地形切割较深,增大了寻找隐伏矿脉的难度。本次研究以马尔康矿田深部找矿勘查为依托,论述以锂辉石伟晶岩脉为代表的硬岩型锂矿的综合找矿方法,阐述勘查方法的有效性,为马尔康矿田外围或类似区域的矿产勘查提供借鉴,以促进锂矿产资源勘查和开发利用进度。1 马尔康矿田区域地质
马尔康矿田地层包括中三叠统杂谷脑组(T2z),上三叠统侏倭组(T3zh)、新都桥组(T3x)、罗空松多组(T3lk),及零星分布的第四系(Q)(图1)。其中,中三叠统杂谷脑组岩性为碳酸盐岩、变质长石石英细砂岩、绢云板岩,上三叠统侏倭组岩性为变质砂岩、泥质板岩,新都桥组岩性为绢云母板岩、钙质板岩,罗空松多组岩性为变质砂岩、千枚岩。矿田内构造主要为褶皱、断层等,走向分为北西向、北东向和近东西向三组。其中,岩浆活动晚期构造为早期复活断裂及相伴产生的广泛剪节理,其控制着闪长岩脉、长英质脉、伟晶岩脉等脉体产状,对马尔康矿田成矿具有重要的意义。马尔康矿田内复式杂岩体总体沿着近东西向可尔因复式背斜的核部侵位,呈不规则三叉状岩基,由可尔因二云母花岗岩、木足渡黑云母正长花岗岩、根则及木足白云母钠长石花岗岩等多个单元组成,年龄总体为200〜229Ma。其中,可尔因二云母花岗岩按矿物学特征划分为内部中—细粒花岗岩岩相带和岩体顶部、边缘伟晶岩岩岩相,岩体边缘或顶部同化混染作用明显,局部见三叠系残留体(图1、2)。可尔因岩体外围三叠纪侏倭组、杂谷脑组受热接触变质作用显著,见含透辉石、角闪石或石榴子石的长石石英角岩、二云母片岩或变质黑云母石英砂岩等,伟晶岩脉群总体分布于岩体周围的接触变质带内(图1)。
图1 马尔康矿田东区域地质简图
T3lk—罗空松多组;T3x一新都桥组;T3zh—侏倭组;T2z2—杂谷脑组上段;T2z1一杂谷脑组下段;q—石英脉
图2 加达矿区地质简图
1—第四系;2—侏倭组下岩性段底部;3—侏倭组下岩性段顶部;4—侏倭组上岩性段底部;5—侏倭组上岩性段中部;6—侏倭组上岩性段顶部;7—可尔因主岩体中细粒二云母花岗岩;8—可尔因主岩体边缘伟晶岩相花岗岩;9—微斜长石型伟晶岩;10—钠长石型伟晶岩;11—岩体流面产状;12—伟晶岩与围岩接触面产状及编号;13—地层产状;14—断层;15—勘探线剖面及编号;16—钻孔及编号
马尔康矿田花岗伟晶岩脉多成群、成带分布,脉体类型主要为微斜长石型、微斜长石-钠长石型、钠长石型、钠长石锂辉石型、钠长石锂云母型、萤石锡石硫化物型(表1)。因地形切割强烈、多期次岩浆热液活动叠加显著,局部脉体类型特征和脉群分带规律性不显著。野外地质调查显示矿化伟晶岩脉多分布于侏倭组、杂谷脑组的变质长石石英砂岩岩性段,空间上受北西向、北东向两组共轭节理控制。矿脉空间分布于可尔因岩体外围水平距离1500〜5000m、高程3750〜4200m范围内。矿脉类型以钠长石锂辉石型为主,其走向长100〜2500m不等,矿化类型以锂为主,兼有铍、铌、钽、铷、锡等共伴生组分。加达矿区位于马尔康矿田东北部,距离加达村直线距离约3.6km(图1)。该地区的地形地貌、地质概况、伟晶岩脉体类型、脉群分带特征具有一定的弋表性。通过加达矿区矿产勘查,评价找矿方法在寻找隐伏锂辉石伟晶岩脉的有效性,不但能够为马尔康矿田及其邻区的稀有金属矿产勘查提供借鉴,并且能够为马尔康矿田北部寻找大型—超大型锂矿床提供找矿方向。加达矿区地层为上三叠统侏倭组变质长石石英砂岩、千枚岩、板岩,受区域变质作用影响,其变质程度达绿片岩相。加达矿区岩浆岩以可尔因二云母花岗岩为主,其呈灰白色、浅灰色,中—细粒花岗结构,块状构造,矿物成分包括黑云母(1%〜3%)白云母(5%〜10%)长石(35%〜40%)和石英(45%),以及少量的电气石、石榴子石、锆石等副矿物。可尔因花岗岩的边缘或顶部矿物颗粒粗大,伟晶相发育(图2)。花岗岩与三叠系接触带附近的热接触变质作用普遍,在富钙硅质地层的接触带见黑云母、透辉石、石榴子石、角闪石等变质矿物,在富硅铝地层的接触带见黑云母、白云母和少量堇青石等变质矿物。加达矿区的褶皱为北西-南东向加达沟倾伏背斜,其与地形地貌等要素共同控制着三叠纪侏倭组、杂谷脑组等地层的分布;线状构造极其发育,以北东向、北西向的节理、裂隙为主,其次为近南北向、东西向;部分走向延长较大的线状构造,控制着伟晶岩脉、石英脉的分布(图2、3)。图3 马尔康矿田地形地貌及典型脉体岩石矿物学特征a)—马尔康矿田地形地貌;b)—业隆矿区陡倾的伟晶岩脉;c)—集沐大渡河边缓倾的伟晶岩脉;d)—党坝怔号钠长石锂辉石伟晶岩露头;(e)—加达矿区地形地貌及残积-坡积砾石;f)—加达含锂辉石伟晶岩转石的坡积碎石带;g)—加达矿区山顶平地残积的锂辉石伟晶岩碎石(高程4150m);h)—加达矿区东部马纳萤石石英脉(高程4060m);i)—党坝VW号矿脉北段DB01-3样品矿物组合(高程3900m);j)—党坝VW号矿脉中段DB02-3样品矿物组合;k)—党坝W号矿脉中段DB02-4样品矿物组合(高程3700m);l)—地拉秋1号脉中部KRY10-1样品矿物组合(高程2450m);m)—加达JZK001钻孔72m进尺含铌钽铁矿钠长石伟晶岩脉(高程4127m);n)—加达JZK001钻孔5&5m进尺含白云母钠长石锂辉石伟晶岩(高程4090m);o)—加达JZK001钻孔146m进尺含白云母钠长石磷锂铝石锂辉石伟晶岩(高程4029m);p)—加达JZK001钻孔174m进尺含锡石钠长石锂辉石伟晶岩(高程4009m);Mu—白云母;Ab—钠长石;Qz—石英;Spo—锂辉石;Mon—磷锂铝石;Fer一铁磷锂锰矿;Nt—铌钽铁矿;Sn—锡石
加达矿区伟晶岩脉包括微斜长石型、钠长石型、钠长石锂辉石型,以及少量的长石石英岩、石英闪长岩脉。其中,钠长石锂辉石伟晶岩为北东、北西、近南北向走向的脉体,因多数脉体被残-坡积碎石层覆盖,仅局部出露。脉体分布于可尔因花岗岩外围0〜5km,高程3750〜4200m范围。伟晶岩脉长100〜500m,宽0.5〜5m。在山脊或陡坡处,植被发育较差的特殊地形地貌,残积、坡积碎石层较薄,可见伟晶岩岩脉局部原始露头,或其风化剥蚀的残-坡积锂辉石伟晶岩碎石带(图3)。
综合研究分析表明,钠长石锂辉石伟晶岩的分布受上三叠统侏倭组变质石英砂岩岩性段、褶皱-断裂构造体系、南东向延伸的伟晶岩相花岗岩岩枝、新生代风化-剥蚀形成的复杂地形地貌等多重因素约束,其直接决定了钠长石锂辉石伟晶岩脉的空间分布和地表出露特征(图2)。例如,赋矿层位方面,钠长石锂辉石伟晶岩脉赋存于侏倭组变长石石英砂岩、变质黑云母长石石英粉砂岩等岩性段内。构造控矿方面,矿化伟晶岩脉受北西-南东走向的加达倾伏背斜及其两翼北西、南东的走向节理、裂隙等线状构造体系约束,其走向主要为北西、北东和近南北向(图2、3)。花岗岩岩枝与伟晶岩受同阶段岩浆演化约束方面,加达矿区东南方向延伸的伟晶岩相花岗岩岩枝与加达46号微斜长石伟晶岩脉群、66〜69号钠长石伟晶岩脉在走向上近似一致,显示出近同阶段构造-岩浆热液体系演化条件下的侵入特征(图3)。成矿期后脉体出露特征受地形改造和地貌特征影响方面,新生代冰蚀作用或河流冲蚀作用导致地形高差较大(加达矿区高差>800m)(图3a、e),不同高程出露的脉体类型和产状差异较大,在加达山顶或高原夷平面(高程约4150m)上出露的陡倾伟晶岩脉体和加达西部的大渡河河谷阶地(高程约2500m)出露的似层状缓倾脉体高差达1600m(图3a、b、c);在加达西南部的46号脉群中部和北部(高程小于3850m)为微斜长石型伟晶岩,而脉群南部(高程大于3850m)为钠长石型伟晶岩,显示因地形高差脉群的垂向分带特征。稀有金属伟晶岩矿田成矿规律表明,伟晶岩岩脉空间分布、脉群分带具有一定规律性。本次工程部署依据为加达矿区脉群控矿要素、脉群分带特征、脉体空间分布等。在马尔康矿田东南部的党坝矿区(加达南25km),距离可尔因岩体边缘伟晶岩相带05〜25km,高程为3750〜4150m的三叠纪侏倭组内,已发现走向延长大于25km,倾向延伸大于0.5km的Ⅷ号钠长石锂辉石伟晶岩,其特征矿物有锂辉石、磷锂铝石、钽铌矿、磷酸盐矿物等(图3i、j、k),依据伟晶岩类型和脉群分带规律,其属于介于微斜长石型伟晶岩脉和含硫化物萤石石英岩脉之间的钠长石锂辉石(磷锂铝石)型伟晶岩带(表2)。而在党坝矿区北部的加达矿区,介于“人”字型微斜长石伟晶岩脉群(46号脉群,走向约15km)和马纳含硫化物萤石石英脉带(走向约2km)之间的加达钠长石锂辉石伟晶岩脉群(图1、2),其空间相对位置、赋矿层位、控矿构造体系与党坝矿区Ⅷ号伟晶岩脉群较为一致(图3),两个地区的矿化伟晶岩脉属于同一脉群带(钠长石锂辉石型脉群带),目前在加达矿区尚未发现走向大于15km锂辉石伟晶岩脉,亦未证明加达46号脉群和党坝Ⅷ号脉群是否为同一走向延长的脉群带。因此,在距离可尔因花岗岩边缘水平距离0.5〜5km、高程为3750〜4150m的空间范围分布的加达三叠纪变质砂岩岩性段内,寻找走向延长大于15km的锂辉石伟晶岩脉,作为本次加达矿区工程勘查部署的目标(图1、2)。表2 加达矿区ZK001钻孔控制脉体类型
本次勘查通过地质填图圈定锂辉石伟晶岩脉露头及其风化剥蚀成因残-坡积砾石带,判断脉体的走向。根据伟晶岩与三叠系之间的电阻率差异圈定高阻异常地质体,判断其地表延伸位置与地质填图圈定的锂辉石伟晶岩露头或碎石带是否吻合,及伟晶岩脉露头的走向连续性和倾向延伸情况。根据地质填图和电法测量阶段成果,确定机械岩芯钻孔位、孔斜和孔深,开展钻探工程施工,控制隐伏锂辉石伟晶岩脉。本次填图范围选定在基岩出露程度高、矿化伟晶岩露头集中、地表植被覆盖较少的加达矿区中部(图3e、、g)。通过本次填图圈定了伟晶岩脉原始露头或残-坡积锂辉石伟晶岩转石带界线,明确了锂辉石伟晶岩脉的成矿条件,以及典型钠长石锂辉石伟晶脉露头的形态、规模、产状和矿物组合特征(图2、图3f、g)。填图区的伟晶岩脉分布于可尔因岩体的伟晶岩相边缘带外围200〜1500m范围,高程3750〜4200m的三叠系侏倭组变质砂岩岩性段内,其空间相对位置与党坝矿区的伟晶岩相似(图2)。伟晶岩形态以脉状、似层状、透镜状为主;走向断续延长20〜500m不等,脉体宽度0.2〜20m不等。脉体类型以微斜长石型、钠长石锂辉石型伟晶岩为主,另有少量规模较小的长石石英脉、石英闪长岩脉等脉岩。地质填图显示,钠长石锂辉石伟晶岩脉呈浅灰白一灰色,花岗伟晶结构,梳状构造。脉体内部有明显的分带性特征,野外观察表明脉体内分带大致为边缘中一细晶长石石英带和中部粗晶-伟晶钠长石锂辉石带,脉体局部见长石、石英单晶角砾。典型伟晶岩脉类型、矿物组合、矿化特征等见表2。伟晶岩脉的围岩蚀变程度较弱,以黑云母石英角岩、二云母石英角岩为主,局部偶见堇青石云母片岩。伟晶岩脉体走向北东向、北西向,部分近南北向,与党坝矿区脉群走向特征相似,两者受统一的构造断裂-裂隙系统控制(图1、2)。通过地质填图明确了锂辉石伟晶岩转石带界线。锂辉石伟晶岩转石分布于山脉顶部平地或山脊两侧陡坡上,呈断续的带状分布(图3e、)。锂辉石伟晶岩转石带走向北东40°〜50°,少量转石带近南北向,走向延长500〜1500m,宽10〜150m。锂辉石伟晶岩转石形态多样,棱角明显,直径0.1〜5m,无明显的分选性,显示近原地迁移特征。另外,锂辉石伟晶岩转石矿物组合以石英、钠长石、锂辉石和少量的云母、暗色铁锰组分为主,与局部出露的锂辉石伟晶岩脉群矿物组合一致,结合地形地貌特征对锂辉石伟晶岩转石分布的影响,大致推断隐伏锂辉石伟晶岩走向为北东向。以本次填图圈定的36号脉锂辉石伟晶岩露头及其附近的锂辉石伟晶岩转石带为例,36号伟晶岩脉群出露于牛棚子山山顶平地上,出露长度5〜20m,宽度2〜10m,其附近的锂辉石伟晶岩转石以地表残积为主,散布于脉体附近,分布密度为1〜3块/m2。山坡上锂辉石转石分布密度相对较小,并且随着距离锂辉石伟晶岩露头距离增大而逐渐降低,多小于1块/m2。结合36号锂辉石伟晶岩脉群露头产状和其附近转石带走向延长方向,初步判断隐伏锂辉石伟晶岩脉走向40°。加达矿区地表碎石土或植被覆盖面积较大,仅局部出露锂辉石伟晶岩脉;另外,工作区有北东向、北西向、近南北向等多组走向的伟晶岩脉,仅通过地质填图,不能明确规模较大(>1.5km)的锂辉石伟晶岩转石带与锂辉石伟晶岩露头的成因联系,也不能准确判断锂辉石伟晶岩转石带属于同一条脉体还是多条近平行脉体组成的脉群风化剥蚀成因。0号综合地质物探实验剖面分析表明,伟晶岩与三叠纪地层之间的电阻率有一定的差异(表3)。可通过高密度电法测量圈定与锂辉石伟晶岩有关的隐伏陡倾高电阻率异常带,并与地质填图圈定的伟晶岩露头或转石带对比,判断出隐伏锂辉石伟晶岩脉走向连续性和倾向延伸情况(图4)。表3 钻孔ZK001岩芯样品电阻率测量结果表
图4 加达矿区高密度电法反演联合剖面及钻探工程部署示意图(勘探线剖面位置见图2)高密度工作仪器采用重庆精凡仪器厂研发的集中式120道N2型电法系统;测量中使用锂电池组做激励电源,输入电压≤300V;所有测点采用RTK·GPS进行定点位,测线方位角根据矿脉走向进行微量调整以保证测线垂直矿脉主要走向,同时确保所有电极接通且接地电阻小于1.5kΩ后方可启动测量。本次系统物探测量前期,在36号矿脉原始露头进行了多参数试验(供电时间1S温纳装置、偶极装置、测深装置及供电时间为2s的温纳装置),实验剖面显示供电周期为2s温纳装置能够有效反映目标体的情况,且与实测地质特征较吻合,因此,工作区所有测线均采用为2s温纳装置测量。本次高密度电法野外原始数据处理,使用的是以有限单元法为基础,基于圆滑约束最小二乘法的反演程序。数据处理软件采用Res2dinv,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正的预处理后,最终二维反演,电阻率反演结果经地形矫正并Mapgis成图(图4)。以加达矿区36号伟晶岩脉群为例,如前所述,其在山顶平地露头较好,附近锂辉石伟晶岩转石带走向延长最长,高密度电法实验剖面(0号勘探线)测试圈定的陡倾高阻异常体地表延伸与地质填图圈定的锂辉石伟晶岩露头相吻合(图4)。因此,以高密度电法圈定的陡倾高阻异常判断伟晶岩脉露头的倾向深部延伸,具有可行性。以0线为参考,设置多条垂直于碎石带或锂辉石伟晶岩露头走向的电法剖面,展开隐伏矿脉走向追索。参考36号脉群原始露头或其周围的地表锂辉石转石带总体走向40°,设计高密度电法测深测量剖面线走向130°(图2、4)。从控制36号脉群的0、7、8号测线对应的电阻率剖面,结合地质特征分析(图4、5)可以得出如下判断:①高密度剖面实测视电阻率值介于1X103〜24X103(Ω·m)区间,数值范围达一个数量级。整体来看,反演拟断面基本呈现水平方向和垂直方向高低阻相间分布的电性展布特征。结合地表地质特征和钻探工程揭露,初步推断呈近水平高-低阻异常对应的地质单元为变质长石石英砂岩或缓倾斜的伟晶岩和含碳质变质黑云母长石石英砂岩;陡倾的高-低阻异常为陡倾的伟晶岩脉群或长英质脉群和三叠系含水破碎带或孔隙水、裂隙水含量较多的层位。②在高密度电法有效探测深度范围内(150m以浅),陡倾高阻异常的视电阻率值一般为相邻陡倾低电阻率异常的视电阻率值5〜10倍,如8#线的8-2、0#线的0-2、7#线的7-3等陡倾高阻异常及其右侧相邻的陡倾低阻异常(图4)。以0#线45〜55测点为例,对应0-2号高阻带电阻率界线值为15000n・m,而其右侧低阻带界线值低至2500Ω·m(图4)。③陡倾的高阻异常浅部延伸至地表,常见伟晶岩转石或原岩露头分布。以0#线为例,50〜52测点对应的0-2号隐伏高电阻率异常带,其延伸至地表对应的第四系碎石层,皆有风化剥蚀成因的残积锂辉石伟晶岩碎石,表明陡倾的高阻异常极可能为深部隐伏的陡倾含锂辉石伟晶岩脉(群)引起;结合隐伏高阻带特征和地表锂辉石碎石带分布宽度,推断隐伏伟晶岩脉(群)或长英质脉(群)宽度约40m(图4)。为验证与地表锂辉石伟晶岩转石带或基岩露头深部延伸情况,明确其与陡倾高阻异常是否存在空间关系,设置相关勘探剖面、钻孔验证(图4)。本次工程部署具体以残-坡积碎石层中锂辉石伟晶岩转石密度、伟晶岩转石带延长、基岩露头产状为地质依据;以控制锂辉石伟晶岩的原始露头深部延伸情况,及与地表锂辉石伟晶岩碎石带吻合的陡倾高阻地质体为目的。钻探工程施工单位为四川华地勘探股份有限公司,其设备为全液压动力头钻机F-600,钻机有效钻进长度与孔斜有关,一般直孔为750m,斜孔为350〜400m,孔斜可选择0°〜90°任意角度。以36号脉群为例,根据伟晶岩露头、残-坡积转石带走向,推断出36号脉群走向北东40°,以此确定0号勘探线北西-南东走向;通过高密度电法剖面显示的陡倾高阻异常体向呈北西陡倾,倾角大于45°,以此确定ZK001钻孔的方位角为130°,倾角60°,孔位为45号电法测量点附近(图4)。钻孔ZK001揭露共计10条大小不等的脉体,主要的锂辉石伟晶岩脉5条,初步计算矿脉累计斜厚度约32m,Li2O平均含量大于1%(图5)。以0号勘探线及钻孔ZK001为参考,为进一步查明与锂辉石伟晶岩转石带空间上存在相关关系的隐伏高阻地质体是否为锂辉石伟晶岩脉,确定以36号脉群为主的锂辉石伟晶岩脉走向延伸情况,相继开展了其余两条勘探剖面和三个钻孔的施工工程(图4、5)。通过钻孔编录和勘探剖面分析,初步确定钻孔控制的锂辉石伟晶岩空间位置、矿化脉体类型、矿物组合与地表脉体原岩露头、锂辉石伟晶岩转石带及隐伏高电阻率异常带存在对应关系(图4、5、6)。图5 加达矿区36号脉群联合勘探线剖面示意图(勘探线剖面位置见图2)
图6 加达矿区钻孔控制脉体岩芯及手标本特征
通过室内初步岩矿鉴定,确定加达矿区钻孔ZK001控制了主要两类脉体类型。一类是特征矿物为钠长石、锂辉石、磷锂铝石的富锂钠长石锂辉石伟晶岩,(图3n、o、p),其与党坝矿区Ⅷ号钠长石锂辉石伟晶岩属于同一脉体类型;另一类是特征矿物为钠长石、铌钽矿的富钽钠长石型伟晶岩(图3m),其与党坝矿区Ⅳ号含铁锰质成分的富钽伟晶岩属于同一脉体类型。两类脉体形态、矿物组合、化学成分及其与围岩接触关系等见表2。其中,富钽伟晶岩的脉宽总体小于2m(如脉体I、3、5、9),锂含量多小于3000X10-6,铷含量多大于1500X10-6,铍含量190X10-6〜330X10-6,铌含量120X10-6〜129X10-6、钽含量150X10-6〜175X10-6,多数脉体中Nb<Ta。富锂伟晶岩的脉宽大于2m(如脉体2、4、6、),锂含量总体大于5000X10-6,铷含量多小于1500X10-6,铍含量150X10-6〜280X10-6,铌含量100X10-6〜120X10-6、旦含量35X10-6〜65X10-6,多数脉体Nb>Ta。矿物组合上,脉宽大于2m的富锂辉石伟晶岩脉,全脉锂辉石矿化。与业隆、党坝等矿区的典型白云母钠长石锂辉石伟晶脉相比,该钻孔控制的钠长石锂辉石伟晶岩中白云母含量极少(含量<2%);含铁锰质等暗色物质较多,并且锂辉石伟晶岩单脉体内无明显分带特征(图6),但总体属于同一脉群,即钠长石锂辉石伟晶岩脉脉群。本次地质填图圈定的残-坡积锂辉石碎石带、高密度电法圈定的陡倾高阻异常对控制隐伏钠长石锂辉石伟晶岩脉起到关键作用,进一步讨论如下。加达矿区0#线的ZK001钻孔穿过的高阻异常带0-2号高阻异常(ps>15000Ω·m)对应的孔深为35〜82m,与36-1、36-2和36-3锂辉石伟晶岩脉组成的脉群空间位置相对吻合;另外,通过钻孔JZK701、JZK801验证7#线的7-3陡倾高阻异常带和8#线的8-2陡倾高阻异常带,发现高阻异常带附近也控制了锂辉石伟晶岩脉;说明本次高密度电法圈定的陡倾高阻异常,能大致反应隐伏脉体的空间位置(图4、5)。因0*测线52〜55点位隐伏含水破碎带或含孔隙水、裂隙水变质岩低阻异常(0-2高阻异常右侧)影响,导致钻孔控制的36-4和36-5号脉体与0-2号高阻异常关系不明确,但是将钻孔控制的两脉体孔深位置与山顶平地61〜68测点的点间残积锂辉石伟晶岩带相连接,同样穿过0-3号中-高阻异常(ps>7500Ω·m)。可见,本次高密度电法圈定的陡倾高电阻异常能够大致指示锂辉石伟晶岩的空间位置(图4、5)。另外,岩芯样品的电阻率测量直接证明伟晶岩为高阻地质体(ps>10000Ω·m),表明高密度电法在寻找(150m以浅)一定规模的隐伏伟晶岩方面具有一定的效果(表3)。
本次高密度电法圈定的缓倾斜高阻异常体(图4中8-4、0-3、0-5、7-5高阻异常)可能为缓倾斜或近水平的伟晶岩或隐伏岩枝(图4),可作为寻找硬岩型锂矿潜在找矿空间。考虑到“甲基卡式”稀有金属矿床中的近水平脉体分布于主岩体的岩枝外围或其隐伏延伸区域(如甲基卡308号矿脉群或X3号矿脉群,加达46号脉群等)结合“五层楼+地下室”勘查模型,在马尔康矿田可尔因二云母花岗岩主岩体周围的岩枝及其延伸区域,如矿田东北部的松岗地区岩枝、西北部的观音桥地区岩枝和东南部的高尔达地区岩枝(图1),亦可尝试采用高密度电法寻找类似的缓倾斜或近水平稀有金属矿体。加达矿区阶段性勘查表明,一般在陡坡或坡顶圈定的残-坡积含锂辉石碎石带延伸,指示隐伏脉体走向最具有意义,碎石体积越大、分布密度越高,越能够指示近脉体原地残留的特征。河谷或低洼地区的含锂辉石伟晶岩的碎石带厚度较大(>2m),锂辉石伟晶岩转石分布位置距离基岩较远,在明确隐伏矿脉走向或确定钻孔位置方面的指示意义较差。另外,考虑到物探仪器的有效测试深度,及地形地貌对异常提取的影响,高密度电法圈定的陡倾高阻异常带对寻找150m以浅,且脉宽大于5m的陡倾伟晶岩脉较为有效,指示脉体倾伏方向最佳。因此,机械岩芯钻的钻孔布设,应建立在锂辉石伟晶岩碎石成因、电阻率异常解释以及锂辉石伟晶岩碎石带分布等方面之上。本次钻探工程控制了36号钠长石锂辉石伟晶岩空间分布特征,可结合稀有金属伟晶岩脉空间分带规律,明确马尔康矿田找矿方向。以伟晶岩的水平分带规律为参考,在马尔康矿田东部的钠长石锂辉石型伟晶岩带(以加达36号脉和党坝W号脉为代表)(图1)及其西侧,可能存在含绿柱石、钽铌矿物、锂辉石或磷铝锂石等富稀有金属矿物的白云母-微斜长石-钠长石型或白云母微斜长石型伟晶岩(图7)。以伟晶岩脉的垂向分带规律为参考,通过加达矿区山顶平地残积锂辉石伟晶岩碎石带(高程4150m)图1、图3f)和党坝矿区1号脉钠长石锂辉石型脉体(高程2450m)(图1、图31)分布高程,可判断在马尔康矿田东部寻找锂辉石型伟晶岩的高程范围为2450〜4150m。以伟晶岩脉同空间位置分带特征为参考,加达矿区46号“人”字型脉群南部(高程>3800m)为钠长石锂辉石型伟晶岩(图1、2),其向南延伸与党坝Ⅷ号钠长石锂辉石伟晶岩(3700〜3900m高程)在空间位置、脉体产状和矿物组成上相近(图3i、k),两者之间走向上近3km的间断区是否存在大型的隐伏锂辉石伟晶岩脉,应作为马尔康矿田东部找矿重点(图6、7)。图7 加达矿区伟晶岩脉群空间分布简图本次在马尔康矿田东北部的加达矿区控制36号矿脉群,并取得找矿突破,不但表明马尔康矿田北部具有形成大型—超大型锂辉石伟晶岩矿床的潜力,并且实例论证了马尔康矿田稀有金属矿脉主要分布于主岩体可尔因二云母花岗岩周围,其侵位和分布受可尔因二云母花岗岩主岩体的演化影响最大,而非岩浆演化最晚期的白云母钠长石花岗岩。同时,本次钻探工程控制的36号脉群呈北东走向延伸,为马尔康矿田东部寻找不同走向的大型锂辉石伟晶岩脉提供了依据。马尔康矿田东部伟晶岩脉群主要为NW、NE两组,但在党坝矿区以NW走向的Ⅷ号钠长石锂辉石伟晶岩(走向>2.5km)为主,在加达矿区以NE走向的36号钠长石锂辉石伟晶岩(走向>1.5km)为主。因此,在两地区应分别兼顾寻找NE、NW走向的大型锂辉石伟晶岩脉。另外,36号脉群主要包括富钽的钠长石伟晶岩、富锂的钠长石锂辉石伟晶岩(表2),其为同空间寻找不同矿化类型的伟晶岩脉提供了具体实例。结合加达矿区两类脉体的Li、Be、Nb、Ta含量,以及Nb/Ta比值变化成因,推断两类脉体对应的熔体都经历了高分异演化过程,且脉宽较小的富钽伟晶岩晚于脉宽较大的富锂伟晶岩,因此在典型的钠长石锂辉石伟晶岩带,也应注意寻找富钽的钠长石脉体。5 结语
通过本次矿产勘查方法综合应用及阶段性成果分析,认为诸如地质填图、地球物理电法测量等传统的勘查方法在寻找锂辉石伟晶岩方面仍具有一定的有效性。在野外钻探工程验证及室内样品岩矿鉴定和化学分析基础上,进一步综合分析表明,通过地质填图圈定的残-坡积锂辉石伟晶岩转石带或伟晶岩露头判断脉体走向,通过高密度电法测量圈定的陡倾高阻异常判断脉体倾向,对于判断伟晶岩露头之间是否存在隐伏岩脉及其连续性,以及隐伏陡倾高阻异常带延伸至地表位置与地表锂辉石伟晶岩转石带或基岩露头是否吻合等方面效果显著,为钻探工程部署提供了可靠地质依据,也为下一步在马尔康矿田东部和北部的找矿方向等提供了重要的依据。尽管马尔康地区地形地貌特征为传统勘查方法实施造成一定的困难,但随着无人机高精度(地物识别达厘米级)航拍技术的逐步成熟,以及钻探机械设备逐步向可拆解的模块化组合和半自动化方向发展,该勘查方法组合的施工难度会逐渐降低,可进一步推广到马尔康矿田及其他相邻区域。
致谢:本次野外工作得到许建祥、冯文杰等高级工程师的协助,室内工作得到杨岳清研究员的指导,在此表示感谢。
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