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2、化学工程论文范文:大店沟金矿矿石化学成分及微量元素特征分析
张全才1 王海岗1 张 凯1 张骁富2 张文峰3
(1陕西省核工业地质调查院 2西北有色地质研究所 陕西 西安 710054 3陕西区域地质矿产研究院 陕西 西安 712000)
摘 要:从甘肃省两当县龙王沟地区区域、矿区地质,矿床地质及矿石化学成分、微量元素特征入手,对甘肃省两当县龙王沟地区大店沟金矿矿石化学成分及微量元素特征进行分析,从而指导实践工作。
关键词:化学成分;微量元素;金矿床;大店沟;西秦岭
中图分类号:TD9 文献标识码:A
西秦岭地区,由于其特殊的地质构造格局,早在20世纪初就有不少国内外地质学家涉足本区,进行开创性调查研究。20世纪50年代以后,陆续有地矿、冶金、有色、核工业等部门先后派地质队伍进入本区开展基础地质、地质找矿等活动。同时,还有地质科研单位和一些大专院校进入本区开展地质特征、构造演化、成矿规律等方面的专题研究工作,该区也发现了一大批矿点、矿床,本文拟较系统地研究了甘肃省两当县龙王沟地区大店沟金矿矿石化学成分及微量元素特征。
1 区域、矿区地质
该区位于北秦岭纬向构造带西段,华北板块、扬子板块、特提斯古海洋板块(松潘地块)碰撞应力集中作用区;祁连-北秦岭加里东褶皱带(关子镇-李子园上元古-早古生代裂陷火山沉积带)与中秦岭华力西褶皱带(李坝-舒家坝裂陷盆地沉积带)的相邻地域的加里东褶皱带内;临夏-商丹大断裂(区内地段称为舒家坝-太阳寺断裂)从工作区南部通过。多期的构造活动,极其复杂的构造体系,造成了区内极其发育的构造,为区内金元素的迁移、富集提供了通道与场所。
工作区位于望天沟-利桥背斜的南翼,背斜轴部为下元古界秦岭岩群,其南翼为震旦-奥陶(Z-O)丹凤群,其北翼为震旦-奥陶(Z-O)葫芦河群。两翼发育了一系列次级的背斜、向斜,如南翼有红庙河-湘潭子向斜,王家山-毛家庄背斜,它们均为一套南陡北缓的斜歪褶皱,造成褶皱的应力明显具有由南向北推压的特征。褶皱带内走向断裂发育,发育了多条顺层的规模很大的韧性剪切带,望天沟-利桥背斜及其相伴生的断裂,对区内金矿成矿作用有重要意义。
2 矿床地质
矿区主要出露地层有:下元古界秦岭岩群第一岩性段:岩性主要为混合岩化、糜棱岩化黑云斜长片麻岩,角闪斜长片麻岩,二长片麻岩,斜长角闪岩,变粒岩,混合岩。在韧性剪切带内,岩石已强烈糜棱岩化,挤压片理化,混合岩化;震旦-奥陶(Z-O)丹凤群木其滩组第二、三岩性段,第二岩性段(Z-O)m2:岩性主要为斜长角闪片岩,绿帘绿泥石英片岩,绿泥钠长片岩夹大理岩、钙质片岩、石英岩,为一套浅海相基性火山岩系夹泥质碳酸盐岩建造,但在矿区退色蚀变韧性剪切带的近旁主要岩性为绢云绿泥片岩;第三岩性段(Z-O)m3:岩性主要为绢云绿泥石英片岩,及一些石榴石白云片岩,二云石英片岩夹变粒岩,绿泥钠长石片岩,为一套夹有中基性火山岩系的泥质、碎屑岩建造。金矿化主要产于震旦-奥陶丹凤群木其滩组第二岩性段与第三岩性段接触处的第三岩性段(Z-O)m3中。
矿区内主要构造为北东向构造,北部有北东向的区域性大韧性剪切带-元家坪韧性剪切带通过,大店沟地段,有60°~70°走向的控制金矿化的退色蚀变韧性剪切带-在该退色蚀变韧性剪切带的北部、南部有近东西向岩脉(脉岩构造)将其夹持,退色蚀变韧性剪切带沿木其滩组第二岩性段与第三岩性段接触处发育-但主要发育于第三岩性段中。它的产状为,有时近于直立,甚至倾向反过来向160°~170°倾。在地表由于地形陡峭,近代山体滑塌严重,造成一些地段韧性剪切带产状变化很大,有时产状急剧拐湾,但都连成一体,并未因山体滑塌而错断。
矿区内岩浆岩不发育,仅见中、酸性岩脉和中基性岩脉。在中、酸性岩脉中,有时还有小石英脉穿入其中,其旁也有星点状黄铁矿分布,并伴有低品位金矿化产出;中基性岩脉,一般规模不大,它的边缘部分也受到了退色蚀变的影响。
3 矿石化学成分、微量元素特征
3.1 岩石化学特征
木其滩第三岩性段岩石化学成分与木其滩第二岩性段岩石化学成分相比,CaO、烧失量明显增高,金矿化也产于第三岩段岩石中,其它元素含量变化不大。上述氧化物含量特征和泥质岩石近于一致:
根据周世泰的区分正、付变质岩的的方法,把称为K值,把称为A值,然后把样品的计算结果投入K-A相关图解中,从K-A相关图解(见图1)中可以看出矿化岩石和近矿围岩多为泥质、砂质岩石,但个别样品的成分接近火成岩区。
根据D.m肖的正、付变质岩判别式,即:,用DF值来判别SiO2>53.5%(重量)的变质岩原岩,DF值为正值即为正变质岩,DF值为负值即为负变质岩,从计算结果看,有3个样品为正值,即多数样品结果显示为负变质岩特性。再次,按照钙的地球化学特征,在泥质沉积物中CaO的含量一般在1%以内,但在沉积物中有较多的含钙质较高的中、基性火山灰沉积物时,CaO的含量就可能较高,因此有些人常把泥质沉积物中以硅酸盐形式出现的Ca的含量在1.5%以上时(CaO的含量),作为沉积物中含有玄武质、安山质火山灰的证据。我们取的木其滩二岩性段的岩石化学成分4个样中的CaO的含量0.82%~1.18%,平均0.98%,CaO的含量具正常泥质沉积物的CaO含量特征,但木其滩三岩性段岩石化学成的11个样品中的CaO的含量为0.91%~5.66%,平均2.92%,其中8个矿石样品,CaO的含量为1.55%~5.66%,平均3.80%,3个未见矿化的样品,CaO的含量为1.06%~1.47%,平均1.24%,岩石中CaO含量较高可能既与原岩含有高钙的中、基性火山灰沉积物有关,而更可能与金的成矿作用有关。
根据上述资料,我们认为近矿围岩的原岩主要为泥质、砂质沉积岩,可能夹有一些中、基性火山碎屑的成分。
3.2 微量元素特征
在钻孔中共取微量元素样3 232个,其中526个样品为矿化、矿石样品(矿化样品金品位为0.1×10-6-1.0×10-6,共377个,矿石样品为金品位大于1.0×10-6的样品,共149个),退色蚀变带内围岩样品2 806个。样品中的元素平均含量见 表1、表2。
从表3中对比可以看出:矿化岩石、矿石与围岩相比:金、砷、钙、铅、硫明显增高,铬、锂、钒明显降低,其他元素变化不大。这些变化不大的元素的平均含量和一般页岩中的元素含量相近。矿石与矿化岩石相比:铅、硫、钙、锶明显增高,砷、锑、铋明显降低。把岩石、矿石、矿化岩石中的微量元素资料作相关分析,金与等与硫化物成矿作用、碳酸盐化作用有关的成矿元素相关性好。
虽没有进行组合样品分析测试,但149个矿石中的微量元素资料表明,矿石中伴生的有益、有害元素含量都不高。
3.3 其它特征
区内矿床属蚀变岩型金矿床,矿石类型主要为黄铁矿化石英脉型金矿石和黄铁矿化蚀变岩型金矿石,黄铁矿化蚀变岩型金矿石一般分布于黄铁矿化石英脉型金矿石的两侧,有时也单独出现,有的石英脉中没有金矿化,而其旁的蚀变岩中却有金矿化,关键取决于是否有黄铁矿的分布,两种类型矿石有时难以分开。
由于地层倒转,矿体倾向为北北西,矿体上盘地层为木其滩第二岩性段,下盘为木其滩第三岩性段,沿勘探线方向,矿体间的距离6~15m,矿体间的蚀变岩夹石,原岩多为木其滩第三岩性段地层,黄铁矿化蚀变岩型金矿体与围岩的界线为渐变的,依靠取样结果确定。整个蚀变带内,特别是金矿体之间,围岩中的金含量都是偏高的。
4 结论
元素的迁移、富集,元素间的分离、组合都是一定的地球化学环境下的产物。因此查明矿石中元素间的组合特征也就能查明矿化的成因。
为了更好地反映岩石化学成分反映的地质规律,我们把岩石化学分析资料、526个矿石的微量元素资料在SPSS统计软件中作主成分分析,分析结果表明,从矿石的岩石化学全分析资料相关系数矩阵中可见,金与钙、烧失量近于正相关,与铝、铁、磷近于负相关,与硅不相关;从526个矿化、矿石样品相关系数矩阵资料来看,金与钙、硫近于正相关(硫应含于烧失量中),岩石化学全分析资料和526个矿化、矿石样品资料反映的规律一致。
从岩石化学分析资料的主成分分析结果看,影响岩石化学成分及金迁移、组合的地质因子主要有四个:第一个是mgO-SiO2因子,这一因子其实反映出了在沉积作用过程中,泥质(镁、铝等元素)与砂质(SiO2)的沉积分异作用,这一因子的方差贡献达44.066%,它决定了岩石化学成分的基本特征。金在该地质作用中尚无富集趋势。第二个是CaO-烧失量(即挥发分)因子,结合526个矿化样品、2 806个围岩样品的微量元素含量对比来看,挥发分的成分除外,还有等矿化剂元素,金与钙、挥发分同向变化,这一因子其实反映出一次以钙-挥发分为特征的成矿作用对岩石化学成分的改造,在这次地质作用中,金与钙(碳酸盐)、挥发组分有相近的变化趋势,这一因子的方差贡献达31.8%。第三主成分反映了在中温中压条件下的区域变质作用,由于钾、钠活动性能的差异,钠先于钾进入溶液,造成了岩石中钾、钠的分离,在这一作用中金和钾有相近的性状。第四主成分为又一次金的成矿作用,反映出在成矿作用中,络化物在温度、压力、PH值等发生变化时,造成金的析出,此时溶液中的和络化物分解出来的1,造成了的迁移。上述主成分是按方差贡献大小排序的。
参考文献
1 甘肃省地质矿产局.甘肃省区域地质志[M].北京:地质出版社,1989 职称论文发表网http://www.issncn.com
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