Interpretations of Geochemical Exploration Data in Overburden Area Based on Tectonic Deformation Lithofacies Belt and Their Applications: A Case Study of the Jinxiu Nickel-Cobalt Polymetallic Ore Field in Guangxi,China

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.085

Abstract

Abstract:

The geochemical exploration data in covered areas are complicated and challenging to interpret,therefore,calling for strengthened constraints on structural ore-controlling factors.The outcroping extent of tectonic traces in various types of overlying areas varies,making it essential to extract distribution information of ore-bearing tectonic deformation lithofacies belts from multiple levels of the tectonic systems.Based on the evolutionary characteristics of the geomechanical tectonic system,a novel approach is proposed to identify favorable ore-bearing structure trends in overlying area,and to interpret metallogeny from geochemical exploration data,and to delineate prospecting more efficiently target areas.Firstly,the structural traces of ore field and the metallogeny of hydrothermal deposits are interpreted using known geological,remote sensing,and geophysical data.Secondly,the direction of principal stress can be determined based on the characteristics of the tectonic stress field during the mineralization period.Thirdly,the tensional-shear and tensional-tectonic deformation lithofacies belts can be identified as favorable ore-bearing structures.Finally,based on the data processing results,the anomalous area for ore prospecting is identified.This method has been applied to the Jinxiu nickel-cobalt polymetallic ore field in Guangxi,identifying two main ore-bearing structural directions.The NWW-EW-NEE and NW-NNW trending fractures were formed in different periods.These fractures controlled nickel-cobalt polymetallic veins enriched in arsenide and sulfide,respectively.This method and prospecting approach can be further promoted in mineral exploration in covered areas.

Key words: overburden area, geochemical exploration, tectonic deformation lithofacies, tectonic system, prospecting prediction, Jinxiu,Guangxi

CLC Number:

ZHANG Baolin, LÜ Guxian, SHEN Xiaoli, ZHANG Zhuang, CAO Mingjian, HUANG Xinshuo, SU Yanping, JIA Wenchen. Interpretations of Geochemical Exploration Data in Overburden Area Based on Tectonic Deformation Lithofacies Belt and Their Applications: A Case Study of the Jinxiu Nickel-Cobalt Polymetallic Ore Field in Guangxi,China[J]. Geoscience, 2024, 38(04): 934-946.

Figures/Tables 7

Fig.1 Distribution and mechanical analysis of the “Mi-shaped” structural plane within the Neo-Cathaysian system [41]

Fig.2 Controlling influence of tectonic deformation lithofacies belts on geochemical anomalies and ore-bodies in a gold field in Inner Mongolia(modified after ref.[35])

Fig.3 Regional (a)(b) and ore field (c) level distribution map of structural traces (modified after ref.[56]))

Fig.4 Photographs of mineralized quartz vein outcrops in the Jinxiu ore field

Fig.5 Sketch depicting structural traces in the No.1 prospect area of the Longhua nickel-cobalt polymetallic mining area,Guangxi(modified after ref.[55])

Fig.6 Relationship between tectonic deformation lithofacies belt and geochemical anomalies in the No.1 prospect area of the Longhua nickel-cobalt polymetallic ore field,Guangxi (the scope is the same as Fig 5; revised from geochemical exploration data from Guangxi Longchu Mining Co.,Ltd.)

Table 1 Measured results of the nickel-cobalt polymetallic mineralized quartz veins controlled by tectonic deformation lithofacies belt in tunnels at the Longhua mining area,Guangxi

编号	石英脉宽度(m)	构造属性	矿石矿物组合	产状	Ni(%)	Co(%)	Cu(%)	Zn(%)	Pb(%)	Mo(%)
1	1.5~1.8	张扭			1.4~3.44	0.64~1.52
3	0.3~1.8	张扭	红砷镍矿、镍华、钴华	(5°~10°) ∠76°	平均17.55	平均1.55
7	0.4	张扭	闪锌矿、黄铁矿		0.01~0.04		0.01~0.05	0.6~3.14
8	4.2	张性		151°∠82°			0.016~0.21
9	0.7	张扭	黄铁矿	335°∠72°	0.04	0.09~0.25	0.1~0.2	0.07~0.75	0.11~0.18	0.02~0.06
11	2.2	张性	黄铁矿、褐铁矿	158°∠58°	0.02~0.05	0.12~0.5	0.04
12	0.7	张扭	黄铁矿	322°∠88°	0.04~0.06	0.02~0.12	0.04
13	1~1.26	张性	钴华、孔雀石、黄铜矿、黄铁矿	160°∠62°	0.04~0.32	0.11	0.14~4.98
14	0.8~1.2	张扭	黄铜矿、钴华、黄铁矿			0.11~0.34	0.06~0.1	0.07	0.14

References 70

[1]	谢学锦, 王学求. 深穿透地球化学新进展[J]. 地学前缘, 2003, 10(1): 225-238.
[2]	李惠, 张国义, 禹斌, 等. 构造叠加晕找盲矿法及其在矿山深部找矿效果[J]. 地学前缘, 2010, 17(1):287-293.
[3]	王学求, 谢学锦, 张本仁, 等. 地壳全元素探测: 构建“化学地球”[J]. 地质学报, 2010, 84(6): 854-864.
[4]	王学求, 周建, 张必敏, 等. 云南红河州超大规模离子吸附型稀土矿的发现及其意义[J]. 地球学报, 2022, 43(4): 509-519.
[5]	文美兰, 罗先熔, 熊健, 等. 地电化学法在南澳大利亚寻找隐伏金矿的研究[J]. 地质与勘探, 2010, 46(1): 153-159.
[6]	张必敏, 王学求, 徐善法, 等. 盆地金属矿穿透性地球化学勘查模型与案例[J]. 中国地质, 2016, 43(5): 1697-1709.
[7]	马生明, 朱立新, 张亮亮, 等. 关于胶西北金矿成矿地球化学机制的思考[J]. 物探与化探, 2019, 43(5): 925-931.
[8]	史长义, 冯斌, 彭敏, 等. 勘查地球化学现状与展望[J]. 物探化探计算技术, 2022, 44(6): 671-697.
[9]	史长义, 王惠艳. 深部矿产资源立体地球化学勘查方法技术体系[J]. 地质学报, 2022, 96(11): 3705-3721.
[10]	刘攀峰, 罗先熔, 文美兰, 等. 我国地电化学技术主要研究进展与展望[J]. 金属矿山, 2022(11): 10-22.
[11]	朱平平, 刘岳, 成秋明. 定量确定胶东毕郭地区勘查地球化学异常的分布方向及地质意义[J]. 地学前缘, 2023, 30(2): 440-446. DOI
[12]	任良良, 魏江, 李惠, 等. 广西大瑶山西部一带勘查(新)区构造叠加晕法研究及应用[J]. 地质与勘探, 2023, 59(6): 1217-1227.
[13]	施玉娇, 周奇明, 王建超, 等. 赤峰大井子铜多金属矿构造叠加晕异常特征及找矿预测[J]. 矿产与地质, 2023, 37(2): 342-350.
[14]	程志中, 袁慧香, 彭琳琳, 等. 基岩区寻找隐伏矿的地球化学方法: 构造地球化学测量[J]. 地学前缘, 2021, 28(3): 328-337. DOI
[15]	张宝一, 陈伊如, 黄岸烁, 等. 地球化学场及其在隐伏矿体三维预测中的作用[J]. 岩石学报, 2018, 34(2): 352-362.
[16]	唐世新, 马生明, 胡树起. 我国覆盖区矿产资源地球化学勘查方法研究进展[J]. 物探化探计算技术, 2022, 44(6): 825-832.
[17]	刘汉粮, 王学求, 张必敏, 等. 深穿透地球化学勘查技术对胶东冲积土覆盖区隐伏金矿的勘查指示[J]. 地质学报, 2023, 97(5):1683-1700.
[18]	孙跃, 张振宇, 冯斌, 等. 覆盖区矿产资源地球化学勘查方法技术研究新进展[J]. 物探与化探, 2023, 47(6): 1387-1399.
[19]	吕古贤. 构造动力成岩成矿和构造物理化学研究[J]. 地质力学学报, 2019, 25(5): 962-980.
[20]	张宝林, 吕古贤, 余建国, 等. 矿田构造变形岩相带的地球物理资料解译与找矿应用[J]. 地质力学学报, 2021, 27(4): 542-556.
[21]	张宝林, 吕古贤, 余建国, 等. 基于深部地球物理信息的构造变形岩相分类研究[J]. 地学前缘, 2022, 29(1): 413-426. DOI
[22]	姚佛军, 徐兴旺, 杨建民, 等. 戈壁浅覆盖区花岗岩中锂铍伟晶岩的ASTER遥感识别技术: 以新疆镜儿泉地区为例[J]. 矿床地质, 2020, 39(4): 686-696.
[23]	黄理善, 朱景和, 胡祥云, 等. 新疆喀喇昆仑地区伟晶岩型锂矿床综合找矿信息特征与找矿预测[J]. 矿产勘查, 2023, 14(9): 1525-1544.
[24]	韩润生. 构造地球化学近十年主要进展[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2013, 32(2): 198-203.
[25]	谭亲平, 夏勇, 谢卓君, 等. 黔西南水银洞卡林型金矿构造地球化学及对隐伏矿找矿的指示[J]. 地球学报, 2020, 41(6): 886-898.
[26]	宋威方, 刘建中, 吴攀, 等. 构造地球化学弱信息提取方法在黔西南卡林型金矿找矿中的应用[J]. 物探与化探, 2022, 46(6): 1338-1348.
[27]	刘建中, 王泽鹏, 宋威方, 等. 滇黔桂地区卡林型金矿多层次构造滑脱成矿系统构建和找矿实践[J]. 地质论评, 2023, 69(2): 513-525.
[28]	陈国达, 黄瑞华. 关于构造地球化学的几个问题[J]. 大地构造与成矿学, 1984, 8(1): 7-18.
[29]	凃光熾. 祁连山的构造-岩相带[J]. 地质科学, 1959, 2(7): 193-198.
[30]	涂光炽. 构造与地球化学[J]. 矿物岩石地球化学通讯, 1984, 3(1): 1-2.
[31]	张文佑, 边千韬. 地质构造控矿的地球化学机制[J]. 矿物岩石地球化学通讯, 1984, 3(1): 9-10.
[32]	方维萱. 地球化学岩相学的研究内容、方法与应用实例[J]. 矿物学报, 2017, 37(5): 509-527.
[33]	刘东盛, 王学求, 聂兰仕, 等. 中国钴地球化学异常特征、成因及找矿远景区预测[J]. 地球科学, 2022, 47(8): 2781-2794.
[34]	LIU D S, WANG X Q, CHEN Y Y, et al. Cobalt distribution and its relationship with bedrocks and cobalt mineralizations in China[J]. Ore Geology Reviews, 2024,167: 105992.
[35]	张宝林, 吕古贤, 余建国, 等. 内蒙古赤峰柴胡栏子金矿及周边地区构造形迹的 “米字型” 分布及其控矿特征[J]. 现代地质, 2021, 35(5): 1267-1273.
[36]	李成文, 孟贵祥, 吴新忠, 等. 萨尔朔克矿区岩石地球化学特征及找矿意义[J]. 新疆地质, 2021, 39(4): 586-593.
[37]	郑超杰, 刘攀峰, 罗先熔, 等. 岩石地球化学数据挖掘及弱异常识别: 以新疆阿舍勒铜矿为例[J]. 大地构造与成矿学, 2022, 46(1): 86-101.
[38]	刘光鼎. 用科学发展观统率矿产资源工作[J]. 中国科学院院刊, 2006, 21(3): 240-244.
[39]	吕古贤, 张宝林, 吕承训, 等. 长江中下游地区新华夏构造体系的“米字型”结构特征[J]. 现代地质, 2021, 35(5): 1240-1250.
[40]	吕古贤, 王红才, 韩璐, 等. 新华夏构造体系结构面 “米字型” 分布与演化的数学模拟研究[J]. 现代地质, 2021, 35(5): 1251-1259.
[41]	吕古贤, 曹钟清, 郭涛, 等. 长江中下游中生代构造岩相体系分布与成矿规律: 新华夏构造体系的“长江式” 构造研究[J]. 大地构造与成矿学, 2011, 35(4): 495-501.
[42]	李四光. 关于地质构造的三重基本概念[J]. 地质学报, 1953, 27(4): 253-260.
[43]	吕古贤. 胶东半岛构造-岩相形式及玲珑—焦家式金矿的构造动力成岩成矿地质特征研究[D]. 北京: 中国地质科学院, 1989: 1-164.
[44]	吕古贤, 孔庆存. 胶东玲珑—焦家式金矿地质[M]. 北京: 科学出版社, 1993: 1-253.
[45]	吕古贤, 邓军, 郭涛, 等. 玲珑—焦家式金矿构造变形岩相形迹大比例尺填图与构造成矿研究[J]. 地球学报, 1998(2): 177-186.
[46]	吕古贤, 郭涛, 舒斌, 等. 构造变形岩相形迹的大比例尺填图及其对隐伏矿床地质预测: 以胶东玲珑—焦家式金矿为例[J]. 中国区域地质, 2001, 20(3): 313-321.
[47]	张宝林, 吕古贤, 余建国, 等. 胶东玲珑金矿田不同矿段构造变形岩相带特征与深部找矿预测[J]. 地质通报, 2020, 39(11): 1681-1691.
[48]	杨立强, 杨伟, 张良, 等. 热液成矿系统构造控矿理论[J]. 地学前缘, 2024, 31(1): 239-266. DOI
[49]	周永章, 李兴远, 郑义, 等. 钦杭结合带成矿地质背景及成矿规律[J]. 岩石学报, 2017, 33(3): 667-681.
[50]	熊松泉, 康志强, 冯佐海, 等. 广西大瑶山地区大进岩体的锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其意义[J]. 桂林理工大学学报, 2015, 35(4): 736-746.
[51]	李欢, 刘云华, 李真, 等. 广西大瑶山大进花岗岩岩体的年代学、地球化学特征及其地质意义[J]. 东华理工大学学报(自然科学版), 2016, 39(1): 29-37.
[52]	LI X F, YU Y, WANG C Z. Caledonian granitoids in the Jinxiu area,Guangxi,South China: Implications for their tectonic setting[J]. Lithos, 2017,272: 249-260.
[53]	贾小辉, 王晓地, 杨文强. 广西大瑶山地区大进早古生代高分异A型花岗岩的厘定及成因[J]. 地球科学与环境学报, 2022, 44(2): 171-190.
[54]	曾崇义. 桂东大瑶山隆起区深部构造特征与金矿成矿作用的关系[J]. 桂林工学院学报, 1996, 16(3): 245-251.
[55]	广西金秀县龙华镍钴铜矿详查中间性报告[R]. 桂林: 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司, 2016: 1-120.
[56]	韦明, 杜英泉. 广西金秀罗丹铜钴矿成矿地质特征[J]. 南方国土资源, 2012(5): 38-40.
[57]	张宝林, 王学海, 苏艳平, 等. 广西金秀寒武系黑色岩系中的热液脉状镍钴矿床超常富集规律与成矿条件[J]. 地质通报, 2023, 42(11): 1793-1807.
[58]	HUANG W T, WU J, LIANG H Y, et al. Geology, Geoche-mistry and genesis of the Longhua low-temperature hydrothermal Ni-Co arsenide deposit in sedimentary rocks,Guangxi,South China[J]. Ore Geology Reviews, 2020,120: 103393.
[59]	周云, 李堃, 于玉帅, 等. 广西金秀县龙华镍钴矿床成矿流体性质、来源及演化[J]. 华南地质, 2023, 39(3): 558-570.
[60]	杨奇荻, 黄啸坤, 李堃, 等. 广西金秀龙华镍钴矿床矿石结构及其对矿床成因的启示[J]. 华南地质, 2023, 39(4): 601-616.
[61]	杜晓东, 邹和平, 苏章歆, 等. 广西大瑶山—大明山地区寒武纪砂岩-泥岩的地球化学特征及沉积-构造环境分析[J]. 中国地质, 2013, 40(4): 1112-1128.
[62]	付嵩, 李社宏, 马文恩, 等. 广西龙围地区石英脉型铜矿中硫化物Re-Os测年及意义[J]. 现代地质, 2022, 36(4): 1146-1154.
[63]	陈懋弘, 李忠阳, 李青, 等. 初论广西大瑶山地区多期次花岗质岩浆活动与成矿系列[J]. 地学前缘, 2015, 22(2): 41-53. DOI
[64]	陈懋弘, 党院, 张志强, 等. 华南大瑶山地区加里东期钨矿床[J]. 矿床地质, 2020, 39(4): 647-685.
[65]	康自立. 广西各种主要构造体系及其特征的探讨[J]. 抚州地质学院学报, 1979, 2(1): 11-20.
[66]	吴继炜. 大瑶山-大桂山南缘金矿成矿带遥感信息综合找矿预测[J]. 桂林理工大学学报, 2015, 35(4): 823-833.
[67]	蒋超. 广西大瑶山西北地区断裂分形与成矿预测[D]. 桂林: 桂林理工大学, 2020: 1-67.
[68]	蒋超, 李社宏, 付嵩, 等. 广西大瑶山西北地区构造分形与成矿预测[J]. 地球学报, 2021, 42(4): 514-526.
[69]	李社宏, 粟阳扬, 严松, 等. 广西金秀北部石英脉型铜矿地质特征与成因分析[J]. 矿产与地质, 2018, 32(1): 67-73.
[70]	吴浩若. 重新解释广西运动[J]. 科学通报, 2000, 45(5): 555-558.