老挝沉积物中金的分布特征及成矿远景区预测

Characterization of gold distribution in sediments and prediction of gold prospectivity in Laos

摘要

在推进“一带一路”倡议的基础上，中老两国开展了1∶1 000 000国家尺度地球化学填图工作。本次研究是首次在老挝全国范围开展优势矿种金的地球化学研究工作。初步研究了老挝全国金地球化学背景和空间分布特征，圈定了老挝全国金的地球化学异常并划分了金的勘查远景区。本次研究共采集地球化学样品2 079件，采用高精度分析技术泡沫塑料吸附-石墨炉原子吸收光谱法和严格的质量控制，分析了金元素。研究结果表明，老挝水系沉积物金含量为0.10～913.70 ng/g,平均值和中位值（背景值）分别为2.44和1.00 ng/g。老挝金的分布相对广泛且零散，遍布全国各地，其分布主要受构造活动和岩浆作用的共同影响，沿着深大断裂带延伸分布。以累积频率85%（1.99 ng/g）为异常下限，老挝全境共圈定金元素地球化学异常17处，其中8处达地球化学省规模（面积>1 000 km²）,在圈定金异常的基础上综合考虑金元素的地球化学空间分布、地质背景、区域构造和矿产分布情况，划分了7处金的成矿远景区。这为老挝金矿勘查提供了覆盖全国的基础性地球化学资料，填补了老挝全国金勘查地球化学填图工作的空白。

关键词

金 / 水系沉积物 / 国家尺度填图 / 地球化学 / 老挝

Key words

gold / stream sediment / national-scale geochemical mapping / geochemistry / Laos

0 引言

金是最早被人类认识和利用的金属之一,由于其特有的化学物理性质,在整个人类文明中占据了重要的地位,在现代更是被广泛应用于生产工艺和高科技材料领域。金是老挝的优势矿种。国家尺度地球化学填图实施40余年以来^{[1⇓⇓⇓⇓⇓⇓-8]},各国地球化学家对样品采集、分析测试和图件制作等地球化学填图手段开展了一系列研究,取得了丰硕的成果,并证明了地球化学填图方法是矿产资源快速勘查评价最有效的方法^{[3-4,9⇓⇓⇓⇓-14]}。我国自1978年实施“区域化探全国扫面计划”以来,截至2009年,已完成了全球最大面积的国家尺度化探扫面工作,总面积达700余万km²,取得了数以千万计的高质量元素含量数据,发现各类矿产地2 000余处,取得了巨大的科学成就、经济效益和社会效益^{[15⇓⇓⇓-19]}。李玉松等^[20]、刘君等^[21]、雷传扬等^[22]和杜涛等^[23]也分别在老挝普老、巴乌、平然和会晒地区等开展了1∶50 000水系沉积物地球化学测量,这些地球化学测量工作作为辅助手段,其目的是在已知探矿区圈定以金和铜为目标矿产的地球化学异常区,进而指导找矿靶区的划定^{[24⇓⇓-27]}。

“中国与东南亚国家低密度地球化学合作填图”项目的实施响应了国家“一带一路”倡议,支撑了联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心实施的“化学地球”国际大科学计划,同时履行了自然资源部中国地质调查局和老挝自然资源与环境部地质矿产司签署的“关于老挝地质地球化学填图合作项目”的协议。在老挝全境开展1∶1 000 000国家尺度地球化学填图工作,由中国提供技术方案和培训,双方共同完成采样工作,分析和数据处理工作在中国完成。2015—2018年,共采集样品2 079件。通过对这批数据的分析,研究了老挝水系沉积物包括金在内的69种元素,首次完成了老挝全境国家尺度金等地球化学系列图件的编制工作。由于老挝地质勘查程度极低,并从未进行全国范围的地球化学填图工作,本次研究填补了老挝国家尺度地球化学勘查的空白。在区域尺度上对老挝全国金元素的分布进行了初步分析,在老挝全境圈定了金的地球化学异常区并对金的成矿远景区进行了预测,为老挝金矿勘查开发提供了高质量基础地球化学数据^[28⇓-30]。

1 区域自然地理和地质概况

老挝地处亚洲中南半岛的中北部,属热带和亚热带季风气候,植被极为发育,现代风化堆积作用强烈,基岩出露较少,加之交通不便,地质调查程度很低^[31⇓-33]。老挝出露地层主要为古生界,其次为中生界和新生界。古生界主要发育在北部和东部地区。中生界主要为出露在桑怒地区的中—上三叠统海相灰岩、砂岩和粉砂岩等,其次是南部北通河谷中有侏罗系海相沉积发育。新生界在北部山间谷地发育,并有褐煤层出现;第四系在沟谷中广泛分布。区域构造上,老挝位于印支板块中心,是由众多小块体及其拼接带组成的结构复杂的统一陆块。区内多期次的岩浆岩叠加、成带和成片展布构成了岩浆岩带,岩浆岩带多分布在俯冲带和碰撞带等板块构造活动强烈的部位,形成了具有大地构造意义的构造岩浆岩带,这些构造岩浆带与该地区矿产资源的形成关系密切^{[25,34⇓⇓⇓-38]}。研究区是东南亚成矿带的重要组成部分,也是我国西南“三江”成矿带向南的延伸。作为东南亚唯一的内陆国家,区内主要构造单元是中国青藏—三江带古特提斯构造向南东方向的延伸^{[24⇓⇓-27,39⇓-41]}。作为内动力地质作用和外动力地质作用的综合结果,老挝的自然地理特征是对其地质构造格局的基本反映。老挝境内80%的地区为山地和高原,其余为盆地和平原。地势北高南低,自东向西倾斜。

水系密布,河流众多,主要河流有湄公河及其支流,其流域面积占老挝国土面积的93%,一些河流的冲洪积物中含有金异常。

综合考虑区域构造演化、岩石分布、地球物理地球化学资料和时空分布特征等,参考前人研究成果^{[35-36,38,42]},研究区自西向东可划分为7个三级大地构造单元 (图1^[35,38])(将印支地块区作为二级构造单元,并将其内部的缝合带作为与地块并列的构造单元划分),即景洪—素可泰火山弧带、思茅-彭世洛地块、奠边府—黎府缝合带、万象-昆嵩地块、色潘—三岐缝合带、长山造山带和哀牢山—马江缝合带^[33,35,38]。同时,以构造单元划分为基础,结合构造演化和主要成矿事件,划分成矿单元。老挝属于印支成矿省,在此基础上划分为6个三级成矿带 (图1^[35,38]),分别为清迈成矿带、琅南塔—庄他武里成矿带、琅勃拉邦—大叻成矿带、万象—昆嵩成矿带、长山成矿带和马江成矿带^{[34-35,37,39,43]}。

2 研究方法

2.1 样品采集

2015—2018年,完成老挝1∶1 000 000国家尺度地球化学填图采样任务。地球化学填图的采样密度与地图比例尺有关。“中国与东南亚国家低密度地球化学合作填图”项目中用于确定采样密度的准则是根据地图比例尺和每平方厘米区域在地图上至少应有一个采样点。例如,在以1∶1 000 000比例尺生成的地球化学地图中,地图中每1 cm×1 cm的区域相当于一个10 km×10 km的采样网格。为方便GPS定位和样品管理,在每幅1∶250 000地图中设计一个采样点,即每个采样网格大小为7.5'× 5.0',约100 km²(图2a)。采样布局设计的原则如下:(1) 采样地点应尽可能均匀地分布在整个研究区域;(2) 每个采样点应仅位于一个位置,从而可以控制采样单元的最大面积 (图2b)。首选的采样介质是水系沉积物,老挝地理上处于中南半岛,境内多山,海拔总体较高,低山丘陵次之,平原低谷较少,在山区和丘陵地区以水系沉积物为采样介质,在平原地区以土壤为采样介质。在每个网格的低洼处采样,样品粒度为-10目(小于2 mm)。样品自然干燥后在现场或野外营地用10目筛筛分。项目共采集2 079件样品(包括约 5%的现场重复样)(图3)。王玮等^[29]在《老挝表层沉积物 69 种元素地球化学背景值》论文中详细描述了采样方法。

2.2 样品分析

所有样品统一由河南岩石矿物测试中心分析69种元素。45 ℃下烘干后,称取80 g样品,在无污染玛瑙球磨机中研磨至-200目。将研磨至-200目的样品分为3个子样品,即称取40 g分样采用泡沫塑料吸附-石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)进行金的分析测试,10 g分样进行原子荧光光谱法测定砷、锑、铋和汞,其余分样在105 ℃下干燥2 h后用于测定其他元素。所有元素分析检出限必须低于其地壳克拉克值。所有元素报告率为100%,同时采用国家标准物质(SRMs)严格控制实验室分析准确度,合格率达到100%^[44-45]。分析方法如下:称取粒径小于0.074 mm经室温干燥后的试料10.00 g,置于25 mL瓷坩埚中,送入高温炉内(将炉门拉开0.7 cm),从低温升到650 ℃,保温1 h。取出冷却后,将试料倒入200 mL三角烧瓶中,用水润湿,加入王水50 mL和100 g/L三氯化铁溶液1 mL,加瓷坩埚盖后置电热板上加热溶解,保持微沸1~3 h。冷却后,用水冲洗瓷坩埚盖,再加70 mL水,放入一块约0.3 g用盐酸溶液处理过的泡沫塑料,置振荡机上振荡40 min。取出泡沫塑料,用自来水洗去泡沫塑料上的样渣和酸,挤干,放入加有5.0 mL的12 g/L硫脲溶液的20 mL试管中,排去气泡,放入沸水浴中,保持20 min;然后将泡沫塑料取出。试料制备溶液待测定。将试管中溶液倒入样品杯中,以20 g/L抗坏血酸溶液作为基体改进剂,按石墨炉原子吸收光谱仪工作条件进行测定。从工作曲线上查得试料溶液中的金量。

按下式计算结果:

(1)w(Au)= \frac{m_1-m_0}{m}

式中:w(Au)为金含量的质量分数,ng/g;m₁为从工作曲线上查得试料溶液中的金量,ng;m₀为从工作曲线上查得空白试验溶液中的金量,ng;m为试料质量,g。

3 结果与讨论

3.1 老挝金地球化学参数特征

本研究在全面完成老挝约21万km²的国家尺度(1∶1 000 000)地球化学填图工作之后,采用了两种不同的统计手段对2 079件采集的样品进行了详尽的数据分析。首先,直接对原始数据进行了参数统计,未进行任何处理。其次,以X±3S(X代表含量,S代表离差)作为临界值,剔除了异常数据点后再进行统计分析,相关的统计参数详见表1^[46]。统计结果显示,样品金含量为0.10~913.70 ng/g,95%累频(累积频率)范围(2.5%~95%)值为0.25~3.87 ng/g,金含量的中位值和平均值分别为1.00 ng/g和2.44 ng/g。研究区水系沉积物中金含量的直方图和箱装图(图4)显示,样品中金含量存在大量连续排列的上部异常值,统计学上将这种特征称为帕累托(Pareto)分布,即成矿元素叠加分布的一种统计分布特征。本次研究圈定的金地球化学异常正是这些上部异常值的集中表现。老挝金含量平均值高于中国热带雨林区水系沉积物中金含量(1.49 ng/g),对比中位数与X±3S作为临界值剔除异点后数据集的背景值,两者完全一致,而低于金的大陆地壳丰度(1.30 ng/g)^[46]和中国地球化学基准值(表层为1.3 ng/g,深层为1.1 ng/g)^[47]。表1^[46]是本次研究剔除大于3倍离差样后的平均值与以往中国水系沉积物中得到的金含量剔除大于3倍离差样后平均值的对比,本次研究获得的平均值(1.55 ng/g)明显高于表2^{[29,48⇓-50]}中不同学者计算获得的中国水系沉积物中金含量的平均值。在固体地球物质中从岩石到土壤,金含量是逐渐增高的,即从原生到表生介质是增高的,而水系积物相当于是介于原生和次生介质之间的过渡类型,金含量也是处于原生岩石和次生土壤之间,说明金具有次生富集作用^[49]。很明显,表生环境中水系沉积物中金的活动性、溶解、迁移和沉淀取决于其表生地球化学作用的影响,一方面老挝地处亚热带,常年高温,降水量充沛,表生物理、化学、生物风化和淋滤作用强烈,另一方面老挝河网密布,水流充沛,水流搬运对金次生富集起到了重要作用^[7,49⇓-51]。

3.2 老挝金空间分布特征

老挝全国金空间分布的地球化学显示 (图5),由于区域构造、自然地理和矿产分布等多种因素的影响,存在一定的局部差异。不同构造单元和成矿带中受地质背景、构造和岩浆活动的影响,金元素分布具有各自特征,金含量高的区域在老挝全国均有分布。北部地区金含量大于75%累频值的区域(浅橙色;>1.53 ng/g)和基于金含量大于85%累频值的水系沉积物的异常区域(浅红色;>1.99 ng/g)主要分布在丰沙里省北部至琅勃拉邦东北部地区的琅勃拉邦—大叻成矿带,该成矿带位于印支板块西北缘,是中南半岛重要的金铜成矿带之一。中南部金含量大于85%累频值的水系沉积物的异常区域主要分布在长山铜铁钨锡铅锌金成矿带内。该成矿带古生代和中生代岩浆活动强烈,同时产出包括金矿在内的大量岩浆-热液金属矿床^[52]。岩浆岩以闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩及其组合为主^[35]。

3.3 老挝金成矿远景区预测

众所周知,金在自然界主要呈自然金属状态存在。高背景岩石提供了成矿元素的初始物源,元素在成矿过程中进一步活化和富集,矿床风化产生元素的点源分散进一步形成叠加异常浓集中心,最后形成了具有多层套合的地球化学异常。沉积物中金的初始含量取决于源岩或母质中的原生矿物,金从内生环境迁移进入表生环境后经历了各种复杂的表生作用,表生作用下金会受到许多物理和化学过程的影响进而发生重新分布、分配、富集和分散^[53]。传统研究认为,自然环境中金与硫、氯的络合物和有机络合物在金的化学活动性、溶解和迁移中起着重要的作用^[54-55]。除此之外,王学求等^[56]通过光谱矿物定量分析方法证实了水系沉积物中存在大量粒径<5 μm的超微细金,比例为30%~90%。这种金微粒具有极强的活动性,在矿床风化过程中,能被各种营力长距离搬运,最终形成大规模金的地球化学异常。老挝河网密布,水流搬运作用强烈,这一研究也解释了老挝全国金的地球化学异常分布分散的原因。与此同时,矿业开发和工业活动等已被证明会影响当地的表生地球化学环境,导致金更大的运输和富集^[57-58]。老挝金的统计分布和空间分布表明,金浓度主要由自然来源决定,矿业开发和工业活动等人为来源也有一定影响。

在划分地球化学异常时,一般以75%累频对应的含量值作为高背景值,以85%累频对应的含量值作为异常值,同时满足具有地球化学异常套合特征或异常范围内至少3个连续异常点位的原则圈定地球化学异常^[47]。与Xie和Wang^[59]提出的区域异常下限值一般为2~4 ng/g的结论一致。根据谢学锦^[6]对地球化学模式的划分以及Hawkes和Webb^[60]对地球化学省的定义,地球化学省可以提供具有相当经济意义的初始勘查靶区,通过填图以地球化学异常的形式呈现出来。以老挝水系沉积物85%累频对应的含量(1.99 ng/kg)圈定金的地球化学异常。这些异常具有多层套合结构,即一系列由高到低的多层套合异常组成的区域地球化学分布模式(区域异常包裹局部异常,而更大规模的地球省又包裹区域异常)^[4,58],共圈定金的地球化学异常17处 (表3、图6标号Au01-Au17),其中面积达到区域异常规模(10~<1 000 km²)的有9处,达到地球化学省规模(1 000~100 000 km²)的有8处 (表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6)。本次研究圈定的异常区覆盖老挝全境,异常浓集中心更为集中,提供了更多可供找矿的靶区。综合考虑金元素地球化学空间分布、地质背景、区域构造和矿产分布情况,划分了7处金的成矿远景区 (表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6编号I~VII)。

3.3.1 丰沙里—琅勃拉邦北部地区(Au01-Au04)

该远景区内包含地球化学异常Au01-Au04,位于丰沙里省北部至琅勃拉邦东北部地区。琅勃拉邦—大叻成矿带,构造上位于思茅-彭世洛地块 (表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图1、图6)。该地块位于难河—程逸缝合带和哀牢山—奠边府—黎府缝合带之间。地块又可进一步划分为西部的思茅-彭世洛中新生代盆地和东部的墨江—黎府火山弧带两个次级构造单元^[33,35,38]。异常区Au01-Au03主体位于思茅-彭世洛中新生代盆地,该盆地主要由上三叠统前陆盆地相含煤磨拉石沉积岩系、侏罗系—古近系红色陆相碎屑岩系组成。异常区Au04位于墨江—黎府火山弧带,该带发育一套从基性(玄武岩)、中性(安山岩)到酸性(流纹岩)的晚石炭世—中三叠世岛弧型钙碱性火山岩系列。上三叠统—白垩系陆相含盐层红色碎屑岩系不整合上覆于石炭系—二叠系陆源碎屑岩-碳酸盐岩和火山岩系之上^{[35,38,71-72]}。该区域目前未见大中型矿床纪录,金矿类型多属砂金,多为矿点,有会开2号金矿和南帕河金矿^[33](表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6),本次研究中该区域在1∶1 000 000水系沉积物地球化学填图中的异常具有多级分带特征。

3.3.2 琅勃拉邦—川圹—桑怒地区(Au05-Au08)

该远景区内包含地球化学异常区Au05-Au08(表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6),地处中南半岛北东部,该区域是老挝已知最重要的金矿成矿远景区,主要寻找造山型金矿床和浅成低温热液型金矿床。异常区Au05-Au07位于长山铜铁钨锡铅锌金成矿带^[35](图1、图6),被认为是古特提斯时期哀牢山-马江洋闭合的产物^[40]。构造上位于长山地块北长山火山弧带。长山褶皱带在褶皱构造过程中岩浆活动异常强烈^[73],带内分布大量石炭纪—三叠纪火山岩和侵入岩,北长山火山弧带岩体主要分布在马江断裂和斋江断裂之间,以陆相安山岩-英安岩和长英质侵入岩为主。其中,侵入岩主要分布于奠边、马江和桑怒地区,其岩石类型为闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩等。火山岩则主要分布在桑怒地区,以流纹岩为主。研究表明,长英质岩浆岩形成于早二叠世—晚三叠世^{[52,74⇓-76]}。受构造运动控制,长山成矿带在古特提斯时期的成矿作用主要为俯冲期和碰撞期成矿作用。其中,俯冲期从石炭纪持续至早二叠世(305~279 Ma),成矿作用与构造岩浆活动联系紧密,主要形成斑岩-夕卡岩型铜金矿床和浅成低温热液型铜金银矿床等;碰撞期成矿作用集中在早—中三叠世(249~236 Ma),主要形成夕卡岩型金矿。

目前的研究尚未在Au05区域发现已知矿床,该异常区的规模位列首位(表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}),作为金的勘查远景区,2019—2021年在桑怒北部开展了1∶250 000地球化学调查工作 (图6)。工作区采集了水系沉积物样品共1 278件,金元素地球化学参数统计表显示研究区水系沉积物中金含量为0.10~30.60 ng/g,背景值(中位值)和平均值分别为0.60和1.10 ng/g。金含量平均值大于背景值且与75%累频值相当 (表4),金在研究区分布十分不均匀,在桑怒和马江断裂带北部地区元素局部富集明显 (图6)。马江断裂带经历了长期的构造演化,伴随着强烈的岩浆作用、区域变质作用和变形作用,为岩浆成矿作用和岩浆热液成矿作用的产生提供了良好的构造热力学和动力学基础。此外,马江断裂带作为一条长期活动断层,其主干断裂是热液流体的良好通道,属于导矿构造。断裂带内广泛发育的次级断裂则为矿体的沉淀提供了物理化学条件和空间,是理想的容矿构造。马江断裂带东部发育一套以片岩和片麻岩为主的高绿片岩相到角闪岩相的变质岩^{[35,77⇓-79]}。岩石在经历高绿片岩相到低角闪岩相变质过程中释放的Au和S与变质热液在区域变质压力的作用下向上运移,并可以在断裂带内合适的深度聚集形成造山型金矿,在矿床形成后可以经受长时间的抬升和剥蚀作用,并在地表河流中形成元素异常甚至砂金矿床。此外,在断裂带西侧出露大量的早—中三叠世岛弧火山岩,同时广泛发育同造山花岗岩,有利于形成浅成低温热液金矿床^[77]。从区域矿床分布和成矿规律的角度来看,NW向哀牢山—马江缝合带被近NS向奠边府断裂错断,导致两者在空间上并不连续。位于北部的哀牢山断裂带内发育老王寨金矿床、金厂金矿床、大坪金矿床、长安金矿床、哈播铜钼金矿床、白马寨铜镍矿床、长安冲铜钼矿床、铜厂铜钼矿床和牛栏冲铜镍矿床等国内外著名的多金属矿床^[35,80-81]。然而马江断裂带位于老挝华潘省内的这一段却仍未见金矿床的报道。考虑到马江断裂带与哀牢山断裂带相似的构造演化历史,认为可能在马江断裂带老挝华潘省区段发育与哀牢山成矿带相同类型的矿产,因此为了更好地研究老挝华潘省金元素与其他成矿元素的相关程度,采用相关系数法(R型聚类)对金成矿元素进行聚类分析 (图7)。通过聚类分析将金成矿元素分为两组:第一组为W、Bi和Mo,主要为岩浆成因或高温热液成因;第二组为Au、Ag、As、Sb、Hg、B、Cu、Pb和Zn等元素,主要为中低温热液成因。此外,Au和其他中低温热液成矿元素又显示出一定的差异性,认为可能是在热液成矿过程结束后,在后期表生过程中由于物理和化学性质的差异,Au和其他元素之间发生了进一步的分异。

Au08异常区位于琅勃拉邦和川圹之间区域,构造上大部分区域位于长山地块北长山火山弧带。主要发育泥盆纪—石炭纪活动陆缘-岛弧型钙碱性火山-侵入岩和早—中二叠世碰撞造山型花岗岩。区内和周边分布大量金矿床,大型金矿床主要包括帕奔金矿、富康铜金矿和陇维金矿(表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6)。异常区内有琅勃拉邦断裂、普雷山断裂和长山—岘港断裂,这些断裂的下延深度均已到达或超过岩石圈 (图1)^[33]。帕奔金矿位于Au08异常区西北方向 (表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6),探明金资源量超过20 t,平均品位为6.28 g/t;金矿地处琅勃拉邦—大叻成矿带,该成矿带是东南亚重要的金铜成矿带之一^[65,82]。矿区位于琅勃拉邦西北,受琅勃拉邦断裂控制。构造上位于思茅-彭世洛地块和奠边府—黎府缝合带交界区域。矿区出露石炭系泥质粉砂岩、泥灰岩和泥岩等,下二叠统厚层灰岩,上二叠统安山岩和玄武岩,中上三叠统紫红色砾岩、砂岩、粉砂岩和长石砂岩等。金矿赋存于下二叠统厚层灰岩中。金矿成矿地质背景主要为特提斯洋稳定浅海相碳酸盐台地沉积作用和海西晚期海陆转化造山带的挤压剪切作用,成矿物质来源于浅海相碳酸盐台相沉积层灰岩,在造山过程中产生的热能形成动力分异构造流体。金矿主要为热液型矿床,矿石矿物简单,以自然金为主^[83-84]。富康铜金矿和陇维金矿分布在Au08异常区南侧的川圹省 (表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6),该区域分布着一系列长英质侵入岩和(次)火山岩,且与成矿关系密切。其中,侵入岩以闪长(斑)岩、花岗闪长岩和花岗(斑)岩为主,(次)火山岩则以安山岩和流纹质英安斑岩为主。根据年代学研究,这些中酸性岩浆岩形成于晚石炭世—晚三叠世^[53]。富康(表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6)斑岩-夕卡岩型超大铜金矿床^[83⇓-85],构造上位于南长山地块西北的川圹高原上,地层为下古生界的陆源细粒碎屑岩和上古生界的陆源碎屑岩、碳酸盐岩,区内中酸性岩浆的侵入和喷发活动为该地区金属矿床的形成提供了物源,而区内发育的普雷山深大断裂是主要的控矿构造,断裂发育了数千米宽的构造混杂带,并具有明显的多金属矿化^[33]。陇维金矿位于川圹省中部,地处长山—岘港断裂和蓝江断裂之间 (图1、图6),地层以泥盆系—下石炭统钙质板岩为主,含少量变质石英杂砂岩和变基性火山岩,区内构造和岩浆活动频繁,金矿为大型斑岩型金矿。与金矿关系密切的中酸性侵入岩形成于海西晚期—印支中期,金矿的成矿时期为二叠纪—中三叠世^[33]。

3.3.3 巴莱—万象地区(Au10和Au11)

该远景区包括Au10和Au11两个地球化学异常区,位于老挝西南部,行政区划属万象省(东部),自万象平原沿湄公河延伸到老挝西南角,多属平原和丘陵地区,基岩出露较少,洪冲积物较为发育。在多数地区,可见到两级明显的河流阶地 (图1、图6)。第四系河流沉积沿现代河流分布,具有二元结构。下部为浅灰、黄灰、灰白色石英质卵砾石土夹粉土、砂土,上部为浅灰色、灰白色粉土、粉质黏土夹透镜状砾砂土,总厚为5.19~24.21 m。河流阶地的砂砾石层普遍含金。含量较高者即构成砂金矿。金矿成矿远景区内的砂金矿多未进行过正规地质勘查,均为矿点和矿化点。从古至今,民间淘洗砂金的采矿活动时断时续,采矿方式多为手工操作,规模不大^[33]。

3.3.4 班纳坎—班纳吞地区(Au12和Au13)

该远景区主体位于长山成矿带,该带古生代和中生代岩浆活动强烈,形成了很多与岩浆活动有关的金、铜、铁、钨、锡和铅锌等矿产 (图1、图6)。异常区Au12地处波里坎赛省东南,位于长山褶皱成矿带。区内主要出露晚古生代和早古生代地层。区内大面积分布喜山期侵入岩^[33,35,36]。在坡里坎塞省的坎格县南东部区域,已发现拉绍锡矿等夕卡岩型的锡矿点。Au13地处甘蒙省东北部,异常中位数在所有异常中排名第一 (表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}),达到3.59 ng/g。其构造上位于南长山火山弧带和万象-呵叻中新生代盆地交界地区,其间穿插色潘—三岐缝合带 (图1)。出露地层主要为新近系—第四系,为红土、砂土、粉砂、砾石和黏土岩等松散沉积物,其中普遍含锡石。在加里东期、海西期和印支期均有明显的岩浆活动,海西期酸性侵入岩主要有黑云二长花岗岩、花岗闪长岩、淡色花岗岩、花岗斑岩、闪斜煌斑岩,印支期发育有中酸性侵入岩和中酸性火山岩。南巴坦地区拥有老挝目前规模最大的以锡为主导的多金属矿田,是该区已探明的主要矿产资源所在地^[33,86],已知矿均位于异常中心浓集区域。岩浆岩、构造和岩性等在南巴坦锡多金属矿田的成矿过程中都起到了相当重要的作用。矿田内多期次的岩浆岩不仅为成矿提供了热动力,还提供了成矿物质,形成以锡矿为主的多金属矿田。其中,金矿等矿产主要与海西期酸性岩浆活动有关,以地表残坡积金矿为主,其原生矿床为夕卡岩型金矿床。区内发育长山—岘港断裂,断裂构造为岩浆岩提供了上升通道,同时在周围岩石的屏蔽作用下成为含矿热液的最佳储矿空间^[86-87]。

3.3.5 车邦—巴帕加地区(Au14和Au15)

该远景区位于沙湾拿吉省东部地区,Au14异常区异常中位数在所有异常区中排名第二,分布有色奔铜金矿^[83,85](表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6)。构造上位于长山地块与色潘—三岐缝合带交界处,区内发育长山—岘港断裂 (图1)。矿区内出露地层由老至新分别为奥陶系砂岩-钙质页岩、志留系碳酸盐岩(夹少量火山岩)-页岩和泥盆系粉砂岩-页岩-白云岩-碧玉岩等;岩浆岩以早二叠世闪长岩-花岗闪长斑岩为主,其与围岩呈侵入接触。色奔铜金矿赋存于长山褶皱带色奔盆地,盆地为一组古生代后继盆地。铜矿床类型为斑岩-夕卡岩型,金矿床类型为卡林型。矿区出露地层以古生界碎屑岩和碳酸盐岩建造为主,为一套半地堑盆地滨浅-深海相沉积和陆相河流沉积,矿区已探明铜储量为196万t,金储量为102 t^[35]。Cromie等^[87]利用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)和质子诱导X射线发射(PIXE)技术研究了色奔铜金矿中金的性质和成矿流体特征,发现金矿化主要呈微浸染状,与黄铁矿密切相关,其中金以不可见金(Au⁺)和纳米微粒金(Au⁰)的形式存在于含金沉积岩和夕卡岩型铜金矿床中,且金富集在成矿过程的后期,而不是在沉积过程中。

3.3.6 沙拉湾—班蓬—阿速坡地区(Au16和Au17)

该远景区位于万象—昆嵩钾铝铜金铅锌成矿带的昆嵩地块^[35],构造上位于万象—昆嵩东南部地区,昆嵩地块为一古陆块,由结晶基底和盖层构成(图1、图6)。结晶基底主要由太古宇和元古宇组成,其上盖层主要由中三叠统碎屑岩、碳酸盐岩、砂砾岩、页岩和少量流纹岩,中侏罗统造山磨拉石相砂砾岩层,以及白垩系红层、泥灰岩、粉砂页岩和含膏岩层等组成。主要发育低温热液型金矿、砂金和砂页岩型铜矿^{[33⇓-35,40,43,88-89]}。Au16和Au17异常区分布有小型热液型金矿,主要为沉积型层状铜矿中伴生金矿,多为矿点(表3^{[61⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-70]}、图6)。矿区位于万象-昆嵩地块南端,区内主要为古生代和中生代沉积岩,发育深大断裂孟高断裂,区内岩浆活动强烈,中酸性火山岩和侵入岩为该区金属矿产的形成提供了物源和热源。紧邻该远景区越南一侧有福山金矿,该矿分布于由老挝北部延伸至越南的NW-SE走向的长山褶皱带内^[70]。

4 结论

作为“化学地球”大科学计划的组成部分,本次研究首次开展了老挝全国1∶1 000 000国家尺度金的地球化学填图研究工作,探讨了金在沉积物中的含量、空间分布及其影响因素,得出了以下主要结论。

(1)老挝沉积物中金含量95%累频范围(2.5%~97.5%)值为0.25~6.65 ng/g。中位数(背景值)为1.00 ng/g,平均值为2.44 ng/g。老挝水系沉积物中金含量平均值高于中国热带雨林区水系沉积物中金含量(1.49 ng/g),对比中位数与X±3S作为临界值剔除异点后数据集的背景值,两者完全一致,而低于金的大陆地壳丰度(1.30 ng/g)和中国地球化学基准值。

(2)高含量的金在老挝呈点状分布,主要受区域构造、自然地理和成矿等因素的影响。研究区地处中南半岛的中北部,属热带和亚热带季风气候,现代风化堆积作用强烈,河网密布,水流搬运作用强烈,沉积物中大量具有极强活动性的超微细金颗粒,在矿床风化过程中,被河流长距离搬运,最终形成了大规模分散的金地球化学异常。

(3)以沉积物中85%累频对应的金含量值作为异常下限,同时满足具有地球化学异常套合特征或异常范围内至少3个连续异常点位的原则,在研究区共圈定金的地球化学异常17处,其中面积达到地球化学省规模(1 000~100 000 km²)的有8处。这些异常区域与区域内已发现的大量现有矿床和成矿带对应良好。这些区域比以往的研究发现范围更广,浓集中心更为集中,可为该地区今后金的矿产勘探提供参考。此外,采矿活动也是造成一些金含量异常高的原因。

综上所述,研究区沉积物中金的含量和空间分布受区域构造、自然地理、成矿和采矿活动的综合影响。本研究首次对老挝全国金矿的空间分布特征进行了综合划分和评价,综合考虑金元素的地球化学空间分布、地质背景、区域构造和矿产分布情况,划分了7处金的成矿远景区,填补了老挝全国金的国家尺度地球化学填图工作的空白,可为今后矿产勘查、资源潜力评价和环境监测提供重要参考。

感谢所有参与样品采集和分析测试的工作者!感谢审稿人和责任编辑提出的宝贵修改意见!

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基金资助

国家自然科学基金联合基金项目(U2244219)

国家重点研发计划项目(2016YFC0600600)

中国地质调查局地质调查项目(DD20221807)

中国地质调查局地质调查项目(DD20230131)

中国地质调查局地质调查项目(DD20230623)