青海果洛龍洼金礦床地球化學(xué)垂向分帶研究

賈福聚，高建國(guó)，周家喜，岳維好，劉心開(kāi)

(1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，云南昆明 650093;

2.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽(yáng) 550002)

0 引言

20世紀(jì)50年代末，中國(guó)化探先驅(qū)謝學(xué)錦、邵躍等與前蘇聯(lián)學(xué)者同時(shí)各自發(fā)現(xiàn)了熱液礦床的原生暈具有明顯垂向分帶特征，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了廣泛的研究(Beus et al.，1975，1977;謝學(xué)錦，1979;邵躍，1984;樸壽成等，1994;Li et al.，1995;Goldberg et al.，2003)。礦床原生暈理論研究表明，熱液中的成礦物質(zhì)在溶解、遷移、沉淀過(guò)程中，由于不同元素的原子具有不同的原子結(jié)構(gòu)、晶體化學(xué)、晶體場(chǎng)穩(wěn)定能、親和能等特征，伴隨外界一系列物理－化學(xué)條件的改變，導(dǎo)致成礦指示元素及其組合的空間分布，具備有規(guī)律的分帶性特征，造成每個(gè)礦床都有自己的前緣暈、礦上暈和尾暈元素組合。

近年來(lái)隨著熱液型金礦床成礦理論的發(fā)展，邵躍、李惠等人通過(guò)對(duì)眾多金礦床原生暈垂向分帶序列的綜合歸納，認(rèn)為熱液型金礦床的原生暈分帶序列自上而下為:B－I－As－Hg－F－Sb－Ba→Pb－Ag－Au－Zn－Cu→W－Bi－Mo－Mn－Ni－Cd－Co－V－Ti，其中前緣暈特征指示元素組合為:Hg、As、Sb;近礦暈特征指示元素組合是:Au、Ag、Cu、Zn;尾暈特征指示元素組合:Mo、Bi、Mn、Co、Ni(邵躍，1997;李惠等，1999，2006)。

金礦床多期多階段成礦作用，在空間上表現(xiàn)為成礦暈的疊加、再組合，因此通過(guò)對(duì)礦床成礦暈的空間組合變化規(guī)律的研究，建立空間疊加暈組合模型，對(duì)于判斷金礦體的剝蝕程度，及對(duì)深部盲礦體的尋找具有重要意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于青海省都蘭縣溝里地區(qū)，地處秦祁昆晚加里東造山系—東昆侖造山帶東段。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育、巖漿活動(dòng)頻繁，地層受斷裂和巖體影響，出露殘缺不全，多以巖片、斷塊形式出現(xiàn)，具典型的受造山帶影響的地層分布特征，出露地層主要有古元古界白沙河組(Ar3Pt1b)、中－新元古界萬(wàn)保溝群(Pt W)、奧陶－志留系納赤臺(tái)群(OS N)，其中均有基性火山巖分布。局部地段有脈巖侵入，侵入巖有前加里東期、加里東期、華力西期、印支－燕山期超基性－基性、中－酸性巖漿巖(據(jù)楊寶榮等，2007;胡榮國(guó)等，2010，劉心開(kāi)等，2013)。

圖1 果洛龍洼礦區(qū)地質(zhì)略圖(據(jù)胡榮國(guó)等，2010修改)Fig.1 Geological sketch of the Guoluolongwa gold deposit(modified from Hu et al.，2010)

果洛龍洼金礦區(qū)地層屬中－新元古界萬(wàn)保溝群(Pt W)，走向?yàn)榻鼥|西向，是一套原巖以中基性－中酸性火山巖、砂泥質(zhì)沉積巖、碳酸鹽巖為主的巖石經(jīng)區(qū)域變質(zhì)形成的淺變質(zhì)巖，在空間上自北向南可分為:綠泥石英千枚巖、千糜巖、灰黑色角閃片巖、硅質(zhì)板巖、含炭絹云石英千糜巖、絹云母綠泥石千枚巖、凝灰雜色礫巖等7個(gè)巖性段。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以近東西向斷裂為主，次為北西向、北東向和近南北向斷裂(圖1)。東西向斷裂規(guī)模大，延伸遠(yuǎn)，與礦體關(guān)系密切，礦體受其控制或產(chǎn)于其中。

侵入巖多分布于礦區(qū)中部及周邊，以華力西期基性－中酸性侵入巖和脈巖為主，呈小巖株、巖脈狀產(chǎn)出，多呈東西向展布，巖性主要為閃長(zhǎng)巖、少量輝石巖，其中閃長(zhǎng)巖與金礦化關(guān)系密切，可成為金的礦化富集體。

礦區(qū)內(nèi)有7條礦帶呈近東西向產(chǎn)出，礦體向南傾斜，傾角陡－緩變化大，一般在45°～75°之間，產(chǎn)狀與地層一致(圖2)。礦帶出露范圍東西長(zhǎng)約5.0km，南北寬約1.0km，礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，以脈狀為主，部分呈透鏡狀、囊狀或串珠狀。礦體沿走向連續(xù)性相對(duì)較好，尖滅再現(xiàn)特征不是太明顯;礦體沿傾向膨大收縮、尖滅再現(xiàn)特征比較明顯，單工程揭示礦體平均金品位 1.03 ～15.56 g/t。

果洛龍洼礦區(qū)礦石類型根據(jù)容礦巖石不同可分為石英脈型、破碎蝕變巖型兩類，以石英脈型為主，約占礦石總量的90%以上。礦石金屬礦物主要有銀金礦、自然金、黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、孔雀石、褐鐵礦等，礦物生成順序:自然金→黃鐵礦→黃銅礦→銅藍(lán)→褐鐵礦、孔雀石①。脈石礦物主要為石英，含少量白云母及方解石。

2 現(xiàn)有認(rèn)識(shí)及存在問(wèn)題

有關(guān)果洛龍洼金礦的礦床類型，文雪峰等(2006)認(rèn)為該礦床早期熱水沉積建造提供了主要成礦物質(zhì)來(lái)源，在后期動(dòng)力擠壓、變形、變質(zhì)作用下形成了韌性剪切帶型金礦床。楊寶榮等(2007)認(rèn)為早期陸緣海相火山噴發(fā)帶來(lái)了Au、Ag等深源物質(zhì)，加之地層中的炭質(zhì)成分對(duì)金的吸附作用，形成了礦源層，后期韌性剪切活動(dòng)期間伴有巖漿活動(dòng)，巖漿從深部帶來(lái)并從其途經(jīng)的巖石中萃取成礦物質(zhì)，形成含礦熱液并在斷裂帶及其周圍成礦，屬構(gòu)造－巖漿疊加改造成礦系統(tǒng)的剪切帶型礦床。胡榮國(guó)等(2010)在分析了礦石硫、鉛同位素及稀土、微量元素組成后，認(rèn)為該金礦床成礦物質(zhì)來(lái)源于地幔及下地殼或者是兩者的混合源區(qū)。鄒定喜等(2011)在分析了礦床硫、鉛同位素組成后，認(rèn)為果洛龍洼所處的東昆侖造山帶于華力西—印支期發(fā)生強(qiáng)烈的造山運(yùn)動(dòng)，同時(shí)誘發(fā)了中酸性巖漿活動(dòng)，由動(dòng)力變質(zhì)作用形成的變質(zhì)熱液從圍巖中萃取成礦物質(zhì)，并與含礦巖漿熱液共同組成了成礦流體，沿?cái)嗔严到y(tǒng)運(yùn)移，在張性裂隙中形成石英脈型金礦體，在韌性剪切部位形成蝕變巖型金礦體，指出該礦床屬于一個(gè)與華力西－印支期中－酸性巖漿活動(dòng)有關(guān)的中溫?zé)嵋盒徒鸬V床。

結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征:中－酸性侵入體與礦體產(chǎn)出空間位置關(guān)系密切，中－酸性侵入體期后發(fā)育的裂隙中的石英脈基本無(wú)礦化。可知，中－新元古代海底火山噴流作用、華力西－印支期造山運(yùn)動(dòng)及其由此引發(fā)的中－酸性巖漿活動(dòng)，是果洛龍洼金礦床形成的三期關(guān)鍵地質(zhì)事件，海相火山噴流作用提供了礦源層，而后期的造山運(yùn)動(dòng)及中－酸性巖漿活動(dòng)，是造成Au礦化富集和構(gòu)建礦體形態(tài)展布特征的關(guān)鍵因素。

可見(jiàn)，有關(guān)礦床成因及其成礦作用前人已做了多方面研究，且取得了較為可靠的認(rèn)識(shí)。目前有關(guān)各期地質(zhì)作用對(duì)成礦相關(guān)元素空間分布的影響，及其礦床元素重組合規(guī)律的研究較欠缺。本文充分利用現(xiàn)有探、采礦工程，進(jìn)行礦床三維空間系統(tǒng)取樣分析，結(jié)合礦床地質(zhì)特征，運(yùn)用格里戈良分帶指數(shù)法，探討礦床原生暈垂向分帶特征，研究成果將可用于指導(dǎo)礦區(qū)深部找礦實(shí)踐。

3 原生暈垂向分帶研究

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

當(dāng)前原生暈垂向分帶序列的計(jì)算方法，運(yùn)用較多的主要有格里戈良法和克維雅特科夫斯基法，二者分析結(jié)果類似，本文采用格里戈良法，參與計(jì)算的各元素的豐度值是該方法首先要考慮的問(wèn)題。

據(jù)祁月清等(2012)以區(qū)內(nèi)14種元素在水系沉

表1 元素含量豐度值(×10－6，據(jù)祁月清等，2012)Table 1 Elements abundance values of three areas

表2 不同高程區(qū)間元素的平均品位(×10－6)Table 2 Average grades of elements for different elevation intervals

積物中的含量平均值作為各元素的豐度估計(jì)值，與東昆侖造山帶及青海省豐度估計(jì)值對(duì)比見(jiàn)表1。果洛龍洼地區(qū)豐度值明顯高于青海省及東昆侖造山帶的元素有 Hg、Mo、Pb、Co、Ni，豐度值明顯低于青海省及東昆侖造山帶的元素有 Ag、As、Sn、Sb、Zn。果洛龍洼地區(qū)Au元素豐度較東昆侖造山帶Au豐度略低。

礦石樣品采集自3960～3580m高程，包括6個(gè)采礦中段及部分鉆探樣品合計(jì)93件，對(duì)與金成礦密切相關(guān)的Ag、Cu、Pb、Zn等14種微量元素含量進(jìn)行了系統(tǒng)分析。測(cè)試數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院貴陽(yáng)地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用ICP－MS分析給出，測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)檢及外檢(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局測(cè)試中心)，其平均誤差小于3%，可滿足地球化學(xué)原生暈垂向分帶研究。將元素分析結(jié)果按照不同采樣標(biāo)高劃分為8個(gè)區(qū)間，分別求各元素平均值，結(jié)果見(jiàn)表2。

3.2 格里戈良分帶指數(shù)計(jì)算

3.2.1 線金屬量

給定區(qū)間(高程范圍)元素原生暈的線金屬量計(jì)算公式(Beus A et al.，1977)為:

式中n為該區(qū)間樣品總數(shù)，Ci為樣品中元素的含量為元素的背景值，L為參與計(jì)算的區(qū)間寬度(50m)。鑒于線金屬量不能為負(fù)值，故針對(duì)出現(xiàn)負(fù)值的元素，統(tǒng)一(在該列)加上絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù)的相反數(shù)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

3.2.2 線金屬量標(biāo)準(zhǔn)化及分帶指數(shù)計(jì)算

線金屬量標(biāo)準(zhǔn)化即將各元素線金屬量的最大值轉(zhuǎn)換為同一數(shù)量級(jí)(Beus A et al.，1977)，具體做法是選取表格中線金屬量的最大值(42077.85)，該值所在列元素以外的其它各列元素線金屬量統(tǒng)一乘以10的整數(shù)倍，使各列元素最大值處于相同數(shù)量級(jí)，結(jié)果見(jiàn)表4。元素的格里戈良分帶指數(shù)為各元素標(biāo)準(zhǔn)化的線金屬量與元素在不同高程區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)化線金屬量總和的比值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。根據(jù)元素分帶指數(shù)最大值所在高程區(qū)間位置，元素垂向分帶序列自上而下可初步劃分為:(Ag、As、Au、Pb)－(W、Co)－Cu－(Bi、Hg)－Sb－(Zn、Sn)－(Mo、Ni)。

3.2.3 變化梯度與元素垂向分帶結(jié)果

元素垂向分帶的變化梯度ΔG，用于對(duì)分帶指數(shù)最大值位于相同高程區(qū)間的元素進(jìn)行排序，ΔG值越大者元素垂向分帶位置越靠上(Beus A et al.，1977)。

表3 不同高程區(qū)間元素的線金屬量Table 3 Linear productivities of elements for different elevation intervals

表4 線金屬量標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值Table 4 Standardized linear productivities for different elevation intervals

表5 元素格里戈良法分帶指數(shù)Table 5 Zonation indexes of trace elements in the Gregorian method

計(jì)算公式為:

式中Gx為x元素的變化指數(shù)，Dxmax為x元素分帶指數(shù)的最大值，Dxi為x元素在i高程區(qū)間的分帶指數(shù)(分帶指數(shù)為0值則不參與計(jì)算)，n為元素分帶指數(shù)最大值以上或以下參與計(jì)算分帶區(qū)間的個(gè)數(shù)。ΔGx為x元素的變化梯度，Gx下為x元素分帶指數(shù)最大值以下分帶區(qū)間的變化指數(shù)，Gx上為x元素分帶指數(shù)最大值以上分帶區(qū)間的變化指數(shù)。

Ag、As、Au、Pb 四種元素分帶指數(shù)最大值同在4000～3950 區(qū)間，經(jīng)計(jì)算 ΔGAg=31.55，ΔGAs=57.35，ΔGAu=1095.89，ΔGPb=228.51，因此 4 種的元素分帶序列自上而下為Au－Pb－As－Ag。

ΔGW=6.45，ΔGCo=4.22，兩元素分帶序列自上而下為 W－Co。

ΔGBi=15.34，ΔGHg= －12.96，兩元素分帶序列自上而下為 Bi－Hg。

ΔGSn= －14.69，ΔGZn= －6.07，兩元素分帶序列自上而下為Zn－Sn。

ΔGMo= －74.61，ΔGNi= －32.64，兩元素分帶序列自上而下為 Ni－Mo。

可視化是BIM技術(shù)在項(xiàng)目信息管理中應(yīng)用的基本特征。具體而言，在BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，建筑工程的數(shù)字化立體模型得以有效建立，其使得傳統(tǒng)二維圖紙指導(dǎo)工程實(shí)踐的信息管理模式發(fā)生轉(zhuǎn)變；現(xiàn)代信息管理體系下，三維模型的應(yīng)用使得建筑工程內(nèi)容信息更加直觀，其在可視化的條件下，充分保證了工程項(xiàng)目信息管理的質(zhì)量，確保了信息決策的高效和精確。

最終得到14種元素分帶序列自上而下為:Au－Pb－As－Ag－W－Co－Cu－Bi－Hg－Sb－Zn－Sn－Ni－Mo。

4 結(jié)論

(1)格里戈良分帶指數(shù)(表5)顯示，Au在垂向上的富集程度每隔50m，表現(xiàn)為強(qiáng)－弱－強(qiáng)的規(guī)律性變化，與礦體在傾向上的膨大收縮、尖滅再現(xiàn)特征相對(duì)應(yīng)。在3750m標(biāo)高以下Au的格里戈良分帶指數(shù)降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，與礦區(qū)實(shí)地探礦結(jié)果3750m以下Au品位普遍降低特征一致。尾暈元素Mo的富集由上往下表現(xiàn)為連續(xù)的增強(qiáng)特征，對(duì)Au深部成礦不利，推測(cè)是由于該礦床受到晚期中－酸性巖體的影響，Au元素在巖漿熱動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，被運(yùn)移到了上部空間富集，Mo元素含量則是越接近巖體品位越高。

(2)采用格里戈良法計(jì)算得出果洛龍洼金礦床元素分帶序列由淺到深為:Au－Pb－As－Ag－WCo－Cu－Bi－Hg－Sb－Zn－Sn－Ni－Mo。理論上金礦床的礦上暈元素Au、Pb、Ag集中于該礦床的最上部，尾暈元素 W、Co、Bi、Sn、Ni、Mo 在礦床下部富集，礦上暈元素與尾暈元素按照理論金礦床垂向分帶特征分布，代表了該礦床主成礦期的元素分帶特征，而在主成礦期形成的位于礦床最上部的前緣暈元素分布空間已被風(fēng)化剝蝕。

(3)理論上金礦床的前緣暈元素As、Hg、Sb，和礦上暈元素Cu、Zn以疊加暈的形式插于礦上暈元素及尾暈元素之中，反映了該礦床成礦具有兩期次疊加成礦的特征。結(jié)合前人研究成果推測(cè)，第一期次為華力西－印支期動(dòng)力變質(zhì)作用形成的變質(zhì)熱液成礦，形成的Au礦化富集帶(礦上暈)分布標(biāo)高為Au、Pb、Ag所在的4000～3950m;第二期次為華力西－印支期中酸性巖漿熱液疊加成礦，形成的Au礦化富集帶(礦上暈)分布標(biāo)高為Cu－Zn所在的3850～3650m。礦床深、邊部找礦工作應(yīng)圍繞這兩期成礦作用形成的礦化富集帶進(jìn)行。

［注釋］

① 青海省有色地質(zhì)勘查局八隊(duì).2010.青海省都蘭縣果洛龍洼金礦區(qū)詳查報(bào)告［R］.

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