內(nèi)蒙古白音查干銀多金屬礦床原生暈評價指標研究

徐仁廷，溫銀維，劉華忠，姜羨義，孔 牧，張 華 楊少平，韓 偉，楊 帆

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所,廊坊 065000;2.內(nèi)蒙古興業(yè)集團股份有限公司, 赤峰 024005)

0 前言

白音查干銀多金屬礦床位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟北部西烏珠穆沁旗白音郭勒蘇木,東距西烏珠穆沁旗政府所在地90 km，南西距錫林浩特市120 km，有簡易公路和省道相連，交通較方便。它是內(nèi)蒙古興業(yè)集團股分有限公司(以下簡稱興業(yè)公司)近年來發(fā)現(xiàn)的一處構(gòu)造-蝕變巖型銀多金屬礦床，是近年在大興安嶺中南段西坡最重要的多金屬找礦新發(fā)現(xiàn)，具有成為大型銀多金屬礦床的潛力。

20世紀90年代初期,原地質(zhì)礦產(chǎn)部第一綜合物探大隊在該區(qū)開展了1∶200 000區(qū)域地球化學(xué)測量，在白音查干地區(qū)圈定出多處金、銀、砷、銻等元素地球化學(xué)異常，為后期找礦勘查工作奠定了基礎(chǔ)[1]。據(jù)1∶200 000萬區(qū)域化探測量成果，1999年內(nèi)蒙古第九地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院對該區(qū)進行了礦產(chǎn)地質(zhì)普查工作，2003年赤峰金源礦業(yè)開發(fā)公司獲得白音查干地區(qū)探礦權(quán)，并委托內(nèi)蒙古第十地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院進行礦產(chǎn)地質(zhì)普查。受各種因素影響，找礦效果不理想；金源公司于2005年度將探礦權(quán)轉(zhuǎn)讓給興業(yè)公司[1-2]。2005年—2007年受興業(yè)公司委托，西北有色地質(zhì)研究院開展了1∶10 000土壤地球化學(xué)測量[3]。根據(jù)化探異常信息及地質(zhì)和地球物理信息，興業(yè)公司通過鉆探找到了厚大礦體，取得找礦突破；目前正在勘探中，預(yù)測具有找到大型銀多金屬礦床的前景。開展礦床原生暈研究對提高礦區(qū)及外圍中大比例尺礦產(chǎn)預(yù)測水平、指導(dǎo)同類地區(qū)礦點或異常分類評價、發(fā)現(xiàn)新礦床、追蹤盲礦體具有重要意義[4]。

本研究主要介紹白音查干礦床原生暈研究結(jié)果，通過對礦床典型勘探線剖面研究，分析元素空間分布規(guī)律，建立礦床軸向分帶序列，優(yōu)選原生暈地球化學(xué)評價指標，為礦床的深部找礦和外圍找礦提供依據(jù)和參考。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

白音查干銀多金屬礦床位于華北陸臺北緣二連浩特-賀根山晚古生代構(gòu)造-巖漿巖帶內(nèi)，礦床北部約20 km處即是華北陸臺與西伯利亞板塊的碰撞對接帶-二連浩特-賀根山深大斷裂帶。

礦區(qū)出露地層有第四系(Q)、下白堊統(tǒng)大磨拐河組(K1d)、上侏羅統(tǒng)白音高老組(J3b)和瑪尼吐組(J3mn)、下二疊統(tǒng)大石寨組(P1d)(圖1)。第四系(Q)分布廣泛，主要由腐殖土、砂質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、風(fēng)成沙組成。下白堊統(tǒng)大磨拐河組(K1d)主要分布在礦區(qū)西南部白音查干敖包一帶，巖性為礫巖、砂礫巖、砂巖等，富含各類植物化石。上侏羅統(tǒng)白音高老組(J3b)分布于礦區(qū)西北部，由凝灰質(zhì)流紋巖、流紋巖、晶屑流紋巖、巖屑流紋巖組成，呈面狀覆蓋于基底之上。上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組(J3mn)廣泛分布于礦區(qū)東部、東北部及中南部，巖性為安山質(zhì)玄武巖、玄武巖、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等。下二疊統(tǒng)大石寨組(P1d)大面積分布于礦區(qū)中部，巖性為灰黑色變質(zhì)粉砂巖，與上覆侏羅系呈角度不整合接觸關(guān)系。

區(qū)內(nèi)巖漿巖只有石英斑巖，見于礦區(qū)南部鉆孔中，推測為巖株狀，侵入于上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r和下二疊統(tǒng)大石寨組變質(zhì)粉砂巖中。圍巖接觸變質(zhì)現(xiàn)象較明顯，巖體邊部顯示明顯的礦化。

礦區(qū)構(gòu)造以褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造為主。褶皺構(gòu)造主要分布在礦區(qū)西部，由中生界、古生界地層構(gòu)成一軸向北東向，軸面產(chǎn)狀較陡，北西翼較平緩，南東翼較陡的傾斜背斜構(gòu)造。北西翼地層傾角一般為15°～35°，南東翼為倒轉(zhuǎn)翼，地層傾角一般為55°～68°。軸部地層傾向北西，傾角65°～82°。

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造分為控礦斷裂和成礦期后斷裂?？氐V斷裂按其走向可分為北東東向、北東向兩組。主要為蝕變礦化碎裂巖帶，由一條或多條平行斷裂組成，普遍具有銀、鉛、鋅礦化，部分伴有銅礦化，是礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造，顯示張扭性斷裂特征。成礦期后構(gòu)造廣泛發(fā)育于全礦區(qū)，由多條北北東向、北西向斷裂構(gòu)成，表現(xiàn)為平移錯斷含礦斷裂蝕變帶；為壓扭性右行平移斷層，破壞了礦化蝕變帶的連續(xù)性，對礦體起破壞作用。

在礦區(qū)，控礦斷裂影響的范圍內(nèi)，普遍出現(xiàn)中低溫?zé)嵋何g變作用和多金屬礦化。蝕變構(gòu)造巖呈帶狀沿斷裂分布，控制了礦化富集地段的分布。蝕變作用可分為硅化、高嶺土化、綠泥石化、方解石化、螢石化。各種蝕變巖帶由中心向兩側(cè)分別為：多金屬礦化、硅化、綠泥石化、螢石化、方解石化、高嶺土化，呈對稱條帶狀分布。多金屬礦化包括輝銀礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、方鉛礦化、閃鋅礦化及輝鉍礦化等，其中輝銀礦化和閃鋅礦化分布最為廣泛。

圖1 白音查干礦床I區(qū)地質(zhì)簡圖Fig．1 Simplified geological map of I area in Baiyinchagan mine(據(jù)劉樂軍等修編簡化)

2 采樣方法和分析測試

2.1 樣品采集和加工方法

選擇典型的I-0勘探線剖面為研究對象，采用連續(xù)撿塊法采集巖心樣品。一般每5 m采集一個組合樣品；大于20 cm的礦化體、蝕變體加密采樣；大于30 m的連續(xù)地質(zhì)體，每10 m采集一個組合樣品，樣品重量大于300g。采用無污染碎樣設(shè)備加工樣品至-200目，送分析。

2.2 分析測試

本次研究測試了Ag、Pb、Zn等36個元素(氧化物)，等離子體質(zhì)譜法測試Cr、Ni、V、Li、MgO、Na2O、Bi、Cd、Co、Cu、La、Mo、U、Nb、Pb、Th、Zn、W；X射線熒光光譜壓片法測試Ba、P、Ti、Mn、Rb、Sr、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O；發(fā)射光譜法測試Ag、B、Sn；氫化物-原子熒光光譜法測試As、Sb；冷蒸氣-原子熒光光譜法測試Hg；離子選擇性電極測試F；無火焰原子吸收光譜法測試Au。樣品分析質(zhì)量合格率95%以上，樣品分析測試報出率為100%。

分析測試工作由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實驗室完成。

3 不同地質(zhì)體元素分布特征

與地殼豐度和內(nèi)蒙興安-吉黑造山帶的酸性火成巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖的平均值相對比，可以發(fā)現(xiàn)：Ag、Pb、Zn、As、Sb、Hg、B、Bi、Cd、Sn、As、F、B、Bi等元素在礦區(qū)中明顯發(fā)生富集，富集程度很高；構(gòu)成了礦化指示元素系列。Ba、Sr、Ni、La、Co、Ti、V、Na2O等元素在礦區(qū)中貧化，其中Na2O極度貧化(表1)，表明在成礦過程中，這些元素被帶出。

從不同地質(zhì)體中各元素含量最高值和次高值分布現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：

1)礦體中具有最高含量的Ag、Cd、Pb、Zn、Fe2O3元素；同時具有次高含量的As、Sb、Hg、Li、Be、B元素，其中Ag、Pb、Zn達到工業(yè)品位要求，構(gòu)成礦體；Cd達到伴生品位要求，構(gòu)成主要副產(chǎn)品(見表1)。此外分析的單個樣品中多個樣品Sn元素含量較高，可達伴生品位。這表明這里為銀鉛鋅多金屬礦床，除成礦元素外，As、Sb、Hg、Li、Be、B、Fe2O3等7元素構(gòu)成礦體主要伴生指示元素。

2)蝕變粉砂質(zhì)碎裂巖(Brs)中出現(xiàn)Au、Cu、Mo、W等4元素的最高值和的次高值，Ag、Cd、Pb、Zn、Fe2O3等5元素的次高值(表1)，其元素組合中Ag、Cd、Zn、Pb四元素與礦體中存在的四元素高值形成交集。表明了巖石碎裂作用與成礦具有很高的相關(guān)度，構(gòu)造碎裂作用是礦區(qū)的主要成礦作用。

3)蝕變凝灰?guī)r(tus)中出現(xiàn)As、B、Bi、CaO、F、Hg、Li、Nb、Rb、Sn、U等11元素的最高值和Au、Cu、Th等3元素的次高值(表1)。其元素組合中As、B、Hg、Li四元素與礦體中四元素的高值形成交集。表明凝灰?guī)r與成礦具有很高的相關(guān)度，是近礦的一種指示。

蝕變粉砂巖(Ss)中出現(xiàn)Co、Cr、La、Na2O、Ni、P、Sr、Th、Ti、V、Al2O3、K2O等12元素的最高值和Ba、Be、MgO等3元素的次高值。變質(zhì)砂巖(S)中出現(xiàn)Ba、MgO兩個元素的最高值和Co、Cr、La、Na2O、Ni、Sr、Th、Ti、V、K2O等10元素的次高值(表1)。這二類巖石中的元素組合特征與礦體有較大差異；但其中成礦元素Ag、Pb、Zn、Cd的平均值仍然相當(dāng)高(表1)，達到了強異常的程度，表明它們也受到了成礦活動的影響。

4 礦床原生暈研究

選擇試驗區(qū)內(nèi)I礦區(qū)中的典型剖面(I-0勘探線剖面)開展原生暈研究，編制了剖面地球化學(xué)異常圖，計算了礦床原生暈分帶序列。

4.1 礦床原生異常特征

在礦床I-0勘探線剖面上，Ag、Pb、Zn、Cd、Sb等5元素異常范圍寬大、強度很高，向地表和深部均未封閉，異?？傮w向北西傾斜；各元素異常完整的圈定了已知礦體及其蝕變帶的分布范圍，異常形態(tài)與已知礦體及其蝕變帶產(chǎn)狀一致。Hg、As、F、Au等4元素異?？傮w分布在已知礦體及其蝕變帶的前緣及周邊；Bi異常出現(xiàn)在已知礦體中下部位；B異常出現(xiàn)在已知礦體及其蝕變帶的下盤；Sn、W、Fe2O3、Cu等4元素異常出現(xiàn)在礦化蝕變帶中(圖2)。

在礦床I-0勘探線剖面底部，As、Sb、Hg、Ag、Pb、Zn等多元素仍然保持著強異常。表明已控制礦體向深部還有很大的延伸。

礦體分布形態(tài)和元素異常的對應(yīng)關(guān)系反映出元素在軸向上具有一定的疊加和分帶。Ag、Pb、Zn、Cd等主要成礦及伴生元素異常總體顯示出向北西向傾斜的帶狀分布，高值區(qū)顯示出多條北西向傾斜、近似平行帶狀分布的特征，與實際探明的礦體形態(tài)相近，很好地反映了礦體的形態(tài)。F、As、Hg等元素單位：Ag、Au、Cd、Hg：ng/g；Fe2O3、Na2O、K2O、MgO、Al2O3單位：%其他元素單位：ug/g。地殼豐度引用黎彤1976年。酸性火成巖和粉砂巖中國東部內(nèi)蒙興安-吉黑造山帶，粉砂質(zhì)泥(頁)巖為中國東部的引用鄢明才1997年數(shù)據(jù)。S為變質(zhì)粉砂巖、Ss為蝕變粉砂巖、Brs為蝕變粉砂質(zhì)碎裂巖、tus為蝕變凝灰?guī)r。

表1 不同地質(zhì)體中元素含量對比表

圖2 白音查干銀多金屬礦區(qū)I-0勘探線剖面地球化學(xué)異常圖Fig．2 Geochemical anomalies map of I-0 profile in Baiyinchagan silver polymetallic mine

異常主要在礦體及及其周邊分布。Sn異常濃集中心主要出現(xiàn)在礦體中下部；W與Sn有些類似(圖2)，反映出不同元素異常的分帶性。

4.2 礦床原生暈軸向分帶序列研究

目前開展原生暈軸向分帶序列研究的方法主要有直觀經(jīng)驗對比法、分帶性襯度系數(shù)法、分帶指數(shù)法、濃集中心法、重心法等方法[5-9]。本次選用戈里格良的分帶指數(shù)法[10]進行分帶序列研究。

I-0勘探線剖面控制深度700 m以上，分為八個中段，依次為地表、-100 m、-200 m、-300 m、-400 m、-500 m、-600 m、-700 m。計算了各中段的線金屬量，并根據(jù)戈里格良的分帶指數(shù)法計算了線金屬量分帶指數(shù)和變異性指數(shù)及變異性指數(shù)梯度差。

根據(jù)標準化線金屬量分帶指數(shù)計算結(jié)果(表2)，用各中段各元素最高分帶指數(shù)值得到的礦床軸向分帶序列(從上到下)如下：(Mo-F)-(Hg-B)-(Au-Bi)-Cu-Ag-(Pb-Zn-Cd)-(P-Sn-W-Ni-Co-Fe)-(Sb-As)。

這與前人總結(jié)的通用分帶序列有很大差異，常見礦體前緣指示元素As、Sb位于分帶序列的下部，顯示出明顯的礦體疊加特征，預(yù)示有新的隱伏礦體存在。

若考慮各中段各元素次高分帶指數(shù)值分布狀態(tài)(表2)，得到的軸向分帶序列(從上到下)如下： (Mo1-F1-Au2-As2)-(Mo2-Ni2-P2-W2-Co2-Hg1-Fe2-B1)-(Au1-Bi1-B2)-(Pb2-Bi2-Cu1- Ag2-Cd2-Sb2)-(Sn2-Cu2-Ag1-Zn2)-(Pb1-Zn1-Cd1)-(P1-Ni1-Co1-Fe1-W1-Sn1-Hg2-F2)-(Sb1-As1)。

結(jié)合I-0勘探線剖面地球化學(xué)異常特征(圖2)，初步認為，該剖面主要有三段礦體：①出露地表的礦體；②在剖面中部的礦體；③在剖面底部剛露頭的礦體。綜合考慮各中段各元素次高指數(shù)值的分布和對剖面礦體的新認識，總結(jié)出的礦床軸向分帶序列(從上向下)為：(Mo-F-As-Sb)-(Hg-B-(Au-Bi))-Cu-Ag(Pb-Zn-Cd)-(P-Ni-Co-Fe-W-Sn)。

表2 I-0勘探線剖面元素分帶指數(shù)表

注：黃色為最高指數(shù)，棕色為次高指數(shù)。

為了精準確定每個中段每個元素在軸向分帶中的相對位置，計算了變異性指數(shù)及變異性指數(shù)梯度差(表3)，從而確定出白音查干銀多金屬礦床元素軸向分帶序列(從上向下)為： Mo-F- As-Sb-Hg-B-Au-Bi-Cu-Ag-Pb-Zn-Cd-P-Ni-Co-Fe-W-Sn。

上述礦床元素軸向分帶序列與李惠在銀礦山中總結(jié)的熱液銀礦床綜合分帶(從上向下)：Hg、Sb、(I、B、F)-As、Ag-Pb、Cd、Mn、Zn-Au、Cu-Bi、Mo、Sn、Co總體相近[11]；部分元素位置略有變化，其中Mo在熱液銀礦床綜合分帶中為尾暈元素，而本礦區(qū)為前緣暈元素。據(jù)劉英俊等[12]的研究，Mo的成礦溫度可在550℃～90℃之間變化，Mo及伴生組分可形成多種熱液-交代建造(如地?zé)崽镏谐０橛蠱o異常)；Mo也可在溫度<200℃時形成鈾-鉬礦化和金-鈾-鉬礦化和U-Mo絡(luò)合物。因而，Mo異常出現(xiàn)在銀鉛鋅礦帶前緣部位上是可能的，此種Mo異常應(yīng)為低溫時期形成。

5 礦床剝蝕程度評價指標的確定及深部隱伏礦體預(yù)測

依據(jù)礦床的軸向分帶序列可以提取礦床剝蝕程度指標，為礦床深部和外圍預(yù)測提供依據(jù)。李惠等[11]根據(jù)熱液銀礦床綜合分帶系列，用As、Sb、Hg、F、B為前緣元素，Ag、Pb、Zn、Cd為近礦元素，W、Sn、Co、Ni做為尾暈元素，用多參數(shù)累乘或累加來判斷礦體剝蝕程度及變化趨勢，取得較好的預(yù)測效果。

根據(jù)白音查干礦床元素軸向分帶序列，選擇As、Hg為頭暈元素，W、Sn為尾暈元素，進行了標準化對比計算，結(jié)果示于表4中。從地表到深部，((As×Hg)/(W×Sn))值發(fā)生了明顯的變化，比值從低到高，又逐漸降低，在-400 m左右至最低，遂又波動升高，在-700 m中段達最高值，顯示出礦體疊加的信息。

雖然在I-0勘探線剖面有多個礦體疊加，以對比值大小來判斷剝蝕程度造成干擾；但仍可以初步認定(As×Hg)/(W×Sn)比值小于0.01時為深剝蝕；比值在0.01～0.1之間為中等剝蝕；比值大于0.1為淺剝蝕。

表3 I-0勘探線剖面不同中段元素變異性指數(shù)及變異性指數(shù)梯度差

注：地表和-700 m中段為變異性指數(shù)(G),其他中段為變異性指數(shù)的梯度差(ΔG)。

表4 I-0勘探線剖面不同中段(As×Hg)/(W×Sn)比值計算結(jié)果表

注：表列元素值為8個中段中各元素最大值標準化后的平均值。

在白音查干銀多金屬礦床I-0勘探線剖面底部，(As×Hg)/(W×Sn)的比值高達1.17，遠大于0.1，顯示出礦體頭部的特征。同時，以最高分帶指數(shù)得到的礦床初步軸向分帶序列(從上到下，(Mo-F)-(Hg-B)-(Au-Bi)-Cu-Ag-(Pb-Zn-Cd)-(P-Sn-W-Ni-Co-Fe)-(Sb-As))亦有明顯的反分帶現(xiàn)象。這些都預(yù)示著ZK168孔底部發(fā)現(xiàn)的礦體向深部有較大的延伸，此預(yù)測在后續(xù)深部勘探中得到證實，說明選擇的預(yù)測指標具有較高的可信度。

6 結(jié)論

1)通過礦床原生地球化學(xué)異常特征研究和礦床原生暈軸向分帶序列計算，確定礦床軸向分帶序列(自下而上)為：Mo-F-As-Sb-Hg-B-Au-Bi-Cu-Ag-Pb-Zn-Cd-P-Ni-Co-Fe-W-Sn。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合前人建立的熱液銀礦床綜合分帶，確定礦床特征指示元素組為：As、Sb、Hg、F、B為礦體前緣元素，Ag、Pb、Zn、Cd為礦體元素，W、Sn、Co、Ni為礦體尾暈元素。

2)用多參數(shù)累乘或累加可以判斷礦體剝蝕程度及變化趨勢，如 (As×Hg)/(W×Sn)比值可作為白音查干礦床礦體剝蝕程度的評價指標：比值小于0.01時為深剝蝕；比值在0.01～0.1之間為中等剝蝕；比值大于0.1為淺剝蝕。

3)利用礦床原生地球化學(xué)異常特征研究成果和(As×Hg)/(W×Sn)比值，發(fā)現(xiàn)I-0勘探線上存在礦體尾暈和前緣暈的疊加現(xiàn)象，并預(yù)測I-0勘探線-500 m以下礦體向深部還有很大的延伸，預(yù)測結(jié)論在礦床進一步勘探中得到了證實。

致謝

在研究過程中，始終得到了內(nèi)蒙古興業(yè)集團股分有限公司的大力支持和幫助，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所史長義、成杭新、張振海、劉崇民等專家提出了寶貴的建議，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心試驗室提供了高質(zhì)量分析數(shù)據(jù),在此一并致以誠摯的感謝！

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