軸向分帶在黑龍江三道灣子金礦原生暈測量中的應(yīng)用

蔣艷明

（遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院，遼寧 鞍山 114038）

0 引言

成礦熱液在沿構(gòu)造帶上升、滲透和充填的過程中，由于溫壓等物理化學(xué)條件、成礦溶液的成分和性質(zhì)、圍巖成分的不斷變化，導(dǎo)致不同元素在成礦時間上存在先后關(guān)系，空間分布上出現(xiàn)分帶特征［1］。原生暈分帶性理論以及分帶序列特征的研究是圈定找礦靶區(qū)、評價已有礦體深部地球化學(xué)特征、分析礦區(qū)成礦潛力的理想方法［2］。近年來，國外采用正負(fù)異常結(jié)構(gòu)研究原生暈的分帶特征，我國對有色金屬礦床分帶研究的文獻(xiàn)也常有見及，且在尋找隱伏礦體的方法中，利用分帶性理論評價深部成礦前景取得了一定的效果。本文以黑龍江三道灣子金礦［3－9］為例，計算出軸向分帶序列和分帶性指數(shù)，以對礦體深部成礦潛力進(jìn)行評價。

1 礦床地質(zhì)－地球化學(xué)特征

三道灣子金礦位于小興安嶺的西北部，出露地層主要為上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組（J3t）、下白堊統(tǒng)光華組（K1gn）及第四系（Q）。塔木蘭溝組出露巖石有粗安質(zhì)火山角礫巖和粗面安山巖，富含金的石英脈在該組地層的NW向斷裂破碎帶中發(fā)育；光華組出露巖石主要有凝灰?guī)r、火山角礫巖、流紋巖和英安巖等；第四系主要分布在法別拉河及其支流河谷中，堆積物包括砂、礫石及亞黏土。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以NW向斷裂為主，含金石英脈和礦化蝕變帶主要分布于斷裂中（圖1）。區(qū)內(nèi)NW向構(gòu)造為導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造，NE向構(gòu)造為控礦構(gòu)造。石英脈兩側(cè)可見硅化角礫巖，其中有硅質(zhì)細(xì)脈穿插。區(qū)內(nèi)出露的侵入巖主要為中粒二長花崗巖，發(fā)育礦物包括鉀長石、斜長石、石英和黑云母。區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育在安山巖中，主要為流紋斑巖和輝綠玢巖。

金礦體的總體走向?yàn)镹W向，傾向NE（15°～80°），傾角45°～77°，平面上呈曲線狀延展，產(chǎn)狀變化較大，深部金礦體有向NW側(cè)伏的特點(diǎn)。目前共圈定3條礦脈帶40個金礦體（其中有21條盲礦體），其中的Ⅰ2，Ⅰ3，Ⅲ1，Ⅲ2，Ⅲ6，Ⅲ7為主要礦體。主要礦體多呈脈狀，長度70～212m，厚度1.25～6.06m，控制延深60～180m；小礦體則呈透鏡狀，礦體規(guī)模小于主要礦體。礦石以石英脈型礦石為主，有少量的蝕變火山巖型和蝕變火山碎屑巖型礦石，根據(jù)礦石的貧富程度分為工業(yè)品位礦石和低品位礦石，工業(yè)品位礦石主要產(chǎn)于石英脈中，而低品位礦石則產(chǎn)于石英脈的邊部或蝕變的火山（碎屑）巖中；礦石屬低硫石英脈型，礦石礦物的特點(diǎn)是硫化物少（＜5%）、金銀碲化物多見。圍巖蝕變類型有硅化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、螢石化等，金礦化與硅化的關(guān)系密切［3－4］。

圖1 研究區(qū)礦帶構(gòu)造略圖Fig.1 Structural sketch of the study area

礦區(qū)巖石的Au，Ag元素在石英脈和硅化粗安巖中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，在上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組中含量偏高；As，Sb元素則在上侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組、下白堊統(tǒng)光華組中明顯偏高。本區(qū)Au元素分布極不均勻，最高值與最低值相差達(dá)3 000倍，富集成礦的可能性大；Ag元素的平均值略高于克拉克值，其極值比近300倍，同樣具有富集的可能；As元素的平均值是克拉克值的10倍以上，其極值比近300倍，變異系數(shù)較大，對找金具有重要指示意義；Sb元素變異系數(shù)較大，其極值比近2 000倍，成礦可能性較大，同時對金具有指示意義。

2 原生暈軸向分帶特征

熱液礦床的原生暈具有明顯的分帶性，其中含礦溶液在運(yùn)動方向上顯示出的軸向分帶尤其重要，分帶序列的建立對于評價隱伏礦體的規(guī)模、埋藏深度以及剝蝕水平有指導(dǎo)性意義，在很大程度上加大了地球化學(xué)找礦的深度。

對三道灣子金礦區(qū)采用分帶指數(shù)法研究原生暈的分帶特征。首先計算出不同標(biāo)高工程中各樣品的元素線金屬量值并對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化后的某元素線金屬量與所在截面標(biāo)準(zhǔn)化后的各元素線金屬量的比值作為分帶指數(shù)，再將所研究元素根據(jù)其分帶指數(shù)最大值所在的截面位置由淺至深的順序排列，并初步確定出分帶序列。本文以Ⅰ號礦脈帶的原生暈剖面為例介紹應(yīng)用的具體過程。

表1 樣品的元素線金屬量Table 1 Element linear productivity of samples

表2 標(biāo)準(zhǔn)化各元素線金屬量Table 2 Normalized linear productivity of each element

表3 各元素的分帶指數(shù)Table 3 Zoning index of each element

（1）選取剖面中的成礦及指示元素Au，Ag，Cu，Pb，Zn，W，Mo，As，Sb，Bi，Te和 Hg，由于孤立地研究各指示元素含量不足以全面提供找礦信息，特計算出各元素線金屬量作為統(tǒng)計量，以期更好地反映參與形成原生暈物質(zhì)的量，按照下列公式計算出線金屬量（表1）。

式中，Ci為樣品中元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；CA為元素的異常下限；Li為樣品所代表的長度。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化線金屬量。為使不同元素間的金屬量具有可比性，將第一步計算得到的金屬量值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，對不同截面元素線金屬量乘以相應(yīng)系數(shù)，調(diào)整至相同數(shù)量級進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（表2）。

（3）計算分帶指數(shù)。為對比不同元素在不同標(biāo)高線金屬量的大小并排序，以每個截面為單元，計算出各元素線金屬量的和，將某元素的線金屬量與其的比值作為分帶指數(shù)（表3），可大大減小原始資料的偶然誤差。根據(jù)各元素分帶指數(shù)的大小確定其所屬截面，然后由上至下將各截面元素順序排列，得到初步分帶序列：（Sb，Mo）→As→（W，Pb，Bi）→（Au，Zn，Te，Ag，Hg，Cu）。

（4）計算分帶指數(shù)在垂直方向上的變化度（G），確定同一截面上各元素的富集程度及順序，以排列出最終的分帶序列［3］。變化度（G）所反映的富集程度具有矢量的性質(zhì)，為不同標(biāo)高元素富集程度的矢量和，本區(qū)最后得出的分帶序列為：

與經(jīng)典分帶序列相比，該金礦主成礦元素Au，Ag和主礦化劑元素Te相對在下部富集，而Mo和Pb相對富集于上部，這是受該地區(qū)特殊的成礦熱液系統(tǒng)所影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，礦石中僅可見極其微量的黃鐵礦和黃銅礦，未見其他類型的硫化物，表明該成礦系統(tǒng)貧硫。通過研究礦石礦物，確認(rèn)主成礦元素Au和Ag主要呈碲化物形式存在，Au，Ag與Te呈顯著的正相關(guān)。

元素在成礦系統(tǒng)中沉淀順序主要取決于熱液系統(tǒng)的物理化學(xué)條件和元素的地球化學(xué)親合性。在本礦區(qū)富碲貧硫的特定成礦系統(tǒng)中，大離子半徑的Te元素優(yōu)先與大離子半徑的Au元素形成穩(wěn)定的碲化物沉淀，然后與Ag形成相應(yīng)的碲化物沉淀，因此Au和Ag在礦體的下部相對發(fā)育。在該貧硫的熱液體系中，由于Mo，Pb和Zn等元素親硫性相對較弱，導(dǎo)致其沉淀較晚而在礦體上部相對富集。

3 礦床深部成礦評價

3.1 確定分帶性指數(shù)

根據(jù)確定的軸向分帶序列可以看出，Mo，As和Sb富集于礦體上部，可作為礦體前緣的指示元素；而Zn和Cu富集于礦體下部，可作為礦體的尾暈指示元素。為使異常分帶特征更加明顯，選取多個元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘積的比值作為分帶性指數(shù)來判斷礦體的剝蝕水平。選取 Mo·Sb／Zn·Au，Mo·As·Sb／Zn·Au·Cu，Mo·As·Sb／Zn·Cu，Mo·As·Sb／Zn·Pb·Cu和As·Sb／Au·Zu作為分帶性指數(shù)對礦體深部進(jìn)行評價（表4）。

3.2 礦體深部成礦評價

礦區(qū)Ⅲ號礦帶分帶性指數(shù)特征（圖2）表明，As和Sb元素主要富集于成礦元素Au和Ag的上部，而Cu和Zn元素主要富集于成礦元素Au和Ag的下部，分帶特征呈單調(diào)規(guī)律排列，沒有出現(xiàn)礦暈的相互疊加特征，證明研究區(qū)礦脈形成于同一期含礦熱液，與礦石礦物特征的研究結(jié)果吻合。Ⅲ號礦帶富礦段出現(xiàn)在標(biāo)高80m處，深部已出現(xiàn)尾暈元素異常，且沒有新的礦暈與其疊加，表明其深部成礦潛力較差。

表4 Ⅰ號礦帶分帶性指數(shù)計算結(jié)果Table 4 Calculation of zoning index of ore zoneⅠ

圖2 Ⅲ號礦帶分帶性指數(shù)分布特征Fig.2 Characteristics of zoning index distribution of ore zoneⅢ

與礦區(qū)Ⅲ號礦帶相比，Ⅰ號礦帶的分帶性指數(shù)大于已知礦體標(biāo)高160m處的分帶性指數(shù)值，小于200m處的分帶性指數(shù)值，其值與Ⅲ號礦帶180m處的分帶性指數(shù)值相當(dāng)，表明Ⅰ號礦帶剝蝕程度與Ⅲ號礦帶標(biāo)高180m處剝蝕程度相當(dāng)，且前緣元素在地表富集現(xiàn)象明顯，而尾暈元素則沒有明顯富集特征，指示該礦脈深部仍有成礦潛力，對比Ⅲ號礦帶富礦段出現(xiàn)在標(biāo)高80m的位置，Ⅰ號礦帶富礦段距地表的深度應(yīng)為100m左右。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)分帶序列為 Mo→Sb→As→Pb→W→Bi→Hg→Ag→Zn→Te→Au→Cu。Mo，As和Sb可作為礦體前緣指示元素，而Zn和Cu可作為礦體的尾暈指示元素。

（2）分帶性指數(shù)特征表明，Ⅲ號礦帶深部成礦的可能性較小，Ⅰ號礦帶深部成礦潛力較大，富礦段應(yīng)在距地表100m左右。

［1］黃薰德，吳郁彥.地球化學(xué)找礦［M］.北京：地質(zhì)出版社，1986.

［2］李惠，張文華，劉寶林，等.金礦床軸向地球化學(xué)參數(shù)疊加結(jié)構(gòu)的理想模式及其應(yīng)用準(zhǔn)則［J］.地質(zhì)與勘探，1999，35（6）：40－43.

［3］蔣艷明.黑龍江省三道灣子金礦土壤和巖石地球化學(xué)異常特征及其意義［D］.長春：吉林大學(xué)，2009.

［4］張志華.黑龍江省三道灣子金礦礦床地質(zhì)特征及成礦模式研究［D］.長春：吉林大學(xué)，2009.

［5］劉寶山，呂軍.黑河市三道灣子金礦床地質(zhì)、地球化學(xué)和成因探討［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2006，30（4）：481－485.

［6］武子玉，王洪波，徐東海，等.黑龍江黑河三道灣子金礦床地質(zhì)地球化學(xué)研究［J］.地質(zhì)論評，2005，51（3）：264－267.

［7］陳靜，孫豐月，何書躍，等.黑龍江三道灣子金礦床流體包裹體特征及礦床成因分析［J］.黃金，2012（1）：8－14.

［8］趙天宇，趙海濱，孫豐月，等.黑龍江三道灣子金礦床同位素年齡對成礦時代的約束［J］.中國地質(zhì)，2013，40（4）：1202－1208.

［9］陳靜，孫豐月.黑龍江三道灣子金礦床鋯石U－Pb年齡及其地質(zhì)意義［J］.黃金，2011，32（5）：18－22.