與侵入巖有關(guān)的金礦成礦體系中Au與成礦伴生元素相關(guān)關(guān)系研究

楊泉寧，徐明鉆，顧晟彥，陳　峰，杜菊民，蔡衛(wèi)東，黃　巖，高麗坤

(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，江蘇南京210018)

與侵入巖有關(guān)的金礦成礦體系中Au與成礦伴生元素相關(guān)關(guān)系研究

楊泉寧，徐明鉆，顧晟彥，陳峰，杜菊民，蔡衛(wèi)東，黃巖，高麗坤

(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，江蘇南京210018)

摘要：與侵入巖有關(guān)的金礦成礦體系是近十幾年來金礦研究的熱點(diǎn)之一。以澳大利亞新英格蘭造山帶尤臘拉地區(qū)發(fā)現(xiàn)的某金礦脈為研究對象，基于土壤-圍巖-低品位礦化體-礦體，較系統(tǒng)地研究了Au與其他成礦元素的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)Au與As一直呈正相關(guān)，而Au與Na在原生環(huán)境中卻表現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)；另外，Ag、S、Sb 3個(gè)元素與Au在礦體中表現(xiàn)出弱負(fù)相關(guān)，而在其他3種介質(zhì)中表現(xiàn)出正相關(guān)。綜合以上研究結(jié)果，提出以As+Na作為IRGS型金礦的找礦指標(biāo)，同時(shí)應(yīng)重視綜合利用Ag、S、Sb 3個(gè)元素。

關(guān)鍵詞：新英格蘭造山帶；侵入巖；IRGS型金礦體系；成礦伴生元素；找礦地球化學(xué)指標(biāo)；澳大利亞新南威爾士州

0引言

近年來，澳大利亞由于其優(yōu)越的成礦地質(zhì)背景、較穩(wěn)定的社會環(huán)境及完善的礦業(yè)法律法規(guī)體系等特點(diǎn)，正吸引著國內(nèi)一批礦業(yè)企事業(yè)單位和民營投資者到澳洲投資礦產(chǎn)的勘查、開采、貿(mào)易等。本次研究基于澳大利亞新南威爾士州新英格蘭造山帶中尤臘拉(Uralla)地區(qū)的洛基河(Rocky River)金礦礦集區(qū)的勘查工作。

前人(Thompson et al,1999；Lang et al,2000)在研究加拿大育空(Yukon)和美國阿拉斯加地區(qū)斑巖型金礦時(shí)，提出與侵入巖有關(guān)的金礦體系(Intrusion-Related Gold Systems,IRGS)的概念，即在成因和空間上與侵入巖有密切聯(lián)系的金礦床總稱(譚運(yùn)金,2002)。有關(guān)地質(zhì)人員(徐明鉆等,2013)利用該理論，重新厘定了新英格蘭造山帶幾處典型金礦的礦床類型，并初步判別研究區(qū)的金礦脈屬于IRGS型金礦(Leu,2012)，為本次研究奠定了理論基礎(chǔ)。

在完成野外主要實(shí)物工作量的基礎(chǔ)上，以洛基河礦集區(qū)中發(fā)現(xiàn)的某金礦脈為例，根據(jù)IRGS型金礦的相關(guān)成礦理論，綜合運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、巖石礦物學(xué)及地球化學(xué)等相關(guān)理論知識，探討在該類型金礦中Au與其他成礦伴生元素的相關(guān)關(guān)系，并從中總結(jié)出有利的找礦地球化學(xué)指標(biāo)，為后續(xù)可能的地質(zhì)找礦突破提供參考。

1礦區(qū)地質(zhì)特征

新英格蘭造山帶又名新英格蘭褶皺帶，位于東澳造山帶最東部，包括新南威爾士州大部分地區(qū)和昆士蘭州南部Texas地塊，是東澳造山帶中最年輕的褶皺帶。該造山帶由澳大利亞大陸東部邊緣的不同地塊拼貼而成，從新元古代到晚中生代經(jīng)歷了長期的演化過程，但主要形成于志留紀(jì)—石炭紀(jì)，并在泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)時(shí)期處于由西向東俯沖導(dǎo)致的匯聚板塊邊界環(huán)境。褶皺帶內(nèi)出露早—晚古生代火山弧、弧前盆地沉積物和增生楔在內(nèi)的混雜巖，以及大量的造山作用后期侵入巖。

尤臘拉地區(qū)洛基河金礦早在1852年就被發(fā)現(xiàn)，據(jù)文獻(xiàn)(Mackay,1953)，1858—1967年期間，尤臘拉金礦田共產(chǎn)出黃金5 193 kg，而該地區(qū)的原生金礦直到1890年代才被發(fā)現(xiàn)。進(jìn)入20世紀(jì)八九十年代，澳洲 Preksome Pty有限公司、塞浦路斯黃金澳大利亞分公司、孔雀石資源有限公司、Minnelex公司及索維倫黃金有限公司(Sovereign Gold Ltd.)等在該區(qū)通過不同工作手段開展過勘探工作，取得了部分成果。

本次研究工作在尤臘拉鎮(zhèn)西北約10 km處，進(jìn)行了1∶1萬專項(xiàng)地質(zhì)測量、1∶1萬土壤地球化學(xué)測量、1∶2.5萬高精度磁法測量、槽探及鉆探等工作，發(fā)現(xiàn)了某處北東向長約1.4 km的金礦脈，3處槽探工程揭露表明，Au的平均品位為0.75～1.59 g/t(江蘇省地質(zhì)工程有限公司，2014)。后期通過中澳地質(zhì)專家的聯(lián)合考察和研究，認(rèn)為該金礦脈屬于IRGS型金礦。礦區(qū)的地層、構(gòu)造、巖漿巖詳見圖1。

圖1　澳大利亞某金礦脈礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1　Geological map of a gold vein mine in Australia

區(qū)內(nèi)出露地層為石炭紀(jì)桑頓組(Sandon Formation)地層(Csx)，主要巖性為一套灰黑色粉-細(xì)砂狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造的變質(zhì)雜砂巖。地層總體傾向北東，傾角總體較緩，為10°～30°，厚度>200 m。

區(qū)內(nèi)發(fā)育有北東向斷裂，是區(qū)域上北東向大斷裂的次級斷裂。斷層走向20°～35°，傾向北西，傾角70°～80°。斷裂中因含有角礫巖石英脈充填形成構(gòu)造破碎帶。構(gòu)造破碎帶中的角礫為棱角-次棱角狀，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～50%，成分多為變質(zhì)砂巖，亦有長英質(zhì)脈巖，角礫硅化、絹云母化強(qiáng)烈，膠結(jié)物多為硅質(zhì)，局部含有碳酸巖。

研究區(qū)內(nèi)侵入巖主要有早二疊世的班達(dá)拉巖體(Balala PRuud)，后期有大量長英質(zhì)巖脈侵入。巖性為黑云母-白云母-堇青石花崗巖；灰白色；巨?；◢徑Y(jié)構(gòu)；主要礦物為石英、鉀長石、斜長石，少量黑云母、白云母，副礦物有堇青石、磁鐵礦、磷灰石等。鉀長石：斑晶一般為肉紅色，斑晶粗大，一般5～20 mm，大的超過50 mm，自形程度高，厚板狀，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為30%。斜長石：白色，板狀，大小2～10 mm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約10%～20%。石英：無色，他形粒狀，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約50%。黑云母：片狀或粒狀集合體，棕黑色，質(zhì)量分?jǐn)?shù)<5%。巖體在與圍巖的接觸帶附近，礦物顆粒相對較小，蝕變主要有鉀化、鈉長石化，往巖體內(nèi)部蝕變?nèi)?，礦物顆粒變大。

長英質(zhì)脈巖(主要為花崗閃長巖和閃長巖)在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，多侵入于變質(zhì)砂巖中，尤臘拉花崗閃長巖體內(nèi)也有少量侵入。長英質(zhì)巖脈為一種淺色脈巖，缺乏暗色礦物，典型特征是具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)，似砂糖狀。此種巖石幾乎全部為淺色礦物組成，主要礦物為石英和長石，偶爾出現(xiàn)微量黑云母、白云母等礦物。巖石絹云母化強(qiáng)烈，局部甚至高嶺土化。長英質(zhì)巖脈產(chǎn)狀多為北西向，地表露頭寬5～30 m不等，沿走向一般不超過200 m。

2土壤中Au與成礦伴生元素的關(guān)系

研究區(qū)1∶1萬土壤地球化學(xué)采樣密度100 m×40 m，共采集2 300件樣品，采樣深度50 cm左右，主要采集B層土壤。分析測試Au、Ag、As、Bi、Cu、Mo、Sb、Sn、W、Zn、Pb 11個(gè)元素(表1)，分析的準(zhǔn)確度、精密度、報(bào)出率、重復(fù)性檢驗(yàn)、異常抽查、外部質(zhì)量控制及重復(fù)樣采樣檢驗(yàn)均符合相關(guān)規(guī)范，滿足下一步數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的要求。

表1　測試分析方法及檢出限

將分析結(jié)果導(dǎo)入多元統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS，參與統(tǒng)計(jì)的樣品為2 300件，采用Pearson相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)方法對Au和其他元素進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)(表2)。

表2　Au與其他元素之間相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

注：“*” 表示置信水平為 0.05；“**”表示置信水平為 0.01

由表2可見，在次生環(huán)境中，置信水平為0.01的情況下，Au與As的正相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)0.17，次為Sb和W。盧煥章(2013)曾經(jīng)詳細(xì)討論過金礦床中金與黃鐵礦和毒砂的密切關(guān)系，其中提到與侵入巖有關(guān)的金礦床，指出金除以可見金形式存在于礦物中外，同時(shí)還多以不可見金形式存在于黃鐵礦和毒砂的化學(xué)鍵晶格中。另外，國外有學(xué)者(Hart et al,2000)指出IRGS型礦床存在遠(yuǎn)離侵入體的礦化，該種礦化由特征金屬組合為Au+As+Sb+Hg±Pb±Zn。因此，次生環(huán)境中Au表現(xiàn)出與As和Sb相對較高的正相關(guān)特性，正是IRGS型金礦床中礦物及金屬組合的特征。

3鉆孔巖芯中Au與成礦伴生元素的關(guān)系

在研究區(qū)該金礦脈完成了4處鉆孔，具體鉆孔位置及鉆探參數(shù)見圖1。共采集樣品118件，分析元素27個(gè)。在進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析之前，將低于檢出限的樣品剔除，實(shí)際參與統(tǒng)計(jì)樣品93件。為便于統(tǒng)計(jì)不同類型元素之間的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)前人的研究成果(劉英俊等,1984；馬生明等,2009)，將27個(gè)元素分成6大類(表3)，分析的精密度、準(zhǔn)確度、內(nèi)外檢均合格，數(shù)據(jù)滿足下一步統(tǒng)計(jì)分析的要求。

表3　元素分類、測試方法及檢測限

為進(jìn)一步研究隨著金礦化程度的增強(qiáng)，Au與其他成礦伴生元素的相關(guān)關(guān)系，以及在圍巖→低品位礦化體→礦體體系中的變化情況，本次研究設(shè)定w(Au)(g/t)<0.1、0.1～1、≥1，分別對應(yīng)圍巖、低品位礦化體及礦體，參與多元統(tǒng)計(jì)的樣品數(shù)分別為39、35、19，從參與統(tǒng)計(jì)的27個(gè)元素中，挑選出與Au相關(guān)關(guān)系最強(qiáng)的5個(gè)元素，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

鉆探結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)金礦體多賦存于桑頓地層為主的變質(zhì)雜砂巖或以花崗閃長巖和閃長巖為主的長英質(zhì)巖脈中，金礦化常與強(qiáng)烈的碳酸鹽化和泥化伴生，主要載金礦物毒砂和黃鐵礦呈浸染狀分布于方解石細(xì)脈中(圖2)。

圖2　ZK0703孔巖芯(深186.9～187.2 m，w(Au)=1.1 g/t)Fig.2　Core from the drill hole ZK0703(at a depth interval of 186.9～187.2 m, the mass fraction of Au is 1.1 g/t)

由表4可見，在圍巖中，與Au呈正相關(guān)且相關(guān)系數(shù)依次減弱的有As、Ag、S、Sb，其中Au與As的相關(guān)系數(shù)最高，為0.41；呈負(fù)相關(guān)的為Na，相關(guān)系數(shù)為-0.40。在低品位礦化體中，與Au呈正相關(guān)且相關(guān)系數(shù)依次減弱的有As、Sb、Ag、S，其中Au與As的相關(guān)系數(shù)最高，為0.64；呈負(fù)相關(guān)的為Na，相關(guān)系數(shù)為-0.35。在礦體中，與Au成正相關(guān)的為As，相關(guān)系數(shù)為0.26；呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)系數(shù)依次減弱的為Ag、Na、Sb、S，其中Au與S負(fù)相關(guān)系數(shù)最低，為-0.11。

4討論

以澳洲IRGS型金礦為例，綜合土壤和鉆孔的相關(guān)分析結(jié)果，從土壤→圍巖→低品位礦化體→礦體，較系統(tǒng)地探討了在不同介質(zhì)中，伴隨著Au礦化程度的增強(qiáng)，Au與其他成礦伴生元素之間的相關(guān)關(guān)系(圖3)。

表4　Au與其他元素相關(guān)關(guān)系統(tǒng)計(jì)表

注：“* ”表示置信水平為 0.05；“**”表示置信水平為 0.01

圖3　Au與其他成礦元素的相關(guān)系數(shù)在土壤、圍巖、　　低品位礦化體及礦體中的變化特征Fig.3　Variation of correlation coefficients between 　gold and other ore-forming elements in soil,　 wall rocks, low-grade mineralized bodies and orebodies

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，無論是次生還是原生環(huán)境中，隨著金礦化強(qiáng)度的增強(qiáng)，As與Au都呈正相關(guān)性，且相關(guān)程度要高于其他4個(gè)元素，并且在低品位礦化體中，正相關(guān)系數(shù)達(dá)到最高。Na與Au都呈負(fù)相關(guān)性(土壤測試結(jié)果缺少Na)，圍巖中負(fù)相關(guān)性最強(qiáng)，礦體中最低。Ag、S、Sb 3個(gè)元素與Au的相關(guān)系數(shù)，在土壤(測試結(jié)果缺少S)、圍巖和低品位礦化體中均表現(xiàn)為正相關(guān)，但在礦體中卻表現(xiàn)出弱的負(fù)相關(guān)，這可能是礦體參與統(tǒng)計(jì)的樣品數(shù)較少，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果出現(xiàn)一定的誤差。

從成礦理論上看，由于毒砂作為IRGS型金礦的主要載金礦物之一，導(dǎo)致As和Au的正相關(guān)性無論在次生還是原生環(huán)境中都應(yīng)存在。而Na的負(fù)相關(guān)可以解釋為由于IRGS型金礦成礦因后期熱液的影響多產(chǎn)生“鉀化”的跡象，使得含Na的造巖礦物中Na被K所取代，導(dǎo)致Na明顯貧化。

綜合來看，結(jié)合As、Na與Au呈強(qiáng)烈的正(負(fù))相關(guān)特性，利用這2個(gè)元素作為IRGS型金礦的找礦指標(biāo)進(jìn)行土壤地球化學(xué)調(diào)查，能盡快圈定目標(biāo)靶區(qū)；利用該指標(biāo)進(jìn)行巖石地球化學(xué)勘查時(shí)，能快速判斷出礦化蝕變帶，為下一步找礦工作指明方向。

此外，由于Ag、S、Sb與Au在圍巖和低品位礦化體中均表現(xiàn)出不錯(cuò)的正相關(guān)性，因此建議在開展同類金礦的巖石地球化學(xué)勘查時(shí)，應(yīng)綜合利用這3個(gè)元素作為1個(gè)指標(biāo)來確定礦化蝕變的位置。

5結(jié)論

(1) 在土壤中，Au與As的正相關(guān)系數(shù)最高，達(dá)到0.17，次為Sb和W。

(2) 在圍巖中，與Au呈正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)依次減弱的有As、Ag、S、Sb；呈負(fù)相關(guān)的為Na。在低品位礦化體中，與Au呈正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)依次減弱的有As、Sb、Ag、S；呈負(fù)相關(guān)的為Na。在礦體中，與Au成正相關(guān)的為As；呈負(fù)相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)依次減弱的為Ag、Na、Sb、S。

(3) 開展土壤地球化學(xué)和巖石地球化學(xué)勘查時(shí)，推薦以As+Na作為總和指標(biāo)，能快速圈定靶區(qū)并鎖定礦化蝕變帶。同時(shí)應(yīng)重視Ag、S、Sb 3個(gè)元素的指示作用，提高巖石地球化學(xué)勘查的成功率。

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Correlations between gold and other ore-forming elements in intrusion-related gold metallogenic system

YANG Quan-ning,XU Ming-zuan,GU Sheng-yan,CHEN Feng,DU Ju-min,CAI Wei-dong,HUANG Yan,GAO Li-kun

(Jiangsu Geology & Mineral Exploration Bureau,Nanjing 210018，Jiangsu,China)

Abstract：The intrusion-related gold metallogenic system is a research focus among gold deposit researches around the world in the recent decade. Taken the discovered gold veins in Uralla, New England Orogen, Australia as examples, this study discussed the correlation between Au and other metallogenic elements in soil, wall rocks, low-grade gold mineralized bodies and ore bodies. The results show that Au generally has a positive relationship with Au in the system, but a significantly negative relationship with Na. In addition, Ag, S and Sb display a relatively week negative correlation with Au in ore body, while they show a positive correlation with Au in soil, wall rocks and low-rade gold mineralized bodies. It is thus proposed that, As and Na can act as a combined exploration index for intrusion-related gold systems, especially in soil and lithological geochemical exploration, and a compresensive utilization of Ag, S and Sb should also be emphasized.

Keywords：New England Orogen；intrusion-related gold system；metallogenic elements； geochemical exploration indexes； New South Wales, Australia

作者簡介：楊泉寧(1955—)，男，研究員級高級工程師，主要從事礦產(chǎn)勘查工作，E-mail:yqn1955@163.com

基金項(xiàng)目：2012江蘇省省外、國外礦產(chǎn)資源風(fēng)險(xiǎn)勘查專項(xiàng)資金“澳大利亞新南威爾士州尤臘拉(Uralla)地區(qū)金礦普查”

收稿日期：2014-07-08；編輯：侯鵬飛

中圖分類號：P595；P618.51

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-3636(2015)01-0007-06

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.01.7