地球化學(xué)方法在吉家洼金礦區(qū)外圍找礦中的應(yīng)用

張為民，劉玉剛，李 磊，吳傳軍，許德如

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南洛陽(yáng)471000;2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南洛陽(yáng)471000;3.中國(guó)科學(xué)院礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州地球化學(xué)研究所，廣州510640)

吉家洼金礦區(qū)位于河南省洛寧縣，是熊耳山金礦田的一個(gè)小型礦床［1］，經(jīng)多年開(kāi)采，資源已近枯竭，通過(guò)礦區(qū)深部挖潛擴(kuò)大資源量已不能滿足礦山生產(chǎn)的需求。因此，在礦區(qū)外圍尋找礦產(chǎn)資源是擴(kuò)大資源量的有效方式。地球化學(xué)找礦方法作為一種成熟的方法［2～6］，在熊耳山地區(qū)及鄰區(qū)已得到廣泛的應(yīng)用并取得了良好的找礦效果［7～12］。根據(jù)區(qū)內(nèi)覆蓋層薄、巖石出露較好等特點(diǎn)，本文選取吉家洼礦區(qū)外圍規(guī)模較大的F1、F7斷裂，對(duì)礦化有利地段進(jìn)行了巖石地球化學(xué)測(cè)量，圈定了多個(gè)異常，并通過(guò)鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)小型金礦一個(gè)，遠(yuǎn)景資源量 (334)?可達(dá)中型規(guī)模［1］，從而解決了礦山資源危機(jī)問(wèn)題。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

吉家洼金礦區(qū)位于華北陸塊南緣熊耳山金礦田 (見(jiàn)圖1)。熊耳山地區(qū)出露地層主要為新太古界太華巖群、中元古界熊耳群和新生界古近系、新近系、第四系，礦區(qū)東部大約7 km處分布有燕山期斑狀含角閃石黑云二長(zhǎng)花崗巖體。區(qū)域基底太華巖群經(jīng)歷了多期次復(fù)雜褶皺變形，早期為近東西向倒轉(zhuǎn)平臥褶皺，晚期則為一系列軸向近南北的大型開(kāi)闊的傾伏背、向形構(gòu)造和弧形褶皺束。這些褶皺構(gòu)造在平面上近平行排列，由西向東依次為:四道溝傾伏向形、草溝傾伏背形、瓦廟河傾伏向形、廟溝崖—五龍溝同斜倒轉(zhuǎn)背形、七里坪弧形褶皺束 (見(jiàn)圖1)。區(qū)域斷裂構(gòu)造也較為發(fā)育，不同規(guī)模、不同期次、不同方向、不同性質(zhì)的各種斷裂廣布全區(qū)。其中，近東西向山前斷裂、馬店—瓦廟河斷裂規(guī)模巨大 (見(jiàn)圖1)，橫貫全區(qū);北東向七里坪—星星陰 (F12)等斷裂對(duì)區(qū)內(nèi)金礦的分布具有明顯的控制作用，部分金礦則直接產(chǎn)于構(gòu)造帶內(nèi)，是區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造［13］。

圖1 河南省洛寧縣南部地質(zhì)礦產(chǎn)略圖Fig.1 Schematic map showing geology and mineral resources in South Luoning County，Henan Province

金礦是區(qū)內(nèi)最重要的礦產(chǎn)，目前已發(fā)現(xiàn)上宮、干樹(shù)凹、虎溝、青岡坪、吉家洼等大型、中型和小型金礦近十處［13～15］，尚待評(píng)價(jià)的金礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)則數(shù)量眾多。這些金礦床或礦點(diǎn)大多數(shù)分布于太華巖群片麻巖中以及太華巖群與熊耳群不整合接觸面附近，并相對(duì)集中于燕山期中酸性侵入巖體外圍 (見(jiàn)圖1)。新太古代變質(zhì)巖原始礦源巖、混合巖化作用和巖漿熱液作用、構(gòu)造控礦作用是形成區(qū)內(nèi)金礦床的主要地質(zhì)因素［13］;礦床成因上，屬巖漿期后熱液作用形成的構(gòu)造蝕變巖型金礦，成礦時(shí)代屬燕山晚期［16～17］。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征與成礦規(guī)律

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

吉家洼金礦區(qū)及外圍出露地層主要為新太古界太華巖群、中元古界熊耳群 (見(jiàn)圖2)。太華巖群由石板溝巖組、龍?zhí)稖蠋r組、龍門店巖組組成。石板溝巖組分布于區(qū)內(nèi)北部和中部，出露面積達(dá)13 km2，為主要賦礦層位，巖性主要為角閃斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、淺粒巖、混合巖等;西南部有少量龍?zhí)稖蠋r組、龍門店巖組出露。太華巖群與上覆熊耳群呈角度不整合接觸。熊耳群下段許山組 (Pt2xn1-1)分布于區(qū)內(nèi)南部，出露面積約4 km2，主要巖性有安山巖、杏仁狀安山巖，局部見(jiàn)少量玄武巖、晶屑凝灰?guī)r、角礫狀安山巖。

圖2 吉家洼金礦區(qū)及外圍地質(zhì)略圖Fig.2 Schematic geological map showing the Jijiawa gold depositand its adjacent region

礦區(qū)及東部外圍位于瓦廟河向形構(gòu)造的東翼及廟溝崖—五龍溝同斜倒轉(zhuǎn)背形構(gòu)造的西翼，太華巖群整體向南西西傾斜，傾角30°—60°，南部熊耳群蓋層則總體南傾，傾角29°—48°。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，不同時(shí)期、不同產(chǎn)狀、不同規(guī)模的斷裂遍布全區(qū)，成群、成帶產(chǎn)出。根據(jù)產(chǎn)狀不同，這些斷裂構(gòu)造可分為北東向、北北東—近南北向、近東西—北東東向和北西向4組 (見(jiàn)圖3)。其中F1、F2、F3、F5、F7、F34、F35、F36、F44、F60等北北東—近南北向斷裂規(guī)模較大，礦化蝕變強(qiáng)，與金成礦關(guān)系最為密切 (見(jiàn)表1)。

圖3 吉家洼金礦外圍構(gòu)造綱要圖Fig.3 Structure outline map showing the adjacent region of Jijiawa gold deposit

F1含礦斷裂帶為區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的斷裂 (見(jiàn)圖3)，北起張家溝西坡，經(jīng)炭窯溝、凈池溝向南延伸出研究區(qū)，橫切太華巖群和熊耳群。F1含礦斷裂帶在研究區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)度3320 m，寬0.16～6.25 m，最寬達(dá)30 m。走向近南北，傾向東，傾角50°—88°。呈波狀延伸，多處出現(xiàn)光滑鏡面，垂直擦痕、斜擦痕、水平擦痕非常發(fā)育。斷裂具有多期活動(dòng)特點(diǎn)，可能經(jīng)歷了張-壓-扭的發(fā)展過(guò)程，走向及傾向上常出現(xiàn)分支。斷裂帶北段圍巖為太華巖群混合巖化片麻巖類;南段則以熊耳群安山巖為主。帶內(nèi)巖性由碎裂巖、蝕變巖、斷層泥礫巖及少量糜棱巖等組成;巖石礦化蝕變強(qiáng)，主要有硅化、綠泥石化、絹云母化等，金屬礦化主要有黃鐵礦化、褐鐵礦化、方鉛礦化、黃銅礦化等。該斷裂帶控制了2個(gè)工業(yè)礦體，即F1-Ⅰ和F1-Ⅱ礦體。

區(qū)內(nèi)巖漿巖非常發(fā)育，除新太古代各種正變質(zhì)巖廣布研究區(qū)北部和中部、中元古代熊耳群火山巖和次火山巖廣布研究區(qū)南部外，中元古代輝綠 (玢)巖，閃長(zhǎng) (玢)巖等脈巖也比較發(fā)育。

金礦體均賦存于含礦斷裂帶內(nèi)，并嚴(yán)格受其控制，礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀與含礦斷裂帶基本一致。礦體一般呈陡傾斜的透鏡狀、薄脈狀、似層狀等，經(jīng)工程揭露和控制，目前已圈出金礦體4個(gè) (F1-Ⅰ、F1-Ⅱ、F7-Ⅰ、F7-Ⅱ)。其中，F(xiàn)1-Ⅰ、F1-Ⅱ?yàn)榈V區(qū)主要礦體，F(xiàn)1-Ⅰ分布于F1-Ⅱ之南 (見(jiàn)圖4)，礦體特征見(jiàn)表2。

表1 主要含礦斷裂特征Table 1 Characteristics of the main ore-bearing faults

圖4 F1-Ⅰ、F1-Ⅱ礦體分布位置縱投影圖Fig.4 Panel projection map of F1-Ⅰ and F1-Ⅱore bodies

2.2 成礦規(guī)律

吉家洼礦區(qū)金礦均產(chǎn)于太華巖群及不整合面附近的熊耳群中，距離太華巖群越遠(yuǎn)，金礦化強(qiáng)度越弱［11～12］。金的富集與含礦斷裂帶的規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)有關(guān)，一般含礦斷裂帶規(guī)模越大，礦體規(guī)模也越大;南北向東傾、北東向北西傾含礦斷裂帶含礦性較好;含礦斷裂帶的分支復(fù)合及其膨大部位、兩斷裂帶的交匯部位金相對(duì)富集;熱液期的石英-黃鐵礦階段和石英-多金屬硫化物階段是金的最主要富集成礦階段。

表2 礦體特征Table 2 Characteristics of the ore bodies

3 化探工作方法

3.1 化探方法選擇

根據(jù)區(qū)內(nèi)覆蓋層薄、巖石出露較好等特點(diǎn)，化探工作方法選用巖石地球化學(xué)剖面測(cè)量。工作對(duì)象首選礦區(qū)東部外圍規(guī)模較大的F1、F7礦化斷裂帶的有利地段 (見(jiàn)圖3)，比例尺1∶2000，剖面長(zhǎng)度180 m，剖面間距200 m。在含礦斷裂帶內(nèi)及其頂?shù)装逡晭r性、蝕變及礦化等特征布設(shè)樣點(diǎn)，圍巖點(diǎn)距10 m，構(gòu)造帶及頂?shù)装甯浇用艿?～5 m。

3.2 樣品采集

采樣時(shí)，在采樣點(diǎn)5 m范圍內(nèi)多點(diǎn)均勻采集同種巖性的新鮮巖石碎塊，組成一個(gè)樣品，原始樣重大于200 g，共采取413個(gè)樣，樣品統(tǒng)一編號(hào)，送河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

3.3 樣品加工及分析

樣品加工采用高鋁瓷襯鄂式破碎機(jī)粗碎后，再用無(wú)污染瑪瑙球磨機(jī)加工至0.074 mm(200目)，混勻，分60～100 g樣用于分析，其余留作副樣。

分析項(xiàng)目為銀、金、銅、鉛、鋅、砷、銻、鉬、鎢、鋇、鉍、錳等12種元素。分析方法:Cu、Pb、Zn、Ag、Mn、Ba用發(fā)射光譜法;Au采用化學(xué)光譜法;W、Mo采用催化極譜法;As、Sb、Bi采用原子熒光法。樣品分析精度合乎有關(guān)規(guī)范要求 (見(jiàn)表3)。

表3 樣品分析精度Table 3 Sample analysis accuracy

4 巖石地球化學(xué)結(jié)果

4.1 微量元素分布特征

區(qū)內(nèi)含礦斷裂帶巖石中 Au、Mn、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Ag明顯高于圍巖，尤其是Au、Cu、Pb、Zn、As、Ag，高出圍巖幾倍到十幾倍。W、Bi稍高于圍巖，而Mo、Ba低于圍巖 (見(jiàn)表4)。

表4 地表微量元素特征Table 4 Trace elements characteristics of surface

4.2 Au與其他元素相關(guān)性

全礦區(qū)微量元素統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，Au與Pb、Zn、Ag、As、Sb的相關(guān)系數(shù)分別為0.326、0.299、0.213、0.442、0.368，呈較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系;與 Mn、Cu、Mo的相關(guān)系數(shù)分別為0.129、0.046、0.021，呈弱相關(guān)關(guān)系;與 Ba、W、Bi的相關(guān)系數(shù)為 -0.03、 -0.002、-0.003，呈極弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

4.3 地球化學(xué)異常特征

4.3.1 地球化學(xué)特征值確定

取巖石原生暈樣413個(gè)，用迭代剔除法計(jì)算了區(qū)內(nèi)各元素的特征值 (見(jiàn)表5)。

表5 元素地球化學(xué)特征值Table 5 List of elements geochemical eigenvalues

4.3.2 異常特征

以50×10-9為異常下限，在F1的北段和南段以及F7的北段均圈出了Au地球化學(xué)異常?，F(xiàn)以F1北段Au異常為例，將區(qū)內(nèi)金異常特征簡(jiǎn)述如下:F1北段金異常分布于與F2斷裂交匯部位以北，控制長(zhǎng)度大于600 m、寬度10～30 m。金含量最低52×10-9，最高大于300×10-9，平均216×10-9，異常北強(qiáng)南弱，異常范圍與Ag、Cu、Pb、Zn、As高度套合;As異常強(qiáng)度呈中段強(qiáng)兩端弱趨勢(shì)，最高值達(dá)835×10-6，異常強(qiáng)度高;Ag、Cu、Pb、Zn含量與Au元素相反，呈南高北低趨勢(shì)，異常強(qiáng)度都很強(qiáng)，最高值大于各礦種的邊界品位 (見(jiàn)圖5)。

綜觀區(qū)內(nèi)金異常特征，Au為研究區(qū)主成礦元素，沿含礦斷裂帶高度富集，形成高強(qiáng)度異常。異常圖中各異常呈線狀展布，與含礦斷裂帶產(chǎn)狀一致，異常寬度與含礦斷裂帶寬度、帶內(nèi)巖石蝕變強(qiáng)度成正比，其中Ag、Cu、Pb、Zn、As各異常強(qiáng)度高，與主成礦元素Au異常套合較好。異常圖上所圈出的其他異常均與斷裂構(gòu)造有關(guān)，為相關(guān)含礦斷裂帶所致。

4.4 礦體剝蝕深度

研究區(qū)含礦斷裂帶內(nèi)，地表As、Sb等礦體前緣元素非常發(fā)育，尤其是As元素最高含量達(dá)835×10-6，比圍巖中高出幾十倍，而W、Mo等礦體尾部元素不發(fā)育，說(shuō)明區(qū)內(nèi)地表礦體剝蝕深度很淺，大部分地段還處于礦體的前緣或礦體頭部［3～6］。因此，出現(xiàn)地表礦體不連續(xù)、品位偏低的現(xiàn)象。向下，逐漸進(jìn)入礦體，品位及厚度都有所提高。

圖5 F1北段地球化學(xué)異常組合圖Fig.5 The combined figure of geochemical anomalies

5 深部預(yù)測(cè)與工程驗(yàn)證

根據(jù)圈出的金異常，首先利用槽探工程對(duì)地表異常進(jìn)行揭露，圈出2個(gè)礦化富集段;然后采用鉆探工程進(jìn)行深部驗(yàn)證。首批在F1上布設(shè)6個(gè)鉆孔，其中有5個(gè)鉆孔見(jiàn)到工業(yè)礦體，只有一個(gè)鉆孔米*克/噸值達(dá)不到工業(yè)礦體要求，特別是ZK1081(見(jiàn)圖6)單樣最高品位達(dá)到20.30×10-6，見(jiàn)礦厚度達(dá)6.26 m，ZK1231見(jiàn)礦厚度5.49 m，平均品位9.29×10-6。根據(jù)工程見(jiàn)礦情況，在F1上圈出2個(gè)工業(yè)礦體，礦體長(zhǎng)度分別為1014 m和560 m，延深235 m。首批深部工程驗(yàn)證結(jié)果表明，礦體與化探Au異常吻合，比如F1北段異常長(zhǎng)度600 m，鉆探工程圈出礦體長(zhǎng)度530 m;礦化強(qiáng)度也與異常強(qiáng)度相吻合，呈北強(qiáng)南弱趨勢(shì)。

為了進(jìn)一步了解F1-Ⅰ、F1-Ⅱ礦體的下延情況，在施工的鉆孔中采取了巖石原生暈樣，采樣方法與地表基本相同，圍巖中取樣間距10 m，斷裂構(gòu)造帶及頂?shù)装寮用艿?～5 m。通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表6。

深部各元素分布規(guī)律:圍巖中Au、Mo、Bi低于地表，Mn、Cu、Zn、W、As、Sb、Pb、Ba、Ag均高于地表;斷裂帶中 Au、Mo高于地表，Mn、Cu、Zn、W、Mo、As、Sb、Pb、Ba、Bi、Ag均低于地表。深部斷裂帶中Au、Pb、Zn、Ag、As、Sb、Bi、Mo高于圍巖，尤其是As比圍巖高8.7倍，Pb比圍巖高5.78倍，Au比圍巖高17.23倍。從鉆探工程施工情況看，深部金礦化比地表強(qiáng)，金品位明顯高于地表。從元素分配規(guī)律看，礦體前緣指示元素隨著深度的增加，含量逐漸降低，而礦體尾部元素Mo、W等隨著深度的增加含量逐漸增加，說(shuō)明向深部已逐漸進(jìn)入礦體。鉆孔中原生暈樣統(tǒng)計(jì)結(jié)果 (見(jiàn)圖7)顯示，其深部除Au、Pb、Ag、Bi礦體元素外，其頭部元素As、Sb仍然很發(fā)育。尾部元素含量雖然有所升高，但幅度很小。因此，可以判斷，礦體向下還會(huì)有一定的延深。在ZK1081下部以160 m間距布設(shè)ZK1082進(jìn)行驗(yàn)證，見(jiàn)到了金礦體，礦體向下延深達(dá)到318 m。平均品位6.75×10-6。隨著后續(xù)工程的施工使礦床規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，(333)+(334)?資源量達(dá)到中型規(guī)模。

圖6 第108勘探線剖面圖Fig.6 The profile map of 108 prospecting line

表6 深部鉆孔微量元素統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 6 Statistical results of trace elements in deep borehole

6 討論與結(jié)論

吉家洼金礦區(qū)及外圍新太古代太華巖群、中元古代熊耳群發(fā)育，出露燕山期中酸性侵入體，斷裂構(gòu)造發(fā)育，多期活動(dòng)，構(gòu)造蝕變帶礦化蝕變強(qiáng)，成礦條件優(yōu)越。金礦體均賦存于含礦斷裂帶內(nèi)，并嚴(yán)格受其控制，形態(tài)、產(chǎn)狀與含礦斷裂帶基本一致，一般呈陡傾斜的透鏡狀、薄脈狀、似層狀等。

通過(guò)對(duì)礦區(qū)外圍F1、F7開(kāi)展系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)測(cè)量，圈定出受斷裂控制的高強(qiáng)度Au異常，對(duì)Au異常進(jìn)行工程驗(yàn)證，鉆孔見(jiàn)礦率特高，首批施工6個(gè)鉆孔中全部達(dá)到邊界品位，其中5個(gè)達(dá)到工業(yè)品位，特別是ZK1081單樣最高品位達(dá)到20.30×10-6，見(jiàn)礦厚度達(dá)6.26 m。對(duì)鉆孔進(jìn)行巖石原生暈采樣化驗(yàn)以及統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示礦體向下還會(huì)有一定的延深，經(jīng)鉆探施工，在斷裂深部打到工業(yè)礦體，礦床規(guī)模擴(kuò)大至中型。取得了地質(zhì)化探找礦重大突破。

圖7 ZK1081巖石地球化學(xué)柱狀圖Fig.7 The rock geochemical column of ZK1081

礦區(qū)外圍共發(fā)現(xiàn)不同規(guī)模的斷裂138條，除較系統(tǒng)的控制了F1、F7之外，還有數(shù)量眾多具有一定規(guī)模且具有不同程度金礦化的斷裂沒(méi)有控制，對(duì)這些斷裂系統(tǒng)開(kāi)展地質(zhì)、物化探工作，均有找到工業(yè)金礦體進(jìn)而取得找礦突破的可能。根據(jù)研究，吉家洼金礦外圍金礦體地表剝蝕深度較淺，前期所施工的鉆探工程所圈定的礦體大部分不封邊，深部也有較好的找礦前景。

吉家洼金礦區(qū)及外圍的找礦突破進(jìn)一步顯示了地球化學(xué)方法在地質(zhì)找礦中的重要性，該區(qū)的找礦成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)該區(qū)及鄰區(qū)今后的地質(zhì)找礦具有較好的借鑒意義。

［1］ 河南省地礦局第一地質(zhì)調(diào)查隊(duì).河南省洛寧縣吉家洼金礦外圍金礦普查報(bào)告［R］.洛陽(yáng):河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，198，2006.No.1 Geological Survey Party of Development of Geology and Mineral Resources of Henan Province，Report on survey of the adjacent region of Jijiawa gold deposit in Luoning county of Henan province ［R］.Luoyang:The No.1 Institute of Geological and Mineral Resources Survey，Development of Geology and Mineral Resources of Henan Province，1984，2006:1～122.

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