原生暈地球化學(xué)方法在老礦山外圍評價的應(yīng)用

李　強，李亦凡

（1.湖北省長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430100；2.緊缺戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢430100）

原生暈地球化學(xué)方法在老礦山外圍評價的應(yīng)用

李強*1，2，李亦凡1，2

（1.湖北省長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430100；2.緊缺戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北武漢430100）

危機礦山是關(guān)系國家資源安全和社會經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展的重要問題。擴大礦山的找礦遠(yuǎn)景，是以尋找深部和外圍隱伏礦為基礎(chǔ)的?？辈榈厍蚧瘜W(xué)方法是礦山找礦的有效手段之一。通過對已采礦床的地球化學(xué)研究，掌握礦床元素組合、分帶特征，建立已知礦床的地球化學(xué)評價指標(biāo)，以此為依據(jù)，對預(yù)測區(qū)進行準(zhǔn)確合理的評價，是一種有效的危機礦山資源評價方法，對于勘查和尋找同類型的礦床效果顯著，是老礦山深邊部資源評價的重要手段。

危機礦山；地球化學(xué)方法；評價指標(biāo)

危機礦山可接替資源勘查是我國礦業(yè)界面臨的一個非常緊迫的研究課題。自2004年，國土資源部組織實施的“全國危機礦山接替資源找礦專項”工作，對全國1010座礦山開展資源潛力評估，取得了豐碩的成果。在被調(diào)查礦山中，48%的礦山發(fā)現(xiàn)具有資源潛力，其中預(yù)測資源量可達大型礦床規(guī)模的有111座，中型190座，小型173座，礦山服務(wù)年限平均延長12.6年［1］。新增資源儲量潛在利潤數(shù)千億元。但是，我國礦業(yè)形勢依舊十分嚴(yán)重，在已探明的45種主要礦產(chǎn)資源的保有儲量中，預(yù)計到2020年將僅有6種可滿足或基本滿足生產(chǎn)需求。一些關(guān)系到國民經(jīng)濟命脈的支柱性礦產(chǎn)，如富鐵、富錳、銅、鉻、鉀鹽等礦產(chǎn)將長期短缺［2］。因此，危機礦山接替資源找礦工作依然任重而道遠(yuǎn)。

危機礦山接替資源找礦工作是礦山研究中的一個重要內(nèi)容，擴大礦山的找礦遠(yuǎn)景，延長礦山的服務(wù)年限，是以尋找深邊部隱伏礦為基礎(chǔ)的。而勘查地球化學(xué)則是礦山找礦的有效方法［3-6］。在已知礦區(qū)開展勘查地球化學(xué)研究實際上是對找礦對象做類比勘查，地球化學(xué)首先研究已知礦床的地球化學(xué)特征，元素組合和分帶性，總結(jié)地球化學(xué)找礦參數(shù)和預(yù)測指標(biāo)，建立礦床地球化學(xué)找礦模式。然后對礦床的深邊部和外圍發(fā)現(xiàn)的異常進行模式識別與評價，預(yù)測可能的成礦前景和找礦地段。

1　地球化學(xué)預(yù)測方法步驟

1.1建立已知礦床的元素組合分帶

熱液礦床的異常元素分帶特征是明顯的，易揮發(fā)、活動性元素分布在礦體頭部，構(gòu)成礦床的前緣暈；惰性及高溫元素位于礦體尾部，形成礦床的尾部暈；成礦元素與礦體位置基本一致。元素的分帶為原生暈尋找隱伏礦提供了理論依據(jù)。但是，由于成礦流體組成的多樣性，成礦過程的復(fù)雜性，對于不同的礦床，其元素組合及分帶表現(xiàn)出一定差異性。為查明礦床分帶規(guī)律，需要建立已知礦床的元素組合分帶。

1.2建立已知礦床礦化地球化學(xué)指標(biāo)

國內(nèi)外大量研究表明，金礦床原生暈異常分帶指標(biāo)參數(shù)是提高預(yù)測隱伏礦準(zhǔn)確度和可靠性的重要指標(biāo)，利用前緣元素、成礦元素和尾部元素組成預(yù)測模式指標(biāo)，可以對礦體不同水平進行判斷［7-9］。預(yù)測模式指標(biāo)一般采用前緣元素與尾部元素線金屬量累乘指數(shù)或累加指數(shù)之比，其結(jié)果較之單元素含量或元素對含量所得結(jié)果更加全面，可以更加準(zhǔn)確地反映出流體成礦的地球化學(xué)特點。

1.3預(yù)測與評價

對預(yù)測區(qū)進行巖石地球化學(xué)測量，并利用已建立的成礦地球化學(xué)模式指標(biāo)，研究并預(yù)測預(yù)測區(qū)的成礦遠(yuǎn)景。

2　地球化學(xué)評價方法應(yīng)用實例

新疆東天山石英灘金礦區(qū)位于康古爾塔格—黃山斷裂構(gòu)造帶南側(cè)，苦水大斷裂北部的阿齊山—雅滿蘇島弧帶的北西部［10-11］。在康古爾塔格—黃山斷裂帶構(gòu)造控制下形成了本區(qū)古火山機構(gòu)。火山機構(gòu)處于石英灘火山構(gòu)造盆地的中央，破火山口為橢圓狀，出露面積約為60km2?；鹕綑C構(gòu)的管道中心相為碎斑花崗斑巖，向外過渡為流紋斑巖，邊緣相為碎屑流紋巖，總體呈環(huán)狀分布。圍繞古火山口共發(fā)現(xiàn)3處金異常，其中石英灘金礦位于古火山機構(gòu)的北西部，礦體產(chǎn)出受古火山機構(gòu)邊緣弧形、放射狀裂隙及區(qū)域性斷裂的多重控制（圖1）。

圖1　石英灘金礦床及火山機構(gòu)地質(zhì)略圖

石英灘金礦床是由L1、L2、L3地表礦體及L4和L5隱伏礦體組成，其中以L4號礦體規(guī)模最大，且礦床揭露工程強度高，從地表向深部已建立880m、840m、800m、760m和675m五個完整的采礦中段。通過對各中段穿脈巷道采取地球化學(xué)巖石樣品，經(jīng)分析統(tǒng)計確定L4礦體的原生暈組合及分帶特征。

2.1石英灘金礦元素組合分帶特征

原生暈研究表明：前緣元素As、Sb、Hg的最大幾何平均值位于880m中段，顯現(xiàn)出典型的前緣暈特征，但原生暈寬度As、Sb最大值在800m中段，而Hg的最大寬度在840m中段，反映出疊加暈特征。尾部元素Bi、Mo含量未呈現(xiàn)由上至下的單調(diào)變大，這是礦床成礦作用多期次脈動式疊加造成。Mo的高含量出現(xiàn)在880m和675m中段，Bi元素含量由上至下增高，但最高含量集中在840m中段。Cu、Zn兩個金屬元素呈虧損狀態(tài)，Cu相對富集760m，Zn含量變化在各中段比較平穩(wěn)。Au、Ag含量的幾何平均值由上向下先增大再減少，富礦化主要集中在840～750m中段。通過對指示元素在各中段異常強度、規(guī)模的統(tǒng)計，得到礦體原生暈軸向分帶序列，由前緣至尾部為：Hg-As-Sb-Zn-Ag-Au-Bi-Mo-Cu。

為了建立礦床分帶評價模式指標(biāo)，采用前緣元素線金屬量乘積與尾部元素線金屬量乘積的比值，選擇w（Sb）/w（Bi）、w（Sb）/w（Cu）、［w（As）·w（Sb）］/w2（Cu）、［w （As）·w（Sb）］/［w（Bi）·w（Mo）］和［w（Sb）·w（Hg）］/［w（Cu）· w（Bi）］做分帶評價值回歸方程（表1）。得到礦體分帶評價指標(biāo)（表2）。據(jù)此，可以對礦區(qū)外圍及深部的礦化異常進行合理評價。

表1　L4礦體原生暈軸向分帶評價值線性模式計算表（lgυi）

表2　石英灘金礦床礦體及其原生暈部位分帶評價值指標(biāo)

2.2東北夼異常區(qū)異常評價

東北夼異常區(qū)位于古火山機構(gòu)的北東緣，距石英灘金礦床約5km。異常區(qū)內(nèi)出露的地層為下石炭統(tǒng)阿奇山組，巖性為安山巖、英安巖、蝕變安山巖及杏仁狀安山巖。地表可見多條石英脈，礦化帶寬20～40m，長約1.5km，主要由石英脈、蝕變英安巖和碳質(zhì)細(xì)脈組成。礦化帶中最明顯的蝕變標(biāo)志為褐鐵礦化、硅化，還有少量的綠泥石化、綠簾石化。巖石地球化學(xué)研究表明，東北夼異常區(qū)原生暈特征表現(xiàn)為：前緣元素（As、Sb、Hg）異常強度高，連續(xù)性好，具有完整的濃度分帶；中部元素（Cu、Pb、Zn）呈低背景或負(fù)異常分布；尾部元素（Bi、Mo）呈低強度連續(xù)的弱異常。

根據(jù)已建立的礦床原生暈分帶評價值標(biāo)準(zhǔn)，利用東北夼地表巖石地球化學(xué)樣品的前緣和尾部元素線金屬量求得分帶評價值的對數(shù)值與判斷礦體位置如下：lg ［w（Sb）/w（Bi）］=2.37（前緣）；lg［w（Sb）/w（Cu）］=0.19（礦上）；lg｛［w（Sb）·w（Hg）］/［w（Cu）·w（Bi）］｝=0.65（礦上）；lg｛［w（As）·w（Sb）］/［w（Bi）·w（Cu）］｝=5.4（前緣）；lg｛［w（As）· w（Sb）］/w2（Cu）｝=1.98（前緣）。從這些指標(biāo)可以看出，判為前緣的概率為60%，礦中的概率為40%。東北夼地表Au異常幾何平均值為53.7×10-9，異常規(guī)模及強度相當(dāng)于石英灘金礦體920m水平。因此，推測目前地表礦化剝蝕水平處于礦體的前緣，深部可能存在隱伏礦體。根據(jù)地表礦化異常展布和巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)，在東北夼異常區(qū)礦化蝕變較好的位置布置2個驗證鉆孔，設(shè)計孔深70m。結(jié)果表明：由地表向深部Au含量逐漸升高，鉆孔穿過2個金礦化體，厚度分別為1m和6m，Au平均品位0.31～0.35g/t。最高品位達1.41g/t。此外，鉆孔中樣品As、Sb、Hg前緣元素強度依然較大，說明驗證鉆孔控制仍然太淺，仍未超出前緣暈的空間。

3　結(jié)論及認(rèn)識

在老礦山深部及外圍開展就礦找礦是解決礦山資源危機、增加地質(zhì)儲量的重要途徑。在找礦地質(zhì)理論的指導(dǎo)下，采用合適的找礦方法是成敗的關(guān)鍵。原生暈地球化學(xué)方法是建立在已知礦床地球化學(xué)研究的基礎(chǔ)上，利用相似類比原理，對同一礦區(qū)、具有相同或相似地質(zhì)成礦背景的礦化區(qū)、異常區(qū)進行對比研究，其預(yù)測準(zhǔn)確性較高。

［1］國土部.六成被調(diào)查礦山為危機礦山［J］.礦業(yè)快報，2008（8）：124.

［2］趙鵬大，張壽庭，陳建平.危機礦山可接替資源預(yù)測評價若干問題探討［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，31（2）：111-117.

［3］李惠，岑況，沈鏞立，等.危機礦山深部及其外圍盲礦預(yù)測的化探新方法及其最佳組合［J］.地質(zhì)與勘探，2006，42（4）：62-66.

［4］劉崇民，胡樹起，姚敬金.七里山金礦山的巖石地球化學(xué)異常評價與找礦［J］.物探與化探，2006，30（6）：493-497.

［5］辛洪波，鄧軍，王建國，等.山東焦家金礦床新Ⅲ號脈原生暈研究及成礦遠(yuǎn)景評價［J］.黃金，2005，26（5）：13-16.

［6］曹志敏，李佑國.康定黃金坪金礦床原生暈分帶特征及找礦意義［J］.礦物巖石，1992，12（2）：53-60.

［7］劉崇民，徐外生.湖北雞冠咀隱伏銅金礦床勘查地球化學(xué)概念模型［J］.物探與化探，1996，20（3）：189-197.

［8］欒世偉，陳尚迪，曹殿春.小秦嶺地區(qū)深部金礦化特征與評價［M］.成都：成都科技大學(xué)出版社，1991：63-75.

［9］陳國華，劉連登，王曉東，等.膠東脈型金礦成礦深度與礦體延深的模型研究［J］.長春科技大學(xué)學(xué)報，1999（2）：127-130.

［10］姬金生，薛春紀(jì)，曾章仁，等.新疆東天山康古爾塔格金礦帶研究［J］.地質(zhì)論評，1997，43（1）：69-77.

［11］楊興科，陶洪祥，羅桂昌，等.東天山板塊構(gòu)造基本特征［J］.新疆地質(zhì)，1996，14（5）：221-227.

P59

B

1004-5716（2016）07-0111-03

2015-07-24

2015-07-31

李強（1972-），男（漢族），新疆昌吉人，副教授，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與資源評價教學(xué)及研究工作。