架子臺溝低品位鉛鋅礦原生暈地球化學特征及深部礦產(chǎn)預(yù)測

伍光鋒李 健 王 博 李曉亞

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

架子臺溝低品位鉛鋅礦原生暈地球化學特征及深部礦產(chǎn)預(yù)測

伍光鋒*李 健 王 博 李曉亞

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

提 要 對架子臺溝一帶1：50 000化探異常檢查中，地表發(fā)現(xiàn)有鉛鋅礦化顯示，經(jīng)對激電測深異常深部鉆探驗證發(fā)現(xiàn)有低品位鋅礦（化）體。通過系統(tǒng)采集0號勘探線上的2個鉆孔中巖石、礦石樣品，進行原生暈特征研究分析表明：礦體近礦元素為Ag、Pb、Zn、Cd，尾礦元素為W、Sn、Bi；軸向分帶序列由上至下為：Pb-Au-Ag-Mo-Bi-Sn-Cu-Cd-W-Zn。對成礦元素與相關(guān)金屬元素進行聚類分析、因子分析，并結(jié)合激電測深結(jié)果，認為在礦體的側(cè)部、深部仍可能有盲礦體。

架子臺溝低品位鉛鋅礦 原生暈 分帶指數(shù) 深部礦產(chǎn)預(yù)測

0　引言

架子臺溝低品位鉛鋅礦床位于大興安嶺中南段，突泉-翁牛特Pb、Zn、Ag、Fe、Sn、REE成礦帶（Ye、Ym、Yll）（Ⅲ-50）【1】，大興安嶺主峰錫-富鉛鋅-鐵-銅成礦帶【2，3】的北部。本礦床所在突泉—烏蘭浩特一帶，區(qū)域成礦條件較好，主要發(fā)育與燕山期火山-次火山巖有關(guān)的熱液脈型礦床，但近年來找礦效果不甚理想，未發(fā)現(xiàn)有大型鉛鋅礦床，且礦（化）點不多。在本次對架子臺溝一帶1：5萬化探異常的檢查中，地表發(fā)現(xiàn)有鉛鋅銀礦化（硫化礦），對其深部激電異常進行深部鉆探驗證中，發(fā)現(xiàn)有低品位鋅礦（化）體。

隨著我國對礦產(chǎn)調(diào)查工作的持續(xù)，工作程度的投入，越發(fā)凸顯地表找礦的艱難和復雜程度，因此加強對原評價較低（乙級、丙級）的化探異常的地表及其深部檢查，對礦產(chǎn)調(diào)查越來越重要。通過對架子臺溝一帶施工少量的鉆探進行巖石、礦體樣品系統(tǒng)采集，進行原生暈特征研究，并結(jié)合激電測深異常，綜合對礦區(qū)深部找礦工作的開展，為后期礦區(qū)礦產(chǎn)勘查提供參考意見。

1　礦床地質(zhì)

架子臺溝低品位鉛鋅礦床位于天山-興蒙造山系（Ⅰ）中的（Ⅰ-1）大興安嶺弧盆系，Ⅰ-1-6錫林浩特巖漿?。≒z2）。中生代屬大興安嶺火山巖帶。

本區(qū)出露地層主要為上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組，巖性主要為安山質(zhì)晶屑凝灰熔巖、安山質(zhì)凝灰熔巖，安山質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，次為安山巖，少量安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)晶屑凝灰熔巖、火山角礫巖、集塊巖；上侏羅統(tǒng)白音高老組，巖性主要為流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖、流紋質(zhì)巖屑凝灰熔巖、英安質(zhì)晶屑凝灰熔巖、英安質(zhì)晶巖屑凝灰熔巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r。區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡單，主要為斷層，主要發(fā)育北東向、北西向兩組。斷層兩側(cè)或一側(cè)，均伴有硅化、絹云母化、綠簾石化等蝕變。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有早白堊世二長閃長玢巖、閃長玢巖，后期侵入瑪尼吐組中；花崗閃長巖脈、石英脈發(fā)育。區(qū)內(nèi)的蝕變主要有硅化、褐鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化、黃鐵礦化（圖1）。根據(jù)礦床地質(zhì)特征，成礦與燕山晚期中酸性火山-次火山巖關(guān)系密切，為熱液脈型礦床。

圖1　架子臺溝低品位鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)略圖Fig.1 Geological and minerals diagram of low grade lead-zinc area at Jiazitaigou

區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)4條含銀鉛鋅礦化蝕變帶，寬幾十厘米至160m，Ag最高64.9g/t，Pb最高1.27%，Zn0.24%。蝕變主要為硅化、褐鐵礦化、黃鐵礦化，多呈浸染狀、帶狀分布。共圈出1條鉛鋅礦化體、1條鋅礦體、2條鋅礦化體（見圖2），具體特征如下：

圖2　架子臺溝低品位鉛鋅礦區(qū)0號勘探線剖面圖Fig.2 Profile map of No.0 prospecting line of low grade lead-zinc area at Jiazitaigou

鉛鋅礦化體：賦存于在NW向礦化蝕變帶中，寬0.6m，傾角50°，Pb含量0.36%、Zn0.34%。

鋅礦體；賦存于硅化、黃鐵礦化安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r中，由鉆孔ZK02控制。礦體位于孔深211.85m處（標高550～600m），厚0.5m，鋅品位Zn 1.5%，伴生鉛含量Pb 0.034%、硫含量S 3.48%。礦體傾角65°。

2條鋅礦化體；均賦存于硅化、黃鐵礦化安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r中，由鉆孔ZK02控制。礦體位于孔深202.85m、221.85m處（標高550～600m），均厚0.5m，鋅品位分別為Zn 0.51%、Zn 0.52%，伴生元素鉛含量分別為Pb 0.15%、Pb 0.018%，硫含量分別為S 0.83%、S5.06%。礦體傾向207°，傾角65°。

2　樣品的采集及測試

本次區(qū)內(nèi)原生暈樣品采集于0號勘探線ZK01、ZK02鉆孔。樣品巖性主要為安山質(zhì)晶屑凝灰熔巖。在巖芯取樣時，可見后期穿插的石英細脈，以及明顯的硅化、黃鐵礦化、綠泥石化等蝕變現(xiàn)象，說明后期熱液充填交代作用比較明顯。在該勘探線地表，槽探（JTC02）揭露見有鉛鋅礦化體（Pb 0.35%、Zn 0.34%），ZK02鉆孔深部見有鋅礦化體、礦體（見圖2）。

對每個鉆孔的巖芯由上到下每隔4m左右進行取樣，共采集112件樣品。對樣品進行了10種元素測試，由中化地質(zhì)礦山總局中心實驗室完成，其中Zn、Pb用X射線熒光光譜儀測定、Ag、Sn、Mo采用發(fā)射光譜法測定，Bi采用原子熒光光度計測定，Au、Cd采用原子吸收分光光度計測定，W采用示波極譜儀測定。

3　原生暈濃度分帶特征

原生暈的分帶性是原生暈重要的特點之一。在礦體和原生暈的不同斷面上，各元素在地球化學暈中的位置可以有很大的變化，從而決定了礦體和原生暈的分帶性。原生暈的內(nèi)界與礦體的外界一致。在礦產(chǎn)勘查地球化學中，元素的分帶是定性判斷礦體埋深、礦體剝蝕程度和潛在礦床有用組分預(yù)測的基礎(chǔ)【4】。

按照X±S（X為平均值、S為標準差）的標準對原生暈樣品原始數(shù)據(jù)進行篩選，剔除大于X+3S和小于X-3S的異常數(shù)據(jù)。剔除異常值后，對服從對數(shù)正態(tài)分布的元素Cu、Bi、Zn、Mo、W取中值作為異常下限值，對其余不服從正態(tài)分布的元素取平均值作為異常下限值。以異常下限（Ca）的1、2、4倍作為圈出元素的外、中、內(nèi)帶（表1）。根據(jù)表1分帶參數(shù)，繪制架子臺溝找礦靶區(qū)0勘探線原生暈剖面圖（圖3）。

圖3中各元素原生暈均有以下特征：

（1）除Au、Ag、Bi元素外，其它元素均具有明顯的外、中、內(nèi)帶，結(jié)構(gòu)完整（表1）。Cu、W、Sn元素內(nèi)帶規(guī)模較小，中、外帶分布較大，表明其在地層深部較富集，但分異差，未形成礦化。Ag元素的異常主要分布于上部，且具有向上富集、往下減弱的趨勢。Au元素異常分布較為均勻，地表局部富集，總體含量偏高，含量0.05×10-6～0.14×10-6，表明其在地層中較富集，但分異較差，未見有內(nèi)帶及礦化出現(xiàn)，因此Au在該剖面上主要表現(xiàn)為高背景。Mo元素異常主要集中于西側(cè)中部，圈閉較好。Sn、Cd、Bi元素均具有從地表向下富集的趨勢，且在下部異常未圈閉，反映了元素繼續(xù)向下積聚的趨勢。從各元素的分布形態(tài)分析，形態(tài)較為簡單，總體能反映礦體向南傾。

（2）Pb、Zn元素在上部、下部均有富集，且中部不連續(xù)的異常剖面形態(tài)，表明本區(qū)成礦過程中至少有兩期含鉛鋅流體，且上部含Zn少、下部含Pb少。Pb在上部形成礦化，而在下部含量較少，未分異成礦；而Zn則相反，在上部含量少，在下部則富集成礦。Cd與Pb、Zn的原生暈發(fā)育形態(tài)相似，說明Cd對Pb、Zn礦體具有很好的指示作用。

（3）從各元素原生暈發(fā)育形態(tài)分析，比較直觀地看出，在剖面上部主要富集Ag、Pb、Zn元素，為上部礦化體（地表）的近礦元素。Cu元素異常主要集在剖面東中部，中內(nèi)帶規(guī)模較小，整體表現(xiàn)為外帶，且異常內(nèi)帶處與Pb、Zn、Ag元素異常不一致，指示作用不明顯。Mo、Bi、Sn、W元素異常分布于剖面中、下部，地表礦化體的下部、深部Zn礦體的上部，表明了Mo、W、Sn、Bi元素為地表礦化體的尾礦元素。Cd元素在地表和中下部均見有富集，且在中下部分異富集明顯，為下部Zn礦體的前緣暈元素。Zn元素異常主要集中在下部，與礦體相套合，且Zn元素異常在下部未圈閉，且有往下擴大趨勢，且未見有明顯的Bi、Sn、W尾礦暈出現(xiàn)，推測往下深部仍有盲礦體。

表1　架子臺溝靶區(qū)樣品中元素的分帶參數(shù)Table 1 Element strip parameter of some samples from Jiazitaigou

圖3　架子臺溝低品位鉛鋅礦區(qū)0勘探線原生暈剖面圖Fig.3 Primary halo profiles for No.0 prospecting line of low grade lead-zinc at Jiazitaigou

4　原生暈軸向分帶特征

分帶序列的研究對于判斷礦體的剝蝕程度和預(yù)測盲礦體具有重要意義。原生暈軸向分帶序列研究中常用的方法有格里戈良分帶指數(shù)法、重心法【5，6】。本次采用分帶指數(shù)法來分析軸向分帶。

將0勘探線原生暈剖面從地表往下劃分為三個中段：750m、650m、550m計算出各段元素的線金屬量，然后進行標準化處理，進而計算出分帶指數(shù)（表2）。按元素分帶指數(shù)所在截面位置由淺至深將所有元素排列，可初步排出分帶序列為（Au、Ag、Pb）—（Mo）—（Cu、Bi、Sn、W、Cd、Zn）。

根據(jù)變化指數(shù)（G）和變化梯度差（△G）原理，可對同一中段的元素排列順序進行確定：

（1）對于處于上部（750m標高截面）的Au、Ag、Pb，利用變化指數(shù)進行計算：GAu=39.03、GAg=4.34、GPb=116.57。當分帶指數(shù)最大值同在于剖面最上截面時，G值越大，反映該元素向上積聚的趨勢。因此，上部元素由淺至深的排列序列為Pb—Au—Ag。

表2　0勘探線剖面元素分帶指數(shù)Table 2 Element strip index of No.0 prospecting line profile

（2）對于中部（650m標高截面），只有Mo元素。

（3）對于下部的Cu、Sn、Bi、W、Cd、Zn，計算其變化指數(shù)G：GCu=12.34、GSn=10.02、GW=28.8、GBi=7.25、GZn=130.14、GCd=13.89。G值越大，反映該元素傾向于向下積聚，因此下部元素排列順序為Bi—Sn—Cu—Cd—W—Zn。

根據(jù)上述各截面分帶指數(shù)的變化指數(shù)或變化梯度差的計算，0勘探線軸向分帶序列由上至下為：Pb—Au—Ag—Mo—Bi—Sn—Cu—Cd—W—Zn。與Beus等總結(jié)的多金屬礦床標準軸向分布序列（Sb、As1、Hg）—Cd—Ag—Pb—Zn—Cu—Bi—Mo—Sn—As2—W相比，有所區(qū)別。不同之處在于：在分帶序列前面未見前緣暈元素Cd的出現(xiàn)，只見有近礦元素Pb、Ag，表明區(qū)內(nèi)地表遭受了一定程度的剝蝕；Cu在序列中位于Bi、Sn高溫金屬元素后面、W的前面，表明Cu處于氣化—高溫階段分異富集，對成礦指示作用不明顯；而下部Zn礦體的前緣暈元素Cd，位于W、Zn的前面，表明該期次鋅礦化頂部位于地表礦化體的尾礦暈位置（Mo、Bi、Sn、W），這可能是由多期礦化重復疊加造成的錯位顯示。分帶序列中的Pb、Zn分別賦存于方鉛礦、閃鋅礦中，Cu主要賦存于黃銅礦中，而Ag以輝銀礦形式存在。Cd賦存于閃鋅礦中。W、Sn、Mo可能賦存在高溫熱液形成的毒砂礦物中。Zn位于序列下方且在Sn、W高溫金屬元素之后、異常向下未封閉，表明在深部還可能有新的礦體出現(xiàn)。

5　成礦及伴生元素的組合特征

圖4　原生暈元素R型聚類分析Fig.4 R cluster analysis of primary halo element

5.1R型聚類分析

各變量最原始數(shù)據(jù)進行標準化，采用組間聚類的方法，計算各變量間的相關(guān)系數(shù).最后得出聚類分析譜系圖（圖4）。以距離0.354為限，可將各元素分為5個群：第一、二、五群都是單元素群，分別為Au、W、Mo，相關(guān)性較差，與其他元素關(guān)系不密切；第三群包括Ag、Pb、Zn、Cd，相關(guān)性較好，尤其Zn、Cd；第四群包括Cu、Bi、Sn，其中Bi、Sn元素相關(guān)性較好，Cu一般。其中，第一群Au元素為中低溫成礦元素。第二、四、五群元素均為高溫金屬元素。第三群元素為中-高溫金屬元素，在區(qū)內(nèi)為主要成礦元素。這些成礦元素在運移過程中，出現(xiàn)了遷移和富集；但是由于沉淀時的物化條件不同，礦物沉淀的先后順序不同，造成了元素的地球化學分帶。聚類分析反映出了這些元素地球化學性質(zhì)的差別。分類結(jié)果很好地體現(xiàn)了不同元素間的地球化學親緣性。

以距離0.0425為限，可將第三群分為Ag和 Zn、Cd、Pb兩個亞群。其中Pb、Zn、Ag為本區(qū)主要成礦元素。其中Zn能形成工業(yè)意義的礦體，Pd、Ag為伴生成礦元素，Cd為前緣暈指示元素，與成礦關(guān)系密切。

5.2因子分析

因子分析是降維分析中的一種。降維后得到的因子具有更為明確的意義，可以揭示各個變量之間的內(nèi)在關(guān)系，具有一定的地質(zhì)意義。各因子往往是一定地質(zhì)作用的表征。采用主成分分析法提取了5個主因子，其累計方差貢獻率達到了81.17%，可以認為包括了原始變量中的絕大部分信息。為使各因子地質(zhì)意義更為明確，對因子載荷矩陣進行了方差極大旋轉(zhuǎn)（表3）。

表3　原生暈旋轉(zhuǎn)因子矩陣（正交）Table 3 Revolving factor matrix of primary halo（direct cross）

從表3中反映出，各元素可劃分出4個主因子：F1的主要載荷因子為Zn、Pb、Cd、Ag；F2的主要載荷因子為Sn、Bi；F3的主要載荷因子為Ag、Mo；F4的主要載荷因子為W；F5的主要載荷因子為Cu、Au。其中，F(xiàn)1反映的主要是近礦暈元索；F2、F3、F4等因子反映的是尾暈元索；F5因子與前4個因子之間的關(guān)系不密切，其與成礦關(guān)系不大。

6　激電測深異常及深部礦產(chǎn)預(yù)測

在0號勘探線深部礦化地段進行了激電測深（S00-S23），點距為20m，共計24個測深點。從激電測深的成果分析，地表礦化蝕變反應(yīng)為低阻高極化組合異常特征。由于地表礦化以褐鐵礦化為主，硫化礦物含量較低，因此激發(fā)極化效應(yīng)反應(yīng)不是很強烈，極化率反應(yīng)為1.5%左右，電阻率在500?·m以下（圖5）。

在標高700m上下，極化率都呈現(xiàn)了不同程度的抬升，可分為J1、J2、J3異常。從電阻率分析，極化率異常均位于高阻與低阻的結(jié)合部位。通過2個鉆孔ZK01、ZK02對J1、J2異常深部驗證（ZK01未穿過J1異常中心），在ZK02中J2異常附近發(fā)現(xiàn)3條鋅礦體（圖2），其鋅品位最高Zn 1.5%。J1異常處未發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦體，但ZK01中見有原生暈Au、Pb、Zn異常。J3異常尚未驗證，結(jié)合上述原生暈特征分析，依據(jù)J2異常的鉆探驗證結(jié)果，推測其仍為礦致異常，為一盲礦體，但其礦化情況尚需進一步鉆探驗證。

圖5　S00-S23測深視極化率斷面圖Fig.5 Section map of S00-S23 depth sounding polarizability

7　結(jié)論

（1）架子臺溝低品位鉛鋅的礦體前緣暈元素為Cd，近礦元素分別為Ag、Pb、Zn，尾礦元素為W、Sn、Bi；軸向分帶序列由上至下則為：Pb—Au—Ag—Mo—Bi—Sn—Cu—Cd—W—Zn。上部只見有近礦暈，表明區(qū)內(nèi)地表遭受了一定程度的剝蝕。深部有向下未閉合的Zn元素異常，且Zn位于分帶序列高溫金屬元素W的后面，未出現(xiàn)有尾礦暈，表明在深部還可能有新的礦體出現(xiàn)。

（2）對成礦元素與相關(guān)金屬元素進行聚類分析、因子分析，并結(jié)合激電測深結(jié)果，認為在礦體的側(cè)部（激電測深J2異常）、深部仍可能有盲礦體。

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7 邵躍. 熱液礦床巖石測量（原生暈）找礦［M］.北京：地質(zhì)出版社，1997

Some lead-zinc mineralization had been found during the test of 1：50000 geochemical exploration， and the deep drilling verification for electrical sounding abnormity validated the existence of low grade zinc body. We also found that the sub-ore elements were Ag、Pb、Zn、Cd，tailing lements were W、Sn、Bi；and the axial zoning sequence were Pb-Au-Ag-Mo-Bi-Sn-Cu-Cd-W-Zn from top to bottom， by collecting the rocks and samples from No.0 exploration line. The result of cluster analysis and factor analysis on ore-forming element and some metal element shows that there are maybe some more blind orebodies at both side and deep side of the orebody.

2015年全球鉀的儲量、產(chǎn)量和消費

2015年，全球鉀礦的年生產(chǎn)能力為5200萬噸，預(yù)計到2019年將增加至6100萬噸。一半以上的新增產(chǎn)能將來自白俄羅斯、加拿大、中國和俄羅斯的擴產(chǎn)。其余新增產(chǎn)能則主要來自白俄羅斯、加拿大、俄羅斯、土庫曼斯坦和烏茲別克斯坦等國家的新礦山開發(fā)。2015年，白俄羅斯、加拿大、中國和俄羅斯4國占全球產(chǎn)量的75%，預(yù)計到2019年這4個國家產(chǎn)量將占全球產(chǎn)量的80%。其他進行鉀項目開發(fā)的國家有澳大利亞、巴西、加拿大、剛果（布）、厄立特里亞、埃塞俄比亞、哈薩克斯坦、老撾、秘魯、泰國和英國，但這些項目均不在2020年之前完成。

2015年，估計世界鉀消費比2014年略有增加，鉀肥消費總量為3550萬噸K2O。主要鉀肥消費在印度和南美洲。預(yù)計到2019年鉀肥消費量將增加到3950萬噸K2O，亞洲和南美洲是主要消費增長區(qū)域。

2014-2015年全球主要國家鉀產(chǎn)量和儲量

（慕騫 摘譯自USGS：Mineral Commodity Summaries—POTASH，2014～2015）

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF PRIMARY HALO OF LOW GRADE LEAD-ZINC AT JIAZITAIGOU

Wu Guangfeng Li Jian Wang Bo Li Xiaoya
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou， Hebei， 072754， China

low grade lead-zinc at Jiazitaigou； primary halo；strip index；deep minerals prediction

P618.4：P632.2

A

1006-5296（2016）01-0007-09

* 第一作者簡介：伍光鋒（1981～），男，資源勘查專業(yè)，高級工程師

2015-10-30；改回日期：2015-11-02