廣東梅子窩鎢礦床59#脈構(gòu)造疊加暈研究

劉駒先 ，田晗鈺 ，韋龍明 ，翁海蛟 ，謝淑萍 ，連參軍

（1.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004；3.核工業(yè)243大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；4.華北油田公司第二采油廠，河北 霸州 065700）

廣東梅子窩鎢礦是一個(gè)老礦山，礦山由于開采年限過久以及探礦工作的滯后，導(dǎo)致資源儲(chǔ)量的嚴(yán)重枯竭，目前屬于資源危機(jī)型礦山。因此，為保障礦山的可持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展，開展礦山深部“探礦增儲(chǔ)”迫在眉睫。構(gòu)造疊加暈找盲礦法是研究構(gòu)造蝕變帶中原生疊加暈特征、提取構(gòu)造中成礦信息，并用于盲礦預(yù)測的方法[1-4]。即研究每一期次形成礦體—暈的軸向分帶及不同期次形成礦體—暈在構(gòu)造空間上疊加結(jié)構(gòu)，建立礦床構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ?，確定盲礦預(yù)測標(biāo)志，據(jù)此開展深部預(yù)測工作，提出盲礦區(qū)靶位[5-7]。本文應(yīng)用構(gòu)造疊加暈理論，順應(yīng)礦山深、邊部探礦需求，通過求取礦山主礦脈之一的59#脈地球化學(xué)背景，構(gòu)建梅子窩鎢礦59#脈構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｐ?，確定深部的礦體預(yù)測標(biāo)志，為探尋深部盲礦提供理論依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

梅子窩鎢礦位于粵北山字型構(gòu)造的東面，東西向構(gòu)造巖漿帶上九峰巖體的南部，貴東巖體的北部，瑤嶺復(fù)背斜的東部。礦區(qū)賦礦地層以寒武、奧陶系的淺變質(zhì)砂巖和砂質(zhì)板巖為主。礦區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育，其中褶皺構(gòu)造主要為楊梅山背斜和橫路下向斜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，加上由于多期活動(dòng)疊加，形成復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)，以幾何形態(tài)和力學(xué)性質(zhì)對其劃分，可分為近EW向、NE向、NNE向及NW向四組斷裂帶，以NNE向?yàn)橹?。礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要分為加里東期的都坑英安玢巖、印支期的嶂下花崗閃長巖和燕山期隱伏花崗巖（圖1）[8]。

梅子窩礦區(qū)的礦化面積約3.2 km2，礦脈主要以NW-SE走向延展，同向展布的礦脈帶延長2 550m，南北寬1 250m，脈帶寬度約0.20～0.55m，其脈帶最寬可達(dá)0.95m，延深約為180～450m，最大可延伸至580m左右。礦脈延長約100～700m，最大延伸至1 300m，礦脈（體）一般由2～7個(gè)單體側(cè)幕的交替所組成，其中單體的長度通常約80～350m，深度可達(dá)280～750m左右，一般重疊部分的長度約30～170m，礦脈主要呈右行斜列、雁行左行平行側(cè)幕狀排列[9]。

礦區(qū)的礦石礦物主要為石英-黑鎢礦與石英硫化物-黑鎢礦，礦物組合相對比較簡單，在礦石中也見有少量白鎢礦；脈石礦物以石英為主，其次螢石、長石、白云母及方解石等。礦區(qū)的圍巖蝕變類型以云英巖化、硅化及螢石化為主，有黃鐵礦化、絹云母化、毒砂化及碳酸鹽化等。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形、半自形及他形結(jié)構(gòu)，為乳濁狀與溶蝕結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要以塊狀構(gòu)造、晶洞構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造為主。

圖1 梅子窩鎢礦區(qū)地質(zhì)平面圖[8]Fig.1 Geological map of Meiziwo tungsten ore district

2 微量元素地球化學(xué)特征

2.1 樣品采集與處理

根據(jù)李惠等[10]構(gòu)造疊加暈采樣要求，研究采樣間距設(shè)為15m，樣品重量約為400 g。在對地表、坑道及鉆孔構(gòu)造帶詳細(xì)觀察的基礎(chǔ)上，采集構(gòu)造疊加暈樣品自59#礦脈，分別在720m中段、680m中段、640m中段、600m中段、560m中段，分別采集了2、5、5、5、6件礦脈樣，共計(jì)23件。所有樣品經(jīng)過分選，除去表面風(fēng)化的殘留物后，在碎樣室磨碎至74μm，送廣東澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室分析，采用ME-MS61四酸消解，7900電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行綜合分析，測定精密度（RSD）可達(dá)0.1%，常用該儀器做相關(guān)樣品的微量元素分析。

2.2 指示元素的選取

礦體指示元素的合適選取，在構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｐ偷慕⒑兔さV體預(yù)測的效果中有重要作用。一般優(yōu)先選取主要成礦元素及其伴、共生元素中的數(shù)種到十余種即可滿足研究目的要求。在南嶺地區(qū)鎢礦床中與成礦元素（W）共（伴）生的元素有 Sn、Mo、Bi、Be、Nb、Ta 等元素[11]。綜合利用前人[12-16]對鎢礦原生暈的研究成果及梅子窩鎢礦礦石的物質(zhì)組成和特征，試驗(yàn)選取了 Ag、As、Be、Bi、Cd、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Pb、Sb、Sn、W、Zn 作為分析研究梅子窩構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｐ偷闹甘驹亍?/p>

2.3 梅子窩鎢礦59#礦脈微量元素地球化學(xué)背景

（1）圍巖元素含量分布特征。將背景樣品中15種指示元素的含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到板巖和花崗巖中指示元素的極差都較大，且全背景樣中元素的最大值多為幾何平均值加上幾倍的標(biāo)準(zhǔn)差。對這種情況的處理，一般利用背景樣品中各指示元素含量的對數(shù)值做分布圖[17-18]，結(jié)果顯示多數(shù)元素含量分布呈現(xiàn)偏離正態(tài)分布的形式[19]，表明研究區(qū)是經(jīng)受過多次地球化學(xué)作用疊加而形成的綜合地質(zhì)體。圖2為以W含量對數(shù)值的分布為例。

圖2 圍巖中W含量對數(shù)頻率分布圖Fig.2 Lg frequency distribution of W content in wall rock

（2）背景值的求取。結(jié)合梅子窩礦區(qū)的實(shí)際情況，試驗(yàn)所采樣品的數(shù)量有限，且采自礦體周圍，屬異常地段，可能受一定的礦化影響，并不服從正態(tài)分布，故可以通過樣品含量的眾值來求取背景值Co[20]。其中眾值Mo的計(jì)算公式如式（1）。

式中：xo為眾值所在組的起始值；i為組距；P1為眾值前一組頻率；P2為眾值所在組的頻率；P3為眾值后一組頻率。

分別計(jì)算出花崗巖、板巖的幾何平均值和根據(jù)公式（1）計(jì)算出的礦區(qū)背景值（Co）（表 1），利用濃度克拉克值來判斷礦區(qū)圍巖中各元素的富集情況。所采樣品可能受一定的礦化影響，計(jì)算過程中剔除了部分含特高值的樣品，最終保留9件板巖和5件花崗巖樣。

從表1可以看出，所采集的板巖與花崗巖中所顯示的富集元素基本相同，從礦區(qū)背景濃度克拉克值可以看出礦區(qū)內(nèi) Ag、As、Be、Bi、Cd、Mo、Pb、Sb、Sn、W元素相對富集，富集程度由大到小為Bi＞As＞W(wǎng)＞Ag＞Pb＞Sn＞Be＞Cd＞Mo＞Sb。

（3）礦體元素組合特征。梅子窩鎢礦59#礦脈各指示元素的最大值（max）、最小值（min）、幾何平均值（g）、標(biāo)準(zhǔn)差（S）、變異系數(shù)（V）及富集系數(shù)（E）如表2所示。

從表2可以看出59#礦脈中指示元素Ag、As、Be、Bi、Cd、Cu、Mn、Mo、Pb、Sb、Sn、W、Zn 相對富集，表明梅子窩鎢礦的物質(zhì)來源主要靠深部熱液體系提供，其中Co在礦脈中的富集系數(shù)小于1，可能是由于少量的Co元素被帶出后進(jìn)入圍巖。

為了對各指示元素之間的親疏關(guān)系做進(jìn)一步的了解及確定礦化元素的組合，對樣品分別進(jìn)行了R型聚類分析及因子分析，分析結(jié)果如圖3。

表1 梅子窩鎢礦圍巖中微量元素含量特征Tab.1 Characteristics of trace elements in wall rock of Meiziwo tungsten deposit

表2 梅子窩鎢礦59#礦脈元素地球化學(xué)參數(shù)特征Tab.2 Elemental gcochemical parameters of 59#vein of Meiziwo tungsten deposit

圖3 59#礦脈R型聚類分析圖Fig.3 R type cluster analysis of 59#vein

由圖3可以看出，在對59#礦脈各指示元素的聚類分析中，在相似水平取20的情況下，元素可分為 4 大類，第一類由 Bi、Sb、Mo、Ag、Pb、As、Fe、Cd、Zn、Co組成，其中 Sb、Mo、Ag、Pb、Zn、As為典型的中低溫?zé)嵋旱V床元素組合；第二類由Cu和Sn組成；第三類由W和Mn組成，；Be單獨(dú)組成第四類。在相似水平取 15 的情況下，Bi、Sb、Mo、Ag、Pb 聚為一類；As、Fe為一類 Cd、Zn、Co為一類；Cu 和 Sn 為一類；W、Mn、Be各自形成一類，說明成礦元素的W與其他元素關(guān)系并不密切。

從表3可得出，第一個(gè)因子的特征值達(dá)最大值為5.09，同時(shí)也提供了最大的方差33.93%，前五個(gè)因子所累計(jì)的方差為83.49%，且特征值都大于1。可以認(rèn)為這五個(gè)因子為影響成礦的主要因子，已經(jīng)體現(xiàn)了初始數(shù)據(jù)的主要信息，再對這5個(gè)因子進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn)。

結(jié)合梅子窩鎢礦礦床地質(zhì)特征、元素的地球化學(xué)性質(zhì)，根據(jù)元素因子分析時(shí)載荷越大的因子對原始變量的貢獻(xiàn)越大[21]，可由表4得出59#礦脈（體）五個(gè)主因子的元素組合解釋：F1[Mo、Sb、Bi、Pb、（W）]為硫化物和鎢礦化因子，主要生成輝鉬礦、輝鉍礦及方鉛礦并與鎢礦的富集存在一定關(guān)聯(lián)；F2[Zn、Cd、Co、（Ag）]為硫化物因子，主要形成閃鋅礦；F3[As、Fe（Bi、W、Ag）]為硫化物及鎢礦化因子，表明晚期鎢礦的富集與毒砂、黃鐵礦有關(guān)；F4[Cu、Sn、（Fe、W）]為硫化物及鎢礦化因子，表明早期鎢礦的富集與黃銅礦、錫石有關(guān)；F5[Mn、（Pb、Ag、W）]表明黑鎢礦的富集也與錳類礦物有關(guān)。

表3 59#號礦脈元素因子分析方差累計(jì)表Tab.3 Analysis of variance accumulative table for element factor analysis of 59#vein

表4 梅子窩鎢礦59#礦脈因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷Tab.4 Factor analysis orthogonal rotation factor load of 59#vein of Meiziwo tungsten deposit

3 構(gòu)造疊加暈特征及模型

3.1 元素分帶

根據(jù)指示元素在礦體中的含量與礦區(qū)的背景值，將異常濃度劃分為外帶（弱異常帶）、中帶及內(nèi)帶（強(qiáng)異常帶）。研究構(gòu)造疊加暈濃度分帶結(jié)合了所采集樣品各指示元素的含量特征及范圍，最終得到梅子窩構(gòu)造疊加暈濃度分帶結(jié)果見表5。

3.2 單一成礦作用原生暈特征

梅子窩鎢礦床因其多期多階段成礦作用疊加，使其構(gòu)造疊加暈元素分布形態(tài)特征復(fù)雜多樣。研究通過分析59#礦脈的指示元素濃度分帶的縱投影圖（圖4）揭示伴生元素與成礦元素W的關(guān)系，識別其單一成礦作用所形成的礦體暈特征。

由圖4可以看出，在59#礦脈720～560m中段的區(qū)間內(nèi)，各指示元素均有明顯的異常出現(xiàn)，說明研究所選指示元素對礦體有較好的指示作用。其中，W的內(nèi)帶異常分為上下兩個(gè)部分，這兩部分異常顯示不完整，可以推測59#礦脈存在上下疊置的兩個(gè)W礦富集段。以W元素為基準(zhǔn)得出，Sb、As元素的內(nèi)帶異常多分布于 W 的上部，Bi、Pb、Mn、Ag、Zn、Cu幾種元素內(nèi)帶異常與W較一致，Be、Sn則多分布于W的下部，其他元素顯得相對模糊。最終得到梅子窩鎢礦床單一成礦作用所形成的原生暈軸向分帶序列（由淺到深）為：Sb、As（前緣暈）→W、Bi、Pb、Mn、Ag、Zn、Cu（近礦暈）→Be、Sn（尾暈）。同時(shí)發(fā)現(xiàn) W 存在多個(gè)內(nèi)帶異常以及前緣暈與尾暈共存現(xiàn)象，顯示出多期成礦疊加的特點(diǎn)。

圖4 59#礦脈各指示元素縱投影異常示意圖Fig.4 Longitudinal projection anomalous sketch of each indicator element in 59#vein

3.3 礦脈（體）原生暈軸向分帶

在熱液礦床中分帶性為原生暈最主要的特征，即礦脈體為成礦熱液沿構(gòu)造帶內(nèi)遷移的過程中由于物理化學(xué)條件改變而沉淀的礦物組合所形成。前人研究[3，5，10]認(rèn)為，礦床的軸向分帶理論對于研究礦床的地球化學(xué)特征及深部隱伏礦體預(yù)測有著非常重要的指示意義。

研究利用分帶指數(shù)法[22]得出梅子窩鎢礦59#礦脈（由深到淺）原生暈軸向分帶序列為Cu→Sn→Co→Be→Ag→As→Zn→Cd→Sb→Pb→Bi→Mo→Fe→Mn→W，并與前人總結(jié)的華南鎢礦床軸向分帶序列及格里戈良典型熱液礦床分帶序列進(jìn)行了對比（表 6）。

分析發(fā)現(xiàn)，梅子窩鎢礦床59#礦脈的元素軸向分帶序列表現(xiàn)為“逆向”分帶，與珊瑚、石人嶂14#礦脈相似。主要表現(xiàn)為部分高溫或尾暈元素的位置出現(xiàn)在中低溫或活潑元素上部，其原因可能與多期次的構(gòu)造、熱液疊加暈有關(guān)，也可能因這些黑鎢脈的成礦系統(tǒng)少有外來流體參與成礦，成礦環(huán)境相對封閉，成礦演化過程高溫氣液在礦床上部聚集，致使元素“逆向”分帶的出現(xiàn)。

3.4 梅子窩鎢礦床59#礦脈構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ?/h3>

根據(jù)鎢礦脈體各指示元素分布及軸向分帶特征，建立梅子窩鎢礦59#礦脈構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ剑▓D5），確定深部盲礦預(yù)測標(biāo)志。

表6 梅子窩59#礦脈與華南鎢礦床及典型熱液礦床元素軸向分帶序列對比Tab.6 Element axial zoning sequence comparison of59#vein in Meiziwo and tungsten deposits in Southern China and the typical hydrothermal deposit

（1）最佳成礦指示元素為 Sb、As、W、Bi、Pb、Mn、Ag、Zn、Cu、Be、Sn。其中 Sb、As為前緣暈特征指示元素；W、Bi、Pb、Mn、Ag、Zn、Cu 為近礦暈特征指示元素；Be、Sn為尾暈特征指示元素。

（2）礦床單一成礦作用所形成的原生暈軸向分帶序列[23-24]（由淺到深）為：Sb、As→W、Bi、Pb、Mn、Ag、Zn、Cu→Be、Sn。

（3）模式特點(diǎn)。在研究區(qū)范圍內(nèi)，礦脈存在串珠狀的上下兩個(gè)的疊加結(jié)構(gòu)的富礦段，疊加部分為礦化較弱部位，同時(shí)存在頭暈與尾暈疊加共存的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是同一裂隙帶上下不同的有利成礦空間形成的礦體暈疊加造成的，也可能是不同期次的成礦作用形成多個(gè)富礦段在一定范圍內(nèi)聚集，造成多種形式的礦暈疊加。

圖5 梅子窩鎢礦床59#礦脈構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ綀DFig.5 The model of structure superimposed halo in 59#vein of Meiziwo tungsten deposit

3.5 盲礦預(yù)測的構(gòu)造疊加暈標(biāo)志

根據(jù)研究結(jié)果，結(jié)合李惠[10]提出的構(gòu)造疊加暈預(yù)測準(zhǔn)則，總結(jié)出盲礦預(yù)測的構(gòu)造疊加暈標(biāo)志如下：

（1）當(dāng) W 異常較低時(shí)，Be、Sn（尾暈）元素的異常較弱，而Sb、As（前緣暈）元素有較強(qiáng)異常，表明深部可能存在隱伏礦體。反之，如果尾暈較強(qiáng)而前緣暈不發(fā)育，說明深部無礦。

（2）若礦體軸向分帶序列的上部出現(xiàn)Be、Sn（尾暈）元素，下部出現(xiàn) Sb、As（前緣暈）元素，這種“反向”或“反?！狈謳?，表明深部可能存在隱伏礦體。若在礦體尚未尖滅的情況下，分帶序列出現(xiàn)逆向分帶，說明礦體向下仍有較大延伸。

（3）在有W異常的情況下，礦體尾部有正常的Be、Sn（尾暈）異常，也存在 Sb、As（前緣暈）異常。這種“前、尾共存”的現(xiàn)象說明深部還有隱伏盲礦體的存在，如果富礦段內(nèi)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，表明礦體向下延伸較大。

（4）在已知礦體軸向由上到下，若礦體Sb、As（前緣暈）的強(qiáng)度出現(xiàn)由強(qiáng)→弱→強(qiáng)的變化情況，也是深部存在隱伏礦體的重要標(biāo)志。

4 結(jié)論

將鎢礦脈體元素進(jìn)行R型聚類分析及因子分析，結(jié)果顯示，鎢礦化具有多期次成礦特點(diǎn)，但除As元素以外，W與其他元素伴生不明顯，顯示出一定的鎢礦化獨(dú)立性特點(diǎn)。

通過繪制分析構(gòu)造疊加暈軸向分帶圖，得出單一成礦作用所形成礦體暈的元素組合。其中前緣暈元素組合為 Sb、As；近礦暈元素組合為 W、Bi、Pb、Mn、Ag、Zn、Cu；尾暈元素組合為 Be、Sn。且 W 礦化具有多個(gè)內(nèi)帶異常中心，表現(xiàn)出不同期次形成的礦體暈在構(gòu)造空間內(nèi)疊置、銜接，存在礦化疊加。

由分帶指數(shù)法得到梅子窩59#礦脈的原生暈元素軸向分帶序列（由深到淺）為：Cu→Sn→Co→Be→Ag→As→Zn→Cd→Sb→Pb→Bi→Mo→Fe→Mn→W。根據(jù)所建立的梅子窩鎢礦59#礦脈構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ胶兔さV預(yù)測的構(gòu)造疊加暈標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)礦脈深部存在軸向分帶反常，具有前、尾暈共存等特征，預(yù)測礦脈的深部沿軸向方向仍有延伸或存在隱伏礦體。

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