西秦嶺鎖龍金礦床原生暈疊加特征及深部靶位預(yù)測(cè)

白斌,俞勝,佘小龍,李永慶,金潔,張鋮

(甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020)

鎖龍金礦床為1990～1991年原甘肅省地礦局化探隊(duì)年通過(guò)1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量所測(cè)到，在1∶1萬(wàn)土壤測(cè)量逐步縮小靶區(qū)的基礎(chǔ)上，1997年再對(duì)土壤綜合異常進(jìn)行探槽揭露和鉆孔查證時(shí)發(fā)現(xiàn)。2010～2015年，甘肅省國(guó)土資源廳地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目組進(jìn)一步開展了找礦勘查工作(武志江等，2016)。至此，該礦床共圈定金礦體38個(gè)，累計(jì)探獲金資源量7.3t。筆者在2015年度地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上(白斌等，2017)，對(duì)鎖龍金礦第91、103、115勘探線8個(gè)鉆孔849件巖石樣品的10種元素進(jìn)行分析，研究原生暈的元素組合特征、異常特征、相關(guān)性特征、原生暈軸向分帶序列特征、構(gòu)造疊加暈特征，進(jìn)而預(yù)測(cè)鎖龍金礦床深部盲礦體位置(李惠等，2013；高雅寧等，2016；劉玉軍等，2018)。

1 鎖龍金礦地質(zhì)特征

1.1 地層

礦區(qū)出露地層較為簡(jiǎn)單，主要有下二疊統(tǒng)崖下組、楊家河組及第四系全新統(tǒng)。崖下組分布在礦區(qū)南部，為東礦段賦礦地層，巖性主要為粉砂質(zhì)板巖夾石英細(xì)砂巖。楊家河組分布在礦區(qū)北部，為西礦段賦礦地層，巖性主要為長(zhǎng)英質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)板巖(圖1)。

1.第四系殘坡積物;2.楊家河組第二巖段石英砂巖、粉砂巖夾粉砂質(zhì)板巖;3.楊家河組第二巖段泥質(zhì)板巖夾粉砂質(zhì)板巖:4.楊家河組第一巖段石英砂巖、含礫石英砂巖;5.崖下組第二巖段褐灰色石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖;6.崖下組第二巖段灰色巖屑砂巖、長(zhǎng)石石英砂 巖夾泥質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖;7.二長(zhǎng)玢巖脈;8.水系;9.勘探線位置及編號(hào);10.金礦體位置及編號(hào);11.鉆孔位置及編號(hào)圖1 鎖龍金礦區(qū)地質(zhì)草圖Fig.1 Geologic map of the Suolong gold deposit

1.2 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖脈比較發(fā)育，有閃長(zhǎng)玢巖脈、二長(zhǎng)玢巖脈、斜長(zhǎng)煌斑巖脈等，出露規(guī)模均比較小。礦區(qū)西北約2～3km處大范圍出露印支期教場(chǎng)壩花崗巖體。

1.3 構(gòu)造

礦區(qū)整體為一較開闊的傾伏背斜，為元更地背斜南西翼之低序次褶皺，褶皺軸向北東且向北傾伏。褶皺西翼斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要呈北東或近東西向展布，核部劈理、節(jié)理構(gòu)造帶發(fā)育，延展較穩(wěn)定，走向北東，為本區(qū)主要的控礦容礦構(gòu)造。

1.4 金礦體特征

鎖龍金礦床以聯(lián)水河為界分為東、西2個(gè)礦段，東礦段共圈出31條金礦體，其中地表礦體18條，盲礦體13條；西礦段有AuⅠ、AuⅣ等7條金礦(化)體。礦體長(zhǎng)度為40～660 m，厚度為0.81～9.21 m，品位為1.02×10-6～2.88×10-6。東礦段金礦體主要產(chǎn)在北東向劈理帶或斷裂破碎帶中，西礦段金礦體主要產(chǎn)在北東向斷裂帶中。

礦石結(jié)構(gòu)以以鱗片變晶結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造主要有千枚狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、碎裂狀構(gòu)造、星點(diǎn)浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造。礦石金屬礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂、白鎢礦等，次要礦物為黃銅礦、鈦鐵礦等，微量礦物有黑鎢礦、方鉛礦、磁鐵礦等；脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石、方解石、絹云母、高嶺土等，次要礦物有白云母、黑云母、金紅石等，微量礦物有鋯石、重晶石、螢石等；礦物組合屬中低溫組合。礦床成因類型屬熱暈(滲流熱鹵水充填交代)型金礦。

1.5 圍巖蝕變

礦區(qū)熱液蝕變比較強(qiáng)烈，圍巖蝕變的范圍多受斷裂構(gòu)造及劈理帶的控制，主要熱液蝕變有絹云母化、泥化、碳酸鹽化、褐鐵礦化、硅化、黃鐵礦化、毒砂化、黃鉀鐵礬化等。其中，硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、黃鉀鐵礬化與金成礦關(guān)系密切，是野外找礦直接標(biāo)志。

2 礦床原生暈地球化學(xué)

2.1 樣品采集和分析

系統(tǒng)采集了鎖龍金礦91、103、115號(hào)勘探線上鉆孔的原生暈樣，在91勘探線上觀察描述鉆孔2個(gè)，其中，ZK91-2深度為490.16 m，采集樣品121件；ZK91-3深度為597.20 m，采集樣品125件；在103勘探線上觀察描述鉆孔3個(gè)，其中ZK103-3深度為351.20 m，采集樣品90件；ZK103-4深度為520.40 m，采集樣品104件；ZK103-5深度為640.60 m，采集樣品122件；在115勘探線上觀察描述鉆孔3個(gè)，其中，ZK115-3深度為310.80 m，采集樣品60件；ZK115-4深度為480.60 m，采集樣品67件；ZK115-5觀察描述深度為584.00 m，采集樣品160件，共完成原生暈樣品849件。對(duì)鉆孔原生暈中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、W、Mo 10個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，預(yù)測(cè)鎖龍礦體群脈在深部的延伸情況。

2.2 元素相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)鎖龍金礦第91、103、115勘探線8個(gè)鉆孔849件巖石樣品的10種元素分析結(jié)果，應(yīng)用spss軟件進(jìn)行R型因子分析(0.8～1.0極強(qiáng)相關(guān)，0.6～0.8強(qiáng)相關(guān)，0.4～0.6中等相關(guān)，0.2～0.4弱相關(guān)，0.0～0.2無(wú)相關(guān))，其結(jié)果見表1。

從元素的相關(guān)性來(lái)看(表1)，Au與As相關(guān)系數(shù)為0.769，偏相關(guān)系數(shù)為0.723，兩者強(qiáng)相關(guān)并穩(wěn)定共生；Au與Ag相關(guān)系數(shù)為0.424，偏相關(guān)系數(shù)為0.018，兩者呈中等相關(guān)；Au與Pb、Sb相關(guān)系數(shù)分別為0.219、0.208，偏相關(guān)系數(shù)為0.262、-0.084，兩者呈弱相關(guān)；Au與Cu、Zn、W、Mo、Hg相關(guān)系數(shù)分別為-0.04、-0.018、0.059、0.014、-0.025，偏相關(guān)系數(shù)為-0.035、-0.046、0.070、-0.112、-0.061，表明Cu、Zn、W、Mo、Hg與Au基本不相關(guān)。Cu與Zn、Mo相關(guān)系數(shù)分別為0.402、0.381，偏相關(guān)系數(shù)為0.341、0.307，呈較穩(wěn)定的正相關(guān)；Ag與As、Sb相關(guān)系數(shù)分別為0.544、0.430，偏相關(guān)系數(shù)為0.321、0.309，呈較穩(wěn)定的正相關(guān)。

表1 鎖龍金礦指示元素相關(guān)、偏相關(guān)矩陣表Tab.1 The matrix show elements correlation or partial correlation in Suolong gold

注：右上三角區(qū)域?yàn)橄嚓P(guān)系數(shù)，左下三角區(qū)域?yàn)槠嚓P(guān)系數(shù)。

2.3 R型聚類分析

從聚類分析譜系圖(圖2)可以看出，在15相關(guān)水平上分為3類，結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)特征， Au、As、Ag、Sb屬于同一類，反映與酸性花崗巖有關(guān)的礦化熱液疊加特征； Cu、Zn、Mo屬于同一類，反映調(diào)查區(qū)元素的高背景； Hg、Pb、W 3個(gè)元素與上述元素均不同類，說(shuō)明與成礦有關(guān)的元素在原生暈空間的部位不完全一致。

2.4 因子分析

從元素的因子分析看(表2)，提取了4個(gè)因子，其中F1主要由Au、As、Ag、Sb組成，代表了與成礦關(guān)系密切的酸性花崗巖巖漿熱液有關(guān)的中低溫成礦因子；F2主要由Cu、Zn、Mo組成，代表了與成礦有關(guān)的中高溫因子；F3主要由Hg、Pb組成，與成礦關(guān)系不明顯，可能代表了前緣暈指示元素，也可能代表了區(qū)域成礦熱液再次疊加的反應(yīng)；F4主要由W組成，代表了尾暈元素。

2.5 原生暈軸向分帶序列

2.5.1 確定原生暈內(nèi)、中、外分帶標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)采集的849件樣品分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出各元素的異常下限做為外帶，以異常下限的2、4、8倍圈定各元素的外、中、內(nèi)帶。各元素的異常下限分別為Ag 2.7×10-6，As 100×10-6，Au 360×10-9，Cu 73×10-6，Hg 9×10-9，Mo 3.1×10-6，Pb 54.5×10-6，Sb 47×10-6，W 40×10-6，Zn 140×10-6。

圖2 鎖龍金礦原生暈指示元素聚類分析譜系圖Fig.2 The cluster analysis pedigree chart of indicator elements of primary halo in Suolong gold deposit

成分CuPbZnAgMoWAsSbAuHgF10.2430.3110.2090.7630.2160.1740.8450.5620.7780.003F20.7380.1430.729-0.1040.6810.006-0.207-0.081-0.288-0.005F3-0.1820.6900.028-0.1630.025-0.397-0.032-0.0500.0840.637F4-0.0190.0990.0020.117-0.1400.695-0.2700.443-0.2930.415

注：提取方法為主成分法，提取了 4 個(gè)成分。

2.5.2 確定礦床元素組合

對(duì)金礦床單一次成礦(暈)的軸向分帶進(jìn)行研究，確定礦體的前緣暈、近礦暈及尾暈的特征指示元素(邵躍，1997；李惠等，1997，1998，1999)。鎖龍金礦床前緣暈是Hg、Sb，近礦暈指示元素是As 、Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾暈指示元素是Mo、W。

2.5.3 構(gòu)造疊加暈剖面圖和垂直縱投影圖上的識(shí)別標(biāo)志

在構(gòu)造疊加暈剖面圖上，近礦暈異常有多個(gè)濃集中心，前、尾暈異常也對(duì)應(yīng)多個(gè)濃集中心，前、尾暈異常疊加共存礦體下部，預(yù)示礦體延伸很大；前、尾暈異常疊加共存礦體上部，預(yù)示深部有盲礦體存在，已知礦體上部出現(xiàn)前、尾暈，指示上部礦體已剝蝕。

2.5.4 軸向變化規(guī)律分析解釋

在軸向上利用As/Mo值的變化規(guī)律預(yù)測(cè)深部盲礦體，如As/Mo值從礦體頭部—礦體中部—礦體尾部，出現(xiàn)高—低—高的特征，則反映礦體多其次礦化疊加，預(yù)示深部有盲礦體存在。

2.5.5 原生暈軸向分帶序列計(jì)算結(jié)果分析解釋依據(jù)

從軸向上到下，如前緣暈指示元素出現(xiàn)在分帶序列的中部，與近礦指示元素混存，預(yù)測(cè)深部有盲礦體；尾暈出現(xiàn)在分帶序列上部，指示礦體大部分已剝蝕。

利用C.B.格里戈良提出的元素分帶指數(shù)計(jì)算方法，對(duì)鎖龍金礦91、103、115號(hào)勘探線自2 700～2 300 m，每100 m一個(gè)中段，共5個(gè)中段的原生暈軸向分帶序列進(jìn)行計(jì)算，最終確定了原生暈軸向分帶序列。

首先計(jì)算出各中段不同元素的線金屬量，并對(duì)計(jì)算出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得出數(shù)據(jù),對(duì)得出的各元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(表3、表4)。

依據(jù)各中段不同元素線金屬量標(biāo)準(zhǔn)化值計(jì)算分帶指數(shù)，通過(guò)計(jì)算得出不同中段各元素的分帶指數(shù)據(jù)(Iv)(表5)。

表3 鎖龍金礦各中段原生暈的線金屬量表Tab.3 The linear metal contents of primary halos at each altitude in Suolong gold deposit

注：Au、Hg含量為10-9，其他元素含量為10-6。

表4 鎖龍金礦各中段元素線金屬量標(biāo)準(zhǔn)化值表Tab.4 The standardized values for linear metal contents at each altitude in Suolong gold deposit

表5 鎖龍金礦原生暈分帶指數(shù)計(jì)算表Tab.5 The zoning index of primary halos in Suolong gold deposit

依據(jù)原生暈分帶指數(shù)計(jì)算結(jié)果(表5)，從2 700 m標(biāo)高至2 300 m標(biāo)高，可以建立這樣一個(gè)序列(從上至下)：(Hg、W)→Sb→(Au、Ag)→Pb→(Cu、Zn、Mo、As)。為了進(jìn)一步搞清分帶指數(shù)最大值處于同一中段的元素(括號(hào)內(nèi)元素)在分帶序列中的確切位置，對(duì)于分帶指數(shù)位于最上部或者最下部的元素，相對(duì)位置用變化指數(shù)(Iv)來(lái)估計(jì)；當(dāng)多個(gè)元素的分帶指數(shù)處于上下中段的某一中段時(shí)，則用其分帶指數(shù)的變化梯度差來(lái)確定他們之間的相對(duì)位置。

IvHg的變化指數(shù)為6.26，IvW的變化指數(shù)為10.92，Hg、W 2個(gè)元素同處于分帶序列的最上中段，W的變化指數(shù)(IvW)大于Hg的變化指數(shù)(IvHg)，分帶序列中W排在Hg的前面。

IvCu的變化指數(shù)為5.41，IvZn的變化指數(shù)為5.11,IvMo的變化指數(shù)為6.11,IvAs的變化指數(shù)為5.48，Cu、Zn、Mo、As元素同處于分帶序列的最下中段，變化指數(shù)小的排前，各元素在分帶序列中的位置為 Zn→Cu→As→Mo。

Au、Ag 2個(gè)元素同處于最上與最下中段之間的位置，則其兩元素在分帶序列中的排序用其分帶指數(shù)的變化梯度差來(lái)確定他們之間的相對(duì)位置，△Iv大者排后，小者排前。Au元素的分帶指數(shù)變化梯度差(△IvAu)為-2.54，Ag元素的分帶指數(shù)變化梯度差(△IvAg)為0.34，Au元素排在Ag元素的前面。

鎖龍金礦91、103、115勘探線原生暈分帶序列為(自上而下)W→Hg→Sb→Au→Ag→Pb→Zn→Cu→As→Mo。

李惠等(1999)總結(jié)出的中國(guó)金礦床綜合軸向分帶序列自上而下為：礦體前緣暈及上部：B—I—As—Hg—F—Sb—Ba；礦體中部:Pb—Ag—Au—Zn—Cu；礦體下部及尾暈：W—Bi—Mn—Ni—Cd—Co—V—Ti。

經(jīng)與李惠等總結(jié)出的中國(guó)金礦床綜合軸向分帶序列對(duì)比可以看出，礦區(qū)原生暈疊加軸向分帶序列與李惠等得出的結(jié)果相差較大，尾暈元素W出現(xiàn)在近地表，前緣暈元素As出現(xiàn)在深部，說(shuō)明礦床經(jīng)歷了多期次的熱液成礦作用，預(yù)示2 300 m標(biāo)高以下存在金礦體的可能性較大。

3 礦床原生疊加暈特征

3.1 異常剖面和異常垂直縱投影特征

從91號(hào)勘探線原生暈異常綜合剖面圖(圖3、圖4)來(lái)看，W、Hg、Mo位于礦體上部，Ag、As、Au、Cu、Pb位于礦體中部，Zn、Sb、Mo位于礦體下部，以此可以認(rèn)為礦體經(jīng)過(guò)多期成礦作用(也可能是同一次成礦形成的串珠狀上、下2個(gè)礦體)，上部礦體剝蝕程度較大，僅有尾暈元素W顯示，并有下部礦體前緣暈元素Hg疊加，中部礦體的原生暈組合完整且分帶序列與李慧教授總結(jié)出的中國(guó)金礦床綜合軸向分帶序列一致。礦體下部除有尾暈元素Mo異常外，另有近礦暈元素Zn及前緣暈元素Sb異常疊加，說(shuō)明礦體向深部有較好的延伸。

圖3 鎖龍金礦91線鉆孔原生暈異常圖Fig.3 The primary halo anomaly chart of exploration line 91 in Suolong gold deposit

圖4 鎖龍金礦91線構(gòu)造疊加暈綜合剖面圖Fig.4 The synthesized section of superimposed tectonic halos of exploration line 91 in Suolong gold deposit

從103號(hào)勘探線原生暈異常綜合剖面圖(圖5、圖6)來(lái)看，Ag、As、Au、W、Zn位于礦體上部，Cu、Pb、Sb、Mo位于礦體中部，Hg、Mo位于礦體下部，以此可以認(rèn)為礦體經(jīng)過(guò)多期成礦作用，礦體剝蝕程度較大。礦體中下部為前緣暈元素Hg、Sb與近礦暈、尾暈元素疊加，說(shuō)明礦體有向深部延伸的可能。

從115號(hào)勘探線原生暈異常綜合剖面圖(圖7、圖8)來(lái)看，Pb、Ag、Hg位于礦體上部，As、Sb、Au位于礦體中部，Hg、Cu、Zn、Mo位于礦體中下部，W位于礦體下部，其原生暈組合完整且分帶序列與李慧教授總結(jié)出的中國(guó)金礦床綜合軸向分帶序列基本一致。礦體中下部尾暈元素異常較好，前緣暈元素異常不發(fā)育，說(shuō)明礦體向深部延伸的可能性小，或者是礦體尖滅深部再現(xiàn)，但中間的無(wú)礦夾石地段較厚，阻止了前緣暈元素向上的擴(kuò)散。

根據(jù)上述3條原生暈異常綜合剖面圖中的原生暈特征，結(jié)合李慧教授總結(jié)出的中國(guó)金礦床綜合軸向分帶序列，推斷出的礦體延深情況與勘查結(jié)果基本一致，說(shuō)明礦區(qū)的原生暈特征能夠很好的反映礦體的延深情況，原生暈分布特征能夠?qū)ι畈考懊さV體勘查起到直接的指示作用，據(jù)此確定鎖龍金礦深部可能存在盲礦體，應(yīng)進(jìn)一步加大在深部勘查找礦(圖9)。

圖5 鎖龍金礦103線鉆孔原生暈異常圖Fig.5 The primary halo anomaly chart of exploration line 103 in Suolong gold deposit

圖6 鎖龍金礦103線構(gòu)造疊加暈綜合剖面圖Fig.6 The synthesized section of superimposed tectonic halos of exploration line 103 in Suolong gold deposit

3.2 原生暈疊加特征

鎖龍金礦軸向分帶序列為W—Hg—Sb—Au—Ag—Pb—Zn—Cu—As—Mo。其中，前緣暈元素Hg、Sb與近礦暈元素Au、Ag、Pb、Zn、Cu、As混存，指示兩次或多次成礦大部分同位重疊，并預(yù)測(cè)深部有盲礦體；尾暈W元素出現(xiàn)在分帶序列的上部，說(shuō)明與其相關(guān)的礦體大部分已剝蝕。

As/Mo 值在2 600 m標(biāo)高時(shí)數(shù)值(1.45)高，在2 500 m時(shí)數(shù)值(0.71)低，在2 300 m時(shí)數(shù)值(2.23)又高，說(shuō)明礦體在2 600m標(biāo)高以上地段大部分已被剝蝕，2 300 m As/Mo 值高，As/Mo 值反映礦脈群經(jīng)多次疊加(圖4)，并預(yù)測(cè)深部有盲礦體；(As+Sb)/(Mo+W)值在2 600 m標(biāo)高時(shí)數(shù)值(2.51)高，在2 500 m時(shí)數(shù)值(2.08)低，在2 300 m時(shí)數(shù)值(2.25)又高，同樣說(shuō)明礦脈群疊加及深部有盲礦體。

4 結(jié)論

(1)原生暈主要成暈元素組合為Au、As、Ag、Sb，次要成暈元素組合為Pb、Cu、Zn、Mo、W。礦區(qū)前緣暈元素為Hg、Sb，近礦暈指示元素As 、Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾暈指示元素是Mo、W。

(2)依據(jù)91線、103線、115線鉆孔原生暈軸向分帶序列、軸向As/Mo 值特點(diǎn)，結(jié)合構(gòu)造疊加暈特征，對(duì)鎖龍金礦區(qū)深部盲礦體進(jìn)行預(yù)測(cè)研究，認(rèn)為在北北東向斷裂構(gòu)造與北北西向斷裂構(gòu)造交匯部位的79線—115線為鎖龍礦區(qū)成礦有利部位，并且在現(xiàn)有的勘查標(biāo)高上(鎖龍礦區(qū)最深勘查標(biāo)高為2 300 m)，其下部仍有礦體存在的可能性，應(yīng)加大對(duì)礦區(qū)深部的勘查，力爭(zhēng)找礦突破。

圖7 鎖龍金礦115線鉆孔原生暈異常圖Fig.7 The primary halo anomaly chart of exploration line 115 in Suolong gold

圖8 鎖龍金礦115線構(gòu)造疊加暈綜合剖面圖Fig.8 The synthesized section of superimposed tectonic halos of exploration line 103 in Suolong gold deposit

圖9 鎖龍金礦礦脈群深部盲礦預(yù)測(cè)靶位圖Fig.9 The prospected location of deep-seated concealed orebodies for gold ore lodes in Suolong gold deposit