東天山彩霞山大型鉛鋅礦床原生暈地球化學(xué)研究及找礦靶區(qū)預(yù)測

胡喬青 王義天 魏然 王嘉瑋 陳俊 陳貴民

摘? ?要：東天山彩霞山大型鉛鋅礦床位于中天山地塊北部，是區(qū)內(nèi)最大的鉛鋅礦床。對I號礦體和II號礦體開展原生暈地球化學(xué)研究工作，獲得I號礦體和II號礦體軸向分帶序列分別為：As-Sb-Zr-Ti-Ca-Mn-Zn-Pb-S-Fe-Mo-Cr-K-Ba和Zn-Fe-S-Cr-Sb-Pb-As-Ca-Ti-K-Mn-Zr-Ba。結(jié)合礦床地質(zhì)特征和元素地球化學(xué)相關(guān)性分析認為：彩霞山I號礦體西延的深部成礦潛力較大，是后續(xù)深部找礦重要靶區(qū);推斷I號礦體16勘探線深部及II號礦體38勘探線深部存在一定規(guī)模隱伏礦體，可作為找礦靶區(qū);II號礦體東延部位找礦潛力不大。

關(guān)鍵詞：東天山;彩霞山鉛鋅礦床;原生暈地球化學(xué);靶區(qū)預(yù)測

彩霞山大型鉛鋅礦床是東天山地區(qū)最大的鉛鋅礦床。深部找礦是礦產(chǎn)勘查工作重要領(lǐng)域，也是成礦研究的難點和熱點。以往礦床使用傳統(tǒng)地球物理勘查方法（包括電磁法，如可控源音頻大地電磁法）具多解性，制約了找礦靶區(qū)的可信度。礦床原生暈分析是研究礦床深部找礦遠景的有效手段，礦山勘探和開發(fā)工作為礦床原生暈軸向分帶特征研究提供了條件[1-2]。20世紀50年代起，國內(nèi)外學(xué)者開展金屬礦床原生暈研究，在工作方法、技術(shù)和原生暈分帶理論方面取得重要進展。前蘇聯(lián)的C.B格里戈良、奧勃欽尼科夫等對200 多個不同類型熱液金屬礦床原生暈研究，通過元素原生地球化學(xué)暈成分與礦體空間分布關(guān)系，確定了熱液礦床元素的統(tǒng)一軸向分帶序列（從下至上）：W-Be-As-Sn1-U-Mo-Co-Ni-Bi-Cu1-Au-Sn2-Zn-Pb-Ag-Cd-Cu2-Sb-Hg-Ba-Sr[3]，其中Sn，Cu元素有兩個位置，是因它們在熱液礦床中賦存的礦物形式有變化，Sn1，Cu1以錫石和黃銅礦形式存在，Sn2，Cu2以黃錫礦和黝銅礦形式存在[3]。國內(nèi)研究者也提出中國熱液礦床原生暈分帶序列[4]，眾多學(xué)者對鉛鋅礦床、斑巖型銅鉬礦床、矽卡巖型銅礦床、鎢鉬礦床、金礦床、錫礦床等典型熱液礦床原生暈分帶特征進行研究，提出礦床地球化學(xué)模型[5-10]，在多個礦床深部礦體預(yù)測中發(fā)揮了重要作用。

關(guān)于彩霞山鉛鋅礦床成因目前尚存在爭議，主要觀點有MVT、層控型、中溫巖漿熱液型、矽卡巖型等[11-19]。大多學(xué)者認為該礦床是與熱液作用有關(guān)的脈狀礦床。因此，利用熱液礦床原生暈地球化學(xué)理論進行找礦靶區(qū)圈定具可行性。孫莉等對彩霞山鉛鋅礦床東部II號礦體36線進行原生暈地球化學(xué)研究認為，礦體存在多次成礦作用疊加，深部具良好找礦前景[2]。本次工作在西部I號礦體和東部II號礦體中各選取一條勘探線剖面，對巖心樣品進行礦床原生暈地球化學(xué)研究，在總結(jié)礦體整體空間分布特征基礎(chǔ)上，應(yīng)用XRF手持分析儀，對彩霞山鉛鋅礦床進行快速原生暈測試分析和研究工作。綜合原生暈地球化學(xué)特征分析結(jié)果，對礦床深部找礦靶區(qū)進行預(yù)測，提出新的找礦方向，為東天山地區(qū)鉛鋅礦床成礦預(yù)測提供依據(jù)。

1? 地質(zhì)概況

彩霞山鉛鋅礦床位于新疆東天山地區(qū)，大地構(gòu)造位置屬中天山地塊，北鄰阿齊山-雅滿蘇弧，二者間被阿奇克庫都克斷裂帶分隔。礦體賦存于青白口系卡瓦布拉克組第一巖性段碎屑巖+碳酸鹽巖建造，巖性為變石英砂巖、變質(zhì)粉砂巖、含石墨黝簾絹云板巖、含碳硅質(zhì)板巖夾白云石大理巖，部分大理巖發(fā)生矽卡巖化。侵入巖多呈巖株狀產(chǎn)于礦區(qū)北部、東南部，包括花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長巖、閃長玢巖等。NNE向、NEE向巖脈成群分布，包括閃長玢巖脈、輝綠玢巖脈、閃長巖脈等。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造屬阿其克庫都克斷裂次級斷裂，性質(zhì)為壓扭性或張扭性。斷裂走向總體與阿其克庫都克斷裂帶一致，主體為近EW向和NEE向（如F1、F2），次為NE向和NWW向（如F4、F5）。NE向斷層形成較晚，部分具左行走滑特征（圖1）[19]。礦體明顯受硅化碳酸鹽巖和構(gòu)造破碎帶控制（圖1）1，主要賦存于變質(zhì)粉砂巖與硅化大理巖巖相變化處，近大理巖一側(cè)，呈似層狀、透鏡狀、脈狀產(chǎn)出。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有4個鉛鋅礦化蝕變帶，依次編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ號礦體（圖1）。圍巖蝕變包括硅化、透閃石化、白云石化、閃鋅礦化、方鉛礦化、黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、綠泥石化、絹云母化、綠簾石化等（圖2-a～h）。礦石礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等（圖2-a、2-b、2-f、2-h）。脈石礦物主要有白云石、透閃石、方解石、石英、陽起石、絹云母、綠泥石等。礦石結(jié)構(gòu)多呈交代結(jié)構(gòu)（圖2-c、2-d），粒狀-柱狀變晶結(jié)構(gòu)，透閃石多呈纖維狀-柱狀集合體，少量黃鐵礦、磁黃鐵礦、白云石、閃鋅礦等呈碎裂結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以浸染狀-網(wǎng)脈狀、條帶狀、角礫狀、團塊狀構(gòu)造為主（圖2-a～f）。

2? 樣品采集與分析方法

本次選取彩霞山鉛鋅礦區(qū)I號礦體16號勘探線的3個鉆孔ZK1601、ZK1602、ZK1603，及II號礦體38號勘探線的3個鉆孔ZK3804、ZK3805、ZK3806進行采樣測試，樣品間距5 m左右，礦體內(nèi)部加密間距2 m，測試樣品共計632件（表1）?？刂屏薎號礦體16線和II號礦體38線兩個勘探線剖面的礦體及頂?shù)装鍑鷰r，采樣位置見圖1。

傳統(tǒng)原生暈地球化學(xué)研究工作主要通過巖礦石樣品大量采樣后，經(jīng)復(fù)雜制備和實驗室測試流程獲得數(shù)據(jù)。該方式成本較高、效率較低。近年來，XRF手持分析儀的應(yīng)用為原生暈測試工作的快速開展提供了可能性。XRF手持分析儀是一種手持式X射線熒光光譜儀，由一體化高壓和端窗微型X光管、準直濾光系統(tǒng)、探測器、信號放大器、多道分析器和PDA微電腦系統(tǒng)構(gòu)成。XRF手持分析儀體積小，便攜、方便野外工作，分析速度快，操作簡單，對操作人員限制很小，現(xiàn)場分析無需制備樣品，可直接在待測礦物表面進行測定。本次工作采用NITON XL2系列手持式XRF分析儀，由美國Thermo Fisher Scientific公司研發(fā)，搭載巖心測試臺，連接筆記本電腦，建立了簡易的XRF實驗室，在野外直接進行樣品測試工作。理論上，礦石分析模式下可分析S，K，Ca，Sc，Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Rb，Sr，Zr，Nb，Mo，Pd，Ag，Cd，Sn，Sb，Ba，Hf，Ta，Re，W，Au，Hg，Pb，Bi等34種元素，檢測限為1×10-6 [20-21]。

3? 測試結(jié)果

本次工作測試數(shù)據(jù)見表2。部分元素測試結(jié)果普遍低于檢測限，未列出。本次工作選取Zn，Pb，F(xiàn)e，S，As，Sb，Mo，Cr，Mn，Ba，Zr，Ca，K，Ti等14種元素為原生暈軸向分帶序列指示元素。單個元素本底值通過元素含量正態(tài)分布曲線平均低值求得。

元素相關(guān)性系數(shù)顯示（表3），Zn與Pb，S，F(xiàn)e，Cd，Mo，Sn呈明顯正相關(guān)，Pb與As，Sn，S呈明顯正相關(guān)，Zn，Pb與指示高溫熱液活動的Mo，Sn等元素正相關(guān)暗示鉛鋅成礦的溫度較高。

4? 礦床原生暈軸向分帶研究

本次工作利用格氏法（C·B·格里戈良）對彩霞山鉛鋅礦床開展礦床原生暈軸向分帶研究[3]。首先計算出各中段元素的線金屬量（Pl），線金屬量計算公式：

[PI=Ca-Cb×L×sinθ]…（1）

其中：Ca——測線上的異常平均值;

Cb——背景平均值;

L——測線上異常線段的長度。

將線金屬量標準化至同一數(shù)量級，就得到分帶指數(shù)計算公式：

分帶指數(shù)=元素線金屬量/元素所在中段線金屬

量之和… （2）

每一元素的分帶指數(shù)最大值所在標高即為該元素在分帶系列中的位置。當兩個以上元素分帶指數(shù)最大值同時位于剖面最上中段或最下中段時，可用變異性指數(shù)（G）進一步確定它們的相對位置，計算公式：

G=∑Dmax/Di…（3）

Dmax即某元素的分帶指數(shù)最大值;Di即某元素在i中段的分帶指數(shù)值，不考慮分帶指數(shù)最大值所在的中段。

為保證礦床原生暈軸向分帶計算的樣品分布要求，將彩霞山鉛鋅礦床I號礦體16線分為1050、950、850、750、650共5個中段，將II號礦體38線分為1050、1000、950、900、850共5個中段，每個中段選取11件樣品（鉆孔高程±10 m的巖心樣品），進行線金屬量計算。據(jù)線金屬量、分帶指數(shù)及變化指數(shù)計算結(jié)果（表4，5），獲得彩霞山鉛鋅礦床I、II號礦體從上到下的金屬元素分帶序列分別為：

As-Sb-Zr-Ti-Ca-Mn-Zn-Pb-S-Fe-Mo-Cr-K-Ba（I號礦體）

Zn-Fe-S-Cr-Sb-Pb-As-Ca-Ti-K-Mn-Zr-Ba（II號礦體）

一般的，熱液型礦床原生暈軸向分帶特征是前緣暈（頭暈）為Hg，As，Sb，近礦暈（中暈）為Ag，Pb，Zn，Cu，Au，尾部暈（尾暈）為Bi，Mo，Mn，Co，Ni[6]。從I號礦體元素軸向分帶序列上看，鉛鋅元素處于軸向分帶序列的中間部位，中暈為Ca-Mn-Zn-Pb-S-Fe-Mo，頭暈為As，Sb，Zr，Ti，尾暈為Cr-K-Ba，構(gòu)成了一個較完整的、單一的原生暈軸向分帶序列，無明顯多階段熱液活動的疊加暈。所分析樣品位于1050至650等5個中段，高差為400 m，推測彩霞山I號礦體主體鉛鋅礦化為目前揭露范圍，16線深部發(fā)育大規(guī)模礦體的潛力不大。已有鉆孔資料顯示，16線礦體向下尚未圈閉，礦體厚度較大，深部硅化大理巖內(nèi)部可能存在小規(guī)模礦體。從I號礦體總體產(chǎn)狀看，富礦體沿走向具西傾特征，I號礦體西延的深部可能存在較大規(guī)模隱伏礦體，是后續(xù)深部找礦重要遠景區(qū)。相對II號礦體，I號礦體更靠近北部閃長巖體，硅化蝕變程度更強，已查明的礦化規(guī)模和礦體厚度更大（圖1）。巖漿活動對鉛鋅富集具重要作用，這與許多研究者觀點一致[18-19]，暗示I號礦體延伸部位更具找礦潛力。與鉛鋅礦化作用密切相關(guān)的成礦元素主要為S，F(xiàn)e，Mo，Mn，它們?yōu)榉稚灪痛紊鷷灮疆惓５闹匾业V指示元素。

彩霞山II號礦體元素軸向分帶顯示，與鉛鋅礦化密切相關(guān)的元素有Fe-S-Cr-Sb-As，不同于I號礦體的原生暈特征。元素軸向分帶序列顯示，鉛鋅處于軸向分帶序列上部，As-Sb等頭暈元素與Cr等尾暈元素疊加，表明可能存在多期熱液成礦作用造成的疊加暈，且上鋅下鉛的異常分帶現(xiàn)象暗示了不同深度的熱液成礦作用疊加。孫莉等對II號礦體36勘探線原生暈地球化學(xué)研究獲得上鋅下鉛的軸向分帶[2]，認為是多期礦化重復(fù)疊加造成的，與本文結(jié)論互相印證。本次選定的用于軸向分帶研究的樣品位于1050至850等5個中段，高差約200 m，獲得的軸向分帶異常暗示II號礦體38線深部存在隱伏鉛鋅礦體。這一結(jié)論得到深部鉆探工程（如ZK3807等鉆孔）的證實（圖3）。

據(jù)本次原生暈工作獲得的成果對深部找礦靶區(qū)進行初步預(yù)測：①彩霞山鉛鋅礦床II號礦體東延部位找礦潛力不大;②I號礦體16線深部（靶區(qū)編號I-1，標高350～600 m）及II號礦體38線深部（靶區(qū)編號II-1，標高500～700 m）可能存在一定規(guī)模隱伏礦體，各圈定1處找礦靶區(qū)（表6，圖3）;③I號礦體西延的深部成礦潛力較大，是后續(xù)深部找礦重要靶區(qū)，圈定找礦靶區(qū)1處，編號I-2，標高300～700 m（表6，圖3）。

5? 結(jié)論

彩霞山鉛鋅礦床I號礦體從上到下軸向分帶序列為：As-Sb-Zr-Ti-Ca-Mn-Zn-Pb-S-Fe-Mo-Cr-K-Ba;彩霞山II號礦體軸向分帶序列為：Zn-Fe-S-Cr-Sb-Pb-As-Ca-Ti-K-Mn-Zr-Ba。彩霞山鉛鋅礦床II號礦體東延部位找礦潛力不大，I號礦體16線深部及II號礦體38線深部可能存在一定規(guī)模隱伏礦體。I號礦體西延深部成礦潛力較大，是后續(xù)深部找礦重要靶區(qū)。

致謝：野外工作中，得到新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)大隊、第六地質(zhì)大隊，礦山企業(yè)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員的大力支持和協(xié)助，論文寫作過程中，得到了審稿專家與編輯部老師的指導(dǎo)、建議和幫助，在此一并深表感謝！

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Abstract： The giant Caixiashan lead-zinc deposit is located in the northern part of the Central Tianshan block in east Tianshan， Xinjiang Province. It is the largest lead-zinc deposit in the region. In this paper， the studies of primary halo geochemistry of the No. I and No. II orebodies were carried out. Axial zoning sequences for the No. I and II orebodies was obtained as： As-Sb-Zr-Ti-Ca-Mn-Zn-Pb-S-Fe-Mo-Cr-K-Ba and Zn-Fe-S-Cr-Sb-Pb-As-Ca-Ti-K-Mn-Zr-Ba， respectively. Combined with the geological characteristics of the deposit and the correlation analysis of element geochemistry， it is considered that the deep metallogenic potential of the West extension of Caixiashan I orebody is large and it is an important target area for subsequent deep prospecting; It is inferred that there are concealed ore bodies of a certain scale in the deep part of prospecting line 16 of ore body I and 38 of ore body II， which can be used as prospecting targets; The Eastern extension of ore body II has little prospecting potential.

Key words： East Tianshan; Caixiashan Pb-Zn Deposit; Primary Halos Geochemistry; Prospecting Target