陜西鏵廠溝金礦南礦帶構(gòu)造疊加暈特征及深部找礦方向

胡博心，周鴻飛，屈海浪，曹易剛，白會(huì)良，王凌童，王立新，楊昭克，李元申

(1.北京金有地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，北京 100011；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；3.陜西略陽(yáng)鏵廠溝金礦有限公司，陜西 略陽(yáng) 724312)

0 引 言

20世紀(jì)50年代，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始對(duì)金屬礦床原生暈進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)多年對(duì)眾多典型礦床的研究，在工作方法和技術(shù)以及原生暈分帶理論方面取得了較大進(jìn)展[1-3]。

陜西鏵廠溝金礦位于西秦嶺勉縣—略陽(yáng)縫合帶內(nèi)的泥盆系三河口群中，為20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)的大型金礦[4]。多年的開(kāi)采工作使得其主采南礦帶Au Ⅰ礦體已接近采礦權(quán)最低標(biāo)高，因此近年來(lái)鏵廠溝金礦圍繞Au Ⅰ礦體深部開(kāi)展了找礦工作，但找礦效果不理想。為進(jìn)一步指導(dǎo)礦山深部找礦工作，本文利用鏵廠溝金礦深部最新施工的探礦工程，結(jié)合前人[5]對(duì)鏵廠溝金礦具有找礦效果的構(gòu)造疊加暈的認(rèn)識(shí)對(duì)鏵廠溝金礦南礦帶Au Ⅰ礦體開(kāi)展地球化學(xué)研究與找礦預(yù)測(cè)工作，以期為礦山深部找礦提供指導(dǎo)。

1 鏵廠溝金礦區(qū)域地質(zhì)概況

鏵廠溝金礦位于勉(縣)—略(陽(yáng))—寧(強(qiáng))三角地帶的西北側(cè)(圖1(a))，北距康(縣)—略(陽(yáng))—勉(縣)深大斷裂帶約4 km[6]，屬陜西省略陽(yáng)縣郭鎮(zhèn)管轄(圖1(b))。

礦區(qū)跨及兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，其南部屬摩天嶺加里東褶皺帶，北部屬南秦嶺海西褶皺帶[4]。礦區(qū)南部出露的中—新元古界碧口群和北部出露的中下泥盆系三河口群以斷層為界(圖1(b))。中—新元古界碧口群以酸性凝灰?guī)r為主，夾基性火山巖透鏡體。泥盆系三河口群出露2個(gè)巖段：第一巖段分3個(gè)巖層，DSh1a為粉砂質(zhì)絹云千枚巖夾石英砂巖，DSh1b為中-厚層結(jié)晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，DSh1c為細(xì)碧角斑巖、凝灰質(zhì)絹云千枚巖；第二巖段有兩個(gè)巖層出露，DSh2a為鈣質(zhì)千枚巖、粉砂質(zhì)絹云千枚巖，DSh2b為薄-中厚層結(jié)晶灰?guī)r。金礦體主要賦存在三河口群第一巖性段(DSh1)的細(xì)碧角斑巖、絹云千枚巖和厚層結(jié)晶灰?guī)r以及第二巖性段第二巖性層(DSh2b)的厚層灰?guī)r內(nèi)[8]。

圖1 南秦嶺區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖((a),據(jù)文獻(xiàn)[7]修改)和鏵廠溝金礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 Regional geologic map of South Qinling ((a),modified from reference[7])and geologic map of Huachanggou gold mine(b)1.第四系覆蓋物；2.泥盆系三河口群第二巖段第二巖性層；3.泥盆系三河口群第二巖段第一巖性層；4.泥盆系三河口群第一巖段第三巖性層；5.泥盆系三河口群第一巖段第二巖性層；6.泥盆系三河口群第一巖段第一巖性層；7.元古宇碧口群；8.細(xì)碧角斑巖；9.金礦體；10.斷層；11.地質(zhì)界線

鏵廠溝南礦帶Au Ⅰ礦體位于寨子灣至劉家河壩一帶，產(chǎn)于中下泥盆系三河口群灰?guī)r地層底部含金礦化構(gòu)造蝕變帶中，礦化帶長(zhǎng)約2 600 m，地表由TC6至TC228等32個(gè)探槽控制，地下及深部由坑道及鉆探控制。地表出露標(biāo)高為1 364～1 136 m，深部坑內(nèi)鉆孔KCZ56-2控制礦體最低標(biāo)高為624 m，控制礦體最大垂深740 m?？傮w呈舒緩波狀展布，走向NWW，向北傾斜，傾角40°～75°。金礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，局部有小的平行礦脈(體)。礦體厚度一般0.2～1.0 m，品位較高，一般3～12 g/t，最高品位38.3 g/t。該礦化帶屬構(gòu)造蝕變巖型[9]。

2 樣品采集與測(cè)試方法

構(gòu)造疊加暈在尋找熱液成因的隱伏礦床方面具有明顯直接的效果[2-3]。本文構(gòu)造疊加暈樣品采集工作圍繞鏵廠溝金礦南礦帶Au Ⅰ開(kāi)展，采樣工作在坑道內(nèi)以沿脈為主、穿脈為輔，采樣網(wǎng)度為20 m(走向)×40 m(垂高)，深部則采取鉆孔樣品。礦體自上而下采集了950 m、910 m、870 m、830 m中段及深部鉆孔樣品，共計(jì)取樣66件(圖2)。

圖2 鏵廠溝金礦Au Ⅰ礦體構(gòu)造疊加暈采樣位置圖Fig.2 Sampling location of structural superimposed halo of Au Ⅰ orebody in Huachanggou gold mine

樣品的微量元素含量測(cè)試由中國(guó)冶金地質(zhì)總局一局測(cè)試中心完成，測(cè)試元素包括對(duì)鏵廠溝金礦井下坑道及鉆孔采集的樣品15種成礦元素進(jìn)行了分析測(cè)試：Au、Ag、As、Hg、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sb、Ba、W、Pb、Bi、Sn。

Au含量采用泡沫塑料吸附-石墨爐原子吸收法測(cè)定，As、Sb、Bi采用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測(cè)定，Hg采用冷蒸氣-原子熒光光譜法測(cè)定，Ag、Mo、Pb采用發(fā)射光譜法測(cè)定，其余元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定。各元素的檢出限分別為：Au，0.3 ng/g；Ag，0.03 μg/g；As，1 μg/g；Bi，0.1 μg/g；Co，1 μg/g；Cu，1.5 μg/g；Hg，0.5 ng/g；Mo，0.5 μg/g；Ni，3 μg/g；Pb，5 μg/g；Sb，0.2 μg/g；W，0.5 μg/g；Zn，15 μg/g；Sn，1 μg/g。樣品分析合格率為97.2%，分析質(zhì)量?jī)?yōu)秀，數(shù)據(jù)可靠。

3 微量元素特征

3.1 相關(guān)性分析

對(duì)南礦帶的66件礦石樣品進(jìn)行相關(guān)性分析，得到15種元素的相關(guān)性系數(shù)(表1)，從表中可以看出南礦帶中Au與As、Ag、Pb相關(guān)性較高，分別為0.84、0.77和0.43；Ag與As、Pb具有較高的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.78、0.42。

表1 金屬成礦元素相關(guān)系數(shù)近似矩陣Table 1 Correlation coefficient matrix of metallogenic elements

3.2 R型聚類分析

各成礦元素在成礦作用過(guò)程中發(fā)生富集和沉淀的物理化學(xué)條件以及先后順序都有差異，R型聚類分析可以將存在差異的變量根據(jù)相似性程度進(jìn)行歸類，從而劃分出不同的元素組合[10]。為解釋鏵廠溝金礦AuⅠ礦體成礦元素的組合關(guān)系，利用 SPSS Statistics 25數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)礦區(qū)15個(gè)成礦元素進(jìn)行了R型聚類分析。聯(lián)接方法選擇組間聯(lián)接，計(jì)算方法為組件平均距離法，最終得到比較直觀的樹(shù)形譜系圖(圖3)，從聚類譜系圖上可以看出，當(dāng)閾值取5時(shí)，成礦元素主要分為以下兩組：Au-As-Ag，Co-Ni，其余元素各自獨(dú)立。第一組為本區(qū)主要成礦元素組合，Au-As-Ag相關(guān)性極好；第二組與Au元素存在一定相關(guān)性。當(dāng)閾值取20時(shí)，成礦元素歸并為Co-Ni-Cu-Zn-W、Au-As-Ag-Hg-Pb-Sb、Sn-Bi-Ba、Mo共4組，表明本區(qū)存在多種元素成礦的地球化學(xué)條件。

圖3 鏵廠溝金礦AuⅠ礦體成礦元素R型聚類譜系圖Fig.3 R-type clustering pedigree of ore-forming elements of AuⅠorebody at Huachanggou gold mine

3.3 R型因子分析

R型因子分析著重于研究化探數(shù)據(jù)中變量之間的關(guān)系，每一個(gè)因子所包含的主要元素，不僅僅表示它們的一種組合關(guān)系，還反映了該地區(qū)地球化學(xué)信息與成礦的關(guān)系[11]。使用SPSS Statistics 25軟件對(duì)15個(gè)成礦元素測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了因子分析(表2)，KMO檢驗(yàn)值為0.629>0.6，指示數(shù)據(jù)適合做因子分析。

由表2可以看出，前6個(gè)因子反映出15個(gè)元素變量的77.34%的地球化學(xué)信息，可以認(rèn)為包含了原始變量絕大部分的信息。因子F1的主要載荷因子組成為Au-Ag-As，為金的礦化因子，同時(shí)也代表了多金屬硫化物階段，表明金的礦化與硫化物礦化有密切關(guān)系，反映出這些元素的共生組合關(guān)系。F2的主要載荷因子為 Co-Ni-Cu-Zn，F(xiàn)3的主要載荷因子為Ba-(Sn)，F(xiàn)5的主要載荷因子為Sn、Bi，F(xiàn)6的主要載荷因子為Mo，代表了巖漿作用有關(guān)的成礦作用。

表2 鏵廠溝金礦AuⅠ礦體R型因子分析方差極大旋轉(zhuǎn)載荷矩陣Table 2 R-type factor analysis variance maximum rotation load matrix of AuⅠ orebody at Huachanggou gold mine

4 構(gòu)造疊加暈特征與深部找礦預(yù)測(cè)

4.1 礦區(qū)元素背景值

在鏵廠溝金礦區(qū)鉆孔巖心及遠(yuǎn)礦圍巖的每種巖性中采集了30件樣品作為礦區(qū)的背景樣，其中灰?guī)r31件，細(xì)碧角斑巖30件，千枚巖30件，變質(zhì)玄武巖30件，中酸性凝灰?guī)r30件，共計(jì)151件。

通過(guò)采集礦區(qū)主要巖石類型的無(wú)礦樣品，計(jì)算得礦區(qū)主要成礦元素的背景值含量及濃集克拉克值(表3)，濃集克拉克值>1的元素從大到小依次為：Hg(118.06)、Bi(33.32)、Au(6.08)、As(2.67)、W(2.43)、Sb(1.42)、Sn(1.09)，表明在礦區(qū)范圍內(nèi)Bi、Hg、Au、As、W等元素在成礦作用過(guò)程中有可能提供成礦物質(zhì)。

表3 鏵廠溝金礦圍巖微量元素含量特征Table 3 Trace element contents of wallrock from the Huachanggou gold mine

4.2 元素異常下限

通過(guò)綜合相關(guān)性分析、R型聚類分析以及R型因子分析，并依據(jù)中國(guó)熱液礦床原生暈軸向分帶序列規(guī)律[3]，確定了鏵廠溝金礦南礦帶構(gòu)造疊加暈最可信指示元素為As-Sb-Au-Ag-Pb-W-Sn-Bi，其中頭暈元素為As、Sb，近礦暈元素為Au、Ag、Pb，尾暈元素為W、Sn、Bi。

對(duì)原生暈樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，求得各元素含量的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，以“均值+標(biāo)準(zhǔn)差”為上限、“均值-標(biāo)準(zhǔn)差”為下限對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。經(jīng)多次剔除，求取各元素最優(yōu)理論異常下限，取值為該元素含量的幾何均值加2倍標(biāo)準(zhǔn)差，其中Au元素根據(jù)AuⅠ礦體平均品位特征，選取經(jīng)驗(yàn)值500×10-9作為異常下限。以異常下限的1、2、4倍值分別作為圈定元素異常外帶、中帶、內(nèi)帶的標(biāo)準(zhǔn)(表4)。

表4 鏵廠溝金礦AuⅠ礦體各元素異常下限特征Table 4 Lower limit of element anomalies in AuⅠ orebody of Huachanggou gold mine

4.3 深部找礦預(yù)測(cè)

從Au Ⅰ礦體前緣暈元素異常的垂直縱投影圖(圖4)上看，前緣暈異常的典型指示元素As、Sb異常較發(fā)育，As元素異常以中帶和外帶異常為主(圖4(a))，主要分布在48線—96線范圍內(nèi)、標(biāo)高830～910 m之間，總體上異常點(diǎn)均位于Au Ⅰ礦體范圍內(nèi)；深部鉆孔未顯示出明顯的異常信息，只有16線630 m標(biāo)高范圍內(nèi)出現(xiàn)一處單點(diǎn)外帶異常。Sb元素異常以外帶為主、局部以中帶異常為主(圖4(b))，主要分布在48線—96線范圍內(nèi)，標(biāo)高在600～910 m范圍內(nèi)，整體上處于Au Ⅰ礦體內(nèi)部。

圖4 鏵廠溝金礦南礦帶Au Ⅰ礦體構(gòu)造疊加暈異常特征圖Fig.4 Anomaly characteristics of structural superimposed halo of Au Ⅰ orebody in the Huachanggou South Ore Belt

近礦暈異常的典型指示元素Au、Ag異常發(fā)育程度強(qiáng)于前緣暈元素As、Sb，以內(nèi)帶和中帶異常為主，局部顯示外帶異常特征。本次取樣測(cè)試顯示，異常與金礦體范圍吻合較好。Au元素異常主要分布在48線—96線范圍內(nèi)(圖4(c))，且邊部樣品異常特征為內(nèi)帶異常，向兩側(cè)異常未有減弱，表明礦體沿兩側(cè)走向延長(zhǎng)仍具有找礦潛力；深部鉆孔特征顯示為中帶異常，異常值>1 000×10-9，基本相當(dāng)于一般工業(yè)指標(biāo)中的邊界品位，異常向深部延伸較好。Au Ⅰ礦體外圍在16線—32線、600～800 m標(biāo)高范圍內(nèi)，Au元素異常顯示出內(nèi)帶異常，根據(jù)異常信息及礦體特征分析認(rèn)為，該處異常表明Au Ⅰ礦體具有尖滅再現(xiàn)、平行側(cè)列的典型特征，空間找礦潛力較大。

Ag元素異常特征主要表現(xiàn)為少量?jī)?nèi)帶、大量中帶及外帶異常，主要分布在64線—88線、830～910 m標(biāo)高范圍內(nèi)，深部鉆孔未有異常顯示(圖4(d))。

Pb元素異常特征主要表現(xiàn)為少量的中帶異常以及大量的外帶異常(圖4(e))，主要分布在48線—96線、600～950 m標(biāo)高范圍內(nèi)，異常分布受Au Ⅰ礦體控制明顯；深部鉆孔在56線異常特征較為明顯，表現(xiàn)為中帶及外帶異常。值得注意的是，在16線630 m標(biāo)高處顯示外帶異常。

尾暈元素W、Sn、Bi異常特征相似(圖4(f)—(h))，均表現(xiàn)為大量的外帶異常，主要分布在16線—96線、600～950 m標(biāo)高范圍內(nèi)。

總體上鏵廠溝金礦Au Ⅰ礦體前緣暈異常分布范圍較小，主要分布在采礦系統(tǒng)內(nèi)，深部鉆孔異常信息較少，近礦暈元素異常特征范圍廣、強(qiáng)度大且向兩側(cè)及深部延伸趨勢(shì)較好。尾暈元素異常特征范圍廣，異常強(qiáng)度相對(duì)較弱，以大面積外帶異常特征為主。綜合分析認(rèn)為，Au Ⅰ礦體構(gòu)造地球化學(xué)特征可表示為，前緣暈異常范圍小、強(qiáng)度中等；近礦暈元素異常范圍廣、強(qiáng)度大；尾暈元素范圍廣、異常弱。據(jù)此，建立了鏵廠溝金礦床Au Ⅰ蝕變灰?guī)r礦體的構(gòu)造疊加暈理想模式，其深軸向分帶序列從上至下為Sb-Pb-Co-Ag-As-Au(圖5)。

圖5 鏵廠溝金礦床南礦帶構(gòu)造疊加暈理想模式Fig.5 Idealized model of structural superposition halo of the Huachanggou South Ore Belt

5 結(jié) 論

(1)元素相關(guān)性分析、聚類分析、元素組合及異常下限等多元數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明：鏵廠溝金礦南礦帶AuⅠ礦體前緣暈特征指示元素為As、Sb，近礦暈特征指示元素為Au、Ag、Pb，尾暈元素為W、Sn、Bi。

(2)鏵廠溝金礦南礦帶AuⅠ礦體在48線—96線具有較為明顯的頭尾暈疊加特征，根據(jù)礦體特征及元素疊加規(guī)律分析認(rèn)為，在96線—112線深部找礦潛力較好。

(3)在構(gòu)造疊加暈軸向分帶序列、地球化學(xué)參數(shù)研究基礎(chǔ)上建立了鏵廠溝金礦南礦帶構(gòu)造疊加暈理想模型，其中深部原生暈軸向分帶序列從上至下為Sb-Pb-Co-Ag-As-Au。

致謝：野外工作得到了陜西略陽(yáng)鏵廠溝金礦有限公司主管負(fù)責(zé)人和技術(shù)人員的大力支持，綜合研究和論文編寫(xiě)工作得到了北京金有公司陳偉博士、曹易剛等的幫助，謹(jǐn)致謝忱。