甘肅舟曲羊里尾溝金礦床原生暈特征及深部找礦預(yù)測

摘要：對羊里尾溝金礦床礦體集中分布的北西西向礦帶7條勘探線27個鉆孔采集了1 223件樣品，分析了Au等15種元素。元素的參數(shù)統(tǒng)計、因子分析結(jié)果表明，成礦元素及其指示元素Au、As、Sb、Hg明顯富集，并且為中低溫?zé)嵋旱V床中常見的低溫元素組合。依據(jù)元素分帶指數(shù)計算建立的礦區(qū)原生暈疊加軸向（垂直）分帶序列為Hg-As-Sb（前緣暈）→Au-W-Zn-Co-Bi（近礦暈）→Cr-Ni-Sn-Mo-Ag-Pb-Cu（尾暈），并發(fā)育較強的尾暈與前緣暈疊加，與礦體沿走向和傾向呈尖滅再現(xiàn)的事實吻合。利用元素累乘比值和原生暈異常剖面，預(yù)測礦區(qū)深部有盲礦體存在。

關(guān)鍵詞：原生暈;軸向分帶;疊加暈?zāi)Ｐ?信息提取;找礦預(yù)測;羊里尾溝金礦床

羊里尾溝金礦床位于南秦嶺早古生代被動陸緣褶皺帶西段白龍江復(fù)背斜北翼[1]，是繼發(fā)現(xiàn)坪定中型金礦床之后區(qū)域內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的又一個資源儲量達(dá)到中型規(guī)模的金礦床，已探明金資源量超過5 t。為進(jìn)一步查清羊里尾溝金礦區(qū)深部找礦方向，擴(kuò)大礦床規(guī)模，在“三位一體”找礦預(yù)測理論指導(dǎo)下[2]，針對羊里尾溝金礦床開展了巖石地球化學(xué)測量，并遵循原生暈找礦方法[3-6]進(jìn)行了深部找礦預(yù)測，為其深部探礦工程布置提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

羊里尾溝金礦床位于中秦嶺區(qū)、阿尼瑪卿區(qū)和摩天嶺區(qū)挾持的南秦嶺區(qū)內(nèi)（見圖1-A）。

礦區(qū)出露地層為泥盆系古道嶺組（Dg）和石炭系益哇溝組（Cy），益哇溝組是主要含礦地層，巖性為碳質(zhì)板巖、薄—中層灰?guī)r夾碳質(zhì)板巖、豆莢狀灰?guī)r、含碳硅質(zhì)板巖、含碳泥硅質(zhì)板巖、薄層灰?guī)r夾板巖及角礫巖，其中含礦建造為碳質(zhì)板巖、含碳硅質(zhì)板巖、含碳泥硅質(zhì)板巖、薄層灰?guī)r和角礫巖。礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，按展布方向分為北西西向和北北西向2組（見圖1-B），北西西向斷裂貫穿礦區(qū)，控制著礦區(qū)內(nèi)地層的分布，同時也是最重要的控礦斷裂，礦（化）體、地球化學(xué)異常均沿斷裂分布，斷裂及其兩側(cè)形成的破碎帶發(fā)育不同程度的礦化蝕變，并且破碎程度越高，礦化蝕變越好。北北西向斷裂是區(qū)域性斷裂的次級斷裂，也是重要的控礦斷裂，北北西向斷裂切穿北西西向斷裂，與北西西向斷裂的復(fù)合部位礦體厚度大、品位高。

礦區(qū)及周邊地表出露的深成花崗巖侵入體主要有憨班花崗巖和黑峪溝花崗斑巖，多沿北西西向斷裂及其附近分布。憨班花崗巖位于礦區(qū)以南約10 km，侵入志留系地層中。黑峪溝花崗斑巖位于礦區(qū)北部，距離礦區(qū)最遠(yuǎn)不超過5 km，成巖枝狀侵入泥盆系地層中，其鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為213.5 Ma±1.2 Ma，成巖時代為印支晚期，黑峪溝花崗斑巖或與之相連的同期深部隱伏花崗巖與羊里尾溝金礦區(qū)內(nèi)礦體在空間距離和年齡方面均具有密切關(guān)系，推測為該礦區(qū)金成礦的母巖。

礦區(qū)圍巖蝕變作用及其礦化蝕變體或礦（化）體的空間分布受斷裂破碎帶控制[7]，主要礦化蝕變有硅化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、毒砂礦化、輝銻礦化、雄黃礦化、雌黃礦化、碳酸鹽化、高嶺土化、絹云母化等，為中低溫?zé)嵋何g變組合，其中硅化、黃鐵礦化、毒砂礦化、褐鐵礦化與金成礦關(guān)系密切，與金成礦呈正相關(guān)。

礦區(qū)共圈出礦體91條，其中4條主礦體（Au1、Au2、Au3、Au4）嚴(yán)格受斷裂破碎帶控制，走向295°～355°，傾角53°～87°。礦體形態(tài)多呈長條狀、脈狀、囊狀、枝杈狀，具膨大縮小、尖滅再現(xiàn)特征。各礦體金品位1.00～54.20 g/t，平均品位3.81 g/t。

礦石中金屬礦物以黃鐵礦、毒砂、輝銻礦最為常見，其次為黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、脆硫銻鉛礦等。脈石礦物主要為石英、方解石、鐵白云石，其次為伊利石、高嶺土、雌黃、雄黃、滑石、磷灰石、金紅石等[8]。流體包裹體研究結(jié)果表明，羊里尾溝金礦床的成礦熱液和巖漿作用有關(guān)，屬于中低溫巖漿熱液型金礦床[9]。但是，該礦床與西秦嶺同一成礦帶內(nèi)的陽山金礦床和大水金礦床的賦礦地層及成礦作用特征等均具有較大不同[10-11]。

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 樣品采樣與分析

以礦體分布較為集中的北西西向礦帶7勘探線、505勘探線、517勘探線、521勘探線、525勘探線、533勘探線、541勘探線（共7條勘探線）為研究對象，從地表到深部逐層系統(tǒng)采集了27個鉆孔的1 223件巖石樣品，采樣標(biāo)高為2 100～2 680 m，最大高差為580 m，采樣間距在礦化蝕變地段為3～5 m，其他巖性均勻地段為5～10 m，樣品質(zhì)量為500 g，分析Au、As、Sb、Hg、Ag、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、W、Sn、Mo和Bi 15種元素。分析單位為甘肅省中心實驗室。分析方法：Au為等離子體質(zhì)譜法;Cu、Pb、Zn、Ni、Co和Cr為X射線熒光光譜法;W、Mo和Bi為電感耦合等離子體發(fā)射光譜法;As、Sb和Hg為原子熒光光譜法;Ag和Sn為原子發(fā)射光譜法。

2.2 元素參數(shù)特征

巖石中元素含量的概率分布形式服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布規(guī)律，各元素參數(shù)特征見表1。主要成礦元素及其指示元素的含量均明顯富集。各類巖石中均富集低溫?zé)嵋撼傻V元素Au、Ag、As、Sb和Hg。Au與As呈正相關(guān)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，在剖面上Au、As高值區(qū)與礦體分布基本一致，且變化較大，表明金礦化極不均勻，Hg與Au相關(guān)性較明顯，中高溫元素W、Mo質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低，但變異系數(shù)相對較大。

2.3 因子分析

對15種元素的所有分析結(jié)果進(jìn)行因子分析，因子軸采用Promax旋轉(zhuǎn)方法，在方差貢獻(xiàn)率大于1 %的前提下，選取5個主因子（見表2），以因子載荷的絕對值大于0.300為臨界值，各主因子反映的元素組合分別為：F1正端為Au-As-Sb-Co-Bi，負(fù)端為Cu-Cr-W;F2正端為As-Sb-W，負(fù)端為Co-Bi;F3正端為Sb-Hg-Cu-Pb-Zn-Cr-Co-Ni-Sn-Ag-Mo-W-Bi;F4正端為Cu-Sn-W，負(fù)端為Hg-Pb-Zn;F5正端為Cr-Mo，負(fù)端為Hg-Pb-Zn。

這反映了該礦區(qū)存在以F1和F2代表的2期熱液成礦作用，但金成礦作用主要是F1代表的熱液成礦作用，其次在F3和F4代表的成礦過程中有金的弱礦化作用存在。從指示元素因子相關(guān)系數(shù)矩陣表中可以看出，F(xiàn)1與F2具有正相關(guān)關(guān)系，而與F3、F5無相關(guān)性，說明5個因子代表了2個不同的成礦階段：第一成礦階段中金來源于巖漿熱液，該熱液溫度較低，沿構(gòu)造帶侵入，成礦過程持續(xù)時間長，但與地層幾乎未發(fā)生物質(zhì)的帶入、帶出作用，為礦區(qū)主成礦階段;第二成礦階段金亦來源于巖漿熱液，不同的是該階段熱液溫度較高，形成了W元素異常。Hg元素異常對構(gòu)造活動具有示蹤意義，第一主因子中元素組合As-Au-Sb-Hg的出現(xiàn)，說明該礦區(qū)成礦作用與斷裂關(guān)系密切。

3 原生暈疊加模型

3.1 原生暈疊加軸向分帶序列

根據(jù)C.B.格里戈良分帶指數(shù)法的基本原理，對礦區(qū)剖面原生暈進(jìn)行了軸向分帶序列計算，結(jié)果見表3。羊里尾溝金礦床完整而確切的原生暈疊加軸向分帶序列（自上而下）為： Hg-As-Sb→Au-W-Zn-Co-Bi→Cr-Ni-Sn-Mo-Ag-Pb-Cu，其中As、Au、Sb、Hg位于W的上部，具有向上聚集的傾向;Zn、Co、Bi、Cr、Ni、Sn、Mo、Ag、Pb、Cu位于W的下部，具有向下聚集的傾向。表3中，Hg、As、Sb的最大分帶指數(shù)位于2 600～2 700 m標(biāo)高;Au、W、Zn的最大分帶指數(shù)位于2 400～2 500 m標(biāo)高，Bi、Cr、Co、Ni、Sn、Mo、Ag、Pb、Cu的最大分帶指數(shù)位于2 200～2 300 m標(biāo)高。

礦區(qū)原生暈疊加軸向分帶序列與李惠等[5-6]得出的中國金礦床原生暈綜合軸向分帶序列有較大相似性，略有不同的是Cu元素異常出現(xiàn)在礦體下部及尾暈中;分析其原因為Cu元素在礦區(qū)近似呈背景分布，其異常集中分布于無礦間隔，易于出現(xiàn)在尾暈中，可作為成礦階段減弱或結(jié)束的標(biāo)志。

3.2 原生暈疊加模型的建立

依據(jù)軸向分帶序列建立礦區(qū)原生暈疊加模型（見圖2）。從該模型和礦區(qū)勘探線剖面圖來看，前緣暈、近礦暈、尾暈交錯出現(xiàn)，使異常模式復(fù)雜，反映礦體多階段形成特點。在2 500 m標(biāo)高發(fā)育較強的尾暈與前緣暈疊加，說明礦體已經(jīng)接近尾部，指示深部有新的礦體存在。勘查結(jié)果顯示，在2 300～2 400 m標(biāo)高存在厚而富的礦體。礦區(qū)北西西向礦帶深部至少存在2處富礦空間，礦體呈串珠狀分布。

4 礦化信息提取及找礦預(yù)測

在野外地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合元素參數(shù)特征、因子分析和原生暈疊加軸向分帶特征，可以獲得下列找礦預(yù)測信息：

1）礦區(qū)內(nèi)Au元素平均值（151.6×10-9）大于區(qū)域Au元素平均值，且遠(yuǎn)大于克拉克值，濃集克拉克值為1.61，大于1.00，說明Au元素在礦區(qū)地層中富集;此外，Au、As、W等元素變異系數(shù)較高，表明這些元素在礦區(qū)分布、分配不均勻，離散程度大，分異性強，易于活動遷移形成礦化體或強異常;Au元素濃集系數(shù)為0.62，數(shù)值較小，說明元素較容易富集成礦，但Au元素標(biāo)準(zhǔn)離差為15.30，遠(yuǎn)大于區(qū)域Au元素標(biāo)準(zhǔn)離差，又顯示出Au元素經(jīng)歷了高度的活化、遷移、富集成礦。從元素參數(shù)特征來看，礦區(qū)內(nèi)Au、As、Hg、Ag、Mo、W等元素異常點數(shù)較多，原生暈異常面積也較大，顯示出較好的找礦前景。

2）原生暈元素的聚類分析及相關(guān)性分析表明，Au與As、Sb、Hg、W元素呈正相關(guān)，與Cu、Zn、Pb元素呈負(fù)相關(guān)。反映As、Sb、Hg元素可作為較好的找金近程指示元素，W元素反映巖漿侵入與成礦的關(guān)系，深部隱伏侵入體是礦區(qū)成礦地質(zhì)體，預(yù)示深部仍有較大的找礦前景。

3）選取與Au元素具明顯相關(guān)性的Hg、As、Sb、W、Zn、Co、Bi元素，以及與Au元素具弱相關(guān)性的Sn、Mo元素作為判別指標(biāo)元素，并用累乘比值法強化信息，即用明顯相關(guān)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)累乘與弱相關(guān)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)累乘的比值計算礦區(qū)不同標(biāo)高剝蝕系數(shù)[12]，依據(jù)不同元素在礦區(qū)原生暈異常中的不同表現(xiàn)，共建立了3組剝蝕系數(shù)計算方法：第一組計算方法為（w（Au）×w（As）×w（Sb））×103/（w（Pb）×w（Zn）×w（Ag））;第二組計算方法為（w（Au）×w（W）×w（Hg））×106/（w（Cu）×w（Pb））;第三組計算方法為（w（As）×w（Sb）×w（W））/（w（Pb）×w（Sn）×w（Ni）×w（Cr））。計算結(jié)果見表4。

上述3組計算方法中，可認(rèn)為剝蝕系數(shù)小于10為礦體尾部，10～100為礦體中部，大于100為礦體上部。從表4可以看出，在2 600 m標(biāo)高表現(xiàn)為礦體中、上部特征，在2 200 m標(biāo)高表現(xiàn)出礦體上部特征，說明礦帶內(nèi)礦體空間產(chǎn)出具有尖滅再現(xiàn)特征，具有若干個富礦中段，這與礦區(qū)已知礦體的分布是一致的，并顯示在2 200 m標(biāo)高以下仍有找礦空間。

4）為了研究礦體和異常空間變化規(guī)律，選擇了控礦工程較多的517勘探線作為研究對象，將原生暈異常疊加到517勘探線鉆孔上，形成原生暈異常及預(yù)測靶區(qū)（見圖3）。由圖3可知，垂向上大致可以分出3層異常組合：第一層異常帶是由右上角的Au28、Au32礦體所形成的，出現(xiàn)了前緣暈、近礦暈和尾暈，標(biāo)高2 500 m處預(yù)測礦體向右下方的深部仍有延伸，但預(yù)測礦體規(guī)模不是很大，為Ⅰ號預(yù)測區(qū);第二層異常帶是由中部的Au4、Au4-1、Au30礦體所形成的，在近地表2 600 m標(biāo)高處出現(xiàn)了前緣暈、近礦暈和尾暈，與Au4礦體上部重合，向下礦體尖滅，在2 100～2 300 m標(biāo)高先是出現(xiàn)了尾暈，之后又出現(xiàn)了前緣暈和近礦暈，沒有出現(xiàn)尾暈，原生暈與Au4、Au4-1、Au30礦體對應(yīng)，推測沿傾向右下側(cè)仍有礦體延伸，為Ⅱ號預(yù)測區(qū);第三層異常帶是由下部的Au1、Au1-1、Au2、Au26礦體所形成的，先是在2 200 m標(biāo)高處出現(xiàn)了前緣暈、近礦暈和尾暈，與Au1、Au1-1礦體上部重合，向下礦體尖滅，在2 200 m標(biāo)高處出現(xiàn)了前緣暈和近礦暈，異常元素強度高，規(guī)模大，礦體再現(xiàn)形成了Au1、Au2、Au26礦體，推測沿傾向右下側(cè)仍有礦體延伸，為Ⅲ號預(yù)測區(qū)。

5 結(jié) 論

1）礦區(qū)原生暈元素特征表現(xiàn)為：與金有關(guān)的主要成礦及指示元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯偏高，并富集中低溫?zé)嵋撼傻V元素Au、As、Sb、Hg。Au與As、Sb、Hg相關(guān)性比較明顯，所以這些元素的異?？梢酝茰yAu元素富集趨勢。在剖面上，Au、As元素異常與礦體的分布基本一致，礦區(qū)Hg元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，異常強度大，反映斷裂控礦特征。

2）羊里尾溝金礦床原生暈疊加軸向分帶序列為：Hg-As-Sb（前緣暈）→Au-W-Zn-Co-Bi（近礦暈）→Cr-Ni-Sn-Mo-Ag-Pb-Cu（尾暈），并發(fā)育較強的尾暈與前緣暈疊加，使異常模式復(fù)雜，反映礦體多階段形成特點。從礦區(qū)不同勘探線剖面圖上看，礦體沿走向和傾向均呈長條狀、脈狀、囊狀分布，具膨大縮小、尖滅再現(xiàn)特征。

3）在研究原生暈疊加軸向分帶序列和結(jié)合野外實際地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，建立了羊里尾溝金礦床原生暈疊加模型和原生暈找礦標(biāo)志。通過元素累乘比值和原生暈異常剖面，預(yù)測深部存在礦體。

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