龍門山造山帶北段黃泥坪金礦床的礦床地質(zhì)和元素地球化學(xué)特征

江宏君, 陳華勇, 王 朋, 高政偉, 紀(jì)冬平, 吳寶鵬, 程博興, 焦宏劍, 王義忠

龍門山造山帶北段黃泥坪金礦床的礦床地質(zhì)和元素地球化學(xué)特征

江宏君1, 2, 3, 陳華勇1, 2, 4*, 王 朋3, 高政偉3, 紀(jì)冬平3, 吳寶鵬3, 程博興3, 焦宏劍3, 王義忠3

(1. 中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510640; 2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 3. 中陜核工業(yè)集團(tuán)二一四大隊(duì)有限公司, 陜西 西安 710100; 4. 廣東省礦物物理與材料研究開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 510640)

黃泥坪金礦床位于龍門山造山帶北段, 是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)中型金礦床, 包括漢樹溝、山關(guān)石、柳樹坪和石罐子4個(gè)礦段, 以蝕變巖型礦化為主, 兼具石英脈型礦化。為進(jìn)一步擴(kuò)展深部找礦空間, 評(píng)價(jià)深部找礦潛力, 本文針對(duì)漢樹溝和山關(guān)石蝕變巖型礦化開展了礦床地球化學(xué)研究。結(jié)果表明, 漢樹溝礦段的主要伴生元素為As、Ba, 山關(guān)石礦段的主要伴生元素為As、Sb、Ag、Hg、Pb、Ba, 其中As與Au的關(guān)系最為密切, 可以作為指示Au礦化異常信息的最佳元素, 且As含量>3785′10?6、Au含量>0.075′10?6、Hg含量>0.13′10?6、Sb含量>11′10?6可作為礦化蝕變帶的判別標(biāo)志。黃泥坪金礦床各元素在垂向上發(fā)生了不同程度的遷移富集, 礦體前端元素組合為Hg、Sb、Ag、Pb, 近礦元素組合為Au、As, 礦體尾部元素組合為Ba、Cu、Co、Mn、Bi、Ni、Zn。漢樹溝礦段北西方向鉆孔深部出現(xiàn)礦體上盤角礫白云巖以及礦體前端和尾部Hg/Co、(Hg+Sb)/(Co+Ba)、(Hg+Ag+Pb)/(Co+Ni+Mn)值的顯著增大, 指示其深部具有較大成礦潛力。

地球化學(xué)特征; 礦床地質(zhì); 深部成礦預(yù)測(cè); 黃泥坪金礦床; 龍門山造山帶

0 引 言

礦床原生暈指熱液成礦過(guò)程中形成的富集成礦元素和伴生元素的異常區(qū)域(Safronovn, 1936; An et al., 2021), 是圍巖與礦化流體相互作用的結(jié)果, 其特征是礦體及附近圍巖發(fā)生成礦元素的富集或虧損并產(chǎn)生圍巖蝕變(朱旭等, 2021)。礦床原生暈的地球化學(xué)特征通常能夠提供較好的找礦線索, 已在Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sn等多種金屬礦床勘查中得到廣泛運(yùn)用(劉崇民, 2006; Wang et al., 2013; Li et al., 2016; 賀昌坤等, 2020; Zheng et al., 2020; An et al., 2021; 朱旭等, 2021), 尤其在膠東和西秦嶺金礦勘查中取得非常顯著的應(yīng)用效果, 目前已經(jīng)發(fā)展成為一種較為可靠的尋找盲礦體的地球化學(xué)找礦技術(shù)方法(張濤等, 2017; 高海東等, 2020; 王亮等, 2021; 張英帥等, 2021)。

黃泥坪金礦床位于陜甘川“金三角”, 地處揚(yáng)子地塊西北緣龍門山造山帶北段, 是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)中型金礦床。前人僅對(duì)礦床的基本地質(zhì)特征、成礦流體性質(zhì)以及形成的大地構(gòu)造背景開展了初步研究, 認(rèn)為黃泥坪金礦床為韌性剪切型金礦床(王義忠等, 2015; 宗曉華, 2017; 薛旭平等, 2018), 這些研究促進(jìn)了對(duì)黃泥坪金礦床成礦過(guò)程和礦床成因類型的認(rèn)識(shí)。然而, 隨著礦區(qū)勘探程度的逐步加強(qiáng), 地表和淺部的礦體發(fā)現(xiàn)殆盡, 目前面臨著尋找深部和外圍盲礦體的問(wèn)題, 急需開展新的找礦方法研究以指導(dǎo)下一步勘查工作, 同時(shí)關(guān)于礦床成礦元素的富集和遷移規(guī)律以及成礦元素的分帶特征研究尚處于空白。因此, 本研究在詳細(xì)鉆孔編錄和采樣的基礎(chǔ)上, 對(duì)黃泥坪金礦床開展礦床原生暈地球化學(xué)研究, 旨在查明礦床成礦元素分帶規(guī)律, 為礦床深部和外圍找礦提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

龍門山陸內(nèi)復(fù)合造山帶位于揚(yáng)子地塊西北緣, 呈NE-SW向展布, 由一系列近平行的疊瓦狀逆沖斷裂構(gòu)成(張佳佳等, 2019), 自東北至西南分別為青川–陽(yáng)平關(guān)斷裂(南段為茂縣–墳川斷裂)、北川–映秀斷裂(中央斷裂帶)、馬角壩斷裂和安縣–都江堰斷裂, 橫向上被這些斷裂分為后龍門山造山帶、前龍門山褶皺沖斷帶和安縣都江堰斷裂帶和前陸褶皺帶(圖1), 縱向上分別以北川–安縣和臥龍–大邑為界又被分為北段、中段和南段(李佐臣, 2009; 張佳佳等, 2019)。鄭勇等(2017)通過(guò)對(duì)北川–映秀斷裂帶內(nèi)假玄武玻璃的鋯石U-Pb定年和玻璃基質(zhì)的40Ar/39Ar定年研究(216～229 Ma), 并結(jié)合地層分布特征, 認(rèn)為青川–陽(yáng)平關(guān)斷裂和北川–映秀斷裂近乎同時(shí)形成于中–晚三疊世的印支造山運(yùn)動(dòng), 后期的構(gòu)造演化在很大程度上繼承了印支造山運(yùn)動(dòng)后的構(gòu)造格局。研究區(qū)處于后龍門山造山帶的北段, 夾持于青川–陽(yáng)平關(guān)斷裂和北川–映秀斷裂之間, 主要由基底巖系和沉積蓋層兩部分組成, 基底巖系由新元古代通木梁群和劉家坪群火山巖組成, 出露于轎子頂穹窿和劉家坪穹窿的核部, 蓋層由南華紀(jì)–奧陶紀(jì)的淺變質(zhì)海相沉積巖系組成, 呈環(huán)帶狀分布。區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈, 發(fā)育轎子頂彎窿構(gòu)造和劉家坪彎窿構(gòu)造, 以發(fā)育透入性順層片理、順層掩臥褶皺、緊閉同斜倒轉(zhuǎn)褶皺、逆沖斷裂和伸展滑脫斷裂為特征(李佐臣, 2009)。后龍門山造山帶也是重要的Au-Cu-Pb-Zn成礦帶, 但由于勘查和研究程度較低, 目前只發(fā)現(xiàn)了一系列中小型的礦床和礦化點(diǎn), 如黃泥坪金礦、南沙河金礦、辛家咀金礦、董家院金礦、劉家坪銅鋅礦、榨松溝銅銀礦等(劉基等, 2021)。

2 礦床地質(zhì)

礦區(qū)主要出露一套淺變質(zhì)沉積巖(圖2), 由老到新分別為: 上震旦統(tǒng)燈影組(Z2)含藻白云巖、硅質(zhì)白云巖和灰?guī)r, 底部為砂巖、頁(yè)巖, 為典型的濱海潮間–潮下–淺海相沉積; 下寒武統(tǒng)(?1)白云巖、碳質(zhì)千枚巖、變質(zhì)砂巖(砂質(zhì)板巖)、蝕變長(zhǎng)石砂巖, 與下伏燈影組呈整合接觸; 下奧陶統(tǒng)陳家壩群(O1)碳質(zhì)千枚巖、變質(zhì)砂巖夾灰?guī)r, 與下伏下寒武統(tǒng)呈斷層接觸; 下–中志留統(tǒng)(S1-2)砂質(zhì)板巖、千枚巖, 夾砂巖, 與下伏陳家壩群呈斷層接觸。地表及已有鉆孔未見(jiàn)巖漿巖。礦區(qū)斷裂構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜, 主體可分為NE向和近SN向兩組, 近SN向斷裂通常錯(cuò)斷NE向斷裂。其中下寒武統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)陳家壩群以及下–中志留統(tǒng)為主要的賦礦層位。

圖1 龍門山造山帶構(gòu)造簡(jiǎn)圖(據(jù)李佐臣, 2009修改)

圖2 黃泥坪金礦區(qū)地質(zhì)圖

依據(jù)相對(duì)位置和礦化特征, 黃泥坪金礦床可以分為漢樹溝、山關(guān)石、柳樹坪以及石罐子4個(gè)礦段(圖2), 其中山關(guān)石礦段和漢樹溝礦段礦體主要賦存于下寒武統(tǒng)蝕變長(zhǎng)石砂巖中, 并形成礦區(qū)兩條最重要的礦化蝕變帶, 分別為山關(guān)石(Ⅰ號(hào))蝕變帶和漢樹溝(Ⅲ號(hào))蝕變帶, 以毒砂化、黃鐵礦化和硅化為特征(圖3)。此外, Ⅲ號(hào)蝕變帶內(nèi)還多見(jiàn)后期毒砂–黃鐵礦–方解石硫化物細(xì)脈切穿浸染狀礦石的疊加成礦作用(圖3a)。Ⅰ號(hào)蝕變帶的礦體上盤主要為白云巖, 下盤為變質(zhì)砂巖; Ⅲ號(hào)蝕變帶的礦體上盤巖性相對(duì)復(fù)雜, 主要有千枚巖、變質(zhì)砂巖、角礫白云巖等, 下盤主要為變質(zhì)砂巖。Ⅰ號(hào)和Ⅲ號(hào)蝕變帶中礦體總體呈層狀、似層狀展布, 沿走向和傾向形態(tài)變化較小, 延續(xù)性較好, 規(guī)模較大。柳樹坪礦段和石罐子礦段主要以石英脈型礦化為主, 蝕變帶中礦體分支復(fù)合, 延續(xù)性差, 規(guī)模較小。山關(guān)石礦段和漢樹溝礦段的金礦化與毒砂和黃鐵礦化關(guān)系密切, 蝕變?cè)綇?qiáng)金品位越高, 本研究主要針對(duì)Ⅰ號(hào)和Ⅲ號(hào)蝕變帶開展礦床原生暈地球化學(xué)分析, 探索其深部成礦潛力。

3 樣品采集與測(cè)試方法

根據(jù)黃泥坪金礦床Ⅰ號(hào)和Ⅲ號(hào)礦化蝕變帶深部隱伏礦體的分布和延伸情況, 結(jié)合漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段礦體的展布特征, 分別選擇漢樹溝礦段209、202、210、218和226號(hào)勘探線的15個(gè)鉆孔以及山關(guān)石礦段33和41號(hào)勘探線的8個(gè)鉆孔(圖2)開展礦床原生暈地球化學(xué)研究。樣品主要采自礦化蝕變帶(蝕變長(zhǎng)石砂巖)及其上、下盤的圍巖, 采樣間隔5～10 m, 礦化較好部位適當(dāng)加密, 采樣間隔2～5 m,其中漢樹溝礦段352件, 山關(guān)石礦段68件。另外, 在遠(yuǎn)離礦體和蝕變帶的不同位置還采集27件未發(fā)生礦化蝕變的千枚巖(10件)、(角礫)白云巖(9件)和變質(zhì)砂巖(8件)作為礦區(qū)背景樣品。結(jié)合前人關(guān)于金礦床原生暈的研究成果(李惠等, 2013; Wang et al., 2013), 對(duì)447件樣品進(jìn)行Hg、As、Sb、Ba、B、Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Co、Ni、Mo、Mn等15種元素分析, 分析測(cè)試工作在中陜核工業(yè)集團(tuán)綜合分析測(cè)試有限公司完成, 其中Hg、As、Sb采用原子熒光光譜法測(cè)定, 使用儀器為AFS-9760原子熒光光度計(jì); Ag、B采用原子發(fā)射光譜法測(cè)定, 使用儀器為WP1一米平面光柵攝譜儀; 其余元素使用iCAPQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定。測(cè)試方法和技術(shù)要求按照DZ/T0279-2016標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。測(cè)試檢測(cè)限分別為: Hg: 0.0005′10?6; As: 0.2′10?6; Sb: 0.05′10?6; Ba: 50′10?6; B: 1′10?6; Au: 0.0003′10?6; Ag: 0.02′10?6; Cu: 1′10?6; Pb: 2′10?6; Zn: 4′10?6; Bi: 0.015′10?6; Co: 1′10?6; Ni: 2′10?6; Mo: 0.07′10?6; Mn: 30′10?6。由于部分樣品中的B含量較低, 其報(bào)出率僅為59.7%, 因此在后面的討論中未使用。分析結(jié)果見(jiàn)附表1(具體見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)電子版http://www. geochimica.cn/)。

礦物代號(hào): Apy. 毒砂; Py. 黃鐵礦; Qtz. 石英; Cal. 方解石。

4 結(jié)果與討論

4.1 元素含量特征

限定礦區(qū)成礦及伴生元素的背景含量特征, 有助于了解不同元素的富集和遷移規(guī)律, 可以為確定礦源層和物質(zhì)來(lái)源提供依據(jù)(李惠等, 2013)。以濃度克拉克值大于1為標(biāo)準(zhǔn), 背景樣品千枚巖相對(duì)富集Ag、As、Sb、Ba、Pb、Bi, (角礫)白云巖相對(duì)富集Ag、Hg、As、Sb、Bi, 變質(zhì)砂巖相對(duì)富集Ag、As、Sb、Mo、Ba、Bi(圖4a, 表1), 表明黃泥坪礦區(qū)具有相對(duì)較高的Bi(濃度克拉克值: 28.46)、Sb(6.08)、As(3.44)、Ag(1.55)和Ba(1.16)含量, 成礦元素Au含量較低, 指示Au可能主要來(lái)源于成礦熱液?？紤]到黃泥坪金礦床的邊界品位為0.8′10?6(吳寶鵬等, 2014), 為了了解礦床成礦指示元素組合的特征, 對(duì)品位大于0.4′10?6樣品的各元素含量與礦區(qū)背景值進(jìn)行了比較, 用襯度值表示(襯度值=幾何均值/礦區(qū)背景值; 張之武, 2014), 襯度值越大表明礦體中該元素越富集。漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段各元素的襯度值總體一致, 除Mo襯度值較小外, 其余元素的襯度值均大于1, 其中Au、As襯度值最大, 分別大于400和1000, Ag、Hg、Sb、Ba的襯度值均大于2, 山關(guān)石礦段襯度值相對(duì)更大(圖4b, 表2)。因此Au、As、Ag、Hg、Sb、Ba可以作為黃泥坪金礦床主要的成礦指示元素, Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Bi則可以作為黃泥坪金礦床次要的成礦指示元素。

圖4 黃泥坪金礦床背景樣品濃度克拉克值(a)和礦化樣品襯度值(b)

表1 黃泥坪金礦區(qū)地球化學(xué)背景

續(xù)表1:

注: Au、Hg含量單位為′10?9, 其余元素含量單位為′10?6; 濃度克拉克值=幾何均值/地殼克拉克值; 礦區(qū)背景值為不同巖性各元素的幾何均值。地殼克拉克值引自黎彤等, 1976。

表2 黃泥坪金礦床礦體地球化學(xué)特征

注: Au、Hg含量單位為′10?9, 其余元素含量單位為′10?6。

4.2 元素組合特征

元素組合是元素地球化學(xué)親和性在地質(zhì)作用或成礦作用中的表現(xiàn), 研究成礦元素與伴生元素的相互關(guān)系可以為確定最優(yōu)成礦指示元素組合提供依據(jù), 目前主要運(yùn)用相關(guān)性分析、聚類分析以及因子分析等數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法來(lái)研究成礦元素組合特征(王亮等, 2021)。相關(guān)性分析是利用元素間的相關(guān)系數(shù)來(lái)衡量各元素間相關(guān)性和親和性的一種數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法, 在礦床學(xué)研究中可用于分析主成礦元素的成因特點(diǎn)及其與伴生元素之間的相關(guān)性(章永梅等, 2010; 張英帥等, 2021)。Pearson相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果表明, 在置信度優(yōu)于95%的條件下, 漢樹溝礦段Au與As、Cu、Ag、Ba呈正相關(guān)性, 與其他元素相關(guān)性較差, 指示As、Cu、Ag、Ba異常在一定程度上可以反映Au的礦化異常信息, 其中Au與As相關(guān)性最顯著, 相關(guān)系數(shù)為0.556(表3), 表明As是Au的主要伴生元素; 與漢樹溝礦段相比, 山關(guān)石礦段元素顯示出更復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系, Au與As、Sb、Ag、Zn、Hg、Bi、Mn呈正相關(guān)性, 與其他元素相關(guān)性較差, 其中Au與As、Sb、Ag、Zn、Hg相關(guān)性較為顯著, 相關(guān)系數(shù)為分別為0.731、0.598、0.525、0.441、0.407(表3), 表明As、Sb、Ag、Zn、Hg為山關(guān)石礦段主要的伴生元素, 它們?cè)谝欢ǔ潭壬峡梢苑磻?yīng)Au的礦化異常信息。

聚類分析在礦床地球化學(xué)研究中常用來(lái)說(shuō)明元素之間的親屬關(guān)系和共生組合特征(張英帥等, 2021), 為進(jìn)一步分析元素組合特征, 使用SPSS軟件對(duì)漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段樣品分別進(jìn)行了組間聚類分析, 以距離20為界, 漢樹溝礦段元素組合可以分為4組: 第1組為Au、As; 第2組為Ba; 第3組為Ag、Hg、Sb、Pb、Zn; 第4組為Mn、Co、Ni、Bi、Cu (圖5a)。以距離15為界, 山關(guān)石礦段元素組合也可以分為4組: 第1組為Au、As、Sb; 第2組為Ba; 第3組為Ag、Hg、Pb; 第4組為Mn、Co、Ni、Bi、Cu、Zn(圖5b)?？傮w來(lái)看, 漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段具有相似的元素組合特征, 第1組元素組合中Au為主要成礦元素, As與Au關(guān)系最密切, 可能為主要的伴生元素, 這與相關(guān)性分析結(jié)果一致, 也與Au主要以不可見(jiàn)金的形式存在于毒砂和含砷黃鐵礦中的事實(shí)一致(吳寶鵬等, 2014); 第2組Ba為獨(dú)立組群, 若以更大距離為界, 其也可以劃歸為成礦元素組合, 然而鏡下未發(fā)現(xiàn)與Ba相關(guān)的重晶石等礦物, 需要進(jìn)一步研究查證; 第3組元素組合中Hg、Sb、Ag、Pb、Zn為中低溫元素, 活動(dòng)性較強(qiáng), 且多以硫化物形式存在; 第4組元素組合中Mn、Co、Ni、Bi、Cu為中高溫元素, 活動(dòng)性相對(duì)較弱。這些元素雖然都在成礦過(guò)程中發(fā)生了遷移和富集, 但是它們沉淀時(shí)的物理化學(xué)條件和生成順序有差別。

因子分析是利用降維的方式, 將具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的多個(gè)變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子, 每一個(gè)因子所包含的主要元素, 不僅表示它們的一種組合關(guān)系, 而且反映該地區(qū)地球化學(xué)信息與成礦的關(guān)系(劉沖昊等, 2012; 張英帥等, 2021)。使用SPSS軟件對(duì)漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段樣品分別進(jìn)行KMO和Bartlett球度檢測(cè), 其KMO值分別為0.72和0.81, Bartlett球度檢測(cè)概率Sig均為0, 小于顯著性水平0.05, 符合因子分析的條件(賀昌坤等, 2020), 分別提取前3個(gè)主因子, 并進(jìn)行極大方差正交旋轉(zhuǎn),其分別反映出13個(gè)元素變量65.76%和75.44%的地球化學(xué)信息, 可以認(rèn)為包含原始變量的絕大部分信息(表4)。由主因子旋轉(zhuǎn)空間成分圖(圖6a)可知, 漢樹溝礦段1漢主因子的主要載荷元素為Ag、Hg、Sb、Pb、Zn;2漢主因子的主要載荷元素為Mn、Co、Ni、Bi、Cu;3漢主因子的主要載荷元素為Au、As、Ba, 與聚類分析分組特征基本一致, 據(jù)此得出漢樹溝礦段Au元素的因子模型為Au漢=?0.011漢?0.062漢+ 0.803漢, 表明金成礦主要與3漢主因子有關(guān)。山關(guān)石礦段1山主因子的主要載荷元素為Mn、Co、Ni、Bi、Cu、Zn;2山主因子的主要載荷元素為Au、As、Sb、Ba;3山主因子的主要載荷元素為Ag、Hg、Pb(圖6b), 與聚類分析結(jié)果也一致, 據(jù)此得出山關(guān)石礦段Au元素的因子模型為Au山=0.081山+0.752山+ 0.373山, 表明金成礦主要與2山和3山主因子關(guān)系密切。以上多元數(shù)學(xué)分析均表明, 漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段具有相似的成礦元素組合, 然而漢樹溝礦段的主要伴生元素為As、Ba, 山關(guān)石礦段的主要伴生元素為As、Sb、Ag、Hg、Pb、Ba, 其中As與Au的關(guān)系最密切, 可以作為反映Au礦化異常信息的最主要元素。

表3 黃泥坪金礦床原生暈成暈元素相關(guān)系數(shù)矩陣

注:**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

圖5 黃泥坪金礦床原生暈樣品R型聚類分析譜系圖

表4 黃泥坪金礦床原生暈樣品極大方差旋轉(zhuǎn)正交因子

4.3 不同地質(zhì)分帶元素遷移特征

根據(jù)黃泥坪金礦床的地質(zhì)特征可知漢樹溝礦段礦體上盤以角礫白云巖為主, 部分位置為變質(zhì)砂巖和千枚巖, 礦體下盤為變質(zhì)砂巖, 礦化蝕變帶主要由蝕變長(zhǎng)石砂巖組成。山關(guān)石礦段除礦體上盤為白云巖外, 與漢樹溝礦段具有相似的地質(zhì)特征。通過(guò)對(duì)礦化較好鉆孔中不同地質(zhì)分帶襯度值的垂向變化研究, 發(fā)現(xiàn)漢樹溝礦段礦體和蝕變帶強(qiáng)烈富集Au、Ag、As、Sb; 礦體上盤相對(duì)富集Au、As、Hg; 礦體下盤相對(duì)富集Au、As; Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ba、Pb、Bi在各地質(zhì)體中的變化相對(duì)一致, 襯度值介于1～2之間, 表現(xiàn)出弱富集的特征(圖7a)。山關(guān)石礦段礦體和蝕變帶強(qiáng)烈富集Au、Ag、As、Sb、Pb、Ba; 礦體上盤相對(duì)富集Hg、As; 礦體下盤相對(duì)富集Au、As、Sb; Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ba、Bi除在礦體上盤中襯度值小于1外, 在其他各地質(zhì)體中的變化相對(duì)一致,表現(xiàn)出弱富集的特征(圖7b)。山關(guān)石礦段礦體上盤Mn、Co、Ni等元素的襯度值均小于1, 可能由于礦體上盤為致密的白云巖, 滲透率較低, 不利于這些元素遷移所導(dǎo)致。以上地球化學(xué)特征表明, 黃泥坪金礦床各元素在垂向上發(fā)生了不同程度的遷移、富集, 其中Au、As、Hg、Sb、Ag、Pb等中低溫元素垂向上遷移能力較強(qiáng), 而Mn、Co、Ni、Bi、Cu、Zn等中高溫元素的垂向遷移能力較弱, 且受圍巖滲透率的影響較大。這些元素的組合特征也與聚類分析得出的元素組合結(jié)果基本一致。此外, As含量>3785′10?6(As襯度值>500)、Au含量>0.075′10?6(Au襯度值>30)、Hg含量>0.13′10?6(Hg襯度值>2)、Sb含量>11′10?6(Sb襯度值>3)可作為礦化蝕變帶的判別標(biāo)志。野外勘查工作中, 可借助便攜式手持XRF對(duì)巖石樣品的Hg和As等含量進(jìn)行快速檢測(cè), 根據(jù)這些指標(biāo)對(duì)其含礦性進(jìn)行定性判斷, 減少分析等待時(shí)間, 提高工作效率。

4.4 成礦元素軸向分帶特征

元素的分帶是指不同化學(xué)元素的異常在一定地質(zhì)作用下呈現(xiàn)規(guī)律的空間分布, 根據(jù)元素異常濃度通?？杀环譃橥鈳?弱異常)、中帶和內(nèi)帶(強(qiáng)異常)。一般以礦區(qū)元素背景值的2、4、8倍或2、8、32倍作為外帶、中帶、內(nèi)帶的下限值, 實(shí)際研究中為突出各元素在礦體不同部位的差異, 可以對(duì)分帶標(biāo)準(zhǔn)做適當(dāng)調(diào)整(李惠等, 2013; 張之武, 2014)。為了查明黃泥坪金礦床成礦元素分帶特征, 分別選擇對(duì)礦體控制較好的漢樹溝礦段209號(hào)剖面和山關(guān)石礦段41號(hào)剖面進(jìn)行元素異常分布研究, 總體以礦區(qū)元素背景值的2、4、8倍作為分帶標(biāo)準(zhǔn), 為了突出部分元素在礦體不同部位的差異, 對(duì)分帶標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了調(diào)整(表5)。山關(guān)石礦段41號(hào)剖面為單一礦體, 礦體形態(tài)簡(jiǎn)單(圖8), 元素濃度分帶顯示Hg、Sb的中、內(nèi)帶異常分布范圍較大, 中帶、內(nèi)帶異常多位于Au異常的上方; Ag、Pb中帶、內(nèi)帶異常范圍較小, 與Au異常相似, 但其內(nèi)帶異常略高于Au; Au和As的異常范圍吻合性極好; Ba、Cu、Co中帶、內(nèi)帶異常多位于Au的下方, Ni、Bi、Mn、Zn主要以外帶異常為主, 總體位于Au中帶、內(nèi)帶異常的下方(圖8)。漢樹溝礦段209號(hào)剖面礦體形態(tài)復(fù)雜, 包括4個(gè)礦體(圖9), 但總體顯示出Au、As濃度分帶特征一致, Hg、Sb以及Ag、Pb的中帶、內(nèi)帶異常位于Au異常的上方, 但Pb以外帶異常為主, 與41號(hào)剖面不同的是, Ba、Cu中帶異常范圍較廣并存在多個(gè)內(nèi)帶異常, Bi、Mn、Co中帶、內(nèi)帶異常范圍較小, 在Au異常的頭部和尾部均有分布; Zn、Ni中帶、內(nèi)帶異常范圍較小, 主要位于Au異常上部(圖9), 這些差異可能由于209號(hào)剖面的元素異常是由多個(gè)礦體疊加而成。綜合以上元素濃度分帶特征, 并結(jié)合相關(guān)性分析、聚類分析以及因子分析的結(jié)果,認(rèn)為Hg、Sb、Ag、Pb可作為黃泥坪金礦床礦體前端元素組合, Au、As可作為近礦元素組合, Ba、Cu、Co、Mn、Bi、Ni、Zn可作為礦體尾部元素組合。

圖6 黃泥坪金礦床主因子元素分布圖

圖7 黃泥坪金礦床不同地質(zhì)體的襯度值

4.5 元素比值變化特征及深部找礦指示

通過(guò)對(duì)漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段見(jiàn)礦較好鉆孔礦體前端元素與尾部元素比值或者它們的累加比值(Hg/Co、(Hg+Sb)/(Co+Ba)、(Hg+Ag+Pb)/(Co+Ni+Mn))進(jìn)行計(jì)算, 發(fā)現(xiàn)在礦體上部比值會(huì)突然增大, 表明礦體前端元素明顯富集, 指示下部不遠(yuǎn)處(距離存在不同程度差異)可能存在礦體(圖10), 這與前人對(duì)甘肅早子溝金礦、陽(yáng)山葛條灣–安壩礦段、山東玲瓏金礦50號(hào)脈和廣東京村金礦的研究結(jié)果一致(高海東等, 2020; 賀昌坤等, 2020; 林成貴等, 2020; 王亮等, 2021)。因此, 為了定性評(píng)價(jià)礦區(qū)深部成礦潛力, 本研究對(duì)漢樹溝礦段和山關(guān)石礦段北西和北東方向相關(guān)勘探線后排未見(jiàn)礦鉆孔的元素比值進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明, 在這些后排未見(jiàn)礦鉆孔的深部, 這些元素比值突然升高(除山關(guān)石礦段鉆孔ZK4905相對(duì)較弱; 圖11), 指示其深部(特別是漢樹溝礦段)具有較好的成礦潛力, 這與后排未見(jiàn)礦鉆孔深部已出現(xiàn)礦體上盤(角礫)白云巖的地質(zhì)事實(shí)一致。

表5 黃泥坪金礦床成礦成暈元素濃度分帶標(biāo)準(zhǔn)

圖8 黃泥坪金礦床41號(hào)勘探線成礦成暈元素濃度分帶

圖9 黃泥坪金礦床209號(hào)勘探線成礦成暈元素濃度分帶

5 結(jié) 論

(1) 漢樹溝礦段的主要伴生元素為As、Ba, 山關(guān)石礦段的主要伴生元素為As、Sb、Ag、Hg、Pb、Ba, 其中As與Au的關(guān)系最密切, 可以作為反應(yīng)Au礦化異常信息的最主要元素。

(2) As含量>3785′10?6、Au含量>0.075′10?6、Hg含量>0.13′10?6、Sb含量>11′10?6可作為礦化蝕變帶的判別標(biāo)志。野外勘查工作中, 可借助便攜式手持XRF對(duì)巖石樣品的Hg和As含量進(jìn)行快速檢測(cè), 根據(jù)這些指標(biāo)對(duì)其含礦性進(jìn)行定性判斷, 減少分析等待時(shí)間, 提高工作效率。

(3) 黃泥坪金礦床各元素在垂向上發(fā)生了不同程度的遷移富集。礦體前端元素組合為Hg、Sb、Ag、Pb, 近礦元素組合為Au、As, 礦體尾部元素組合為Ba、Cu、Co、Mn、Bi、Ni、Zn。

圖10 黃泥坪金礦床見(jiàn)礦鉆孔地球化學(xué)參數(shù)變化圖

圖11 黃泥坪金礦床未見(jiàn)礦鉆孔地球化學(xué)參數(shù)變化圖

(4)漢樹溝礦段北西方向后排鉆孔深部礦體上盤(角礫)白云巖的出現(xiàn)以及前端和尾部元素比值的顯著增大指示其深部具有較大成礦潛力。

致謝:野外工作得到中陜核工業(yè)集團(tuán)二一四大隊(duì)有限公司的大力支持; 采樣工作得到黃泥坪金礦項(xiàng)目組的大力幫助; 分析測(cè)試工作得到中陜核工業(yè)集團(tuán)分析測(cè)試公司鐘慧琴等的幫助; 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)王慶飛教授和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)韓金生特任教授提出了翔實(shí)和中肯的評(píng)審意見(jiàn), 在此一并表示衷心的感謝！

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Geological and geochemical features of Huangniping Au deposit in northern Longmenshan orogenic belt and its significance for exploration

JIANG Hongjun1, 2, 3, CHEN Huayong1, 2, 4*, WANG Peng3, GAO Zhengwei3, JI Dongping3, WU Baopeng3, CHENG Boxing3, JIAO Hongjian3, WANG Yizhong3

(1. CAS Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049,China; 3. Geological Party No.214, Sino Shaanxi Nuclear Industry Group, Xi’an 710100, Shaanxi, China; 4. Guangdong Provincial Key Laboratory of Mineral Physics and Materials, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

The Huangniping Au deposit, located in the northern Longmenshan orogenic belt, is a newly discovered medium-sized deposit that includes the Hanshugou, Shanguanshi, Liushuping, and Shiguanzi ore sections. The orebodies in the two former sections are mainly hosted in altered rocks, whereas the latter two are mainly in quartz veins. Primary halo geochemistry was used to evaluate the metallogenic potential of the Hanshugou and Shanguanshi ore sections. The primary halo study revealed that the accessory elements of Hanshugou are As and Ba, whereas those of Shanguanshi are As, Sb, Ag, Hg, Pb, and Ba. As has a close relationship with Au and is the best indicator element for Au. The mineralized alteration zone has high concentrations of As, Au, Hg, and Sb, generally higher than 3785′10?6, 0.075′10?6, 0.13′10?6, and 11′10?6, respectively. The elements of the Huangniping Au deposit migrated and were enriched to some degree in the vertical direction. The supra-ore halo elements were Hg, Sb, Ag, and Pb; the near-ore halo elements were Au and As; and the sub-ore elements were Ba, Cu, Co, Mn, Bi, Ni, and Zn. The appearance of upper wall breccia dolomite and the significant increase in geochemical parameters (Hg/Co, (Hg+Sb)/(Co+Ba), and (Hg+Ag+Pb)/(Co+Ni+Mn)) indicate that there is excellent prospecting potential in the depths of the northwest Hanshugou ore section.

geochemical characteristics; deposit geology; deep prospecting prediction; Huangniping Au deposit; Longmenshan orogenic belt

P618; P595

A

0379-1726(2023)06-0721-13

10.19700/j.0379-1726.2023.06.007

2022-01-20;

2022-04-10

中陜核工業(yè)集團(tuán)公司院士工作站研究課題(YS190101)資助。

江宏君(1990–), 男, 博士研究生, 礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)。E-mail: 1941061236@qq.com

陳華勇(1976–), 男, 研究員, 主要從事造山帶金屬礦產(chǎn)成礦模式及找礦勘探應(yīng)用研究。E-mail: huayongchen@gig.ac.cn