朱 斌,何海坡,楊秀峰,林銳華
(1.中鋼集團(tuán) 天津地質(zhì)研究院,天津300181;2.靈寶黃金股份有限公司,河南 靈寶472500)
金蟾山金礦位于內(nèi)蒙古赤峰市喀喇沁旗牛家營(yíng)子鄉(xiāng)大水清村。礦山始建于1992年,2007年3月被靈寶黃金股份公司收購(gòu)并成立金蟾礦業(yè)公司,目前礦山采選能力500t/d。近年來(lái)由于資源消耗與新探明儲(chǔ)量之間的比例嚴(yán)重失衡,礦山保有儲(chǔ)量連年下降,后備資源嚴(yán)重不足。
經(jīng)調(diào)查,目前的礦山生產(chǎn)以井下采掘?yàn)橹?,共?個(gè)采區(qū),總體的采掘深度不大;因此,礦區(qū)深部還存在較大的找礦空間。本文通過(guò)原生暈地球化學(xué)研究,總結(jié)礦脈的原生暈地球化學(xué)特征,預(yù)測(cè)金蟾山金礦深部成礦的可能性。
金蟾山金礦地處華北陸塊北緣的赤峰—朝陽(yáng)金礦化集中區(qū)內(nèi),是安家營(yíng)子金礦田中的主要金礦床之一;區(qū)域性的喀喇沁旗花崗巖呈NE向的大型復(fù)式巖基產(chǎn)于赤峰—開(kāi)源深大斷裂以南,巖基周邊有太古宇和新元古界出露,巖基兩側(cè)為中生代斷陷盆地,沉積有侏羅-白堊系陸相火山巖系。
NW向的安家營(yíng)子花崗巖是喀喇沁旗花崗巖基的組成部分,侵位于燕山晚期(132~138Ma)[1];巖體具有巖相分帶,中心相為似斑狀二長(zhǎng)花崗巖,邊緣相粒度變細(xì),為石英二長(zhǎng)巖,金礦床產(chǎn)于中心相似斑狀二長(zhǎng)花崗巖中。金蟾山金礦的礦脈(體)多產(chǎn)于似斑狀二長(zhǎng)花崗巖的破碎帶及碎裂巖化花崗巖中(圖1),礦區(qū)內(nèi)的脈巖、構(gòu)造巖中均有不同程度的礦化現(xiàn)象。
金礦化主要集中在2個(gè)地段:東部南大洼—漏風(fēng)峁礦化帶,西部拐棒溝—頭道溝—陽(yáng)坡礦化帶。
東部礦化帶為主礦帶,發(fā)育有多條礦脈??氐V斷裂帶總體走向10°~30°,平面上呈舒緩波狀,傾向SE,傾角55°~75°,斷裂帶寬4~45m不等,在主斷裂帶兩側(cè)發(fā)育有數(shù)十條次級(jí)斷裂,大多數(shù)斷裂中均具蝕變礦化現(xiàn)象;主礦化帶內(nèi)見(jiàn)有糜棱巖化,表明主要控礦構(gòu)造經(jīng)歷過(guò)韌性變形過(guò)程。在南大洼礦段主要出露Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ號(hào)共7個(gè)礦脈,漏風(fēng)峁礦段主要是I,II號(hào)2個(gè)礦脈。礦脈走向30°,傾向SE,傾角55°~75°。礦體形態(tài)特征受斷裂帶及次生構(gòu)造的共同控制:斷裂控制著礦脈的產(chǎn)狀和規(guī)模,而微細(xì)礦脈受次級(jí)網(wǎng)絡(luò)狀微裂隙的制約。平面上,礦 體多沿走向不穩(wěn)定,厚薄變化大,常呈彎曲、膨脹收縮、分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn),多以脈狀扁豆體或透鏡體狀產(chǎn)出;剖面與平面的特征相似,礦體厚度隨傾斜度的不同而不同,傾角較緩時(shí),礦體厚度大、品位高,傾斜陡時(shí),礦體變薄、變窄。
西部礦化帶的規(guī)模稍小于東部礦化帶。控礦斷裂的走向15°~35°,傾向SE,傾角65°~75°,帶寬0.5~6.4m不等。陽(yáng)坡礦段的礦脈數(shù)量較多,礦脈的走向25°~30°,傾向SE,傾角60°~70°;礦脈沿?cái)嗔旬a(chǎn)出,相互近乎平行展布,沿走向和傾向均呈舒緩波狀,呈脈狀、細(xì)脈浸染狀,連續(xù)性較好,有時(shí)具尖滅再現(xiàn)及膨縮現(xiàn)象。自西向東有2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)等礦脈,礦體的圍巖為似斑狀二長(zhǎng)花崗巖。
無(wú)論是東部礦化帶還是西部礦化帶,金礦化均直接受脆性斷裂的控制,斷裂中局部具有韌性變形的現(xiàn)象;斷裂具有成群成帶出現(xiàn)的特點(diǎn),但是東部礦化帶的斷裂產(chǎn)狀較西部礦化帶斷裂平緩,控礦斷裂均為NNE走向,僅在頭道溝、郭城南溝和正基3號(hào)井附近發(fā)育有NE向、NW向次級(jí)斷裂構(gòu)造,數(shù)量少,規(guī)模不大,且多由各種脈巖充填。
金礦的礦化類型以含金破碎蝕變巖型為主,含金石英脈型次之,2種礦化類型的礦體都呈大小不等的透鏡體、扁豆體斷續(xù)分布于斷裂中。礦石中的金屬礦物主要為黃鐵礦,次為黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦;金礦物主要為銀金礦,其次為自然金和金銀礦;還有零星的磁鐵礦、赤鐵礦和孔雀石等。脈石礦物主要是以礦體的圍巖(似斑狀二長(zhǎng)花崗巖)及其破碎蝕變產(chǎn)物為主,如石英、絹云母、綠泥石、高嶺石和綠簾石等。
綜上所述,金蟾山金礦受區(qū)域性深大斷裂控制,控礦構(gòu)造性質(zhì)屬于脆性斷裂,控礦容礦斷裂主要呈NNE向;空間上與燕山晚期花崗巖關(guān)系密切,礦體產(chǎn)在二長(zhǎng)花崗巖巖體中;礦床類型以含金破碎蝕變巖為主;礦區(qū)內(nèi)脈巖比較發(fā)育,尤其是流紋斑巖脈;礦石礦物以黃鐵礦為主,圍巖蝕變主要有絹云母化、硅化、綠泥石化等。
圖1 金蟾山金礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖(據(jù)中科院地質(zhì)所,2000;修編)Fig.1 Geological and structural sketch of Jinchanshan Au deposit
表1 金蟾山金礦各元素地球化學(xué)特征參數(shù)值Table 1 Geochemical parameters for each elements in Jinchanshan Au deposit
本次工作地表多元素分析取樣共442件,采用不規(guī)則網(wǎng)格揀塊法采集樣品。選擇與金成礦作用有關(guān)的12種元素進(jìn)行分析,包括 Au,As,Cu,Sb,Zn,Pb,Ag,Hg,Bi,W,Mn和Mo。分析檢測(cè)工作由中國(guó)冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院測(cè)試中心完成,使用儀器有AFS-2202E原子熒光分光光度計(jì),日立508原子吸收分光光度計(jì),801-W一米平面光柵攝譜儀;各元素檢測(cè)主要方法為:DZ/T0130.1~13-2006甲基異丁基甲酮(MIBK)萃取原子吸收法測(cè)定Au;原子熒光光譜法測(cè)定As,Sb,Bi,Hg;水平電極撒樣法測(cè)定Ag,Cu,Pb,Zn,W,Mo和Mn等7個(gè)元素。
原始元素的分布在確定區(qū)域地球化學(xué)背景值和異常下限時(shí)具有極其重要的作用[2]。據(jù)此,本文對(duì)地表化探樣原始數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù),再應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行概率分布分析,結(jié)果見(jiàn)表1。
用SPSS軟件做各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)數(shù)直方圖,各元素對(duì)數(shù)均滿足正態(tài)分布。說(shuō)明各元素對(duì)數(shù)均只存在1個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)總體或者多個(gè)相似、相近的正態(tài)總體疊加。因此可先用迭代法[3]剔除高值,確定各元素平均值(X)及標(biāo)準(zhǔn)離差(S),再根據(jù)參數(shù)性方法確定本區(qū)內(nèi)的背景值(其值=X[4])及異常下限N(N=X+1.65S)等參數(shù)表[5](表2)。濃集強(qiáng)度排列為:Bi,W,Au,Pb,Sb,Ag,Mo,Mn,Hg,Zn,As,Cu。其中,Bi為高分異富集元素,W,Au和Pb為強(qiáng)分異濃集元素,Sb,Ag,Mo,Mn,Hg,Zn,As和Cu為貧化元素。
相關(guān)性分析結(jié)果(表3)表明,Au與 Ag(0.412),Bi(0.294),Hg(0.25),Cu(0.219),As(0.219),Pb(0.188)相關(guān)性好,與 Sb,Mo無(wú)相關(guān)性。
聚類分析結(jié)果(圖2)表明,Bi,Hg先聚類組合,在經(jīng)歷Zn,Mn聚類組合作用后,Pb,Ag,Cu聚類組合作用可能與成礦的硫化物階段有關(guān),之后又經(jīng)歷As和Sb的聚類組合作用,Bi,Hg與Mo聚類組合并與Pb,Ag,Cu聚類組合,再整體與Au發(fā)生聚類組合。
因子分析表明(表4),主成分因子F1為Ag,Bi,Pb,Hg,Cu,Au,該組合可能為礦化有關(guān)元素組合,反映礦化元素組合特征;F2為Zn,Mn,與礦化無(wú)關(guān)的元素組合;F3為As,Sb;F4為Mo。
從上述統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可知:本區(qū)微量元素地球化學(xué)演化大致經(jīng)歷5個(gè)階段,其中與Au礦化有關(guān)的3個(gè)階段為 Bi-Hg組合沉淀作用階段,Pb-Ag-Cu-Au多金屬硫化物及金銀礦物與Bi-Hg-Mo組合沉淀作用階段,As-Sb組合沉淀作用階段。其中As與Au關(guān)系密切,而Sb與Au無(wú)關(guān)。與Au礦化無(wú)關(guān)的2個(gè)階段為Zn-Mn組合沉淀作用階段及W沉淀作用階段。
表2 金蟾山金礦區(qū)內(nèi)元素背景值及異常下限參數(shù)值Table 2 Element background value and lower limit value of anomaly in Jinchanshan Au deposit
表3 金蟾山金礦地表多元素相關(guān)性分析矩陣Table 3 Correlative matrix analysis for multi-element at surfase of Jinchanshan Au deposit
圖2 金蟾山金礦地表多元素聚類分析圖譜Fig.2 Cluster analysis of multi-elements at surface of Jinchanshan Au deposit
地球化學(xué)等值線圖是地球化學(xué)采樣和分析后的一種圖示,是反映一個(gè)地區(qū)地球化學(xué)信息的重要圖件[6]。根據(jù)異常下限N等參數(shù)剔除高值,異常濃度分帶原則,結(jié)合剔除后元素?cái)?shù)據(jù)最大值與最小值,即若異常值大于最小值,則從異常值開(kāi)始到最大值插值分帶;若異常值小于或等于最小值,則用最小值替代異常值開(kāi)始到最大值插值分帶。應(yīng)用Surfer軟件采用克里格法繪制金蟾山金礦地表各元素原生暈等值線圖(圖3),其中分帶準(zhǔn)則為:<X-2S為低值區(qū)(藍(lán)色),X-2S~X-0.5S為低背景值區(qū)(淡藍(lán)色),X-0.5S~X+0.5S為背景區(qū)(黃色),X+0.5S~N為異常區(qū)(淡紅色),N~2N為異常外帶(粉紅色),2N~4N為異常中帶(紅色),4N~8N為異常內(nèi)帶(深紅色)[7],8N~最大值為插值分帶(最大值用綠色,從8N至最大值過(guò)程中顏色由深紅色至綠色漸變)。
從整體上觀察區(qū)內(nèi)的原生暈等值線異常圖,可以用“鎢、錳星點(diǎn)布,鋅、銅對(duì)半數(shù),南鉬、汞,北銻、砷,銀、鉍、鉛、金占大部”來(lái)形象地描述。W元素只在林家營(yíng)子南及2采南有異常,其他區(qū)段均等于或低于背景值;Mn元素的高異常區(qū)出現(xiàn)在2采破碎蝕變帶附近、8采南及孫家南溝東區(qū)的邊緣。Zn元素大部分在異常下限值以上,高異常值出現(xiàn)在金礦礦部東、孫家南溝東南及西側(cè)、2采西及北側(cè)、林家營(yíng)子西南附近;Cu元素的高異常中心出現(xiàn)在8采、2采西部區(qū)段、孫家南溝東南及林家營(yíng)子南。Mo元 素異常明顯,異常中心(特別是異常的高值區(qū))主要位于研究區(qū)南部,特別是2采以南及其西南的邊緣區(qū)段;Hg元素異常中心有2個(gè):一個(gè)位于2采南,另外一個(gè)在8采北東方向。Sb和As元素異常主要出現(xiàn)在測(cè)區(qū)北部,Sb元素的異常中心位于孫家南溝北、礦部以北和林家營(yíng)子西南等處,As元素異常范圍較廣。Ag,Bi,As,Au,Pb元素的異常范圍廣,其中Ag元素的高值異常中心位于林家營(yíng)子西南、金蟾山金礦北東及南側(cè)、2采以南及西南側(cè)、6采以東、曹家營(yíng)子以北、西南及東等處,另外8采也有異常;Bi元素除了6采、曹家營(yíng)子西南和2采北無(wú)高值異常外,其高值異常中心與Ag元素基本重合;As元素的高值異常中心位于林家營(yíng)子以東、2采附近、6采及測(cè)區(qū)的東北角;Au元素在2采、林家營(yíng)子附近、礦區(qū)北、6采北東出現(xiàn)高值異常中心,在8采也有異常。
表4 金蟾山金礦地表多元素因子分析結(jié)果Table 4 Factor analysis of multi-element at surfact of Jinchanshan Au deposit
在統(tǒng)計(jì)分析中,結(jié)合與Au關(guān)系密切的元素和在成礦過(guò)程中有貢獻(xiàn)的元素綜合考慮,總結(jié)出研究區(qū)的多元素異常區(qū)為:①2采附近及其南部、西南部區(qū)段,主要異常元素有Ag,Bi,Mo,Cu,Au,Hg,As,Pb;②金蟾山金礦礦部北山子溝區(qū)段,主要異常元素有Ag,Au,Hg,Bi,Sb,As;③6采井口區(qū)段,主要異常元素有Ag,As,Mo,Pb;④林家營(yíng)子及以南區(qū)段,主要異常元素有Au,Ag,Cu,Bi,Mo,Pb,As;⑤曹家營(yíng)子以北的曹家營(yíng)子北溝附近,主要異常元素有Bi,Mo,Ag,Pb,Cu,Au。這些區(qū)段雖然有些沒(méi)有Au元素異常,但是由于與Au相關(guān)性高的元素異常強(qiáng)烈,所以也可以作為指示異常的一種信息。異常元素越多,異常值越大的區(qū)域,成礦的可能性也就越大。
按不同巖石類型進(jìn)行微量元素特征的對(duì)比(表5)可知,隨著蝕變礦化作用的增強(qiáng),巖石中與Au有關(guān)的成礦元素或者伴生元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯增加,顯示礦化富集的特點(diǎn)。從似斑狀二長(zhǎng)花崗巖→蝕變二長(zhǎng)花崗巖→蝕變巖→礦化蝕變巖,Au,Cu,Hg等元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高,Au元素尤為明顯,說(shuō)明蝕變礦化作用中,Au元素隨熱液大量進(jìn)入蝕變巖石。Cu元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增量較為平穩(wěn);Hg元素更趨于勻速增加。Pb,Ag,As,Bi等元素在蝕變巖和蝕變花崗巖中出現(xiàn)富集,在礦化蝕變巖中這4種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最高,表現(xiàn)出隨著蝕變礦化作用強(qiáng)度的逐漸增大,質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加的趨勢(shì)。Zn,W,Mo,Mn等元素卻有相反的情況,在蝕變巖和蝕變花崗巖中出現(xiàn)顯著的富集,但到了礦化蝕變巖中這些元素的富集程度卻有所降低,這4個(gè)元素表現(xiàn)出在蝕變外帶(或礦化帶外側(cè))富集的特點(diǎn)。Sb元素在蝕變礦化的各個(gè)帶中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變,說(shuō)明Sb基本不受蝕變礦化作用的影響。
礦化元素在蝕變礦化作用過(guò)程中的組合活動(dòng)特征在不同類型巖石的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析對(duì)比中也能更好地反映出信息(表6)。從似斑狀二長(zhǎng)花崗巖→蝕變二長(zhǎng)花崗巖→蝕變巖→礦化蝕變巖,相關(guān)元素分析、元素聚類組合類型及主成分因子F1,F(xiàn)2特征反映出金礦化富集主要受3個(gè)元素組合影響:Au元素及Au-Ag元素組合;Cu-Pb-Zn等多金屬硫化物元素組合;Bi-Hg等易揮發(fā)元素組合。其中,礦化蝕變巖中的Cu-W-Pb-Zn-Mn-Ag-Mo-As代表礦化蝕變成分聚類組合。
表5 金蟾山金礦不同類型巖石的微量元素特征Table 5 Micro-element analysis of different rocks in Jinchanshan Au deposit
表6 金蟾山金礦不同類型巖石統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比特征表Table 6 Statistical analysis of correlative elements in Jinchashan Au deposit
綜上所述,金蟾山金礦地表原生暈最佳微量元素指示元素為Au,Bi,Cu,Hg;重要微量元素指示元素為Pb,Ag,As;Zn,W,Mo,Mn也可起到一定的指示作用。
選擇金蟾山金礦南大洼礦段I號(hào)礦脈進(jìn)行垂向分帶研究。采用多種方法綜合類比,然后得出綜合垂向分帶序列。在得出綜合垂向分帶序列后,對(duì)比前、后暈元素,判斷礦體的剝蝕程度及礦體向深部延伸的趨勢(shì)。
分別采用格里戈良法、改良的格里戈良法[8]、比重指數(shù)法、重心法[9]、含量梯度法[10]等方法得出相應(yīng)的軸向分帶序列(表7)。金蟾山金礦9個(gè)中段(標(biāo)高942—582m)從上到下的綜合軸向分帶序列表現(xiàn)為:Mo在頭部,Sb在尾部,As,Bi,Hg均勻分布頭中部、中部、中尾部,Cu與Au分布在中部靠近頭部,Pb和Zn分布在尾部,Ag,Mn和W分布在中部。
與張魁武[11]所得安家營(yíng)子金礦床分帶序列差別較大,與同一構(gòu)造區(qū)域內(nèi)李惠等[12]得出的內(nèi)蒙古柴胡欄子軸向分帶序列大部分相似,而對(duì)比李惠[12]所得的中國(guó)金礦床綜合軸向分帶序列,表現(xiàn)為類似“逆向分帶”現(xiàn)象,說(shuō)明該區(qū)域原生暈為疊加原生暈,并且疊加期次較復(fù)雜。這也與本區(qū)平行礦脈較發(fā)育的礦體分布特征相對(duì)應(yīng),反映深部可能存在多個(gè)平行盲礦體。對(duì)照我國(guó)一些典型礦床指示分帶序列研究成果總結(jié)的揮發(fā)性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)活潑的元素總處在金礦體軸向分帶序列上部及李惠等構(gòu)造疊加暈預(yù)測(cè)準(zhǔn)則,可知研究區(qū)域深部頭暈元素位于尾部,而尾暈元素位于頭暈,并且結(jié)合上述最佳成礦指示元素Hg與對(duì)金礦化有富集作用的Pb,Zn等成礦元素產(chǎn)出靠近尾暈,所以深部盲礦體存在的可能性較大,向下具延深趨勢(shì),且深度較大。
(1)金蟾山金礦各微量元素均滿足正態(tài)分布。多數(shù)元素為貧化元素,Bi為高分異富集元素,W,Au,Pb為強(qiáng)分異濃集元素。
(2)結(jié)合地表元素統(tǒng)計(jì)學(xué)分析、原生暈元素等值線異常圖分析、不同類型巖石的統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)比分析及 微量元素特征分析等可以看出:本區(qū)金礦原生暈最佳微量元素指示元素為Au,Cu,Hg,Bi;重要微量元素指示元素為Pb,Ag,As;Zn,W,Mo,Mn也可起到一定的指示作用。
表7 金蟾山金礦軸向分帶序列綜合對(duì)比表(以南大洼礦區(qū)主礦脈為例)Table 7 Comparison of element zonation along axis of ore bodies
(3)金蟾山金礦脈從上到下(942→582m)的綜合軸向分帶序列為:Mo-Cu-Au-As-Mn-Bi-Ag-WHg-Zn-Pb-Sb。對(duì)比區(qū)域同類金礦床軸向分帶序列,得出本礦區(qū)深部頭暈元素位于尾部,而尾暈元素位于頭暈,并且結(jié)合上述最佳成礦指示元素Hg與對(duì)金礦化有富集作用的Pb,Zn等成礦元素產(chǎn)出靠近尾暈,所以深部多個(gè)平行盲礦體存在可能性較大,向下具延深趨勢(shì),且深度較大。
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