張建明，肖 濤，張家嘉，杜東旭，張順林

(1.安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230031；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330009)

0 引 言

五河地區(qū)位于華北地臺(tái)南部邊緣，郯廬斷裂帶自北向南從五河縣境內(nèi)穿過。該區(qū)為安徽重要的金礦成礦區(qū)帶，已發(fā)現(xiàn)榮渡金礦、大鞏山金礦、西板金礦、河口金礦等(張順林等，2017；楊治等，2019；張家嘉等，2019)。前人認(rèn)為區(qū)內(nèi)金礦為膠東金礦帶沿郯廬斷裂的延伸(徐嘉煒等，1984；朱光，1999)，以往對(duì)該地區(qū)的研究主要側(cè)重于成礦地質(zhì)條件、礦床成因等，但未對(duì)礦床原生暈進(jìn)行系統(tǒng)研究。

天井湖鉛金礦為五河地區(qū)的一處小型鉛金礦床，成礦類型與河口鉛金礦床基本一致，為多期次石英脈-構(gòu)造蝕變巖復(fù)合型中低溫?zé)嵋航鸬V床(胡海風(fēng)等，2015；張家嘉等，2019)。以熱液礦床原生暈分帶理論為基礎(chǔ)，研究天井湖鉛金礦床原生暈的含量分帶特征、礦體的軸向分帶特征及相關(guān)指示元素的變化規(guī)律，為五河地區(qū)及天井湖礦區(qū)深部找礦提供依據(jù)。選擇90勘探線為研究對(duì)象，按5～10 m間隔采取巖芯樣品，考慮到礦區(qū)第四系覆蓋厚度達(dá)80 m左右，所以僅研究該勘探線-200 m以下區(qū)段的成礦元素及相關(guān)指示元素分布特征。

1 地質(zhì)背景

五河地區(qū)位于華北地臺(tái)南緣，蚌埠復(fù)背斜與郯廬斷裂的交會(huì)部位，蚌埠復(fù)背斜為五河地區(qū)的基底構(gòu)造，其基底為分布于蚌埠—五河一帶的上太古—下元古界五河巖群——一套中-深變質(zhì)巖系。斷裂構(gòu)造主要為郯廬斷裂及其次級(jí)斷裂，次級(jí)斷裂以北東向及近南北向?yàn)橹?，并較發(fā)育一系列北西向、近東西向斷裂構(gòu)造(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，1979)。北東向斷裂為五河地區(qū)的重要控巖控礦構(gòu)造，控制著后期巖漿侵位和金礦床(點(diǎn))就位(王小鳳等，2000)。巖漿活動(dòng)以多期次不同類型的巖漿巖為特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為混合巖化和花崗巖化(邢鳳鳴等，1995；徐祥等，2005)。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為燕山期花崗巖類及其他脈巖(楊治等,2019)。

天井湖礦區(qū)位于五河縣城北東約8.5 km，緊鄰郯廬斷裂帶的次級(jí)斷裂朱頂—石門山斷裂。礦區(qū)為第四系覆蓋區(qū)，根據(jù)鉆孔揭露情況推測(cè)，礦區(qū)下伏地層主要為五河巖群西堌堆組、下白堊統(tǒng)新莊組。礦區(qū)北北東向斷裂發(fā)育，主要為郯廬斷裂的次級(jí)斷裂，與金礦的成礦關(guān)系較密切。礦區(qū)巖漿巖不發(fā)育，僅在個(gè)別鉆孔中見有煌斑巖、正長斑巖和輝綠巖，呈脈狀產(chǎn)出。天井湖礦區(qū)鉛金礦體主要賦存于五河群西堌堆組巖石中，巖性主要為片麻巖、糜棱巖、碎裂巖、絹英巖、混合巖和石英脈等。

2 樣品采集及測(cè)試

系統(tǒng)采集了天井湖礦區(qū)16個(gè)鉆孔的2 886件樣品，鉆孔相對(duì)位置見圖1，選擇鉆孔數(shù)量較多、礦體連續(xù)性較好的90勘探線為研究對(duì)象。樣品巖性主要為角閃斜長片麻巖、斜長片麻巖、角閃巖、斜長角閃巖、混合巖、糜棱巖、碎裂巖、(細(xì))砂巖及砂礫巖等。巖石樣品具硅化、絹云母化、混合巖化、糜棱巖化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化等，有后期的石英細(xì)脈穿插，表明后期熱液活動(dòng)明顯。

圖1 天井湖鉛金礦區(qū)地質(zhì)簡圖及工程位置圖1-下白堊統(tǒng)新莊組；2-上太古—下元古界五河巖群西堌堆組第三巖性段；3-推測(cè)斷層及編號(hào)；4-勘探線及編號(hào)；5-未見礦鉆孔及編號(hào)；6-見礦鉆孔及編號(hào)Fig. 1 Geological sketch of Tianjinghu Pb-Au mining area and the project location map

全部樣品均分析了10種元素，分析方法為：Cu、Zn采用火焰原子吸收分光光度法,As、Sb、Bi采用原子熒光光度法,Ag、Pb、Mo采用直讀發(fā)射光譜法,Au采用石墨爐原子吸收分光光度法,W采用催化極譜法。

3 元素組合特征

利用相關(guān)分析、聚類分析和因子分析了解元素之間的伴生組合關(guān)系，分析礦化類型，查明礦床成因，有效指導(dǎo)礦產(chǎn)勘查工作。

3.1 相關(guān)分析

相關(guān)分析是利用元素之間的相關(guān)系數(shù)來衡量元素之間相互關(guān)系的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法(孫莉等，2013)。對(duì)90勘探線344件樣品的10種元素進(jìn)行相關(guān)分析，置信度為95%，結(jié)果(表1)顯示，Au、Pb與Ag、As弱相關(guān)，As與Sb、Bi弱相關(guān)，Sb與W弱相關(guān)，W與Zn、Mo弱相關(guān)，Zn與Cu若相關(guān)。因此，As、Sb、Bi、Ag等元素是找礦指示元素。

表1 天井湖鉛金礦床90勘探線原生暈元素相關(guān)系數(shù)矩陣Table 1 Primary halo element correlation coefficient matrix of Exploration Line 90 in Tianjinghu Pb-Au deposit

3.2 聚類分析

聚類分析是通過研究多個(gè)元素之間的相關(guān)系數(shù)，分析各元素之間聚集和分離的一種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，主要遵循“物以類聚”的原則(林成貴等，2020)。通過對(duì)天井湖鉛金礦床90勘探線的5個(gè)鉆孔光譜分析數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用R型聚類分析將10個(gè)元素分為四大類(圖2)，即Cu、Zn聚為一類，As、Bi、Sb、W聚為一類，Au、Pb、Ag聚為一類，Mo單獨(dú)為一類。其中，Au、Pb、Ag為主成礦元素組合，As、Bi、Sb、W為相關(guān)指示元素組合，Zn、Cu、Mo與成礦無關(guān)。

圖2 天井湖鉛金礦原生暈指示元素聚類分析譜系圖Fig.2 Cluster analysis pedigree of primary halo indicator elements in Tianjinghu Pb-Au deposit

3.3 因子分析

為進(jìn)一步了解元素的相關(guān)關(guān)系，對(duì)10種元素進(jìn)行因子分析。該方法可以分析成暈元素的共生組合關(guān)系，反映礦床成因，指導(dǎo)找礦地質(zhì)勘查工作(羅先熔等，2007)。從分析結(jié)果(表2)來看，F(xiàn)1因子為As、Bi，為成礦指示元素組合；F2因子為Pb、Ag、Au，為主成礦元素；F3因子為Cu、Zn，為次要成礦元素；F4因子為高溫指示元素Mo；F5因子為Sb、W，代表與巖漿熱液有關(guān)的元素組合。因子分析結(jié)果與R型聚類分析結(jié)果基本相似。

表2 天井湖鉛金礦指示元素正交旋轉(zhuǎn)載荷矩陣Table 2 Orthogonal rotating load matrix of indicator elements in Tianjinghu Pb-Au deposit

從主成礦元素Au、Pb因子模型可以看出：Au成礦與F1、F2、F5因子呈正相關(guān)，與F3、F4因子呈負(fù)相關(guān)；Pb成礦與F2、F3、F4、F5因子呈正相關(guān)，與F1因子呈負(fù)相關(guān)。Au成礦與F2、F5因子關(guān)系最密切。Pb成礦與F2因子關(guān)系最密切。以上特征說明Au、Pb成礦作用具多期次性。

4 原生暈特征分析

原生暈是賦存于基巖中的由成巖成礦作用引起的巖石地球化學(xué)異常(邵躍,1997)。研究原生暈異常特征有助于研究成礦規(guī)律，為礦產(chǎn)勘查工作提供理論依據(jù)(李惠等，2003)。在諸多原生暈研究工作中，以熱液礦床為對(duì)象的原生暈研究較為成熟(蔣敬業(yè)等，2006)。原生暈地球化學(xué)異常研究建立在熱液礦床原生暈軸向分帶理論的基礎(chǔ)上，以成礦成暈元素的分帶特征為研究對(duì)象，研究各元素與成礦的相關(guān)關(guān)系，以達(dá)到總結(jié)成礦規(guī)律、指導(dǎo)找礦的目的(柳炳利等，2016)。以熱液礦床原生暈特征為基礎(chǔ)，對(duì)90勘探線進(jìn)行原生暈地球化學(xué)特征研究。

4.1 原生暈含量分帶特征

研究元素含量分帶的前提條件是確定一個(gè)合理的異常下限。測(cè)試樣品數(shù)據(jù)的處理運(yùn)用地球化學(xué)勘查數(shù)據(jù)一體化處理系統(tǒng)(Geochem Studio軟件)。成礦元素(Cu、Pb、Zn、Ag、Au)異常下限的確定及原生暈異常含量分級(jí)采用邵躍(1997)提出的異常圈定方法，即以各元素最低工業(yè)品位下推一個(gè)數(shù)量級(jí)為該元素的內(nèi)帶含量值，以內(nèi)帶含量值的1/2為中帶含量值，以中帶含量值的1/2為外帶含量值，圈定成礦元素的3個(gè)含量分帶(表3)。

表3 天井湖鉛金礦區(qū)樣品中元素的異常界限值Table 3 Anomalous boundary values of elements in samples from Tianjinghu Pb-Au mining area

其他指示元素(As、Sb、Bi、W、Mo)異常下限的確定步驟:① 運(yùn)用迭代剔除法按平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)離差的方法逐步剔除數(shù)據(jù)中的離群值，直到剔除后的數(shù)據(jù)基本符合正態(tài)分布為止；② 對(duì)剔除離群值后的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用算術(shù)平均值加2倍標(biāo)準(zhǔn)離差為異常下限值，并結(jié)合區(qū)域內(nèi)地殼元素的豐度值選取合適的異常下限來圈定異常，再按照異常下限的1、2、4倍分別圈定異常的3個(gè)含量分帶(表3)。

異常下限的算法和內(nèi)外帶的劃分并非一成不變，實(shí)際成圖過程中需要不斷進(jìn)行調(diào)試，使各元素能在原生暈剖面圖上突顯最佳分帶效果。根據(jù)確定的異常含量分帶值分別繪制天井湖鉛金礦90勘探線原生暈剖面等值線圖(圖3)，其中Cu、Zn、W、Mo、Sb 5個(gè)元素異常均與鉛金礦體無關(guān)。

圖3 天井湖鉛金礦床90線主要指示元素原生暈剖面圖1-地球化學(xué)異常(內(nèi)、中、外帶)；2-金礦體及編號(hào)；3-鉛礦體及編號(hào)；4-鉆孔終孔位置及編號(hào)Fig. 3 Primary halo profile of main indicator elements of Line 90 in Tianjinghu Pb-Au deposit

從90線原生暈剖面圖上看，各元素異常向南東傾伏，呈不規(guī)則條帶狀。Au、Pb、Ag 3個(gè)元素異常形態(tài)與礦體展布特征基本一致，其中，Au、Pb元素異常面積較大，發(fā)育3級(jí)含量分帶；Ag異常較Au、Pb異常面積略小，僅在Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體對(duì)應(yīng)位置發(fā)育內(nèi)帶異常；As異常展布特征與礦體展布特征基本一致，且As異常在礦體的頭部和尾部均有異常出現(xiàn)，尤其是礦體尾部及其延伸方向有較強(qiáng)的As異常，推測(cè)礦體沿傾向有較大延伸或存在盲礦體，對(duì)鉛金礦體有很好的指示及盲礦預(yù)測(cè)作用，因此可將As作為前緣暈指示元素；Bi異常在礦體的中部和尾部較發(fā)育，可作為尾暈指示元素。

4.2 原生暈軸向分帶特征

原生暈軸向分帶序列研究方法較多，應(yīng)用較廣的有格里戈良分帶指數(shù)法、廣義襯值法等(葉慶森，2014)。采用王建新等(2007)對(duì)格里戈良分帶指數(shù)法的改良方法對(duì)90勘探線的5個(gè)礦體進(jìn)行軸向分帶研究(表4)，得出以下結(jié)果。

表4 90勘探線原生暈軸向分帶特征Table 4 Axial zoning features of primary halos of Exploration Line 90

(1)Au、Pb為天井湖鉛金礦的主成礦元素，As為前緣暈，Bi為尾暈。

(2)天井湖鉛金礦床的原生暈軸向分帶較復(fù)雜。由表4可以看出：Ⅰ號(hào)礦體的軸向分帶以As、Sb(前緣暈)結(jié)束，推測(cè)Ⅰ號(hào)礦體沿傾向還有延伸；Ⅱ、Ⅲ、3、4號(hào)礦體的軸向分帶無明顯規(guī)律，但成礦成暈元素相互間隔出現(xiàn)，可能是成礦熱液多期疊加的結(jié)果。

4.3 原生暈疊加特征

成礦過程中，礦液沉淀過程非常復(fù)雜，并非1次完成，而是在外部環(huán)境發(fā)生變化的情況下多次沉淀，每次沉淀都會(huì)形成1次原生暈，最終形成的原生暈是多次疊加形成的結(jié)果(李惠等，1999)。根據(jù)天井湖鉛金礦床90勘探線的原生暈含量分帶特征，結(jié)合其軸向分帶特征，以As為前緣暈指示元素、Bi為尾暈指示元素，研究鉛金礦體與前緣暈、尾暈及主成礦元素的相互關(guān)系，以達(dá)到評(píng)價(jià)礦體沿傾向延伸方向的含礦性的目的(劉崇民等，2010)。通常情況下，若礦體的尾部出現(xiàn)As異常(前緣暈)，說明礦體向下還有延伸；若礦體的延伸方向有As異常(前緣暈)，說明礦體在其延伸方向可能仍有延伸或存在盲礦體。

根據(jù)天井湖鉛金礦床90勘探線礦體特征，結(jié)合原生暈地球化學(xué)異常特征，繪制了天井湖鉛金礦體(4號(hào)礦體)原生暈疊加示意圖(圖4)，可以明顯看出As異常(前緣暈)、Au和Pb異常(近礦暈)及Bi異常(尾暈)在礦體尾部相互疊加，同時(shí)可見As異常沿礦體延伸方向延伸明顯，推測(cè)礦體延伸方向有盲礦體存在。

圖4 90勘探線4號(hào)礦體原生暈疊加示意圖Fig.4 Superposition of primary halo of No.4 ore body in Exploration Line 90

5 討 論

元素濃集中心是原生暈含量分帶最直觀的反映，能有效指導(dǎo)礦體的圈連，為礦產(chǎn)勘查工作布置提供依據(jù)。為取得有效的剖面數(shù)據(jù)，要以水平和垂直方向高密度的光譜樣采集為前提。由于勘探線上僅有5個(gè)鉆孔，且礦體厚度較薄，得到的剖面并不十分理想，但仍然能得出As、Bi對(duì)研究區(qū)的Au、Pb礦體有一定的指示作用，可對(duì)礦體的傾向延伸情況及深部盲礦體進(jìn)行預(yù)測(cè)。

礦床原生暈的軸向分帶是其指導(dǎo)找礦的一個(gè)重要特性。天井湖鉛金礦為熱液礦床，可利用一般熱液礦床軸向分帶特征指導(dǎo)找礦并進(jìn)行盲礦預(yù)測(cè)。Au、Pb為天井湖鉛金礦床的主成礦元素，As為前緣暈，Bi為尾暈。天井湖鉛金礦床90勘探線的原生暈軸向分帶復(fù)雜，但仍然可以看出成礦成暈元素相互疊加，推測(cè)成礦熱液為多期次成礦熱液。

為達(dá)到指導(dǎo)盲礦預(yù)測(cè)的目的，選擇合適的指示元素尤為重要，指示元素可以有效地反映其與成礦的關(guān)系，從而為找礦地質(zhì)勘查工作提供依據(jù)。若礦體的尾部或延伸方向出現(xiàn)As異常，可以推測(cè)其深部延伸方向有盲礦體。天井湖鉛金礦床90線的5個(gè)礦體中，4號(hào)礦體的延伸方向及ZK9004、ZK9006鉆孔的下部均有明顯的As異常出現(xiàn)，且異常強(qiáng)度高，具明顯的含量分帶特征，推測(cè)4號(hào)礦體的延伸方向及ZK9004、ZK9006鉆孔深部As異常的延伸方向有盲礦體存在。

6 結(jié) 論

(1)Au、Pb為天井湖鉛金礦的主成礦元素，As為前緣暈，Bi為尾暈。

(2)根據(jù)天井湖礦區(qū)90勘探線的原生暈地球化學(xué)異常特征、軸向分帶、相關(guān)指示元素分布規(guī)律，推測(cè)該礦床為多期次成礦熱液疊加形成的鉛金礦床，預(yù)測(cè)Ⅰ號(hào)、4號(hào)礦體延伸方向及ZK9004、ZK9006鉆孔深部As異常的延伸方向有盲礦體存在。