王 倩，韓小賓，熊 超

(1.河北地質(zhì)大學地球科學學院； 2.河北省地震局唐山地震監(jiān)測站； 3.河北省地礦局第八地質(zhì)大隊)

水泉溝一帶地處燕山南麓低山丘陵區(qū)，緊鄰偏道溝金礦床，處于馬蘭峪復背斜西段，是金、鐵、鉬等礦產(chǎn)的集中產(chǎn)地。含金建造及礦源地體、構(gòu)造及變質(zhì)變形作用、花崗巖和成礦流體時空耦合，構(gòu)成了本區(qū)“四位一體”的金礦成礦模式[1]。

通過在水泉溝一帶開展1 ∶1萬土壤地球化學測量、地質(zhì)填圖、槽探查證等工作，初步圈定了針對金的找礦靶區(qū)。根據(jù)相似類比法，通過與緊鄰的偏道溝金礦床進行對比分析[2]，預測水泉溝一帶金資源量達到小型金礦床規(guī)模，進一步表明該地區(qū)具有良好的找礦潛力。

1 區(qū)域及研究區(qū)地質(zhì)

1.1 區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)位于華北克拉通北緣中段的燕遼金成礦帶南部，冀東金礦集中區(qū)西部，華北地臺燕山臺褶帶馬蘭峪復背斜西段[3-4]。區(qū)域內(nèi)太古界變質(zhì)基底構(gòu)成背斜軸部，中—上元古界及以后的沉積蓋層構(gòu)成背斜南北兩翼，出露地層有太古界遷西群馬蘭峪組變質(zhì)巖系、元古界長城系下統(tǒng)及第四系。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動頻繁，太古代旋回期，巖漿活動僅保留一些蛇紋石化、透閃石化輝橄巖、輝石巖，多呈透鏡狀、橢球狀或似層狀產(chǎn)于片麻巖中，多成群出現(xiàn)，構(gòu)成規(guī)模不等的超基性小巖株群；燕山期巖漿活動強烈，沿近東西向構(gòu)造帶形成一系列規(guī)模不等的中酸性侵入體，規(guī)模較大的巖體主要有王坪石巖體、茅山巖體、前分水嶺巖體等[5]；巖脈種類繁多，基性—酸性—堿性巖脈均有出露，以燕山期形成的巖脈為主，其次為偉晶巖脈、石英脈等。

1.2 研究區(qū)地質(zhì)

研究區(qū)出露地層比較簡單，主要為太古界馬蘭峪組(Arm)角閃斜長片麻巖、小關(guān)莊片麻巖(Xgn)及秋花峪片麻巖(Qgn)。礦區(qū)發(fā)育北東向及北西向綠片巖相韌性剪切帶(見圖1)，并且有更晚期的北東向、北北東向、北西向、北北西向脆性斷裂、構(gòu)造片理化帶與之疊加[6]。礦區(qū)巖漿活動較弱，僅零星分布花崗巖脈、花崗斑巖脈等異常小型巖脈。

2 水系沉積物地球化學特征

1 ∶5萬水系沉積物測量圈定的AS-1水系沉積物綜合異常覆蓋研究區(qū)[7]，該綜合異常由Au、Ag、Pb、Cd、Hg、W元素組成(見圖2、表1)，異常面積5.60 km2，為乙1類異常，以Au、Ag為主成礦元素，Au異常面積4.69 km2，Au最大值898.00×10-9，平均值213.47×10-9；Ag異常面積4.96 km2，Ag最大值7.05×10-6，平均值1.95×10-6。Pb、Cd、Hg、W為主要伴生元素。Au、Ag、Pb、Cd、Hg、W異常均為內(nèi)帶異常，各元素濃集中心一致，分帶明顯。該綜合異常與區(qū)域內(nèi)北東向、北西向斷裂套合較好，異常中心位于構(gòu)造交會部位，具有較好的找礦前景。

1—馬蘭峪組 2—秋花峪片麻巖 3—小關(guān)莊片麻巖 4—花崗斑巖脈 5—花崗巖脈 6—綠片巖相韌性剪切帶 7—綠泥石絹云母片巖帶 8—斷裂及編號 9—礦化石英脈 10—地層產(chǎn)狀圖1 水泉溝一帶地質(zhì)圖

3 土壤地球化學特征

3.1 元素含量特征

針對AS-1水系沉積物綜合異常劃定的5 km2研究區(qū)，開展了1 ∶1萬土壤地球化學測量工作，垂直研究區(qū)主體構(gòu)造方向布設(shè)了土壤地球化學測量的測線，測線走向123°，采樣網(wǎng)度為100 m×40 m，共采集土壤樣品1 305件，測試元素為Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、Sn、W、Zn，共12種元素。依據(jù)分析測試結(jié)果，對各元素平均值、變異系數(shù)、富集系數(shù)等地球化學參數(shù)[8-10]進行了統(tǒng)計，結(jié)果見表2。由表2可知：富集系數(shù)大于4.00的元素僅有Au，富集系數(shù)高達31.24，顯示了Au元素的強烈富集特征。富集系數(shù)為2.00～4.00的元素有Ag、Cu、Hg、Pb、W、Zn，說明這些元素在研究區(qū)內(nèi)有顯著的富集。變異系數(shù)大于2.00的元素有Au、Ag、Bi、Hg、Pb、Sb、W，表現(xiàn)出強分異特征，說明這些元素具有較大的成礦潛力。綜上所述，研究區(qū)Au、Ag等元素存在局部富集成礦的可能性。

1—馬蘭峪組 2—秋花峪片麻巖 3—小關(guān)莊片麻巖 4—花崗斑巖脈 5—綠片巖相韌性剪切帶 6—綠泥石絹云母片巖帶 7—斷裂 8—地層產(chǎn)狀圖2 AS-1水系沉積物綜合異常剖析圖

表1 AS-1水系沉積物綜合異常特征

表2 研究區(qū)土壤地球化學參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果

3.2 元素組合特征

3.2.1 相關(guān)性分析

對研究區(qū)土壤地球化學元素原始測試數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果見表3。由表3可知：Au與Ag、As元素呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.59和0.51；Ag與As、Au、Pb、Sb、Zn元素呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.53～0.71。由此可見，研究區(qū)中低溫元素組合Au-As-Ag-Pb-Sb-Zn可能為同一成礦階段的元素組合，中低溫構(gòu)造熱液發(fā)育，As、Ag、Pb、Sb、Zn元素可作為尋找Au的指示元素。

表3 元素相關(guān)系數(shù)矩陣

3.2.2 因子分析

對研究區(qū)土壤地球化學元素原始測試數(shù)據(jù)進行基于主成分變量的R型因子分析，按照特征值大于1.00提取了4個因子：F1、F2、F3和F4(見表4)。F1因子方差貢獻率最大，為41.29 %，為主要因子，反映了主要地質(zhì)環(huán)境背景。F1因子由Au、Ag、As、Cu、Hg、Pb、Sb、Zn元素組成，反映了多金屬硫化物相關(guān)信息，成礦作用以中低溫熱液成礦作用為主，在Au元素富集成礦過程中，伴隨有Ag、As、Cu、Pb、Zn等元素的富集作用。F2和F4因子主要反映W、Bi高溫元素組合，是反映高溫熱液階段作用的主要因子。F3因子主要代表為Sn元素，Sn元素具有親氧、親硫、親鐵的三重屬性，在不同物理化學條件下具有不同地球化學親和性，聚類分析顯示Sn元素與其他元素相關(guān)性較弱。F4因子反映Sn元素未與研究區(qū)內(nèi)主成礦元素同時遷移。

表4 R型因子分析結(jié)果

3.3 綜合異常特征

通過1 ∶1萬土壤地球化學測量，結(jié)合土壤地球化學參數(shù)，以剔除高值點后的平均值加2倍標準離差作為異常下限，并根據(jù)地質(zhì)規(guī)律及經(jīng)驗進行適度調(diào)整，確定了各元素的異常下限并圈定了異常，將AS-1水系沉積物綜合異常進一步分解為4個綜合異常，編號分別為AP-1、AP-2、AP-3和AP-4(見圖3)。

1—馬蘭峪組 2—秋花峪片麻巖 3—小關(guān)莊片麻巖 4—花崗斑巖脈 5—花崗巖脈 6—綠片巖相韌性剪切帶 7—綠泥石絹云母片巖帶 8—斷裂及編號 9—礦化石英脈 10—地層產(chǎn)狀 11—Ag異常 12—Au異常 13—Cu異常 14—Pb異常 15—Zn異常 16—Hg異常 17—Sb異常 18—As異常 19—Mo異常 20—W異常 21—Bi異常 22—綜合異常及編號圖3 研究區(qū)土壤地球化學綜合異常圖

AP-1綜合異常呈近橢圓狀，長軸方向為北北東向,異常面積約0.103 km2，元素組合包括Au、Ag、Hg、Bi、Sb、Zn、W、Pb、As、Mo。該綜合異常以Au為主成礦元素，Au最大值500.00×10-9，平均值150.20×10-9，襯度7.51。各元素異常套合較好，除Mo異常外，其余異常均為內(nèi)帶異常。各元素濃集中心一致，分帶明顯。該綜合異常區(qū)出露角閃斜長片麻巖，發(fā)育近南北向、北東向小規(guī)模斷裂，小規(guī)模石英細脈較為發(fā)育，見有北西西向閃長玢巖脈，蝕變礦化較為分散，褐鐵礦化、硅化較為普遍，受構(gòu)造裂隙及巖石解理裂隙控制。黃鐵礦化主要與石英脈同時出現(xiàn)，推斷該綜合異常與構(gòu)造蝕變帶及含金石英脈發(fā)育有關(guān)。

AP-2綜合異常呈不規(guī)則狀，異常面積約0.100 km2，元素組合包括Au、Sb、Pb、Ag、Hg、W、As、Zn、Bi、Cu、Mo。該綜合異常以Au為主成礦元素，Au最大值500.00×10-9，平均值178.16×10-9，襯度8.91。各元素異常套合好，濃集中心一致，分帶明顯。該綜合異常區(qū)出露角閃斜長片麻巖，斷裂主要呈近南北向及北西向展布，局部發(fā)育小規(guī)模含金石英脈，發(fā)育硅化、黃鐵礦化。

AP-3綜合異常呈不規(guī)則狀，異常面積0.445 km2，元素組合包括Au、Hg、Ag、W、Pb、Bi、Sb、As、Mo、Cu、Zn。該綜合異常以Au、Ag為主成礦元素，Hg、W、Pb、Bi等為主要伴生(指示)元素。其中，Au最大值500.00×10-9，異常面積0.350 km2，襯度10.75。各元素異常套合較好，分帶明顯，濃集中心基本一致，分布形態(tài)受韌性剪切帶及斷裂控制。該綜合異常區(qū)出露角閃斜長片麻巖，為北東向韌性剪切帶、北東向斷裂與北西向構(gòu)造破碎帶交會疊加處，規(guī)模較大的構(gòu)造包括韌性構(gòu)造F3、F5斷裂，脆性構(gòu)造F2、F4、F6斷裂，石英脈較發(fā)育，蝕變礦化較為普遍。其中，褐鐵礦化、硅化最為常見，前者多發(fā)育于裂隙發(fā)育部位，后者以石英脈和硅化片麻巖的形式出現(xiàn)。在構(gòu)造疊加部位蝕變礦化尤其強烈，個別部位可見明顯黃鐵礦化，局部見鉀長石化、綠簾石化。各元素異常濃集中心處于構(gòu)造疊加部位，在其附近韌-脆性構(gòu)造疊加部位進行了槽探工程揭露及采樣控制，基本分析結(jié)果顯示，樣品均有不同程度的礦化，Au最高品位1.60×10-6，Ag最高品位30.60×10-6。

AP-4綜合異常呈北東向啞鈴狀分布，異常面積0.212 km2，元素組合包括Au、Ag、Bi、Hg、W、Pb、Mo、As、Sb、Cu。該綜合異常以Au、Ag為主成礦元素，其他元素為主要伴生(指示)元素。其中，Au最大值500.00×10-9，平均值227.21×10-9，襯度11.36。各元素異常套合好，分帶明顯，濃集中心一致。該綜合異常形態(tài)主要受韌性剪切帶控制，主要發(fā)育于韌性剪切帶與脆性構(gòu)造疊加部位。該綜合異常區(qū)出露角閃斜長片麻巖，發(fā)育北東向韌性剪切帶、北西向小規(guī)模構(gòu)造蝕變帶，褐鐵礦化較為強烈，局部硅化較強，偶見黃鐵礦化。局部見小規(guī)模石英脈、閃長巖脈。在韌-脆性構(gòu)造疊加部位施工了槽探工程揭露，Au最高品位0.81×10-6，Ag最高品位2.00×10-6。

4 成礦條件及找礦潛力

研究區(qū)位于馬蘭峪復背斜西段，密云—喜峰口東西向大斷裂在其北部通過，該斷裂為區(qū)域主干斷裂。研究區(qū)處于遵化馬蘭峪—遷西三屯營鐵金找礦遠景區(qū)北段，具有良好的成礦地質(zhì)條件。燕山期巖漿活動不僅使研究區(qū)內(nèi)早期形成的近東西向、北西向斷裂活化，而且形成了一系列北東向褶皺和斷裂。東西向、北西向與北東向構(gòu)造交織在一起，構(gòu)成了構(gòu)造主體格架。強烈的構(gòu)造運動，伴隨強烈的巖漿活動，除有大量的巖漿噴發(fā)外，還有大量的巖體侵入，為金礦床的形成提供了充足的成礦流體及熱源。研究區(qū)發(fā)育北東向及北西向綠片巖相韌性剪切帶，并且有更晚期的北東向、北北東向、北西向、北北西向脆性斷裂、構(gòu)造片理化帶與之疊加。二者的交會部位及剪切擴容部位均成為金礦床的重要容礦空間，最晚期(中生代)形成的構(gòu)造片理化帶對金礦床起直接和主要控制作用，當其與北東向韌-脆性剪切構(gòu)造帶疊加時，對成礦尤其有利，具有重要經(jīng)濟價值的含金石英脈均賦存在角閃斜長片麻巖的構(gòu)造片理化帶(綠泥石絹云母片巖帶)中[11-14]。

1 ∶1萬土壤地球化學測量在1 ∶5萬水系沉積物綜合異常濃集中心圈定了4處以Au、Ag為主成礦元素的綜合異常，且異常中心均位于構(gòu)造疊加部位，通過對AP-3和AP-4綜合異常進行槽探工程揭露，證實二者均為礦致異常，說明研究區(qū)具有良好尋找金的潛力。

研究區(qū)緊鄰偏道溝金礦床，二者地層條件、構(gòu)造條件基本相同，水系沉積物綜合異常均以Au、Ag為主成礦元素，主要伴生元素為Pb、Cd等，異常濃集中心均位于韌-脆性構(gòu)造帶疊加部位，因此推斷研究區(qū)與已開采的偏道溝金礦床具有相似的地球化學成礦背景，同樣具有良好的成礦條件。本次采用相似類比法，對研究區(qū)與已知偏道溝金礦床進行對比，從而對研究區(qū)Au資源量進行定量預測，計算公式如下：

Ar=CmSaR/(CmlSal)

(1)

式中：Ar為研究區(qū)預測Au資源量(kg)；Cm、Sa分別為研究區(qū)Au元素的平均值(10-9)和異常面積(km2)；R為偏道溝金礦床Au探明資源量(kg)；Cml和Sal分別為偏道溝金礦床的Au元素平均值(10-9)和異常面積(km2)。

研究區(qū)金資源量預測結(jié)果見表5。由表5可知：研究區(qū)預測Au資源量可達1 070.64 kg，達到小型金礦床規(guī)模，說明研究區(qū)具有良好的找礦潛力。

5 結(jié) 論

1)水泉溝一帶土壤中Au、Ag元素的含量相對較

表5 Au資源量預測結(jié)果[6-7]

高，富集系數(shù)和變異系數(shù)均顯示Au、Ag等元素具有局部富集成礦的潛力。

2)水泉溝一帶圈定了4處以Au、Ag為主成礦元素的綜合異常，并對AP-3和AP-4綜合異常進行了查證，證實均為礦致異常，實現(xiàn)了找礦突破。

3)對水泉溝一帶成礦地質(zhì)條件和土壤地球化學測量成果進行綜合分析，并與鄰近的偏道溝金礦床進行對比，認為其具有良好的找礦潛力。