金蟾山金矿地球化学原生晕异常特征及找矿意义

朱 斌，何海坡，杨秀峰，林锐华

（1．中钢集团 天津地质研究院，天津300181；2．灵宝黄金股份有限公司，河南 灵宝472500）

0 引言

金蟾山金矿位于内蒙古赤峰市喀喇沁旗牛家营子乡大水清村。矿山始建于1992年，2007年3月被灵宝黄金股份公司收购并成立金蟾矿业公司，目前矿山采选能力500t／d。近年来由于资源消耗与新探明储量之间的比例严重失衡，矿山保有储量连年下降，后备资源严重不足。

经调查，目前的矿山生产以井下采掘为主，共有9个采区，总体的采掘深度不大；因此，矿区深部还存在较大的找矿空间。本文通过原生晕地球化学研究，总结矿脉的原生晕地球化学特征，预测金蟾山金矿深部成矿的可能性。

1 矿床地质特征

金蟾山金矿地处华北陆块北缘的赤峰—朝阳金矿化集中区内，是安家营子金矿田中的主要金矿床之一；区域性的喀喇沁旗花岗岩呈NE向的大型复式岩基产于赤峰—开源深大断裂以南，岩基周边有太古宇和新元古界出露，岩基两侧为中生代断陷盆地，沉积有侏罗－白垩系陆相火山岩系。

NW向的安家营子花岗岩是喀喇沁旗花岗岩基的组成部分，侵位于燕山晚期（132～138Ma）［1］；岩体具有岩相分带，中心相为似斑状二长花岗岩，边缘相粒度变细，为石英二长岩，金矿床产于中心相似斑状二长花岗岩中。金蟾山金矿的矿脉（体）多产于似斑状二长花岗岩的破碎带及碎裂岩化花岗岩中（图1），矿区内的脉岩、构造岩中均有不同程度的矿化现象。

金矿化主要集中在2个地段：东部南大洼—漏风峁矿化带，西部拐棒沟—头道沟—阳坡矿化带。

东部矿化带为主矿带，发育有多条矿脉。控矿断裂带总体走向10°～30°，平面上呈舒缓波状，倾向SE，倾角55°～75°，断裂带宽4～45m不等，在主断裂带两侧发育有数十条次级断裂，大多数断裂中均具蚀变矿化现象；主矿化带内见有糜棱岩化，表明主要控矿构造经历过韧性变形过程。在南大洼矿段主要出露Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ号共7个矿脉，漏风峁矿段主要是I，II号2个矿脉。矿脉走向30°，倾向SE，倾角55°～75°。矿体形态特征受断裂带及次生构造的共同控制：断裂控制着矿脉的产状和规模，而微细矿脉受次级网络状微裂隙的制约。平面上，矿 体多沿走向不稳定，厚薄变化大，常呈弯曲、膨胀收缩、分支复合、尖灭再现，多以脉状扁豆体或透镜体状产出；剖面与平面的特征相似，矿体厚度随倾斜度的不同而不同，倾角较缓时，矿体厚度大、品位高，倾斜陡时，矿体变薄、变窄。

西部矿化带的规模稍小于东部矿化带。控矿断裂的走向15°～35°，倾向SE，倾角65°～75°，带宽0．5～6．4m不等。阳坡矿段的矿脉数量较多，矿脉的走向25°～30°，倾向SE，倾角60°～70°；矿脉沿断裂产出，相互近乎平行展布，沿走向和倾向均呈舒缓波状，呈脉状、细脉浸染状，连续性较好，有时具尖灭再现及膨缩现象。自西向东有2号、3号、4号、5号等矿脉，矿体的围岩为似斑状二长花岗岩。

无论是东部矿化带还是西部矿化带，金矿化均直接受脆性断裂的控制，断裂中局部具有韧性变形的现象；断裂具有成群成带出现的特点，但是东部矿化带的断裂产状较西部矿化带断裂平缓，控矿断裂均为NNE走向，仅在头道沟、郭城南沟和正基3号井附近发育有NE向、NW向次级断裂构造，数量少，规模不大，且多由各种脉岩充填。

金矿的矿化类型以含金破碎蚀变岩型为主，含金石英脉型次之，2种矿化类型的矿体都呈大小不等的透镜体、扁豆体断续分布于断裂中。矿石中的金属矿物主要为黄铁矿，次为黄铜矿、方铅矿和闪锌矿；金矿物主要为银金矿，其次为自然金和金银矿；还有零星的磁铁矿、赤铁矿和孔雀石等。脉石矿物主要是以矿体的围岩（似斑状二长花岗岩）及其破碎蚀变产物为主，如石英、绢云母、绿泥石、高岭石和绿帘石等。

综上所述，金蟾山金矿受区域性深大断裂控制，控矿构造性质属于脆性断裂，控矿容矿断裂主要呈NNE向；空间上与燕山晚期花岗岩关系密切，矿体产在二长花岗岩岩体中；矿床类型以含金破碎蚀变岩为主；矿区内脉岩比较发育，尤其是流纹斑岩脉；矿石矿物以黄铁矿为主，围岩蚀变主要有绢云母化、硅化、绿泥石化等。

图1 金蟾山金矿区地质构造略图（据中科院地质所，2000；修编）Fig．1 Geological and structural sketch of Jinchanshan Au deposit

表1 金蟾山金矿各元素地球化学特征参数值Table 1 Geochemical parameters for each elements in Jinchanshan Au deposit

2 原生晕地球化学特征

本次工作地表多元素分析取样共442件，采用不规则网格拣块法采集样品。选择与金成矿作用有关的12种元素进行分析，包括 Au，As，Cu，Sb，Zn，Pb，Ag，Hg，Bi，W，Mn和Mo。分析检测工作由中国冶金地质总局地球物理勘查院测试中心完成，使用仪器有AFS－2202E原子荧光分光光度计，日立508原子吸收分光光度计，801－W一米平面光栅摄谱仪；各元素检测主要方法为：DZ／T0130．1～13－2006甲基异丁基甲酮（MIBK）萃取原子吸收法测定Au；原子荧光光谱法测定As，Sb，Bi，Hg；水平电极撒样法测定Ag，Cu，Pb，Zn，W，Mo和Mn等7个元素。

2．1 微量元素特征

原始元素的分布在确定区域地球化学背景值和异常下限时具有极其重要的作用［2］。据此，本文对地表化探样原始数据取对数，再应用SPSS软件进行概率分布分析，结果见表1。

用SPSS软件做各元素质量分数对数直方图，各元素对数均满足正态分布。说明各元素对数均只存在1个对数正态总体或者多个相似、相近的正态总体叠加。因此可先用迭代法［3］剔除高值，确定各元素平均值（X）及标准离差（S），再根据参数性方法确定本区内的背景值（其值＝X［4］）及异常下限N（N＝X＋1．65S）等参数表［5］（表2）。浓集强度排列为：Bi，W，Au，Pb，Sb，Ag，Mo，Mn，Hg，Zn，As，Cu。其中，Bi为高分异富集元素，W，Au和Pb为强分异浓集元素，Sb，Ag，Mo，Mn，Hg，Zn，As和Cu为贫化元素。

2．2 统计学分析

相关性分析结果（表3）表明，Au与 Ag（0．412），Bi（0．294），Hg（0．25），Cu（0．219），As（0．219），Pb（0．188）相关性好，与 Sb，Mo无相关性。

聚类分析结果（图2）表明，Bi，Hg先聚类组合，在经历Zn，Mn聚类组合作用后，Pb，Ag，Cu聚类组合作用可能与成矿的硫化物阶段有关，之后又经历As和Sb的聚类组合作用，Bi，Hg与Mo聚类组合并与Pb，Ag，Cu聚类组合，再整体与Au发生聚类组合。

因子分析表明（表4），主成分因子F1为Ag，Bi，Pb，Hg，Cu，Au，该组合可能为矿化有关元素组合，反映矿化元素组合特征；F2为Zn，Mn，与矿化无关的元素组合；F3为As，Sb；F4为Mo。

从上述统计学分析可知：本区微量元素地球化学演化大致经历5个阶段，其中与Au矿化有关的3个阶段为 Bi－Hg组合沉淀作用阶段，Pb－Ag－Cu－Au多金属硫化物及金银矿物与Bi－Hg－Mo组合沉淀作用阶段，As－Sb组合沉淀作用阶段。其中As与Au关系密切，而Sb与Au无关。与Au矿化无关的2个阶段为Zn－Mn组合沉淀作用阶段及W沉淀作用阶段。

表2 金蟾山金矿区内元素背景值及异常下限参数值Table 2 Element background value and lower limit value of anomaly in Jinchanshan Au deposit

表3 金蟾山金矿地表多元素相关性分析矩阵Table 3 Correlative matrix analysis for multi－element at surfase of Jinchanshan Au deposit

图2 金蟾山金矿地表多元素聚类分析图谱Fig．2 Cluster analysis of multi－elements at surface of Jinchanshan Au deposit

2．3 平面等值线异常图

地球化学等值线图是地球化学采样和分析后的一种图示，是反映一个地区地球化学信息的重要图件［6］。根据异常下限N等参数剔除高值，异常浓度分带原则，结合剔除后元素数据最大值与最小值，即若异常值大于最小值，则从异常值开始到最大值插值分带；若异常值小于或等于最小值，则用最小值替代异常值开始到最大值插值分带。应用Surfer软件采用克里格法绘制金蟾山金矿地表各元素原生晕等值线图（图3），其中分带准则为：＜X－2S为低值区（蓝色），X－2S～X－0．5S为低背景值区（淡蓝色），X－0．5S～X＋0．5S为背景区（黄色），X＋0．5S～N为异常区（淡红色），N～2N为异常外带（粉红色），2N～4N为异常中带（红色），4N～8N为异常内带（深红色）［7］，8N～最大值为插值分带（最大值用绿色，从8N至最大值过程中颜色由深红色至绿色渐变）。

从整体上观察区内的原生晕等值线异常图，可以用“钨、锰星点布，锌、铜对半数，南钼、汞，北锑、砷，银、铋、铅、金占大部”来形象地描述。W元素只在林家营子南及2采南有异常，其他区段均等于或低于背景值；Mn元素的高异常区出现在2采破碎蚀变带附近、8采南及孙家南沟东区的边缘。Zn元素大部分在异常下限值以上，高异常值出现在金矿矿部东、孙家南沟东南及西侧、2采西及北侧、林家营子西南附近；Cu元素的高异常中心出现在8采、2采西部区段、孙家南沟东南及林家营子南。Mo元 素异常明显，异常中心（特别是异常的高值区）主要位于研究区南部，特别是2采以南及其西南的边缘区段；Hg元素异常中心有2个：一个位于2采南，另外一个在8采北东方向。Sb和As元素异常主要出现在测区北部，Sb元素的异常中心位于孙家南沟北、矿部以北和林家营子西南等处，As元素异常范围较广。Ag，Bi，As，Au，Pb元素的异常范围广，其中Ag元素的高值异常中心位于林家营子西南、金蟾山金矿北东及南侧、2采以南及西南侧、6采以东、曹家营子以北、西南及东等处，另外8采也有异常；Bi元素除了6采、曹家营子西南和2采北无高值异常外，其高值异常中心与Ag元素基本重合；As元素的高值异常中心位于林家营子以东、2采附近、6采及测区的东北角；Au元素在2采、林家营子附近、矿区北、6采北东出现高值异常中心，在8采也有异常。

表4 金蟾山金矿地表多元素因子分析结果Table 4 Factor analysis of multi－element at surfact of Jinchanshan Au deposit

在统计分析中，结合与Au关系密切的元素和在成矿过程中有贡献的元素综合考虑，总结出研究区的多元素异常区为：①2采附近及其南部、西南部区段，主要异常元素有Ag，Bi，Mo，Cu，Au，Hg，As，Pb；②金蟾山金矿矿部北山子沟区段，主要异常元素有Ag，Au，Hg，Bi，Sb，As；③6采井口区段，主要异常元素有Ag，As，Mo，Pb；④林家营子及以南区段，主要异常元素有Au，Ag，Cu，Bi，Mo，Pb，As；⑤曹家营子以北的曹家营子北沟附近，主要异常元素有Bi，Mo，Ag，Pb，Cu，Au。这些区段虽然有些没有Au元素异常，但是由于与Au相关性高的元素异常强烈，所以也可以作为指示异常的一种信息。异常元素越多，异常值越大的区域，成矿的可能性也就越大。

2．4 岩石元素地球化学特征

按不同岩石类型进行微量元素特征的对比（表5）可知，随着蚀变矿化作用的增强，岩石中与Au有关的成矿元素或者伴生元素的质量分数均明显增加，显示矿化富集的特点。从似斑状二长花岗岩→蚀变二长花岗岩→蚀变岩→矿化蚀变岩，Au，Cu，Hg等元素的质量分数增高，Au元素尤为明显，说明蚀变矿化作用中，Au元素随热液大量进入蚀变岩石。Cu元素的质量分数增量较为平稳；Hg元素更趋于匀速增加。Pb，Ag，As，Bi等元素在蚀变岩和蚀变花岗岩中出现富集，在矿化蚀变岩中这4种元素的质量分数达到最高，表现出随着蚀变矿化作用强度的逐渐增大，质量分数逐渐增加的趋势。Zn，W，Mo，Mn等元素却有相反的情况，在蚀变岩和蚀变花岗岩中出现显著的富集，但到了矿化蚀变岩中这些元素的富集程度却有所降低，这4个元素表现出在蚀变外带（或矿化带外侧）富集的特点。Sb元素在蚀变矿化的各个带中的质量分数基本不变，说明Sb基本不受蚀变矿化作用的影响。

矿化元素在蚀变矿化作用过程中的组合活动特征在不同类型岩石的统计学分析对比中也能更好地反映出信息（表6）。从似斑状二长花岗岩→蚀变二长花岗岩→蚀变岩→矿化蚀变岩，相关元素分析、元素聚类组合类型及主成分因子F1，F2特征反映出金矿化富集主要受3个元素组合影响：Au元素及Au－Ag元素组合；Cu－Pb－Zn等多金属硫化物元素组合；Bi－Hg等易挥发元素组合。其中，矿化蚀变岩中的Cu－W－Pb－Zn－Mn－Ag－Mo－As代表矿化蚀变成分聚类组合。

表5 金蟾山金矿不同类型岩石的微量元素特征Table 5 Micro－element analysis of different rocks in Jinchanshan Au deposit

表6 金蟾山金矿不同类型岩石统计分析对比特征表Table 6 Statistical analysis of correlative elements in Jinchashan Au deposit

综上所述，金蟾山金矿地表原生晕最佳微量元素指示元素为Au，Bi，Cu，Hg；重要微量元素指示元素为Pb，Ag，As；Zn，W，Mo，Mn也可起到一定的指示作用。

3 矿脉轴向元素分带

选择金蟾山金矿南大洼矿段I号矿脉进行垂向分带研究。采用多种方法综合类比，然后得出综合垂向分带序列。在得出综合垂向分带序列后，对比前、后晕元素，判断矿体的剥蚀程度及矿体向深部延伸的趋势。

分别采用格里戈良法、改良的格里戈良法［8］、比重指数法、重心法［9］、含量梯度法［10］等方法得出相应的轴向分带序列（表7）。金蟾山金矿9个中段（标高942—582m）从上到下的综合轴向分带序列表现为：Mo在头部，Sb在尾部，As，Bi，Hg均匀分布头中部、中部、中尾部，Cu与Au分布在中部靠近头部，Pb和Zn分布在尾部，Ag，Mn和W分布在中部。

与张魁武［11］所得安家营子金矿床分带序列差别较大，与同一构造区域内李惠等［12］得出的内蒙古柴胡栏子轴向分带序列大部分相似，而对比李惠［12］所得的中国金矿床综合轴向分带序列，表现为类似“逆向分带”现象，说明该区域原生晕为叠加原生晕，并且叠加期次较复杂。这也与本区平行矿脉较发育的矿体分布特征相对应，反映深部可能存在多个平行盲矿体。对照我国一些典型矿床指示分带序列研究成果总结的挥发性强、化学性质活泼的元素总处在金矿体轴向分带序列上部及李惠等构造叠加晕预测准则，可知研究区域深部头晕元素位于尾部，而尾晕元素位于头晕，并且结合上述最佳成矿指示元素Hg与对金矿化有富集作用的Pb，Zn等成矿元素产出靠近尾晕，所以深部盲矿体存在的可能性较大，向下具延深趋势，且深度较大。

4 结论

（1）金蟾山金矿各微量元素均满足正态分布。多数元素为贫化元素，Bi为高分异富集元素，W，Au，Pb为强分异浓集元素。

（2）结合地表元素统计学分析、原生晕元素等值线异常图分析、不同类型岩石的统计学对比分析及 微量元素特征分析等可以看出：本区金矿原生晕最佳微量元素指示元素为Au，Cu，Hg，Bi；重要微量元素指示元素为Pb，Ag，As；Zn，W，Mo，Mn也可起到一定的指示作用。

表7 金蟾山金矿轴向分带序列综合对比表（以南大洼矿区主矿脉为例）Table 7 Comparison of element zonation along axis of ore bodies

（3）金蟾山金矿脉从上到下（942→582m）的综合轴向分带序列为：Mo－Cu－Au－As－Mn－Bi－Ag－WHg－Zn－Pb－Sb。对比区域同类金矿床轴向分带序列，得出本矿区深部头晕元素位于尾部，而尾晕元素位于头晕，并且结合上述最佳成矿指示元素Hg与对金矿化有富集作用的Pb，Zn等成矿元素产出靠近尾晕，所以深部多个平行盲矿体存在可能性较大，向下具延深趋势，且深度较大。

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