与侵入岩有关的金矿成矿体系中Au与成矿伴生元素相关关系研究

杨泉宁，徐明钻，顾晟彦，陈　峰，杜菊民，蔡卫东，黄　岩，高丽坤

(江苏省地质矿产勘查局，江苏南京210018)

与侵入岩有关的金矿成矿体系中Au与成矿伴生元素相关关系研究

杨泉宁，徐明钻，顾晟彦，陈峰，杜菊民，蔡卫东，黄岩，高丽坤

(江苏省地质矿产勘查局，江苏南京210018)

摘要：与侵入岩有关的金矿成矿体系是近十几年来金矿研究的热点之一。以澳大利亚新英格兰造山带尤腊拉地区发现的某金矿脉为研究对象，基于土壤-围岩-低品位矿化体-矿体，较系统地研究了Au与其他成矿元素的相关关系，发现Au与As一直呈正相关，而Au与Na在原生环境中却表现出明显的负相关；另外，Ag、S、Sb 3个元素与Au在矿体中表现出弱负相关，而在其他3种介质中表现出正相关。综合以上研究结果，提出以As+Na作为IRGS型金矿的找矿指标，同时应重视综合利用Ag、S、Sb 3个元素。

关键词：新英格兰造山带；侵入岩；IRGS型金矿体系；成矿伴生元素；找矿地球化学指标；澳大利亚新南威尔士州

0引言

近年来，澳大利亚由于其优越的成矿地质背景、较稳定的社会环境及完善的矿业法律法规体系等特点，正吸引着国内一批矿业企事业单位和民营投资者到澳洲投资矿产的勘查、开采、贸易等。本次研究基于澳大利亚新南威尔士州新英格兰造山带中尤腊拉(Uralla)地区的洛基河(Rocky River)金矿矿集区的勘查工作。

前人(Thompson et al,1999；Lang et al,2000)在研究加拿大育空(Yukon)和美国阿拉斯加地区斑岩型金矿时，提出与侵入岩有关的金矿体系(Intrusion-Related Gold Systems,IRGS)的概念，即在成因和空间上与侵入岩有密切联系的金矿床总称(谭运金,2002)。有关地质人员(徐明钻等,2013)利用该理论，重新厘定了新英格兰造山带几处典型金矿的矿床类型，并初步判别研究区的金矿脉属于IRGS型金矿(Leu,2012)，为本次研究奠定了理论基础。

在完成野外主要实物工作量的基础上，以洛基河矿集区中发现的某金矿脉为例，根据IRGS型金矿的相关成矿理论，综合运用地质学、岩石矿物学及地球化学等相关理论知识，探讨在该类型金矿中Au与其他成矿伴生元素的相关关系，并从中总结出有利的找矿地球化学指标，为后续可能的地质找矿突破提供参考。

1矿区地质特征

新英格兰造山带又名新英格兰褶皱带，位于东澳造山带最东部，包括新南威尔士州大部分地区和昆士兰州南部Texas地块，是东澳造山带中最年轻的褶皱带。该造山带由澳大利亚大陆东部边缘的不同地块拼贴而成，从新元古代到晚中生代经历了长期的演化过程，但主要形成于志留纪—石炭纪，并在泥盆纪—石炭纪时期处于由西向东俯冲导致的汇聚板块边界环境。褶皱带内出露早—晚古生代火山弧、弧前盆地沉积物和增生楔在内的混杂岩，以及大量的造山作用后期侵入岩。

尤腊拉地区洛基河金矿早在1852年就被发现，据文献(Mackay,1953)，1858—1967年期间，尤腊拉金矿田共产出黄金5 193 kg，而该地区的原生金矿直到1890年代才被发现。进入20世纪八九十年代，澳洲 Preksome Pty有限公司、塞浦路斯黄金澳大利亚分公司、孔雀石资源有限公司、Minnelex公司及索维伦黄金有限公司(Sovereign Gold Ltd.)等在该区通过不同工作手段开展过勘探工作，取得了部分成果。

本次研究工作在尤腊拉镇西北约10 km处，进行了1∶1万专项地质测量、1∶1万土壤地球化学测量、1∶2.5万高精度磁法测量、槽探及钻探等工作，发现了某处北东向长约1.4 km的金矿脉，3处槽探工程揭露表明，Au的平均品位为0.75～1.59 g/t(江苏省地质工程有限公司，2014)。后期通过中澳地质专家的联合考察和研究，认为该金矿脉属于IRGS型金矿。矿区的地层、构造、岩浆岩详见图1。

图1　澳大利亚某金矿脉矿区地质图Fig.1　Geological map of a gold vein mine in Australia

区内出露地层为石炭纪桑顿组(Sandon Formation)地层(Csx)，主要岩性为一套灰黑色粉-细砂状结构，致密块状构造的变质杂砂岩。地层总体倾向北东，倾角总体较缓，为10°～30°，厚度>200 m。

区内发育有北东向断裂，是区域上北东向大断裂的次级断裂。断层走向20°～35°，倾向北西，倾角70°～80°。断裂中因含有角砾岩石英脉充填形成构造破碎带。构造破碎带中的角砾为棱角-次棱角状，质量分数为30%～50%，成分多为变质砂岩，亦有长英质脉岩，角砾硅化、绢云母化强烈，胶结物多为硅质，局部含有碳酸岩。

研究区内侵入岩主要有早二叠世的班达拉岩体(Balala PRuud)，后期有大量长英质岩脉侵入。岩性为黑云母-白云母-堇青石花岗岩；灰白色；巨粒花岗结构；主要矿物为石英、钾长石、斜长石，少量黑云母、白云母，副矿物有堇青石、磁铁矿、磷灰石等。钾长石：斑晶一般为肉红色，斑晶粗大，一般5～20 mm，大的超过50 mm，自形程度高，厚板状，质量分数约为30%。斜长石：白色，板状，大小2～10 mm，质量分数约10%～20%。石英：无色，他形粒状，质量分数约50%。黑云母：片状或粒状集合体，棕黑色，质量分数<5%。岩体在与围岩的接触带附近，矿物颗粒相对较小，蚀变主要有钾化、钠长石化，往岩体内部蚀变弱，矿物颗粒变大。

长英质脉岩(主要为花岗闪长岩和闪长岩)在区内广泛发育，多侵入于变质砂岩中，尤腊拉花岗闪长岩体内也有少量侵入。长英质岩脉为一种浅色脉岩，缺乏暗色矿物，典型特征是具有细晶结构，似砂糖状。此种岩石几乎全部为浅色矿物组成，主要矿物为石英和长石，偶尔出现微量黑云母、白云母等矿物。岩石绢云母化强烈，局部甚至高岭土化。长英质岩脉产状多为北西向，地表露头宽5～30 m不等，沿走向一般不超过200 m。

2土壤中Au与成矿伴生元素的关系

研究区1∶1万土壤地球化学采样密度100 m×40 m，共采集2 300件样品，采样深度50 cm左右，主要采集B层土壤。分析测试Au、Ag、As、Bi、Cu、Mo、Sb、Sn、W、Zn、Pb 11个元素(表1)，分析的准确度、精密度、报出率、重复性检验、异常抽查、外部质量控制及重复样采样检验均符合相关规范，满足下一步数据统计分析的要求。

表1　测试分析方法及检出限

将分析结果导入多元统计分析软件SPSS，参与统计的样品为2 300件，采用Pearson相关系数统计方法对Au和其他元素进行相关性统计(表2)。

表2　Au与其他元素之间相关系数统计分析结果

注：“*” 表示置信水平为 0.05；“**”表示置信水平为 0.01

由表2可见，在次生环境中，置信水平为0.01的情况下，Au与As的正相关系数最高，达0.17，次为Sb和W。卢焕章(2013)曾经详细讨论过金矿床中金与黄铁矿和毒砂的密切关系，其中提到与侵入岩有关的金矿床，指出金除以可见金形式存在于矿物中外，同时还多以不可见金形式存在于黄铁矿和毒砂的化学键晶格中。另外，国外有学者(Hart et al,2000)指出IRGS型矿床存在远离侵入体的矿化，该种矿化由特征金属组合为Au+As+Sb+Hg±Pb±Zn。因此，次生环境中Au表现出与As和Sb相对较高的正相关特性，正是IRGS型金矿床中矿物及金属组合的特征。

3钻孔岩芯中Au与成矿伴生元素的关系

在研究区该金矿脉完成了4处钻孔，具体钻孔位置及钻探参数见图1。共采集样品118件，分析元素27个。在进行多元统计分析之前，将低于检出限的样品剔除，实际参与统计样品93件。为便于统计不同类型元素之间的相关关系，根据前人的研究成果(刘英俊等,1984；马生明等,2009)，将27个元素分成6大类(表3)，分析的精密度、准确度、内外检均合格，数据满足下一步统计分析的要求。

表3　元素分类、测试方法及检测限

为进一步研究随着金矿化程度的增强，Au与其他成矿伴生元素的相关关系，以及在围岩→低品位矿化体→矿体体系中的变化情况，本次研究设定w(Au)(g/t)<0.1、0.1～1、≥1，分别对应围岩、低品位矿化体及矿体，参与多元统计的样品数分别为39、35、19，从参与统计的27个元素中，挑选出与Au相关关系最强的5个元素，其统计结果见表4。

钻探结果表明，区内金矿体多赋存于桑顿地层为主的变质杂砂岩或以花岗闪长岩和闪长岩为主的长英质岩脉中，金矿化常与强烈的碳酸盐化和泥化伴生，主要载金矿物毒砂和黄铁矿呈浸染状分布于方解石细脉中(图2)。

图2　ZK0703孔岩芯(深186.9～187.2 m，w(Au)=1.1 g/t)Fig.2　Core from the drill hole ZK0703(at a depth interval of 186.9～187.2 m, the mass fraction of Au is 1.1 g/t)

由表4可见，在围岩中，与Au呈正相关且相关系数依次减弱的有As、Ag、S、Sb，其中Au与As的相关系数最高，为0.41；呈负相关的为Na，相关系数为-0.40。在低品位矿化体中，与Au呈正相关且相关系数依次减弱的有As、Sb、Ag、S，其中Au与As的相关系数最高，为0.64；呈负相关的为Na，相关系数为-0.35。在矿体中，与Au成正相关的为As，相关系数为0.26；呈负相关且相关系数依次减弱的为Ag、Na、Sb、S，其中Au与S负相关系数最低，为-0.11。

4讨论

以澳洲IRGS型金矿为例，综合土壤和钻孔的相关分析结果，从土壤→围岩→低品位矿化体→矿体，较系统地探讨了在不同介质中，伴随着Au矿化程度的增强，Au与其他成矿伴生元素之间的相关关系(图3)。

表4　Au与其他元素相关关系统计表

注：“* ”表示置信水平为 0.05；“**”表示置信水平为 0.01

图3　Au与其他成矿元素的相关系数在土壤、围岩、　　低品位矿化体及矿体中的变化特征Fig.3　Variation of correlation coefficients between 　gold and other ore-forming elements in soil,　 wall rocks, low-grade mineralized bodies and orebodies

由图3可以发现，无论是次生还是原生环境中，随着金矿化强度的增强，As与Au都呈正相关性，且相关程度要高于其他4个元素，并且在低品位矿化体中，正相关系数达到最高。Na与Au都呈负相关性(土壤测试结果缺少Na)，围岩中负相关性最强，矿体中最低。Ag、S、Sb 3个元素与Au的相关系数，在土壤(测试结果缺少S)、围岩和低品位矿化体中均表现为正相关，但在矿体中却表现出弱的负相关，这可能是矿体参与统计的样品数较少，导致统计分析结果出现一定的误差。

从成矿理论上看，由于毒砂作为IRGS型金矿的主要载金矿物之一，导致As和Au的正相关性无论在次生还是原生环境中都应存在。而Na的负相关可以解释为由于IRGS型金矿成矿因后期热液的影响多产生“钾化”的迹象，使得含Na的造岩矿物中Na被K所取代，导致Na明显贫化。

综合来看，结合As、Na与Au呈强烈的正(负)相关特性，利用这2个元素作为IRGS型金矿的找矿指标进行土壤地球化学调查，能尽快圈定目标靶区；利用该指标进行岩石地球化学勘查时，能快速判断出矿化蚀变带，为下一步找矿工作指明方向。

此外，由于Ag、S、Sb与Au在围岩和低品位矿化体中均表现出不错的正相关性，因此建议在开展同类金矿的岩石地球化学勘查时，应综合利用这3个元素作为1个指标来确定矿化蚀变的位置。

5结论

(1) 在土壤中，Au与As的正相关系数最高，达到0.17，次为Sb和W。

(2) 在围岩中，与Au呈正相关，且相关系数依次减弱的有As、Ag、S、Sb；呈负相关的为Na。在低品位矿化体中，与Au呈正相关，且相关系数依次减弱的有As、Sb、Ag、S；呈负相关的为Na。在矿体中，与Au成正相关的为As；呈负相关，且相关系数依次减弱的为Ag、Na、Sb、S。

(3) 开展土壤地球化学和岩石地球化学勘查时，推荐以As+Na作为总和指标，能快速圈定靶区并锁定矿化蚀变带。同时应重视Ag、S、Sb 3个元素的指示作用，提高岩石地球化学勘查的成功率。

参考文献：

江苏省地质工程有限公司.2014.澳大利亚新南威尔士州尤腊拉(Uralla)地区金矿靶区优选与选区评价项目野外工作总结[R].江苏南京：江苏省地质工程有限公司.

刘英俊,曹励明,李兆麟,等.1984.元素地球化学[M].北京:科学出版社.

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谭运金.2002.与侵入岩有关的金矿体系[J].矿产与地质,16(3):129-135.

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Correlations between gold and other ore-forming elements in intrusion-related gold metallogenic system

YANG Quan-ning,XU Ming-zuan,GU Sheng-yan,CHEN Feng,DU Ju-min,CAI Wei-dong,HUANG Yan,GAO Li-kun

(Jiangsu Geology & Mineral Exploration Bureau,Nanjing 210018，Jiangsu,China)

Abstract：The intrusion-related gold metallogenic system is a research focus among gold deposit researches around the world in the recent decade. Taken the discovered gold veins in Uralla, New England Orogen, Australia as examples, this study discussed the correlation between Au and other metallogenic elements in soil, wall rocks, low-grade gold mineralized bodies and ore bodies. The results show that Au generally has a positive relationship with Au in the system, but a significantly negative relationship with Na. In addition, Ag, S and Sb display a relatively week negative correlation with Au in ore body, while they show a positive correlation with Au in soil, wall rocks and low-rade gold mineralized bodies. It is thus proposed that, As and Na can act as a combined exploration index for intrusion-related gold systems, especially in soil and lithological geochemical exploration, and a compresensive utilization of Ag, S and Sb should also be emphasized.

Keywords：New England Orogen；intrusion-related gold system；metallogenic elements； geochemical exploration indexes； New South Wales, Australia

作者简介：杨泉宁(1955—)，男，研究员级高级工程师，主要从事矿产勘查工作，E-mail:yqn1955@163.com

基金项目：2012江苏省省外、国外矿产资源风险勘查专项资金“澳大利亚新南威尔士州尤腊拉(Uralla)地区金矿普查”

收稿日期：2014-07-08；编辑：侯鹏飞

中图分类号：P595；P618.51

文献标识码：A

文章编号：1674-3636(2015)01-0007-06

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.01.7