焦家金矿深部原生晕地球化学特征

康恺,钮涛，周晓萍

(山东省第六地质矿产勘查院,山东 威海 264209)

随着地质工作程度的提高，仅依靠宏观标志直接找矿难度愈来愈大，利用地球化学方法(显微标志)进行矿产勘查，扩大了找矿标志。胶东半岛西北部是我国最重要的金矿集区，发育焦家金矿带、三山岛金矿带和招平金矿带，已探明金矿床百余处[1]。前人对焦家金矿田的寺庄、焦家深部、朱郭李家矿区进行了较多的调查和深入研究[2-4]。该文运用地球化学原生晕找矿法对焦家深部成矿进行研究和探讨，分析矿床深部不同部位具有代表性微量元素的异常规律和分布特征，总结各组分原生晕异常在空间上的分布规律，建立了理想地球化学原生晕异常模型，并总结了该区找矿标志，预测了矿床深部盲矿体的出露位置。

1 矿床地质特征

焦家金矿位于焦家断裂带的中段，区内地层以第四系为主；岩浆岩广布，主要有分布在焦家断裂带上盘的新太古代马连庄序列栾家寨单元和分布在焦家断裂带下盘的中生代晚侏罗世燕山早期玲珑序列崔召单元；区内脆性断裂构造发育，NNE—NE向断裂构造为区内主体控矿构造，此组断裂主要包括焦家主干断裂、望儿山分支断裂等。焦家主干断裂全长15km，宽度140～500m，控制斜深4040m，走向0°～30°，倾向NW。北段倾角12°～26°;南段倾角12°～40°。断裂总体沿马连庄序列斜长角闪岩与玲珑序列二长花岗岩接触带展布，局部发育于玲珑序列二长花岗岩中。构造带内碎裂岩、碎裂状花岗岩对称分布，即以断层泥为中心，由内向外碎裂程度减弱，依次为碎裂岩、碎裂状花岗岩[5]。在矿体划分中，按不同蚀变岩带控制，分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ,Ⅴ号4个矿(化)体群。研究区内Ⅰ号矿体为主矿体，紧靠主裂面分布，产于黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内，局部向下延入黄铁绢英岩化花岗岩带内。

2 矿床深部元素地球化学特征

2.1 样品采集与分析

通过对焦家深部112线、128线、136线和152线的31个钻孔不同部位进行系统采样，以主裂面上部岩石(主裂面上推100m)采取约100m孔深，取样间距按5～6m，主裂面下盘至终孔，按3m左右间距取样，共采集微量元素样品2367件。经过系统分析，选择Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，Hg，W，Mo，Sn 12种微量元素进行了分析测试。

2.2 微量元素在蚀变带及围岩中含量及变化

以主裂面为中心，将蚀变带划分为上盘弱蚀变带、上盘强蚀变带、矿体、下盘强蚀变带、下盘弱蚀变带及下盘围岩。微量元素含量平均值及分布特征见表1、图1。可以看出，微量元素在不同蚀变带及围岩中含量及分布呈现以下特征：

(1)根据王炳成[6]的玲珑花岗岩平均值相比，在焦家深部金矿蚀变带及矿体中，各种微量元素均有不同程度地富集，其中Au,Ag,Pb,Bi,Hg,W为4～20倍的富集强度;Cu,Mo,Zn,As为0.5～2倍的富集强度;Sn和Sb富集强度略低于玲珑花岗岩平均值。

表1 焦家深部不同蚀变带及围岩中微量元素含量平均值

注：玲珑花岗岩平均值数据据文献[6];Au,Ag,Hg量单位为×10-9，其余微量元素为×10-6，()内数字为统计样品个数。

①—上盘弱蚀变带,②—上盘强蚀变带;③—矿体;④—下盘强蚀变带;⑤—下盘弱蚀变带;⑥—下盘围岩图1 焦家深部不同蚀变带及围岩中微量元素分布特征(据鄢明才等,1997年)[7]

(2)Au,Ag,Cu,Hg从上盘弱蚀变带→上盘强蚀变带→矿体→下盘强蚀变带→下盘弱蚀变带→下盘围岩呈现出弱→强→弱的变化规律。4种元素含量均在矿体中达到最大值，且元素含量在下盘蚀变带中均高于上盘蚀变带，Au元素最为明显。

(3)Pb,Zn,W从上盘弱蚀变带→上盘强蚀变带→矿体→下盘强蚀变带→下盘弱蚀变带→下盘围岩呈现出强→弱依次递减的变化规律。3种元素的含量均在上盘弱蚀带中达到最大值;Pb,Zn在下盘弱蚀变带中达到最小值;W在下盘围岩中达到最小值。

(4)Bi,As从上盘弱蚀变带→上盘强蚀变带→矿体→下盘强蚀变带→下盘弱蚀变带→下盘围岩呈现出弱→强→弱的变化规律。3种元素含量在矿体中均达到最大值。As元素含量在上盘蚀变带中均略高于下盘蚀变带，Bi元素含量在上盘蚀变带中均低于下盘蚀变带。

(5)Sn,Mo从上盘弱蚀变带→上盘强蚀变带→矿体→下盘强蚀变带→下盘弱蚀变带→下盘围岩总体分布平缓，未出现大幅度的起伏状态。

(6)Sb从上盘弱蚀变带→上盘强蚀变带→矿体→下盘强蚀变带→下盘弱蚀变带→下盘围岩呈现出强→弱→强→弱→强的变化规律。其在下盘围岩达到最大值，在上盘弱蚀变带和矿体中出现高值区。

2.3 元素相关分析

通过对样品微量元素相关性分析后，相关系数矩阵如表2所示。在0.01水平层上，Au与Ag,Cu,Hg,Bi,As等元素呈显著性相关;推测它们是在同一成矿期形成的。Au与Pb,Zn等元素呈现弱正相关和弱负相关;体现Pb,Zn这样的亲硫元素易于极化，易熔于硫化铁熔体，反映Au与Pb,Zn生成于不同的成矿阶段。Ag,Cu,Pb,Zn,W这些元素相互之间表现相关性较好，体现这些亲硫元素和亲氧元素在金属硫化物成矿阶段有着相似的迁移运动和沉积条件，是不同成矿阶段的累积叠加反映。

表2 焦家金矿深部各元素相关系数矩阵

注：玲珑花岗岩平均值数据据王炳成[6]；**相关性在0.01层上显著(双尾)；*相关性在0.05层上显著(双尾)。

聚类分析是利用元素之间的相关系数来度量元素间的亲密程度进而达到元素分类的目的[8-9]。该次利用SPSS专业统计分析软件，通过主成分分析，对变量进行R型聚类分析，最终得到各指示元素的聚类分析谱系(图2)。

图2 各指示元素R型聚类分析谱系图

元素组合是元素亲和性在地质体内的具体表现[10]。当相关系数取值25时，各元素可分为3个大类，分别为W-Zn-Pb-Ag-Sb，Bi-Au-Cu-As-Hg和Mo-Sn。亲氧元素W与亲硫元素Zn,Pb,Ag和Sb的相关性，反映出Zn,Pb,Ag可能出现在石英-多金属硫化物阶段，在相似的条件下富集保存。亲铁元素Au与亲硫元素Bi,Cu,As,Hg的相关性，反映出这些元素出现在主成矿期，由于压力温度的降低金开始大量沉淀，其他伴生元素浓度增大。矿头晕的代表元素Hg的出现，可反映区内金矿体经历了多期次的矿化作用。

3 矿床深部原生晕分带特征

3.1 微量元素地球化学分带

通过计算统计12种微量元素的均值、均方差，剔除各微量元素的高值点，对剔除高值点后的数据进行二次均值、均方差的计算，利用均值加上0.5倍均方差，确定各元素的异常下限(表3)。

表3 焦家金矿深部各元素异常下限

注：Au,Ag,Hg量单位为×10-9，其余微量元素为×10-6。

该次研究以异常下限的1.5倍，2倍作为异常中带和内带的下限标准，划分标准见表4。

表4 焦家金矿深部各元素异常外、中、内带分带标准

注：Au,Ag,Hg量单位为×10-9;其余微量元素为×10-6。

3.2 各元素异常特征

通过综合研究112线、128线、136线和152线地球化学异常剖面图(图3)，根据每条剖面的化学异常特点，分析总结相同与不同之处，得出焦家金矿深部地球化学异常特点及其分带性。

Au元素中、外带较为发育，主要分布在主裂面下盘矿体和强蚀变带中，紧密围绕矿体，与矿体完全重叠，形态和产状与矿体一致。从剖面中可以看出元素的富集沉淀较为稳定，从-400m～-1300m标高均有不同程度的发育。

Ag,Cu,Bi,Sn元素内、中、外带均发育且中、外带发育规模大、范围广，主要分布在主裂面上下盘强蚀变带中，形态和产状与蚀变带一致。内带与矿体部分重叠，中、外分布范围较大，常包围矿体发育在强蚀变带中。

Zn,Pb元素内、中、外带均发育，主要分布在主裂面上盘的强、弱蚀变带中，少量分布在主裂面下盘的矿体和强蚀变带中。元素分布范围较小，主要在-400m～-800m标高范围内，有较小一部分与矿体重叠。

Hg,As,Bi元素内、中、外带均发育，内带规模较小。主要分布在主裂面上下盘强蚀变带中，少部分分布于主裂面下盘弱蚀变带中。分布范围主要在-400m～-800m标高范围和-900m～-1300m标高范围。在蚀变带浅部范围与矿体有部分重叠。

W,Mo元素内、中、外带均发育。主要分布在主裂面下盘强蚀变带中，部分分布在矿体和主裂面上盘强蚀变带中。分布范围主要在-1000m～-1300m标高范围，少量出现在矿体中部-800m～-1000m标高中。

每次成矿过程形成的矿体都有自己的前缘晕、近矿晕和尾晕[11-14]。通过分析剖面中各种微量元素的分带特征和分布特点，得出以下规律：

(1)焦家金矿深部主要指示元素为Au,Ag,Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi,Hg,W,Mo和Sn，分为矿头晕、矿中晕和矿尾晕。

(2)Hg,As,Sb元素异常多分布于矿头部位前缘，是前缘晕的特征指示元素。部分分布于矿体下部，形成矿尾前缘。

1—二长花岗岩;2—绢英岩化花岗岩;3—绢英岩化花岗质碎裂岩;4—黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩;5—黄铁绢英岩化碎裂岩;6—黄铁绢英岩化花岗岩;7—变辉长岩；8地质界线;9—主裂面;10—元素异常范围图3 焦家金矿深部地球化学异常剖面图

(3)Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Bi,Sn元素集中分布在矿头、矿中部位，形成规模较大的矿中晕。其中Au,Ag,Cu以矿体为中心向上下、两侧扩散，元素浓度逐渐递减。Pb,Zn,Bi异常则反映了含矿热液经过多阶段的叠加成晕，多与金正相关。

(4)W,Mo元素集中分布于矿体的下部及矿尾，形成规模较小的矿尾晕，少量Mo元素分布于矿体中部，这出现了明显的反分带现象[15]。由此反映出含矿热液在尚未达到沉积成矿部位之前，在通道中及其附近形成异常。

4 地球化学模型的建立及矿产预测

根据112线、128线、136线和152线深部蚀变带及矿体样品的实测数据，通过计算确定矿区-400m以下矿头、矿中和矿尾指示元素原生晕位置与矿体位置的相互关系，确定原生晕指示元素的组合特征和原生晕的分带特征，综合分析整理得到焦家金矿深部地球化学原生晕异常理想模型(图4)。

(1)Hg,As,Sb通常作为矿体的矿头指示元素[16]，其集中分布于矿体的中上部形成矿头晕，或分布在矿体下部与矿尾晕叠加，形成矿尾前缘晕。该组合的出现，预测其下部可能存在盲矿体。

(2)Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Bi,Sn元素集中分布于矿中或中上部，规模通常较大，是矿中晕的指示元素组合。

(3)W,Mo元素做为矿尾晕指示元素，集中分布于矿体下部，多与矿中晕和矿头晕相互叠加共存，反映了不同成矿阶段成晕的叠加，也是深部成矿预测的重要依据。

5 结论

(1)通过相关分析和R型聚类分析，焦家金矿深部成矿微量元素特征组合为Au,Ag,Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi,Hg,W,Mo，Sn。

(2)通过综合分析焦家金矿112线、128线、136线和152线特征元素组合和异常分带特征，总结了该区微量元素的异常组合规律和地球化学原生晕的变化规律。

(3)建立了焦家金矿深部地球化学模型，得出该区地球化学原生晕理想轴向分带模型：Hg,As,Sb(矿头晕)→Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Bi,Sn(矿中晕)→W,Mo(矿尾晕)。

(4)通过该区地球化学原生晕分布特征与变化规律，总结了焦家金矿深部成矿预测方向，即矿头晕指示元素的出现，预示深部有盲矿体出现；矿尾晕指示元素的出现，预示着深部在一定范围内成矿可能性较小；矿头晕与矿尾晕相互叠加同时出现，预示在深部有不同成矿阶段的盲矿体发育。

致谢：感谢一起开展野外工作的项目组全体成员；感谢审稿专家对该文提出的宝贵修改意见和建议。