胶东纱岭金矿床构造叠加晕特征及深部找矿预测

2019-08-23霍光宋国政闫春明刘彩杰鲍中义范家盟刘天鹏

山东国土资源 2019年9期

霍光，宋国政，闫春明，刘彩杰，鲍中义，范家盟，刘天鹏

(山东省第六地质矿产勘查院，山东招远 265400)

构造叠加晕是盲矿预测的一种直接、有效的方法和手段[1-5]。纱岭金矿位于胶东西北部金矿集区内，受著名的焦家断裂金矿带的控制。区内大、中型金矿床密布，有新城、三山岛、仓上、河东、河西、望儿山、红布、东季、马塘等15处矿山[6]，探明金储量千吨以上。均赋存于NE向断裂构造带内，区域成矿地质条件十分优越。然而胶东地区深部赋矿情况与规模等问题引起了地质工作者的高度关注，也是进一步开展深部找矿的关键点[7-8]。纱岭金矿前期地质工作取得了重大的找矿突破，虽然开展了初步的地物化探工作，但是未能针对矿体系统的开展构造叠加晕特征研究。该次重点针对Ⅰ-2号主矿体，理清纱岭金矿的矿体轴向分带特征，指导深部找盲矿工作。

1 矿区地质概况①②

纱岭矿区位于山东省莱州市北东约27km处，距焦家金成矿带的水平距离最近为1.6km[7-8]。区内地表均被第四纪松散沉积物覆盖，覆盖层厚0.5～40m，一般3～8m。第四系下覆大部分地区为新太古代胶东变质杂岩，西北部有少量侏罗纪玲珑二长花岗岩。焦家断裂是矿区主要控矿构造，下盘为侏罗纪玲珑花岗岩，见有伟晶岩、细晶岩、石英闪长玢岩、闪长玢岩、辉绿玢岩和煌斑岩等脉岩(图1)[9-12]。

Ⅰ-2号矿体为矿区的主矿体，资源量占总资源

量的82.98%。分布于矿区南半部，赋存于断裂构造带下盘，黄铁绢英岩化碎裂岩带及黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带内。矿体呈近长方体形的大脉状，具分支复合、膨胀夹缩、波状起伏等特点，产状与主裂面基本一致，控制矿体走向长2400m，平均走向长1635m；最大延深3358m(256号勘探线)，平均1948m，最大控制垂深1999m，最低见矿工程标高为-1985m；矿体总体走向30°,倾向NW，倾角在25°～38°之间，平均倾角29°。

矿体厚度1.20～125.64m，平均厚度15.59m，厚度变化系数117.74%，厚度稳定程度属较稳定型；金品位(1.00～23.43)×10-6，平均品位3.04×10-6，品位变化系数105.19%，有用组分分布均匀，程度属于均匀型。矿体沿走向已封闭，沿倾斜方向深部未封闭(240线～384线)。该单矿体探获金资源储量达360余吨，深部找矿潜力较大。

1—第四系；2—早前寒武纪变质岩(新太古代早期马连庄序列和栖霞序列)；3—白垩纪郭家岭花岗岩；4—侏罗纪玲珑花岗岩；5—黄铁绢英岩化蚀变带；6—已探明金矿床位置(符号大小代表矿床规模)；7—矿区范围；F1—焦家断裂；F2—灵北断裂；F3—望儿山断裂图1 焦家金矿田地质简图[8]

该矿床为热液成矿，热液本身的演化和交代作用的影响，构造的不断活动，构成了完整的构造热液期。在构造热液期内，成矿是多阶段的，根据控矿构造和热液脉体的相互关系及其与金的成矿关系，将热液成矿期划分为4个阶段[13]：Ⅰ-黄铁矿-石英阶段。主要共生矿物为石英及黄铁矿，石英呈白色，黄铁矿呈粗粒状，多构成黄铁矿石英脉。金的含量较少，但成色较高。Ⅱ-金-石英-黄铁矿阶段：主要矿物共生组合为黄铁矿、石英等，并含有少量绢云母、自然金、银金矿，呈细脉状、网脉状和细脉浸染状分布于破碎蚀变带中。Ⅲ-金-石英-多金属硫化物阶段：热液矿物呈细脉状、细网脉状或细脉浸染状分布于破碎蚀变带中；Ⅳ-石英-碳酸盐阶段：主要矿物共生组合为石英、碳酸盐及少量黄铁矿，呈细脉或网脉状分布于破碎蚀变岩带中，并穿切前期热液脉体。成矿以第Ⅱ，Ⅲ阶段为主。

2 矿床地球化学特征

该文选取纱岭矿区256，272，304，320，328，344线构造叠加晕测试数据，共计3666件，其中围岩样品338件(包括斜长角闪岩112件和玲珑花岗岩226件)。

2.1 矿床地球化学背景

用338件未蚀变的围岩样品作为背景样。经研究得到了围岩各元素的几何平均值(背景值)、浓度克拉克值、地壳丰度值(表1)。可以看出，矿区围岩中微量元素：浓集克拉克值≥1的元素有Au，Pb，Bi，按照从大到小的排序依次是：Bi>Pb>Au。矿床围岩中斜长角闪岩，以富含Bi，Pb，W为特点；二长花岗岩，以富含Bi，Pb，Au为特点。

表1 纱岭矿区围岩的微量元素含量特征

注：量的单位为ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg为×10-9，地壳丰度据黎彤(1976)；浓集克拉克值=均值/地壳丰度。

微量元素在各种岩性中的含量是不同的，随着深度的变化，其含量也是不同。破碎蚀变带(黄铁绢英岩化碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗岩)各元素含量与围岩(玲珑花岗岩及胶东岩群斜长角闪岩)相比：Au，Ag，Hg，Bi元素含量有着显著的富集；As，Cu，W，Sn也是有一定的富集趋势。破碎蚀变带以断层泥(主裂面)为界，蚀变带的上下盘中各元素含量相比：Au，Hg，Bi元素含量有着显著的富集；As，W，Sn也是有一定的富集趋势(表2)。

2.2 元素组合特征

纱岭矿区矿床和主矿体的各元素几何平均值、衬值和背景值如表3所示[3]。利用SPSS19软件，对数据进行了离群点的迭代处理(箱图处理)，剔除异常数据至无可剔除为止，即样品数据符合正太分布。

(1)元素组合：以各元素衬值>1为标准，矿床和主矿体元素组合均为Au，As，Hg，Ag，Cu，Bi，Mo，W，Sn。

表2 矿床岩石微量元素含量统计结果[注]山东省地质调查院，山东省莱州—招远整装勘查区深部远景调查报告，2016年。

注：量的单位为ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg为×10-9；地壳丰度据黎彤(1976)。

表3 纱岭矿区矿床各元素含量特征

注：量的单位为ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg为×10-9；衬度值=元素几何均值/该元素背景值。

(2)特征元素组合：以Au元素衬值>10为标准，其他元素衬值>2为标准，矿床元素组合：Au，As，Hg，Bi；主矿体元素组合：Au，As，Hg，Ag，Cu，Bi，W，Sn。两者共同元素组合：Au，As，Hg，Bi。

(3)变异系数：在矿床和主矿体中Au，Hg，Ag，Cu，Bi元素的变异系数均大于100%，表明这些元素的分布是极不均匀的，存在局部地段的富集或贫化，易于形成明显异常分带(表4)。

表4 纱岭矿区矿床各元素变异系数

注：量的单位为ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg为×10-9；变异系数=(该元素标准差/算术均值)×100%。

2.3 R型聚类分析

利用矿床在蚀变带下盘取2928件样品数据进行了R型聚类分析，利用SPSS软件对数据进行处理。采用Ward法和平方Euclidean度量标准，绘制树状图(图2)。

图2 纱岭金矿床元素R型聚类分析图

由图2可知，以距离14.2为界，可以将矿床12种微量元素分为3组：①Au，As，Sn，Ag，Cu，Bi；②Mo，W，Sb，Hg；③Pb，Zn。这也反映出成矿的多阶段、多期次的复杂性。其中距离10时，Au与As，Sn聚类为一组，与Au矿化或富集关系密切；距离为13时，又与Ag，Cu，Bi聚类为一组，说明是Au的伴生元素，对应金-石英-多金属硫化物成矿阶段；②③两组元素与Au矿化或富集关系较小，主要是成晕元素，也反映纱岭金矿床为中低温岩浆热液矿床。

3 构造叠加晕特征与模型

3.1 矿床原生晕的异常展布特征

(1)异常下限确定。根据矿区围岩的地球化学背景，按照参考其他研究实例，确定各指示元素的异常下限[14]。以异常下限作为外带异常下限值；以异常下限的2～4或4～8倍作为异常中带、内带的下限标准。在研究原生晕轴向组分分带时，为突出各元素在矿体前缘晕、近矿晕、尾晕的差异，对一些元素浓度分带标准做适当调整[15]。矿床原生晕浓度分带标准见表5。依据分带标准，对各元素异常进行圈划，绘制了各元素的地球化学剖面图(图3)。以矿区的328号勘探线剖面为例：

图3 纱岭328号勘探线地球化学剖面图

Au：以金矿体或以金内带为中心向上、向两侧、向下浓度逐渐降低。

Ag：中带、外带异常范围与Au矿体总体形状差不多，其中心在矿体中心略偏下方，内带异常范围较小，主要在矿体中部、下部，表现近矿晕或尾晕指示元素特征。

Cu，Pb，Zn：Cu异常较强，分带明显，范围比Au异常略小，但浓度中心明显，且与矿体浓度集中中心基本一致，内带、中带异常主要位于矿体的中—中下部，表现为近矿指示元素特征；Pb，Zn均异常较弱，分带不明显，且范围较小，但基本与矿体范围一致，内带、中带主要位于矿体中下或尾部。

根据上述聚类分析结果，Cu与Au成矿关系较密切，是近矿晕指示元素。而Pb，Zn与Au成矿关系不明显，对Au的指示作用较小。

As：异常较强，分带明显，内带、中带异常与矿体浓度集中心基本一致，范围比Au异常略小，主要位于矿体的上部、中部、下部。其中部、下部异常推测为深部盲矿体前缘晕的叠加晕，表现为前缘晕或近矿晕指示元素特征。

Hg：异常范围较小，分带不明显，沿矿体分布，其内带、中带范围小，主要位于矿体的上部、中部、下部。

Sb：异常零星分布，范围较小，分带不明显，其内带、中带异常位于矿体的尾部。分布较分散，对金矿指示作用不大。

Bi，Mo，W：Bi异常较强，分带明显，与矿体范围基本一致，内带、中带主要位于矿体的上部、中部、下部，且下部异常范围及高值均大于上部异常，表现为尾晕指示元素特征；Mo异常较弱，范围较小且零星分布，内带、中带主要位于矿体的中部、下部，且以下部异常为主，表现为尾晕指示元素特征；W整体以低值为主，外带分布范围较广，与矿体范围基本一致，内带、中带零星分布，主要位于矿体的中部、下部，且下部异常相对较强，表现为尾晕指示元素特征。

Sn：异常较强，范围较大，分带明显，与矿体范围基本一致。内带、中带主要位于矿体的中部、下部。

通过对12种元素的原生晕异常分析得出：各元素异常在空间展布上存在明显的浓度分带，分带分布特征基本与矿体或蚀变带的展布特征一致；浓度分带基本以矿体为中心，各元素的浓集中心位置有所不同；在矿体及其周围形成异常的12种指示元素对金矿都具有不同程度的指示作用。

各元素在矿体的不同部位出现不同的元素组合。矿体上部：Au，As，Cu中带、内带异常；Ag，Zn，Bi，Hg，W，Mo，Sn中带、外带异常。矿体中部：Au，As，Cu，Bi中带、内带异常；Ag，Pb，Zn，Hg，Mo，Sn中带、外带异常。矿体下部：Au，Ag，Cu，Pb，Zn，Bi，W，Sn中带、内带异常；As，Sb，Mo中带、外带异常；Hg外带异常。

(2)原生晕轴向分带特征。研究矿床原生晕的分带性，可以确定矿床的成矿指示元素及其分带序列，是进行找矿预测，尤其是寻找隐伏盲矿体的一个有效方法[16-17]。为取得定量解释资料，选取矿脉钻孔控制度高的不同勘探线剖面，依次以勘探线上个钻孔代替不同中段，研究轴向组分分带特征。该文以328号勘探线剖面为例，选取ZK771，ZK773，ZK802分别代表Ⅰ-2号主矿体的矿头、矿中、矿尾。采用比重指数法计算，结果如表6所示。

根据前述比重指数法的原则，确定了328号勘探线剖面Ⅰ-2号主矿体的轴向分带序列自上而下为：Zn-Hg-W-Pb-Mo-As-Sn-Au-Bi-Ag-Cu-Sb。采用相同方法，计算了Ⅰ-2号主矿体在256，320，328，344号勘探线剖面的轴向分带序列，计算结果如表7所示。

表5 纱岭金矿床指示元素异常外、中、内带分带标准

元素含量单位：除Ag，Hg，Au为×10-9外；其他元素为×10-6。

表6 328线剖面元素轴向分带序列计算

表7 纱岭矿区Ⅰ-2号主矿体轴向分带序列计算结果

综合结果得出轴向分带序列：Hg-Zn-Sn-As-Mo-Pb-Cu-Au-Bi-Ag-Sb-W。这与中国金矿床的原生晕轴向分带序列相比[18]，存在“反分带”现象：Sb属于前缘晕元素，此时处于矿尾；As属于前缘晕元素，此时处于矿中上部；Sn，Mo属于尾晕元素，此时处于矿体中上部。构造叠加晕出现“反分带”现象的因素有2点：①应是纱岭矿区的Ⅰ-2号主矿体沿倾向上浅部及深部均有延伸，受延伸矿体叠加晕影响的结果；②矿床具有多期次多阶段成矿特点，受不同成矿期次或阶段的原生晕叠加影响的结果。

4 构造叠加晕模型及找矿方向

纱岭金矿床严格受构造控制，并具有多期多阶段叠加成矿成晕特点，在4个成矿阶段中，金矿主要是Ⅱ，Ⅲ阶段成矿成晕的叠加结果。结合李惠教授[18-22]总结的4种模型，经过综合分析研究，最终建立了纱岭矿床构造叠加晕理想模式(图4)。由此可知，矿床中良好的前缘晕指示元素为As-Sb-Hg，近矿晕指示元素为Au-Ag-Cu-Pb-Zn，尾晕指示元素为Bi-Mo-W-Sn。

图4 纱岭金矿床构造叠加晕理想模式图

由256～344线构造叠加晕综合特征可知，256线近矿晕及前晕从矿头到矿尾均有较强异常，尾晕在矿尾减弱，推测矿体向下有较大延伸；272线Au元素从头到尾均见异常，前晕元素与邻近矿尾出现较强异常，且控制矿体尾部尾晕发育较弱，推测矿体向下有较大延伸；304线Au元素异常带较宽，矿体尾部前晕元素异常较强，尾晕元素零星出现异常，推测向下有较大延伸；320线近矿晕从头到尾异常均较强烈，矿尾前晕和尾晕共存，且前晕元素As，Sb异常较强，异常带较宽，推测矿体向下有较大延伸；344线Au元素异常较发育，其他近矿晕异常较弱，前晕元素从矿头到矿尾逐渐减弱，推测矿体向下有较小延伸后尖灭。总之，Ⅰ-2号主矿体深部有良好的找矿前景，矿体向深部有一定延深空间，预测矿体侧伏方向深部(-1600m之下)有盲矿存在，预测靶位标高为-1600m～-2000m(图5)。

1—As内带元素异常；2—As中带元素异常；3—As外带元素异常；4—Hg内带元素异常；5—Hg中带元素异常；6—Hg外带元素异常；7—Sb内带元素异常；8—Sb中带元素异常；9—Sb外带元素异常；10—已知矿体；11—预测矿体；12—见矿钻孔及编号；13—未见矿钻孔及编号；14—勘探线及编号图5 256～344线构造叠加晕综合特征及预测矿体位置图