安徽庐枞盆地泥河玢岩型铁矿床地质-原生晕地球化学找矿模型*

张赞赞，张 舒,2，吴明安，写 熹，吕 博，魏国辉

（1安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），安徽 合肥 230001；2合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥230009；3安徽省地质矿产勘查局，安徽 合肥 230001）

长江中下游成矿带火山岩盆地在中生代发育多个与火山-次火山岩有关的玢岩型铁矿床。重、磁、电综合地球物理探测、反演及建模不仅是玢岩型铁矿床勘查的重要手段，也对深部铁矿体的预测起到至关重要的作用（吕庆田等,2015;汤井田等,2013;刘彦等,2012;祁光等,2012;匡海阳等,2012;张昆等,2014）。但由于地球物理探测方法自身的局限性及其结果的多解性，且这些方法均需要钻孔地质资料去约束，所以在矿区尺度上，准确定位和识别深部铁矿体还存在一定的不确定性。近年来，原生晕地球化学分析作为揭露深部隐伏矿体的一种有效可靠的勘查手段越来越被重视（Eilu et al.,2001;Gold‐berg et al.,2003;李惠等,2006;Schmid et al.,2009），因轴向原生晕分带对矿区深部围岩蚀变及成矿流体的运移具有直接的指示作用（Beus et al.,1977;Chen et al.,2000;Li et al.,1995;李惠等,1998;2006），所以轴向原生晕地球化学分析被重点关注，且广泛应用于金矿等热液矿床深部及外围矿体的勘查和预测工作中（Harraz,1995;Chen et al.,1998;Eilu et al.,2001;Liu et al.,2014;Wang et al.,2013;Harraz et al.,2015;Li et al.,2016;2018;刘崇民,2006;程文斌等,2016;孙志明,2016）。

泥河铁矿床是长江中下游成矿带中玢岩型铁矿床的典型代表，也是区内深部找矿勘查工作的首战成果。自2007年发现至今，对其矿床地质特征（吴明安等,2011;赵文广等,2011;吴礼彬等,2011）、成矿母岩及其地球化学特征（覃永军等,2010;周涛发等,2011;钱兵,2011;张乐骏,2011;杨世学等,2017）、围岩蚀变（马良,2011;车英丹,2014,江满容等,2015）、成矿流体（郝麟,2011;范裕等,2012;张舒等,2016;杨世学等,2016）、成矿时代（周涛发等,2011;范裕等,2014）、矿床成因（周涛发等,2014;张舒等,2014;刘一男等,2017）及深部预测（匡海阳,2012;刘彦等,2012;张明明等,2013）等方面开展了系统深入的研究。泥河矿床埋藏于地下600～1200 m范围内，矿化蚀变保存完整，围岩蚀变强烈并广泛发育，蚀变分带明显，且对磁铁矿、硫铁矿和硬石膏矿体具有明显的指示作用，暗示在成矿作用过程中发生了较大规模的成矿热液流体的运移和演化。所以，泥河矿床是开展轴向原生晕地球化学分析研究的最佳对象。本文在以往研究基础上，对庐枞盆地泥河玢岩型铁矿床典型Ⅰ纵剖面中钻孔开展原生晕的研究工作，对岩矿石18种元素（Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、W、Mo、Sb、Sn、Bi、Cd、Cr、Co、Ni、F、Ba、Hg）的分析结果进行多元统计分析，查明了主要地质体及不同矿体中元素的富集和亏损，确定了磁铁矿、硫铁矿和硬石膏矿体的矿中、近矿及远矿指示元素组合。结合矿床成因模型，尝试建立了泥河玢岩型铁矿床地质-原生晕地球化学找矿模型，并通过罗河和小包庄玢岩型铁矿床原生晕的佐证，认为该模型可以应用于长江中下游成矿带玢岩型铁矿床的勘探工作中。模型的建立不仅进一步完善了玢岩型铁矿床的综合找矿模型，而且为长江中下游成矿带玢岩型铁矿床的勘查和预测评价提供依据。

1 地质背景

庐枞盆地位于长江中下游断陷带中部（图1a），总体轮廓呈北东向延伸的不对称耳状，边缘受4条深大断裂控制，基底东浅西深，属于继承式中生代陆相火山岩盆地（任启江等,1991）。盆地出露的沉积地层主要为中侏罗统罗岭组陆相碎屑岩，与火山岩呈不整合接触。在盆地内发育强烈的岩浆活动，形成了大量的橄榄安粗质火山岩、次火山岩和侵入岩，其中火山岩由古到新划分为龙门院组、砖桥组、双庙组和浮山组，在空间上大致呈同心环状从盆地边缘向中心依次分布，各火山旋回之间均为喷发不整合接触（任启江等,1991）。各旋回的火山活动均由爆发相开始，继之溢流相逐渐增多，最后以火山沉积相结束，喷发方式由裂隙-中心式向典型的中心式喷发演化。龙门院组主要分布在盆地边缘，以角闪粗安岩为特征岩性标志；砖桥组构成了盆地火山岩的主体部分，分布在盆地中部，以辉石粗安岩为特征岩性标志；双庙组主要分布在盆地中部和南部，以粗面玄武岩为特征岩性标志；浮山组仅在盆地中部零星分布，以粗面质火山岩为主。每一次喷发旋回均有与其相对应的岩浆侵入活动，形成了各种类型的侵入岩、次火山岩及脉岩，多沿基底断裂构造及火山机构呈带状分布。侵入岩主要有（辉石）闪长岩、二长岩、正长岩、具有A型花岗岩特征的正长岩及正长花岗岩等（图1b）。

图1 庐枞盆地大地构造位置简图(a)及地质矿产图(b)（据张舒等,2014修改）Fig.1The sketch diagram of tectonic setting(a)and the geological map(b)of Luzong basin(modified after Zhang et al.,2014)

2 矿床地质特征

泥河铁矿是安徽省地质调查在2007年勘探发现的一大型铁硫矿床，并伴生中型硬石膏矿床（吴明安等,2011;赵文广等,2011）。泥河矿床位于庐枞火山岩盆地的西部边缘，北东向基底隆起带上，北东向罗河-缺口断裂通过矿区的西北部，该断裂带还控制了罗河铁矿和杨山铁矿的分布。

矿区地层主要有下白垩统砖桥组和双庙组火山岩，杨湾组砂岩及第四系。矿区主要为第四系覆盖，零星出露双庙组，钻孔揭露深部见有砖桥组，为一套橄榄安粗岩系，岩性主要为火山熔岩、火山碎屑岩和沉火山碎屑岩。矿区褶皱不发育，主要为单斜产出，断裂构造发育，多为成矿前断裂，发育在铁矿体之上的火山岩中。矿区侵入岩主要包括辉石闪长玢岩、脉岩及深部正长岩，其中辉石闪长玢岩是矿床主要的成矿母岩及赋矿围岩，形成时代为（132.4±1.5）Ma（范裕等,2014;张舒等,2014）。

矿床的近矿围岩蚀变强烈，自下而上可以划分为深色蚀变带、叠加蚀变带及浅色蚀变带。深色蚀变带主要发育在闪长玢岩内部，蚀变类型以透辉石化、硬石膏化、磁铁矿化、黄铁矿化为主，磁铁矿与黄铁矿富集的地段即形成工业矿体；浅色蚀变带发育在砖桥组内，以高岭石化、硬石膏化、黄铁矿化和硅化为主；叠加蚀变带分布在深色蚀变带的顶部，是深色蚀变退变质作用的产物，主要发育赤铁矿化、菱铁矿化、绿泥石化、高岭石化等（赵文广等,2011;范裕等,2012;张舒等,2014）。

泥河铁矿床是由磁铁矿体、硫铁矿体、硬石膏矿体组成的多矿种共生隐伏矿床，矿体总体呈北东-南西走向，受到辉石闪长玢岩穹窿构造的控制。磁铁矿体呈厚大的透镜状、似层状产出于闪长玢岩穹窿顶部；黄铁矿矿体分布在矿床的北东部，呈似层状分布在闪长玢岩穹窿顶部与砖桥组下段地层中，矿体中夹有少量的磁铁矿透镜体；硬石膏矿体分布在矿区的中部，呈透镜状赋存于砖桥组下段的地层中，矿床成矿时代约为（130.9±2.6）Ma（范裕等,2014）。

根据矿床地质特征，穿插关系及矿化蚀变规律，泥河铁矿床的成矿作用可划分为2个成矿期，分别为热液期和表生期。热液期可进一步划分为4个成矿阶段，分别为硬石膏-透辉石-磁铁矿阶段、硬石膏-黄铁矿-磁铁矿阶段、高岭石-硬石膏-石英-黄铁矿阶段、重晶石-方解石-硬石膏阶段。硬石膏-透辉石-磁铁矿阶段是磁铁矿主要的形成时期，矿化发育在闪长玢岩体与砖桥组地层接触带内侧，成矿作用以热液交代闪长玢岩体为主，形成浸染状磁铁矿矿石，构成了泥河铁矿床的主矿体，矿石矿物组合为磁铁矿-硬石膏-透辉石（石榴子石）-黄铁矿，该阶段矿石中磁铁矿多呈细粒半自形至自形晶；硬石膏-黄铁矿-磁铁矿阶段矿化主要发育在早期浸染状矿化体的顶底部，成矿作用以热液充填作用为主，形成了泥河铁矿床中高品位的网脉状矿石，矿脉中矿物组合为磁铁矿-黄铁矿-硬石膏，矿脉主要充填在先形成的浸染状磁铁矿矿石角砾间隙，说明硬石膏-透辉石-磁铁矿阶段后期可能存在流体的隐爆作用（赵文广等,2011;张舒等,2014;2016），晚期网脉状矿化中的磁铁矿常呈粗晶粒状，有时亦可呈梳状沿脉壁生成。高岭石-硬石膏-石英-黄铁矿阶段矿化主要发育在矿床的东北部及铁矿体之上，是泥河铁矿床硫铁矿矿体与硬石膏矿体主要的形成时期，形成硬石膏-黄铁矿和黄铁矿-石英等矿物组合。重晶石-方解石-硬石膏阶段是整个矿化的末期，表现为重晶石-方解石-硬石膏等矿物构成网脉穿插于早先形成的矿体及围岩中。

3 Ⅰ纵剖面的矿化蚀变特征

泥河矿床Ⅰ纵剖面穿越矿床所有勘探线，上部为双庙组火山岩，形成于铁矿之后，中部为厚大的砖桥组火山岩，强烈发育浅色蚀变和叠加蚀变，下部为闪长玢岩，为主要的成矿岩体，发育深色蚀变（图3a）。剖面不仅揭露了主要矿体及重要地质体，而且围岩蚀变分带明显，蚀变类型齐全，是研究泥河矿床矿化蚀变、元素分布规律及成矿热液流体运移和演化的最理想剖面。

Ⅰ纵剖面控制了磁铁矿、硫铁矿和硬石膏3种矿体，其中磁铁矿矿体主要分布在闪长玢岩穹隆顶部及与砖桥组粗安岩接触带，与深色蚀变有关，厚达百米；硫铁矿矿体一般远离磁铁矿矿体，呈透镜状分布在闪长玢岩顶部或砖桥组粗安岩中，主要与深色蚀变有关，次为浅色蚀变，厚度不等，一般10～60 m；硬石膏矿体独立产出于砖桥组火山岩中，与浅色蚀变有关，矿体厚度不大，多于黄铁矿、石英等共生，构成浅色蚀变带中黄铁矿次生石英岩硬石膏亚带。

前人对泥河铁矿床浅色蚀变带进行了研究（张荣华,1979;马良,2011;车英丹,2014），但均注重的是蚀变带中黏土类矿物的识别，而并未开展更精细的分带研究。本文系统采集了浅色蚀变岩样品，通过显微鉴定和XRD分析，按照矿物相互共生关系的原则，进一步将浅色蚀变带细分为7个亚带，从下往上依次为：①黄铁矿化-硬石膏化带；②硬石膏化-黄铁矿化-次生石英岩化带；③高岭石化-黄铁矿化-次生石英岩化带；④次生石英岩化-黄铁矿化-硬石膏化-高岭石化带；⑤黄铁矿-明矾石-高岭石化带（图2g～i）；⑥ 高岭石-伊利石化带（图2d～f）；⑦ 伊利石-高岭石-蒙脱石化带（图2a～c）。以Ⅰ纵剖面为依据，建立了泥河玢岩型铁矿床的围岩蚀变标准柱（图3b）。

次生石英岩化在庐枞盆地广泛发育，是区内玢岩型铁矿床重要的找矿标志之一，也是该类型矿床成因研究必要的地质体。Ⅰ纵剖面中磁铁矿和硫铁矿矿体之上发育大范围的次生石英岩，除呈多孔状独立产出外，其余以次生石英岩化与黄铁矿化、硬石膏化、高岭石化等共生构成了浅色蚀变带。

4 样品采集及测试方法

选择Ⅰ纵剖面控制主要矿体和重要地质体的5个钻孔（ZK1301、ZK0501、ZK1001、ZK2201、ZK3401）采集岩矿石样品，开展原生晕测试分析。样品共计336件（包括149件砖桥组火山岩、46件次生石英岩、64件蚀变闪长玢岩、38件磁铁矿矿石、24件硫铁矿矿石和15件硬石膏矿矿石）。样品间距约为10 m，局部蚀变矿化复杂位置加密采样，样重为约500 g。

样品分析在辽宁省地质矿产研究院（国土资源部沈阳矿产资源监督检测中心）完成，分析Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、W、Mo、Sb、Sn、Bi、Cd、Cr、Co、Ni、F、Ba、Hg共18种元素，不同的元素采用不同的测试方法，其中Au利用石墨炉原子吸收分光光度法（GFAAS），Ag、Sn使用发射光谱法（AES），As、Sb、Hg利用原子荧光光度法（AFS），Cr利用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES），Ba、W、Mo、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Bi、F采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。分析元素的检出限分别为Au：0.3×10-9，Ag：0.02×10-6，Cu：1×10-6，Pb：2×10-6，Zn：4×10-6，As：2×10-6，W：0.04×10-6，Mo：0.05×10-6，Sb：0.05×10-6，Sn：1×10-6，Bi：0.03×10-6，Cd：30×10-9，Cr：5×10-6，Co：0.2×10-6，Ni：0.8×10-6，Ba：10×10-6，Hg：0.0005×10-6。

图3 泥河铁矿床Ⅰ纵剖面图(a)及围岩蚀变标准柱(b)Fig.3 Geological section(a)and standard column(b)of wall rock alteration along No.Ⅰexploration line of the Nihe iron deposit in Luzong volcanic basin

5 数据处理及分析

5.1 元素的富集和亏损

不同地质体中岩矿石样品的单个元素的偏度较大（表1），为此，对所有数据取对数（以10为底），所有元素在不同地质体中的分布见箱图4，图中中位数由四分位范围确定，箱状分布为元素变量的集群范围。

表1 泥河铁矿床岩、矿石样品中微量元素分析结果统计表（w(B)/10-6）Table 1 Statistics of the trace element data（w(B)/10-6）of rocks and ore specimens from the Nihe iron deposit

从图4中可以看出，元素Cu、Pb、Au、Ag、As、Sb具有较为一致的分布规律，在硫铁矿矿体及黄铁矿化蚀变带中含量最高，在磁铁矿矿石中含量最低，其中Cu、Pb在硬石膏矿石中含量较其余元素低；Zn元素在硫铁矿矿体及黄铁矿化蚀变带，磁铁矿矿石和闪长玢岩中的含量均较高，在次生石英化蚀变中的含量最低；W、Bi、Mo、Ba元素具有的含量分布规律相近，从硬石膏矿石、次生石英岩、闪长玢岩和硫铁矿矿石、砖桥组火山岩到磁铁矿矿石依次降低；过渡金属铁系元素Co和Ni分布特征一致，主要分布在硫铁矿矿石和黄铁矿化蚀变岩中；元素Cr和F虽然有一致的分布规律，但在含量上相差一个数量级；Sn元素在磁铁矿矿石中的含量远高于其他地质体。

续表 1Continued Table 1

5.2 指示元素组合

5.2.1 相关分析

元素组合是元素亲和性在地质体中的一种微观表现形式，与一定的地质环境有必然的成因关系。相关分析是一种简单而直接的研究元素亲和性的方法（Li et al.,2016;2018）。

本文利用Person线性矩阵（表2，表3）分析磁铁矿、硫铁矿及硬石膏矿石中微量元素的之间的相关性。磁铁矿矿石中Zn含量高，Zn与Co、Ni、Cd、Au、F呈较强正相关，与Sn、W、Mo、Bi呈正相关，与Cr、Ba、As、Hg呈负相关，与Sb呈强负相关；硫铁矿矿石中Cu含量最高，Cu与Pb、Zn、Co、Au、Cd呈强正相关，与Ni、Ag、As呈正相关，与Ba、Sn、W、Mo、Sb、Bi、Hg呈负相关；硬石膏矿石中Ba因与Ca类质同象而含量很高，Ba与Mo、Au呈强正相关，与W、As呈正相关，与Cu、Pb、Zn、Cr、Co、Ni、F、Cd、Ag、Sb、Bi、Hg无相关性。

5.2.2 聚类分析

聚类分析原理是将众多变量数据分类为若干个具有重要意义的同类变量组合（Templ et al.,2008）。原生晕元素之间的相关性相互交叉，错综复杂，难以直观分析元素组合并总结其规律。聚类分析这一多元统计方法可以直观的对变量元素进行分类（吴锡生,1993）。

图4 泥河铁矿床中不同岩矿石微量元素的箱形图对比Fig.4 Comparison of box plots of trace elements in different rocks and minerals in the Nihe iron deposit

泥河矿床中磁铁矿矿石聚类分析结果见图5a，将18种元素分类为5类：①Ag-As-Sb-Bi-Mo-Cd-Pb-F-Au-Zn，代表了低温的金属硫化物元素组合；②Ni-Co-Cu-Hg-W，解释为可能与岩浆热液有关的高温金属元素组合；③Ba，代表了浅色蚀变带中硬石膏化；④Cr，指示深色蚀变带中膏辉岩化；⑤Sn，可能与磁铁矿中Fe、Ti等元素类质同象，可以指示磁铁矿矿体的分布。硫铁矿矿石聚类分析图谱见图5b，18种原生晕元素共分为4类：①Zn-Cd-Cu-Co-Au-Pb-Ag，为硫铁矿矿体的主要组分；②As-Bi-F-Ba-Sn-W-Mo，代表了与岩浆热液有关的高温元素组合及挥发分；③Sb-Hg-Ni，为低温的金属硫化物元素组合，代表了硫铁矿矿石的伴生组分；④Cr，亦指深色蚀变带中膏辉岩的组分。硬石膏矿石的聚类分析见图5c，原生晕分析元素进一步分为4类：①Zn-Cd-Cr-Sn-F，可能受到了高温的膏辉岩化及磁铁矿化的影响；②Ni-Co-Bi-Pb-Ag-Co-W-Sb，是与岩浆热液有关的低温的金属硫化物元素组合；③Cu-As，代表了以黄铁矿化为主的蚀变岩中伴生有铜和砷的硫化物；④Ba-Mo-Au，为硬石膏矿体的主要成分。

表2 泥河铁矿床磁铁矿和硫铁矿矿石中微量元素相关系数表Table 2 Pearson correlation coefficients of 17 trace elements in magnetite and pyrite ore in the Nihe iron deposit

表3 泥河铁矿床硬石膏矿石中微量元素相关系数表Table 3 Pearson correlation coefficients of 17 trace elements in anhydrite ore in the Nihe iron deposit

5.2.3 因子分析

因子分析是从变量群中提取共性因子的统计方法，通常用来描述已知变量的相关性和发掘潜在的因子。泥河铁矿床R型因子分析方差最大正交旋转因子载荷结果见表4，由于超过0.5的高值变量通常可以用因子模型很好的解释（Reyment et al.,1996;Reimann et al.,2002），所以笔者选择0.5为临界值，获得了泥河玢岩型铁矿床3种矿体的因子组合。

磁铁矿矿体的因子为：F1(Cd、Mo、Pb、F、Au)，与硫化物及挥发分有关，可能代表了隐爆作用之后到网脉状磁铁矿-硫化物矿化这一成矿过程；F2(As、Ag、Sb)，与硫化物有关，代表了网脉状硬石膏-磁铁矿-硫化物（黄铁矿）矿化，叠加在早期浸染状磁铁矿矿化之上；F3(Co、Ni、Sn、Zn)，为与磁铁矿矿石中Fe3+、Fe2+、Ti4+类质同象所形成，代表了磁铁矿矿石的成分；F4(Cu、Hg±Ag)，与黄铜矿有关，代表了磁铁矿矿石中次要矿石矿物；F5(W)，代表了闪长玢岩的成分（Li et al.,2018）或与岩浆热液有关的高温元素（欧阳渊等,2016），表明岩浆作用对成矿起着重要的作用；F6(Cr)，膏辉岩中石榴子石和透辉石的LAICP-MS原位微区分析显示两者均含有较高的Cr含量（张乐骏,2011），该因子代表了膏辉岩化蚀变，表明磁铁矿矿体的形成与深色蚀变有密切的关系。

硫铁矿矿体的因子为：F1(Bi、F、As、Sn、Ba)，为高温元素组合，代表了硫铁矿形成早期的成矿过程；F2(Ag、Au、Cu、Pb、Co)，与硫化物有关，间接代表了硫铁矿矿石的主要成分，可以指示硫铁矿矿体的定位，F3(Hg、Sb、Ni)，低温硫化物组合，可作为远晕因子；F4(Zn、Cd)，与锌的硫化物有关，印证了泥河铁矿深部硫铁矿矿体之下发育脉状闪锌矿矿化；F5(W、Mo)，可能代表了闪长玢岩成分，硫铁矿成矿与岩浆活动关系密切。

硬石膏矿体的因子为：F1(Co、Bi、Pb、Ni、Ag)，与高温的硫化物金属元素有关，暗示这些元素来自于早阶段的高温热液流体；F2(Cd、Cr、Zn)，指示硬石膏矿的形成与硫化物有关；F3(Ba、Sn、F)，为硬石膏矿石的主要成分，为矿体指示因子或者指示元素组合；F4(Sb、Hg)，代表了低温的硫化物金属元素，代表了成矿后期低温的热液流体活动；F5(W)，可能代表了闪长玢岩，指示成矿与岩浆热液有关。

通过以上多元统计分析发现，Sn、Co、Ni、Zn、As、Ag、Sb元素为磁铁矿成矿及伴生元素，可作为主要的指示元素组合；Cd、Mo、Pb、F、Au、Cr元素作为次要指示元素组合与磁铁矿成矿作用过程有关。Ag、Au、Cu、Pb、Co元素为硫铁矿成矿过程中重要的成矿及伴生元素，为主要的指示元素组合；Hg、Sb、Zn、Cd元素与硫铁矿矿石中其他次要矿物硫化物有关，为次要的指示元素组合。Ba、Sn、F元素是硬石膏矿石的主要成分及伴生的挥发分等，可作为主要的指示元素组合；Cd、Cr、Zn、Sb、Hg元素与硫化物关系密切，为硬石膏矿石的成矿作用过程中伴生的黄铁矿化蚀变，为次要的指示元素组合。

图5 泥河矿床聚类分析图谱Fig.5 Clustering dendrogram from geochemical cross-sec‐tion data of the Nihe iron deposit

6 矿体原生晕分带模式的建立

求出各元素异常下限及异常外带、中带和内带元素含量，并绘制各元素原生晕异常图（图6，图7），对所有异常图进行对比、分析和归类，根据异常图空间分带关系可将矿区元素归为矿中、近矿和远矿元素3类。矿中元素是其高异常产在矿体发育部位的元素，近矿元素是指高异常主要发育在矿体头部、前缘等靠近矿体位置的元素；远矿元素是指高异常分布与矿体空间关系不明显、对矿体位置的指示作用不显著的元素。通过对泥河矿床Ⅰ纵剖面钻孔原生晕元素异常图的对比分析研究，并结合多元统计分析结果，确定了磁铁矿、硫铁矿和硬石膏,3种矿体的矿中、近矿和远矿元素组合，建立3种矿体的原生晕分带模式。

Sn元素异常内带和中带是磁铁矿矿体最直接的显示，异常内带分布在矿体上部，中带分布在矿体中、下部，在其他地质体和矿体中均无显示异常（图6b），所以，磁铁矿矿体的矿中元素为Sn元素。Sn与Ti具有非常相近的晶体化学性质，在矿物中它们之间很容易发生置换，因此，含Ti矿物中Sn的存在是显而易见的，并可以构成多个Ti矿物、Sn矿物类质同象系列（王汝成等,2019）。在磁铁矿中，Ti可与Fe类质同象，亦可以钛铁矿或钛铁晶石的细小包裹体呈定向连生形式存在，系由固溶体出溶而成。泥河矿床的磁铁矿矿石中可见大量的金红石、榍石等含钛矿物等，张乐骏（2011）测得磁铁矿中Ti含量高达18%，为富（含）钛磁铁矿，所以Sn的含量相应也高。Pb、Zn、Ag、Cd元素部分内带异常分布在磁铁矿矿体最上部，但分布范围不大（图6f、g、i，图7h），为磁铁矿矿体的矿头或者矿前元素，属于近矿指示元素组合。磁铁矿矿体的远矿元素为W、Mo、F、Ba、Cr，虽然不能指示铁矿体的产出位置（图6a、c，图7d～e、i），但与磁铁矿成矿作用有关，如F异常可能为岩浆分异流体中的挥发分，Ba异常与浅色蚀变带中硬石膏岩化有关。

硫铁矿矿体的矿中元素为 Ag、Au、Cu、Pb、Zn、Co、Cd，其中Zn、Au、Ag可以直接指示矿体的产出位置（图6g～i,），但在主矿体之上浅色蚀变带中强黄铁矿化中（图6和图7中也表示为硫铁矿矿体），这些矿中元素指示并不明显。在控制硫铁矿主矿体的ZK2201孔深部见脉状铅锌矿化，所以Pb、Zn、Co等元素内带异常非常明显（图6f、g，图7f）。近矿元素为Hg、Sb、Ni、Bi(F)（图7b～d、g），与浅色蚀变岩带中的黄铁矿化蚀变有关。W、Sn、Mo、Cr、Ba在硫铁矿矿体及周围无异常或表现为小范围的外带异常（图6a～c，图7e、i），为远矿元素。

图6 泥河铁矿床Ⅰ纵剖面钻孔W(a)、Sn(b)、Mo(c)、Bi(d)、Cu(e)、Pb(f)、Zn(g)、Au(h)、Ag(i)元素原生晕图Fig.6 Geochemical contour maps showing the distribution of W(a),Sn(b),Mo(c),Bi(d),Cu(e),Pb(f),Zn(g),Au(h)and Ag(i)along No.Ⅰlongitudinal cross section in the Nihe iron deposit

硬石膏矿体的矿中元素为Ba，为硬石膏矿体的主要成分，直接指示矿体的空间位置（图7i）。Hg、As、Sb、Ag、Au、Cu为硬石膏矿体的近矿元素，主要与浅色蚀变带中次生石英岩化-黄铁矿化-硬石膏化亚带中的黄铁矿化有关（图6e、h、i，图7a、b）。泥河矿床中的硬石膏不仅可以独立形成矿体，而且硬石膏化是浅色蚀变岩带中重要的蚀变类型，多与黄铁矿化、次生石英岩化密切共生，所以近矿元素的异常也可以指示硬石膏矿化体。Sn、Pb、Zn、F、Cr、Ni、Cd为硬石膏矿体的远矿元素组合（图6b、f、g，图7d～g）。

7 地质-原生晕地球化学找矿模型

7.1 原生晕地球化学异常标志

（1）磁铁矿矿体的矿中元素为Sn，异常内带分布在磁铁矿矿体上部，异常中带分布在矿体中、下部；近矿元素为Pb、Zn、Ag、Cd，元素异常内带分布在磁铁矿矿体最上部；远矿元素为W、Mo、F、Ba、Cr，不能指示磁铁矿矿体的产出部位。

（2）硫铁矿矿体的矿中元素为Ag、Au、Cu、Pb、Zn、Co、Cd，其中Zn、Au、Ag可以直接指示矿体的产出位置；近矿元素为Hg、Sb、Ni、Bi(F)，元素的内带异常主要分布在硫铁矿主矿体上部，部分分布在黄铁矿化蚀变带中；远矿元素为W、Sn、Mo、Cr、Ba，异常内带远离硫铁矿矿体，只有少量外带异常分布在矿体附近。

（3）硬石膏矿体的矿中元素为Ba，异常内带分布在矿体中，可以直接指示矿体的分布；近矿元素为Hg、As、Sb、Ag、Au、Cu，异常内带主要分布在矿体上部硬石膏化黄铁矿化蚀变岩带中；远矿元素为Sn、Pb、Zn、F、Cr、Ni、Cd。

（4）次生石英岩中强异常元素组合为As、Sb、Bi、Hg(Au)。

7.2 找矿模型

在矿体原生晕分带模式的建立和找矿标志总结的基础上，结合矿床地质特征及矿床成因模型，构建了泥河玢岩型铁矿床的地质-原生晕地球化学找矿模型（图8）。

8 模型的佐证

自20世纪70年代国内首次提出并建立经典的“玢岩型铁矿”成矿模式以来，在长江中下游成矿带宁芜和庐枞盆地相继发现了多个玢岩型铁矿床（Mao et al.,2011）。庐枞盆地罗河铁矿床是1976年在长江中下游成矿带中发现的规模最大的隐伏铁矿床，近年来，随着深部找矿的突破，在罗河矿床深部又发现了小包庄铁矿床，前者以浸染状和脉状矿化为主，后者以脉状矿化为主，两者在空间上存在连续的脉状铁矿化，且成矿时代一致。小包庄铁矿床和罗河铁矿床为同一成矿作用在不同深度上的产物，且与泥河铁矿床具有相同的地质背景，相似的围岩蚀变类型和较为一致的矿物组合特征，均属于典型的玢岩型铁矿床（吴礼彬等,2011;刘一男等,2016;张赞赞等,2017）。

罗河和小包庄铁矿床2号勘探线剖面揭露了主要的成矿地质要素，同时控制了2个矿床的主要铁矿体。剖面中围岩蚀变分带明显，蚀变类型典型，且发育次生石英岩这一典型的玢岩型铁矿找矿标志。因此，本文选择剖面中3个钻孔（ZK2-1、ZK2-2和ZK213），采集岩矿石原生晕样品544件，同样分析了18种元素（Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、W、Mo、Sb、Sn、Bi、Cd、Cr、Co、Ni、F、Ba、Hg）。通过对原生晕数据的多元统计分析及元素异常图（图9），并结合地质特征，确定了2个矿床中磁铁矿矿体的指示元素组合。

罗河矿床磁铁矿体的矿中元素组合为Sn、Co、Ni，比泥河铁矿床的矿中指示元素组合多了Co和Ni。罗河铁矿体（即上部脉状铁矿体）在成矿过程晚期形成了大量的黄铁矿，并形成了硫铁矿矿体及其上部的浅色蚀变带中黄铁矿-硬石膏-次生石英岩化蚀变组合。从泥河矿床地质-原生晕地球化学找矿模型来看，硫铁矿矿体的矿中和近矿指示元素组合通常有Co和Ni。而小包庄矿床铁矿体（即下部浸染状和脉状铁矿体）上部并未发育硫铁矿矿体或黄铁矿化蚀变，所以，其矿中指示元素仅为Sn。可见，罗河、小包庄矿床铁矿体的矿中元素与泥河铁矿床的基本一致，为Sn+(Co、Ni)组合。罗河矿床铁矿体上部主要分布有Hg和Ag异常，小包庄矿床铁矿体附近主要为Pb、Zn、Ag、Cd+(Sb、As)异常组合。其中，小包庄矿床的近矿指示元素组合与泥河矿床的一致。

图7 泥河铁矿床I纵剖面钻孔As(a)、Sb(b)、Hg(c)、F(d)、Cr(e)、Co(f)、Ni(g)、Cd(h)、Ba(i)元素原生晕分布图Fig.7 Geochemical contour maps showing the distribution of As(a),Sb(b),Hg(c),F(d),Cr(e),Co(f),Ni(g),Cd(h)and Ba(i)along No.I longitudinal cross section in the Nihe iron deposit

图8 泥河玢岩型铁矿床地质-原生晕地球化学找矿模型示意图Fig.8 Geological and primary halo geochemical prospecting model for the Nihe porphyrite iron deposit in Luzong basin

图9 庐枞盆地罗河和小包庄玢岩型铁矿床2线剖面主要元素原生晕分布图Fig.9 The distribution map of main elements primary halos in No.2 longitudinal cross section at Luohe and Xiaobaozhuang porphyrite iron deposits in Luzong basin

可以看出，罗河和小包庄铁矿床与泥河铁矿床具有较为一致原生晕元素异常分布，特别是矿中指示元素组合保持高度一致，近矿指示元素近似一致，个别元素的差异是由于浅色蚀变带的分布和蚀变类型的不一致引起。但总体来说，本文所建立的地质-原生晕地球化学找矿模型在罗河和小包庄铁矿床中得到了很好的佐证，进一步说明，该模型可以准确并广泛的应用于庐枞盆地乃至长江中下游成矿带玢岩型铁矿床的找矿勘查工作中。

9 结论

（1）泥河铁矿床中浅色蚀变带从下往上依次划分为：①黄铁矿化-硬石膏化带；②硬石膏化-黄铁矿化-次生石英岩化带；③高岭石化-黄铁矿化-次生石英岩化带；④次生石英岩化-黄铁矿化-硬石膏化-高岭石化带；⑤黄铁矿-明矾石-高岭石化带；⑥高岭石-伊利石化带；⑦伊利石-高岭石-蒙脱石化带。

（2）原生晕地球化学显示，泥河铁矿床中磁铁矿矿体的矿中指示元素为Sn，近矿指示元素为Pb、Zn、Ag、Cd；硫铁矿矿体的矿中指示元素为Ag、Au、Cu、Pb、Zn、Co、Cd，近矿指示元素为Hg、Sb、Ni、Bi(F)；硬石膏矿体的矿中指示元素为Ba，近矿指示元素为Hg、As、Sb、Ag、Au、Cu。

（3）在轴向原生晕地球化学分析的基础上，结合成矿地质条件及矿床成因模型，建立了泥河玢岩型铁矿床地质-原生晕地球化学找矿模型，并通过罗河和小包庄铁矿床原生晕地球化学，进一步佐证该模型可准确并广泛应用于庐枞盆地乃至长江中下游成矿带玢岩型铁矿床找矿勘查工作中。