江苏仑山金矿区地电化学提取异常特征及成矿远景

摘要：为解决江苏仑山金矿区寻找深部隐伏矿体的问题，对矿区地电化学提取元素特征参数进行统计并讨论，通过计算各元素的背景值确定异常划分标准，圈定了Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn等8种元素异常。聚类分析和因子分析表明，矿区内Au成矿与多金属硫化物关系密切，多以硫络合物形式迁移、沉淀，Ag、Cu元素异常可作为间接找矿标志。以地电化学提取Au元素异常为主要依据，综合考虑Au与其他元素异常套合情况，并结合地质特征，圈定了3处成矿远景区，1号成矿远景区找矿潜力较大，具有发现隐伏矿体的可能，可作为重点找矿区域;2号、3号成矿远景区具有一定的找矿潜力。

关键词：地电化学提取;异常特征;隐伏矿体;成矿远景;仑山金矿区

中图分类号：TD11 P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）06-0020-06doi：10.11792/hj20210604

引 言

金矿作为综合国力的重要衡量标准，一直备受世界各国重视[1]。中国的金矿开发利用历史悠久，已经步入全球产金大国行列[2-4]。如今，埋藏浅、近地表的金矿资源已被开发殆尽，探矿重心应倾向埋藏较深的隐伏矿体[5]。常规地、物、化、遥方法对深部隐伏矿体的勘探效果有限，因此利用地电化学测量新方法，结合传统地质找矿方法，多角度研究寻找隐伏矿体的有效方法已势在必行[6]。

陆邦成等[7-8]对仑山金矿床地质特征、地球化学特征及矿床成因做了研究，认为该金矿床为卡林型金矿床，并总结了找矿标志;陆振裕等[9]通过对仑山金矿床地质特征与矿床成因探讨，认为该矿床类型为浅成低温热液型，指出“攻深找盲”是今后扩大找矿的重要方向。从20世纪80年代初开始，罗先熔等[10-11]致力于地电化学测量在寻找隐伏矿体方面的研究，至今已在国内外取得了很好的找矿效果。罗先熔科研团队与江苏省地质矿产局第三地质大队合作，在仑山金矿区开展了地电化学测量新方法找矿预测研究，取得了良好效果，为寻找深部隐伏矿体提供了新思路。本文通过对地电化学提取异常特征的研究，结合地质特征，对仑山金矿区的成矿远景进行评价，以期为该矿区的“攻深找盲”提供具有参考价值的新资料。

1 成矿地质背景

仑山金矿床位于长江三角洲附近的铁、铜多金属成矿带东端，该成矿带是江苏省重要的成矿区域之一。区域内地层具有扬子区沉积类型特征，从系到组各级地层单元均可与大区对比，元古界—古生界地层以海相沉积为主，岩性多为砂岩、泥岩、灰岩、页岩等，自中生界三叠系中期开始转为陆相河湖沉积和火山堆积，岩性以粉砂岩、页岩和中酸性火山岩为主。区域内岩浆岩出露面积可达700 km2，沿东西向分布，岩浆活动多为燕山期，小部分为喜马拉雅期，岩浆活动中心自西向东逐步移动，岩石类型从基性逐步变为中酸性[8]，与成矿关系密切的岩浆岩主要是花岗闪长岩，其次为石英闪长岩及二长花岗岩等。区域内构造主要由3条复背斜、2条复向斜和北西向、北东向断裂及多条纵向断裂构成，纵向断裂多发育在复背斜两翼，为逆冲断裂，是主要控岩、控矿构造;北东向断裂多为导岩、储岩构造，而北西向張扭性断裂多为储岩构造[7-9]。区域内矿产资源丰富，矿床类型多，较著名的有栖霞山铅锌矿床、安基山铜矿床、伏牛山铜矿床、韦岗铁矿床及铜山钼铜矿床等[7，12]，这些矿床的形成均与燕山晚期中酸性杂岩体在时空上有着密切关系，岩浆的侵入造成围岩的变质和蚀变，既提供了成矿的热源，又为矿床的形成提供了成矿物质来源。

2 矿区地质特征

矿区地表出露地层仅可见泥盆系上统五通组（D3w）石英砂岩、白垩系下统上党组（K1s）的一套陆相火山喷发岩（岩性以安山岩—英安岩类为主）及杨冲组（K1y）的一套陆相沉积岩（岩性以粉砂岩、碳质泥岩和页岩为主）（见图1），深部钻孔揭露地层还有寒武系观音台群（2-3gn），奥陶系仑山组（O1l）、红花园组（O1h），志留系高家边组（S1g）和泥盆系五通组（D3w），目前已发现矿（化）体主要赋存在杨冲组内。矿区内构造复杂，可分为上、下2个构造层，下构造层为杨冲组以前形成的地层，褶皱强烈、断裂发育、产状较陡;上构造层为杨冲组和上党组，地层产状相对平缓，发育构造以断裂为主，断裂以北东向和北西向为主。矿区内岩浆岩以早白垩世上党旋回火山喷发岩（安山岩—英安岩类）为主，少量次火山岩（脉状分布的次安山岩、次英安岩等），脉岩有辉绿岩、闪长玢岩等。硅化、绢云母化、碳酸盐化、萤石化、重晶石化及黄铁矿化等低温热液蚀变较为常见，以硅化最为发育，且与矿化关系密切[6-9]。

矿区内现存7条矿体，主要矿体为1号矿体，赋存于杨冲组底部泥岩、泥质粉砂岩、砾岩、角砾岩中，岩石多具有弱硅化现象，矿体形态为似层状，单孔最大见矿厚度可达16.10 m，Au平均品位为2.06×10-6。矿石结构以粒状结构、聚粒结构和交代假象结构为主，矿石构造以稀疏浸染状构造及脉状构造为主，矿石中的金主要以微细粒状单体或连生体状态存在[7]。

3 地电提取异常特征

本次测量网度采用400 m×40 m，布设9条勘探线，共采集地电提取样品339件，样品测试采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法，分析了Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn等8种元素。

3.1 元素参数特征

仑山金矿区地电提取元素参数特征见表1。通过对其进行讨论，以了解矿区内各元素的分布情况、富集程度和分异特征及其地质找矿意义。变异系数主要用来表征元素的分异特征，若大于1，说明该元素分布、分配不均匀，离散程度高，分异性强;若小于1，则说明该元素分布、分配相对均匀，离散程度低，分异性弱[13]。由表1可知，矿区内Au、Ag、Cu 3种元素的变异系数分别为1.470，1.610，2.030，均大于1，说明此三者在地质体中的分布相对分散，分配不均匀，通过迁移可在局部富集，形成较强的异常，进而可能形成矿（化）体;其余元素的变异系数均小于1，表明分布比较均匀，分异性差，不利于富集成矿。

浓集系数主要用来表征元素的丰度特征，若大于1，说明该元素在该地区含量相对较高，相对富集;若小于1，则说明该元素含量较低，次生贫化[13]。研究区内的Au元素浓集系数为24.500，远大于1，说明Au元素在该区的含量较高，经历了迁移聚集的过程，富集成矿的可能性较大。此外，除As元素浓集系数为1.790（略微富集）外，其余元素的浓集系数均小于1，含量相对较低，均表现出次生贫化特征。

3.2 异常的确定及其特征

Au、Ag、Cu 3种元素变异系数大于1，离散程度较高，为确定其背景值，先对其进行正态分布验证。Au元素的原始数据直方图近似服从正态分布，而其对数直方图服从正态分布（见图2），经验证Ag、Cu元素同样服从正态分布，因此可以采用传统方法计算各元素的背景值，逐步剔除原始数据中Xi≥X+3δ和Xi≤X-3δ（Xi为原始数据值，X为平均值，δ为均方差）的数据，直到所有数据都满足条件，最终剩余数据的平均值即为背景值[13]。本次异常圈定的外、中、内带划分标准为α+0.5s、α+1.0s、α+1.5s（α为背景值，s为标准离差），各元素异常圈定参数见表2。

根据各元素异常圈定参数，采用MAPGIS软件的克里格网格化模型绘制元素异常图（见图3）。各元素地电提取异常特征如下：

1）Au元素异常：主要分布在矿区东南部，呈花生状、花瓣状，共11处异常（Au-1～11）。其中，异常规模最大、强度最大的是Au-1、Au-2异常，地表分布地质体为第四系和少量上党组，异常三级分带明显，异常峰值最大可达1.606×10-9。

2）Ag元素异常：主要分布在矿区东部及西南部，呈葫芦状、蝴蝶状，共6处异常（Ag-1～6）。其中，异常规模最大、强度最大的是Ag-1、Ag-2异常，分布在上党组及杨冲组地层中，岩性以安山岩、硅化泥质粉砂岩、泥岩、含砾砂页岩为主，异常分带完整，异常峰值最大可达0.488×10-6。

3）As元素异常：主要分布在矿区东南部，呈不规则状，共3处异常（As-1～3）。其中，异常规模最大、强度最大的是As-1异常，分布在上党组安山岩中，异常三级分带明显，异常峰值最大可达7.57×10-6。

4）Sb元素异常：主要分布在矿区北部和西南部，呈花生状、不规则状，共6处异常（Sb-1～6）。其中，异常规模最大、强度最大的是Sb-1异常，分布在杨冲组泥质粉砂岩、泥岩中，异常三级分带明显，异常峰值最大可达0.843×10-6。

5）Hg元素异常：主要分布在矿区北部和东部，呈蝴蝶状、不规则状，共7处异常（Hg-1～7）。其中，Hg-6异常规模相对较大，异常峰值最大可达0.089×10-6，分布于杨冲组地层内。

6）Cu元素异常：主要分布在矿区中部及东部，呈花瓣状及不规则状，共8处异常（Cu-1～8）。其中，Cu-1、Cu-3和Cu-4异常规模较大，强度较大，Cu-1异常峰值最大可达258.190×10-6，异常三级分带明显，分布在上党组及杨冲组地层内。

7）Pb元素异常：主要分布在矿区东南部，呈不规则状，共4处异常（Pb-1～4）。其中，Pb-1异常规模最大、强度最大，异常三级分带明显，异常峰值最大可达32.370×10-6，分布在上党组安山岩中。

8）Zn元素异常：主要分布在矿区中部及东南部，多呈不规则状，共7处异常（Zn-1～7）。其中，Zn-1、Zn-2和Zn-4异常规模较大，Zn-2异常峰值最大可达96.820×10-6，各异常分带完整、明显，分布在上党组及杨冲组地层内。

根据各元素异常特征，认为矿区东南部异常套合最好，发育Au-As-Cu-Pb-Zn组合异常，各元素异常中心基本重合，异常外、中、内带完整，且主要分布在第四系中。矿区东北部杨冲组地层内发育规模较小的Au-Ag-As-Hg-Zn组合异常，各元素异常内带均较小。此外，矿区中部Au、Ag异常套合较好，但其他元素异常反映不好，分布在上党组及杨冲组地层中。

3.3 聚类分析

聚类分析是通过数学方法对变量（元素）之间的亲疏关系进行定量确定，以研究各元素之间的聚合关系[13-15]。通过对8种元素的地电化学提取数据进行R型聚类分析，生成了聚类分析谱系图（见图4）。当相关距离为16时，元素可分为2类，即Hg-Pb-Sb-Zn-Ag-Au-Cu和As，表明As具有很强的独立性;当相关距离为10时，元素可分为3类，即Hg-Pb-Sb-Zn、Ag-Au-Cu和As，表明Au和Ag、Cu相关性较强，这与元素异常的套合情况吻合。在岩浆演化分异过程中，Au元素多以络合物的形式发生迁移，而Cu元素的迁移形式与Au元素相似[16]，可以在环境相近的情况下沉淀聚集。因此，Ag、Cu元素异常可以作为寻找金矿的指示。

3.4 因子分析

因子分析是通过数学方法把多个变量归纳为较少的几个因子，用来表达原始数据所能体现出的大部分信息，从而对复杂的地质现象进行解释[13，17]。KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）和Bartlett的检验结果见表3。由表3可知，Bartlett的球形度检验得到的Sig为0，小于显著性水平0.050，而KMO度量为0.718，明显大于Kaiser给出的0.600的标准。因此，此次地电提取的数据适用于因子分析[13]。本次采用SPSS软件对样品测试数据进行因子分析，以累积方差贡献率68.937 %为界，提取4个因子，结果见表4。

F1因子中高负荷的元素组合为Hg-Cu-Pb-Zn，為亲硫元素组合，代表多金属硫化物的形成，而Au元素迁移过程中“硫络合物”是一种重要形式，说明此阶段可能有Au富集成矿作用。F2因子中Sb、Hg元素为高负荷元素，Au、Ag、As、Cu、Pb、Zn元素均为低负荷及超低负荷元素，Sb、Hg元素的活性较强，赋存于低温热液阶段矿物中，代表了温度逐渐升高，Sb、Hg元素大范围活化迁移的环境[13，17]。F3因子中Ag为高负荷元素，As、Sb、Pb、Zn为低负荷元素，Au、Hg、Cu为极低负荷元素，表明此阶段成矿热液流体中富集的元素主要为Ag，伴随少量的铅、锌矿化。F4因子中只有Au为高负荷元素，其他元素均为低负荷或极低负荷元素，说明此时温度降低，金矿化大量出现[13]。

4 成矿远景

以地电提取Au元素异常的分布特征为主要依据，综合考虑其他元素与Au元素的套合情况，再结合地质特征，共圈定成矿远景区3处，由南至北依次为1号、2号、3号（见图1）。

1号成矿远景区位于矿区东南部，Au元素异常规模大、强度大，异常内带面积较大，异常峰值最高可达1.606×10-9，与Ag、As、Hg、Cu、Pb、Zn元素异常套合较好，这些元素异常规模和强度均较大。地表岩性出露较少，多以第四系为主，而地电化学测量法在第四系沉积物覆盖区寻找隐伏矿体是科学、有效的，可以有效定位矿（化）体[18]。因此，该成矿远景区找矿前景较好，值得进一步开展找矿工作。

2号成矿远景区位于矿区中部偏东，Au元素异常规模中等，三级分带完整，异常内带面积较小，异常峰值最高为1.109×10-9，与Ag元素异常套合较好。地表出露岩性为上党组安山岩及杨冲组硅化泥质粉砂岩、泥岩和含砾砂页岩，地层、蚀变找矿标志较为有利，具有一定的找矿前景。

3号成矿远景区位于矿区东北部，Au元素地电提取异常规模较小，三级分带完整，异常内带面积小，异常峰值最高为0.227×10-9，相对较低，与Ag、As、Hg、Pb、Zn元素异常套合较好，各元素异常规模和强度均较小。地表出露岩性为杨冲组硅化泥质粉砂岩、泥岩和含砾砂页岩等，异常附近有北西向断裂发育，为金矿的形成提供了有利的构造条件，具有一定的找矿前景。

5 结 论

1）仑山金矿区Au元素变异系数为1.470，浓集系数为24.500，表明其离散程度高、分布不均匀，异常强度高，有利于富集成矿。

2）聚类分析结果表明：Au与Ag、Cu元素关系密切，寻找金矿时，Ag、Cu元素异常可作为指示。因子分析结果表明：Au元素的迁移和沉淀主要在中低温环境下多金属硫化物大量出现阶段。

3）以地电提取Au元素异常与其他元素的套合情况为依据，结合地质特征，圈定成矿远景区3处。

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Characteristics of geoelectric extraction anomaly

and metallogenic prospect in Lunshan Gold District，Jiangsu Province

Yan Wei

（Liaoning Provincial Geological Resources Research Institute Co.，Ltd.）

Abstract：In order to solve the problem of searching for deep concealed ore bodies in Lunshan Gold District，Jiangsu Province，the characteristics and parameters of geoelectric extraction elements in the mining area are counted and discussed.The anomaly classification criteria are determined by calculating the background value of each element，and 8 element anomalies including Au，Ag，As，Sb，Hg，Cu，Pb and Zn are delineated.Cluster analysis and factor analysis show that the mineralization of Au in the mining area is closely related to polymetallic sulphide and mainly migrates and precipitates in the form of sulfur complexes，and Ag，Cu element anomalies can be used as indirect prospecting indicators.Taking the Au element anomaly extracted by geoelectric txtraction as the main basis，based on comprehensive consideration of the fittings status of Au and other element anomalies and the geological features，3 mineralization prospects were delineated，No.1 prospect has greater prospecting potential of discovering concealed ore bodies and can be taken as the important prospecting area;No.2 and No.3 prospects have certain prospecting potential.

Keywords：geoelectric extraction;anomaly characteristic;concealed ore body;metallogenic prospect;Lunshan Gold District

收稿日期：2020-12-20;  修回日期：2021-03-05

基金項目：国际科技合作项目（2007DFA20910）;广西隐伏金属矿产勘查重点实验室开放基金项目（11-031-20）

作者简介：闫 伟（1986—），女，辽宁沈阳人，工程师，从事地质矿产及实验测试相关工作;沈阳市皇姑区北陵大街31号，辽宁省地质矿产研究院有限责任公司，110032;E-mail：443769835@qq.com