甘肃舟曲羊里尾沟金矿床原生晕特征及深部找矿预测

2021-09-10柳生祥

黄金 2021年1期

摘要：对羊里尾沟金矿床矿体集中分布的北西西向矿带7条勘探线27个钻孔采集了1 223件样品，分析了Au等15种元素。元素的参数统计、因子分析结果表明，成矿元素及其指示元素Au、As、Sb、Hg明顯富集，并且为中低温热液矿床中常见的低温元素组合。依据元素分带指数计算建立的矿区原生晕叠加轴向（垂直）分带序列为Hg-As-Sb（前缘晕）→Au-W-Zn-Co-Bi（近矿晕）→Cr-Ni-Sn-Mo-Ag-Pb-Cu（尾晕），并发育较强的尾晕与前缘晕叠加，与矿体沿走向和倾向呈尖灭再现的事实吻合。利用元素累乘比值和原生晕异常剖面，预测矿区深部有盲矿体存在。

关键词：原生晕;轴向分带;叠加晕模型;信息提取;找矿预测;羊里尾沟金矿床

羊里尾沟金矿床位于南秦岭早古生代被动陆缘褶皱带西段白龙江复背斜北翼[1]，是继发现坪定中型金矿床之后区域内新发现的又一个资源储量达到中型规模的金矿床，已探明金资源量超过5 t。为进一步查清羊里尾沟金矿区深部找矿方向，扩大矿床规模，在“三位一体”找矿预测理论指导下[2]，针对羊里尾沟金矿床开展了岩石地球化学测量，并遵循原生晕找矿方法[3-6]进行了深部找矿预测，为其深部探矿工程布置提供科学依据。

1 矿区及矿床地质特征

羊里尾沟金矿床位于中秦岭区、阿尼玛卿区和摩天岭区挟持的南秦岭区内（见图1-A）。

矿区出露地层为泥盆系古道岭组（Dg）和石炭系益哇沟组（Cy），益哇沟组是主要含矿地层，岩性为碳质板岩、薄—中层灰岩夹碳质板岩、豆荚状灰岩、含碳硅质板岩、含碳泥硅质板岩、薄层灰岩夹板岩及角砾岩，其中含矿建造为碳质板岩、含碳硅质板岩、含碳泥硅质板岩、薄层灰岩和角砾岩。矿区内断裂发育，按展布方向分为北西西向和北北西向2组（见图1-B），北西西向断裂贯穿矿区，控制着矿区内地层的分布，同时也是最重要的控矿断裂，矿（化）体、地球化学异常均沿断裂分布，断裂及其两侧形成的破碎带发育不同程度的矿化蚀变，并且破碎程度越高，矿化蚀变越好。北北西向断裂是区域性断裂的次级断裂，也是重要的控矿断裂，北北西向断裂切穿北西西向断裂，与北西西向断裂的复合部位矿体厚度大、品位高。

矿区及周边地表出露的深成花岗岩侵入体主要有憨班花岗岩和黑峪沟花岗斑岩，多沿北西西向断裂及其附近分布。憨班花岗岩位于矿区以南约10 km，侵入志留系地层中。黑峪沟花岗斑岩位于矿区北部，距离矿区最远不超过5 km，成岩枝状侵入泥盆系地层中，其锆石U-Pb加权平均年龄为213.5 Ma±1.2 Ma，成岩时代为印支晚期，黑峪沟花岗斑岩或与之相连的同期深部隐伏花岗岩与羊里尾沟金矿区内矿体在空间距离和年龄方面均具有密切关系，推测为该矿区金成矿的母岩。

矿区围岩蚀变作用及其矿化蚀变体或矿（化）体的空间分布受断裂破碎带控制[7]，主要矿化蚀变有硅化、褐铁矿化、黄铁矿化、毒砂矿化、辉锑矿化、雄黄矿化、雌黄矿化、碳酸盐化、高岭土化、绢云母化等，为中低温热液蚀变组合，其中硅化、黄铁矿化、毒砂矿化、褐铁矿化与金成矿关系密切，与金成矿呈正相关。

矿区共圈出矿体91条，其中4条主矿体（Au1、Au2、Au3、Au4）严格受断裂破碎带控制，走向295°～355°，倾角53°～87°。矿体形态多呈长条状、脉状、囊状、枝杈状，具膨大缩小、尖灭再现特征。各矿体金品位1.00～54.20 g/t，平均品位3.81 g/t。

矿石中金属矿物以黄铁矿、毒砂、辉锑矿最为常见，其次为黝铜矿、方铅矿、闪锌矿、脆硫锑铅矿等。脉石矿物主要为石英、方解石、铁白云石，其次为伊利石、高岭土、雌黄、雄黄、滑石、磷灰石、金红石等[8]。流体包裹体研究结果表明，羊里尾沟金矿床的成矿热液和岩浆作用有关，属于中低温岩浆热液型金矿床[9]。但是，该矿床与西秦岭同一成矿带内的阳山金矿床和大水金矿床的赋矿地层及成矿作用特征等均具有较大不同[10-11]。

2 岩石地球化学特征

2.1 样品采样与分析

以矿体分布较为集中的北西西向矿带7勘探线、505勘探线、517勘探线、521勘探线、525勘探线、533勘探线、541勘探线（共7条勘探线）为研究对象，从地表到深部逐层系统采集了27个钻孔的1 223件岩石样品，采样标高为2 100～2 680 m，最大高差为580 m，采样间距在矿化蚀变地段为3～5 m，其他岩性均匀地段为5～10 m，样品质量为500 g，分析Au、As、Sb、Hg、Ag、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、W、Sn、Mo和Bi 15种元素。分析单位为甘肃省中心实验室。分析方法：Au为等离子体质谱法;Cu、Pb、Zn、Ni、Co和Cr为X射线荧光光谱法;W、Mo和Bi为电感耦合等离子体发射光谱法;As、Sb和Hg为原子荧光光谱法;Ag和Sn为原子发射光谱法。

2.2 元素参数特征

岩石中元素含量的概率分布形式服从正态或对数正态分布规律，各元素参数特征见表1。主要成矿元素及其指示元素的含量均明显富集。各类岩石中均富集低温热液成矿元素Au、Ag、As、Sb和Hg。Au与As呈正相关，质量分数较高，在剖面上Au、As高值区与矿体分布基本一致，且变化较大，表明金矿化极不均匀，Hg与Au相关性较明显，中高温元素W、Mo质量分数相对较低，但变异系数相对较大。

2.3 因子分析

对15种元素的所有分析结果进行因子分析，因子轴采用Promax旋转方法，在方差贡献率大于1 %的前提下，选取5个主因子（见表2），以因子载荷的绝对值大于0.300为临界值，各主因子反映的元素组合分别为：F1正端为Au-As-Sb-Co-Bi，负端为Cu-Cr-W;F2正端为As-Sb-W，负端为Co-Bi;F3正端为Sb-Hg-Cu-Pb-Zn-Cr-Co-Ni-Sn-Ag-Mo-W-Bi;F4正端为Cu-Sn-W，负端为Hg-Pb-Zn;F5正端为Cr-Mo，负端为Hg-Pb-Zn。

这反映了该矿区存在以F1和F2代表的2期热液成矿作用，但金成矿作用主要是F1代表的热液成矿作用，其次在F3和F4代表的成矿过程中有金的弱矿化作用存在。从指示元素因子相关系数矩阵表中可以看出，F1与F2具有正相关关系，而与F3、F5无相关性，说明5个因子代表了2个不同的成矿阶段：第一成矿阶段中金来源于岩浆热液，该热液温度较低，沿构造带侵入，成矿过程持续时间长，但与地层几乎未发生物质的带入、带出作用，为矿区主成矿阶段;第二成矿阶段金亦来源于岩浆热液，不同的是该阶段热液温度较高，形成了W元素异常。Hg元素异常对构造活动具有示踪意义，第一主因子中元素组合As-Au-Sb-Hg的出现，说明该矿区成矿作用与断裂关系密切。

3 原生晕叠加模型

3.1 原生晕叠加轴向分带序列

根据C.B.格里戈良分带指数法的基本原理，对矿区剖面原生晕进行了轴向分带序列计算，结果见表3。羊里尾沟金矿床完整而确切的原生晕叠加轴向分带序列（自上而下）为： Hg-As-Sb→Au-W-Zn-Co-Bi→Cr-Ni-Sn-Mo-Ag-Pb-Cu，其中As、Au、Sb、Hg位于W的上部，具有向上聚集的倾向;Zn、Co、Bi、Cr、Ni、Sn、Mo、Ag、Pb、Cu位于W的下部，具有向下聚集的倾向。表3中，Hg、As、Sb的最大分带指数位于2 600～2 700 m標高;Au、W、Zn的最大分带指数位于2 400～2 500 m标高，Bi、Cr、Co、Ni、Sn、Mo、Ag、Pb、Cu的最大分带指数位于2 200～2 300 m标高。

矿区原生晕叠加轴向分带序列与李惠等[5-6]得出的中国金矿床原生晕综合轴向分带序列有较大相似性，略有不同的是Cu元素异常出现在矿体下部及尾晕中;分析其原因为Cu元素在矿区近似呈背景分布，其异常集中分布于无矿间隔，易于出现在尾晕中，可作为成矿阶段减弱或结束的标志。

3.2 原生晕叠加模型的建立

依据轴向分带序列建立矿区原生晕叠加模型（见图2）。从该模型和矿区勘探线剖面图来看，前缘晕、近矿晕、尾晕交错出现，使异常模式复杂，反映矿体多阶段形成特点。在2 500 m标高发育较强的尾晕与前缘晕叠加，说明矿体已经接近尾部，指示深部有新的矿体存在。勘查结果显示，在2 300～2 400 m标高存在厚而富的矿体。矿区北西西向矿带深部至少存在2处富矿空间，矿体呈串珠状分布。

4 矿化信息提取及找矿预测

在野外地质工作的基础上，结合元素参数特征、因子分析和原生晕叠加轴向分带特征，可以获得下列找矿预测信息：

1）矿区内Au元素平均值（151.6×10-9）大于区域Au元素平均值，且远大于克拉克值，浓集克拉克值为1.61，大于1.00，说明Au元素在矿区地层中富集;此外，Au、As、W等元素变异系数较高，表明这些元素在矿区分布、分配不均匀，离散程度大，分异性强，易于活动迁移形成矿化体或强异常;Au元素浓集系数为0.62，数值较小，说明元素较容易富集成矿，但Au元素标准离差为15.30，远大于区域Au元素标准离差，又显示出Au元素经历了高度的活化、迁移、富集成矿。从元素参数特征来看，矿区内Au、As、Hg、Ag、Mo、W等元素异常点数较多，原生晕异常面积也较大，显示出较好的找矿前景。

2）原生晕元素的聚类分析及相关性分析表明，Au与As、Sb、Hg、W元素呈正相关，与Cu、Zn、Pb元素呈负相关。反映As、Sb、Hg元素可作为较好的找金近程指示元素，W元素反映岩浆侵入与成矿的关系，深部隐伏侵入体是矿区成矿地质体，预示深部仍有较大的找矿前景。

3）选取与Au元素具明显相关性的Hg、As、Sb、W、Zn、Co、Bi元素，以及与Au元素具弱相关性的Sn、Mo元素作为判别指标元素，并用累乘比值法强化信息，即用明显相关元素质量分数累乘与弱相关元素质量分数累乘的比值计算矿区不同标高剥蚀系数[12]，依据不同元素在矿区原生晕异常中的不同表现，共建立了3组剥蚀系数计算方法：第一组计算方法为（w（Au）×w（As）×w（Sb））×103/（w（Pb）×w（Zn）×w（Ag））;第二组计算方法为（w（Au）×w（W）×w（Hg））×106/（w（Cu）×w（Pb））;第三组计算方法为（w（As）×w（Sb）×w（W））/（w（Pb）×w（Sn）×w（Ni）×w（Cr））。计算结果见表4。

上述3组计算方法中，可认为剥蚀系数小于10为矿体尾部，10～100为矿体中部，大于100为矿体上部。从表4可以看出，在2 600 m标高表现为矿体中、上部特征，在2 200 m标高表现出矿体上部特征，说明矿带内矿体空间产出具有尖灭再现特征，具有若干个富矿中段，这与矿区已知矿体的分布是一致的，并显示在2 200 m标高以下仍有找矿空间。

4）为了研究矿体和异常空间变化规律，选择了控矿工程较多的517勘探线作为研究对象，将原生晕异常叠加到517勘探线钻孔上，形成原生晕异常及预测靶区（见图3）。由图3可知，垂向上大致可以分出3层异常组合：第一层异常带是由右上角的Au28、Au32矿体所形成的，出现了前缘晕、近矿晕和尾晕，标高2 500 m处预测矿体向右下方的深部仍有延伸，但预测矿体规模不是很大，为Ⅰ号预测区;第二层异常带是由中部的Au4、Au4-1、Au30矿体所形成的，在近地表2 600 m标高处出现了前缘晕、近矿晕和尾晕，与Au4矿体上部重合，向下矿体尖灭，在2 100～2 300 m标高先是出现了尾晕，之后又出现了前缘晕和近矿晕，没有出现尾晕，原生晕与Au4、Au4-1、Au30矿体对应，推测沿倾向右下侧仍有矿体延伸，为Ⅱ号预测区;第三层异常带是由下部的Au1、Au1-1、Au2、Au26矿体所形成的，先是在2 200 m标高处出现了前缘晕、近矿晕和尾晕，与Au1、Au1-1矿体上部重合，向下矿体尖灭，在2 200 m标高处出现了前缘晕和近矿晕，异常元素强度高，规模大，矿体再现形成了Au1、Au2、Au26矿体，推测沿倾向右下侧仍有矿体延伸，为Ⅲ号预测区。

5 结论

1）矿区原生晕元素特征表现为：与金有关的主要成矿及指示元素质量分数均明显偏高，并富集中低温热液成矿元素Au、As、Sb、Hg。Au与As、Sb、Hg相关性比较明显，所以这些元素的异常可以推测Au元素富集趋势。在剖面上，Au、As元素异常与矿体的分布基本一致，矿区Hg元素质量分数高，异常强度大，反映断裂控矿特征。

2）羊里尾沟金矿床原生晕叠加轴向分带序列为：Hg-As-Sb（前缘晕）→Au-W-Zn-Co-Bi（近矿晕）→Cr-Ni-Sn-Mo-Ag-Pb-Cu（尾晕），并发育较强的尾晕与前缘晕叠加，使异常模式复杂，反映矿体多阶段形成特点。从矿区不同勘探线剖面圖上看，矿体沿走向和倾向均呈长条状、脉状、囊状分布，具膨大缩小、尖灭再现特征。

3）在研究原生晕叠加轴向分带序列和结合野外实际地质资料的基础上，建立了羊里尾沟金矿床原生晕叠加模型和原生晕找矿标志。通过元素累乘比值和原生晕异常剖面，预测深部存在矿体。

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