金蟾山金礦地球化學原生暈異常特征及找礦意義

朱 斌，何海坡，楊秀峰，林銳華

（1．中鋼集團 天津地質研究院，天津300181；2．靈寶黃金股份有限公司，河南 靈寶472500）

0 引言

金蟾山金礦位于內蒙古赤峰市喀喇沁旗牛家營子鄉大水清村。礦山始建于1992年，2007年3月被靈寶黃金股份公司收購并成立金蟾礦業公司，目前礦山采選能力500t／d。近年來由于資源消耗與新探明儲量之間的比例嚴重失衡，礦山保有儲量連年下降，后備資源嚴重不足。

經調查，目前的礦山生產以井下采掘為主，共有9個采區，總體的采掘深度不大；因此，礦區深部還存在較大的找礦空間。本文通過原生暈地球化學研究，總結礦脈的原生暈地球化學特征，預測金蟾山金礦深部成礦的可能性。

1 礦床地質特征

金蟾山金礦地處華北陸塊北緣的赤峰—朝陽金礦化集中區內，是安家營子金礦田中的主要金礦床之一；區域性的喀喇沁旗花崗巖呈NE向的大型復式巖基產于赤峰—開源深大斷裂以南，巖基周邊有太古宇和新元古界出露，巖基兩側為中生代斷陷盆地，沉積有侏羅－白堊系陸相火山巖系。

NW向的安家營子花崗巖是喀喇沁旗花崗巖基的組成部分，侵位于燕山晚期（132～138Ma）［1］；巖體具有巖相分帶，中心相為似斑狀二長花崗巖，邊緣相粒度變細，為石英二長巖，金礦床產于中心相似斑狀二長花崗巖中。金蟾山金礦的礦脈（體）多產于似斑狀二長花崗巖的破碎帶及碎裂巖化花崗巖中（圖1），礦區內的脈巖、構造巖中均有不同程度的礦化現象。

金礦化主要集中在2個地段：東部南大洼—漏風峁礦化帶，西部拐棒溝—頭道溝—陽坡礦化帶。

東部礦化帶為主礦帶，發育有多條礦脈。控礦斷裂帶總體走向10°～30°，平面上呈舒緩波狀，傾向SE，傾角55°～75°，斷裂帶寬4～45m不等，在主斷裂帶兩側發育有數十條次級斷裂，大多數斷裂中均具蝕變礦化現象；主礦化帶內見有糜棱巖化，表明主要控礦構造經歷過韌性變形過程。在南大洼礦段主要出露Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ號共7個礦脈，漏風峁礦段主要是I，II號2個礦脈。礦脈走向30°，傾向SE，傾角55°～75°。礦體形態特征受斷裂帶及次生構造的共同控制：斷裂控制著礦脈的產狀和規模，而微細礦脈受次級網絡狀微裂隙的制約。平面上，礦 體多沿走向不穩定，厚薄變化大，常呈彎曲、膨脹收縮、分支復合、尖滅再現，多以脈狀扁豆體或透鏡體狀產出；剖面與平面的特征相似，礦體厚度隨傾斜度的不同而不同，傾角較緩時，礦體厚度大、品位高，傾斜陡時，礦體變薄、變窄。

西部礦化帶的規模稍小于東部礦化帶。控礦斷裂的走向15°～35°，傾向SE，傾角65°～75°，帶寬0．5～6．4m不等。陽坡礦段的礦脈數量較多，礦脈的走向25°～30°，傾向SE，傾角60°～70°；礦脈沿斷裂產出，相互近乎平行展布，沿走向和傾向均呈舒緩波狀，呈脈狀、細脈浸染狀，連續性較好，有時具尖滅再現及膨縮現象。自西向東有2號、3號、4號、5號等礦脈，礦體的圍巖為似斑狀二長花崗巖。

無論是東部礦化帶還是西部礦化帶，金礦化均直接受脆性斷裂的控制，斷裂中局部具有韌性變形的現象；斷裂具有成群成帶出現的特點，但是東部礦化帶的斷裂產狀較西部礦化帶斷裂平緩，控礦斷裂均為NNE走向，僅在頭道溝、郭城南溝和正基3號井附近發育有NE向、NW向次級斷裂構造，數量少，規模不大，且多由各種脈巖充填。

金礦的礦化類型以含金破碎蝕變巖型為主，含金石英脈型次之，2種礦化類型的礦體都呈大小不等的透鏡體、扁豆體斷續分布于斷裂中。礦石中的金屬礦物主要為黃鐵礦，次為黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦；金礦物主要為銀金礦，其次為自然金和金銀礦；還有零星的磁鐵礦、赤鐵礦和孔雀石等。脈石礦物主要是以礦體的圍巖（似斑狀二長花崗巖）及其破碎蝕變產物為主，如石英、絹云母、綠泥石、高嶺石和綠簾石等。

綜上所述，金蟾山金礦受區域性深大斷裂控制，控礦構造性質屬于脆性斷裂，控礦容礦斷裂主要呈NNE向；空間上與燕山晚期花崗巖關系密切，礦體產在二長花崗巖巖體中；礦床類型以含金破碎蝕變巖為主；礦區內脈巖比較發育，尤其是流紋斑巖脈；礦石礦物以黃鐵礦為主，圍巖蝕變主要有絹云母化、硅化、綠泥石化等。

圖1 金蟾山金礦區地質構造略圖（據中科院地質所，2000；修編）Fig．1 Geological and structural sketch of Jinchanshan Au deposit

表1 金蟾山金礦各元素地球化學特征參數值Table 1 Geochemical parameters for each elements in Jinchanshan Au deposit

2 原生暈地球化學特征

本次工作地表多元素分析取樣共442件，采用不規則網格揀塊法采集樣品。選擇與金成礦作用有關的12種元素進行分析，包括 Au，As，Cu，Sb，Zn，Pb，Ag，Hg，Bi，W，Mn和Mo。分析檢測工作由中國冶金地質總局地球物理勘查院測試中心完成，使用儀器有AFS－2202E原子熒光分光光度計，日立508原子吸收分光光度計，801－W一米平面光柵攝譜儀；各元素檢測主要方法為：DZ／T0130．1～13－2006甲基異丁基甲酮（MIBK）萃取原子吸收法測定Au；原子熒光光譜法測定As，Sb，Bi，Hg；水平電極撒樣法測定Ag，Cu，Pb，Zn，W，Mo和Mn等7個元素。

2．1 微量元素特征

原始元素的分布在確定區域地球化學背景值和異常下限時具有極其重要的作用［2］。據此，本文對地表化探樣原始數據取對數，再應用SPSS軟件進行概率分布分析，結果見表1。

用SPSS軟件做各元素質量分數對數直方圖，各元素對數均滿足正態分布。說明各元素對數均只存在1個對數正態總體或者多個相似、相近的正態總體疊加。因此可先用迭代法［3］剔除高值，確定各元素平均值（X）及標準離差（S），再根據參數性方法確定本區內的背景值（其值＝X［4］）及異常下限N（N＝X＋1．65S）等參數表［5］（表2）。濃集強度排列為：Bi，W，Au，Pb，Sb，Ag，Mo，Mn，Hg，Zn，As，Cu。其中，Bi為高分異富集元素，W，Au和Pb為強分異濃集元素，Sb，Ag，Mo，Mn，Hg，Zn，As和Cu為貧化元素。

2．2 統計學分析

相關性分析結果（表3）表明，Au與 Ag（0．412），Bi（0．294），Hg（0．25），Cu（0．219），As（0．219），Pb（0．188）相關性好，與 Sb，Mo無相關性。

聚類分析結果（圖2）表明，Bi，Hg先聚類組合，在經歷Zn，Mn聚類組合作用后，Pb，Ag，Cu聚類組合作用可能與成礦的硫化物階段有關，之后又經歷As和Sb的聚類組合作用，Bi，Hg與Mo聚類組合并與Pb，Ag，Cu聚類組合，再整體與Au發生聚類組合。

因子分析表明（表4），主成分因子F1為Ag，Bi，Pb，Hg，Cu，Au，該組合可能為礦化有關元素組合，反映礦化元素組合特征；F2為Zn，Mn，與礦化無關的元素組合；F3為As，Sb；F4為Mo。

從上述統計學分析可知：本區微量元素地球化學演化大致經歷5個階段，其中與Au礦化有關的3個階段為 Bi－Hg組合沉淀作用階段，Pb－Ag－Cu－Au多金屬硫化物及金銀礦物與Bi－Hg－Mo組合沉淀作用階段，As－Sb組合沉淀作用階段。其中As與Au關系密切，而Sb與Au無關。與Au礦化無關的2個階段為Zn－Mn組合沉淀作用階段及W沉淀作用階段。

表2 金蟾山金礦區內元素背景值及異常下限參數值Table 2 Element background value and lower limit value of anomaly in Jinchanshan Au deposit

表3 金蟾山金礦地表多元素相關性分析矩陣Table 3 Correlative matrix analysis for multi－element at surfase of Jinchanshan Au deposit

圖2 金蟾山金礦地表多元素聚類分析圖譜Fig．2 Cluster analysis of multi－elements at surface of Jinchanshan Au deposit

2．3 平面等值線異常圖

地球化學等值線圖是地球化學采樣和分析后的一種圖示，是反映一個地區地球化學信息的重要圖件［6］。根據異常下限N等參數剔除高值，異常濃度分帶原則，結合剔除后元素數據最大值與最小值，即若異常值大于最小值，則從異常值開始到最大值插值分帶；若異常值小于或等于最小值，則用最小值替代異常值開始到最大值插值分帶。應用Surfer軟件采用克里格法繪制金蟾山金礦地表各元素原生暈等值線圖（圖3），其中分帶準則為：＜X－2S為低值區（藍色），X－2S～X－0．5S為低背景值區（淡藍色），X－0．5S～X＋0．5S為背景區（黃色），X＋0．5S～N為異常區（淡紅色），N～2N為異常外帶（粉紅色），2N～4N為異常中帶（紅色），4N～8N為異常內帶（深紅色）［7］，8N～最大值為插值分帶（最大值用綠色，從8N至最大值過程中顏色由深紅色至綠色漸變）。

從整體上觀察區內的原生暈等值線異常圖，可以用“鎢、錳星點布，鋅、銅對半數，南鉬、汞，北銻、砷，銀、鉍、鉛、金占大部”來形象地描述。W元素只在林家營子南及2采南有異常，其他區段均等于或低于背景值；Mn元素的高異常區出現在2采破碎蝕變帶附近、8采南及孫家南溝東區的邊緣。Zn元素大部分在異常下限值以上，高異常值出現在金礦礦部東、孫家南溝東南及西側、2采西及北側、林家營子西南附近；Cu元素的高異常中心出現在8采、2采西部區段、孫家南溝東南及林家營子南。Mo元 素異常明顯，異常中心（特別是異常的高值區）主要位于研究區南部，特別是2采以南及其西南的邊緣區段；Hg元素異常中心有2個：一個位于2采南，另外一個在8采北東方向。Sb和As元素異常主要出現在測區北部，Sb元素的異常中心位于孫家南溝北、礦部以北和林家營子西南等處，As元素異常范圍較廣。Ag，Bi，As，Au，Pb元素的異常范圍廣，其中Ag元素的高值異常中心位于林家營子西南、金蟾山金礦北東及南側、2采以南及西南側、6采以東、曹家營子以北、西南及東等處，另外8采也有異常；Bi元素除了6采、曹家營子西南和2采北無高值異常外，其高值異常中心與Ag元素基本重合；As元素的高值異常中心位于林家營子以東、2采附近、6采及測區的東北角；Au元素在2采、林家營子附近、礦區北、6采北東出現高值異常中心，在8采也有異常。

表4 金蟾山金礦地表多元素因子分析結果Table 4 Factor analysis of multi－element at surfact of Jinchanshan Au deposit

在統計分析中，結合與Au關系密切的元素和在成礦過程中有貢獻的元素綜合考慮，總結出研究區的多元素異常區為：①2采附近及其南部、西南部區段，主要異常元素有Ag，Bi，Mo，Cu，Au，Hg，As，Pb；②金蟾山金礦礦部北山子溝區段，主要異常元素有Ag，Au，Hg，Bi，Sb，As；③6采井口區段，主要異常元素有Ag，As，Mo，Pb；④林家營子及以南區段，主要異常元素有Au，Ag，Cu，Bi，Mo，Pb，As；⑤曹家營子以北的曹家營子北溝附近，主要異常元素有Bi，Mo，Ag，Pb，Cu，Au。這些區段雖然有些沒有Au元素異常，但是由于與Au相關性高的元素異常強烈，所以也可以作為指示異常的一種信息。異常元素越多，異常值越大的區域，成礦的可能性也就越大。

2．4 巖石元素地球化學特征

按不同巖石類型進行微量元素特征的對比（表5）可知，隨著蝕變礦化作用的增強，巖石中與Au有關的成礦元素或者伴生元素的質量分數均明顯增加，顯示礦化富集的特點。從似斑狀二長花崗巖→蝕變二長花崗巖→蝕變巖→礦化蝕變巖，Au，Cu，Hg等元素的質量分數增高，Au元素尤為明顯，說明蝕變礦化作用中，Au元素隨熱液大量進入蝕變巖石。Cu元素的質量分數增量較為平穩；Hg元素更趨于勻速增加。Pb，Ag，As，Bi等元素在蝕變巖和蝕變花崗巖中出現富集，在礦化蝕變巖中這4種元素的質量分數達到最高，表現出隨著蝕變礦化作用強度的逐漸增大，質量分數逐漸增加的趨勢。Zn，W，Mo，Mn等元素卻有相反的情況，在蝕變巖和蝕變花崗巖中出現顯著的富集，但到了礦化蝕變巖中這些元素的富集程度卻有所降低，這4個元素表現出在蝕變外帶（或礦化帶外側）富集的特點。Sb元素在蝕變礦化的各個帶中的質量分數基本不變，說明Sb基本不受蝕變礦化作用的影響。

礦化元素在蝕變礦化作用過程中的組合活動特征在不同類型巖石的統計學分析對比中也能更好地反映出信息（表6）。從似斑狀二長花崗巖→蝕變二長花崗巖→蝕變巖→礦化蝕變巖，相關元素分析、元素聚類組合類型及主成分因子F1，F2特征反映出金礦化富集主要受3個元素組合影響：Au元素及Au－Ag元素組合；Cu－Pb－Zn等多金屬硫化物元素組合；Bi－Hg等易揮發元素組合。其中，礦化蝕變巖中的Cu－W－Pb－Zn－Mn－Ag－Mo－As代表礦化蝕變成分聚類組合。

表5 金蟾山金礦不同類型巖石的微量元素特征Table 5 Micro－element analysis of different rocks in Jinchanshan Au deposit

表6 金蟾山金礦不同類型巖石統計分析對比特征表Table 6 Statistical analysis of correlative elements in Jinchashan Au deposit

綜上所述，金蟾山金礦地表原生暈最佳微量元素指示元素為Au，Bi，Cu，Hg；重要微量元素指示元素為Pb，Ag，As；Zn，W，Mo，Mn也可起到一定的指示作用。

3 礦脈軸向元素分帶

選擇金蟾山金礦南大洼礦段I號礦脈進行垂向分帶研究。采用多種方法綜合類比，然后得出綜合垂向分帶序列。在得出綜合垂向分帶序列后，對比前、后暈元素，判斷礦體的剝蝕程度及礦體向深部延伸的趨勢。

分別采用格里戈良法、改良的格里戈良法［8］、比重指數法、重心法［9］、含量梯度法［10］等方法得出相應的軸向分帶序列（表7）。金蟾山金礦9個中段（標高942—582m）從上到下的綜合軸向分帶序列表現為：Mo在頭部，Sb在尾部，As，Bi，Hg均勻分布頭中部、中部、中尾部，Cu與Au分布在中部靠近頭部，Pb和Zn分布在尾部，Ag，Mn和W分布在中部。

與張魁武［11］所得安家營子金礦床分帶序列差別較大，與同一構造區域內李惠等［12］得出的內蒙古柴胡欄子軸向分帶序列大部分相似，而對比李惠［12］所得的中國金礦床綜合軸向分帶序列，表現為類似“逆向分帶”現象，說明該區域原生暈為疊加原生暈，并且疊加期次較復雜。這也與本區平行礦脈較發育的礦體分布特征相對應，反映深部可能存在多個平行盲礦體。對照我國一些典型礦床指示分帶序列研究成果總結的揮發性強、化學性質活潑的元素總處在金礦體軸向分帶序列上部及李惠等構造疊加暈預測準則，可知研究區域深部頭暈元素位于尾部，而尾暈元素位于頭暈，并且結合上述最佳成礦指示元素Hg與對金礦化有富集作用的Pb，Zn等成礦元素產出靠近尾暈，所以深部盲礦體存在的可能性較大，向下具延深趨勢，且深度較大。

4 結論

（1）金蟾山金礦各微量元素均滿足正態分布。多數元素為貧化元素，Bi為高分異富集元素，W，Au，Pb為強分異濃集元素。

（2）結合地表元素統計學分析、原生暈元素等值線異常圖分析、不同類型巖石的統計學對比分析及 微量元素特征分析等可以看出：本區金礦原生暈最佳微量元素指示元素為Au，Cu，Hg，Bi；重要微量元素指示元素為Pb，Ag，As；Zn，W，Mo，Mn也可起到一定的指示作用。

表7 金蟾山金礦軸向分帶序列綜合對比表（以南大洼礦區主礦脈為例）Table 7 Comparison of element zonation along axis of ore bodies

（3）金蟾山金礦脈從上到下（942→582m）的綜合軸向分帶序列為：Mo－Cu－Au－As－Mn－Bi－Ag－WHg－Zn－Pb－Sb。對比區域同類金礦床軸向分帶序列，得出本礦區深部頭暈元素位于尾部，而尾暈元素位于頭暈，并且結合上述最佳成礦指示元素Hg與對金礦化有富集作用的Pb，Zn等成礦元素產出靠近尾暈，所以深部多個平行盲礦體存在可能性較大，向下具延深趨勢，且深度較大。

［1］李永剛，翟明國，楊進輝，等．內蒙古赤峰安家營子金礦成礦時代以及對華北中生代爆發成礦的意義［J］．中國科學：D輯，2003，33（10）：960－966．

［2］黃志全，章永梅，李峰．柳壩溝礦區原生暈地球化學特征［J］．內蒙古煤炭經濟，2010（6）：107－110．

［3］李文昌，李麗輝，尹光候．西南三江南段地球化學數據不同方法處理及應用效果［J］．礦床地質，2006，25（4）：501－510．

［4］春乃芽．如何利用Excel處理化探數據［J］．物探化探計算技術，2006，28（3）：272－276．

［5］李宗敏，申維．基于奇異值分解法的含量－面積法對化探異常的確定［J］．地質通報，2008，27（5）：662－667．

［6］韓小明，張曉梅 王瑞，等．地球化學等值線圖生成方法研究及相關軟件使用對比［J］．新疆地質，2007，25（3）：327－330．

［7］袁義生，劉應忠，羅明學，等．應用MAPGlS制作地球化學圖單元素異常圖及綜合異常圖［J］．貴州地質，2007，24（2）：156－159．

［8］王建新，臧興運，郭秀峰，等．格里戈良分帶指數法的改良［J］．吉林大學學報：地球科學版，2007，37（5）：884－888．

［9］樸壽成，連長云．一種確定原生暈分帶序列的新方法——重心法［J］．地質與勘探，1994，31（1）：63－65．

［10］張定源．銀巖錫礦原生暈元素分帶序列計算方法研究［J］．地質與勘探，1989，25（6）：45－49．

［11］張魁武，鄭學正．內蒙古安家營子金礦床地球化學異常特征［J］．華北地質礦床雜志，1998，13（2）：144－154．

［12］李惠，張文華，劉寶林，等．中國主要類型金礦床的原生暈軸向分帶序列研究及其應用準則［J］．地質與勘探，1999，35（1）：32－35．