銀洞坡金礦地球物理和地球化學特征及找礦標志

葛天興

（河南省地質礦產勘查開發局 第三地質礦產調查院，河南 信陽 464000）

河南省桐柏縣銀洞坡金礦床為二十世紀九十年代探明的一處特大型熱液型礦床，區域上位于秦嶺造山帶東段北秦嶺褶皺帶中，構造線多呈北西西向延伸。該礦床目前正在開采中，為了進一步探明深部資源，擴大礦床規模，河南省地質勘查基金于2011年設立了“河南省桐柏縣銀洞坡金礦深部及外圍預查”項目。此文旨在總結該礦床地球物理特征、地球化學特征及物化探找礦評價標志，以期進一步的地質勘查工作借鑒。

1 地質特征

1.1 區域地質背景

桐柏地區處于揚子陸塊和華北陸塊的結合部位，秦嶺造山帶東段核部。以龜—梅斷裂為界，以北為北秦嶺地層區，以南為南秦嶺地層區。北秦嶺地層區出露地層主要有秦嶺巖群、蔡家凹巖組、二郎坪群和歪頭山組；南秦嶺地層區主要出露有龜山巖組、南灣組等。龜山巖組、秦嶺巖群、蔡家凹巖組和歪頭山組為Au、Ag 多金屬礦的賦礦層位，二郎坪群為Cu、Zn 多金屬礦的賦礦層位。區內構造主要表現為構造巖片和邊界斷裂的北西西向相間排列。具區域性、分劃性、與成礦關系最為密切的邊界斷裂主要有桐－商斷裂、龜－梅斷裂、大河斷裂等（圖1）。區內巖漿活動頻繁，從元古宙到新生代有多次活動，本區與成礦有關系的主要為中生代巖漿巖，如老灣花崗巖、梁灣花崗巖等。唐河常灣-東塔院銅鎳礦分布于南陽盆地邊緣，銅鎳礦床主要與揚子陸塊北緣周庵超鎂鐵質巖體有關。金屬礦產主要分布在邊界斷裂兩側的構造巖片內，它們具有集群成帶分布特點，其生成分布受地層、巖漿巖、構造的多重控制。

1.2 礦區地質特征

銀洞坡金礦床位于桐柏縣北部，屬桐柏―大別山北坡金銀成礦帶北亞帶，呈北西―南東向狹長帶狀展布。西部有破山銀礦，中部為銀洞坡金礦（圖2）。

礦床出露主要地層為上元古界歪頭山巖組中部及第四系，巖性巖性以二云變粒巖、白云變粒巖、二云石英片巖、絹云石英片巖、炭質絹云石英片巖、二云變粒巖、白云變粒巖為主，礦床控礦構造以朱莊背斜（形）為主干構造，與背斜（形）伴生的脆性共軛逆沖剪切帶、韌—脆性層間剪切帶及派生的羽裂、拖曳褶曲和旁側左行、或右行的脆張性斷裂是礦床內的主要容礦構造。此外在背斜軸部和兩翼還發育一系列成礦后期的逆沖斷層、平移正斷層。礦體的空間分布嚴格受歪頭山巖組中部含礦層第二、三巖性段（Pt3W22、Pt3W23）和賦礦構造雙重因素控制。在礦床東段主要工業礦體呈鞍狀、似層狀，分布在Pt3W22的厚層炭質絹云石英片巖內，及朱莊背斜（形）轉折端，傾伏端的虛脫部位中。賦礦巖石為硅化碎裂炭質絹云石英片巖和變粒巖。礦體頂底板多為變粒巖，次為絹云石英片巖。

圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、碳酸鹽化、褐鐵礦化和黃鉀鐵礬化等。此外，在整個礦床中綠泥石化、綠簾石化、高嶺土化蝕變均很發育，但與礦化無明顯的相關性。

礦石結構：主要有自形—半自形晶粒結構，他形結構、交代熔蝕結構，包括粒狀結構、交代熔蝕結構及交代殘余結構、固溶體分離結構、壓碎結構、碎斑結構、揉皺結構等。

礦石構造：主要有浸染狀構造、脈狀—網脈狀構造、塊狀構造、角礫狀構造、皺紋狀、蜂窩狀、皮殼狀等類型。

礦石中的金以自然金和金銀硫化物為主，含微量針碲金銀礦。

圖2 圍山城金銀礦帶地質略圖

2 地球物理特征

2.1 區域地球物理特征

2.1.1 物性特征

本區地（巖）層和巖漿巖物性參數值見表1、表2。

表1 桐柏地區地（巖）層物性參數統計表

表2 桐柏地區巖漿巖物性參數統計表

由表可知：①地層中磁性、電性和巖石密度參數值，以桐柏山雜巖和龜山巖組最高，秦嶺巖群、歪頭山組、二郎坪群次之，新生界最低。②巖漿巖從超基性－基性－中性－酸性巖的磁性和巖石密度值依次由高到低，電阻率值由低到高，極化率值由高到低；堿性巖磁性、電性、密度均表現為低值。③根據區域地（巖）層物性特征，反映出三個磁性、密度界面：桐柏山雜巖與其北的南秦嶺地層之間，二郎坪群與新元古界之間，以及其它地層與新生界之間。由于這些界面的物性差異，區域磁場、重力場呈帶狀，并受構造及巖漿巖侵位控制。

圖3 桐柏地區布格重力異常平面圖

2.1.2 重力異常特征

1∶25 萬布格重力異常平面圖（圖3）上，桐柏地區處于區域重力高值區。劉山巖銅鋅多金屬成礦帶分布在二郎坪群中，原巖為一套海相噴發的基性火山巖和火山碎屑沉積巖，巖石密度大，表現為區域重力高值區。圍山城金銀多金屬成礦帶表現為重力低值區，該重力低值區在西部包括了桃園花崗巖體、梁灣花崗巖體、破山大型銀礦、銀洞坡大型金礦，向東延伸至朱莊以東。推測深部應有與桃園及梁灣巖體類似的低密度酸性巖體。

2.1.3 航磁異常特征

桐柏地區在1∶25 萬航磁△T 平面異常圖（圖4），各個構造地層地體之間的聚合帶多表現為北西向線狀延伸的梯度帶，表明各構造地層地體由于地層、巖石組合的物性差異，控制區域磁場和磁異常與區域地（巖）層走向一致，呈北西向條帶狀分布。最大值大800nT，最小值為-402nT。劉山巖銅鋅多金屬成礦帶分布在二郎山－吳城正磁場異常帶上，南北寬約4 千米，東西長40 及80 千米，對應地層為二郎坪群的劉山巖巖組、張家大莊巖組和大栗樹巖組。圍山城金銀多金屬成礦帶處在二郎山－吳城正磁場帶北東側的負磁異常區中，東西長40 千米，南北寬約3 千米，對應地層為歪頭山組，其磁化強度較上覆的二郎坪群低出一個數量級。區內金銀多金屬礦化與中酸性侵入巖，特別是燕山期花崗巖關系密切，但花崗巖的磁性變化較大，從較強到較弱均有，與金銀礦化關系密切的巖體（SⅠ型）具有一定的磁性。

在1∶5 萬航磁異常圖上，工作區北部圍山城金銀多金屬成礦帶為低值或負值異常區，南側的帶狀負值異常帶，是由二郎坪巖群張家大莊巖組內含鐵石英巖引起的正磁異常帶的伴生負異常。張家大莊巖組南傾，地磁場磁化方向北傾，其北側應伴生負異常。推測可能有隱伏的酸性巖體引起。工作區南部老和尚帽金銀銅多金屬成礦帶表現為低的正值場，場值一般在100nT±。其北東側以大河斷裂為界，對應劉山巖巖組為二郎山－吳城正磁異常帶；南西側以松扒斷裂為界，對應老灣花崗巖體為老灣負磁異常帶；邊界斷裂對應的航磁等值線均為100nT±。在本區低的正值場中平行發育二條正磁異常帶，異常最高值均為400nT。其中北帶對應秦嶺巖群中柳樹莊超基性巖帶，從伴生負異常特征來看，該磁性巖帶由向北緩傾的無根超基性巖塊組成，推測南帶為秦嶺巖群中角閃質巖石或隱伏超基性巖帶組成，磁性體延伸穩定，傾角近于直立。南、北正磁異常帶之間的0 值線對應桐樹莊—老虎洞溝構造巖漿巖帶及地球化學異常帶。

圖4 桐柏地區航空磁測ΔT 等值線平面圖

區內重力異常梯級帶與航磁不同分區界線或0 值線，對應地球化學異常帶或構造—巖漿巖帶的展布，初步發現銀多金屬礦床（點）分布在重力鼻狀突起旁側的凹陷部位，反映構造及酸性巖漿巖發育部位對成礦的有利控制。

2.2 礦區地球物理異常特征

2.2.1 巖（礦）石電性參數特征

銀洞坡金礦床礦石為含金屬硫化物、氧化物及金銀礦物的炭質絹云石英片巖、硅化絹云石英片巖及硅化變粒巖。礦石與圍巖呈漸變過渡關系。金屬硫化物含量5～16%，以黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦為主，其次是黃銅礦等。上述與金屬硫化物的密切共生關系使礦石具有明顯的低阻、高極化特征，如表3 所示，礦石（原生）極化率平均值達21.9%。最高達65.4%；電阻率平均值僅為20 歐姆·米。而圍巖除石墨化絹云石英片巖外，極化率平均值＜2%，電阻率平均值達300～5000 歐姆·米；大理巖電阻率最高，達2248 歐姆·米。礦石與圍巖存在明顯的電性差異，相差10 倍以上。鉆孔中根據測井曲線統計求得的巖礦石電阻率值以及ZK1/W6 孔測井曲線（表3、表4、表5）也反映了相同的電性特征。礦層上觀測到的低視電阻率與高自然電位異常，視極化率均大于100 歐姆·米。但當硅化強，金屬硫化呈浸染狀時，電阻率大大增高。

表3 銀洞坡金礦區巖礦石電性參數統計表

表4 銀洞坡金礦區鉆孔中巖礦層電阻率測定結果統計表

表5 銀洞坡金礦區高炭質巖石電性統計表

炭質絹云石英片巖是礦區的主要容礦巖石。巖礦石電性測定結果表明（見表3、4、5）：含礦巖石與一般含炭巖石的電性特征不同，屬中等電阻（ρ=507 歐姆·米）。弱極化（η=2%），且與礦區其它不含炭巖石無明顯電性差異。

2.2.2 礦區激電異常特征

圖5 銀洞坡金礦區物探、地質綜合平面圖

兩種不同極距聯合剖面結果（圖6）反映出明顯的視極化率反交點與視電阻率正交點。視極化率反交點西南側所夾面積大于北東側，表明礦脈群總體向南西傾。中梯ηS異常峰值、聯合剖面（ηSA、ηSB）反交點位置與淺部或出露礦脈群頂部部位基本吻合。

為推斷礦體產狀，利用0 線剖面中三個鉆孔資料，對視極化率異常進行了類磁選擇法計算，這種計算方法原則上要求圍巖與礦體導電性相同，而礦區礦體電阻率低于圍巖，電流密度也高，使極化率增強。故在計算中適當提高了礦石極化率值，即剩余極化率取50%，圍巖極化率取1.7%。假定礦體為深部變緩的兩個傾向南西的厚層狀礦體，計算曲線與實測曲線基本一致（圖6）。從而推斷礦體深部變緩，延伸較大，鉆探已證實。

圖6 銀洞坡金礦0 線物探、地質綜合剖面圖

3 地球化學異常特征

本礦床由數十條密集產出的礦體組成，每個礦體均伴有原生地球化學異常，兩者同受構造破碎帶、背形褶皺和地層巖性的控制。綜合大量成果圖與研究結果認為，本礦床原生地球化學異常特點主要是：異常在三度空間，主要分布在上元古界歪頭山巖組中部第二巖性段（Pt3W22）和第三巖性段（Pt3W23）內，并與炭質絹云石英片巖、二云石英片巖及變粒巖為主的巖石組合密切相關，異常呈北西—南東向展布。礦異常在地表、各中段及剖面上均呈帶狀平行排列；單個異常形狀較規整，規模大，主要成礦元素的異常強度高，濃集中心清晰，濃度梯度變化明顯，異常元素組分較復雜，多種元素異常緊密套合，且具有一定的組份分帶。

本次以155 米中段異常圖將異常由北向南劃分為以Au、Ag、Pb、Zn 為主的三個礦異常，編號分別為Ⅰ礦異常（1號礦體異常編號）、Ⅱ礦異常（2號礦體異常編號）Ⅲ礦異常（3號礦體異常編號）。通過對這三個主要礦體的異常剖析，進而總結礦床異常特征。

3.1 異常元素組合

確定異常元素組合的主要依據為：

（1）直觀判別：從異常圖直觀清楚的反映出與Au 元素異常在空間上密切相伴、成因上具內在聯系的異常元素主要有Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb，次為Cu、Co、Ni、Mn、Mo；

本次問卷調查隨機發放，共收回答卷159份。其中，對自己當前學習狀態“非常滿意”的學生只有4.4%，表示“滿意”的占22.01%，大多數同學表示“感覺一般”，占了53.46%；關于自主學習的情況：每天都會上自習的學生占25.79%，從不上自習的學生也達到了16.35%，而其中占比最高的選項是“視心情、身體狀況、有無其他安排而定”，達到31.45%。

（2）相關分析結果：0―W18 線Ⅰ礦異常的73 個樣品和Ⅱ礦異常的83 個樣品，通過電算求得元素相關矩陣列于表6、7、8。

表中表明：在Ⅰ礦異常內，Au、Ag、Cu、Pb、Zn 相互之間皆有顯著正 相關；As 與Au、Ag、Pb、Sb，Sb 與Au、Ag、Zn、Cd，Cd 與Au、Ag、Cu、Pb、Zn，Co 與Ni 分別呈顯著正相關；Co 與Cd，Mn 與Co、Ni 分別呈弱的正相關。

在Ⅱ礦異常內，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、As、Sb 相互之間皆呈顯著正相關；Co 與Cu、Pb、Ni、Mn、As，Ni 與Cu、Cd、Mn、As 分別呈顯著正相關；Zn 與Ni，Cd 與Mn 分別呈弱的正相關。

在Ⅲ礦異常內，Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、Sb 相互之間均顯著正相關；Au與Pb、AS，Co 與As、Ni，Ni 與As，Mn 與Sb 分別呈顯著正相關；Mn 與Co、Ni 之間呈弱的正相關；Mo 與其它元素不相關。

表6 Ⅰ礦異常元素相關矩陣表

表7 Ⅱ礦異常元素相關矩陣表

表8 Ⅲ礦異常元素相關矩陣表

（3）概率統計結果：

Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三個礦異常內元素異常樣品數隨機抽查的概率統計結果列于表9。

表9 銀洞坡金礦床W0―W22 線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ礦異常樣品數抽查概率統計表

在Au 異常范圍內隨機抽取一定數量的Au 異常樣點，統計其它元素伴隨出現的異常點數及其概率。以出現概率大于0.5 者作為Au的主要組合元素，統計結果表明三個礦異常的主要元素組合為Au、Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb，而Cu、Mo、Mn 僅在Ⅲ礦異常中出現的概率大于0.5。

從地球化學異常圖特征可以看出，Au、Ag 異常密切相伴，形態類似，Au 異常與Ag、Pb、Zn、Cd 異常相互套合，Cu、Mo、Ni、Co 等異常僅在Au 異常內部分出現。相關分析結果表明，Au 與Ag、As、Co 相關，Ag與Pb、Zn、Cd 相關，Cu 與Pb、Zn、Mo 相關，Ni 與Pb、Co 相關。這種相關關系與金礦石、載金礦物的地球化學特征一致，即金主要與黃鐵礦化有關，其次與含銀的方鉛礦、閃鋅礦有關；Cu、Ni、Co、Mo 含量增加，金礦化反而減弱。礦床地球化學異常的主要元素組合為Au、Ag、Pb、Zn、Cd，其次為Cu、Co、Mo。

3.2 異常分布、形態、規模

銀洞坡金礦床內原生地球化學異常的分布、形態明顯呈帶型特征。異常走向（或縱向）為北西―南東。三個主要礦異常的分布、形態、規模特點是：異常皆分布于歪頭山巖組中部，與以炭質絹云石英片巖、（絹）二云石英片巖及（白）二云變粒巖為主的巖石組合密切相關，異常總體分布態勢與構造位置相一致，反映出多重構造控礦的基本特點；主要組合元素Au、Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb 異常呈帶型，形態較規整，規模大，連續性強，且彼此套合性好；次要組合元素Cu、Mo、Co、Ni、Mn，異常呈帶狀、線狀或透鏡狀，規模較小，連續性相對較差，且多分布于礦體內及其旁側。

3.3 異常強度及濃度分帶

組成礦體原生異常的各元素不僅具有一定的分布范圍，而且在異常內呈現有規律的濃度變化，由濃集中心至邊緣濃度逐漸遞減。元素異常濃度的高低與礦體的貧富及其距礦體遠近密切相關。

元素異常濃度分帶，按照anT 的原則（其中a 取2―5 之間的數值，T 為異常下限，n 等于0―2），劃分為反映不同礦化程度的外、中、內帶三個含量級別，以利研究原生暈內部結構。礦床各元素異常濃度分帶列于表10。

表10 元素背景、異常下限及濃度分帶表

由地球化學異常圖可知，主要成暈元素均具有一定寬度的清晰濃度分帶，并且圍繞礦體呈環帶狀依次分布。成礦元素Au 的內帶直接指示礦體及強礦化位置，中帶反映近礦圍巖蝕變和礦化部位，外帶則顯示弱礦化或元素異常濃度波及范圍。Ag、Pb、Zn、Cd、As、Sb，六種元素的各濃度帶與主元素Au 的濃度分帶大致互為對應，但各帶范圍略有不同，彼此呈不同程度疊合或上、下，左右緊密相鄰。

對比表6、7、8 中三個礦異常元素在不同標高的異常平均含量、峰值與整個異常的平均值，可以看出三個礦異常各元素的含量變化趨勢、濃集部位及相對剝蝕程度，主要歸納如下四點：

（1）主成礦元素Au 在Ⅱ礦異常中峰值最高，Ⅲ礦異常次之，Ⅰ礦異常最低，而異常平均含量則在Ⅰ礦異常最低。這一特點與三個礦異常的賦存層位及礦體圍巖性質的不同相對應。

（2）三個礦異常的主要組合元素在115 米、75 米和35 米標高的異常平均含量皆高于155 米標高，說明三個礦異常剝蝕程度相對較淺。但不同礦異常內，各元素的異常峰值及平均含量又處于不同位置，其變化特征也不相同。Ⅰ礦異常中Au、Pb、Cd、Sb 主要在下部富集，Ag、Zn、As 在中下部富集；Ⅱ礦異常中Au、Zn、Sb 在中上部富集，Ag、Pb、Cd 的濃集部位則在中部，As 在中下部富集；Ⅲ礦異常內Au、Ag、As 趨于中上部富集，Pb、Sb 在中部含量較高，Zn 與Cd 在中下部濃集。

（3）Cu 的異常平均值、峰值在三個礦異常中均富集于中部，其上下異常襯值在2.68—3.32 之間，反映了Cu 異常含量變化較穩定。

（4）三個礦異常的次要組合元素Mo、Co、Ni、Mn 中除Mo 在Ⅲ礦異常的35 米標高驟然增高和Ni 在Ⅱ礦異常的75 米標高有一定增加外，各元素異常含量由上至下變化幅度很小，各元素的襯值極差值均小于1。

綜上所述，礦異常中主要組合元素的濃度分帶不僅從量上反映異常組分的強度特點，而且其含量變化趨勢將有利于異常組份分帶的確定。相對于主要組合元素，而次要組合元素的含量變化特征則不明顯。

3.4 異常組份分帶及分帶序列

礦體原生暈的組份分帶是指各成暈元素在空間上濃集位置的差異表現。元素分帶包括兩個方面：一是從多種元素的異常分布特點及相關關系直觀的顯示其分帶性；再就是采用分帶指數（B·C 格里戈良）計算方法確定。

（1）組份分帶：

水平上，成礦元素及主要伴生元素異常套合分布，分帶不明顯，依照元素出露暈寬，由內向外分帶如下：

中心帶：Cu、Mo、Co、Ni；

過渡帶：Ag、Au、Zn；

邊緣帶：Pb、As、Cd。

（2）序列：

確定本礦床元素垂向分帶序列為：

As―Zn―Cd―Au―Ag―Pb―Cu―Mo―Co（Ni）

As、Zn、Cd 為礦體前緣元素，Au、Ag、Pb 為礦體元素，Cu、Mo、Co、（Ni）為礦體尾部元素。

3.5 元素比值的指示意義

依據確定的礦床垂向分帶序列，選擇序列中距離最遠的元素As、Cd、Zn 和Ni、Co、Mo 分別計算了As/Mo、（As+Au+Cd）/（Ni+Co+Mo）、（Au+Zn+Cd）/（Cu+Ni+Mo）、（As·Au/（Mo·Ni）單元素對及累加、累乘比值，計算結果見表11。

表11 銀洞坡金礦床西段W6 線4-1號礦體元素比值表

由表11 可見，各元素對、累加暈及累乘暈比值從礦體前緣至尾部呈明顯的變化規律，由前緣至尾部比值依次遞減。利用這種變化規律可用來區分礦與非礦異常或判別礦體（異常）的剝蝕程度。其比值愈大，表明礦體（異常）剝蝕程度愈淺，或預示深部可能有盲礦體存在。

4 地球物理、地球化學綜合找礦標志

根據銀洞坡金礦床成礦特征與成礦系統背景要素分析，其地質和地球化學綜合找礦標志見表12，地球物理找礦標志列表13。

表12 銀洞坡金礦床地質、地球化學找礦標志

表13 銀洞坡金礦床地球物理找礦標志

5 結語

物探、化探方法在金礦及多金屬礦產勘查中具有重要作用，它能成功地探查礦(床)在空間上有緊密聯系的控礦地質情況，從而有利于縮小找礦靶區，提高找礦命中率。對于找盲礦、隱伏礦，其地質效果尤為明顯。與地質等方法綜合應用，互補長短，將獲得最佳找礦效果與經濟效益。