原生暈地球化學方法在老礦山外圍評價的應用

李　強，李亦凡

（1.湖北省長江大學地球科學學院，湖北武漢430100；2.緊缺戰略礦產資源協同創新中心，湖北武漢430100）

原生暈地球化學方法在老礦山外圍評價的應用

李強*1，2，李亦凡1，2

（1.湖北省長江大學地球科學學院，湖北武漢430100；2.緊缺戰略礦產資源協同創新中心，湖北武漢430100）

危機礦山是關系國家資源安全和社會經濟可持續性發展的重要問題。擴大礦山的找礦遠景，是以尋找深部和外圍隱伏礦為基礎的。勘查地球化學方法是礦山找礦的有效手段之一。通過對已采礦床的地球化學研究，掌握礦床元素組合、分帶特征，建立已知礦床的地球化學評價指標，以此為依據，對預測區進行準確合理的評價，是一種有效的危機礦山資源評價方法，對于勘查和尋找同類型的礦床效果顯著，是老礦山深邊部資源評價的重要手段。

危機礦山；地球化學方法；評價指標

危機礦山可接替資源勘查是我國礦業界面臨的一個非常緊迫的研究課題。自2004年，國土資源部組織實施的“全國危機礦山接替資源找礦專項”工作，對全國1010座礦山開展資源潛力評估，取得了豐碩的成果。在被調查礦山中，48%的礦山發現具有資源潛力，其中預測資源量可達大型礦床規模的有111座，中型190座，小型173座，礦山服務年限平均延長12.6年［1］。新增資源儲量潛在利潤數千億元。但是，我國礦業形勢依舊十分嚴重，在已探明的45種主要礦產資源的保有儲量中，預計到2020年將僅有6種可滿足或基本滿足生產需求。一些關系到國民經濟命脈的支柱性礦產，如富鐵、富錳、銅、鉻、鉀鹽等礦產將長期短缺［2］。因此，危機礦山接替資源找礦工作依然任重而道遠。

危機礦山接替資源找礦工作是礦山研究中的一個重要內容，擴大礦山的找礦遠景，延長礦山的服務年限，是以尋找深邊部隱伏礦為基礎的。而勘查地球化學則是礦山找礦的有效方法［3-6］。在已知礦區開展勘查地球化學研究實際上是對找礦對象做類比勘查，地球化學首先研究已知礦床的地球化學特征，元素組合和分帶性，總結地球化學找礦參數和預測指標，建立礦床地球化學找礦模式。然后對礦床的深邊部和外圍發現的異常進行模式識別與評價，預測可能的成礦前景和找礦地段。

1　地球化學預測方法步驟

1.1建立已知礦床的元素組合分帶

熱液礦床的異常元素分帶特征是明顯的，易揮發、活動性元素分布在礦體頭部，構成礦床的前緣暈；惰性及高溫元素位于礦體尾部，形成礦床的尾部暈；成礦元素與礦體位置基本一致。元素的分帶為原生暈尋找隱伏礦提供了理論依據。但是，由于成礦流體組成的多樣性，成礦過程的復雜性，對于不同的礦床，其元素組合及分帶表現出一定差異性。為查明礦床分帶規律，需要建立已知礦床的元素組合分帶。

1.2建立已知礦床礦化地球化學指標

國內外大量研究表明，金礦床原生暈異常分帶指標參數是提高預測隱伏礦準確度和可靠性的重要指標，利用前緣元素、成礦元素和尾部元素組成預測模式指標，可以對礦體不同水平進行判斷［7-9］。預測模式指標一般采用前緣元素與尾部元素線金屬量累乘指數或累加指數之比，其結果較之單元素含量或元素對含量所得結果更加全面，可以更加準確地反映出流體成礦的地球化學特點。

1.3預測與評價

對預測區進行巖石地球化學測量，并利用已建立的成礦地球化學模式指標，研究并預測預測區的成礦遠景。

2　地球化學評價方法應用實例

新疆東天山石英灘金礦區位于康古爾塔格—黃山斷裂構造帶南側，苦水大斷裂北部的阿齊山—雅滿蘇島弧帶的北西部［10-11］。在康古爾塔格—黃山斷裂帶構造控制下形成了本區古火山機構。火山機構處于石英灘火山構造盆地的中央，破火山口為橢圓狀，出露面積約為60km2。火山機構的管道中心相為碎斑花崗斑巖，向外過渡為流紋斑巖，邊緣相為碎屑流紋巖，總體呈環狀分布。圍繞古火山口共發現3處金異常，其中石英灘金礦位于古火山機構的北西部，礦體產出受古火山機構邊緣弧形、放射狀裂隙及區域性斷裂的多重控制（圖1）。

圖1　石英灘金礦床及火山機構地質略圖

石英灘金礦床是由L1、L2、L3地表礦體及L4和L5隱伏礦體組成，其中以L4號礦體規模最大，且礦床揭露工程強度高，從地表向深部已建立880m、840m、800m、760m和675m五個完整的采礦中段。通過對各中段穿脈巷道采取地球化學巖石樣品，經分析統計確定L4礦體的原生暈組合及分帶特征。

2.1石英灘金礦元素組合分帶特征

原生暈研究表明：前緣元素As、Sb、Hg的最大幾何平均值位于880m中段，顯現出典型的前緣暈特征，但原生暈寬度As、Sb最大值在800m中段，而Hg的最大寬度在840m中段，反映出疊加暈特征。尾部元素Bi、Mo含量未呈現由上至下的單調變大，這是礦床成礦作用多期次脈動式疊加造成。Mo的高含量出現在880m和675m中段，Bi元素含量由上至下增高，但最高含量集中在840m中段。Cu、Zn兩個金屬元素呈虧損狀態，Cu相對富集760m，Zn含量變化在各中段比較平穩。Au、Ag含量的幾何平均值由上向下先增大再減少，富礦化主要集中在840～750m中段。通過對指示元素在各中段異常強度、規模的統計，得到礦體原生暈軸向分帶序列，由前緣至尾部為：Hg-As-Sb-Zn-Ag-Au-Bi-Mo-Cu。

為了建立礦床分帶評價模式指標，采用前緣元素線金屬量乘積與尾部元素線金屬量乘積的比值，選擇w（Sb）/w（Bi）、w（Sb）/w（Cu）、［w（As）·w（Sb）］/w2（Cu）、［w （As）·w（Sb）］/［w（Bi）·w（Mo）］和［w（Sb）·w（Hg）］/［w（Cu）· w（Bi）］做分帶評價值回歸方程（表1）。得到礦體分帶評價指標（表2）。據此，可以對礦區外圍及深部的礦化異常進行合理評價。

表1　L4礦體原生暈軸向分帶評價值線性模式計算表（lgυi）

表2　石英灘金礦床礦體及其原生暈部位分帶評價值指標

2.2東北夼異常區異常評價

東北夼異常區位于古火山機構的北東緣，距石英灘金礦床約5km。異常區內出露的地層為下石炭統阿奇山組，巖性為安山巖、英安巖、蝕變安山巖及杏仁狀安山巖。地表可見多條石英脈，礦化帶寬20～40m，長約1.5km，主要由石英脈、蝕變英安巖和碳質細脈組成。礦化帶中最明顯的蝕變標志為褐鐵礦化、硅化，還有少量的綠泥石化、綠簾石化。巖石地球化學研究表明，東北夼異常區原生暈特征表現為：前緣元素（As、Sb、Hg）異常強度高，連續性好，具有完整的濃度分帶；中部元素（Cu、Pb、Zn）呈低背景或負異常分布；尾部元素（Bi、Mo）呈低強度連續的弱異常。

根據已建立的礦床原生暈分帶評價值標準，利用東北夼地表巖石地球化學樣品的前緣和尾部元素線金屬量求得分帶評價值的對數值與判斷礦體位置如下：lg ［w（Sb）/w（Bi）］=2.37（前緣）；lg［w（Sb）/w（Cu）］=0.19（礦上）；lg｛［w（Sb）·w（Hg）］/［w（Cu）·w（Bi）］｝=0.65（礦上）；lg｛［w（As）·w（Sb）］/［w（Bi）·w（Cu）］｝=5.4（前緣）；lg｛［w（As）· w（Sb）］/w2（Cu）｝=1.98（前緣）。從這些指標可以看出，判為前緣的概率為60%，礦中的概率為40%。東北夼地表Au異常幾何平均值為53.7×10-9，異常規模及強度相當于石英灘金礦體920m水平。因此，推測目前地表礦化剝蝕水平處于礦體的前緣，深部可能存在隱伏礦體。根據地表礦化異常展布和巖石化學分析數據，在東北夼異常區礦化蝕變較好的位置布置2個驗證鉆孔，設計孔深70m。結果表明：由地表向深部Au含量逐漸升高，鉆孔穿過2個金礦化體，厚度分別為1m和6m，Au平均品位0.31～0.35g/t。最高品位達1.41g/t。此外，鉆孔中樣品As、Sb、Hg前緣元素強度依然較大，說明驗證鉆孔控制仍然太淺，仍未超出前緣暈的空間。

3　結論及認識

在老礦山深部及外圍開展就礦找礦是解決礦山資源危機、增加地質儲量的重要途徑。在找礦地質理論的指導下，采用合適的找礦方法是成敗的關鍵。原生暈地球化學方法是建立在已知礦床地球化學研究的基礎上，利用相似類比原理，對同一礦區、具有相同或相似地質成礦背景的礦化區、異常區進行對比研究，其預測準確性較高。

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1004-5716（2016）07-0111-03

2015-07-24

2015-07-31

李強（1972-），男（漢族），新疆昌吉人，副教授，現從事地質礦產勘查與資源評價教學及研究工作。