膠東紗嶺金礦床構造疊加暈特征及深部找礦預測

霍光，宋國政，閆春明，劉彩杰，鮑中義，范家盟，劉天鵬

(山東省第六地質礦產勘查院，山東 招遠 265400)

構造疊加暈是盲礦預測的一種直接、有效的方法和手段[1-5]。紗嶺金礦位于膠東西北部金礦集區內，受著名的焦家斷裂金礦帶的控制。區內大、中型金礦床密布，有新城、三山島、倉上、河東、河西、望兒山、紅布、東季、馬塘等15處礦山[6]，探明金儲量千噸以上。均賦存于NE向斷裂構造帶內，區域成礦地質條件十分優越。然而膠東地區深部賦礦情況與規模等問題引起了地質工作者的高度關注，也是進一步開展深部找礦的關鍵點[7-8]。紗嶺金礦前期地質工作取得了重大的找礦突破，雖然開展了初步的地物化探工作，但是未能針對礦體系統的開展構造疊加暈特征研究。該次重點針對Ⅰ-2號主礦體，理清紗嶺金礦的礦體軸向分帶特征，指導深部找盲礦工作。

1 礦區地質概況①②

紗嶺礦區位于山東省萊州市北東約27km處，距焦家金成礦帶的水平距離最近為1.6km[7-8]。區內地表均被第四紀松散沉積物覆蓋，覆蓋層厚0.5～40m，一般3～8m。第四系下覆大部分地區為新太古代膠東變質雜巖，西北部有少量侏羅紀玲瓏二長花崗巖。焦家斷裂是礦區主要控礦構造，下盤為侏羅紀玲瓏花崗巖，見有偉晶巖、細晶巖、石英閃長玢巖、閃長玢巖、輝綠玢巖和煌斑巖等脈巖(圖1)[9-12]。

Ⅰ-2號礦體為礦區的主礦體，資源量占總資源

量的82.98%。分布于礦區南半部，賦存于斷裂構造帶下盤，黃鐵絹英巖化碎裂巖帶及黃鐵絹英巖化花崗質碎裂巖帶內。礦體呈近長方體形的大脈狀，具分支復合、膨脹夾縮、波狀起伏等特點，產狀與主裂面基本一致，控制礦體走向長2400m，平均走向長1635m；最大延深3358m(256號勘探線)，平均1948m，最大控制垂深1999m，最低見礦工程標高為-1985m；礦體總體走向30°,傾向NW，傾角在25°～38°之間，平均傾角29°。

礦體厚度1.20～125.64m，平均厚度15.59m，厚度變化系數117.74%，厚度穩定程度屬較穩定型；金品位(1.00～23.43)×10-6，平均品位3.04×10-6，品位變化系數105.19%，有用組分分布均勻，程度屬于均勻型。礦體沿走向已封閉，沿傾斜方向深部未封閉(240線～384線)。該單礦體探獲金資源儲量達360余噸，深部找礦潛力較大。

1—第四系；2—早前寒武紀變質巖(新太古代早期馬連莊序列和棲霞序列)；3—白堊紀郭家嶺花崗巖；4—侏羅紀玲瓏花崗巖；5—黃鐵絹英巖化蝕變帶；6—已探明金礦床位置(符號大小代表礦床規模)；7—礦區范圍；F1—焦家斷裂；F2—靈北斷裂；F3—望兒山斷裂圖1 焦家金礦田地質簡圖[8]

該礦床為熱液成礦，熱液本身的演化和交代作用的影響，構造的不斷活動，構成了完整的構造熱液期。在構造熱液期內，成礦是多階段的，根據控礦構造和熱液脈體的相互關系及其與金的成礦關系，將熱液成礦期劃分為4個階段[13]：Ⅰ-黃鐵礦-石英階段。主要共生礦物為石英及黃鐵礦，石英呈白色，黃鐵礦呈粗粒狀，多構成黃鐵礦石英脈。金的含量較少，但成色較高。Ⅱ-金-石英-黃鐵礦階段：主要礦物共生組合為黃鐵礦、石英等，并含有少量絹云母、自然金、銀金礦，呈細脈狀、網脈狀和細脈浸染狀分布于破碎蝕變帶中。Ⅲ-金-石英-多金屬硫化物階段：熱液礦物呈細脈狀、細網脈狀或細脈浸染狀分布于破碎蝕變帶中；Ⅳ-石英-碳酸鹽階段：主要礦物共生組合為石英、碳酸鹽及少量黃鐵礦，呈細脈或網脈狀分布于破碎蝕變巖帶中，并穿切前期熱液脈體。成礦以第Ⅱ，Ⅲ階段為主。

2 礦床地球化學特征

該文選取紗嶺礦區256，272，304，320，328，344線構造疊加暈測試數據，共計3666件，其中圍巖樣品338件(包括斜長角閃巖112件和玲瓏花崗巖226件)。

2.1 礦床地球化學背景

用338件未蝕變的圍巖樣品作為背景樣。經研究得到了圍巖各元素的幾何平均值(背景值)、濃度克拉克值、地殼豐度值(表1)。可以看出，礦區圍巖中微量元素：濃集克拉克值≥1的元素有Au，Pb，Bi，按照從大到小的排序依次是：Bi>Pb>Au。礦床圍巖中斜長角閃巖，以富含Bi，Pb，W為特點；二長花崗巖，以富含Bi，Pb，Au為特點。

表1 紗嶺礦區圍巖的微量元素含量特征

注：量的單位為ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg為×10-9，地殼豐度據黎彤(1976)；濃集克拉克值=均值/地殼豐度。

微量元素在各種巖性中的含量是不同的，隨著深度的變化，其含量也是不同。破碎蝕變帶(黃鐵絹英巖化碎裂巖、黃鐵絹英巖化花崗質碎裂巖、黃鐵絹英巖化花崗巖)各元素含量與圍巖(玲瓏花崗巖及膠東巖群斜長角閃巖)相比：Au，Ag，Hg，Bi元素含量有著顯著的富集；As，Cu，W，Sn也是有一定的富集趨勢。破碎蝕變帶以斷層泥(主裂面)為界，蝕變帶的上下盤中各元素含量相比：Au，Hg，Bi元素含量有著顯著的富集；As，W，Sn也是有一定的富集趨勢(表2)。

2.2 元素組合特征

紗嶺礦區礦床和主礦體的各元素幾何平均值、襯值和背景值如表3所示[3]。利用SPSS19軟件，對數據進行了離群點的迭代處理(箱圖處理)，剔除異常數據至無可剔除為止，即樣品數據符合正太分布。

(1)元素組合：以各元素襯值>1為標準，礦床和主礦體元素組合均為Au，As，Hg，Ag，Cu，Bi，Mo，W，Sn。

表2 礦床巖石微量元素含量統計結果[注]山東省地質調查院，山東省萊州—招遠整裝勘查區深部遠景調查報告，2016年。

注：量的單位為ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg為×10-9；地殼豐度據黎彤(1976)。

表3 紗嶺礦區礦床各元素含量特征

注：量的單位為ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg為×10-9；襯度值=元素幾何均值/該元素背景值。

(2)特征元素組合：以Au元素襯值>10為標準，其他元素襯值>2為標準，礦床元素組合：Au，As，Hg，Bi；主礦體元素組合：Au，As，Hg，Ag，Cu，Bi，W，Sn。兩者共同元素組合：Au，As，Hg，Bi。

(3)變異系數：在礦床和主礦體中Au，Hg，Ag，Cu，Bi元素的變異系數均大于100%，表明這些元素的分布是極不均勻的，存在局部地段的富集或貧化，易于形成明顯異常分帶(表4)。

表4 紗嶺礦區礦床各元素變異系數

注：量的單位為ωB/10-6，其中Au，Ag，Hg為×10-9；變異系數=(該元素標準差/算術均值)×100%。

2.3 R型聚類分析

利用礦床在蝕變帶下盤取2928件樣品數據進行了R型聚類分析，利用SPSS軟件對數據進行處理。采用Ward法和平方Euclidean度量標準，繪制樹狀圖(圖2)。

圖2 紗嶺金礦床元素R型聚類分析圖

由圖2可知，以距離14.2為界，可以將礦床12種微量元素分為3組：①Au，As，Sn，Ag，Cu，Bi；②Mo，W，Sb，Hg；③Pb，Zn。這也反映出成礦的多階段、多期次的復雜性。其中距離10時，Au與As，Sn聚類為一組，與Au礦化或富集關系密切；距離為13時，又與Ag，Cu，Bi聚類為一組，說明是Au的伴生元素，對應金-石英-多金屬硫化物成礦階段；②③兩組元素與Au礦化或富集關系較小，主要是成暈元素，也反映紗嶺金礦床為中低溫巖漿熱液礦床。

3 構造疊加暈特征與模型

3.1 礦床原生暈的異常展布特征

(1)異常下限確定。根據礦區圍巖的地球化學背景，按照參考其他研究實例，確定各指示元素的異常下限[14]。以異常下限作為外帶異常下限值；以異常下限的2～4或4～8倍作為異常中帶、內帶的下限標準。在研究原生暈軸向組分分帶時，為突出各元素在礦體前緣暈、近礦暈、尾暈的差異，對一些元素濃度分帶標準做適當調整[15]。礦床原生暈濃度分帶標準見表5。依據分帶標準，對各元素異常進行圈劃，繪制了各元素的地球化學剖面圖(圖3)。以礦區的328號勘探線剖面為例：

圖3 紗嶺328號勘探線地球化學剖面圖

Au：以金礦體或以金內帶為中心向上、向兩側、向下濃度逐漸降低。

Ag：中帶、外帶異常范圍與Au礦體總體形狀差不多，其中心在礦體中心略偏下方，內帶異常范圍較小，主要在礦體中部、下部，表現近礦暈或尾暈指示元素特征。

Cu，Pb，Zn：Cu異常較強，分帶明顯，范圍比Au異常略小，但濃度中心明顯，且與礦體濃度集中中心基本一致，內帶、中帶異常主要位于礦體的中—中下部，表現為近礦指示元素特征；Pb，Zn均異常較弱，分帶不明顯，且范圍較小，但基本與礦體范圍一致，內帶、中帶主要位于礦體中下或尾部。

根據上述聚類分析結果，Cu與Au成礦關系較密切，是近礦暈指示元素。而Pb，Zn與Au成礦關系不明顯，對Au的指示作用較小。

As：異常較強，分帶明顯，內帶、中帶異常與礦體濃度集中心基本一致，范圍比Au異常略小，主要位于礦體的上部、中部、下部。其中部、下部異常推測為深部盲礦體前緣暈的疊加暈，表現為前緣暈或近礦暈指示元素特征。

Hg：異常范圍較小，分帶不明顯，沿礦體分布，其內帶、中帶范圍小，主要位于礦體的上部、中部、下部。

Sb：異常零星分布，范圍較小，分帶不明顯，其內帶、中帶異常位于礦體的尾部。分布較分散，對金礦指示作用不大。

Bi，Mo，W：Bi異常較強，分帶明顯，與礦體范圍基本一致，內帶、中帶主要位于礦體的上部、中部、下部，且下部異常范圍及高值均大于上部異常，表現為尾暈指示元素特征；Mo異常較弱，范圍較小且零星分布，內帶、中帶主要位于礦體的中部、下部，且以下部異常為主，表現為尾暈指示元素特征；W整體以低值為主，外帶分布范圍較廣，與礦體范圍基本一致，內帶、中帶零星分布，主要位于礦體的中部、下部，且下部異常相對較強，表現為尾暈指示元素特征。

Sn：異常較強，范圍較大，分帶明顯，與礦體范圍基本一致。內帶、中帶主要位于礦體的中部、下部。

通過對12種元素的原生暈異常分析得出：各元素異常在空間展布上存在明顯的濃度分帶，分帶分布特征基本與礦體或蝕變帶的展布特征一致；濃度分帶基本以礦體為中心，各元素的濃集中心位置有所不同；在礦體及其周圍形成異常的12種指示元素對金礦都具有不同程度的指示作用。

各元素在礦體的不同部位出現不同的元素組合。礦體上部：Au，As，Cu中帶、內帶異常；Ag，Zn，Bi，Hg，W，Mo，Sn中帶、外帶異常。礦體中部：Au，As，Cu，Bi中帶、內帶異常；Ag，Pb，Zn，Hg，Mo，Sn中帶、外帶異常。礦體下部：Au，Ag，Cu，Pb，Zn，Bi，W，Sn中帶、內帶異常；As，Sb，Mo中帶、外帶異常；Hg外帶異常。

(2)原生暈軸向分帶特征。研究礦床原生暈的分帶性，可以確定礦床的成礦指示元素及其分帶序列，是進行找礦預測，尤其是尋找隱伏盲礦體的一個有效方法[16-17]。為取得定量解釋資料，選取礦脈鉆孔控制度高的不同勘探線剖面，依次以勘探線上個鉆孔代替不同中段，研究軸向組分分帶特征。該文以328號勘探線剖面為例，選取ZK771，ZK773，ZK802分別代表Ⅰ-2號主礦體的礦頭、礦中、礦尾。采用比重指數法計算，結果如表6所示。

根據前述比重指數法的原則，確定了328號勘探線剖面Ⅰ-2號主礦體的軸向分帶序列自上而下為：Zn-Hg-W-Pb-Mo-As-Sn-Au-Bi-Ag-Cu-Sb。采用相同方法，計算了Ⅰ-2號主礦體在256，320，328，344號勘探線剖面的軸向分帶序列，計算結果如表7所示。

表5 紗嶺金礦床指示元素異常外、中、內帶分帶標準

元素含量單位：除Ag，Hg，Au為×10-9外；其他元素為×10-6。

表6 328線剖面元素軸向分帶序列計算

表7 紗嶺礦區Ⅰ-2號主礦體軸向分帶序列計算結果

綜合結果得出軸向分帶序列：Hg-Zn-Sn-As-Mo-Pb-Cu-Au-Bi-Ag-Sb-W。這與中國金礦床的原生暈軸向分帶序列相比[18]，存在“反分帶”現象：Sb屬于前緣暈元素，此時處于礦尾；As屬于前緣暈元素，此時處于礦中上部；Sn，Mo屬于尾暈元素，此時處于礦體中上部。構造疊加暈出現“反分帶”現象的因素有2點：①應是紗嶺礦區的Ⅰ-2號主礦體沿傾向上淺部及深部均有延伸，受延伸礦體疊加暈影響的結果；②礦床具有多期次多階段成礦特點，受不同成礦期次或階段的原生暈疊加影響的結果。

4 構造疊加暈模型及找礦方向

紗嶺金礦床嚴格受構造控制，并具有多期多階段疊加成礦成暈特點，在4個成礦階段中，金礦主要是Ⅱ，Ⅲ階段成礦成暈的疊加結果。結合李惠教授[18-22]總結的4種模型，經過綜合分析研究，最終建立了紗嶺礦床構造疊加暈理想模式(圖4)。由此可知，礦床中良好的前緣暈指示元素為As-Sb-Hg，近礦暈指示元素為Au-Ag-Cu-Pb-Zn，尾暈指示元素為Bi-Mo-W-Sn。

圖4 紗嶺金礦床構造疊加暈理想模式圖

由256～344線構造疊加暈綜合特征可知，256線近礦暈及前暈從礦頭到礦尾均有較強異常，尾暈在礦尾減弱，推測礦體向下有較大延伸；272線Au元素從頭到尾均見異常，前暈元素與鄰近礦尾出現較強異常，且控制礦體尾部尾暈發育較弱，推測礦體向下有較大延伸；304線Au元素異常帶較寬，礦體尾部前暈元素異常較強，尾暈元素零星出現異常，推測向下有較大延伸；320線近礦暈從頭到尾異常均較強烈，礦尾前暈和尾暈共存，且前暈元素As，Sb異常較強，異常帶較寬，推測礦體向下有較大延伸；344線Au元素異常較發育，其他近礦暈異常較弱，前暈元素從礦頭到礦尾逐漸減弱，推測礦體向下有較小延伸后尖滅。總之，Ⅰ-2號主礦體深部有良好的找礦前景，礦體向深部有一定延深空間，預測礦體側伏方向深部(-1600m之下)有盲礦存在，預測靶位標高為-1600m～-2000m(圖5)。

1—As內帶元素異常；2—As中帶元素異常；3—As外帶元素異常；4—Hg內帶元素異常；5—Hg中帶元素異常；6—Hg外帶元素異常；7—Sb內帶元素異常；8—Sb中帶元素異常；9—Sb外帶元素異常；10—已知礦體；11—預測礦體；12—見礦鉆孔及編號；13—未見礦鉆孔及編號；14—勘探線及編號圖5 256～344線構造疊加暈綜合特征及預測礦體位置圖

5 結論

通過對紗嶺金礦床構造疊加暈特征研究，在豐富了找礦技術手段的基礎上，取得了一定的認識：

(1)紗嶺金礦床前緣暈指示元素為As-Sb-Hg，近礦暈指示元素為Au-Ag-Cu-Pb-Zn，尾暈指示元素為Bi-Mo-W-Sn。

(2)礦體尾部存在前緣暈與尾暈疊加現象，指示深部有良好的找礦前景，為深部找礦提供有力的依據。

(3)預測礦體找礦靶區一處，靶位標高為-1600m～-2000m。目前正在開展鉆孔工程驗證工作，見礦情況良好。

致謝：感謝山東省地質礦產勘查開發局宋明春研究員在文章撰寫期間給予的建議和幫助，感謝編輯老師對該文提出的寶貴修改建議。