夾皮溝金礦田北溝金礦床原生暈特征及深部成礦預測

劉超 程文文 唐學義 李昌壽 那福超 曹戎機 王學陽

摘要： 北溝金礦床位于夾皮溝金礦田北部，夾皮溝北西向構造蝕變帶中段。北溝金礦區內礦體賦存于夾皮溝群片麻巖中，礦石以石英脈型和石英網脈型為主。通過對礦床地質特征、礦石特征及原生暈地球化學特征的研究，認為金礦化與夾皮溝群片麻巖、鉀質花崗巖體、中生代中酸性脈巖關系密切;北西向構造蝕變帶是北溝金礦床主要控礦構造。原生暈分析結果表明，北溝金礦床礦體的元素垂向分帶序列為As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn。通過對北溝金礦床元素垂向分帶模式的分析，結合前緣暈元素Hg異常濃聚中心到礦體頭部距離是240 m，預測在深部1 050 m處存在礦體。通過與已有鉆孔信息進行對比，該處已發現礦體，與本次預測結果一致。

關鍵詞： 原生暈特征;深部;成礦預測;北溝金礦床;夾皮溝金礦田

中圖分類號：TD11 P618.51 文獻標志碼：A

文章編號：1001-1277（2020）11-0016-05 doi：10.11792/hj20201103

夾皮溝金礦田位于華北板塊北緣東段太古宙花崗綠巖帶內，北西向地臺邊緣裂谷型綠巖帶和剪切帶交匯，西伯利亞板塊東部吉黑地塊南側[1-2]。北溝金礦床位于夾皮溝金礦田北西向主剪切帶中段“啞鈴形”鉀質花崗巖北東盤（內外帶），南東與頭道岔金礦床鄰近，北西與老金牛溝金礦床相接[3]。北西向主剪切帶為夾皮溝金礦田主要控礦構造，傾向北東，傾角陡。北溝金礦床由規模不等的多條平行脈組組成，目前已探明礦體賦存最深中段為980 m中段， 深部仍有較大的找礦潛力。本次研究在北溝金礦區530 m～ 935 m中段由上至下進行典型地質現象觀察，同時進行原生暈取樣，對樣品中的16種元素進行分析測試，結合礦床地質特征、礦石特征等，利用元素垂向分帶模式，對深部進行成礦預測，以期為北溝金礦區進一步找礦提供理論支撐。

1 礦區地質特征

礦區出露地層主要為新元古界夾皮溝群，巖性主要為混合片麻巖、注入片麻巖、斜長片麻巖和斜長角閃巖等（見圖1）。片麻巖鉀化強烈，常呈眼球狀、條痕狀、條帶狀等，變晶結構、交代結構，片麻狀構造，巖石因受擠壓作用，常具有片理化構造（見圖2）。斜長角閃巖呈殘留體分布在片麻巖中，局部斜長角閃巖已變質為角閃片巖、角閃巖等。斜長角閃巖集中發育地段常為構造薄弱地帶，為后來斷裂的形成及成礦作用提供有利條件[3]。

礦區構造主要由北西向主剪切帶、礦化蝕變構造帶組成。北西向主剪切帶分布在礦區西側，走向320°～330°， 傾向北東，傾角70°～80°，寬90～130 m。 該剪切帶內由多條平行斷裂、破碎帶及擠壓片理化帶構成，巖性主要為碎裂巖、糜棱巖及千糜巖，且巖脈較多，局部地段有礦體產出。 礦化蝕變構造帶位于礦區中部，沿走向或傾向具有舒緩波狀特征， 寬200～300 m，其內巖石遭受動力變質作用形成的千糜巖、碎裂巖和糜棱巖[4-5]。礦化蝕變構造帶內巖石蝕變強烈，主要為綠泥石化、硅化、碳酸鹽化及絹云母化，其次為滑石化、高嶺土化及黃鐵礦化。礦化蝕變構造帶內斷裂發育，為礦體和巖脈的停積就位提供了場所，是礦區的控礦構造和容礦構造[6]。

礦區內巖漿巖發育，主要為鉀質花崗巖、正長斑巖，巖脈主要為輝綠巖脈和閃長巖脈。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

北溝金礦區內礦體規模不大，總體上小而多，形態、類型復雜。按礦體產出部位，以脈組形式進行編號，0號、10號、11號脈組位于北西向主剪切帶內，其他脈組賦存于主剪切帶上盤的礦化構造蝕變帶中，按遠離主剪切帶編號依次為249號、1號、2號、3號、9號和4號。各脈組產狀近一致，走向320°～330°，傾向北東，傾角70°～90°，礦體總體呈舒緩波狀，圍巖主要為糜棱巖、片麻巖、斜長角閃巖及少量鉀質花崗巖。

249號、0號脈組。249號脈組是位于北西向主剪切帶與上盤礦化構造蝕變帶之間的地表出露礦脈，屬0號脈組上盤和1號脈組下盤的平行脈組。0號脈組為北西向主剪切帶內隱伏礦脈，礦體規模小而分散，平均厚1.63 m，平均金品位20.34×10-6，礦體類型為含金破碎帶型和細脈帶型。

10號、11號脈組。這2條脈組為北西向主剪切帶較深部位的隱伏礦脈，與礦區北西部249號和0號脈組呈深淺對應關系，礦體類型以糜棱巖型及超糜棱巖型為主，次為破碎帶型及細脈帶型，礦體內皆含黃鐵礦、黃銅礦。11號脈組位于10號脈組上盤，局部金品位達75.00×10-6，說明在北西向主剪切帶深部仍有較強的金礦化富集。

1號、9號和4號脈組。1號脈組為北西向主剪切帶上盤礦化構造蝕變帶中地表出露最大的礦脈，礦脈向北西深部側伏明顯，礦脈中部礦體規模相對較大。礦體類型有石英脈型、細脈帶型和糜棱巖型，向深部糜棱巖型礦體增多。9號脈組位于北西向主剪切帶上盤礦化構造蝕變帶東南端，相當于1號脈組南東的延長部分或平行脈組，且位于10號、11號脈組上盤，礦體中銅品位較高，礦體類型以石英脈型為主，次為石英細脈型等。4號脈組為礦化構造蝕變帶中規模較大的表層礦脈，深部礦體零散，是北西向主剪切帶上盤礦化構造蝕變帶中上部的典型礦脈，礦體類型以石英脈型、石英細脈型為主，局部有糜棱巖型，礦體中銅品位普遍較高。

2號、3號脈組。2號脈組為地表出露礦脈，位于1號脈組上盤，礦體類型為含金石英脈型。3號脈組為隱伏礦脈，是位于1號和4號脈組之間的細脈浸染型礦脈，礦體沿走向延伸較小，沿傾向延深較大，呈紡錘形，金品位較低，多為1.00×10-6～4.00×10-6。

2.2 礦石特征

礦石主要以石英脈的形式賦存在礦化蝕變構造帶中[7-8]，根據金屬礦物在不同圍巖中的賦存狀態，將礦石分為2種自然類型：含金多金屬石英脈型和含金多金屬浸染型。其中，含金多金屬石英脈型礦石中金與金屬硫化物共生，以條帶狀、網脈狀、脈狀、塊狀、團塊狀、角礫狀及浸染狀賦存于石英脈中。含金多金屬浸染型礦石中金與細粒金屬硫化物沿石英脈上下盤圍巖交代或呈石英細脈交織而成網脈;賦存于圍巖中，形成工業礦體。

3 原生暈地球化學特征

針對北溝金礦區530 m、570 m、610 m、650 m、690 m、730 m、770 m、810 m、850 m、890 m、935 m、980 m 12個中段進行原生暈取樣，共采集原生暈樣品153件。對采集的樣品進行Ag、Au、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Te、Mo、W、Bi、Mn、S、Co、Ni等16種元素的分析測試，測試結果通過聚類分析、因子分析優化出最佳找礦元素組合及指標，為深部找礦提供依據。

聚類分析是將樣品中所含的多變量按照相關關系實現變量分類的統計方法[9]。原生暈樣品成礦元素聚類分析譜系圖見圖3。

由圖3可知，與Au元素最密切相關的元素為S、Co、Te，與北溝金礦區井下觀察到的礦體多為硫化物現象一致，S-Te-Co-Au與Hg具有較強相關性， 因此Hg元素異常可能對金成礦具有重要指示意義。Au元素與Te、Co、S元素相關性好，Ag元素與W、Pb、Bi元素相關性較強，可形成元素組合S-Te-Co-Au-Hg-W-Bi-Pb-Ag-Cu，表明Au元素與其他元素易共同賦存，即易形成多金屬礦體。成礦元素組合特征表明，北溝金礦床成礦具有多期多階段特征。

3.2 因子分析

對北溝金礦區的原生暈樣品分析結果進行了基于主成分變量的因子分析[10]，結果見表1。

由表1可知，礦區內成礦元素來源復雜，成礦作用受多種因素控制。根據因子分析，可提取5個主因子，分別為：F1控制S、Mo、Co、Te、Hg、Au元素，表明礦區含礦較好的礦石類型應為富硫型;F2控制Ag、Pb、Cu、W、Co、Bi元素，代表與成礦關系密切的親硫元素組合;F3控制Ni、Mn元素，伴生Co元素，該組合在礦區常以礦體下部或尾暈出現，Co、Ni為造巖元素，隨巖漿熱液活動，可能與礦區成礦和巖漿熱液活動相關;F4控制As、Sb元素，該元素組合通常在夾皮溝金礦田內礦體上部或頭暈出現，可作為重要的找礦標志;F5控制Zn元素，伴生Pb元素。

綜合聚類分析及因子分析結果，認為與金成礦密切相關的元素為S、Te、Co，其次為Hg，結合頭暈元素通常為As、Sb，尾暈元素為Ni、Co和Mn的組合，可作為礦區深部找礦的指示標志;造巖元素組合暗示北溝金礦床成礦與巖漿活動密切相關;Ag、Pb、Cu、W、Co、Bi元素作為成礦關系密切的親硫元素組合，代表著成礦元素來源復雜，且易形成多金屬礦體。

4 深部成礦預測

4.1 元素垂向分帶規律

對北溝金礦區原生暈樣品分析結果按格氏方法進行處理，得到元素分帶指數（見表2）。利用分帶指數進一步提取元素垂向貢獻值，求得北溝金礦床元素垂向分帶序列為：Ni-As-Pb-Sb-Mo-Cu-Te-Au-Mn-Hg-S-Zn-W-Ag-Co-Bi，得到的垂向分帶序列顯得雜亂無章，這是由于在取樣范圍內礦體多為平行排列的小礦體，相鄰礦體存在疊加干擾。

利用成礦元素的相關性、聚類特點及單元素地球化學分布特征，并參考前人已經得出的元素垂向分帶序列[11]，修正分帶指數，得出北溝金礦床理想分帶序列：前緣元素組合為As-Hg-Sb-Ag，礦體暈元素組合為Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn，礦體下部及尾暈元素組合為Ni-Co-Mo-W-Mn，即As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn。

4.2 成礦預測與驗證

根據原生暈垂向分帶模式，結合前緣元素，借助前人類似成果，推算北溝金礦區已知礦體與前緣元素異常中心間的垂向距離，利用該距離進一步推測深部礦體位置（見圖4）。

由圖4可知，As、Hg元素異常自上而下有3個異常段，分別是530 m～570 m中段、650 m中段和770 m～850 m中段。由于原生暈樣品的采集受到工程不到位、多處老巷道坍塌、采空區安全封閉及全巷混凝土噴漿等限制， 未能進行系統采樣，因此As、Hg元素的異常可能是不完整的，但可通過已有資料[11]進一步分析其與礦體之間的位置關系。530 m～570 m 中段As、Hg元素異常可能指示了770 m～810 m 中段存在礦體，650 m中段As、Hg元素異常指示了890 m中段存在礦體。如果530 m～850 m中段As、Hg元素異常是連續的，則礦區內礦體可能是相對連續出現的，事實上北溝金礦區內礦體在各個不同中段均有賦存，只是呈現出小礦體錯列現象。朱泰天等[11]在三道岔金礦區預測上述2段As、Hg元素異常指示的礦體所在位置間距均為240 m左右，即前緣元素Hg異常濃聚中心到礦體頭部距離是240 m。770 m～850 m中段As、 Hg元素異常濃聚中心位置在810 m中段，據前述As、Hg元素異常中心與礦體位置距離是240 m，預測深部1 050 m處應存在礦體。

事實上，這一結果與北溝金礦區鉆探結果相一致。2012年，北溝金礦區在890 m中段22勘探線前后施工的2個鉆孔，編號分別為ZK89022-1、ZK89022-2。鉆孔ZK89022-1 在孔深166 m處探獲礦體（見圖5），該礦體厚1.81 m，金平均品位5.87×10-6。 該位置相當于坑口深度1 053 m，與本次預測的1 050 m處存在礦體相吻合。 綜上所述，利用原生暈垂向分帶序列在夾皮溝斷裂帶的次級剪切帶上進行找礦是可行的。

5 結 論

1）北溝金礦床元素分帶序列：前緣元素組合為As-Hg-Sb-Ag，礦體暈元素組合為Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn， 礦體下部及尾暈元素組合為Ni-Co-Mo-W-Mn，即As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn。

2）利用前緣元素As、Hg元素異常濃聚中心到礦體頭部距離是240 m，預測深部1 050 m處應存在礦體。結合已有鉆孔信息，該處已探獲礦體。因此，利用原生暈垂向分帶序列在夾皮溝斷裂帶的次級剪切帶上進行找礦是可行的。

[參 考 文 獻]

[1]古大祥，聶世嘉，劉超，等.吉林夾皮溝金礦區二道溝金礦床成礦條件及找礦標志[J].黃金，2017，38（11）：19-23.

[2] 劉超，任玉東，李昌壽，等.夾皮溝礦區西北岔區地球化學特征及找礦標志[J].黃金，2018，39（10）：11-16.

[3]郭曉東.吉林省樺甸市北溝金礦床地質特征及深部找礦方向[J]. 甘肅冶金，2011，33（6）：78-81.

[4] 顏世忠，錢秀珍，楊玉清，等.夾皮溝主剪切帶基本特征及找礦方向[J].礦產勘查，2010，1（增刊1）：43-46.

[5]顏世忠，張宏，劉芳.夾皮溝主剪切帶基本地質特征及資源遠景[J]. 長春工程學院學報（自然科學版），2007，8（2）：45-48.

[6]李碧樂，孫豐月，姚鳳良.吉林省夾皮溝金礦區控礦構造研究[J]. 地質找礦論叢，2003，18（2）：113-117，121.

[7] 蔣榮清，戴新義，劉勁鴻.吉林省夾皮溝金礦地質特征及成因探討[J].吉林地質，1990，9（4）：19-26.

[8] 楊玉清，祁玉海.夾皮溝金礦集中區礦床地質特征及找礦方向探討[J].黃金，2008，29（2）：14-18.

[9] 陽正熙.地學數據分析教程[M].北京：科學出版社，2008.

[10]錢建平，陳宏毅，孫濤，等.山東招遠前孫家金礦床地質和元素地球化學研究[J].地球化學，2010，39（3）：213-228.

[11] 朱泰天，葉勝勇，吳軍.夾皮溝地區金礦地球化學異常模式及深部成礦預測[J].礦產與地質，1991，5（1）：54-59，49.

Primary halo characteristics and deep metallogenic prediction

of Beigou Gold Deposit in Jiapigou Gold Field

Liu Chao1，Cheng Wenwen1，Tang Xueyi1，Li Changshou1，Na Fuchao2，Cao Rongji3，Wang Xueyang1

（ 1.Changchun Gold Research Institute Co. ，Ltd.;

2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，China Geological Survey ;

3.Earthquake Administration of Jilin Province ）

Abstract： Beigou Gold Deposit is located in the north of Jiapigou Gold Field and in the middle of the NW-trending structural alteration zone of Jiapigou.The ore body occurs in gneisses of Jiapigou group，and the ores are mainly quartz vein type and quartz stockwork type.Based on the study of geological characteristics，ore characteristics and primary halo geochemical characteristics of the deposit，it is considered that gold mineralization is closely related to gneisses of Jiapigou group，potassic granites，and Mesozoic intermediate-acid dykes.The NW-trending structural alteration zone is the main ore-controlling structure of Beigou Gold Deposit.The results of primary halo analysis show that the longitudinal vertical zonation sequence of the Beigou Gold Deposit is As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn.Based on the analysis of vertical geochemical zonation pattern of element in Beigou Gold Deposit，and the fact that the distance from the abnormal center of frontal halo elements Hg to the head of the ore body is 240 m，it is predicted that the ore body should be at the depth of 1 050 m.Through the comparison of the existing drilling information，the ore body has been found，which is consistent with the prediction results.

Keywords： primary halo characteristics;deep part;metallogenic prediction;Beigou Gold Deposit;Jiapigou Gold Field