冀東水泉溝一帶地球化學特征及找礦潛力

王 倩，韓小賓，熊 超

(1.河北地質大學地球科學學院； 2.河北省地震局唐山地震監測站； 3.河北省地礦局第八地質大隊)

水泉溝一帶地處燕山南麓低山丘陵區，緊鄰偏道溝金礦床，處于馬蘭峪復背斜西段，是金、鐵、鉬等礦產的集中產地。含金建造及礦源地體、構造及變質變形作用、花崗巖和成礦流體時空耦合，構成了本區“四位一體”的金礦成礦模式[1]。

通過在水泉溝一帶開展1 ∶1萬土壤地球化學測量、地質填圖、槽探查證等工作，初步圈定了針對金的找礦靶區。根據相似類比法，通過與緊鄰的偏道溝金礦床進行對比分析[2]，預測水泉溝一帶金資源量達到小型金礦床規模，進一步表明該地區具有良好的找礦潛力。

1 區域及研究區地質

1.1 區域地質

研究區位于華北克拉通北緣中段的燕遼金成礦帶南部，冀東金礦集中區西部，華北地臺燕山臺褶帶馬蘭峪復背斜西段[3-4]。區域內太古界變質基底構成背斜軸部，中—上元古界及以后的沉積蓋層構成背斜南北兩翼，出露地層有太古界遷西群馬蘭峪組變質巖系、元古界長城系下統及第四系。

區域內巖漿活動頻繁，太古代旋回期，巖漿活動僅保留一些蛇紋石化、透閃石化輝橄巖、輝石巖，多呈透鏡狀、橢球狀或似層狀產于片麻巖中，多成群出現，構成規模不等的超基性小巖株群；燕山期巖漿活動強烈，沿近東西向構造帶形成一系列規模不等的中酸性侵入體，規模較大的巖體主要有王坪石巖體、茅山巖體、前分水嶺巖體等[5]；巖脈種類繁多，基性—酸性—堿性巖脈均有出露，以燕山期形成的巖脈為主，其次為偉晶巖脈、石英脈等。

1.2 研究區地質

研究區出露地層比較簡單，主要為太古界馬蘭峪組(Arm)角閃斜長片麻巖、小關莊片麻巖(Xgn)及秋花峪片麻巖(Qgn)。礦區發育北東向及北西向綠片巖相韌性剪切帶(見圖1)，并且有更晚期的北東向、北北東向、北西向、北北西向脆性斷裂、構造片理化帶與之疊加[6]。礦區巖漿活動較弱，僅零星分布花崗巖脈、花崗斑巖脈等異常小型巖脈。

2 水系沉積物地球化學特征

1 ∶5萬水系沉積物測量圈定的AS-1水系沉積物綜合異常覆蓋研究區[7]，該綜合異常由Au、Ag、Pb、Cd、Hg、W元素組成(見圖2、表1)，異常面積5.60 km2，為乙1類異常，以Au、Ag為主成礦元素，Au異常面積4.69 km2，Au最大值898.00×10-9，平均值213.47×10-9；Ag異常面積4.96 km2，Ag最大值7.05×10-6，平均值1.95×10-6。Pb、Cd、Hg、W為主要伴生元素。Au、Ag、Pb、Cd、Hg、W異常均為內帶異常，各元素濃集中心一致，分帶明顯。該綜合異常與區域內北東向、北西向斷裂套合較好，異常中心位于構造交會部位，具有較好的找礦前景。

1—馬蘭峪組 2—秋花峪片麻巖 3—小關莊片麻巖 4—花崗斑巖脈 5—花崗巖脈 6—綠片巖相韌性剪切帶 7—綠泥石絹云母片巖帶 8—斷裂及編號 9—礦化石英脈 10—地層產狀圖1 水泉溝一帶地質圖

3 土壤地球化學特征

3.1 元素含量特征

針對AS-1水系沉積物綜合異常劃定的5 km2研究區，開展了1 ∶1萬土壤地球化學測量工作，垂直研究區主體構造方向布設了土壤地球化學測量的測線，測線走向123°，采樣網度為100 m×40 m，共采集土壤樣品1 305件，測試元素為Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、Sn、W、Zn，共12種元素。依據分析測試結果，對各元素平均值、變異系數、富集系數等地球化學參數[8-10]進行了統計，結果見表2。由表2可知：富集系數大于4.00的元素僅有Au，富集系數高達31.24，顯示了Au元素的強烈富集特征。富集系數為2.00～4.00的元素有Ag、Cu、Hg、Pb、W、Zn，說明這些元素在研究區內有顯著的富集。變異系數大于2.00的元素有Au、Ag、Bi、Hg、Pb、Sb、W，表現出強分異特征，說明這些元素具有較大的成礦潛力。綜上所述，研究區Au、Ag等元素存在局部富集成礦的可能性。

1—馬蘭峪組 2—秋花峪片麻巖 3—小關莊片麻巖 4—花崗斑巖脈 5—綠片巖相韌性剪切帶 6—綠泥石絹云母片巖帶 7—斷裂 8—地層產狀圖2 AS-1水系沉積物綜合異常剖析圖

表1 AS-1水系沉積物綜合異常特征

表2 研究區土壤地球化學參數統計結果

3.2 元素組合特征

3.2.1 相關性分析

對研究區土壤地球化學元素原始測試數據進行相關性分析，結果見表3。由表3可知：Au與Ag、As元素呈正相關關系，相關系數分別為0.59和0.51；Ag與As、Au、Pb、Sb、Zn元素呈正相關關系，相關系數為0.53～0.71。由此可見，研究區中低溫元素組合Au-As-Ag-Pb-Sb-Zn可能為同一成礦階段的元素組合，中低溫構造熱液發育，As、Ag、Pb、Sb、Zn元素可作為尋找Au的指示元素。

表3 元素相關系數矩陣

3.2.2 因子分析

對研究區土壤地球化學元素原始測試數據進行基于主成分變量的R型因子分析，按照特征值大于1.00提取了4個因子：F1、F2、F3和F4(見表4)。F1因子方差貢獻率最大，為41.29 %，為主要因子，反映了主要地質環境背景。F1因子由Au、Ag、As、Cu、Hg、Pb、Sb、Zn元素組成，反映了多金屬硫化物相關信息，成礦作用以中低溫熱液成礦作用為主，在Au元素富集成礦過程中，伴隨有Ag、As、Cu、Pb、Zn等元素的富集作用。F2和F4因子主要反映W、Bi高溫元素組合，是反映高溫熱液階段作用的主要因子。F3因子主要代表為Sn元素，Sn元素具有親氧、親硫、親鐵的三重屬性，在不同物理化學條件下具有不同地球化學親和性，聚類分析顯示Sn元素與其他元素相關性較弱。F4因子反映Sn元素未與研究區內主成礦元素同時遷移。

表4 R型因子分析結果

3.3 綜合異常特征

通過1 ∶1萬土壤地球化學測量，結合土壤地球化學參數，以剔除高值點后的平均值加2倍標準離差作為異常下限，并根據地質規律及經驗進行適度調整，確定了各元素的異常下限并圈定了異常，將AS-1水系沉積物綜合異常進一步分解為4個綜合異常，編號分別為AP-1、AP-2、AP-3和AP-4(見圖3)。

1—馬蘭峪組 2—秋花峪片麻巖 3—小關莊片麻巖 4—花崗斑巖脈 5—花崗巖脈 6—綠片巖相韌性剪切帶 7—綠泥石絹云母片巖帶 8—斷裂及編號 9—礦化石英脈 10—地層產狀 11—Ag異常 12—Au異常 13—Cu異常 14—Pb異常 15—Zn異常 16—Hg異常 17—Sb異常 18—As異常 19—Mo異常 20—W異常 21—Bi異常 22—綜合異常及編號圖3 研究區土壤地球化學綜合異常圖

AP-1綜合異常呈近橢圓狀，長軸方向為北北東向,異常面積約0.103 km2，元素組合包括Au、Ag、Hg、Bi、Sb、Zn、W、Pb、As、Mo。該綜合異常以Au為主成礦元素，Au最大值500.00×10-9，平均值150.20×10-9，襯度7.51。各元素異常套合較好，除Mo異常外，其余異常均為內帶異常。各元素濃集中心一致，分帶明顯。該綜合異常區出露角閃斜長片麻巖，發育近南北向、北東向小規模斷裂，小規模石英細脈較為發育，見有北西西向閃長玢巖脈，蝕變礦化較為分散，褐鐵礦化、硅化較為普遍，受構造裂隙及巖石解理裂隙控制。黃鐵礦化主要與石英脈同時出現，推斷該綜合異常與構造蝕變帶及含金石英脈發育有關。

AP-2綜合異常呈不規則狀，異常面積約0.100 km2，元素組合包括Au、Sb、Pb、Ag、Hg、W、As、Zn、Bi、Cu、Mo。該綜合異常以Au為主成礦元素，Au最大值500.00×10-9，平均值178.16×10-9，襯度8.91。各元素異常套合好，濃集中心一致，分帶明顯。該綜合異常區出露角閃斜長片麻巖，斷裂主要呈近南北向及北西向展布，局部發育小規模含金石英脈，發育硅化、黃鐵礦化。

AP-3綜合異常呈不規則狀，異常面積0.445 km2，元素組合包括Au、Hg、Ag、W、Pb、Bi、Sb、As、Mo、Cu、Zn。該綜合異常以Au、Ag為主成礦元素，Hg、W、Pb、Bi等為主要伴生(指示)元素。其中，Au最大值500.00×10-9，異常面積0.350 km2，襯度10.75。各元素異常套合較好，分帶明顯，濃集中心基本一致，分布形態受韌性剪切帶及斷裂控制。該綜合異常區出露角閃斜長片麻巖，為北東向韌性剪切帶、北東向斷裂與北西向構造破碎帶交會疊加處，規模較大的構造包括韌性構造F3、F5斷裂，脆性構造F2、F4、F6斷裂，石英脈較發育，蝕變礦化較為普遍。其中，褐鐵礦化、硅化最為常見，前者多發育于裂隙發育部位，后者以石英脈和硅化片麻巖的形式出現。在構造疊加部位蝕變礦化尤其強烈，個別部位可見明顯黃鐵礦化，局部見鉀長石化、綠簾石化。各元素異常濃集中心處于構造疊加部位，在其附近韌-脆性構造疊加部位進行了槽探工程揭露及采樣控制，基本分析結果顯示，樣品均有不同程度的礦化，Au最高品位1.60×10-6，Ag最高品位30.60×10-6。

AP-4綜合異常呈北東向啞鈴狀分布，異常面積0.212 km2，元素組合包括Au、Ag、Bi、Hg、W、Pb、Mo、As、Sb、Cu。該綜合異常以Au、Ag為主成礦元素，其他元素為主要伴生(指示)元素。其中，Au最大值500.00×10-9，平均值227.21×10-9，襯度11.36。各元素異常套合好，分帶明顯，濃集中心一致。該綜合異常形態主要受韌性剪切帶控制，主要發育于韌性剪切帶與脆性構造疊加部位。該綜合異常區出露角閃斜長片麻巖，發育北東向韌性剪切帶、北西向小規模構造蝕變帶，褐鐵礦化較為強烈，局部硅化較強，偶見黃鐵礦化。局部見小規模石英脈、閃長巖脈。在韌-脆性構造疊加部位施工了槽探工程揭露，Au最高品位0.81×10-6，Ag最高品位2.00×10-6。

4 成礦條件及找礦潛力

研究區位于馬蘭峪復背斜西段，密云—喜峰口東西向大斷裂在其北部通過，該斷裂為區域主干斷裂。研究區處于遵化馬蘭峪—遷西三屯營鐵金找礦遠景區北段，具有良好的成礦地質條件。燕山期巖漿活動不僅使研究區內早期形成的近東西向、北西向斷裂活化，而且形成了一系列北東向褶皺和斷裂。東西向、北西向與北東向構造交織在一起，構成了構造主體格架。強烈的構造運動，伴隨強烈的巖漿活動，除有大量的巖漿噴發外，還有大量的巖體侵入，為金礦床的形成提供了充足的成礦流體及熱源。研究區發育北東向及北西向綠片巖相韌性剪切帶，并且有更晚期的北東向、北北東向、北西向、北北西向脆性斷裂、構造片理化帶與之疊加。二者的交會部位及剪切擴容部位均成為金礦床的重要容礦空間，最晚期(中生代)形成的構造片理化帶對金礦床起直接和主要控制作用，當其與北東向韌-脆性剪切構造帶疊加時，對成礦尤其有利，具有重要經濟價值的含金石英脈均賦存在角閃斜長片麻巖的構造片理化帶(綠泥石絹云母片巖帶)中[11-14]。

1 ∶1萬土壤地球化學測量在1 ∶5萬水系沉積物綜合異常濃集中心圈定了4處以Au、Ag為主成礦元素的綜合異常，且異常中心均位于構造疊加部位，通過對AP-3和AP-4綜合異常進行槽探工程揭露，證實二者均為礦致異常，說明研究區具有良好尋找金的潛力。

研究區緊鄰偏道溝金礦床，二者地層條件、構造條件基本相同，水系沉積物綜合異常均以Au、Ag為主成礦元素，主要伴生元素為Pb、Cd等，異常濃集中心均位于韌-脆性構造帶疊加部位，因此推斷研究區與已開采的偏道溝金礦床具有相似的地球化學成礦背景，同樣具有良好的成礦條件。本次采用相似類比法，對研究區與已知偏道溝金礦床進行對比，從而對研究區Au資源量進行定量預測，計算公式如下：

Ar=CmSaR/(CmlSal)

(1)

式中：Ar為研究區預測Au資源量(kg)；Cm、Sa分別為研究區Au元素的平均值(10-9)和異常面積(km2)；R為偏道溝金礦床Au探明資源量(kg)；Cml和Sal分別為偏道溝金礦床的Au元素平均值(10-9)和異常面積(km2)。

研究區金資源量預測結果見表5。由表5可知：研究區預測Au資源量可達1 070.64 kg，達到小型金礦床規模，說明研究區具有良好的找礦潛力。

5 結 論

1)水泉溝一帶土壤中Au、Ag元素的含量相對較

表5 Au資源量預測結果[6-7]

高，富集系數和變異系數均顯示Au、Ag等元素具有局部富集成礦的潛力。

2)水泉溝一帶圈定了4處以Au、Ag為主成礦元素的綜合異常，并對AP-3和AP-4綜合異常進行了查證，證實均為礦致異常，實現了找礦突破。

3)對水泉溝一帶成礦地質條件和土壤地球化學測量成果進行綜合分析，并與鄰近的偏道溝金礦床進行對比，認為其具有良好的找礦潛力。