焦家金礦深部原生暈地球化學特征

康愷,鈕濤，周曉萍

(山東省第六地質礦產勘查院,山東 威海 264209)

隨著地質工作程度的提高，僅依靠宏觀標志直接找礦難度愈來愈大，利用地球化學方法(顯微標志)進行礦產勘查，擴大了找礦標志。膠東半島西北部是我國最重要的金礦集區(qū)，發(fā)育焦家金礦帶、三山島金礦帶和招平金礦帶，已探明金礦床百余處[1]。前人對焦家金礦田的寺莊、焦家深部、朱郭李家礦區(qū)進行了較多的調查和深入研究[2-4]。該文運用地球化學原生暈找礦法對焦家深部成礦進行研究和探討，分析礦床深部不同部位具有代表性微量元素的異常規(guī)律和分布特征，總結各組分原生暈異常在空間上的分布規(guī)律，建立了理想地球化學原生暈異常模型，并總結了該區(qū)找礦標志，預測了礦床深部盲礦體的出露位置。

1 礦床地質特征

焦家金礦位于焦家斷裂帶的中段，區(qū)內地層以第四系為主；巖漿巖廣布，主要有分布在焦家斷裂帶上盤的新太古代馬連莊序列欒家寨單元和分布在焦家斷裂帶下盤的中生代晚侏羅世燕山早期玲瓏序列崔召單元；區(qū)內脆性斷裂構造發(fā)育，NNE—NE向斷裂構造為區(qū)內主體控礦構造，此組斷裂主要包括焦家主干斷裂、望兒山分支斷裂等。焦家主干斷裂全長15km，寬度140～500m，控制斜深4040m，走向0°～30°，傾向NW。北段傾角12°～26°;南段傾角12°～40°。斷裂總體沿馬連莊序列斜長角閃巖與玲瓏序列二長花崗巖接觸帶展布，局部發(fā)育于玲瓏序列二長花崗巖中。構造帶內碎裂巖、碎裂狀花崗巖對稱分布，即以斷層泥為中心，由內向外碎裂程度減弱，依次為碎裂巖、碎裂狀花崗巖[5]。在礦體劃分中，按不同蝕變巖帶控制，分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ,Ⅴ號4個礦(化)體群。研究區(qū)內Ⅰ號礦體為主礦體，緊靠主裂面分布，產于黃鐵絹英巖化碎裂巖和黃鐵絹英巖化花崗質碎裂巖帶內，局部向下延入黃鐵絹英巖化花崗巖帶內。

2 礦床深部元素地球化學特征

2.1 樣品采集與分析

通過對焦家深部112線、128線、136線和152線的31個鉆孔不同部位進行系統(tǒng)采樣，以主裂面上部巖石(主裂面上推100m)采取約100m孔深，取樣間距按5～6m，主裂面下盤至終孔，按3m左右間距取樣，共采集微量元素樣品2367件。經過系統(tǒng)分析，選擇Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，Hg，W，Mo，Sn 12種微量元素進行了分析測試。

2.2 微量元素在蝕變帶及圍巖中含量及變化

以主裂面為中心，將蝕變帶劃分為上盤弱蝕變帶、上盤強蝕變帶、礦體、下盤強蝕變帶、下盤弱蝕變帶及下盤圍巖。微量元素含量平均值及分布特征見表1、圖1?？梢钥闯觯⒘吭卦诓煌g變帶及圍巖中含量及分布呈現(xiàn)以下特征：

(1)根據(jù)王炳成[6]的玲瓏花崗巖平均值相比，在焦家深部金礦蝕變帶及礦體中，各種微量元素均有不同程度地富集，其中Au,Ag,Pb,Bi,Hg,W為4～20倍的富集強度;Cu,Mo,Zn,As為0.5～2倍的富集強度;Sn和Sb富集強度略低于玲瓏花崗巖平均值。

表1 焦家深部不同蝕變帶及圍巖中微量元素含量平均值

注：玲瓏花崗巖平均值數(shù)據(jù)據(jù)文獻[6];Au,Ag,Hg量單位為×10-9，其余微量元素為×10-6，()內數(shù)字為統(tǒng)計樣品個數(shù)。

①—上盤弱蝕變帶,②—上盤強蝕變帶;③—礦體;④—下盤強蝕變帶;⑤—下盤弱蝕變帶;⑥—下盤圍巖圖1 焦家深部不同蝕變帶及圍巖中微量元素分布特征(據(jù)鄢明才等,1997年)[7]

(2)Au,Ag,Cu,Hg從上盤弱蝕變帶→上盤強蝕變帶→礦體→下盤強蝕變帶→下盤弱蝕變帶→下盤圍巖呈現(xiàn)出弱→強→弱的變化規(guī)律。4種元素含量均在礦體中達到最大值，且元素含量在下盤蝕變帶中均高于上盤蝕變帶，Au元素最為明顯。

(3)Pb,Zn,W從上盤弱蝕變帶→上盤強蝕變帶→礦體→下盤強蝕變帶→下盤弱蝕變帶→下盤圍巖呈現(xiàn)出強→弱依次遞減的變化規(guī)律。3種元素的含量均在上盤弱蝕帶中達到最大值;Pb,Zn在下盤弱蝕變帶中達到最小值;W在下盤圍巖中達到最小值。

(4)Bi,As從上盤弱蝕變帶→上盤強蝕變帶→礦體→下盤強蝕變帶→下盤弱蝕變帶→下盤圍巖呈現(xiàn)出弱→強→弱的變化規(guī)律。3種元素含量在礦體中均達到最大值。As元素含量在上盤蝕變帶中均略高于下盤蝕變帶，Bi元素含量在上盤蝕變帶中均低于下盤蝕變帶。

(5)Sn,Mo從上盤弱蝕變帶→上盤強蝕變帶→礦體→下盤強蝕變帶→下盤弱蝕變帶→下盤圍巖總體分布平緩，未出現(xiàn)大幅度的起伏狀態(tài)。

(6)Sb從上盤弱蝕變帶→上盤強蝕變帶→礦體→下盤強蝕變帶→下盤弱蝕變帶→下盤圍巖呈現(xiàn)出強→弱→強→弱→強的變化規(guī)律。其在下盤圍巖達到最大值，在上盤弱蝕變帶和礦體中出現(xiàn)高值區(qū)。

2.3 元素相關分析

通過對樣品微量元素相關性分析后，相關系數(shù)矩陣如表2所示。在0.01水平層上，Au與Ag,Cu,Hg,Bi,As等元素呈顯著性相關;推測它們是在同一成礦期形成的。Au與Pb,Zn等元素呈現(xiàn)弱正相關和弱負相關;體現(xiàn)Pb,Zn這樣的親硫元素易于極化，易熔于硫化鐵熔體，反映Au與Pb,Zn生成于不同的成礦階段。Ag,Cu,Pb,Zn,W這些元素相互之間表現(xiàn)相關性較好，體現(xiàn)這些親硫元素和親氧元素在金屬硫化物成礦階段有著相似的遷移運動和沉積條件，是不同成礦階段的累積疊加反映。

表2 焦家金礦深部各元素相關系數(shù)矩陣

注：玲瓏花崗巖平均值數(shù)據(jù)據(jù)王炳成[6]；**相關性在0.01層上顯著(雙尾)；*相關性在0.05層上顯著(雙尾)。

聚類分析是利用元素之間的相關系數(shù)來度量元素間的親密程度進而達到元素分類的目的[8-9]。該次利用SPSS專業(yè)統(tǒng)計分析軟件，通過主成分分析，對變量進行R型聚類分析，最終得到各指示元素的聚類分析譜系(圖2)。

圖2 各指示元素R型聚類分析譜系圖

元素組合是元素親和性在地質體內的具體表現(xiàn)[10]。當相關系數(shù)取值25時，各元素可分為3個大類，分別為W-Zn-Pb-Ag-Sb，Bi-Au-Cu-As-Hg和Mo-Sn。親氧元素W與親硫元素Zn,Pb,Ag和Sb的相關性，反映出Zn,Pb,Ag可能出現(xiàn)在石英-多金屬硫化物階段，在相似的條件下富集保存。親鐵元素Au與親硫元素Bi,Cu,As,Hg的相關性，反映出這些元素出現(xiàn)在主成礦期，由于壓力溫度的降低金開始大量沉淀，其他伴生元素濃度增大。礦頭暈的代表元素Hg的出現(xiàn)，可反映區(qū)內金礦體經歷了多期次的礦化作用。

3 礦床深部原生暈分帶特征

3.1 微量元素地球化學分帶

通過計算統(tǒng)計12種微量元素的均值、均方差，剔除各微量元素的高值點，對剔除高值點后的數(shù)據(jù)進行二次均值、均方差的計算，利用均值加上0.5倍均方差，確定各元素的異常下限(表3)。

表3 焦家金礦深部各元素異常下限

注：Au,Ag,Hg量單位為×10-9，其余微量元素為×10-6。

該次研究以異常下限的1.5倍，2倍作為異常中帶和內帶的下限標準，劃分標準見表4。

表4 焦家金礦深部各元素異常外、中、內帶分帶標準

注：Au,Ag,Hg量單位為×10-9;其余微量元素為×10-6。

3.2 各元素異常特征

通過綜合研究112線、128線、136線和152線地球化學異常剖面圖(圖3)，根據(jù)每條剖面的化學異常特點，分析總結相同與不同之處，得出焦家金礦深部地球化學異常特點及其分帶性。

Au元素中、外帶較為發(fā)育，主要分布在主裂面下盤礦體和強蝕變帶中，緊密圍繞礦體，與礦體完全重疊，形態(tài)和產狀與礦體一致。從剖面中可以看出元素的富集沉淀較為穩(wěn)定，從-400m～-1300m標高均有不同程度的發(fā)育。

Ag,Cu,Bi,Sn元素內、中、外帶均發(fā)育且中、外帶發(fā)育規(guī)模大、范圍廣，主要分布在主裂面上下盤強蝕變帶中，形態(tài)和產狀與蝕變帶一致。內帶與礦體部分重疊，中、外分布范圍較大，常包圍礦體發(fā)育在強蝕變帶中。

Zn,Pb元素內、中、外帶均發(fā)育，主要分布在主裂面上盤的強、弱蝕變帶中，少量分布在主裂面下盤的礦體和強蝕變帶中。元素分布范圍較小，主要在-400m～-800m標高范圍內，有較小一部分與礦體重疊。

Hg,As,Bi元素內、中、外帶均發(fā)育，內帶規(guī)模較小。主要分布在主裂面上下盤強蝕變帶中，少部分分布于主裂面下盤弱蝕變帶中。分布范圍主要在-400m～-800m標高范圍和-900m～-1300m標高范圍。在蝕變帶淺部范圍與礦體有部分重疊。

W,Mo元素內、中、外帶均發(fā)育。主要分布在主裂面下盤強蝕變帶中，部分分布在礦體和主裂面上盤強蝕變帶中。分布范圍主要在-1000m～-1300m標高范圍，少量出現(xiàn)在礦體中部-800m～-1000m標高中。

每次成礦過程形成的礦體都有自己的前緣暈、近礦暈和尾暈[11-14]。通過分析剖面中各種微量元素的分帶特征和分布特點，得出以下規(guī)律：

(1)焦家金礦深部主要指示元素為Au,Ag,Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi,Hg,W,Mo和Sn，分為礦頭暈、礦中暈和礦尾暈。

(2)Hg,As,Sb元素異常多分布于礦頭部位前緣，是前緣暈的特征指示元素。部分分布于礦體下部，形成礦尾前緣。

1—二長花崗巖;2—絹英巖化花崗巖;3—絹英巖化花崗質碎裂巖;4—黃鐵絹英巖化花崗質碎裂巖;5—黃鐵絹英巖化碎裂巖;6—黃鐵絹英巖化花崗巖;7—變輝長巖；8地質界線;9—主裂面;10—元素異常范圍圖3 焦家金礦深部地球化學異常剖面圖

(3)Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Bi,Sn元素集中分布在礦頭、礦中部位，形成規(guī)模較大的礦中暈。其中Au,Ag,Cu以礦體為中心向上下、兩側擴散，元素濃度逐漸遞減。Pb,Zn,Bi異常則反映了含礦熱液經過多階段的疊加成暈，多與金正相關。

(4)W,Mo元素集中分布于礦體的下部及礦尾，形成規(guī)模較小的礦尾暈，少量Mo元素分布于礦體中部，這出現(xiàn)了明顯的反分帶現(xiàn)象[15]。由此反映出含礦熱液在尚未達到沉積成礦部位之前，在通道中及其附近形成異常。

4 地球化學模型的建立及礦產預測

根據(jù)112線、128線、136線和152線深部蝕變帶及礦體樣品的實測數(shù)據(jù)，通過計算確定礦區(qū)-400m以下礦頭、礦中和礦尾指示元素原生暈位置與礦體位置的相互關系，確定原生暈指示元素的組合特征和原生暈的分帶特征，綜合分析整理得到焦家金礦深部地球化學原生暈異常理想模型(圖4)。

(1)Hg,As,Sb通常作為礦體的礦頭指示元素[16]，其集中分布于礦體的中上部形成礦頭暈，或分布在礦體下部與礦尾暈疊加，形成礦尾前緣暈。該組合的出現(xiàn)，預測其下部可能存在盲礦體。

(2)Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Bi,Sn元素集中分布于礦中或中上部，規(guī)模通常較大，是礦中暈的指示元素組合。

(3)W,Mo元素做為礦尾暈指示元素，集中分布于礦體下部，多與礦中暈和礦頭暈相互疊加共存，反映了不同成礦階段成暈的疊加，也是深部成礦預測的重要依據(jù)。

5 結論

(1)通過相關分析和R型聚類分析，焦家金礦深部成礦微量元素特征組合為Au,Ag,Cu,Pb,Zn,As,Sb,Bi,Hg,W,Mo，Sn。

(2)通過綜合分析焦家金礦112線、128線、136線和152線特征元素組合和異常分帶特征，總結了該區(qū)微量元素的異常組合規(guī)律和地球化學原生暈的變化規(guī)律。

(3)建立了焦家金礦深部地球化學模型，得出該區(qū)地球化學原生暈理想軸向分帶模型：Hg,As,Sb(礦頭暈)→Au,Ag,Cu,Pb,Zn,Bi,Sn(礦中暈)→W,Mo(礦尾暈)。

(4)通過該區(qū)地球化學原生暈分布特征與變化規(guī)律，總結了焦家金礦深部成礦預測方向，即礦頭暈指示元素的出現(xiàn)，預示深部有盲礦體出現(xiàn)；礦尾暈指示元素的出現(xiàn)，預示著深部在一定范圍內成礦可能性較??；礦頭暈與礦尾暈相互疊加同時出現(xiàn)，預示在深部有不同成礦階段的盲礦體發(fā)育。

致謝：感謝一起開展野外工作的項目組全體成員；感謝審稿專家對該文提出的寶貴修改意見和建議。