豫西上宮金礦田F60礦脈鉆孔原生暈地球化學(xué)特征

梁新輝，王 輝，趙玉潔，嚴(yán)龍輝，常嘉毅，毛 寧

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽(yáng) 471023；2.生態(tài)與勘查地球化學(xué)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，河南 洛陽(yáng) 471023;3.三門峽崤山黃金礦業(yè)有限公司，河南 三門峽 472134)

全國(guó)“358”找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)期間，豫西上宮金礦田相繼開展了“老礦山接替資源勘查”、“整裝勘查”工作，新增備案金資源量60 t以上，取得重大找礦突破。F60礦脈是上宮金礦田中較為特殊的一條礦脈，其位于區(qū)域性康山-上宮斷裂F1的下盤而絕大多數(shù)礦脈位于F1的上盤；其產(chǎn)狀為40°左右的緩傾斜，而其他礦脈為55°～85°的中等—陡傾斜；其成礦元素組合為Ag、Au、Pb、Zn共生，而其它礦脈成礦元素組合則為單一Au、伴生Ag。本文通過F60礦脈鉆孔原生暈地球化學(xué)特征研究，并結(jié)合其獨(dú)特的地質(zhì)特征，分析礦脈找礦前景及找礦方向。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

上宮金礦田位于華北板塊南緣，華熊臺(tái)隆熊耳山隆斷區(qū)中部(圖1a)。結(jié)晶基底為太古宇太華群片麻巖系，蓋層為中元古界熊耳群火山巖；區(qū)域斷裂帶主要為近東西向的馬超營(yíng)斷裂、北東向的康山-上宮斷裂、焦園斷裂等；區(qū)域巖漿活動(dòng)發(fā)育，出露燕山期的花山、五丈山、金山廟等重熔型花崗巖體，另外還有一些小型斑巖體及爆破角礫巖體。區(qū)域成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，礦產(chǎn)資源豐富，規(guī)模較大的有上宮構(gòu)造蝕變巖型金礦，祈雨溝、店房爆破角礫巖型金礦、沙溝、鐵爐坪銀鉛鋅礦等[1-3]。

上宮金礦田內(nèi)地層近東西向展布，出露地層主要為太古宇太華群和中元古界熊耳群(圖1b)。太華群分布在礦田北部，與上覆熊耳群為不整合接觸，巖性為片麻巖類。熊耳群從老到新依次為許山組、雞蛋坪組、馬家河組，相互為整合接觸，地層傾向190°左右，南傾30°～55°，巖性為安山巖類。礦田內(nèi)的斷裂構(gòu)造發(fā)育，大致可分為北東向、北北東向(近南北向)、北東東向(近東西向)等三組，其中北東向F1(區(qū)域上康山-上宮斷裂的北東段)縱貫全區(qū)，為主要的控巖控礦構(gòu)造。各方向的斷裂帶內(nèi)均具有不同程度的礦化蝕變現(xiàn)象。礦田內(nèi)巖漿活動(dòng)最主要的表現(xiàn)為北東端出露的燕山期花山花崗巖體，大量研究表明花山巖體與周圍金礦床形成密不可分[4-6]。

圖1 上宮金礦田地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖Fig.1 Brief map of geology and mineral resources in Shanggong gold ore field1—安山巖類；2—流紋巖；3—混合巖、片麻巖類；4—花崗巖類；5—斷層產(chǎn)狀及編號(hào)；6—吉家洼礦脈編號(hào)；7—虎溝礦脈編號(hào)；8—地層界線；9—不整合線；10—勘探線位置及編號(hào)；11—金礦床名稱及規(guī)模(依次為大、中、小型)；12—中生代燕山期；13—熊耳群馬家河組；14—熊耳群雞蛋坪組；15—熊耳群許山組；16—太古界太華群；17—重要地名；18—圖b在圖a中的位置

2 F60礦脈地質(zhì)特征

F60礦脈位于太華群與熊耳群的不整合接觸部位附近、近花山花崗巖體，其圍巖為熊耳山許山組安山巖。礦脈走向長(zhǎng)度2.5 km左右，寬0.1～2.0 m，走向75°～110°，南傾38°～45°，其產(chǎn)狀大致平行于太華群與熊耳群的不整合面、與周圍安山巖的產(chǎn)狀一致[7]。礦脈中構(gòu)造巖類以碎裂巖為主，局部見構(gòu)造角礫巖。在F60礦脈的兩側(cè)分布著多條次一級(jí)的礦脈，但其構(gòu)造強(qiáng)度、礦化、連續(xù)性均弱于F60。

F60礦脈中規(guī)模較大的礦體為F60-Ⅰ，從鉆孔樣品分析結(jié)果看，F(xiàn)60-Ⅰ為金、銀、鉛、鋅多金屬礦體，其中銀礦化最強(qiáng)。礦體由一系列沿脈坑道及鉆孔工程控制，分布標(biāo)高938～466 m，799 m標(biāo)高以上已采空(圖2)?？拥拦こ虡泳€厚度、品位統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，礦體走向上、傾向上厚度、品位跳躍性非常大，礦化普遍不太均勻。沿脈坑道中各樣線金、銀品位多呈跳躍式相間分布，局部為無礦段。礦體縱投影呈上寬下窄的楔形，中部礦體控制長(zhǎng)748 m，下部為80 m，傾斜延深646 m。礦體形態(tài)呈薄脈狀、透鏡狀。礦體平均走向90°，平均傾角40°。礦體厚度0.15～1.4 m，金品位(0.22～22.40)×10-6，銀品位(6.9～3 600)×10-6(淺部坑道未測(cè)試鉛、鋅)，礦體品位與厚度不具相關(guān)性。礦體圍巖蝕變以綠泥石化、綠簾石化為主，硅化、碳酸鹽化次之，蝕變強(qiáng)度和規(guī)模均較弱，礦體與圍巖界線分明，無過渡帶。

圖2 第4勘查線原生暈異常圖Fig.2 Primary halo anomaly map of the fourth exploration line1—熊耳群許山組安山巖；2—太華群片麻巖；3—不整合界線；4—斷裂帶位置及編號(hào)；5—采空區(qū)；6—礦體位置及編號(hào)；7—沿脈坑道位置；8—鉆孔位置及編號(hào)；9—勘查線方位；10—海拔標(biāo)高(m)

F60礦脈礦石結(jié)構(gòu)主要為他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。礦石礦物主要有閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦和黃銅礦，脈石礦物主要有石英、絹云母、綠泥石和方解石。載金礦物主要是黃鐵礦，局部見自然金，載銀礦物主要是方鉛礦。

3 鉆孔原生暈分帶特征

3.1 樣品采集與測(cè)試

本研究原生暈樣品采集自上宮金礦田F60礦脈第4勘查線ZK404、ZK406、ZK410三個(gè)鉆孔。對(duì)每個(gè)鉆孔由地表向深部連續(xù)取樣，各自然分層分別取樣，圍巖層內(nèi)基本間距控制在10 m左右，斷裂帶采樣間距控制在2 m左右，共采集原生暈樣品212件。樣品由河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院化驗(yàn)室分析測(cè)試，分析的元素為Au、Ag、Pb、Zn、As、Cu、Ba、Mn、W、Mo、Sb、V、Hg共13種，分析測(cè)試儀器采用光柵光譜儀(WPG-100、80080)、雙道原子熒光光度計(jì)(XDY-3)。

3.2 原生暈分帶特征

構(gòu)造蝕變巖型礦床形成過程中，含礦流體沿?cái)嗔褞н\(yùn)移的過程中，成礦元素與各伴生元素沿著圍巖裂隙、孔隙發(fā)生遷移而后沉淀，從而在空間上形成遠(yuǎn)大于礦體范圍的地球化學(xué)異常暈，研究各元素在不同部位呈現(xiàn)的原生暈異常，對(duì)判斷礦體埋深、剝蝕程度、礦體延深能提供一定依據(jù)[8]。

本研究采用累積頻率法將原生暈劃分為外帶、中帶、內(nèi)帶3個(gè)濃度帶，取累積頻率85%時(shí)的元素含量值作為外帶(異常下限)，累積頻率92%時(shí)的元素含量值為中帶，累積頻率98%時(shí)的元素含量值為中帶，各元素分帶參數(shù)見表1。

表1 元素分帶參數(shù)

根據(jù)表1中各元素的分帶參數(shù)值，繪制了Au、Ag、Pb、Zn、As、Cu、Ba、Mn、W、Mo、Hg共11種元素的異常剖面圖(圖2)。從圖2可以看出各元素異常分帶較為清晰，但是出現(xiàn)很多異常中心不在礦體附近而在礦體上側(cè)的情況，說明含礦流體沿構(gòu)造帶上升速度較快。根據(jù)異常分帶情況大致確定礦體的前緣暈、近礦暈、尾暈元素組合如下：

1)近礦暈元素：Ag、Au、Pb、Zn。Ⅰ號(hào)礦體異常分帶較為清晰，異常中心套合較好，與礦體分布規(guī)律基本一致，但規(guī)模和強(qiáng)度有向深部減弱的趨勢(shì)，且異常向深部封閉，Pb元素異常范圍大、強(qiáng)度高。Ⅱ、Ⅲ號(hào)銀礦體異常多分布于礦體上側(cè)，Ⅱ號(hào)礦體Ag、Zn元素以及Ⅲ號(hào)礦體Au元素異常不發(fā)育。

2)前緣暈元素：As、Hg、Cu。判斷主要依據(jù)是Ⅲ號(hào)礦體上部Cu、As元素濃集明顯，而Ⅰ號(hào)礦體尾部雖有異常但濃度偏低，Hg元素強(qiáng)異常集中在地表附近。

3)尾暈元素。W、Mo、Mn、V。判斷依據(jù)是Ⅱ號(hào)礦體下部W、Mo、Mn、V元素濃集明顯，而Ⅰ號(hào)礦體尾部出現(xiàn)較強(qiáng)異常。

3.3 原生暈分帶特征討論

由于第4勘查線剖面上所取原生暈樣品存在不均勻性(ZK410同ZK406間距較大)、而ZK403未能取樣，同一條剖面三個(gè)礦體礦種也不盡相同，圖2顯示出較為復(fù)雜的原生暈特征，上述初步確定的前緣暈、近礦暈、尾暈元素組合存在不確定性。李惠等總結(jié)出我國(guó)典型金礦床指示元素分帶序列為B-As-Hg-F-Sb-Ba(礦體前緣及上部)→Pb-Ag-Au-Zn-Cu(礦體中部)→W-Bi-Mo-Mn-Ni-Cd-Co-Ti(礦體下部及尾暈)[9-10]。將上述初步確定的元素組合與典型分帶序列進(jìn)行對(duì)比，除了Cu元素外其它均與之相符，反映出礦床屬于單期次成礦的產(chǎn)物，而非上宮金礦田內(nèi)其它礦床的多期次疊加成礦[11-12]。

根據(jù)F60礦脈同花山巖體的空間關(guān)系，推斷礦床淺部大部分已經(jīng)被剝蝕，原生暈分帶特征反映出目前已知礦床已經(jīng)到達(dá)礦體尾部，而且不存在多期次疊加成礦形成的疊加暈特征，深部出現(xiàn)盲礦體的可能性不大。鉆孔揭露的無礦部位出現(xiàn)較多的原生暈異常，特別是在ZK410鉆孔950 m標(biāo)高以上出現(xiàn)較強(qiáng)的As、Hg、Ag異常，反映出在施工鉆孔間的未知部位仍存在尋找盲礦體的潛力。礦床控礦構(gòu)造為層間滑動(dòng)構(gòu)造，構(gòu)造強(qiáng)度、規(guī)模均不大，連續(xù)性差，但揭露礦體反映其銀品位極高，此類盲礦體具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。根據(jù)本次深部勘查經(jīng)驗(yàn)，垂直鉆孔對(duì)此類礦體的控制效果不好，建議采取邊采邊探的探礦方式，使用水平坑道加多角度坑道鉆的探礦手段。

4 元素親緣性特征

為了了解原生暈數(shù)據(jù)各個(gè)元素之間的相關(guān)性、親疏程度，本次利用SPSS軟件對(duì)原生暈樣品元素進(jìn)行相關(guān)性分析及R型聚類分析。

4.1 數(shù)據(jù)KMO和Bartlett’s球度檢驗(yàn)

對(duì)本次第4勘查線212件原生暈樣品進(jìn)行KMO和Bartlett’s球度檢驗(yàn)，KMO檢驗(yàn)值為0.747，相關(guān)性較強(qiáng)；Bartlett’s球度檢驗(yàn)Sig.值為0，小于顯著性水平0.05，拒絕Bartlett’s球度檢驗(yàn)的零假設(shè)(表2)。因此認(rèn)為這組數(shù)據(jù)具有一定相關(guān)性，適合進(jìn)行因子分析。

表2 KMO和Bartlett球度檢驗(yàn)結(jié)果

4.2 相關(guān)性分析

利用SPSS軟件對(duì)該組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，得出了各元素之間的相關(guān)系數(shù)矩陣(表3)。通過相關(guān)系數(shù)矩陣表中數(shù)據(jù)可以看出，近礦暈元素Ag、Au、Pb、Zn相互之間相關(guān)系數(shù)均大于0.9，具有很強(qiáng)的相關(guān)性；W、Mn、Hg同近礦暈元素之間相關(guān)系數(shù)位于0.473～0.705，相關(guān)性尚可，可以作為地球化學(xué)找礦的指示性元素；As、Cu、Mo、V同近礦暈元素之間相關(guān)系數(shù)位于0.145～0.289，相關(guān)性一般；Ba、Sb同近礦暈元素之間相關(guān)系數(shù)小于0.1，不具相關(guān)性。

表3 原生暈元素相關(guān)系數(shù)矩陣

4.3 聚類分析

圖3 R型聚類分析譜系圖Fig.3 Pedigree diagram of R-type cluster analysis

利用SPSS軟件對(duì)該組數(shù)據(jù)進(jìn)行R型聚類分析，得出聚類分析譜系圖(圖3)。以20的距離為限，可將該組數(shù)據(jù)13個(gè)元素分為2個(gè)族群：第一族群包括Ag、Au、Pb、Zn，為成礦元素組合；第二族群為W、Mn、Hg、As、Cu、Mo、V、Ba、Sb，為伴生元素組合。以2的距離為限，第一族群四種元素又可分為兩類，Au、Pb、Zn為一類，Ag為另一類，Ag元素的獨(dú)特性也與礦床以Ag為主而Au、Pb、Zn為共(伴)生相吻合；以15的距離為限，第二族群元素可以分類，Mn、Hg、Ba、Mo、V為一類，W、Sb、As、Cu為另一類，兩類均包含中、低、高溫元素，分類情況與原生暈分帶特征也不相符，其復(fù)雜性有待進(jìn)一步的研究。

5 結(jié)論

1)原生暈異常剖面圖反映礦床近礦暈元素為Ag、Au、Pb、Zn，前緣暈元素為As、Hg、Cu，尾暈元素為W、Mo、Mn、V，與典型金礦床分帶序列的一致性說明礦床屬于單期次成礦的產(chǎn)物。礦床不存在多期次疊加成礦形成的疊加暈特征，深部出現(xiàn)盲礦體的可能性不大，礦床找礦方向在淺部無工程控制的區(qū)域，建議邊采邊探，采用水平坑道加多角度坑道鉆的探礦手段尋找小而富的盲礦體。

2)元素親緣性分析顯示，近礦暈元素Ag、Au、Pb、Zn相互之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性，W、Mn、Hg可以作為地球化學(xué)找礦的指示性元素。