內蒙古哈達門溝金礦床13號脈構造疊加暈模式及深部找礦預測

喻萬強，李偉，劉綱，葛良勝，陳祥，常春郊，王治華，唐明國

（1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京100083；2.武警黃金地質研究所，河北廊坊065000；3.內蒙古包頭市鑫達黃金礦業有限責任公司，內蒙古包頭014010）

內蒙古哈達門溝金礦床13號脈構造疊加暈模式及深部找礦預測

喻萬強1，2，李偉3，劉綱2，葛良勝2，陳祥2，常春郊2，王治華1，2，唐明國2

（1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京100083；2.武警黃金地質研究所，河北廊坊065000；3.內蒙古包頭市鑫達黃金礦業有限責任公司，內蒙古包頭014010）

哈達門溝金礦床13號脈受斷裂構造控制，具有多期多階段疊加成礦（暈）的特點.礦床分為4個成礦階段，各成礦階段元素含量和地球化學特征參數表明，金成礦與金屬硫化物關系密切.第I階段成礦較弱，第II、III階段為主成礦階段，第IV階段不成礦.確定礦床的頭暈元素為As、Sb、Hg，礦體暈元素為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi，尾暈元素為Ni、W、Co、Mo.建立了原生疊加成礦成暈模式，礦脈在垂向上形成串珠狀分布的多個富集礦體，各富集礦體上部存在頭暈元素異常，中部對應礦體暈元素異常，下部存在尾暈元素異常，富集礦體之間存在頭、尾暈元素共存區.總結了應用模式找礦的準則，認為在含礦構造帶內，Au品位較低時，如果存在頭、尾暈元素共存，則指示深部有礦，當再疊加Cu、Pb、Zn等元素異常時，指示深部礦體還很富.同時，利用構造疊加暈模式和深部預測標志對已知礦體深部進行盲礦體預測，在實踐生產中得到了很好的驗證.

金礦床；疊加暈模式；成礦元素；深部找礦預測；哈達門溝；內蒙古

哈達門溝大型金礦床位于烏拉山-大青山成礦帶西段的烏拉山金礦田中.主礦脈為13號脈，礦化類型主要為含金石英-鉀長石脈型，其次為含金鉀長石化蝕變巖及石英脈型［1］.前人對哈達門溝金礦的地質特征、成礦條件、控礦因素、成礦時代、遙感蝕變特征等進行了深入的研究，取得了許多重要成果［2-10］，為礦山的找礦勘探提供了有力的理論指導.目前采礦深度逾600 m，隨著采礦深度的加大，礦體規模變小，出現了資源危機，對該礦脈深部進行找礦預測，顯得非常必要.筆者以金礦受構造控制，成礦熱液多期活動造成原生暈在時間和空間上的疊加等基本事實為基礎，利用構造疊加暈的研究思路和方法［11-12］，建立礦床的構造疊加暈模式，確定盲礦的預測標志，進行深部找礦預測.

1 礦床地質特征

礦區主要出露太古宙烏拉山群深變質巖，巖性主要為夕線堇青石榴黑云斜長片麻巖、石榴黑云二長片麻巖、長石石英巖、含石墨大理巖夾變粒巖.礦區斷裂構造發育，具有多期活動的特點，規模最大的是山前鉀化帶，呈NE、NEE向.13號脈嚴格受構造控制，容礦斷裂為山前鉀化帶上盤次級斷裂，與其成銳角相交，走向近E-W向.礦脈沿走向和傾向呈舒緩波狀.礦化類型隨礦脈傾角變化而變化，陡處以鉀長石蝕變巖型礦化為主，緩處以石英脈型礦化為主，成礦最有利部位為陡緩相交處.礦區偉晶巖脈發育，鉀長石化與金礦化關系密切.圍巖蝕變有鉀長石化、碳酸鹽化、磁鐵礦化、赤鐵礦（鏡鐵礦）化、絹云母化、綠泥石化、硅化、鈉長石化、金紅石化等，鉀長石化是最主要的含礦圍巖蝕變.主要金屬礦物為黃鐵礦、赤鐵礦（鏡鐵礦），其次有方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦、磁鐵礦、褐鐵礦.金礦物有自然金、銀金礦、碲金銀礦、針碲金銀礦，其中自然金最為常見.

2 礦床地球化學背景

太古宙烏拉山群深變質巖中，Au的平均值含量為12.70×10-9，濃集克拉克值3.2，是區內主要的含金礦源層［1］，為金礦成礦提供成礦物質來源.

鉀長石偉晶巖脈中，區域Au元素含量11.59×10-9［1］，濃集克拉克值2.9；礦區Au元素含量46.2×10-9［1］，濃集克拉克值11.6，說明偉晶巖與金成礦關系密切.

礦區西側大樺背花崗巖巖體，Au元素含量1.35×10-9［1］，低于地殼平均含量（4×10-9），巖體與金礦關系不大，前人［6］從同位素測年方面也認為大樺背巖體與金礦化無關.

3 礦床地球化學特征

3.1 礦石微量元素背景含量

在13號脈地表和坑道的含礦構造帶內，采集金礦石樣品228件，分析Au、Cu、Ni、Pb、Bi、Ag、Zn、Mo、W、As、Sb、Hg等13個元素的含量，并對其進行統計分析，得出其含量特征參數（表1）.

表1 哈達門溝金礦床13號脈礦石微量元素含量特征參數表Table1 Content and characteristic parameters of trace elements of No.13 vein in Hadamengou gold deposit

從表1可以看出，在含礦構造帶內，Au、Cu、Pb、Bi、Ag、Mo、W、As、Sb、Hg等元素的平均含量高于背景值，它們在成礦過程中是富集元素；Ni、Co、Zn、As等元素的平均含量低于背景值，在成礦過程中是帶出元素；Au、Cu、Ni、Pb、Zn、Mo、W、Hg等元素的變化系數比較大，它們在成礦過程中發生了活化、遷移、富集，是與成礦關系比較密切的元素，同時也說明他們是該礦床的主要成礦元素.

3.2 不同成礦階段元素組合

哈達門溝金礦床具有多期多階段疊加成礦成暈的特點，根據礦脈穿插關系、礦物組合特征及交代關系，可分為4個成礦階段：金-石英-鉀長石成礦階段（I）、金-多金屬硫化物-石英階段（II）、金-黃鐵礦-石英階段（III）、金-石英-碳酸鹽階段（IV）［14］.其中第I和第IV階段為次要成礦階段，第II和第III階段為主要的成礦階段，當II、III階段疊加時形成富礦體.同時對樣品進行R型聚類分析（圖1），各元素總體上可以分為2組，即（Au、Ag、Bi、Pb）、（Sb、As、Mo）、（Cu、Zn）、Hg和（W、Co、Ni）.第1組屬于親硫元素組合，Au與Ag、Bi、Pb的相關性最好；第2組為親鐵元素組合.這也說明Au成礦與金屬硫化物關系密切.

對4個成礦階段的樣品分析結果分別進行統計（表2），結果表明，不同成礦階段的元素含量既有共性，又有明顯差異.

表2 哈達門溝金礦床13號礦脈不同成礦階段元素含量、元素含量比例及其襯度值Table2 Content,ratio and contrast of elements in different mineralization stages of No.13 vein in Hadamengou gold deposit

3.2.1 不同成礦階段元素含量共性

以各元素的襯度值（平均值/背景上限）大于1為元素組合的標準，則不同成礦階段的元素組合分別如下.

I階段：Au、Pb、Bi、Mo、W、As、Sb、Hg；

II階段：Au、Pb、Bi、Zn、Mo、W、As、Sb、Hg；

III階段：Au、Cu、Pb、Bi、Ag、Mo、W、As、Sb、Hg；

IV階段：Au、Pb、Bi、Mo、W、As、Sb、Hg.

各階段元素組合都有Au、Pb、Bi、Mo、W、As、Sb、Hg，反映了該礦成礦具有穩定而相同的物源.

3.2.2 不同成礦階段元素含量的差異性

盡管各階段元素組合有很大共性,但各元素含量也有很大差異.根據各元素在不同成礦階段含量比例（表2）可以看出：1）Au、Ag、Cu、Pb從第I到第III階段都是逐漸升高，在第III階段平均含量達到高峰，到第IV階段又急劇下降；2）在第II階段濃度比例占30%以上的元素有Zn、Mo、Sb，第III階段濃度比例占30%以上的元素有Au、Pb、Ag、Cu、Bi；3）第II、III階段成礦溶液帶來元素多、濃度高，第I階段成礦溶液帶來Au較少，而第IV階段不成礦.

3.2.3 不同成礦階段的特征元素組合

為表征各階段特征元素組合，以Au＞100（襯度值，下同），Ag、Cu、Ni、Co、Zn＞1，Pb＞10，Bi＞15，Mo＞100，W＞20，As＞3，Hg＞200，Sb＞2為標準，則不同階段的特征元素組合如下.

I階段：Au、Mo、W、As、Hg；

II階段：Au、Pb、Zn、Mo、As、Sb；

III階段：Au、Cu、Pb、Bi、Ag、Mo、W、As；

IV階段：As、Hg.

以上說明在成礦的第I階段，成礦溶液帶來了一些頭暈和尾暈元素，而Au的含量很低；第II、III階段成礦溶液帶來的元素多，除頭暈和尾暈指示元素外，還有大量與金成礦關系密切的親硫金屬元素；第IV階段僅帶來少量的頭暈元素，成礦物質非常少.

3.2.4 不同成礦階段元素沉淀模式

根據4個階段成礦特征和伴生元素含量變化關系，參照不同成礦階段的礦物組合特點，總結出不同成礦階段各元素的沉淀模式（圖2）.它清楚地反映了不同成礦階段元素沉淀情況及其元素組合特征，為不同階段成礦成暈元素的疊加提供依據.

3.3 金礦床的地球化學軸向（垂直）分帶規律

研究金礦床地球化學垂直分帶和構造疊加暈特征對預測盲礦具有重要實用價值［15］.利用構造疊加暈的研究思路和方法［11-12］，研究地表和各中段礦體中元素的地球化學參數垂直變化規律，建立礦床的構造疊加暈模式，可以確定盲礦的預測標志，進行深部找礦預測.

3.3.1 元素的軸向分帶序列

以不同標高礦體中各元素平均含量為基礎，用E·M·克維亞特科夫斯基法（克氏法）［16］進行計算，排序如下.

金屬量幾何平均值排序：Hg、Sb、Cu、Ni、Zn、As、Co、W、Au、Ag、Pb、Bi、Mo.

序值和排序：Sb、Zn、Hg、Ni、Co、Cu、As、W、Au、Pb、Ag、Bi、Mo.

這兩種排序方法的共性是Hg、Sb等出現在上部，Bi、Mo等出現在下部，而Cu、Ni、Zn、As、Co、W、Au、Ag、Pb等出現在中部，其中既有頭暈元素（As），還有礦體暈元素（Cu、Zn、Au、Ag、Pb）和尾暈元素（Ni、Co、W）.它們的分帶性不明顯，說明中部礦體存在多期礦化的疊加.在坑道調查和礦山開采實踐中發現金礦從地表到658 m中段已經出現了2個礦化富集地段，圖3也很好的反映了這個特點.為了更好地研究礦體構造疊加暈特征和指導深部找礦預測，將礦體分2個區間來研究其元素分帶規律：第一區間1218（地表）～868 m中段，第二區間818～618 m中段，分別計算各區間的元素軸向分帶序列.

1218～868 m中段序值和排序：Hg、Sb、As、Co、Ni、W、Zn、Ag、Au、Cu、Bi、（Mo、Pb）.

818～618 m中段序值和排序：Pb、Bi、Au、Cu、Ag、Zn、Ni、（Mo、Co）、W、（Hg、As）、Sb.

在1218～868 m中段，元素軸向分帶序列從上到下依次為：頭暈元素Hg、Sb、As，尾暈元素Ni、Co、W，礦體暈元素Zn、Cu、Ag、Au、Bi、Mo、Pb；在818～618 m中段，依次為礦體暈元素Pb、Cu、Bi、Au、Ag、Zn，尾暈元素Ni、W、Mo、Co，頭暈元素Hg、As、Sb.

3.3.2 元素的軸向（垂直）變化規律

礦體元素軸向變化規律圖（圖3）顯示以下特點.

1）Au、Ag、Bi總體是中間高，上下兩頭低，有2個濃集中心，即在1168～968 m中段和818～778 m中段含量最高，在深部出現反轉還有升高的趨勢.

2）Cu、Pb、Zn在礦體中部，即Au、Ag的濃集中心最高，向上、下兩端降低.

3）頭暈元素As、Sb、Hg，在地表1218 m標高和698 m中段存在2個峰值，分別位于Au、Ag上下2個濃集中心的頭部和尾部.

4）尾暈元素W、Ni、Co，在地表1218 m標高和868 m中段存在2個峰值，分別位于Au、Ag上部濃集中心的頭部和尾部.

5）尾暈元素Mo也有2個峰值，分別位于918～868 m中段和698 m中段，分別位于礦體暈元素Au、Ag下部濃集中心的尾部.

6）Ni在698 m中段、W和Co在658 m中段向下出現反轉，存在較小的峰值.

綜上所述，在已知礦體的下部，698～658 m中段，頭暈元素As、Sb、Hg與尾暈元素W、Mo、Co、Ni共存，并存在峰值疊加現象，Au、Ag含量增加，說明下部盲礦體的頭暈元素異常已經顯現，預示著深部有較大的礦體出現.

4 構造疊加暈模式

哈達門溝金礦床的形成具有穩定的物源、熱源和有利構造多次活動的特點，金礦的富集成礦也具有多期多階段疊加成礦成暈的特點.找礦勘探圈出的金礦體，特別是大礦體及富礦段和地球化學圈出的原生異常，大多是多期多階段成礦暈疊加的結果.13號礦脈從宏觀上的礦物共生組合，細脈穿插交代關系以及微觀上的元素組合來看，富礦段都是在I、II、III階段疊加部位,特別是有第II、III階段多金屬硫化物疊加部位，Au品位一般都很高.如13號礦脈1118～1018 m中段之間礦體，在Cu+Pb+Zn強異常范圍內就是Au的富礦地段.

金礦原生暈分帶模式研究成果［17-18］表明：1）單階段形成的礦體及其原生暈都具有正向的軸向分帶結構，即Hg、As、Sb等揮發性元素總是在礦體前緣，而Mo、Mn、Co、Ni等元素一般分布于礦體下部；2）同一階段或不同階段疊加構成的串珠狀礦體，上下礦體有各自的前緣暈和尾暈，在上下兩礦體之間，往往出現上部礦體的尾暈與下部礦體的前緣暈共存現象；3）后期熱液成礦疊加對先形成礦體的成礦及伴生元素有影響，但影響不大，一般不會影響先期形成的原生暈分帶結構.

根據哈達門溝金礦成礦成暈及異常分帶特點，概括總結出金礦疊加成礦成暈理想模式（圖4），其具以下特點：1）模式中分上（A）、中（B）、下（C）3個礦體，地表還可能存在被剝蝕的礦體，它們呈串珠狀，或為尖滅再現礦體，A礦體位于1168～918 m中段，B礦體位于868～738 m中段，C礦體為新預測的盲礦體，位于658 m中段以下；2）A、B礦體（暈）均為同一期2個主成礦階段（II、III階段）形成的礦體（暈）在空間上的疊加，而且是疊加在第I階段形成的礦化體之上，由于第I階段帶來元素濃度很低，可將A、B礦體（暈）分解為2個主成礦階段各自形成的礦體（暈）的疊加，其疊加部分形成富礦段；3）下部盲礦C，也可理解為2個主成礦階段疊加的結果；4）B、C之間（698～658 m中段）是上部礦體B的尾暈（W、Mo、Co、Ni）與下部盲礦C的前緣暈（As、Sb）共存區.

5 深部找礦預測的地球化學標志

5.1 疊加暈模式標志

1）當構造蝕變帶或石英脈中含Au很低,一般只有0.1×10-6～1×10-6，并伴有Hg、As、Sb異常，是深部礦體的指示.若同時有Ag、Pb、Zn異常出現，指示深部礦體有多金屬硫化物成礦階段疊加，可能有富礦體存在.

2）地表蝕變帶或含礦構造中探明礦體已采至根部，但仍有構造蝕變帶或石英脈存在時，其含Au只有0.1×10-6～1×10-6，若出現前尾暈共存，既有Hg、As、Sb等前緣指示元素異常，又有Co、Ni、W、Mo、Bi等尾暈元素異常，則指示上部礦已到尾部，深部還有第2個富集段，即有礦體存在，若伴有Cu、Pb、Zn等硫化物階段疊加的指示元素異常存在，不僅增加了深部礦體存在的信息，而且指示第2個富集段礦體較富.

3）當礦體及其原生暈中出現前、尾暈共存，即在有Au、Ag、Cu、Pb異常的基礎上，既有Hg、As、Sb等前緣暈指示元素異常，又有Co、Ni、W、Mo、Bi等尾暈指示元素異常，則指示該礦體向下延伸還很大.

4）若蝕變帶或石英脈中Hg、As、Sb無異常，Au、Ag、Cu、Pb、Zn弱異常，但出現Bi、Mo、W、Co、Ni異常較強，則指示深部無礦.

5.2 地球化學參數標志

1）因子分析標志，根據13號礦脈不同標高因子分析結果得出深部有第2個富集段的因子標志是：在主成礦因子中，Au與尾暈元素Co、Ni及前緣暈元素Hg、As、Sb共存，即主成礦因子是Au、Co、Sb、As、Hg組合.

2）相關性分析標志：Au與Co、Hg、As、Sb都相關是深部礦體存在的標志.

3）當計算已知礦體（暈）的分帶序列或地球化學參數垂直變化規律時，在已知礦根部出現反分帶或地球化學參數發生轉折，即由礦頭部→中部→下部逐漸升高（或降低），尾部又轉為降低（或升高），指示已知礦體深部還有第2個富集段.

6 深部礦體預測及效果

根據總結出來的地球化學異常模式和標志，對哈達門溝金礦13號脈深部（658 m中段之下）進行了預測，沿主礦脈構造深部存在盲礦體，礦體向下有很大的延伸.經礦山生產驗證，在618 m和578 m中段存在厚大的高品位礦體，深部鉆孔在538 m和458 m標高存在隱伏礦體，并且向下沒有尖滅.

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Abstract：The No.13 ore-vein of the Hadamengou gold deposit is controlled by fault and characterized by primary halo superimposition of multi-phase and multistage.The metallogenic process can be divided into four stages.The mineralization,occurring mainly during the second and third stages,is geochemically related to metal sulfides.Based on the spatial distribution of ore-forming elements,their vertical zoning is recognized as the front halo（As-Sb-Hg）,ore-body halo（Au-Ag-Cu-Pb-Zn-Bi）and rear halo（Ni-W-Co-Mo）.The model of primary halo superimposition is established in the meantime.The veins consist of many rich orebodies in moniliform vertically.The front halo and rear halo coexist between the orebodies.The prospecting rules are summarized based on the structural superimposed halos.In the ore-bearing structural belts with low grade of gold,the coexistence of front and rear halos suggests orebodies in the deep.The multiple superimpositions of halos by abnormities of Cu,Pb and Zn indicate rich orebodies in the deep.The model of structural superimposed halos is applied to predict blind ore-bodies in the deep.The result is proved to be practical.

Key words：gold deposit;model of structural superimposed halo;ore-forming element;ore-prospecting prediction in deep;Hadamengou;Inner Mongolia

STRUCTURAL SUPERIMPOSED HALOS AND DEEP PROSPECTING PREDICTION FOR No.13 VEIN IN HADAMENGOU GOLD DEPOSIT,INNER MONGOLIA

YU Wan-qiang1,2,LI Wei3,LIU Gang2,GE Liang-sheng2,CHEN Xiang2,CHANG Chun-jiao2,WANG Zhi-hua1,2,TANG Ming-guo2
（1.School of Earth and Resources,China University of Geosciences,Beijing China,100083;2.Institute of Gold Geology,CAPF,Langfang 065000,Hebei Province,China;3.China Xinda Gold Mining Co.Ltd.,Baotou 014010,Inner Mongolia,China）

1671-1947（2010）03-0230-07

P618.51

A

2010－03－01；

2010－03－31.李蘭英編輯.

“內蒙古包頭市哈達門溝金礦構造控礦規律及找礦方向研究”項目資助.

喻萬強（1977—），男，2001年畢業于東北大學地質礦產勘查專業，現為武警黃金地質研究所工程師，中國地質大學（北京）碩士研究生，主要從事金礦成礦與勘查找礦研究工作，通信地址河北省廊坊市豐盛路159號中國人民武裝警察部隊黃金地質研究所，郵政編碼065000，E-mail//yuwanqiang2008@sina.com