陜西鏵廠溝金礦南礦帶構造疊加暈特征及深部找礦方向

胡博心，周鴻飛，屈海浪，曹易剛，白會良，王凌童，王立新，楊昭克，李元申

(1.北京金有地質勘查有限責任公司，北京 100011；2.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083；3.陜西略陽鏵廠溝金礦有限公司，陜西 略陽 724312)

0 引 言

20世紀50年代，國內外學者開始對金屬礦床原生暈進行研究，經過多年對眾多典型礦床的研究，在工作方法和技術以及原生暈分帶理論方面取得了較大進展[1-3]。

陜西鏵廠溝金礦位于西秦嶺勉縣—略陽縫合帶內的泥盆系三河口群中，為20世紀90年代發現的大型金礦[4]。多年的開采工作使得其主采南礦帶Au Ⅰ礦體已接近采礦權最低標高，因此近年來鏵廠溝金礦圍繞Au Ⅰ礦體深部開展了找礦工作，但找礦效果不理想。為進一步指導礦山深部找礦工作，本文利用鏵廠溝金礦深部最新施工的探礦工程，結合前人[5]對鏵廠溝金礦具有找礦效果的構造疊加暈的認識對鏵廠溝金礦南礦帶Au Ⅰ礦體開展地球化學研究與找礦預測工作，以期為礦山深部找礦提供指導。

1 鏵廠溝金礦區域地質概況

鏵廠溝金礦位于勉(縣)—略(陽)—寧(強)三角地帶的西北側(圖1(a))，北距康(縣)—略(陽)—勉(縣)深大斷裂帶約4 km[6]，屬陜西省略陽縣郭鎮管轄(圖1(b))。

礦區跨及兩個二級構造單元，其南部屬摩天嶺加里東褶皺帶，北部屬南秦嶺海西褶皺帶[4]。礦區南部出露的中—新元古界碧口群和北部出露的中下泥盆系三河口群以斷層為界(圖1(b))。中—新元古界碧口群以酸性凝灰巖為主，夾基性火山巖透鏡體。泥盆系三河口群出露2個巖段：第一巖段分3個巖層，DSh1a為粉砂質絹云千枚巖夾石英砂巖，DSh1b為中-厚層結晶灰巖、泥質灰巖，DSh1c為細碧角斑巖、凝灰質絹云千枚巖；第二巖段有兩個巖層出露，DSh2a為鈣質千枚巖、粉砂質絹云千枚巖，DSh2b為薄-中厚層結晶灰巖。金礦體主要賦存在三河口群第一巖性段(DSh1)的細碧角斑巖、絹云千枚巖和厚層結晶灰巖以及第二巖性段第二巖性層(DSh2b)的厚層灰巖內[8]。

圖1 南秦嶺區域地質簡圖((a),據文獻[7]修改)和鏵廠溝金礦地質簡圖(b)Fig.1 Regional geologic map of South Qinling ((a),modified from reference[7])and geologic map of Huachanggou gold mine(b)1.第四系覆蓋物；2.泥盆系三河口群第二巖段第二巖性層；3.泥盆系三河口群第二巖段第一巖性層；4.泥盆系三河口群第一巖段第三巖性層；5.泥盆系三河口群第一巖段第二巖性層；6.泥盆系三河口群第一巖段第一巖性層；7.元古宇碧口群；8.細碧角斑巖；9.金礦體；10.斷層；11.地質界線

鏵廠溝南礦帶Au Ⅰ礦體位于寨子灣至劉家河壩一帶，產于中下泥盆系三河口群灰巖地層底部含金礦化構造蝕變帶中，礦化帶長約2 600 m，地表由TC6至TC228等32個探槽控制，地下及深部由坑道及鉆探控制。地表出露標高為1 364～1 136 m，深部坑內鉆孔KCZ56-2控制礦體最低標高為624 m，控制礦體最大垂深740 m?？傮w呈舒緩波狀展布，走向NWW，向北傾斜，傾角40°～75°。金礦體呈脈狀、透鏡狀產出，局部有小的平行礦脈(體)。礦體厚度一般0.2～1.0 m，品位較高，一般3～12 g/t，最高品位38.3 g/t。該礦化帶屬構造蝕變巖型[9]。

2 樣品采集與測試方法

構造疊加暈在尋找熱液成因的隱伏礦床方面具有明顯直接的效果[2-3]。本文構造疊加暈樣品采集工作圍繞鏵廠溝金礦南礦帶Au Ⅰ開展，采樣工作在坑道內以沿脈為主、穿脈為輔，采樣網度為20 m(走向)×40 m(垂高)，深部則采取鉆孔樣品。礦體自上而下采集了950 m、910 m、870 m、830 m中段及深部鉆孔樣品，共計取樣66件(圖2)。

圖2 鏵廠溝金礦Au Ⅰ礦體構造疊加暈采樣位置圖Fig.2 Sampling location of structural superimposed halo of Au Ⅰ orebody in Huachanggou gold mine

樣品的微量元素含量測試由中國冶金地質總局一局測試中心完成，測試元素包括對鏵廠溝金礦井下坑道及鉆孔采集的樣品15種成礦元素進行了分析測試：Au、Ag、As、Hg、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sb、Ba、W、Pb、Bi、Sn。

Au含量采用泡沫塑料吸附-石墨爐原子吸收法測定，As、Sb、Bi采用氫化物發生-原子熒光光譜法測定，Hg采用冷蒸氣-原子熒光光譜法測定，Ag、Mo、Pb采用發射光譜法測定，其余元素采用電感耦合等離子體質譜法測定。各元素的檢出限分別為：Au，0.3 ng/g；Ag，0.03 μg/g；As，1 μg/g；Bi，0.1 μg/g；Co，1 μg/g；Cu，1.5 μg/g；Hg，0.5 ng/g；Mo，0.5 μg/g；Ni，3 μg/g；Pb，5 μg/g；Sb，0.2 μg/g；W，0.5 μg/g；Zn，15 μg/g；Sn，1 μg/g。樣品分析合格率為97.2%，分析質量優秀，數據可靠。

3 微量元素特征

3.1 相關性分析

對南礦帶的66件礦石樣品進行相關性分析，得到15種元素的相關性系數(表1)，從表中可以看出南礦帶中Au與As、Ag、Pb相關性較高，分別為0.84、0.77和0.43；Ag與As、Pb具有較高的相關性，相關系數分別為0.78、0.42。

表1 金屬成礦元素相關系數近似矩陣Table 1 Correlation coefficient matrix of metallogenic elements

3.2 R型聚類分析

各成礦元素在成礦作用過程中發生富集和沉淀的物理化學條件以及先后順序都有差異，R型聚類分析可以將存在差異的變量根據相似性程度進行歸類，從而劃分出不同的元素組合[10]。為解釋鏵廠溝金礦AuⅠ礦體成礦元素的組合關系，利用 SPSS Statistics 25數據統計分析軟件對礦區15個成礦元素進行了R型聚類分析。聯接方法選擇組間聯接，計算方法為組件平均距離法，最終得到比較直觀的樹形譜系圖(圖3)，從聚類譜系圖上可以看出，當閾值取5時，成礦元素主要分為以下兩組：Au-As-Ag，Co-Ni，其余元素各自獨立。第一組為本區主要成礦元素組合，Au-As-Ag相關性極好；第二組與Au元素存在一定相關性。當閾值取20時，成礦元素歸并為Co-Ni-Cu-Zn-W、Au-As-Ag-Hg-Pb-Sb、Sn-Bi-Ba、Mo共4組，表明本區存在多種元素成礦的地球化學條件。

圖3 鏵廠溝金礦AuⅠ礦體成礦元素R型聚類譜系圖Fig.3 R-type clustering pedigree of ore-forming elements of AuⅠorebody at Huachanggou gold mine

3.3 R型因子分析

R型因子分析著重于研究化探數據中變量之間的關系，每一個因子所包含的主要元素，不僅僅表示它們的一種組合關系，還反映了該地區地球化學信息與成礦的關系[11]。使用SPSS Statistics 25軟件對15個成礦元素測試數據進行了因子分析(表2)，KMO檢驗值為0.629>0.6，指示數據適合做因子分析。

由表2可以看出，前6個因子反映出15個元素變量的77.34%的地球化學信息，可以認為包含了原始變量絕大部分的信息。因子F1的主要載荷因子組成為Au-Ag-As，為金的礦化因子，同時也代表了多金屬硫化物階段，表明金的礦化與硫化物礦化有密切關系，反映出這些元素的共生組合關系。F2的主要載荷因子為 Co-Ni-Cu-Zn，F3的主要載荷因子為Ba-(Sn)，F5的主要載荷因子為Sn、Bi，F6的主要載荷因子為Mo，代表了巖漿作用有關的成礦作用。

表2 鏵廠溝金礦AuⅠ礦體R型因子分析方差極大旋轉載荷矩陣Table 2 R-type factor analysis variance maximum rotation load matrix of AuⅠ orebody at Huachanggou gold mine

4 構造疊加暈特征與深部找礦預測

4.1 礦區元素背景值

在鏵廠溝金礦區鉆孔巖心及遠礦圍巖的每種巖性中采集了30件樣品作為礦區的背景樣，其中灰巖31件，細碧角斑巖30件，千枚巖30件，變質玄武巖30件，中酸性凝灰巖30件，共計151件。

通過采集礦區主要巖石類型的無礦樣品，計算得礦區主要成礦元素的背景值含量及濃集克拉克值(表3)，濃集克拉克值>1的元素從大到小依次為：Hg(118.06)、Bi(33.32)、Au(6.08)、As(2.67)、W(2.43)、Sb(1.42)、Sn(1.09)，表明在礦區范圍內Bi、Hg、Au、As、W等元素在成礦作用過程中有可能提供成礦物質。

表3 鏵廠溝金礦圍巖微量元素含量特征Table 3 Trace element contents of wallrock from the Huachanggou gold mine

4.2 元素異常下限

通過綜合相關性分析、R型聚類分析以及R型因子分析，并依據中國熱液礦床原生暈軸向分帶序列規律[3]，確定了鏵廠溝金礦南礦帶構造疊加暈最可信指示元素為As-Sb-Au-Ag-Pb-W-Sn-Bi，其中頭暈元素為As、Sb，近礦暈元素為Au、Ag、Pb，尾暈元素為W、Sn、Bi。

對原生暈樣品進行統計計算，求得各元素含量的均值和標準差，以“均值+標準差”為上限、“均值-標準差”為下限對原數據進行剔除。經多次剔除，求取各元素最優理論異常下限，取值為該元素含量的幾何均值加2倍標準差，其中Au元素根據AuⅠ礦體平均品位特征，選取經驗值500×10-9作為異常下限。以異常下限的1、2、4倍值分別作為圈定元素異常外帶、中帶、內帶的標準(表4)。

表4 鏵廠溝金礦AuⅠ礦體各元素異常下限特征Table 4 Lower limit of element anomalies in AuⅠ orebody of Huachanggou gold mine

4.3 深部找礦預測

從Au Ⅰ礦體前緣暈元素異常的垂直縱投影圖(圖4)上看，前緣暈異常的典型指示元素As、Sb異常較發育，As元素異常以中帶和外帶異常為主(圖4(a))，主要分布在48線—96線范圍內、標高830～910 m之間，總體上異常點均位于Au Ⅰ礦體范圍內；深部鉆孔未顯示出明顯的異常信息，只有16線630 m標高范圍內出現一處單點外帶異常。Sb元素異常以外帶為主、局部以中帶異常為主(圖4(b))，主要分布在48線—96線范圍內，標高在600～910 m范圍內，整體上處于Au Ⅰ礦體內部。

圖4 鏵廠溝金礦南礦帶Au Ⅰ礦體構造疊加暈異常特征圖Fig.4 Anomaly characteristics of structural superimposed halo of Au Ⅰ orebody in the Huachanggou South Ore Belt

近礦暈異常的典型指示元素Au、Ag異常發育程度強于前緣暈元素As、Sb，以內帶和中帶異常為主，局部顯示外帶異常特征。本次取樣測試顯示，異常與金礦體范圍吻合較好。Au元素異常主要分布在48線—96線范圍內(圖4(c))，且邊部樣品異常特征為內帶異常，向兩側異常未有減弱，表明礦體沿兩側走向延長仍具有找礦潛力；深部鉆孔特征顯示為中帶異常，異常值>1 000×10-9，基本相當于一般工業指標中的邊界品位，異常向深部延伸較好。Au Ⅰ礦體外圍在16線—32線、600～800 m標高范圍內，Au元素異常顯示出內帶異常，根據異常信息及礦體特征分析認為，該處異常表明Au Ⅰ礦體具有尖滅再現、平行側列的典型特征，空間找礦潛力較大。

Ag元素異常特征主要表現為少量內帶、大量中帶及外帶異常，主要分布在64線—88線、830～910 m標高范圍內，深部鉆孔未有異常顯示(圖4(d))。

Pb元素異常特征主要表現為少量的中帶異常以及大量的外帶異常(圖4(e))，主要分布在48線—96線、600～950 m標高范圍內，異常分布受Au Ⅰ礦體控制明顯；深部鉆孔在56線異常特征較為明顯，表現為中帶及外帶異常。值得注意的是，在16線630 m標高處顯示外帶異常。

尾暈元素W、Sn、Bi異常特征相似(圖4(f)—(h))，均表現為大量的外帶異常，主要分布在16線—96線、600～950 m標高范圍內。

總體上鏵廠溝金礦Au Ⅰ礦體前緣暈異常分布范圍較小，主要分布在采礦系統內，深部鉆孔異常信息較少，近礦暈元素異常特征范圍廣、強度大且向兩側及深部延伸趨勢較好。尾暈元素異常特征范圍廣，異常強度相對較弱，以大面積外帶異常特征為主。綜合分析認為，Au Ⅰ礦體構造地球化學特征可表示為，前緣暈異常范圍小、強度中等；近礦暈元素異常范圍廣、強度大；尾暈元素范圍廣、異常弱。據此，建立了鏵廠溝金礦床Au Ⅰ蝕變灰巖礦體的構造疊加暈理想模式，其深軸向分帶序列從上至下為Sb-Pb-Co-Ag-As-Au(圖5)。

圖5 鏵廠溝金礦床南礦帶構造疊加暈理想模式Fig.5 Idealized model of structural superposition halo of the Huachanggou South Ore Belt

5 結 論

(1)元素相關性分析、聚類分析、元素組合及異常下限等多元數學統計學分析表明：鏵廠溝金礦南礦帶AuⅠ礦體前緣暈特征指示元素為As、Sb，近礦暈特征指示元素為Au、Ag、Pb，尾暈元素為W、Sn、Bi。

(2)鏵廠溝金礦南礦帶AuⅠ礦體在48線—96線具有較為明顯的頭尾暈疊加特征，根據礦體特征及元素疊加規律分析認為，在96線—112線深部找礦潛力較好。

(3)在構造疊加暈軸向分帶序列、地球化學參數研究基礎上建立了鏵廠溝金礦南礦帶構造疊加暈理想模型，其中深部原生暈軸向分帶序列從上至下為Sb-Pb-Co-Ag-As-Au。

致謝：野外工作得到了陜西略陽鏵廠溝金礦有限公司主管負責人和技術人員的大力支持，綜合研究和論文編寫工作得到了北京金有公司陳偉博士、曹易剛等的幫助，謹致謝忱。