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  • CN 62-1112/TF 
  • ISSN 1005-2518 
  • 创刊于1988年
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黄金科学技术, 2022, 30(4): 518-531 doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.064

矿产勘查与资源评价

玲珑金矿田含矿断裂的基岩地球化学特征及找矿潜力评价

胡宝群,1, 高海东2, 王运1, 张宝林3, 吕古贤4, 申玉科4, 郭涛4

1.东华理工大学地球科学学院,江西 南昌 330013

2.山西工学院能源学院,山西 朔州 036000

3.中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京 100029

4.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081

Bedrock Geochemical Characteristics and Prospecting Potential Evaluation of Ore-Bearing Faults in Linglong Gold Ore-field

HU Baoqun,1, GAO Haidong2, WANG Yun1, ZHANG Baolin3, LV Guxian4, SHEN Yuke4, GUO Tao4

1.School of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China

2.College of Energy Industry, Shanxi College of Technology, Shuozhou 036000, Shanxi, China

3.Key Laboratory of Mineral Resources, Chinese Academy of Sciences, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China

4.Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China

收稿日期: 2021-05-24   修回日期: 2021-11-01  

基金资助: 中国地质调查局地质矿产调查评价项目“胶东招平断裂带中段构造解析与靶区验证”.  12120113096300

Received: 2021-05-24   Revised: 2021-11-01  

作者简介 About authors

胡宝群(1965-),男,江西进贤人,博士,教授,博士生导师,从事岩矿地球化学研究工作bqhu@ecut.edu.cn , E-mail:bqhu@ecut.edu.cn

摘要

基岩地球化学方法广泛应用于地质找矿与生产实践,是开展深部找矿预测最直接的方法和手段。通过对玲珑金矿田井下含矿断裂和招平断裂的基岩剖面地球化学特征进行系统研究,得出以下认识:玲珑金矿田原生晕最佳指示元素组合为Au、Ag、Bi、As和Co,且Au-Ag、Au-Bi、Au-As及Au-Co元素之间呈较好的幂指数正相关。根据玲珑金矿田已探明矿脉最佳指示元素组合的统计结果,结合招平断裂基岩剖面地球化学测量结果,发现招平断裂在地表有2处金矿化异常,推测其为矿致异常,反映出该地段具有较好的找矿潜力,特别是前花园村东1021剖面中异常找矿潜力更大。

关键词: 指示元素组合 ; 基岩地球化学 ; 矿化异常 ; 找矿评价 ; 招平断裂 ; 玲珑金矿田 ; 胶东

Abstract

The mineralization of Linglong gold ore-field is controlled by faults.In the process of gold mineralization,the fault is not only the channel of mineralization fluid,but also the surrounding rocks in direct contact with mineralization fluid.The fluid and wall rocks on both sides of the fault must have metasomatic reactions.Therefore,it is of great significance to study the geochemical characteristics of bedrock in fault profile for metallogenic research and prospecting prediction.Based on the study of geochemical characteristics of bedrock profiles of ore-bearing faults and Zhaoping fault in Linglong gold field,taking ascertain orebody as research template,a comprehensive study of the correlation between Au and other trace elements in orebody-wall rock,lean-rich ore,local-whole was conducted.Combined with mineralogical characteristics and geo-chemical characteristics of element halo of gold deposit,application research on metallogenic prediction of unknown orebodies was performed.Regarding 7 orebodies profile as the research object,by comparing the correlation between Au and trace elements in orebody and surrounding rock,the variation characteristics and correlation of trace elements in orebody profile in local range were analyzed,and the best indicator elements of Au in typical orebodies in the ore field were summarized.According to the gold grade,352 orebodies can be divided into five types (super rich ore,rich ore,lean ore,super lean ore,surrounding rock).The average content of trace elements in various orebodies was counted, and the difference in the indication meaning of trace elements in rich and poor ores was compared.On the premise of a large number of sample data statistics, the correlation between Au and other trace elements in the Linglong ore field was summarized through scatter plots. Combined with the occurrence form of gold and various trace elements, the geological significance of Au and various trace elements, and the diagenesis and mineralization mechanism of Linglong gold ore field were discussed.The above research results were applied to other faults in Linglong gold field,and the primary halo geochemical halo method was used to predict fault mineralization.The following understandings are obtained:The best indicator element combination of primary halo in Linglong gold field is Au,Ag,Bi,As and Co,and the positive correlation of power exponent among Au with Ag,Bi,As and Co elements is good.Gold exists in the form of silver gold ore,mainly in the form of fine grains or veins in the fissures and crystal gaps of pyrite.The geochemical survey of bedrock profile of Zhaoping fault shows two gold mineralization anomalies,which are supposed to be ore-induced anomalies and have good prospecting potential,especially in the 1021 profile of east Qianhuayuancun.Based on the geochemical survey method of bedrock in fault profile,the prospecting object is expanded by changing prospecting into halo,and the deep metallogenic prospect can be predicted according to the difference of halo forming element distribution.

Keywords: indicator elements combination ; bedrock geochemical ; mineralization anomalies ; prospecting and evaluation ; Zhaoping fault ; Linglong gold field ; Jiaodong

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本文引用格式

胡宝群, 高海东, 王运, 张宝林, 吕古贤, 申玉科, 郭涛. 玲珑金矿田含矿断裂的基岩地球化学特征及找矿潜力评价[J]. 黄金科学技术, 2022, 30(4): 518-531 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.064

HU Baoqun, GAO Haidong, WANG Yun, ZHANG Baolin, LV Guxian, SHEN Yuke, GUO Tao. Bedrock Geochemical Characteristics and Prospecting Potential Evaluation of Ore-Bearing Faults in Linglong Gold Ore-field[J]. Gold Science and Technology, 2022, 30(4): 518-531 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2022.04.064

胶东地区因产有巨量金矿得到了地质学界的广泛关注,众多国内外学者曾在该区开展了大量的地质、地球化学和地球物理等研究工作,取得了丰富的研究成果。总体而言,古老地层基底、强烈构造变形、蚀变花岗岩、脆性断裂带及不同类型降压空间是胶东地区金矿床的主要控矿因素(张宝林等,2019杨立强等,2014宋明春等,2013李洪奎等,2017陈衍景等,2004吕古贤等,2004)。

前人在胶东金矿田范围内已完成1∶2 000岩石地球化学测量工作(张德宏等,1998),并采用构造地球化学叠加晕方法(李惠等,199920102013)在胶东地区部分金矿床进行了深部及外围成矿预测,总结了金矿构造叠加晕地球化学参数及其变化规律,并在山东乳山、河南秦岭等金矿床成功圈定盲矿靶区。在玲珑金矿田深部找矿和评价过程中,主要对含矿断裂带的含金性进行评价,并推测了深部及外围找矿潜力(高海东等,20132020)。

本文以玲珑金矿田和招平断裂带为研究对象,对矿田内已知含矿断裂的基岩地球化学异常(简称为原生晕)特征进行研究,总结异常分布规律,并尝试对招平断裂带部分区段进行评价。

1 玲珑金矿田矿体特征及样品测试方法

在玲珑金矿田,断裂控矿或赋矿特征明显,发育强烈的蚀变带。典型含矿断裂,从中心向外依次为含金黄铁矿石英脉、含金黄铁绢英岩化带、强钾化带、弱钾化带和未蚀变的花岗质岩(高海东等,20132020王玺等,2014张志航等,2015)。本文选取175号、48号、50号和47号共4条含矿断裂作为研究对象,这4条矿脉均属于玲珑金矿田大开头矿区,大致呈平行等间距排列,横向和纵向上断裂延伸相对稳定,在不同中段和剖面中,样品类型变化多样,样品几乎包含玲珑金矿田内所有的矿石类型,具有一定的代表性。

在玲珑金矿田井下,对大开头矿区已开采的175号、48号、50和47号矿体含矿断裂剖面进行系统取样(高海东等,20132020)。如图1所示,剖面横切过矿体,多为井下穿脉取样,并辅以沿脉取样。样品包括矿石、近矿强蚀变围岩和弱蚀变围岩,受井下空间所限,剖面长度2~15 m不等,有的剖面无法采集到弱蚀变围岩。

图1

图1   玲珑金矿田地质简图及大开头矿区89线地质剖面图(据高海东等,2013修编)

Fig.1   Geological sketch map of Linglong gold ore-field and No.89 geological profile of the Dakaitou mining area(modified after Gao et al.,2013


从采样剖面来看,矿体呈脉状,严格受断裂和裂隙控制,脉幅变化较大。根据前人勘查资料,地表脉幅宽且品位高,本文采样剖面的主矿体宽度一般小于2 m。整体上各矿体在水平和纵向上常呈“X”网脉状穿插分布,矿体具有大致平行和等间距分布规律。矿体类型可划分为3类(胡宝群等,20132014高海东等,20132020):石英脉型、强硅化破碎蚀变岩型和含金硫化物细线(脉)型。其中,石英脉型矿体的主要成分为石英,可见不均匀分布的星点状或细脉状黄铁矿、黄铜矿;强硅化破碎蚀变岩型矿体呈灰绿色,多含硫化物,固结差,一般有两侧围岩的角砾,部分矿体中见星点浸染状的黄铁矿和黄铜矿颗粒;含金硫化物细线(脉)型矿体的主要矿物为石英和黄铁矿,局部可见少量的黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等。

样品分析测试工作在澳实分析检测(广州)有限公司完成,方法和检出限参见文献(高海东等,20132020)。矿石矿物成分电子探针分析在核资源与环境国家重点实验室进行,测试条件参见文献(胡宝群等,20132014)。考虑到基性岩脉、变质岩与所取矿样及近矿蚀变花岗岩的主微量成分相差较大,统计时均被剔除。

2 玲珑金矿田4条矿体井下基岩地球化学特征

2.1 含矿剖面中元素含量变化特征

选择包括矿石和围岩的7个金含量变化幅度较大的典型含矿断裂剖面,研究含矿剖面中各元素异常特征和指示意义,如表1图2所示。

表1   典型矿体剖面成分变化

Table 1  Composition variation of typical orebody profiles(×10-6

采样位置样号岩性点距/mAuAgAsBiCoCuHgMnMoNiPbSbThUVZn

剖面6:

-570 m

50号脉

88川

LL120中等钾化花岗岩00.0090.020.60.02210<0.0051500.43119<0.055.70.18415
LL121灰黑色基性脉岩2.00.0060.07<0.10.023242<0.0059721.091905<0.055.80.5016786
LL122碎裂强硅化花岗岩(矿体)3.01.2150.4311.10.46213<0.005650.332150.061.90.0659
LL123含矿石英脉(矿体)1.01.50011.805.70.0923 5200.0111 3100.46218<0.051.60.15356
LL124强硅化花岗岩2.00.0680.872.20.092366<0.0054680.41224<0.053.90.13514
LL125中等硅化弱钾化花岗岩4.00.0850.182.90.10244<0.0052760.42126<0.055.70.60330
LL126石英长石脉(矿体)4.08.6007.8119.00.9643970.0051 7453.2518370.090.2<0.0539
LL127碎裂强硅化花岗岩(矿体)2.013.6008.0741.62.15228890.0051 9052.054940.170.60.10212
LL128中等钾化花岗岩2.00.0900.061.30.04118<0.0052850.32111<0.050.70.08314

剖面7:

-420 m

48号脉

92线

LL386中等钾化花岗岩00.0030.030.10.0112<0.0052320.32133<0.058.80.35421
LL387弱钾化花岗岩1.00.0050.020.20.0221<0.0051910.39122<0.0514.80.6434
LL388硅化硫化物(矿体)1.50.5723.2135.70.0711430.0332021.7042 3700.571.50.07106 850
LL389石英脉1.07.6709.7140.81.2914290.012713.3254500.690.70.304301
LL390硅化硫化物(矿体)0.50.1930.791.30.27<160.0055020.3151280.076.60.255256
LL391硅质岩1.00.0200.060.10.021<1<0.0051080.43412<0.054.10.8362
LL392花岗岩1.50.0010.020.10.02<1<10.008930.43<120<0.054.40.2232

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图2

图2   矿体剖面中Au元素与微量元素含量变化曲线

(a)~(g)为指示意义明显的元素,即与金含量同步升降的元素;(h)~(n)为指示意义弱的元素,即与金含量相关性弱的元素

Fig.2   Variation curves of gold and trace elements in orebody profiles


根据表1图2,结合全国金矿常用的Au指示元素(李惠等,1999),可得到175支2、47号脉、50号脉和48号脉矿体的最佳指示元素、弱指示元素和指示意义不明的元素,见表2

表2   矿体指示元素统计

Table 2  Statistics of orebody indicator elements

剖面号矿体及位置最佳指示元素弱指示意义元素指示意义不明的元素
1-570 m175支2的84川Au,Ag,Bi,As,Ni,CoSb,Hg,UCu,Pb,Mn,Mo,Th,V,Zn
2-620 m175支2的74川Au,Ag,Bi,As,SbCo,Ni,Cu,MoHg,Mn,Pb,Th,U,V,Zn
3-670 m175支2的88川Au,Ag,Bi,AsMo,Ni,Co,VCu,Hg,Mn,Pb,Sb,Th,U,Zn
4-720 m47支3的97川Au,Ag,Bi,As,CoCu,MoHg,Mn,Ni,Pb,Sb,Th,U,V,Zn
5-620 m47号脉87线Au,Ag,Bi,As,CoV,NiCu,Hg,Mn,Mo,Pb,Sb,Th,U,Zn
6-570 m50号脉88川Au,Ag,As,Bi,CoCu,Mo,NiHg,Mn,Pb,Sb,Th,U,V,Zn
7-420 m48号脉92线Au,Ag,As,Bi,Co,MoSb,Hg,Cu,Pb,ZnMn,Ni,Th,U,V

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由此可见,玲珑金矿田含矿断裂基岩地球化学异常具有如下特征:

(1)最佳指示元素为Au、Ag、Bi、As和Co。在含矿剖面中这些元素的含量几乎同步起伏,可形成明显异常,对金矿体有着明显的指示意义。这些元素几乎在所有含矿断裂基岩剖面中均显示出明显的异常,若在未知新区的断裂中出现这些元素异常,就可以断定是金矿化异常所致,据此可区分非矿致异常。

(2)弱指示意义元素有Ni、Mo、Sb和Cu。这些元素在4条矿体中表现为有的剖面形成异常,而有的剖面则无异常,总体异常衬度不大。通常是在富金矿石中这些元素有异常,而在金含量低的近矿围岩中这些元素无异常。

(3)指示意义不明的元素有Hg、V、U、Zn、Pb、Th和Mn。

2.2 玲珑金矿田矿体基岩地球化学统计特征

对玲珑金矿田含矿体剖面中的样品进行统计,分析Au元素与其他元素之间的关系。

(1)按金含量进行分段统计

按金含量对4 条矿体基岩样品进行分段统计,了解玲珑金矿田微量元素的含量变化,如表3所示。其中,175支2号矿体的最佳指示元素为Au、Ag、Bi、As和Co,弱指示意义的元素为Mo、Ni、V和Sb,指示意义不明的元素为Hg、Mn、Cu、Pb、Zn、U和Th。47号矿体的最佳指示元素为Au、Ag、Bi、As、Co和Mo,弱指示意义元素为Cu、Pb、Sb、Hg、V和Zn,指示意义不明的元素为Mn、Ni、U和Th。50号矿体的最佳指示元素为Au、Ag、Bi、As、Co、Cu、Pb、Zn、Mo、Sb和Mn,指示意义不明的元素为V、Hg、Ni、U和Th。48号矿体的最佳指示元素为Au、Ag、As、Bi、Sb、Co、Hg、Cu、Pb、Zn和Mo,指示意义不明的元素为Mn、V、Ni、U和Th。

表3   玲珑金矿田微量元素含量

Table 3  Content of trace elements in Linglong gold mine

矿体

编号

金含量区间

样品

数量

AuAgAsSbBiHgMnCuPbZnMoCoNiVThU
背景背景区160.0010.010.13<0.050.010.0071462.525220.391.07237.30.27
175号>101335.0708.0660.080.2216.460.010934.118212.90277.0022203.51.11
1~10143.8881.8926.390.114.420.00513468.635181.3558.2111264.00.56
0.1~1.0240.4840.584.800.081.870.0051596.0581110.7618.42384.00.44
0.01~0.10390.0400.070.990.050.130.0071885.520320.482.64275.00.37
<0.01160.0050.020.280.060.030.0051367.117180.391.81263.70.44
47号>1001957.00099.8016.200.07105.000.021528.0603210.9556.006192.10.85
10~100417.2886.4723.900.137.880.01012984.5324992.0327.505103.10.22
1~10132.3762.2123.770.093.720.008268115.12141391.0340.859153.80.38
0.1~1.0310.3640.779.610.061.370.00520158.951190.498.29563.90.25
0.01~0.10460.0380.102.320.060.210.0052085.921330.503.26473.90.31
<0.01210.0040.031.230.050.030.0051575.320270.351.84373.60.28
50号>10113.6008.0741.600.172.150.0051905889.094122.0522.00420.60.10
1~10132.5002.9014.690.100.550.005457297.71971760.876.92342.10.10
0.1~1.0250.2500.445.640.080.340.00548121.426250.633.4810103.40.26
0.01~0.10340.0460.121.240.060.110.00623323.921110.461.68234.10.23
<0.01160.0060.020.380.050.050.0061734.119130.371.38344.60.36
48号1~1017.6709.7140.800.691.290.0127129.04503013.3214.00540.70.30
0.1~1.040.4371.7422.900.220.650.01222043.36391 7871.2521.75453.40.24
0.01~0.10120.0260.121.380.060.110.0052414.027350.392.33345.60.35
<0.0180.0040.030.190.050.030.0051321.52690.421.13136.90.34

注:除去基性岩的统计;元素含量单位为×10-6

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总体来看,这16种微量元素中,最佳指示元素有Au、Ag、Bi、As和Co,可形成高衬度值的异常,有较好指示意义的元素为Mo和Sb。有一定指示意义的元素有Cu、Pb、Zn和V,其中Pb和Zn含量变化同步起伏。指示意义不明的元素有Mn、Hg、U和Th。Ni、V和Co为后尾晕元素,在这4个矿体中含量由大至小的顺序为175支2号、47号、48号和50号,而前缘晕元素As的含量与之相反。显示出175支2号矿体可能已接近矿体的尾部,其余3条矿体深部仍有找矿远景。

(2)贫富矿石的各元素指示意义略有差异

根据全部样品数据,从背景到围岩再到矿石,除Mn、U和Th元素之外其他元素含量均有不同程度的增高,增高幅度从大到小依次为Au、Ag、Bi、As、Co和Cu,同样显示出这些元素对金矿化具有很好的指示意义。金含量高(大于1×10-6)的样品,除了Mn、Hg、U和Th元素无明显增加外,其他元素含量均明显高于金含量低(小于1×10-6)的样品;根据浓集强度,按指示意义从强到弱依次为Au、Ag、Bi、As和Co。金含量低(小于1×10-6)的样品,指示意义从强到弱顺序同样为Au、Ag、Bi、As、Co和Cu。在实际工作中,特别是化探扫面时,直接采到富矿石的可能性极小,这些元素在实际找矿和圈定异常时的指示意义更为明显。

(3)Au元素与其他元素之间的相关性

绘制所采基岩样品中Au元素与其他元素之间的相关性图件,如图3所示。由图3可知,Au元素与Ag、Bi、As、Co元素之间具有很好的相关性,总体呈现出良好的幂指数正相关关系,而Au元素与Cu、Ni、Pb元素之间的相关关系不明显。

图3

图3   基岩样品中Au元素与其他元素之间的相关性图

Fig.3   Correlation diagram between gold and other elements in bedrock samples


2.3 指示元素的赋存特征

通过对玲珑金矿田矿石中主要金属矿物进行矿相学观察和电子探针分析(胡宝群等,2013),确定主要指示元素的赋存特征如下:

(1)Au元素的赋存状态:金主要以独立矿物相形式存在,金矿物为银金矿和含银自然金。金含量变化范围为62.35%~89.29%,平均值为79.35%;银含量变化范围为39.57%~10.09%,平均值为16.11%;Au/Ag比值变化范围为1.58~8.14,平均值为5.68。形态上,金矿物以极细的脉状、角砾状、麦粒状、浑圆粒状和不规则粒状产于黄铁矿(少量石英)的裂隙或孔洞中,粒状金矿物粒度细小,多为10 μm 左右,细脉状金的脉宽为1~5 μm(图4)。总体上,以充填于黄铁矿裂隙中的金矿物占绝大多数,未见金矿物变形,推测应是黄铁矿形成后破裂或溶蚀成孔洞,然后金呈细线和微粒状沉淀于这些空间。

图4

图4   金矿物的赋存状态

Fig.4   Occurrence state of gold minerals


(2)Ag元素的赋存状态:银主要以银金矿中类质同象形式存在,含少量碲银矿(银含量为59.16%)。方铅矿中银含量为0.03%~0.32%,而黄铁矿和闪锌矿中银含量极低。

(3)Bi元素的赋存状态:发现少量碲铋矿(铋含量为41.96%)(胡宝群等,2014)。在银金矿中,普遍含有少量的铋,平均含量为0.83%(统计样品数为18个,含量变化范围为0.68%~1.06%)。根据前人研究,玲珑金矿黄铜矿中分别含有0.20%(张德宏等,1998)和0.60%(王安平等,2002)的铋。黄铁矿、方铅矿和闪锌矿中几乎不含铋。在其他地区,Bi元素也是金矿的最佳指示元素之一(胡宝群等,2000)。

(4)As元素的赋存状态:在银金矿和硫化物矿物中砷含量很低。前人分析得出玲珑金矿黄铜矿中分别含有0.04%(张德宏等,1998)和0.66%(王安平等,2002)的砷,其他金属矿物中砷含量低于0.06%,多数低于0.01%的检出限。

(5)Co元素的赋存状态:仅在黄铁矿中含有0.22%(0.06%~0.82%)的钴,而其他银金矿、方铅矿、闪锌矿和黄铜矿等金属矿物几乎不含钴,钴含量低于0.07%,多数低于0.01%的检出限。

(6)Mo元素的赋存状态:在黄铁矿和闪锌矿中分别含有0.65%(0.57%~0.74%)和0.45%(0.41%~0.47%)的钼,而在银金矿、方铅矿和黄铜矿等金属矿物中几乎不含钼,钼含量低于0.07%,多数低于0.01%的检出限。

(7)Pb、Zn、Cu元素的赋存状态:分别以各自的硫化物独立矿物(方铅矿、闪锌矿和黄铜矿)形式存在,这些硫化物矿物除了各自独立组成外,其他杂质成分均很低。

3 断裂基岩地球化学含矿性评价

胶东金矿主要沿NE走向断裂分布,其中招掖—平度(简称招平)断裂控制着玲珑、大尹格庄等金矿田(陈衍景等,2004吕古贤等,2004宋明春等,2013杨立强等,2014李洪奎等,2017张宝林等,2019)。通过对招平断裂开展基岩地球化学剖面测量,在一些地段发现了新的异常,显示出招平断裂带仍具有很好的找矿潜力。

招平断裂带主要发育于花岗岩中,考虑到剖面中还有角闪片(麻)岩和基性脉岩,它们与花岗岩的成分相差较大,故将这些样品的分析结果剔除后再进行比较。招平断裂基岩地球化学剖面测量结果如表4图5所示。在1012剖面中,发现了金的低缓异常,衬度不高,宽度约为5 m。剖面位于郭家埠南加油站沿国道南60 m处西侧的小公路,起点于国道边,测线走向275°,剖面切过招平断裂带。Ag、As、Bi、Cu、Zn、Pb、Mo、Co、Ni和V元素含量有较明显的异常,其中Ag、As、Bi、Cu、Zn和Pb的异常衬度较高,宽度大,这些元素含量与Au元素同步起伏,与玲珑金矿田井下基岩剖面出现的异常元素组合(Au、Ag、As、Bi等)相似,推测该剖面中的金异常是矿致异常。

表4   招平断裂2个基岩剖面的元素含量变化

Table 4  Changes of element contents in two bedrock profiles of Zhaoping fault

剖面编号

及位置

样品

编号

采样

位置

点位

/m

AuAgAsBiCoCuHgMnMoNiPbThUVZn
1012剖面(郭家埠南侧小公路)1012-5钾化碎裂花岗岩1640.0010.020.20.1543<0.0051660.1921103.20.203550
1012-7绢英岩化碎裂岩1970.0170.040.10.15314<0.0057300.859143.61.062270
1012-7C白色断层泥1970.0080.111.40.25518<0.0058310.6414482.60.802461
1012-8褐铁矿化绢英岩1920.0070.050.30.0526<0.0052 7201.324252.32.031163
1012-9褐铁矿化绢英岩199<0.0010.010.10.0212<0.0058400.543112.40.271415
1012-10褐铁矿化绢英岩化花岗岩200<0.0010.010.10.0111<0.0058461.132118.00.361011
1012-12弱绢英岩化碎裂花岗岩218.5<0.0010.010.10.01<11<0.0053820.361153.90.28211
1012-14绢英岩化碎裂岩2680.0060.020.30.1541<0.0051 0500.833133.00.221313
1012-16糜棱岩化花岗岩4460.0010.010.10.01<11<0.005750.24<1338.11.55233
1021剖面(前花园村东300 m处公路旁)1021-1强钾化花岗岩53<0.0010.091.10.03<17<0.0051480.441195.40.61118
1021-2褐铁矿化硅化花岗岩580.4470.4429.42.45175<0.005691.201713.90.46357
1021-3钾化绢英岩化花岗岩700.0090.031.30.11<19<0.005970.832196.50.29215
1021-5绢英岩3010.0010.090.30.25<112<0.005830.301256.40.21441
1021-8钾化花岗岩337<0.0010.091.40.06<19<0.005470.422815.10.204182

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图5

图5   招平断裂2个基岩剖面的元素含量变化

Fig.5   Changes of element contents in two bedrock profiles of Zhaoping fault


在1021剖面中,发现了较为明显的金异常,衬度高。该剖面位于前花园村东300 m,测线沿土公路,测线走向180°,剖面斜交切过招平断裂。Ag、As、Bi、Cu、Mo元素含量也显示出较好的异常,衬度值高、异常明显,这几种元素含量同步起伏,也与玲珑金矿田井下基岩剖面出现的异常元素组合相似,据此推测该剖面中的金异常是矿致异常。此外,Zn、Pb元素也有一定的异常显现。

4 成晕机制及其应用

4.1 断裂含矿性评价方法

通过对已知矿体基岩地球化学进行系统研究,得到研究区的金矿化最佳指示元素组合及其异常强度和形态,据此判定未知新区的异常是否为矿致异常。如出现多种最佳元素的异常重合且异常特征相近时,可推测是矿致异常。

玲珑金矿田的研究程度很高,控矿因素基本清楚,构造控矿特征明显,主要表现为断裂控矿(宋明春等,2013),围岩蚀变强烈,特别是黄铁绢英岩化、硅化和钾化强烈,是本区金矿找矿标志(王玺等,2014刘祥朋等,2017王建等,2020)。通过对金的赋存状态进行研究,金主要呈微细裂隙金形式赋存在黄铁矿等硫化物中(宁钧陶等,2012胡宝群等,2013),在地表这些硫化物多发生氧化生成褐铁矿,而在这些铁质氧化物中仍继承原生硫化物金矿化指示元素高的特征。

根据元素在前缘晕、中部晕和后尾晕的含量强弱,可大致推断深部的成矿潜力。通过计算矿体原生晕的轴向分带系列,对照前缘晕、中部晕和后尾晕元素一般分布规律,参考构造叠加晕的思想(李惠等,2013),并结合成矿演化的地质研究,可对已开采矿体的深部矿化进行预测分析,这是一种有效的找矿评价方法。总体而言,利用断裂剖面基岩地球化学测量,变找矿为找晕,可扩大找矿对象,但又不至于把范围扩得太大(如分散流异常)(李超等,2021)。结合异常中元素组合特征,对比前缘晕、中部晕和后尾晕中元素的一般分布规律,对深部或外围成矿远景进行推断;通过对不同中段进行取样、分析和计算,利用轴向分带序列和构造叠加晕方法,对已开采的矿体深部含矿远景进行评价(李惠等,2013高海东等,20132020)。

4.2 断裂剖面基岩地球化学异常成因机制

胶东金矿取得了许多重大的理论和找矿成果,找矿仍不断有新的发现(吕古贤等,2004宋明春等,2013李惠等,2013刘祥朋等,2017李洪奎等,2017Niu et al.,2019Yu et al.,2020王建等,2020)。深部和外围找矿工作总体上是从本区成岩成矿过程出发,研究主要控制因素,了解成岩(围岩)、成矿和成晕机制,并选用合适的方法和手段开展细致工作,从而达到找大矿、富矿的目的。

断裂控矿和强烈蚀变是胶东金矿的基本特征(宋明春等,2013胡宝群等,20132021),是大多数热液矿床的基本特征,也是热液矿床成晕的主要控制因素(周岳强,2019胡宝群等,201120172021)。在区域构造活动中,岩体受力作用常形成X状断裂和节理,这在平面和垂向上均有表现(高海东,20132020),并在之后发生滑动(如力学方向发生改变时),从而在X状断裂交会点或一个分支形成降压,一方面加大了纵向和横向的地压梯度,为成矿物质提供了驱动力,另一方面为矿体就位提供了空间(胡宝群等,2017)。若为不连续的分隔空间则可能形成充填结构为主的矿石(如石英脉型和含硫化物细脉型金矿石),若为连续的疏松破碎带就有可能形成交代结构为主的矿石(如蚀变型金矿石)。由于空间性质和降压性质不同,导致矿化和蚀变流体的物理化学性质(温度、压力、Eh值、pH值等)变化速率产生差异,进而影响水岩反应速度和强度。

成矿流体及其水岩反应,不仅是成矿的主要因素,也是形成原生晕的主要因素。除了成矿流体的运移、沉淀场所及动力之外,要形成胶东巨量金矿需要有大量的流体。研究显示,胶东大多数金矿成矿流体性质相近(范宏瑞等,2005王世进等,2009),胶东金矿主要近矿围岩——玲珑花岗岩被认为是老变质岩重熔而成,因此胶东金矿成矿、成晕的主要组成相似,大多数金矿表现出相近的成矿、成晕特征。

综合前述研究,推测玲珑金矿成矿大致过程为:金主要以黄铁矿裂隙充填状产出,表明金的形成晚于寄主矿物黄铁矿;金矿体最佳指示元素组合为Au、Ag、As、Bi和Co,而Cu、Pb和Zn有一定的指示意义;成晕大致过程为:黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿先形成,之后构造作用使先期形成的硫化物矿物产生破裂,再后发生Au、Ag、As、Bi和Co元素的热液成矿、成晕作用,这些元素以微细矿物充填于先期形成的矿物裂隙和晶隙之间。

胶东金矿的金初始来源于胶东群等老变质岩,直接来源于其重熔而成的花岗岩(杨立强等,2014);巨量流体来源于岩浆期后热液和盆地脱水的流体(邓军等,2001胡宝群等,2017);矿质进入流体的机制,主要受制于水临界二级相变;成矿演化可划分为2期降压相关的阶段,早阶段大型点状断裂降压成岩,晚阶段大型线状断裂降压成矿,具体已另文详述(胡宝群等,201120172021)。

4.3 玲珑金矿田矿体深部预测

在已开采的矿山中,开展矿体深部预测工作存在一定的困难,采用地球化学和构造叠加晕方法有助于推进深部预测工作。通过对矿体不同中段的含矿断裂剖面进行取样,分析元素含量,计算分带系数,采用构造叠加晕方法并结合矿体地质特征,可实现深部矿体资源预测。

在47号矿体,通过开展基岩地球化学研究(高海东等,2013),发现矿体和黄铁绢英岩化围岩中的Au、Ag、As、Bi、Cu、Co和Pb是金矿化的最佳指示元素。通过系统取样分析,计算出线金属量,得出轴向分带系列为As、Pb、Ag、Cu、Hg、Sb、Mo、Ni、Th、V、U、Mn、Zn、Bi、Co和Au。研究发现Au、Bi和Zn处于分带系列的尾部,对照前缘晕、中部晕和后尾晕元素分布规律(李惠等,1999杨德平等,2020),推测47号矿体深部具有一定的找矿潜力。

在招平断裂带1012和1021剖面中均发现了较为明显的金异常,异常衬度高,Ag、As、Bi、Cu和Mo含量也显示出较好的异常,异常明显且衬度高,这几种元素含量同步起伏,与玲珑金矿田井下基岩剖面中的异常元素组合相似,Zn和Pb元素也有一定的异常显现。不同的是,1012剖面中金仅出现低缓异常,且尾晕元素Mo、Co、Ni和V也有较明显的异常,推测该剖面位置可能是矿体的尾部,1021剖面中Co、Ni和V等尾晕元素含量低且无异常显示,这与Ag、As、Bi、Cu前缘晕和中部晕元素明显异常不同,由此推断该段具有较好的找矿远景,现出露部分可能仅为矿体的上、中部。2个剖面中的金异常均为矿致异常,通过对比这2个剖面中的基岩地球化学异常特点可知,1021剖面中的金异常找矿潜力更大。

5 结论

通过玲珑金矿田井下含矿断裂和招平断裂基岩剖面地球化学特征研究,得出以下认识:

(1)玲珑金矿田原生晕最佳指示元素组合为Au、Ag、Bi、As和Co,在含矿剖面中这些元素的含量几乎同步起伏,可形成明显异常。具有弱指示意义的元素组合为Ni、Mo、Sb和Cu。指示意义不明的元素组合为Hg、V、U、Zn、Pb、Th和Mn。

(2)Au与Ag、Bi、As和Co元素均呈较好的幂指数正相关。金矿物主要以银金矿形式存在,并以微细粒状或脉状赋存于黄铁矿的裂隙和晶隙中。

(3)招平断裂基岩剖面地球化学测量显示2处金矿化异常,推测为矿致异常,说明该地段具有较好的找矿潜力,特别是前花园村东1021剖面异常找矿潜力更大。

(4)断裂剖面基岩地球化学测量方法通过变找矿为找晕,扩大了找矿对象,还可根据成晕元素分布的差异性进行深部和外围成矿远景预测和评价。

http://www.goldsci.ac.cn/article/2022/1005-2518/1005-2518-2022-30-4-518.shtml

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周岳强许德如董国军2019.

湖南长沙—平江断裂带构造演化及其控矿作用

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