陕西铧厂沟金矿南矿带构造叠加晕特征及深部找矿方向

胡博心，周鸿飞，屈海浪，曹易刚，白会良，王凌童，王立新，杨昭克，李元申

(1.北京金有地质勘查有限责任公司，北京 100011；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083；3.陕西略阳铧厂沟金矿有限公司，陕西 略阳 724312)

0 引 言

20世纪50年代，国内外学者开始对金属矿床原生晕进行研究，经过多年对众多典型矿床的研究，在工作方法和技术以及原生晕分带理论方面取得了较大进展[1-3]。

陕西铧厂沟金矿位于西秦岭勉县—略阳缝合带内的泥盆系三河口群中，为20世纪90年代发现的大型金矿[4]。多年的开采工作使得其主采南矿带Au Ⅰ矿体已接近采矿权最低标高，因此近年来铧厂沟金矿围绕Au Ⅰ矿体深部开展了找矿工作，但找矿效果不理想。为进一步指导矿山深部找矿工作，本文利用铧厂沟金矿深部最新施工的探矿工程，结合前人[5]对铧厂沟金矿具有找矿效果的构造叠加晕的认识对铧厂沟金矿南矿带Au Ⅰ矿体开展地球化学研究与找矿预测工作，以期为矿山深部找矿提供指导。

1 铧厂沟金矿区域地质概况

铧厂沟金矿位于勉(县)—略(阳)—宁(强)三角地带的西北侧(图1(a))，北距康(县)—略(阳)—勉(县)深大断裂带约4 km[6]，属陕西省略阳县郭镇管辖(图1(b))。

矿区跨及两个二级构造单元，其南部属摩天岭加里东褶皱带，北部属南秦岭海西褶皱带[4]。矿区南部出露的中—新元古界碧口群和北部出露的中下泥盆系三河口群以断层为界(图1(b))。中—新元古界碧口群以酸性凝灰岩为主，夹基性火山岩透镜体。泥盆系三河口群出露2个岩段：第一岩段分3个岩层，DSh1a为粉砂质绢云千枚岩夹石英砂岩，DSh1b为中-厚层结晶灰岩、泥质灰岩，DSh1c为细碧角斑岩、凝灰质绢云千枚岩；第二岩段有两个岩层出露，DSh2a为钙质千枚岩、粉砂质绢云千枚岩，DSh2b为薄-中厚层结晶灰岩。金矿体主要赋存在三河口群第一岩性段(DSh1)的细碧角斑岩、绢云千枚岩和厚层结晶灰岩以及第二岩性段第二岩性层(DSh2b)的厚层灰岩内[8]。

图1 南秦岭区域地质简图((a),据文献[7]修改)和铧厂沟金矿地质简图(b)Fig.1 Regional geologic map of South Qinling ((a),modified from reference[7])and geologic map of Huachanggou gold mine(b)1.第四系覆盖物；2.泥盆系三河口群第二岩段第二岩性层；3.泥盆系三河口群第二岩段第一岩性层；4.泥盆系三河口群第一岩段第三岩性层；5.泥盆系三河口群第一岩段第二岩性层；6.泥盆系三河口群第一岩段第一岩性层；7.元古宇碧口群；8.细碧角斑岩；9.金矿体；10.断层；11.地质界线

铧厂沟南矿带Au Ⅰ矿体位于寨子湾至刘家河坝一带，产于中下泥盆系三河口群灰岩地层底部含金矿化构造蚀变带中，矿化带长约2 600 m，地表由TC6至TC228等32个探槽控制，地下及深部由坑道及钻探控制。地表出露标高为1 364～1 136 m，深部坑内钻孔KCZ56-2控制矿体最低标高为624 m，控制矿体最大垂深740 m。总体呈舒缓波状展布，走向NWW，向北倾斜，倾角40°～75°。金矿体呈脉状、透镜状产出，局部有小的平行矿脉(体)。矿体厚度一般0.2～1.0 m，品位较高，一般3～12 g/t，最高品位38.3 g/t。该矿化带属构造蚀变岩型[9]。

2 样品采集与测试方法

构造叠加晕在寻找热液成因的隐伏矿床方面具有明显直接的效果[2-3]。本文构造叠加晕样品采集工作围绕铧厂沟金矿南矿带Au Ⅰ开展，采样工作在坑道内以沿脉为主、穿脉为辅，采样网度为20 m(走向)×40 m(垂高)，深部则采取钻孔样品。矿体自上而下采集了950 m、910 m、870 m、830 m中段及深部钻孔样品，共计取样66件(图2)。

图2 铧厂沟金矿Au Ⅰ矿体构造叠加晕采样位置图Fig.2 Sampling location of structural superimposed halo of Au Ⅰ orebody in Huachanggou gold mine

样品的微量元素含量测试由中国冶金地质总局一局测试中心完成，测试元素包括对铧厂沟金矿井下坑道及钻孔采集的样品15种成矿元素进行了分析测试：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-石墨炉原子吸收法测定，As、Sb、Bi采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定，Hg采用冷蒸气-原子荧光光谱法测定，Ag、Mo、Pb采用发射光谱法测定，其余元素采用电感耦合等离子体质谱法测定。各元素的检出限分别为：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。样品分析合格率为97.2%，分析质量优秀，数据可靠。

3 微量元素特征

3.1 相关性分析

对南矿带的66件矿石样品进行相关性分析，得到15种元素的相关性系数(表1)，从表中可以看出南矿带中Au与As、Ag、Pb相关性较高，分别为0.84、0.77和0.43；Ag与As、Pb具有较高的相关性，相关系数分别为0.78、0.42。

表1 金属成矿元素相关系数近似矩阵Table 1 Correlation coefficient matrix of metallogenic elements

3.2 R型聚类分析

各成矿元素在成矿作用过程中发生富集和沉淀的物理化学条件以及先后顺序都有差异，R型聚类分析可以将存在差异的变量根据相似性程度进行归类，从而划分出不同的元素组合[10]。为解释铧厂沟金矿AuⅠ矿体成矿元素的组合关系，利用 SPSS Statistics 25数据统计分析软件对矿区15个成矿元素进行了R型聚类分析。联接方法选择组间联接，计算方法为组件平均距离法，最终得到比较直观的树形谱系图(图3)，从聚类谱系图上可以看出，当阈值取5时，成矿元素主要分为以下两组：Au-As-Ag，Co-Ni，其余元素各自独立。第一组为本区主要成矿元素组合，Au-As-Ag相关性极好；第二组与Au元素存在一定相关性。当阈值取20时，成矿元素归并为Co-Ni-Cu-Zn-W、Au-As-Ag-Hg-Pb-Sb、Sn-Bi-Ba、Mo共4组，表明本区存在多种元素成矿的地球化学条件。

图3 铧厂沟金矿AuⅠ矿体成矿元素R型聚类谱系图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型因子分析着重于研究化探数据中变量之间的关系，每一个因子所包含的主要元素，不仅仅表示它们的一种组合关系，还反映了该地区地球化学信息与成矿的关系[11]。使用SPSS Statistics 25软件对15个成矿元素测试数据进行了因子分析(表2)，KMO检验值为0.629>0.6，指示数据适合做因子分析。

由表2可以看出，前6个因子反映出15个元素变量的77.34%的地球化学信息，可以认为包含了原始变量绝大部分的信息。因子F1的主要载荷因子组成为Au-Ag-As，为金的矿化因子，同时也代表了多金属硫化物阶段，表明金的矿化与硫化物矿化有密切关系，反映出这些元素的共生组合关系。F2的主要载荷因子为 Co-Ni-Cu-Zn，F3的主要载荷因子为Ba-(Sn)，F5的主要载荷因子为Sn、Bi，F6的主要载荷因子为Mo，代表了岩浆作用有关的成矿作用。

表2 铧厂沟金矿AuⅠ矿体R型因子分析方差极大旋转载荷矩阵Table 2 R-type factor analysis variance maximum rotation load matrix of AuⅠ orebody at Huachanggou gold mine

4 构造叠加晕特征与深部找矿预测

4.1 矿区元素背景值

在铧厂沟金矿区钻孔岩心及远矿围岩的每种岩性中采集了30件样品作为矿区的背景样，其中灰岩31件，细碧角斑岩30件，千枚岩30件，变质玄武岩30件，中酸性凝灰岩30件，共计151件。

通过采集矿区主要岩石类型的无矿样品，计算得矿区主要成矿元素的背景值含量及浓集克拉克值(表3)，浓集克拉克值>1的元素从大到小依次为：Hg(118.06)、Bi(33.32)、Au(6.08)、As(2.67)、W(2.43)、Sb(1.42)、Sn(1.09)，表明在矿区范围内Bi、Hg、Au、As、W等元素在成矿作用过程中有可能提供成矿物质。

表3 铧厂沟金矿围岩微量元素含量特征Table 3 Trace element contents of wallrock from the Huachanggou gold mine

4.2 元素异常下限

通过综合相关性分析、R型聚类分析以及R型因子分析，并依据中国热液矿床原生晕轴向分带序列规律[3]，确定了铧厂沟金矿南矿带构造叠加晕最可信指示元素为As-Sb-Au-Ag-Pb-W-Sn-Bi，其中头晕元素为As、Sb，近矿晕元素为Au、Ag、Pb，尾晕元素为W、Sn、Bi。

对原生晕样品进行统计计算，求得各元素含量的均值和标准差，以“均值+标准差”为上限、“均值-标准差”为下限对原数据进行剔除。经多次剔除，求取各元素最优理论异常下限，取值为该元素含量的几何均值加2倍标准差，其中Au元素根据AuⅠ矿体平均品位特征，选取经验值500×10-9作为异常下限。以异常下限的1、2、4倍值分别作为圈定元素异常外带、中带、内带的标准(表4)。

表4 铧厂沟金矿AuⅠ矿体各元素异常下限特征Table 4 Lower limit of element anomalies in AuⅠ orebody of Huachanggou gold mine

4.3 深部找矿预测

从Au Ⅰ矿体前缘晕元素异常的垂直纵投影图(图4)上看，前缘晕异常的典型指示元素As、Sb异常较发育，As元素异常以中带和外带异常为主(图4(a))，主要分布在48线—96线范围内、标高830～910 m之间，总体上异常点均位于Au Ⅰ矿体范围内；深部钻孔未显示出明显的异常信息，只有16线630 m标高范围内出现一处单点外带异常。Sb元素异常以外带为主、局部以中带异常为主(图4(b))，主要分布在48线—96线范围内，标高在600～910 m范围内，整体上处于Au Ⅰ矿体内部。

图4 铧厂沟金矿南矿带Au Ⅰ矿体构造叠加晕异常特征图Fig.4 Anomaly characteristics of structural superimposed halo of Au Ⅰ orebody in the Huachanggou South Ore Belt

近矿晕异常的典型指示元素Au、Ag异常发育程度强于前缘晕元素As、Sb，以内带和中带异常为主，局部显示外带异常特征。本次取样测试显示，异常与金矿体范围吻合较好。Au元素异常主要分布在48线—96线范围内(图4(c))，且边部样品异常特征为内带异常，向两侧异常未有减弱，表明矿体沿两侧走向延长仍具有找矿潜力；深部钻孔特征显示为中带异常，异常值>1 000×10-9，基本相当于一般工业指标中的边界品位，异常向深部延伸较好。Au Ⅰ矿体外围在16线—32线、600～800 m标高范围内，Au元素异常显示出内带异常，根据异常信息及矿体特征分析认为，该处异常表明Au Ⅰ矿体具有尖灭再现、平行侧列的典型特征，空间找矿潜力较大。

Ag元素异常特征主要表现为少量内带、大量中带及外带异常，主要分布在64线—88线、830～910 m标高范围内，深部钻孔未有异常显示(图4(d))。

Pb元素异常特征主要表现为少量的中带异常以及大量的外带异常(图4(e))，主要分布在48线—96线、600～950 m标高范围内，异常分布受Au Ⅰ矿体控制明显；深部钻孔在56线异常特征较为明显，表现为中带及外带异常。值得注意的是，在16线630 m标高处显示外带异常。

尾晕元素W、Sn、Bi异常特征相似(图4(f)—(h))，均表现为大量的外带异常，主要分布在16线—96线、600～950 m标高范围内。

总体上铧厂沟金矿Au Ⅰ矿体前缘晕异常分布范围较小，主要分布在采矿系统内，深部钻孔异常信息较少，近矿晕元素异常特征范围广、强度大且向两侧及深部延伸趋势较好。尾晕元素异常特征范围广，异常强度相对较弱，以大面积外带异常特征为主。综合分析认为，Au Ⅰ矿体构造地球化学特征可表示为，前缘晕异常范围小、强度中等；近矿晕元素异常范围广、强度大；尾晕元素范围广、异常弱。据此，建立了铧厂沟金矿床Au Ⅰ蚀变灰岩矿体的构造叠加晕理想模式，其深轴向分带序列从上至下为Sb-Pb-Co-Ag-As-Au(图5)。

图5 铧厂沟金矿床南矿带构造叠加晕理想模式Fig.5 Idealized model of structural superposition halo of the Huachanggou South Ore Belt

5 结 论

(1)元素相关性分析、聚类分析、元素组合及异常下限等多元数学统计学分析表明：铧厂沟金矿南矿带AuⅠ矿体前缘晕特征指示元素为As、Sb，近矿晕特征指示元素为Au、Ag、Pb，尾晕元素为W、Sn、Bi。

(2)铧厂沟金矿南矿带AuⅠ矿体在48线—96线具有较为明显的头尾晕叠加特征，根据矿体特征及元素叠加规律分析认为，在96线—112线深部找矿潜力较好。

(3)在构造叠加晕轴向分带序列、地球化学参数研究基础上建立了铧厂沟金矿南矿带构造叠加晕理想模型，其中深部原生晕轴向分带序列从上至下为Sb-Pb-Co-Ag-As-Au。

致谢：野外工作得到了陕西略阳铧厂沟金矿有限公司主管负责人和技术人员的大力支持，综合研究和论文编写工作得到了北京金有公司陈伟博士、曹易刚等的帮助，谨致谢忱。