内蒙古哈达门沟金矿床13号脉构造叠加晕模式及深部找矿预测

喻万强，李伟，刘纲，葛良胜，陈祥，常春郊，王治华，唐明国

（1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083；2.武警黄金地质研究所，河北廊坊065000；3.内蒙古包头市鑫达黄金矿业有限责任公司，内蒙古包头014010）

内蒙古哈达门沟金矿床13号脉构造叠加晕模式及深部找矿预测

喻万强1，2，李伟3，刘纲2，葛良胜2，陈祥2，常春郊2，王治华1，2，唐明国2

（1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083；2.武警黄金地质研究所，河北廊坊065000；3.内蒙古包头市鑫达黄金矿业有限责任公司，内蒙古包头014010）

哈达门沟金矿床13号脉受断裂构造控制，具有多期多阶段叠加成矿（晕）的特点.矿床分为4个成矿阶段，各成矿阶段元素含量和地球化学特征参数表明，金成矿与金属硫化物关系密切.第I阶段成矿较弱，第II、III阶段为主成矿阶段，第IV阶段不成矿.确定矿床的头晕元素为As、Sb、Hg，矿体晕元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi，尾晕元素为Ni、W、Co、Mo.建立了原生叠加成矿成晕模式，矿脉在垂向上形成串珠状分布的多个富集矿体，各富集矿体上部存在头晕元素异常，中部对应矿体晕元素异常，下部存在尾晕元素异常，富集矿体之间存在头、尾晕元素共存区.总结了应用模式找矿的准则，认为在含矿构造带内，Au品位较低时，如果存在头、尾晕元素共存，则指示深部有矿，当再叠加Cu、Pb、Zn等元素异常时，指示深部矿体还很富.同时，利用构造叠加晕模式和深部预测标志对已知矿体深部进行盲矿体预测，在实践生产中得到了很好的验证.

金矿床；叠加晕模式；成矿元素；深部找矿预测；哈达门沟；内蒙古

哈达门沟大型金矿床位于乌拉山-大青山成矿带西段的乌拉山金矿田中.主矿脉为13号脉，矿化类型主要为含金石英-钾长石脉型，其次为含金钾长石化蚀变岩及石英脉型［1］.前人对哈达门沟金矿的地质特征、成矿条件、控矿因素、成矿时代、遥感蚀变特征等进行了深入的研究，取得了许多重要成果［2-10］，为矿山的找矿勘探提供了有力的理论指导.目前采矿深度逾600 m，随着采矿深度的加大，矿体规模变小，出现了资源危机，对该矿脉深部进行找矿预测，显得非常必要.笔者以金矿受构造控制，成矿热液多期活动造成原生晕在时间和空间上的叠加等基本事实为基础，利用构造叠加晕的研究思路和方法［11-12］，建立矿床的构造叠加晕模式，确定盲矿的预测标志，进行深部找矿预测.

1 矿床地质特征

矿区主要出露太古宙乌拉山群深变质岩，岩性主要为夕线堇青石榴黑云斜长片麻岩、石榴黑云二长片麻岩、长石石英岩、含石墨大理岩夹变粒岩.矿区断裂构造发育，具有多期活动的特点，规模最大的是山前钾化带，呈NE、NEE向.13号脉严格受构造控制，容矿断裂为山前钾化带上盘次级断裂，与其成锐角相交，走向近E-W向.矿脉沿走向和倾向呈舒缓波状.矿化类型随矿脉倾角变化而变化，陡处以钾长石蚀变岩型矿化为主，缓处以石英脉型矿化为主，成矿最有利部位为陡缓相交处.矿区伟晶岩脉发育，钾长石化与金矿化关系密切.围岩蚀变有钾长石化、碳酸盐化、磁铁矿化、赤铁矿（镜铁矿）化、绢云母化、绿泥石化、硅化、钠长石化、金红石化等，钾长石化是最主要的含矿围岩蚀变.主要金属矿物为黄铁矿、赤铁矿（镜铁矿），其次有方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、磁铁矿、褐铁矿.金矿物有自然金、银金矿、碲金银矿、针碲金银矿，其中自然金最为常见.

2 矿床地球化学背景

太古宙乌拉山群深变质岩中，Au的平均值含量为12.70×10-9，浓集克拉克值3.2，是区内主要的含金矿源层［1］，为金矿成矿提供成矿物质来源.

钾长石伟晶岩脉中，区域Au元素含量11.59×10-9［1］，浓集克拉克值2.9；矿区Au元素含量46.2×10-9［1］，浓集克拉克值11.6，说明伟晶岩与金成矿关系密切.

矿区西侧大桦背花岗岩岩体，Au元素含量1.35×10-9［1］，低于地壳平均含量（4×10-9），岩体与金矿关系不大，前人［6］从同位素测年方面也认为大桦背岩体与金矿化无关.

3 矿床地球化学特征

3.1 矿石微量元素背景含量

在13号脉地表和坑道的含矿构造带内，采集金矿石样品228件，分析Au、Cu、Ni、Pb、Bi、Ag、Zn、Mo、W、As、Sb、Hg等13个元素的含量，并对其进行统计分析，得出其含量特征参数（表1）.

表1 哈达门沟金矿床13号脉矿石微量元素含量特征参数表Table1 Content and characteristic parameters of trace elements of No.13 vein in Hadamengou gold deposit

从表1可以看出，在含矿构造带内，Au、Cu、Pb、Bi、Ag、Mo、W、As、Sb、Hg等元素的平均含量高于背景值，它们在成矿过程中是富集元素；Ni、Co、Zn、As等元素的平均含量低于背景值，在成矿过程中是带出元素；Au、Cu、Ni、Pb、Zn、Mo、W、Hg等元素的变化系数比较大，它们在成矿过程中发生了活化、迁移、富集，是与成矿关系比较密切的元素，同时也说明他们是该矿床的主要成矿元素.

3.2 不同成矿阶段元素组合

哈达门沟金矿床具有多期多阶段叠加成矿成晕的特点，根据矿脉穿插关系、矿物组合特征及交代关系，可分为4个成矿阶段：金-石英-钾长石成矿阶段（I）、金-多金属硫化物-石英阶段（II）、金-黄铁矿-石英阶段（III）、金-石英-碳酸盐阶段（IV）［14］.其中第I和第IV阶段为次要成矿阶段，第II和第III阶段为主要的成矿阶段，当II、III阶段叠加时形成富矿体.同时对样品进行R型聚类分析（图1），各元素总体上可以分为2组，即（Au、Ag、Bi、Pb）、（Sb、As、Mo）、（Cu、Zn）、Hg和（W、Co、Ni）.第1组属于亲硫元素组合，Au与Ag、Bi、Pb的相关性最好；第2组为亲铁元素组合.这也说明Au成矿与金属硫化物关系密切.

对4个成矿阶段的样品分析结果分别进行统计（表2），结果表明，不同成矿阶段的元素含量既有共性，又有明显差异.

表2 哈达门沟金矿床13号矿脉不同成矿阶段元素含量、元素含量比例及其衬度值Table2 Content,ratio and contrast of elements in different mineralization stages of No.13 vein in Hadamengou gold deposit

3.2.1 不同成矿阶段元素含量共性

以各元素的衬度值（平均值/背景上限）大于1为元素组合的标准，则不同成矿阶段的元素组合分别如下.

I阶段：Au、Pb、Bi、Mo、W、As、Sb、Hg；

II阶段：Au、Pb、Bi、Zn、Mo、W、As、Sb、Hg；

III阶段：Au、Cu、Pb、Bi、Ag、Mo、W、As、Sb、Hg；

IV阶段：Au、Pb、Bi、Mo、W、As、Sb、Hg.

各阶段元素组合都有Au、Pb、Bi、Mo、W、As、Sb、Hg，反映了该矿成矿具有稳定而相同的物源.

3.2.2 不同成矿阶段元素含量的差异性

尽管各阶段元素组合有很大共性,但各元素含量也有很大差异.根据各元素在不同成矿阶段含量比例（表2）可以看出：1）Au、Ag、Cu、Pb从第I到第III阶段都是逐渐升高，在第III阶段平均含量达到高峰，到第IV阶段又急剧下降；2）在第II阶段浓度比例占30%以上的元素有Zn、Mo、Sb，第III阶段浓度比例占30%以上的元素有Au、Pb、Ag、Cu、Bi；3）第II、III阶段成矿溶液带来元素多、浓度高，第I阶段成矿溶液带来Au较少，而第IV阶段不成矿.

3.2.3 不同成矿阶段的特征元素组合

为表征各阶段特征元素组合，以Au＞100（衬度值，下同），Ag、Cu、Ni、Co、Zn＞1，Pb＞10，Bi＞15，Mo＞100，W＞20，As＞3，Hg＞200，Sb＞2为标准，则不同阶段的特征元素组合如下.

I阶段：Au、Mo、W、As、Hg；

II阶段：Au、Pb、Zn、Mo、As、Sb；

III阶段：Au、Cu、Pb、Bi、Ag、Mo、W、As；

IV阶段：As、Hg.

以上说明在成矿的第I阶段，成矿溶液带来了一些头晕和尾晕元素，而Au的含量很低；第II、III阶段成矿溶液带来的元素多，除头晕和尾晕指示元素外，还有大量与金成矿关系密切的亲硫金属元素；第IV阶段仅带来少量的头晕元素，成矿物质非常少.

3.2.4 不同成矿阶段元素沉淀模式

根据4个阶段成矿特征和伴生元素含量变化关系，参照不同成矿阶段的矿物组合特点，总结出不同成矿阶段各元素的沉淀模式（图2）.它清楚地反映了不同成矿阶段元素沉淀情况及其元素组合特征，为不同阶段成矿成晕元素的叠加提供依据.

3.3 金矿床的地球化学轴向（垂直）分带规律

研究金矿床地球化学垂直分带和构造叠加晕特征对预测盲矿具有重要实用价值［15］.利用构造叠加晕的研究思路和方法［11-12］，研究地表和各中段矿体中元素的地球化学参数垂直变化规律，建立矿床的构造叠加晕模式，可以确定盲矿的预测标志，进行深部找矿预测.

3.3.1 元素的轴向分带序列

以不同标高矿体中各元素平均含量为基础，用E·M·克维亚特科夫斯基法（克氏法）［16］进行计算，排序如下.

金属量几何平均值排序：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.

这两种排序方法的共性是Hg、Sb等出现在上部，Bi、Mo等出现在下部，而Cu、Ni、Zn、As、Co、W、Au、Ag、Pb等出现在中部，其中既有头晕元素（As），还有矿体晕元素（Cu、Zn、Au、Ag、Pb）和尾晕元素（Ni、Co、W）.它们的分带性不明显，说明中部矿体存在多期矿化的叠加.在坑道调查和矿山开采实践中发现金矿从地表到658 m中段已经出现了2个矿化富集地段，图3也很好的反映了这个特点.为了更好地研究矿体构造叠加晕特征和指导深部找矿预测，将矿体分2个区间来研究其元素分带规律：第一区间1218（地表）～868 m中段，第二区间818～618 m中段，分别计算各区间的元素轴向分带序列.

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，元素轴向分带序列从上到下依次为：头晕元素Hg、Sb、As，尾晕元素Ni、Co、W，矿体晕元素Zn、Cu、Ag、Au、Bi、Mo、Pb；在818～618 m中段，依次为矿体晕元素Pb、Cu、Bi、Au、Ag、Zn，尾晕元素Ni、W、Mo、Co，头晕元素Hg、As、Sb.

3.3.2 元素的轴向（垂直）变化规律

矿体元素轴向变化规律图（图3）显示以下特点.

1）Au、Ag、Bi总体是中间高，上下两头低，有2个浓集中心，即在1168～968 m中段和818～778 m中段含量最高，在深部出现反转还有升高的趋势.

2）Cu、Pb、Zn在矿体中部，即Au、Ag的浓集中心最高，向上、下两端降低.

3）头晕元素As、Sb、Hg，在地表1218 m标高和698 m中段存在2个峰值，分别位于Au、Ag上下2个浓集中心的头部和尾部.

4）尾晕元素W、Ni、Co，在地表1218 m标高和868 m中段存在2个峰值，分别位于Au、Ag上部浓集中心的头部和尾部.

5）尾晕元素Mo也有2个峰值，分别位于918～868 m中段和698 m中段，分别位于矿体晕元素Au、Ag下部浓集中心的尾部.

6）Ni在698 m中段、W和Co在658 m中段向下出现反转，存在较小的峰值.

综上所述，在已知矿体的下部，698～658 m中段，头晕元素As、Sb、Hg与尾晕元素W、Mo、Co、Ni共存，并存在峰值叠加现象，Au、Ag含量增加，说明下部盲矿体的头晕元素异常已经显现，预示着深部有较大的矿体出现.

4 构造叠加晕模式

哈达门沟金矿床的形成具有稳定的物源、热源和有利构造多次活动的特点，金矿的富集成矿也具有多期多阶段叠加成矿成晕的特点.找矿勘探圈出的金矿体，特别是大矿体及富矿段和地球化学圈出的原生异常，大多是多期多阶段成矿晕叠加的结果.13号矿脉从宏观上的矿物共生组合，细脉穿插交代关系以及微观上的元素组合来看，富矿段都是在I、II、III阶段叠加部位,特别是有第II、III阶段多金属硫化物叠加部位，Au品位一般都很高.如13号矿脉1118～1018 m中段之间矿体，在Cu+Pb+Zn强异常范围内就是Au的富矿地段.

金矿原生晕分带模式研究成果［17-18］表明：1）单阶段形成的矿体及其原生晕都具有正向的轴向分带结构，即Hg、As、Sb等挥发性元素总是在矿体前缘，而Mo、Mn、Co、Ni等元素一般分布于矿体下部；2）同一阶段或不同阶段叠加构成的串珠状矿体，上下矿体有各自的前缘晕和尾晕，在上下两矿体之间，往往出现上部矿体的尾晕与下部矿体的前缘晕共存现象；3）后期热液成矿叠加对先形成矿体的成矿及伴生元素有影响，但影响不大，一般不会影响先期形成的原生晕分带结构.

根据哈达门沟金矿成矿成晕及异常分带特点，概括总结出金矿叠加成矿成晕理想模式（图4），其具以下特点：1）模式中分上（A）、中（B）、下（C）3个矿体，地表还可能存在被剥蚀的矿体，它们呈串珠状，或为尖灭再现矿体，A矿体位于1168～918 m中段，B矿体位于868～738 m中段，C矿体为新预测的盲矿体，位于658 m中段以下；2）A、B矿体（晕）均为同一期2个主成矿阶段（II、III阶段）形成的矿体（晕）在空间上的叠加，而且是叠加在第I阶段形成的矿化体之上，由于第I阶段带来元素浓度很低，可将A、B矿体（晕）分解为2个主成矿阶段各自形成的矿体（晕）的叠加，其叠加部分形成富矿段；3）下部盲矿C，也可理解为2个主成矿阶段叠加的结果；4）B、C之间（698～658 m中段）是上部矿体B的尾晕（W、Mo、Co、Ni）与下部盲矿C的前缘晕（As、Sb）共存区.

5 深部找矿预测的地球化学标志

5.1 叠加晕模式标志

1）当构造蚀变带或石英脉中含Au很低,一般只有0.1×10-6～1×10-6，并伴有Hg、As、Sb异常，是深部矿体的指示.若同时有Ag、Pb、Zn异常出现，指示深部矿体有多金属硫化物成矿阶段叠加，可能有富矿体存在.

2）地表蚀变带或含矿构造中探明矿体已采至根部，但仍有构造蚀变带或石英脉存在时，其含Au只有0.1×10-6～1×10-6，若出现前尾晕共存，既有Hg、As、Sb等前缘指示元素异常，又有Co、Ni、W、Mo、Bi等尾晕元素异常，则指示上部矿已到尾部，深部还有第2个富集段，即有矿体存在，若伴有Cu、Pb、Zn等硫化物阶段叠加的指示元素异常存在，不仅增加了深部矿体存在的信息，而且指示第2个富集段矿体较富.

3）当矿体及其原生晕中出现前、尾晕共存，即在有Au、Ag、Cu、Pb异常的基础上，既有Hg、As、Sb等前缘晕指示元素异常，又有Co、Ni、W、Mo、Bi等尾晕指示元素异常，则指示该矿体向下延伸还很大.

4）若蚀变带或石英脉中Hg、As、Sb无异常，Au、Ag、Cu、Pb、Zn弱异常，但出现Bi、Mo、W、Co、Ni异常较强，则指示深部无矿.

5.2 地球化学参数标志

1）因子分析标志，根据13号矿脉不同标高因子分析结果得出深部有第2个富集段的因子标志是：在主成矿因子中，Au与尾晕元素Co、Ni及前缘晕元素Hg、As、Sb共存，即主成矿因子是Au、Co、Sb、As、Hg组合.

2）相关性分析标志：Au与Co、Hg、As、Sb都相关是深部矿体存在的标志.

3）当计算已知矿体（晕）的分带序列或地球化学参数垂直变化规律时，在已知矿根部出现反分带或地球化学参数发生转折，即由矿头部→中部→下部逐渐升高（或降低），尾部又转为降低（或升高），指示已知矿体深部还有第2个富集段.

6 深部矿体预测及效果

根据总结出来的地球化学异常模式和标志，对哈达门沟金矿13号脉深部（658 m中段之下）进行了预测，沿主矿脉构造深部存在盲矿体，矿体向下有很大的延伸.经矿山生产验证，在618 m和578 m中段存在厚大的高品位矿体，深部钻孔在538 m和458 m标高存在隐伏矿体，并且向下没有尖灭.

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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.李兰英编辑.

“内蒙古包头市哈达门沟金矿构造控矿规律及找矿方向研究”项目资助.

喻万强（1977—），男，2001年毕业于东北大学地质矿产勘查专业，现为武警黄金地质研究所工程师，中国地质大学（北京）硕士研究生，主要从事金矿成矿与勘查找矿研究工作，通信地址河北省廊坊市丰盛路159号中国人民武装警察部队黄金地质研究所，邮政编码065000，E-mail//yuwanqiang2008@sina.com