综合找矿方法在河台金矿找矿预测中的应用

朱江建，陈广浩，曾乔松，龚贵伦，4，易金，龚朝阳，黄栋林，林舸

(1.中国科学院 广州地球化学研究所 矿物学与成矿学重点实验室，广东 广州510640;2.中国科学院研究生院，北京100049;3.中国科学院南海海洋研究所边缘海地质重点实验室，广东广州510301;4.中国人民武装警察部队黄金第十一支队，湖南宁乡410600;5.广东高要河台金矿，广东肇庆526127)

综合找矿方法在河台金矿找矿预测中的应用

朱江建1，2，陈广浩3，曾乔松1，龚贵伦1，2，4，易金1，2，龚朝阳5，黄栋林5，林舸1

(1.中国科学院 广州地球化学研究所 矿物学与成矿学重点实验室，广东 广州510640;2.中国科学院研究生院，北京100049;3.中国科学院南海海洋研究所边缘海地质重点实验室，广东广州510301;4.中国人民武装警察部队黄金第十一支队，湖南宁乡410600;5.广东高要河台金矿，广东肇庆526127)

河台金矿是一个典型的与韧性剪切带有关的金矿床，也是目前粤西、桂东南已发现的最大的金矿床。为了给深边部的找矿提供科学依据，本文应用伽马能谱、地电化学及数值模拟产生的体积应变异常带对本区进行了找矿预测实验研究。伽马能谱K异常带指示了本区糜棱岩化及热液蚀变过程中引起的钾化蚀变作用，金矿体与糜棱岩化带主要分布在K异常带中;地电化学异常带可能代表了本区不同深度矿体在地表的垂直投影;体积应变异常带及其附近有利于发展为本区的含矿糜棱岩化带。在同一构造成矿体系中，根据相似类比原则，表明以上三种方法在本区进行找矿预测可行。综合以上三种方法，圈定了3个可能的含矿带，建议对其进行验证。

河台金矿;数值模拟;伽马能谱;地电化学;体积应变;找矿预测

0 引 言

粤西河台金矿是典型的与韧性剪切带有关的金矿床(段嘉瑞等，1992a)。含金韧性剪切带是广宁－罗定深层次推覆构造前缘的一个陡倾带(张伯友等，1995)，位于华南云开大山北翼、罗定－广宁和吴川－四会断裂带交汇部位。韧性剪切的动力来源于印支板块与华南板块三叠纪碰撞效应向华南内陆的延伸(图1左上角)(Zhang and Cai，2009;Cai and Zhang，2009)。钟增球等(1997)指出它的成矿模式与Bonnemaison和Marcoux(1990)总结的剪切带三阶段金矿化模式相仿。糜棱岩化过程中的成矿温度主要集中于300～340℃，成矿时代主要集中于197～168 Ma(朱江建等，2011a)。然而，糜棱岩化可能并未形成达到工业品位的金矿体，其后的热液成矿期才是河台金矿的主要成矿期(Zhang et al.，2001;刘伟，2004;翟伟等，2006;朱江建等，2011a)。由于糜棱岩化带，尤其是硅化糜棱岩(王斯亮和李得钦，2000;伍思洪，2005)，在后期脆性变形作用下易产生脆性破裂，所以热液成矿作用往往叠加于糜棱岩化带上。

鉴于糜棱岩化带与矿体的密切关系及目前的找矿勘查需要，在我们应用地电化学测量(夏永健等，2008;朱江建等，2011b)、EH4测量(王彪等，2009)等单一找矿方法对本区进行找矿研究后，本文通过对河台云西矿床开展伽马能谱、地电化学和数值模拟的综合研究，寻找糜棱岩化带和识别可能的矿化异常信息，进而更好地服务于矿山深边部找矿勘探。

1 矿床地质特征

河台金矿由北往南依次出露震旦系、奥陶系、志留系。震旦系是本区主要的含矿地层，以局部混合岩化的石英云母片岩、石英岩为主;奥陶系与志留系以薄层浅变质砂岩、粉砂岩及薄层板岩为主。F1断裂是矿区主要的导矿构造之一，位于矿区南部，倾向NW，倾角55°～70°。含矿构造为糜棱岩化带及发育于其中的脆性断裂(刘伟等，2006)，其中糜棱岩化带倾向NW，局部反转，倾角60°～85°(李新福和湛培任，2007)。导矿构造(F1)与含矿构造在剖面上呈“y”字型(图1右下角)。矿区西部出露黑云母斜长花岗岩，东部出露巨斑状黑云母二长花岗岩(图1)。

图1 河台金矿区地质简图(据陈骏和王鹤年，1993;朱江建等，2011a;蔡建新，2009修改)Fig.1 Simplified geological map of the Hetai goldfield，Guangdong province，South China

糜棱岩中发育S面理和糜棱岩C面理，变形程度与破碎程度由中心向边界递减，即以超糜棱岩为中心，向两侧渐变为糜棱岩、初糜棱岩、糜棱岩化岩石。原岩有变质岩、伟晶岩、黑云母斜长花岗岩(矿区西北部)、混合岩等。韧性剪切带分布在F1断裂南北两侧，呈平行条带状，成群成带地夹在相对刚性的岩块中间，总宽度约3000 m，其中北侧约2500 m，南侧约500 m。糜棱岩化带平面形态大部分为狭长带状，长一般500～1000 m，宽数十厘米至数十米。根据围岩条件和形态规模，可分为北带、中带和南带。其中，北带距F1断裂1500～2000 m，全长约5500 m，由9、19、11、12、13 等糜棱岩化带组成，围岩为混合岩化片岩，是矿区主要的矿化带;中带距F1断裂500～1500 m，全长大于 9000 m，由 15、5、10、40等糜棱岩化带组成，围岩为混合岩，形态复杂，有“小蚂蝗”之称;南带距F1断裂500 m以内，全长大于9000 m，由36、38、58等糜棱岩化带组成，围岩以混合岩化片岩、千枚状粉砂质页岩、变质石英粉砂岩为主，部分为混合岩(图1)。与矿化相关的蚀变主要有硅化与黄铁矿化。矿石类型主要有浸染状硅化千糜岩金矿石和具网脉状金属硫化物叠加的硅化千糜岩金矿石。伴生金属矿物主要包括黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、菱铁矿、毒砂;非金属矿物主要有石英、绢云母;副矿物有电气石、磷钇石、锆石、榍石、独居石等(刘伟等，2006)。

2 含矿糜棱岩的特征及其形成条件推断

目前所发现的金矿体基本位于糜棱岩化带中(51号含矿石英脉除外)，但不是所有的糜棱岩化带都含矿。能形成工业矿体的糜棱岩须具备下列5个条件:(1)糜棱岩化带产于矿区内最主要的矿源层震旦系中(王鹤年等，1989;陆建军，1993;张伯友等，1993);(2)糜棱岩具有一定的规模，长度一般在几百米以上;(3)有沿脉大断裂贯穿整个糜棱岩化带，深部要有导矿通道;(4)糜棱岩化带中有次生张性裂隙导矿和容矿;(5)糜棱岩形成较早，糜棱岩化程度较高(李新福和湛培任，2007)。目前所发现的金矿体主要分布于9、19号糜棱岩化带(云西矿床)、11号糜棱岩化带(高村矿床)、12、13号糜棱岩化带(后迳矿床)中。这些糜棱岩化带平面上呈左阶斜列产出(图1)。矿脉厚度从几厘米到几十米不等，矿体主要沿糜棱岩的C面理(图2a)及糜棱岩中的脆性裂隙分布(图2b)。

图2 糜棱岩化带与矿体的空间关系Fig.2 The spatial relationship between the mylonitized zone and orebodies

蔡建新(2009)通过求解石英的捕获温度及Si含量，同时结合多硅白云母P-T条件与Si含量的经验关系(Massonne and Schreyer，1987)，推断河台金矿剪切变形压力为420～650 MPa。差异压力可通过石英亚颗粒进行估测(Mercier，1977)，多数样品在160～210 MPa;应变速率可通过石英动态重结晶颗粒与亚晶进行估测(Twiss，1977)，其范围为1.13 ×10－11～3.72 ×10－11s－1(段嘉瑞等，1992b)，一般区域性应变速率为 10－13～10－15s－1(Pfiffner and Ramsay，1982)，说明糜棱岩化带形成时的应变速率较快。Stipp and Heilbronner(2002)、Frederico et al.(2010)认为石英发生动态重结晶的起始温度为300℃，Pryer(1993)认为长石发生动态重结晶的起始温度为500℃。河台金矿石英发生动态重结晶，而长石基本上只是发生脆性变形，因此限定糜棱岩化带形成时的温度为300～500℃。数值模拟结果表明，糜棱岩形成于108°－288°方位的挤压作用(朱江建等，2011a)。

3 各种异常带在本区的指示意义

数值模拟区的边界如图1所示，伽马能谱测量在研究区的39、8、56号勘探线开展;地电化学测量在研究区的 55、39、11、8、56 号勘探线开展(图3)。

3.1 伽马能谱钾(K)异常带

图3 地电化学与伽马能谱测量所在勘探线位置图Fig.3 The exploration lines for gamma spectrometry and geoelectrical measurement

绢云母是含钾矿物，可引起伽马能谱测量的K高异常(潘勇飞，1994)。结合河台金矿的地质实际，提出本区的K异常有两种原因。一是糜棱岩化形成的K异常。主要证据有:(1)河台金矿绢云母石英千糜岩的流体包裹体中K+浓度较高，为形成大量绢云母提供了物质条件(何文武和张文淮，1993);(2)剪切造成的细粒化可促使流体向糜棱岩化带中汇聚(Oliver，2001;Musumeci，2002)，指示了糜棱岩化过程中水岩反应的进行，而模拟实验表明水岩反应过程中长石向绢云母的转化很容易发生(Zhao et al.，2001);镜下观察也表明河台金矿糜棱岩化过程中长石向绢云母转化(图4a、b)是普遍现象(岳石，1990)。镜下统计表明，初糜棱岩中绢云母含量为5%～25%，糜棱岩中为20%～50%，超糜棱岩中为20%～65%，说明绢云母含量与剪应变强度为正相关关系。结合含金糜棱岩的矿化强度与剪应变强度也为正相关关系(段嘉瑞等，1992a)，及大量绢云母在动力变质期的生成有利于热液成矿期硅化作用的进行(何文武和张文淮，1993)，表明糜棱岩化形成的K异常带与糜棱岩化带中矿体的位置一致。本区绢云母的另一种成因是热液期的绢云母化。虽然，绢云母化与硅化、黄铁矿化(与矿化密切相关)不是一个期次(刘伟，2004)，但糜棱岩化带，尤其是硅化糜棱岩(王斯亮和李得钦，2000;伍思洪，2005)，在后期(脆性变形时期)应力作用下易于产生脆性破裂，表明热液期的绢云母化也同样主要发育于糜棱岩带及其附近。这较好地解释了研究区伽马能谱K异常带的宽度大于9号含矿糜棱岩化带的宽度(图5)。综上所述，伽马能谱的K异常带，揭示了本区糜棱岩化或热液蚀变过程中引起的钾化蚀变作用，含金糜棱岩带主要发育在K异常带中。

图4 糜棱岩中的长石绢云母化Fig.4 Micrographs showing sericitization of feldspar in the mylonites

3.2 地电化学异常带

地电化学找矿实践表明，地电化学异常带代表了不同深度矿体在地表的垂直投影(李晓勇，2002)。与常规化探方法相比，地电化学找矿方法的主要优点是灵敏度高、预测深度大(罗先熔和杨晓，1989;谭克仁，2000;文美兰等，2010;曹中煌等，2010);与物探方法相比，地电化学找矿方法的主要优点是避免了地球物理找矿方法的多解性。据前人研究(罗先熔，1994;罗先熔等，1997)，地电化学找矿适用于地表较厚土壤层覆盖的糜棱岩化蚀变岩型的金矿。测量结果表明，本区9号含矿糜棱岩化带上方或倾向侧上方地电化学高异常明显(图5)，表明地电化学异常带揭示了河台金矿的含金糜棱岩带的存在与产出位置。值得注意的是，地电化学在河台金矿的应用，要结合实际情况，考虑可能的非矿致异常与非地电化学异常区可能含矿的情况(朱江建等，2011b)。

3.3 体积应变异常带

构造－流体成矿数值模拟实验，前人已经开展了一些有益的探讨(Liu and Peng，2003;Zhang et al.，2007;龚发雄等，2009;Liu et al.，2010;胡才志等，2010;桑广森等，2010;赵义来和刘亮明，2011;钱建平等，2011)。地质构造变形数值模拟是采用数学物理方法对相关地质学问题的科学描述，并采用理论分析和数值模拟实验方法，对所描述的相关地质学过程进行定量化求解(林舸等，2005)。

本文首次运用模拟产生的体积应变异常带对本区进行找矿预测研究。鉴于本次数值模拟所遵从的地质依据(朱江建等，2011a)，认为模拟结果在理论上是可靠的。考虑到本区各岩性的实测参数不能完全代表糜棱岩化带形成时的参数及糜棱岩形成过程中相关的参数是变化的，而本次模拟的整个过程中相关参数保持不变等因素，认为体积应变异常带及其附近有利于发展为本区的含矿糜棱岩化带(朱江建等，2011a)。

体积应变异常带与糜棱岩化带、K异常带、地电化学异常带对比如下:Ⅰ号体积应变异常带与9号糜棱岩化带的位置、总体方位、宽度与长度都较为一致;Ⅱ号体积应变异常带东半段与19号糜棱岩化带东半段的位置、方位、规模与长度都较为一致，西半段与19号糜棱岩带西半段的方位相差较大;Ⅲ号体积应变异常带处未发现糜棱岩化带，但其西半段在地电化学异常带与伽马能谱异常带内，东半段也与伽马能谱异常带较为吻合，只是稍偏南;Ⅳ号体积应变异常带处未发现糜棱岩化带，但其在地电化学高异常带内且与伽马能谱K高异常带稳合(图5)。综上所述，体积应变异常带对本区进行找矿预测具有参考意义。

4 找矿预测

4.1 找矿预测可行性分析

根据39、8、56号勘探线的伽马能谱测量结果(图3)，在研究区圈定了三条主要的K异常带(图5);根据 55、39、11、8、56 号勘探线的地电化学测量结果(图3)，在研究区圈定了三条地电化学异常带(图5);3条体积应变异常带也标示在图5中。

9号糜棱岩带是本区已开采的含金矿糜棱岩带(已从160 m中段开采至地下－140 m中段)，而19号糜棱岩化带的含矿性(尤其是深部的)还未确定。考虑到19号糜棱岩化带与本区主要的含矿糜棱岩化带(如9号糜棱岩化带)的方位相差较大(图5)，且与K、地电化学、体积应变异常带的方位相差也较大(K、地电化学、体积应变异常带的方位与9号糜棱岩化带的一致)，说明19号糜棱岩化带真正的延伸方位还待商榷(19号糜棱岩化带可能由多条尖灭侧现的糜棱岩化带组成)。鉴此，本次主要通过与9号糜棱岩化带的对比研究，探讨K、地电化学、体积应变异常带在本区找矿预测的可行性。

9号糜棱岩化带及其附近如上三种异常带的空间位置与9号糜棱岩化带的空间位置较为吻合;9号糜棱岩化带围岩的地质特征(主要为云母石英片岩)与该带以外的三种异常带的地质特征较为一致;9号糜棱岩化带及其附近三种异常带的特征(方位与规模)分别与该带以外同种异常带的特征较为一致(图5)。在同一构造成矿体系中，根据相似类比原则，说明了以上三种方法在本区进行找矿预测的可行性。

图5 K、地电化学、体积应变异常带与预测的含矿带Fig.5 Anomalous belts of K，geo-electrochemical value，volumetric strain increment and the forecasting ore-bearing zones

4.2 找矿预测可靠性分析

由K、地电化学、体积应变异常带的对比研究，同时结合本区的地质实际，在本区圈定了3个可能的含矿异常带。

Ⅰ号异常带长约855 m，最宽处约85 m。主要圈定依据是其总体方位(68°)与矿区主要的含矿糜棱岩化带一致(如9号糜棱岩化带的总体方位约为71°)，也与19号糜棱岩化带0线以东的位置与方位一致;该异常带39线在－140 m巷道处发现了糜棱岩及黄铁矿化，虽然金品位不高(0.01 g/t)，但提供了深部找矿线索。地表出现了较多的小糜棱化带也预示深部可能有较大的糜棱岩化带;该异常带55、39、8线有地电化学异常;56线与39线之间有体积应变异常带(图5)。

Ⅱ号异常带长约1136 m，最宽处约72 m。主要圈定依据是其总体方位(68°)与矿区主要的含矿糜棱岩化带一致;11号糜棱岩化带(河台金矿主要的含矿糜棱岩化带)沿走向延伸正好位于Ⅱ号异常带内，说明该异常带可能是11号糜棱岩化带西部的延伸;25线以东，19号糜棱岩化带已基本在Ⅱ号异常带之外，较好地解释了已划定的19号糜棱岩化带从35线开采至25线矿体变贫难以继续开采(可能沿Ⅱ号异常带开采效果会更好);Ⅱ号异常带39、8、56线都有伽马能谱异常;55、39、11、8线有地电化学异常;Ⅲ号体积应变异常带有近一半位于该异常带中(图5)。

Ⅲ号异常带长约1146 m，最宽处约65 m。主要圈定依据是其总体方位(68°)与矿区主要的含矿糜棱岩化带一致;目前11号糜棱岩化带北部约100 m处发现了12号含矿糜棱岩化带(－230中段128线)。而12号糜棱岩化带向西沿走向延伸则正好位于Ⅲ号伽马能谱异常带。所以同样认为，Ⅲ号伽马能谱异常带可能为12号糜棱岩化带向西延伸的结果;Ⅲ号异常带39、8、56线有伽马能谱异常;55、39、11、8、56线有明显的地电化学异常;Ⅳ号体积应变异常带全部位于该异常带中(图5)。

综上所述，圈定的3个可能的含矿异常带都有地质依据，K、地电化学、体积应变异常带与这3个异常带都有较好的对应关系，建议对其进行验证。

5 结 论

(1)伽马能谱K异常带指示了本区糜棱岩化及热液蚀变过程引起的钾化蚀变作用，金矿体与糜棱岩化带主要分布在钾化蚀变带中;地电化学异常带可能代表了本区不同深度矿体在地表的垂直投影;体积应变异常带及其附近有利于发展为本区的含矿糜棱岩化带。

(2)9号糜棱岩化带及其附近如上三种异常带的空间位置与9号糜棱岩化带的空间位置较为吻合;9号糜棱岩化带围岩的地质特征(主要为云母石英片岩)与该带以外的三种异常带的地质特征较为一致;9号糜棱岩化带及其附近三种异常带的特征(方位与规模)分别与该带以外同种异常带的特征较为一致。在同一构造成矿体系中，根据相似类比原则，说明以上三种方法在本区进行找矿预测可行。结合以上三种方法，圈定了3个可能的含矿异常带，建议对其进行验证。

致谢:感谢两位审稿老师及编辑部对本文提出的修改意见。

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Implication of Synthetical Methods in Prospecting for the Hetai Goldfield，Western Guangdong

ZHU Jiangjian1，2，CHEN Guanghao3，ZENG Qiaosong1，GONG Guilun1，2，4，YI Jin1，2，GONG Chaoyang5，HUANG Donglin5and LIN Ge1
(1.CAS Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou510640，Guangdong，China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China;3.CAS Key Laboratory of Marginal Sea Geology，South China Sea Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou510301，Guangdong，China;4.The11thBranch of Chinese Armed Police Gold Force，Ningxiang410600，Hunan，China;5.Hetai Gold Mine，Zhaoqing526127，Guangdong，China)

The Hetai gold deposit is the largest gold mine in Western Guangdong and Southeastern Guangxi，which is related to the ductile shear zone.The anomalous belts of K，geo-electrochemical value and volumetric strain increment were used for prospecting in order to find more gold orebodies in the Hetai goldfield.The anomalous belts of K indicate the K alteration took place during mylonitization and hydrothermal alteration.Auriferous veins and mylonitized zones commonly occur within or nearby the anomalous high value belts of K.The anomalous belts of geo-electrochemical value represent the vertical projection of allopelagic orebodies.The anomalous belts of volumetric strain increment and adjacent areas are possible auriferous mylonitized zone.The anomalous belts of K，geoelectrochemical value and volumetric strain increment correspond well with 9#mylonitized zone.These anomalous belts have been partially or locally proved to be closely related to gold mineralization.These demonstrate that the methods are feasible for prospecting of the deposit.By the contrast researches of the anomalous belt of K，geo-electrochemical value and volumetric strain increment，three possible auriferous anomalous belts are outlined，which might be plausible Au-bearing mineralized mylonitized zones.

Hetai goldfield;mylonitized zone;numerical modeling;Gamma spectrometry;geoelectrical measurement;volumetric strain increment;prospecting

P542;P611.5

A

1001-1552(2012)02-0240-008

2011－08－11;改回日期:2011－10－31

项目资助:国家自然科学基金项目(41172082)、国家基础研究计划(973)项目(2007CB411402)及中国科学院广州地球化学研究所创新项目(A15-030513)联合资助。

朱江建(1985－)，男，博士生，构造与找矿预测研究方向。Email:zjj3xsjl@163.com

陈广浩，男，研究员。Email:chengh@gzb.ac.cn