内蒙古白音查干银多金属矿床原生晕评价指标研究

徐仁廷，温银维，刘华忠，姜羡义，孔 牧，张 华 杨少平，韩 伟，杨 帆

(1.中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所,廊坊 065000;2.内蒙古兴业集团股份有限公司, 赤峰 024005)

0 前言

白音查干银多金属矿床位于内蒙古锡林郭勒盟北部西乌珠穆沁旗白音郭勒苏木,东距西乌珠穆沁旗政府所在地90 km，南西距锡林浩特市120 km，有简易公路和省道相连，交通较方便。它是内蒙古兴业集团股分有限公司(以下简称兴业公司)近年来发现的一处构造-蚀变岩型银多金属矿床，是近年在大兴安岭中南段西坡最重要的多金属找矿新发现，具有成为大型银多金属矿床的潜力。

20世纪90年代初期,原地质矿产部第一综合物探大队在该区开展了1∶200 000区域地球化学测量，在白音查干地区圈定出多处金、银、砷、锑等元素地球化学异常，为后期找矿勘查工作奠定了基础[1]。据1∶200 000万区域化探测量成果，1999年内蒙古第九地质矿产勘查院对该区进行了矿产地质普查工作，2003年赤峰金源矿业开发公司获得白音查干地区探矿权，并委托内蒙古第十地质矿产勘查院进行矿产地质普查。受各种因素影响，找矿效果不理想；金源公司于2005年度将探矿权转让给兴业公司[1-2]。2005年—2007年受兴业公司委托，西北有色地质研究院开展了1∶10 000土壤地球化学测量[3]。根据化探异常信息及地质和地球物理信息，兴业公司通过钻探找到了厚大矿体，取得找矿突破；目前正在勘探中，预测具有找到大型银多金属矿床的前景。开展矿床原生晕研究对提高矿区及外围中大比例尺矿产预测水平、指导同类地区矿点或异常分类评价、发现新矿床、追踪盲矿体具有重要意义[4]。

本研究主要介绍白音查干矿床原生晕研究结果，通过对矿床典型勘探线剖面研究，分析元素空间分布规律，建立矿床轴向分带序列，优选原生晕地球化学评价指标，为矿床的深部找矿和外围找矿提供依据和参考。

1 矿区地质特征

白音查干银多金属矿床位于华北陆台北缘二连浩特-贺根山晚古生代构造-岩浆岩带内，矿床北部约20 km处即是华北陆台与西伯利亚板块的碰撞对接带-二连浩特-贺根山深大断裂带。

矿区出露地层有第四系(Q)、下白垩统大磨拐河组(K1d)、上侏罗统白音高老组(J3b)和玛尼吐组(J3mn)、下二叠统大石寨组(P1d)(图1)。第四系(Q)分布广泛，主要由腐殖土、砂质粘土、粉质粘土、风成沙组成。下白垩统大磨拐河组(K1d)主要分布在矿区西南部白音查干敖包一带，岩性为砾岩、砂砾岩、砂岩等，富含各类植物化石。上侏罗统白音高老组(J3b)分布于矿区西北部，由凝灰质流纹岩、流纹岩、晶屑流纹岩、岩屑流纹岩组成，呈面状覆盖于基底之上。上侏罗统玛尼吐组(J3mn)广泛分布于矿区东部、东北部及中南部，岩性为安山质玄武岩、玄武岩、安山质晶屑凝灰岩等。下二叠统大石寨组(P1d)大面积分布于矿区中部，岩性为灰黑色变质粉砂岩，与上覆侏罗系呈角度不整合接触关系。

区内岩浆岩只有石英斑岩，见于矿区南部钻孔中，推测为岩株状，侵入于上侏罗统玛尼吐组安山质晶屑凝灰岩和下二叠统大石寨组变质粉砂岩中。围岩接触变质现象较明显，岩体边部显示明显的矿化。

矿区构造以褶皱构造和断裂构造为主。褶皱构造主要分布在矿区西部，由中生界、古生界地层构成一轴向北东向，轴面产状较陡，北西翼较平缓，南东翼较陡的倾斜背斜构造。北西翼地层倾角一般为15°～35°，南东翼为倒转翼，地层倾角一般为55°～68°。轴部地层倾向北西，倾角65°～82°。

矿区内断裂构造分为控矿断裂和成矿期后断裂。控矿断裂按其走向可分为北东东向、北东向两组。主要为蚀变矿化碎裂岩带，由一条或多条平行断裂组成，普遍具有银、铅、锌矿化，部分伴有铜矿化，是矿区的主要控矿构造，显示张扭性断裂特征。成矿期后构造广泛发育于全矿区，由多条北北东向、北西向断裂构成，表现为平移错断含矿断裂蚀变带；为压扭性右行平移断层，破坏了矿化蚀变带的连续性，对矿体起破坏作用。

在矿区，控矿断裂影响的范围内，普遍出现中低温热液蚀变作用和多金属矿化。蚀变构造岩呈带状沿断裂分布，控制了矿化富集地段的分布。蚀变作用可分为硅化、高岭土化、绿泥石化、方解石化、萤石化。各种蚀变岩带由中心向两侧分别为：多金属矿化、硅化、绿泥石化、萤石化、方解石化、高岭土化，呈对称条带状分布。多金属矿化包括辉银矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化、闪锌矿化及辉铋矿化等，其中辉银矿化和闪锌矿化分布最为广泛。

图1 白音查干矿床I区地质简图Fig．1 Simplified geological map of I area in Baiyinchagan mine(据刘乐军等修编简化)

2 采样方法和分析测试

2.1 样品采集和加工方法

选择典型的I-0勘探线剖面为研究对象，采用连续捡块法采集岩心样品。一般每5 m采集一个组合样品；大于20 cm的矿化体、蚀变体加密采样；大于30 m的连续地质体，每10 m采集一个组合样品，样品重量大于300g。采用无污染碎样设备加工样品至-200目，送分析。

2.2 分析测试

本次研究测试了Ag、Pb、Zn等36个元素(氧化物)，等离子体质谱法测试Cr、Ni、V、Li、MgO、Na2O、Bi、Cd、Co、Cu、La、Mo、U、Nb、Pb、Th、Zn、W；X射线荧光光谱压片法测试Ba、P、Ti、Mn、Rb、Sr、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O；发射光谱法测试Ag、B、Sn；氢化物-原子荧光光谱法测试As、Sb；冷蒸气-原子荧光光谱法测试Hg；离子选择性电极测试F；无火焰原子吸收光谱法测试Au。样品分析质量合格率95%以上，样品分析测试报出率为100%。

分析测试工作由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中心实验室完成。

3 不同地质体元素分布特征

与地壳丰度和内蒙兴安-吉黑造山带的酸性火成岩、粉砂岩、粉砂质泥岩的平均值相对比，可以发现：Ag、Pb、Zn、As、Sb、Hg、B、Bi、Cd、Sn、As、F、B、Bi等元素在矿区中明显发生富集，富集程度很高；构成了矿化指示元素系列。Ba、Sr、Ni、La、Co、Ti、V、Na2O等元素在矿区中贫化，其中Na2O极度贫化(表1)，表明在成矿过程中，这些元素被带出。

从不同地质体中各元素含量最高值和次高值分布现状可以发现如下规律：

1)矿体中具有最高含量的Ag、Cd、Pb、Zn、Fe2O3元素；同时具有次高含量的As、Sb、Hg、Li、Be、B元素，其中Ag、Pb、Zn达到工业品位要求，构成矿体；Cd达到伴生品位要求，构成主要副产品(见表1)。此外分析的单个样品中多个样品Sn元素含量较高，可达伴生品位。这表明这里为银铅锌多金属矿床，除成矿元素外，As、Sb、Hg、Li、Be、B、Fe2O3等7元素构成矿体主要伴生指示元素。

2)蚀变粉砂质碎裂岩(Brs)中出现Au、Cu、Mo、W等4元素的最高值和的次高值，Ag、Cd、Pb、Zn、Fe2O3等5元素的次高值(表1)，其元素组合中Ag、Cd、Zn、Pb四元素与矿体中存在的四元素高值形成交集。表明了岩石碎裂作用与成矿具有很高的相关度，构造碎裂作用是矿区的主要成矿作用。

3)蚀变凝灰岩(tus)中出现As、B、Bi、CaO、F、Hg、Li、Nb、Rb、Sn、U等11元素的最高值和Au、Cu、Th等3元素的次高值(表1)。其元素组合中As、B、Hg、Li四元素与矿体中四元素的高值形成交集。表明凝灰岩与成矿具有很高的相关度，是近矿的一种指示。

蚀变粉砂岩(Ss)中出现Co、Cr、La、Na2O、Ni、P、Sr、Th、Ti、V、Al2O3、K2O等12元素的最高值和Ba、Be、MgO等3元素的次高值。变质砂岩(S)中出现Ba、MgO两个元素的最高值和Co、Cr、La、Na2O、Ni、Sr、Th、Ti、V、K2O等10元素的次高值(表1)。这二类岩石中的元素组合特征与矿体有较大差异；但其中成矿元素Ag、Pb、Zn、Cd的平均值仍然相当高(表1)，达到了强异常的程度，表明它们也受到了成矿活动的影响。

4 矿床原生晕研究

选择试验区内I矿区中的典型剖面(I-0勘探线剖面)开展原生晕研究，编制了剖面地球化学异常图，计算了矿床原生晕分带序列。

4.1 矿床原生异常特征

在矿床I-0勘探线剖面上，Ag、Pb、Zn、Cd、Sb等5元素异常范围宽大、强度很高，向地表和深部均未封闭，异常总体向北西倾斜；各元素异常完整的圈定了已知矿体及其蚀变带的分布范围，异常形态与已知矿体及其蚀变带产状一致。Hg、As、F、Au等4元素异常总体分布在已知矿体及其蚀变带的前缘及周边；Bi异常出现在已知矿体中下部位；B异常出现在已知矿体及其蚀变带的下盘；Sn、W、Fe2O3、Cu等4元素异常出现在矿化蚀变带中(图2)。

在矿床I-0勘探线剖面底部，As、Sb、Hg、Ag、Pb、Zn等多元素仍然保持着强异常。表明已控制矿体向深部还有很大的延伸。

矿体分布形态和元素异常的对应关系反映出元素在轴向上具有一定的叠加和分带。Ag、Pb、Zn、Cd等主要成矿及伴生元素异常总体显示出向北西向倾斜的带状分布，高值区显示出多条北西向倾斜、近似平行带状分布的特征，与实际探明的矿体形态相近，很好地反映了矿体的形态。F、As、Hg等元素单位：Ag、Au、Cd、Hg：ng/g；Fe2O3、Na2O、K2O、MgO、Al2O3单位：%其他元素单位：ug/g。地壳丰度引用黎彤1976年。酸性火成岩和粉砂岩中国东部内蒙兴安-吉黑造山带，粉砂质泥(页)岩为中国东部的引用鄢明才1997年数据。S为变质粉砂岩、Ss为蚀变粉砂岩、Brs为蚀变粉砂质碎裂岩、tus为蚀变凝灰岩。

表1 不同地质体中元素含量对比表

图2 白音查干银多金属矿区I-0勘探线剖面地球化学异常图Fig．2 Geochemical anomalies map of I-0 profile in Baiyinchagan silver polymetallic mine

异常主要在矿体及及其周边分布。Sn异常浓集中心主要出现在矿体中下部；W与Sn有些类似(图2)，反映出不同元素异常的分带性。

4.2 矿床原生晕轴向分带序列研究

目前开展原生晕轴向分带序列研究的方法主要有直观经验对比法、分带性衬度系数法、分带指数法、浓集中心法、重心法等方法[5-9]。本次选用戈里格良的分带指数法[10]进行分带序列研究。

I-0勘探线剖面控制深度700 m以上，分为八个中段，依次为地表、-100 m、-200 m、-300 m、-400 m、-500 m、-600 m、-700 m。计算了各中段的线金属量，并根据戈里格良的分带指数法计算了线金属量分带指数和变异性指数及变异性指数梯度差。

根据标准化线金属量分带指数计算结果(表2)，用各中段各元素最高分带指数值得到的矿床轴向分带序列(从上到下)如下：(Mo-F)-(Hg-B)-(Au-Bi)-Cu-Ag-(Pb-Zn-Cd)-(P-Sn-W-Ni-Co-Fe)-(Sb-As)。

这与前人总结的通用分带序列有很大差异，常见矿体前缘指示元素As、Sb位于分带序列的下部，显示出明显的矿体叠加特征，预示有新的隐伏矿体存在。

若考虑各中段各元素次高分带指数值分布状态(表2)，得到的轴向分带序列(从上到下)如下： (Mo1-F1-Au2-As2)-(Mo2-Ni2-P2-W2-Co2-Hg1-Fe2-B1)-(Au1-Bi1-B2)-(Pb2-Bi2-Cu1- Ag2-Cd2-Sb2)-(Sn2-Cu2-Ag1-Zn2)-(Pb1-Zn1-Cd1)-(P1-Ni1-Co1-Fe1-W1-Sn1-Hg2-F2)-(Sb1-As1)。

结合I-0勘探线剖面地球化学异常特征(图2)，初步认为，该剖面主要有三段矿体：①出露地表的矿体；②在剖面中部的矿体；③在剖面底部刚露头的矿体。综合考虑各中段各元素次高指数值的分布和对剖面矿体的新认识，总结出的矿床轴向分带序列(从上向下)为：(Mo-F-As-Sb)-(Hg-B-(Au-Bi))-Cu-Ag(Pb-Zn-Cd)-(P-Ni-Co-Fe-W-Sn)。

表2 I-0勘探线剖面元素分带指数表

注：黄色为最高指数，棕色为次高指数。

为了精准确定每个中段每个元素在轴向分带中的相对位置，计算了变异性指数及变异性指数梯度差(表3)，从而确定出白音查干银多金属矿床元素轴向分带序列(从上向下)为： Mo-F- As-Sb-Hg-B-Au-Bi-Cu-Ag-Pb-Zn-Cd-P-Ni-Co-Fe-W-Sn。

上述矿床元素轴向分带序列与李惠在银矿山中总结的热液银矿床综合分带(从上向下)：Hg、Sb、(I、B、F)-As、Ag-Pb、Cd、Mn、Zn-Au、Cu-Bi、Mo、Sn、Co总体相近[11]；部分元素位置略有变化，其中Mo在热液银矿床综合分带中为尾晕元素，而本矿区为前缘晕元素。据刘英俊等[12]的研究，Mo的成矿温度可在550℃～90℃之间变化，Mo及伴生组分可形成多种热液-交代建造(如地热田中常伴有Mo异常)；Mo也可在温度<200℃时形成铀-钼矿化和金-铀-钼矿化和U-Mo络合物。因而，Mo异常出现在银铅锌矿带前缘部位上是可能的，此种Mo异常应为低温时期形成。

5 矿床剥蚀程度评价指标的确定及深部隐伏矿体预测

依据矿床的轴向分带序列可以提取矿床剥蚀程度指标，为矿床深部和外围预测提供依据。李惠等[11]根据热液银矿床综合分带系列，用As、Sb、Hg、F、B为前缘元素，Ag、Pb、Zn、Cd为近矿元素，W、Sn、Co、Ni做为尾晕元素，用多参数累乘或累加来判断矿体剥蚀程度及变化趋势，取得较好的预测效果。

根据白音查干矿床元素轴向分带序列，选择As、Hg为头晕元素，W、Sn为尾晕元素，进行了标准化对比计算，结果示于表4中。从地表到深部，((As×Hg)/(W×Sn))值发生了明显的变化，比值从低到高，又逐渐降低，在-400 m左右至最低，遂又波动升高，在-700 m中段达最高值，显示出矿体叠加的信息。

虽然在I-0勘探线剖面有多个矿体叠加，以对比值大小来判断剥蚀程度造成干扰；但仍可以初步认定(As×Hg)/(W×Sn)比值小于0.01时为深剥蚀；比值在0.01～0.1之间为中等剥蚀；比值大于0.1为浅剥蚀。

表3 I-0勘探线剖面不同中段元素变异性指数及变异性指数梯度差

注：地表和-700 m中段为变异性指数(G),其他中段为变异性指数的梯度差(ΔG)。

表4 I-0勘探线剖面不同中段(As×Hg)/(W×Sn)比值计算结果表

注：表列元素值为8个中段中各元素最大值标准化后的平均值。

在白音查干银多金属矿床I-0勘探线剖面底部，(As×Hg)/(W×Sn)的比值高达1.17，远大于0.1，显示出矿体头部的特征。同时，以最高分带指数得到的矿床初步轴向分带序列(从上到下，(Mo-F)-(Hg-B)-(Au-Bi)-Cu-Ag-(Pb-Zn-Cd)-(P-Sn-W-Ni-Co-Fe)-(Sb-As))亦有明显的反分带现象。这些都预示着ZK168孔底部发现的矿体向深部有较大的延伸，此预测在后续深部勘探中得到证实，说明选择的预测指标具有较高的可信度。

6 结论

1)通过矿床原生地球化学异常特征研究和矿床原生晕轴向分带序列计算，确定矿床轴向分带序列(自下而上)为：Mo-F-As-Sb-Hg-B-Au-Bi-Cu-Ag-Pb-Zn-Cd-P-Ni-Co-Fe-W-Sn。以此为基础，结合前人建立的热液银矿床综合分带，确定矿床特征指示元素组为：As、Sb、Hg、F、B为矿体前缘元素，Ag、Pb、Zn、Cd为矿体元素，W、Sn、Co、Ni为矿体尾晕元素。

2)用多参数累乘或累加可以判断矿体剥蚀程度及变化趋势，如 (As×Hg)/(W×Sn)比值可作为白音查干矿床矿体剥蚀程度的评价指标：比值小于0.01时为深剥蚀；比值在0.01～0.1之间为中等剥蚀；比值大于0.1为浅剥蚀。

3)利用矿床原生地球化学异常特征研究成果和(As×Hg)/(W×Sn)比值，发现I-0勘探线上存在矿体尾晕和前缘晕的叠加现象，并预测I-0勘探线-500 m以下矿体向深部还有很大的延伸，预测结论在矿床进一步勘探中得到了证实。

致谢

在研究过程中，始终得到了内蒙古兴业集团股分有限公司的大力支持和帮助，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所史长义、成杭新、张振海、刘崇民等专家提出了宝贵的建议，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中心试验室提供了高质量分析数据,在此一并致以诚挚的感谢！

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