河台金矿伽马能谱K异常成因探讨

朱江建，林 舸，曾乔松，龚贵伦，刘 彬，张 婧

(1.北京矿产地质研究院，北京 100012;2.中国科学院矿物学与成矿学重点实验室广州地球化学研究所，广东广州 510640;3.中国人民武装警察部队黄金第十一支队，湖南宁乡 410600;4.中色地科矿产勘查股份有限公司，北京 100012;5.北京勘察技术工程有限公司，北京 100085)

0 引言

一些研究者在河台金矿运用了隐伏金矿床的遥感生物地球化学(徐瑞松等，1996)、热释光测量(全亚荣等，2001)、地球化学(黄栋林，2001;李兆麟等，2002)等找矿方法，并取得一定效果。然而由于勘探手段受限制，河台金矿深部和外围矿体的定位预测及该区隐伏矿产的快速综合评价仍相对滞后。经十几年的开采，河台金矿区探明的保有储量已不足1/2，而且低级别的储量占 75%以上(刘振升，2004)，目前已影响该矿山的可持续发展。鉴于河台金矿的找矿需要，本课题组继续在河台金矿开展地电化学测量(夏永健等，2008a;朱江建等，2011a)、EH4测量(王彪等，2009)、矿体统计分析预测(朱江建等，2012a)、数值模拟(朱江建等，2012b)、矿体富集中心预测法(朱江建，2013)等找矿方法，且也取得一定效果。伽马能谱测量的应用(刘菁华等，2003、2004)，尤其是伽马能谱测量应用于金矿找矿(冯维恒，1991、1992;潘勇飞等，1994;陈礼宽等，1996;陈礼宽等，1998;马俊孝等，1999;曾庆栋等，1999;邹为雷等，2000;张宝林等，2001)，前人已取得了较好的应用成果。河台金矿可分为糜棱岩化成矿期(王鹤年等，1989;陈骏等，1993;何文武等，1993;姚德贤等，1995;翟伟等，2006;朱江建等，2011b)与热液成矿期(王鹤年等，1989;陈骏等，1993;何文武等，1993;Zhang et al.，2001;翟伟等，2006)。前人研究表明，这两期均伴随着K含量的变化(王鹤年等，1989;周永章等，1994;龚贵伦，2011)。本文研究了糜棱岩化成矿期与热液成矿期K异常的分布规律与成因，并探讨伽马能谱测量中K异常对成矿的指示意义。

1 矿床地质特征

河台金矿位于云开大山变质杂岩体北部、罗定－广宁断裂变质带和吴川－四会断裂变质带的交汇部位(图1左上角)。该矿北部出露震旦系局部混合岩化的石英云母片岩、石英岩等，南部出露奥陶系薄层浅变质砂岩、粉砂岩及薄层板岩，其通过F1断裂与震旦系呈断层接触。F1断裂是矿区主要的导矿构造之一，位于矿区南部，倾向北西，倾角55°～70°(李新福等，2007)。含矿构造为糜棱岩带及发育于其中的脆性断裂。导矿构造与含矿构造在剖面上为“y”字型展布(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)。

河台金矿的金矿体主要分布于云西矿床(包含9、19号含矿糜棱岩)、高村矿床(11号含矿糜棱岩)、后迳矿床(12、13号含矿糜棱岩)，它们在平面积呈左阶斜列产出(图1)。本次对河台金矿的云西矿床实施伽马能谱测量研究(图2)。云西矿床9号糜棱岩带走向长1300 m，宽8～51 m，工程控制深度达900 m未尖灭，总体倾向 NW，倾角70°～85°，局部反倾。9号糜棱岩带中的矿体倾向NNW，倾角70°左右，大脉状产出，长一千多米，厚几十厘米到几十米，矿体膨大缩小明显(往往对应糜棱岩的膨大缩小部位)，连续性差，从东向西，从上到下侧列产出，且主要沿糜棱岩的糜棱面理分布，矿体与围岩没有明显的界限。富矿体在平面上表现为左阶近等距的分布规律，剖面上表现为向北东侧伏且相邻品位富集中心在侧伏方向上的距离为85～179 m(朱江建等，2014)。云西矿床的19号糜棱岩带，总体走向80°，倾向北西，倾角 75°，走向长 600 m 以上，厚 10～35 m。有一个钻孔最深控制到10水平，见矿工程稀疏，且为不见矿工程隔开，连不成矿体。

图1 河台金矿区地质简图(据朱江建等，2011b、2012b，修改)Fig.1 Simplified geological map of the Hetai gold deposit，Guangdong Province，South China(modified from Zhu et al.，2011b，2012b)

河台金矿可分为糜棱岩化成矿期(王鹤年等，1989;陈骏等，1993;何文武等，1993;姚德贤等，1995;翟伟等，2006;朱江建等，2011b)与热液成矿期(王鹤年等，1989;陈骏等，1993;何文武等，1993;Zhang et al.，2001;翟伟等，2006)。其中糜棱岩化成矿期形成小于1g/t的金矿化(姚德贤等，1995;陈骏等，1993)。热液成矿期是河台金矿主要的成矿期，据前人研究其总体可分为金－黄铁矿－石英阶段、金－石英－多金属硫化物阶段以及金－硫化物－碳酸盐阶段(王鹤年等，1989;陈骏等，1993;何文武等，1993;Zhang et al.，2001;翟伟等，2006)。其中金 －黄铁矿－石英阶段、金－石英－多金属硫化物阶段是河台金矿主要的热液成矿阶段。与矿化相关的蚀变作用主要有烟灰色的硅化与细粒它形的黄铁矿化。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。

图2 伽马能谱测量测点位置图Fig.2 Locations of Gamma-ray spectrometric survey

2 伽马能谱K测量

2.1 实验条件

本次测量对象是放射性同位素K40。为了保证实验结果的有效性，采用如下实验条件:

(1)本次野外测量使用的仪器为加拿大生产的SCINTREX GAD－6伽马射线分光计(操作台)和SCINTREX GSP－4伽马射线探头。该仪器由微机控制，自动稳谱、灵敏度高、稳定性好;

(2)本次野外测量前据标准模型进行了标定，相对误差小于5.5%，仪器测量精度可满足研究工作的需要;

(3)为了减少随机性的统计误差，本次尽可能延长每次测量的时间，确定每次测量时间为30s;

(4)测量点距为10 m(斜距)，每个测点测4－10次，取其平均值;

(5)在基岩或原地残积物上进行测量。

2.2 测线布置

本次对河台金矿云西矿床的39、8、56线进行伽马能谱K测量研究，各测线由北往南进行测量，各测线测点的布置见图2，各测线的测量点数、长度与采集到的数据见表1。

表1 伽马能谱测量工作量统计表Table 1 Workload statistics of Gamma-ray spectrometric survey

2.3 测量结果

各测点的K含量如表2所示。

3 讨论

3.1 河台金矿的富钾矿物

地壳中不同岩石的钾含量不同，它们含钾量的高低往往取决于富钾矿物的多少(表3)。

河台金矿各成矿期生成的矿物见表4。

表3、4表明，河台金矿动力变质分异期、热液期与表生期生成的富钾矿物只有绢云母，说明本区引起伽马能谱K高异常的应为绢云母。

3.2 各成矿期的K迁移聚集

3.2.1 糜棱岩化成矿期K的迁移聚集

河台金矿绢云母石英千糜岩流体包裹体中K+浓度较高，这为形成大量绢云母提供了物质条件(何文武等，1993)。刘伟(2004)通过镜下观察并统计表明，初糜棱岩中绢云母含量为5% ～25%，斜长石为15% ～35%;糜棱岩中绢云母含量为20% ～25%，斜长石含量为5% ～20%;超糜棱岩中绢云母含量为20% ～65%，斜长石含量为1% ～5%。夏永健(2008b)镜下统计表明，糜棱岩化岩石绢云母绿泥石含量为5% ～20%，斜长石含量为30% ～50%;糜棱岩绢云母含量为20% ～50%，斜长石含量为20%;超糜棱岩绢云母含量为20% ～65%，斜长石含量为1%～5%。以上研究表明，随着糜棱岩化程度的增强，富钾矿物绢云母的含量增多，长石含量减少。其可能的原因是剪切造成的细粒化可促使流体向糜棱岩带中汇聚(Oliver，2001;Musumeci，2002)，从而有利于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斜长石向绢云母的转化很容易发生(Zhao et al.，2001)。Dipple等(1990)，由剪切带内样品的物质平衡计算表明，剪切带内表现为K聚集。这些都说明了糜棱岩化可形成K高异常。绢云母含量与糜棱岩化程度为正相关关系，结合含金糜棱岩的矿化强度与糜棱岩化程度也为正相关关系(段嘉瑞等，1992)，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(何文武等，1993)，表明糜棱岩化形成的K异常带，具有指示糜棱岩带与矿体位置的意义。

3.2.2 热液成矿期K的迁移聚集

王鹤年等(1989)研究表明，从千糜岩到弱硅化绿泥石化方解石化千糜岩带，K含量增加;周永章等(1994)的研究则表明，平均蚀变岩K含量增加，结合河台金矿的热液成矿期只有金－黄铁矿－石英阶段有绢云母的生成(表4;刘伟，2004)，表明文中提到的弱硅化绿泥石化方解石化千糜岩带及平均蚀变岩应为受金－黄铁矿－石英阶段热液蚀变的糜棱岩。说明热液期斜长石向绢云母转化(朱江建等，2012b)，主要与金－黄铁矿－石英阶段有关。

王鹤年等(1989)研究还表明，从弱硅化绿泥石化方解石化千糜岩带到强硅化黄铁矿黄铜矿化千糜岩带(即矿体)，K含量减少;周永章等(1994)的研究则进一步表明，成熟蚀变岩(以黄铁矿黄铜矿及与之共生的硅化为特征，与矿石相当)K含量减少。强硅化黄铁矿黄铜矿化千糜岩带与成熟蚀变岩的蚀变矿物组合(石英、黄铁矿、黄铜矿)与河台三个热液成矿阶段中金－石英－多金属硫化物阶段的矿物组合(石英、多金属硫化物)一致，表明文中提到的强硅化黄铁矿黄铜矿化千糜岩带与成熟蚀变岩，应为河台金矿受金－石英－多金属硫化物阶段蚀变的糜棱岩。说明了受金－石英－多金属硫化物阶段蚀变的糜棱岩K含量减少，其可能与金－石英－多金属硫化物阶段基本无含钾矿物生成(表 3、4)有关

3.3 各测线伽马能谱K异常特征与成因探讨

3.3.1 39线伽马能谱K异常特征与成因探讨

39线19号糜棱岩带(ML19)上方出现了明显的伽马能谱K高异常，异常宽度较小(与19号糜棱岩带的宽度一致)。9号糜棱岩带(ML19)上方也出现了明显的K高异常，这两处糜棱岩带上方的伽马能谱K高异常应与糜棱岩化过程中斜长石绢云母化有关，也可能叠加了金－黄铁矿－石英热液蚀变过程中斜长石的绢云母化。9号糜棱岩带矿体上方的K高异常相对较弱则可能成因于其受金－石英－多金属硫化物阶段的蚀变作用。9号糜棱岩带北西侧出现的较宽的K高异常(约100 m)及混合岩、石英岩分界处的K高异常，可能成因于金－黄铁矿－石英热液蚀变过程中产生富K的绢云母(图 3)。

表2 伽马能谱测量各测点K含量表Table 2 K content of Gamma-ray spectrometric survey at different points

表3 常见岩石的钾含量及常见富钾矿物的钾含量(据周俊等，1999，修改)Table 3 Potassium content of common rocks and common potassium bearing minerals(modified after Zhou Jun et al.，1999)

图3 云西矿床39线伽马能谱K含量图Fig.3 K content of Gamma-ray spectrometric survey along prospecting line No.39

3.3.2 8线伽马能谱K异常特征与成因探讨

8线9号糜棱岩带(ML9)上方也出现了明显的K高异常，异常宽度与9号糜棱岩带的宽度一致。其可能与糜棱岩化过程中斜长石绢云母化有关，也可能叠加了金－黄铁矿－石英热液蚀变过程中斜长石的绢云母化。而矿体上方K高异常相对较弱则可能成因于其受金－石英－多金属硫化物阶段的蚀变作用。19号糜棱岩带上方K异常不明显可能与19号糜棱岩带在该处糜棱岩化及金－黄铁矿－石英热液蚀变较弱有关;该测线北侧混合岩与片岩分界处K高异常明显且范围较宽，则可能成因于混合岩与片岩分界处岩石较为破碎，金－黄铁矿－石英热液沿这种较为破碎的接触带充填过程中产生广泛渗透，从而产生较宽的绢云母化带(图4)。

图4 云西矿床8线伽马能谱K含量图Fig.4 K content of Gamma-ray spectrometric survey along prospecting line No.8

3.3.3 56线伽马能谱K异常特征与成因探讨

本文首先阐述CCOS技术的原理及发展过程及CCOS技术的研究情况和实验结果，随后对几项关键技术的研究成果及现状进行综述，最后对CCOS技术未来的发展趋势进行展望。

56线9号糜棱岩带上方出现了K低异常。56线地质剖面观察发现，9号糜棱岩带南侧有花岗伟晶岩脉出露(图5)。花岗伟晶岩脉以斜长石、石英为主，并含少量钾长石、黑云母。流体包裹体研究表明，花岗伟晶岩石英流体包裹体中的K+(2.10%)明显低于糜棱岩石英流体包裹体中的K+(3.01%)(王鹤年等，1989);富钙酸性岩往往表现为贫钾(2.52%)特征(表3)，据河台金矿内部资料①，花岗伟晶岩脉也具有富钙贫钾(1.98% ～3.11%)特征。以上研究指示，56线9号糜棱岩带上方的K低异常很可能与其南侧侵入低钾的花岗伟晶岩脉有关;67号糜棱岩带(ML67)、122号糜棱岩带(ML122)、124号糜棱岩带(ML124)、片岩与混合岩分界处K含量变化较大，则可能成因于富K的糜棱岩带与富K的岩性分界处附近侵入低钾的花岗伟晶岩脉(图5)。

表4 河台金矿各成矿期生成的矿物(据龚贵伦，2011，修改)Table 4 Minerals generated in different metallogenic periods in the Hetai gold deposit(modified from Gong，2011)

图5 云西矿床56线伽马能谱K含量图Fig.5 K content of Gamma-ray spectrometric survey along prospecting line No.56

4 结论

(1)河台金矿动力变质分异期、热液期与表生期生成的富钾矿物只有绢云母，说明本区引起伽马能谱K高异常的矿物应为绢云母。前人镜下统计表明，随着糜棱岩化程度的增强，富钾矿物绢云母的含量增多，斜长石含量减少，指示了糜棱岩化过程中斜长石绢云母化的进行。糜棱岩化过程引起的K高异常具有异常宽度小的特点，且具有指示糜棱岩带与矿体位置的意义。本次镜下观察表明，热液期斜长石向绢云母转化是普遍现象，结合河台金矿的热液成矿期只有金－黄铁矿－石英阶段有绢云母的生成，表明前人提出的使K元素含量增多的弱硅化绿泥石化方解石化千糜岩带及平均蚀变岩应为受金－黄铁矿－石英热液蚀变的糜棱岩。金－黄铁矿－石英阶段斜长石绢云母化引起的K高异常具有异常宽度大的特点，且主要发育于糜棱化带与不同岩性的接触带。

(2)强硅化黄铁矿黄铜矿化千糜岩带与成熟蚀变岩的蚀变矿物组合(石英、黄铁矿、黄铜矿)与河台三个热液成矿阶段中金－石英－多金属硫化物阶段的矿物组合(石英、多金属硫化物)一致，表明前人提到的使K含量减少的强硅化黄铁矿黄铜矿化千糜岩带与成熟蚀变岩，应为受金－石英－多金属硫化物阶段蚀变的糜棱岩。另外低钾花岗伟晶岩脉的侵入也可能引起伽马能谱测量的K低异常。

［注释］

① 陈友东等.1992.广东省高要市河台金矿区云西矿床地质勘探报告［R］.河台金矿:38

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