地球化学方法在吉家洼金矿区外围找矿中的应用

张为民，刘玉刚，李 磊，吴传军，许德如

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳471000;2.河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南洛阳471000;3.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，广州510640)

吉家洼金矿区位于河南省洛宁县，是熊耳山金矿田的一个小型矿床［1］，经多年开采，资源已近枯竭，通过矿区深部挖潜扩大资源量已不能满足矿山生产的需求。因此，在矿区外围寻找矿产资源是扩大资源量的有效方式。地球化学找矿方法作为一种成熟的方法［2～6］，在熊耳山地区及邻区已得到广泛的应用并取得了良好的找矿效果［7～12］。根据区内覆盖层薄、岩石出露较好等特点，本文选取吉家洼矿区外围规模较大的F1、F7断裂，对矿化有利地段进行了岩石地球化学测量，圈定了多个异常，并通过钻探验证发现小型金矿一个，远景资源量 (334)?可达中型规模［1］，从而解决了矿山资源危机问题。

1 区域成矿地质背景

吉家洼金矿区位于华北陆块南缘熊耳山金矿田 (见图1)。熊耳山地区出露地层主要为新太古界太华岩群、中元古界熊耳群和新生界古近系、新近系、第四系，矿区东部大约7 km处分布有燕山期斑状含角闪石黑云二长花岗岩体。区域基底太华岩群经历了多期次复杂褶皱变形，早期为近东西向倒转平卧褶皱，晚期则为一系列轴向近南北的大型开阔的倾伏背、向形构造和弧形褶皱束。这些褶皱构造在平面上近平行排列，由西向东依次为:四道沟倾伏向形、草沟倾伏背形、瓦庙河倾伏向形、庙沟崖—五龙沟同斜倒转背形、七里坪弧形褶皱束 (见图1)。区域断裂构造也较为发育，不同规模、不同期次、不同方向、不同性质的各种断裂广布全区。其中，近东西向山前断裂、马店—瓦庙河断裂规模巨大 (见图1)，横贯全区;北东向七里坪—星星阴 (F12)等断裂对区内金矿的分布具有明显的控制作用，部分金矿则直接产于构造带内，是区内主要控矿构造［13］。

图1 河南省洛宁县南部地质矿产略图Fig.1 Schematic map showing geology and mineral resources in South Luoning County，Henan Province

金矿是区内最重要的矿产，目前已发现上宫、干树凹、虎沟、青冈坪、吉家洼等大型、中型和小型金矿近十处［13～15］，尚待评价的金矿点、矿化点则数量众多。这些金矿床或矿点大多数分布于太华岩群片麻岩中以及太华岩群与熊耳群不整合接触面附近，并相对集中于燕山期中酸性侵入岩体外围 (见图1)。新太古代变质岩原始矿源岩、混合岩化作用和岩浆热液作用、构造控矿作用是形成区内金矿床的主要地质因素［13］;矿床成因上，属岩浆期后热液作用形成的构造蚀变岩型金矿，成矿时代属燕山晚期［16～17］。

2 矿区地质特征与成矿规律

2.1 矿区地质特征

吉家洼金矿区及外围出露地层主要为新太古界太华岩群、中元古界熊耳群 (见图2)。太华岩群由石板沟岩组、龙潭沟岩组、龙门店岩组组成。石板沟岩组分布于区内北部和中部，出露面积达13 km2，为主要赋矿层位，岩性主要为角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩、浅粒岩、混合岩等;西南部有少量龙潭沟岩组、龙门店岩组出露。太华岩群与上覆熊耳群呈角度不整合接触。熊耳群下段许山组 (Pt2xn1-1)分布于区内南部，出露面积约4 km2，主要岩性有安山岩、杏仁状安山岩，局部见少量玄武岩、晶屑凝灰岩、角砾状安山岩。

图2 吉家洼金矿区及外围地质略图Fig.2 Schematic geological map showing the Jijiawa gold depositand its adjacent region

矿区及东部外围位于瓦庙河向形构造的东翼及庙沟崖—五龙沟同斜倒转背形构造的西翼，太华岩群整体向南西西倾斜，倾角30°—60°，南部熊耳群盖层则总体南倾，倾角29°—48°。

区内断裂构造非常发育，不同时期、不同产状、不同规模的断裂遍布全区，成群、成带产出。根据产状不同，这些断裂构造可分为北东向、北北东—近南北向、近东西—北东东向和北西向4组 (见图3)。其中F1、F2、F3、F5、F7、F34、F35、F36、F44、F60等北北东—近南北向断裂规模较大，矿化蚀变强，与金成矿关系最为密切 (见表1)。

图3 吉家洼金矿外围构造纲要图Fig.3 Structure outline map showing the adjacent region of Jijiawa gold deposit

F1含矿断裂带为区内规模最大的断裂 (见图3)，北起张家沟西坡，经炭窑沟、净池沟向南延伸出研究区，横切太华岩群和熊耳群。F1含矿断裂带在研究区内出露长度3320 m，宽0.16～6.25 m，最宽达30 m。走向近南北，倾向东，倾角50°—88°。呈波状延伸，多处出现光滑镜面，垂直擦痕、斜擦痕、水平擦痕非常发育。断裂具有多期活动特点，可能经历了张-压-扭的发展过程，走向及倾向上常出现分支。断裂带北段围岩为太华岩群混合岩化片麻岩类;南段则以熊耳群安山岩为主。带内岩性由碎裂岩、蚀变岩、断层泥砾岩及少量糜棱岩等组成;岩石矿化蚀变强，主要有硅化、绿泥石化、绢云母化等，金属矿化主要有黄铁矿化、褐铁矿化、方铅矿化、黄铜矿化等。该断裂带控制了2个工业矿体，即F1-Ⅰ和F1-Ⅱ矿体。

区内岩浆岩非常发育，除新太古代各种正变质岩广布研究区北部和中部、中元古代熊耳群火山岩和次火山岩广布研究区南部外，中元古代辉绿 (玢)岩，闪长 (玢)岩等脉岩也比较发育。

金矿体均赋存于含矿断裂带内，并严格受其控制，矿体的形态、产状与含矿断裂带基本一致。矿体一般呈陡倾斜的透镜状、薄脉状、似层状等，经工程揭露和控制，目前已圈出金矿体4个 (F1-Ⅰ、F1-Ⅱ、F7-Ⅰ、F7-Ⅱ)。其中，F1-Ⅰ、F1-Ⅱ为矿区主要矿体，F1-Ⅰ分布于F1-Ⅱ之南 (见图4)，矿体特征见表2。

表1 主要含矿断裂特征Table 1 Characteristics of the main ore-bearing faults

图4 F1-Ⅰ、F1-Ⅱ矿体分布位置纵投影图Fig.4 Panel projection map of F1-Ⅰ and F1-Ⅱore bodies

2.2 成矿规律

吉家洼矿区金矿均产于太华岩群及不整合面附近的熊耳群中，距离太华岩群越远，金矿化强度越弱［11～12］。金的富集与含矿断裂带的规模、产状、形态有关，一般含矿断裂带规模越大，矿体规模也越大;南北向东倾、北东向北西倾含矿断裂带含矿性较好;含矿断裂带的分支复合及其膨大部位、两断裂带的交汇部位金相对富集;热液期的石英-黄铁矿阶段和石英-多金属硫化物阶段是金的最主要富集成矿阶段。

表2 矿体特征Table 2 Characteristics of the ore bodies

3 化探工作方法

3.1 化探方法选择

根据区内覆盖层薄、岩石出露较好等特点，化探工作方法选用岩石地球化学剖面测量。工作对象首选矿区东部外围规模较大的F1、F7矿化断裂带的有利地段 (见图3)，比例尺1∶2000，剖面长度180 m，剖面间距200 m。在含矿断裂带内及其顶底板视岩性、蚀变及矿化等特征布设样点，围岩点距10 m，构造带及顶底板附近加密到2～5 m。

3.2 样品采集

采样时，在采样点5 m范围内多点均匀采集同种岩性的新鲜岩石碎块，组成一个样品，原始样重大于200 g，共采取413个样，样品统一编号，送河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院实验室进行分析。

3.3 样品加工及分析

样品加工采用高铝瓷衬鄂式破碎机粗碎后，再用无污染玛瑙球磨机加工至0.074 mm(200目)，混匀，分60～100 g样用于分析，其余留作副样。

分析项目为银、金、铜、铅、锌、砷、锑、钼、钨、钡、铋、锰等12种元素。分析方法:Cu、Pb、Zn、Ag、Mn、Ba用发射光谱法;Au采用化学光谱法;W、Mo采用催化极谱法;As、Sb、Bi采用原子荧光法。样品分析精度合乎有关规范要求 (见表3)。

表3 样品分析精度Table 3 Sample analysis accuracy

4 岩石地球化学结果

4.1 微量元素分布特征

区内含矿断裂带岩石中 Au、Mn、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Ag明显高于围岩，尤其是Au、Cu、Pb、Zn、As、Ag，高出围岩几倍到十几倍。W、Bi稍高于围岩，而Mo、Ba低于围岩 (见表4)。

表4 地表微量元素特征Table 4 Trace elements characteristics of surface

4.2 Au与其他元素相关性

全矿区微量元素统计结果显示，Au与Pb、Zn、Ag、As、Sb的相关系数分别为0.326、0.299、0.213、0.442、0.368，呈较强的正相关关系;与 Mn、Cu、Mo的相关系数分别为0.129、0.046、0.021，呈弱相关关系;与 Ba、W、Bi的相关系数为 -0.03、 -0.002、-0.003，呈极弱的负相关关系。

4.3 地球化学异常特征

4.3.1 地球化学特征值确定

取岩石原生晕样413个，用迭代剔除法计算了区内各元素的特征值 (见表5)。

表5 元素地球化学特征值Table 5 List of elements geochemical eigenvalues

4.3.2 异常特征

以50×10-9为异常下限，在F1的北段和南段以及F7的北段均圈出了Au地球化学异常。现以F1北段Au异常为例，将区内金异常特征简述如下:F1北段金异常分布于与F2断裂交汇部位以北，控制长度大于600 m、宽度10～30 m。金含量最低52×10-9，最高大于300×10-9，平均216×10-9，异常北强南弱，异常范围与Ag、Cu、Pb、Zn、As高度套合;As异常强度呈中段强两端弱趋势，最高值达835×10-6，异常强度高;Ag、Cu、Pb、Zn含量与Au元素相反，呈南高北低趋势，异常强度都很强，最高值大于各矿种的边界品位 (见图5)。

综观区内金异常特征，Au为研究区主成矿元素，沿含矿断裂带高度富集，形成高强度异常。异常图中各异常呈线状展布，与含矿断裂带产状一致，异常宽度与含矿断裂带宽度、带内岩石蚀变强度成正比，其中Ag、Cu、Pb、Zn、As各异常强度高，与主成矿元素Au异常套合较好。异常图上所圈出的其他异常均与断裂构造有关，为相关含矿断裂带所致。

4.4 矿体剥蚀深度

研究区含矿断裂带内，地表As、Sb等矿体前缘元素非常发育，尤其是As元素最高含量达835×10-6，比围岩中高出几十倍，而W、Mo等矿体尾部元素不发育，说明区内地表矿体剥蚀深度很浅，大部分地段还处于矿体的前缘或矿体头部［3～6］。因此，出现地表矿体不连续、品位偏低的现象。向下，逐渐进入矿体，品位及厚度都有所提高。

图5 F1北段地球化学异常组合图Fig.5 The combined figure of geochemical anomalies

5 深部预测与工程验证

根据圈出的金异常，首先利用槽探工程对地表异常进行揭露，圈出2个矿化富集段;然后采用钻探工程进行深部验证。首批在F1上布设6个钻孔，其中有5个钻孔见到工业矿体，只有一个钻孔米*克/吨值达不到工业矿体要求，特别是ZK1081(见图6)单样最高品位达到20.30×10-6，见矿厚度达6.26 m，ZK1231见矿厚度5.49 m，平均品位9.29×10-6。根据工程见矿情况，在F1上圈出2个工业矿体，矿体长度分别为1014 m和560 m，延深235 m。首批深部工程验证结果表明，矿体与化探Au异常吻合，比如F1北段异常长度600 m，钻探工程圈出矿体长度530 m;矿化强度也与异常强度相吻合，呈北强南弱趋势。

为了进一步了解F1-Ⅰ、F1-Ⅱ矿体的下延情况，在施工的钻孔中采取了岩石原生晕样，采样方法与地表基本相同，围岩中取样间距10 m，断裂构造带及顶底板加密到1～5 m。通过对样品进行整理、统计，结果见表6。

深部各元素分布规律:围岩中Au、Mo、Bi低于地表，Mn、Cu、Zn、W、As、Sb、Pb、Ba、Ag均高于地表;断裂带中 Au、Mo高于地表，Mn、Cu、Zn、W、Mo、As、Sb、Pb、Ba、Bi、Ag均低于地表。深部断裂带中Au、Pb、Zn、Ag、As、Sb、Bi、Mo高于围岩，尤其是As比围岩高8.7倍，Pb比围岩高5.78倍，Au比围岩高17.23倍。从钻探工程施工情况看，深部金矿化比地表强，金品位明显高于地表。从元素分配规律看，矿体前缘指示元素随着深度的增加，含量逐渐降低，而矿体尾部元素Mo、W等随着深度的增加含量逐渐增加，说明向深部已逐渐进入矿体。钻孔中原生晕样统计结果 (见图7)显示，其深部除Au、Pb、Ag、Bi矿体元素外，其头部元素As、Sb仍然很发育。尾部元素含量虽然有所升高，但幅度很小。因此，可以判断，矿体向下还会有一定的延深。在ZK1081下部以160 m间距布设ZK1082进行验证，见到了金矿体，矿体向下延深达到318 m。平均品位6.75×10-6。随着后续工程的施工使矿床规模进一步扩大，(333)+(334)?资源量达到中型规模。

图6 第108勘探线剖面图Fig.6 The profile map of 108 prospecting line

表6 深部钻孔微量元素统计结果Table 6 Statistical results of trace elements in deep borehole

6 讨论与结论

吉家洼金矿区及外围新太古代太华岩群、中元古代熊耳群发育，出露燕山期中酸性侵入体，断裂构造发育，多期活动，构造蚀变带矿化蚀变强，成矿条件优越。金矿体均赋存于含矿断裂带内，并严格受其控制，形态、产状与含矿断裂带基本一致，一般呈陡倾斜的透镜状、薄脉状、似层状等。

通过对矿区外围F1、F7开展系统的岩石地球化学测量，圈定出受断裂控制的高强度Au异常，对Au异常进行工程验证，钻孔见矿率特高，首批施工6个钻孔中全部达到边界品位，其中5个达到工业品位，特别是ZK1081单样最高品位达到20.30×10-6，见矿厚度达6.26 m。对钻孔进行岩石原生晕采样化验以及统计分析，结果显示矿体向下还会有一定的延深，经钻探施工，在断裂深部打到工业矿体，矿床规模扩大至中型。取得了地质化探找矿重大突破。

图7 ZK1081岩石地球化学柱状图Fig.7 The rock geochemical column of ZK1081

矿区外围共发现不同规模的断裂138条，除较系统的控制了F1、F7之外，还有数量众多具有一定规模且具有不同程度金矿化的断裂没有控制，对这些断裂系统开展地质、物化探工作，均有找到工业金矿体进而取得找矿突破的可能。根据研究，吉家洼金矿外围金矿体地表剥蚀深度较浅，前期所施工的钻探工程所圈定的矿体大部分不封边，深部也有较好的找矿前景。

吉家洼金矿区及外围的找矿突破进一步显示了地球化学方法在地质找矿中的重要性，该区的找矿成功经验对该区及邻区今后的地质找矿具有较好的借鉴意义。

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