新疆乌什县卡恰金矿原生晕地球化学异常特征分析

孙志明

(中钢集团天津地质研究院有限公司，天津 300061)



新疆乌什县卡恰金矿原生晕地球化学异常特征分析

孙志明

(中钢集团天津地质研究院有限公司，天津 300061)

摘要：卡恰金矿床属于与火山热液有关的蚀变岩型金矿床，金矿体多呈规模不大的脉状、透镜状、分支脉状等形态分布于构造蚀变带中。文章通过对矿区进行系统的坑道和地表原生晕地球化学取样，分析研究了主要元素的组合、异常特征；对比坑道和地表元素地球化学主要指标变化特征，推测了元素向深部变化的趋势，为矿区深部及外围找矿工作提供了参考依据。

关键词：卡恰金矿；元素异常；原生晕；安山岩；新疆

0引言

卡恰金矿区位于乌恰县城西北32 km处，矿床受区域性津丹苏深大断裂的次级逆断层控制。卡恰金矿床从发现金矿化线索至今，总体研究程度不高。新疆地质矿产勘探开发局第八地质大队于1996年化探异常检查时发现，1998—1999年普查为小型金矿床，并对矿区地层、构造作了划分，对金矿化地质特征、矿化及蚀变特征等进行了初步研究，圈定了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ号金矿体[1]；赋矿地层为下石炭统灰岩、泥质灰岩、粉砂岩、砂岩、凝灰质粉砂岩、凝灰岩、安山岩[2]。张丽红等[3]曾对卡恰金矿区Au、Ag、As、Cu、Pb、Mn、Mo元素异常进行了研究，异常以Au、As为主，浓集中心十分明显；在各元素异常中Au、As范围最大，Cu、Pb、Mn异常范围相近；异常的分布呈明显的NE向展布，与区内的地质体和构造展布方向一致。即异常与区内的NE向断裂和地质体有关，异常浓集中心分布在安山岩及凝灰岩与泥盆系生物灰岩夹粒状及砂质灰岩接触带附近，成矿条件十分有利，但规模不详。2006—2007年中钢天津地质院与河南灵宝黄金公司合作开展了新疆阿克苏地区乌什县齐甫切克(卡恰)金矿床成矿地质特征研究及深部、外围找矿预测(评价)工作[4]。

本文在对卡恰金矿床地质特征理解的基础上，通过坑道和地表原生晕地球化学的系统取样分析工作[4]，重点研究了主要元素异常特征，圈定多元素地球化学异常，力图为矿区深部和外围找矿评价提供地球化学参考依据。

1地质概况

1.1成矿地质背景

1.2矿区地质概况

金矿(化)体形态呈脉状、透镜状、分支脉状等，产状与控矿断裂基本一致，总体走向45°～75°；矿体长40～110 m，平均厚度2～6 m左右；金品位分布不均，总体品位不高，平均w(Au)= 1.14×10-6～2.35×10-6，属于低品位矿。

金矿石类型以蚀变安山岩为主，安山质构造角砾岩和碎裂岩次之。金属矿物以黄铁矿为主，毒砂次之，有少量自然金；非金属矿物为石英、绢云母、方解石。矿石组构多为他形—自形粒状结构，交代假象结构等；以浸染状构造为主。

2方法选择

卡恰金矿区属于温暖大陆半干旱气候区，地表土层覆盖稀少，且地形坡度大，不易采到有代表性的土壤样品。因此，实施地质属性确切利于对比研究的原生晕方法更有效[5]。地表原生晕采样选用多点拣块法采集样品，采样线间距40 m，点距10 m(重要地段5 m)；坑道内原生晕采样选择主要部位采样，点距5 m。

参考热液型金矿床原生晕法找矿有关研究资料[6-7]，结合卡恰金矿区具体情况和实际研究需要，选择Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn、Sn、Co、Ni、Mo、Ba和Sr元素进行分析。

3地球化学异常特征

3.1背景值及异常下限确定

了解和确定元素的背景值及异常下限，对划分异常区和背景区、正确圈定和解释地球化学异常意义重大[5]。本次从卡恰金矿区内所获得的全部样本中，利用SPSS软件常用统计手段及分形理论与方法对样本数据进行筛选分析，最终获得40个比较理想的背景样本数据，用筛选后的样本数据进行背景值的计算及异常下限的确定。

上述40个背景样品数据进行的统计分析结果显示，Bi、Cu、Pb、Co、Ni、Zn、Sn、Ba、Sr元素服从或接近正态分布；Au、As、Sb服从或接近对数正态分布；Ag、Mo不服从或不接近正态或对数正态分布。考虑到背景样品数据的数量问题，在此不宜再进行筛分，因此按对数正态分布对14个元素的背景值等相关参量进行计算，结果见表1所述。

3.2元素异常特征

3.2.1成矿元素组合特征

本次对卡恰金矿区样本数据进行了的简单相关分析、聚类分析和因子分析。相关及聚类分析结果表明，Au元素与As、Sb、Ba、Ag等元素为正相关关系，Au、As元素密切相关；因子分析中，因子的提取方法为主成分法，第一主因子具有最大的方差，随后的因子方差依次变小，其中第一主因子为金矿化因子，由Au、Sb、Ag、Ba、Co构成。

根据对样品数据的相关及聚类分析和因子分析，获得的卡恰金矿区金矿(化)的指示组合元素为Au、As、Sb、Ba、Ag。

3.2.2矿区岩石元素异常特征

根据卡恰金矿区地质工作成果，其已发现的金矿(化)体主要分布在矿区北部的安山岩带内，即(北)安山岩带，与金矿化有关的岩石类型也主要是安山岩类，因此，对全区不同岩石类型中元素分散和集中的特点以及在剖面上的变化特点进行分析，对进一步了解和认识矿区金元素异常的分布有重要意义。

(1)不同岩石类型中元素分布

本次工作通过对全区样品数据进行初步筛分，共获得263个准背景样品数据，根据岩性进行归类，利用各元素含量的中位数除以各元素的背景值来计算区内主要岩石类型的衬度系数，然后确定各元素在各类岩石中的集中和分散程度。图2为区内不同岩石类型的元素的衬度系数雷达图，此图直观地反映了各元素在不同岩类中的集中和分散特征。

从图2中不难看出，在安山岩类中，As、Sb、Sr、Sn、Ba、Mo等元素集中，Bi等元素分散；南安山岩Cu元素含量略高，北安山岩As、Sb、Au等元素含量略高。与金矿化相关的岩石类型是凝灰岩、构造角砾岩、熔结凝灰岩、断层泥和碎裂岩，其特点是As、Sb等元素集中。与金矿化相关的岩性，以集中As(Sb、Ba)为特征；与金矿无关的岩性，以集中Sr(Ni)为特征。

表1　卡恰金矿区背景样品诸元素异常下限及衬度系数计算表(n=40)

量单位：wB/10-6。

图2　卡恰矿区主要岩类各元素衬度系数雷达图Fig.2　Radar map of the contrast parameter for each element ofmain rock types in the Kaqia deposit

(2)沿剖面线元素地球化学指标变化

图3　卡恰矿区地球化学指标沿剖面变化特征示意图Fig.3　Sketch showing the variation characteristicsof the geochemical indexes along the sectionin Kaqia gold deposit1.安山岩；2.灰岩；3.大理岩化灰岩；4.构造角砾岩；5.粉砂岩；6.熔结凝灰岩；7.断裂及编号

本次工作对卡恰金矿区A—A′地质剖面(见图1)进行了原生晕采样分析，绘制元素异常折线图(剖面图横坐标与具体地质属性对应，纵坐标采用元素对数含量标度)，据此可直观反映各指标在剖面上的变化特征(图3)。

从图3中不难得出，元素Au、As、Sb、Ba及w(Au)/w(Ag)值在剖面上表现出由南向北有逐渐增高的趋势；Au及w(Au)/w(Ag)值除在安山岩表现异常外、在构造角砾岩、粉砂质灰岩和凝灰岩中也呈现有弱异常。Ba元素在安山岩、碎裂状灰岩和粉砂质灰岩上都有明显异常，但在北安山岩及其南侧的碎裂状灰岩中其含量交替增高。北安山岩中的Au、As、Sb及w(Au)/w(Ag)值的成矿能[9-10]指标明显高于南安山岩。

3.2.3矿区成矿元素异常特征

采用研究区各元素异常下限值，并利用Suffer 8.0克里格插值法可绘制主要指示元素地球化学异常等值线图。本次为了使各元素浓集中心定位清晰、异常含量间隔合理，等值线以1、2、5序列的整数倍于异常下限的间隔绘制，并分析各指示异常特征。

(1)Au 元素异常。Au元素异常的空间分布规律明显，异常总体按NE60°方向沿(北)安山岩及临近凝灰岩展布，其异常与地表已知的Ⅰ—Ⅳ号矿体对应较好(Au≥26)(图4)。

(2)Ag、As、Sb、Ba元素异常。通过对与金密切相关的元素作异常等值线图发现，Ag呈现三级浓集中心(Ag≥0.7)，但异常范围较小，且Ⅳ号矿体无异常显示；As三级浓集中心清晰，异常在空间分布上与Ⅰ—Ⅳ号矿体对应较好，且Ⅰ和Ⅱ号矿体、Ⅲ和Ⅳ号矿体的As异常(As≥76)分别相连；Sb、Ba元素均呈现二级异常(Sb≥7.3、Ba≥780)，且Sb异常范围小(Sb≥3.7)，但对金矿体的定位性良好；Ba异常范围大(Ba≥390)，呈现前缘或远程指示元素异常特征。

(3)w(Au)/w(Ag)值。元素对的比值在三维空间的变化是随其所处的空间位置的变化而变化的，有些元素对的比值具有一定的规律性，对指导找矿具有重要的实际意义。卡恰金矿区的w(Au)/w(Ag)值异常与金矿体的空间分布密切相关(见图3)，其在描述金矿体分布方面不仅保留了Au元素异常较好的矿体定位性，而且还较好地显示了异常的连续性。

3.2.4元素深部变化趋势分析

卡恰金矿区2208平硐采样样品和与其对应位置的地表采样样品各项地球化学分析指标的对比结果如表2所述。

分析结果表明，除元素Sr、Pb、Zn、Ni外，平硐样品的大部元素分指标都不同程度地低于地表样品，尤其是Au、As、Ag元素，以及w(Au)/w(Ag)值、w(Ba)/w(Sr)值、累乘指数等示金指标值比相应地表值更低，这说明平硐Au元素富集水平远低于地表。根据各地球化学指标的这些变化趋势特点，可推测平硐2208以下一定深度范围内存在金矿(化)体的可能性很低。

4讨论

成矿作用是一个复杂的地质过程，原生晕作为成矿作用的产物，其所表现的元素地球化学信息或特征在Au矿找矿和预测中具有重要的实践意义，作为一种重要的方法和手段，原生晕地球化学能够提供直接或间接的找矿信息。

图4　卡恰矿区地表Au元素异常等值线及矿体空间分布示意图Fig.4　Sketch showing isoline of Au anomly and spatial distrinution ofore bodies in Kaqia deposit Kaqia deposit

指标AuAsSbBiMoAgCuPbZnCoNiSnBaSrAu/AgPb/ZnCo/NiBa/Sr累乘指数硐表14617125.10.22.80.42218110122147292385890.21.07.512.7平硐4.555.70.90.12.00.116181119213303297580.10.62.00.36比值0.030.030.20.50.70.30.81.01.00.81.00.70.41.30.10.50.60.30.03

注：量单位：wB/10-6；Au/Ag=w(Au)/w(Ag)，Pb/Zn=w(Pb)/w(Zn)，Co/Ni=w(Co)/w(Ni)，Ba/Sr=w(Ba)/w(Sr)；

累乘指数=w(As)×w(Sb)×w(Ba)/10000×w(Bi)×w(Mo)×w(Co)。

卡恰金矿直接指示元素Au的异常受构造及岩性控制特征明显，整体沿(北)安山岩带分布，受次级断裂F0及F1控制，金异常浓集中心和矿体露头位置逐一对应；与Au密切相关的As、Ag、Sb、Ba等元素异常，以及w(Au)/w(Ag)值异常，其与Au异常有很好的套和性；通过对比平硐和地表对应点的样品地球化学参数的变化，分析金矿(化)体往深部的变化趋势特点，结果显示矿区Au矿(化)体不具备往深部延伸的元素地球化学条件。

5结语

通过对卡恰金矿区原生晕地球化学异常特征分析，并结合平硐地球化学数据进行对比研究，可得出以下几点认识。

(1)矿区Au矿(化)指示元素组合为Au、Ag、As、Sb、Ba，元素异常浓集中心清楚，浓集中心与已知矿体露头位置对应良好。

(2)Au矿(化)异常主要受次级断裂F0和F1控制，沿(北)安山岩分布；主要富集元素具有中低温热液蚀变岩型金矿元素组合特征。

(3)Au及相关元素指标平硐内显示的异常特征相比地表弱化明显，显示Au矿(化)体往深部延伸的地球化学信息不充分。

(4)采用相关统计分析软件对成矿元素地球化学特征进行研究，查明相关元素组合特征，并有效圈定成矿元素异常，可为矿区找矿工作提供科学的参考依据。

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Analysis on characteristics of geochemical anomly in the primary halo of Kaqia gold deposit in Wushi county, Xinjiang

SUN Zhiming

(Sinosteel Tianjin Geological Academy Co.，Ltd.，Tianjin 300061，China)

Abstract：Kaqia gold deposit is a altered rock type deposit related to volcanic hydrothermal fluid. Ore bodies generally occur as vein, lens and dendroid vein in cataclastic alteration zone. Geochemical samples are collected systematically from the primary halo in tunnels and at surface and study are made on combination of elements and anomly characteristics. Characteristics of major geochemical index variation for element in tunnel and at surface are compared. Variation tendency of elements are inferred to depth providing evidence for further ore prospecting in surroundings and to depth of the deposit.

Key Words：Kaqia gold deposit; element anomly; primary halo; andesite; Xinjiang

收稿日期：2015-09-06；改回日期：2016-02-05；责任编辑：王传泰

作者简介：孙志明(1983—)，男，工程师，2006年毕业于中国地质大学(北京)，从事矿床地质研究工作。

通信地址：天津市河东区中山门广宁路友爱东道平房4号，中钢天津地质院地质研究所；邮政编码：300181；E-mail：sun_zhiming2016@163.com

doi:10.6053/j.issn.1001-1412.2016.02.014

中图分类号：P595，P618.51

文献标识码：A