架子台沟低品位铅锌矿原生晕地球化学特征及深部矿产预测

伍光锋李 健 王 博 李晓亚

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州，072754

架子台沟低品位铅锌矿原生晕地球化学特征及深部矿产预测

伍光锋*李 健 王 博 李晓亚

中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州，072754

提 要 对架子台沟一带1：50 000化探异常检查中，地表发现有铅锌矿化显示，经对激电测深异常深部钻探验证发现有低品位锌矿（化）体。通过系统采集0号勘探线上的2个钻孔中岩石、矿石样品，进行原生晕特征研究分析表明：矿体近矿元素为Ag、Pb、Zn、Cd，尾矿元素为W、Sn、Bi；轴向分带序列由上至下为：Pb-Au-Ag-Mo-Bi-Sn-Cu-Cd-W-Zn。对成矿元素与相关金属元素进行聚类分析、因子分析，并结合激电测深结果，认为在矿体的侧部、深部仍可能有盲矿体。

架子台沟低品位铅锌矿 原生晕 分带指数 深部矿产预测

0　引言

架子台沟低品位铅锌矿床位于大兴安岭中南段，突泉-翁牛特Pb、Zn、Ag、Fe、Sn、REE成矿带（Ye、Ym、Yll）（Ⅲ-50）【1】，大兴安岭主峰锡-富铅锌-铁-铜成矿带【2，3】的北部。本矿床所在突泉—乌兰浩特一带，区域成矿条件较好，主要发育与燕山期火山-次火山岩有关的热液脉型矿床，但近年来找矿效果不甚理想，未发现有大型铅锌矿床，且矿（化）点不多。在本次对架子台沟一带1：5万化探异常的检查中，地表发现有铅锌银矿化（硫化矿），对其深部激电异常进行深部钻探验证中，发现有低品位锌矿（化）体。

随着我国对矿产调查工作的持续，工作程度的投入，越发凸显地表找矿的艰难和复杂程度，因此加强对原评价较低（乙级、丙级）的化探异常的地表及其深部检查，对矿产调查越来越重要。通过对架子台沟一带施工少量的钻探进行岩石、矿体样品系统采集，进行原生晕特征研究，并结合激电测深异常，综合对矿区深部找矿工作的开展，为后期矿区矿产勘查提供参考意见。

1　矿床地质

架子台沟低品位铅锌矿床位于天山-兴蒙造山系（Ⅰ）中的（Ⅰ-1）大兴安岭弧盆系，Ⅰ-1-6锡林浩特岩浆弧（Pz2）。中生代属大兴安岭火山岩带。

本区出露地层主要为上侏罗统玛尼吐组，岩性主要为安山质晶屑凝灰熔岩、安山质凝灰熔岩，安山质晶屑熔结凝灰岩，次为安山岩，少量安山质晶屑凝灰岩、安山质凝灰岩、英安质晶屑凝灰熔岩、火山角砾岩、集块岩；上侏罗统白音高老组，岩性主要为流纹岩、流纹质晶屑凝灰熔岩、流纹质岩屑凝灰熔岩、英安质晶屑凝灰熔岩、英安质晶岩屑凝灰熔岩、英安质晶屑凝灰岩。区内构造简单，主要为断层，主要发育北东向、北西向两组。断层两侧或一侧，均伴有硅化、绢云母化、绿帘石化等蚀变。区内主要发育有早白垩世二长闪长玢岩、闪长玢岩，后期侵入玛尼吐组中；花岗闪长岩脉、石英脉发育。区内的蚀变主要有硅化、褐铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、黄铁矿化（图1）。根据矿床地质特征，成矿与燕山晚期中酸性火山-次火山岩关系密切，为热液脉型矿床。

图1　架子台沟低品位铅锌矿区地质矿产略图Fig.1 Geological and minerals diagram of low grade lead-zinc area at Jiazitaigou

区内新发现4条含银铅锌矿化蚀变带，宽几十厘米至160m，Ag最高64.9g/t，Pb最高1.27%，Zn0.24%。蚀变主要为硅化、褐铁矿化、黄铁矿化，多呈浸染状、带状分布。共圈出1条铅锌矿化体、1条锌矿体、2条锌矿化体（见图2），具体特征如下：

图2　架子台沟低品位铅锌矿区0号勘探线剖面图Fig.2 Profile map of No.0 prospecting line of low grade lead-zinc area at Jiazitaigou

铅锌矿化体：赋存于在NW向矿化蚀变带中，宽0.6m，倾角50°，Pb含量0.36%、Zn0.34%。

锌矿体；赋存于硅化、黄铁矿化安山质晶屑凝灰岩中，由钻孔ZK02控制。矿体位于孔深211.85m处（标高550～600m），厚0.5m，锌品位Zn 1.5%，伴生铅含量Pb 0.034%、硫含量S 3.48%。矿体倾角65°。

2条锌矿化体；均赋存于硅化、黄铁矿化安山质晶屑凝灰岩中，由钻孔ZK02控制。矿体位于孔深202.85m、221.85m处（标高550～600m），均厚0.5m，锌品位分别为Zn 0.51%、Zn 0.52%，伴生元素铅含量分别为Pb 0.15%、Pb 0.018%，硫含量分别为S 0.83%、S5.06%。矿体倾向207°，倾角65°。

2　样品的采集及测试

本次区内原生晕样品采集于0号勘探线ZK01、ZK02钻孔。样品岩性主要为安山质晶屑凝灰熔岩。在岩芯取样时，可见后期穿插的石英细脉，以及明显的硅化、黄铁矿化、绿泥石化等蚀变现象，说明后期热液充填交代作用比较明显。在该勘探线地表，槽探（JTC02）揭露见有铅锌矿化体（Pb 0.35%、Zn 0.34%），ZK02钻孔深部见有锌矿化体、矿体（见图2）。

对每个钻孔的岩芯由上到下每隔4m左右进行取样，共采集112件样品。对样品进行了10种元素测试，由中化地质矿山总局中心实验室完成，其中Zn、Pb用X射线荧光光谱仪测定、Ag、Sn、Mo采用发射光谱法测定，Bi采用原子荧光光度计测定，Au、Cd采用原子吸收分光光度计测定，W采用示波极谱仪测定。

3　原生晕浓度分带特征

原生晕的分带性是原生晕重要的特点之一。在矿体和原生晕的不同断面上，各元素在地球化学晕中的位置可以有很大的变化，从而决定了矿体和原生晕的分带性。原生晕的内界与矿体的外界一致。在矿产勘查地球化学中，元素的分带是定性判断矿体埋深、矿体剥蚀程度和潜在矿床有用组分预测的基础【4】。

按照X±S（X为平均值、S为标准差）的标准对原生晕样品原始数据进行筛选，剔除大于X+3S和小于X-3S的异常数据。剔除异常值后，对服从对数正态分布的元素Cu、Bi、Zn、Mo、W取中值作为异常下限值，对其余不服从正态分布的元素取平均值作为异常下限值。以异常下限（Ca）的1、2、4倍作为圈出元素的外、中、内带（表1）。根据表1分带参数，绘制架子台沟找矿靶区0勘探线原生晕剖面图（图3）。

图3中各元素原生晕均有以下特征：

（1）除Au、Ag、Bi元素外，其它元素均具有明显的外、中、内带，结构完整（表1）。Cu、W、Sn元素内带规模较小，中、外带分布较大，表明其在地层深部较富集，但分异差，未形成矿化。Ag元素的异常主要分布于上部，且具有向上富集、往下减弱的趋势。Au元素异常分布较为均匀，地表局部富集，总体含量偏高，含量0.05×10-6～0.14×10-6，表明其在地层中较富集，但分异较差，未见有内带及矿化出现，因此Au在该剖面上主要表现为高背景。Mo元素异常主要集中于西侧中部，圈闭较好。Sn、Cd、Bi元素均具有从地表向下富集的趋势，且在下部异常未圈闭，反映了元素继续向下积聚的趋势。从各元素的分布形态分析，形态较为简单，总体能反映矿体向南倾。

（2）Pb、Zn元素在上部、下部均有富集，且中部不连续的异常剖面形态，表明本区成矿过程中至少有两期含铅锌流体，且上部含Zn少、下部含Pb少。Pb在上部形成矿化，而在下部含量较少，未分异成矿；而Zn则相反，在上部含量少，在下部则富集成矿。Cd与Pb、Zn的原生晕发育形态相似，说明Cd对Pb、Zn矿体具有很好的指示作用。

（3）从各元素原生晕发育形态分析，比较直观地看出，在剖面上部主要富集Ag、Pb、Zn元素，为上部矿化体（地表）的近矿元素。Cu元素异常主要集在剖面东中部，中内带规模较小，整体表现为外带，且异常内带处与Pb、Zn、Ag元素异常不一致，指示作用不明显。Mo、Bi、Sn、W元素异常分布于剖面中、下部，地表矿化体的下部、深部Zn矿体的上部，表明了Mo、W、Sn、Bi元素为地表矿化体的尾矿元素。Cd元素在地表和中下部均见有富集，且在中下部分异富集明显，为下部Zn矿体的前缘晕元素。Zn元素异常主要集中在下部，与矿体相套合，且Zn元素异常在下部未圈闭，且有往下扩大趋势，且未见有明显的Bi、Sn、W尾矿晕出现，推测往下深部仍有盲矿体。

表1　架子台沟靶区样品中元素的分带参数Table 1 Element strip parameter of some samples from Jiazitaigou

图3　架子台沟低品位铅锌矿区0勘探线原生晕剖面图Fig.3 Primary halo profiles for No.0 prospecting line of low grade lead-zinc at Jiazitaigou

4　原生晕轴向分带特征

分带序列的研究对于判断矿体的剥蚀程度和预测盲矿体具有重要意义。原生晕轴向分带序列研究中常用的方法有格里戈良分带指数法、重心法【5，6】。本次采用分带指数法来分析轴向分带。

将0勘探线原生晕剖面从地表往下划分为三个中段：750m、650m、550m计算出各段元素的线金属量，然后进行标准化处理，进而计算出分带指数（表2）。按元素分带指数所在截面位置由浅至深将所有元素排列，可初步排出分带序列为（Au、Ag、Pb）—（Mo）—（Cu、Bi、Sn、W、Cd、Zn）。

根据变化指数（G）和变化梯度差（△G）原理，可对同一中段的元素排列顺序进行确定：

（1）对于处于上部（750m标高截面）的Au、Ag、Pb，利用变化指数进行计算：GAu=39.03、GAg=4.34、GPb=116.57。当分带指数最大值同在于剖面最上截面时，G值越大，反映该元素向上积聚的趋势。因此，上部元素由浅至深的排列序列为Pb—Au—Ag。

表2　0勘探线剖面元素分带指数Table 2 Element strip index of No.0 prospecting line profile

（2）对于中部（650m标高截面），只有Mo元素。

（3）对于下部的Cu、Sn、Bi、W、Cd、Zn，计算其变化指数G：GCu=12.34、GSn=10.02、GW=28.8、GBi=7.25、GZn=130.14、GCd=13.89。G值越大，反映该元素倾向于向下积聚，因此下部元素排列顺序为Bi—Sn—Cu—Cd—W—Zn。

根据上述各截面分带指数的变化指数或变化梯度差的计算，0勘探线轴向分带序列由上至下为：Pb—Au—Ag—Mo—Bi—Sn—Cu—Cd—W—Zn。与Beus等总结的多金属矿床标准轴向分布序列（Sb、As1、Hg）—Cd—Ag—Pb—Zn—Cu—Bi—Mo—Sn—As2—W相比，有所区别。不同之处在于：在分带序列前面未见前缘晕元素Cd的出现，只见有近矿元素Pb、Ag，表明区内地表遭受了一定程度的剥蚀；Cu在序列中位于Bi、Sn高温金属元素后面、W的前面，表明Cu处于气化—高温阶段分异富集，对成矿指示作用不明显；而下部Zn矿体的前缘晕元素Cd，位于W、Zn的前面，表明该期次锌矿化顶部位于地表矿化体的尾矿晕位置（Mo、Bi、Sn、W），这可能是由多期矿化重复叠加造成的错位显示。分带序列中的Pb、Zn分别赋存于方铅矿、闪锌矿中，Cu主要赋存于黄铜矿中，而Ag以辉银矿形式存在。Cd赋存于闪锌矿中。W、Sn、Mo可能赋存在高温热液形成的毒砂矿物中。Zn位于序列下方且在Sn、W高温金属元素之后、异常向下未封闭，表明在深部还可能有新的矿体出现。

5　成矿及伴生元素的组合特征

图4　原生晕元素R型聚类分析Fig.4 R cluster analysis of primary halo element

5.1R型聚类分析

各变量最原始数据进行标准化，采用组间聚类的方法，计算各变量间的相关系数.最后得出聚类分析谱系图（图4）。以距离0.354为限，可将各元素分为5个群：第一、二、五群都是单元素群，分别为Au、W、Mo，相关性较差，与其他元素关系不密切；第三群包括Ag、Pb、Zn、Cd，相关性较好，尤其Zn、Cd；第四群包括Cu、Bi、Sn，其中Bi、Sn元素相关性较好，Cu一般。其中，第一群Au元素为中低温成矿元素。第二、四、五群元素均为高温金属元素。第三群元素为中-高温金属元素，在区内为主要成矿元素。这些成矿元素在运移过程中，出现了迁移和富集；但是由于沉淀时的物化条件不同，矿物沉淀的先后顺序不同，造成了元素的地球化学分带。聚类分析反映出了这些元素地球化学性质的差别。分类结果很好地体现了不同元素间的地球化学亲缘性。

以距离0.0425为限，可将第三群分为Ag和 Zn、Cd、Pb两个亚群。其中Pb、Zn、Ag为本区主要成矿元素。其中Zn能形成工业意义的矿体，Pd、Ag为伴生成矿元素，Cd为前缘晕指示元素，与成矿关系密切。

5.2因子分析

因子分析是降维分析中的一种。降维后得到的因子具有更为明确的意义，可以揭示各个变量之间的内在关系，具有一定的地质意义。各因子往往是一定地质作用的表征。采用主成分分析法提取了5个主因子，其累计方差贡献率达到了81.17%，可以认为包括了原始变量中的绝大部分信息。为使各因子地质意义更为明确，对因子载荷矩阵进行了方差极大旋转（表3）。

表3　原生晕旋转因子矩阵（正交）Table 3 Revolving factor matrix of primary halo（direct cross）

从表3中反映出，各元素可划分出4个主因子：F1的主要载荷因子为Zn、Pb、Cd、Ag；F2的主要载荷因子为Sn、Bi；F3的主要载荷因子为Ag、Mo；F4的主要载荷因子为W；F5的主要载荷因子为Cu、Au。其中，F1反映的主要是近矿晕元索；F2、F3、F4等因子反映的是尾晕元索；F5因子与前4个因子之间的关系不密切，其与成矿关系不大。

6　激电测深异常及深部矿产预测

在0号勘探线深部矿化地段进行了激电测深（S00-S23），点距为20m，共计24个测深点。从激电测深的成果分析，地表矿化蚀变反应为低阻高极化组合异常特征。由于地表矿化以褐铁矿化为主，硫化矿物含量较低，因此激发极化效应反应不是很强烈，极化率反应为1.5%左右，电阻率在500Ω·m以下（图5）。

在标高700m上下，极化率都呈现了不同程度的抬升，可分为J1、J2、J3异常。从电阻率分析，极化率异常均位于高阻与低阻的结合部位。通过2个钻孔ZK01、ZK02对J1、J2异常深部验证（ZK01未穿过J1异常中心），在ZK02中J2异常附近发现3条锌矿体（图2），其锌品位最高Zn 1.5%。J1异常处未发现铅锌矿体，但ZK01中见有原生晕Au、Pb、Zn异常。J3异常尚未验证，结合上述原生晕特征分析，依据J2异常的钻探验证结果，推测其仍为矿致异常，为一盲矿体，但其矿化情况尚需进一步钻探验证。

图5　S00-S23测深视极化率断面图Fig.5 Section map of S00-S23 depth sounding polarizability

7　结论

（1）架子台沟低品位铅锌的矿体前缘晕元素为Cd，近矿元素分别为Ag、Pb、Zn，尾矿元素为W、Sn、Bi；轴向分带序列由上至下则为：Pb—Au—Ag—Mo—Bi—Sn—Cu—Cd—W—Zn。上部只见有近矿晕，表明区内地表遭受了一定程度的剥蚀。深部有向下未闭合的Zn元素异常，且Zn位于分带序列高温金属元素W的后面，未出现有尾矿晕，表明在深部还可能有新的矿体出现。

（2）对成矿元素与相关金属元素进行聚类分析、因子分析，并结合激电测深结果，认为在矿体的侧部（激电测深J2异常）、深部仍可能有盲矿体。

1 邵和明，张履桥.内蒙古自治区主要成矿区（带）和成矿系列［M］. 北京：地质出版社，2001

2 刘光鼎，涂光炽，刘东生，等. 大兴安岭中南段—一个重要的有色金属资源基地［J］.中国科学院院刊，2003，（5）：324～325

3 陈良，张达，狄永军，等. 大兴安岭中南段区域成矿规律初步研究［J］，地质找矿论丛，2009，24（4）：267～271

4 伍宗华，金仰芬. 元素分带及其在地质找矿中应用的几个问题［J］.物探与化探，1993.17（1）：7～13

5 张定源. 银岩锡矿原生晕元素分带序列计算方法研究［J］.地质与勘探，1989，25（5）：45～49

6 朴寿成，杨永强，连长云. 原生晕分带序列研究方法综述［J］.世界地质，1996.15（1）：44～47

7 邵跃. 热液矿床岩石测量（原生晕）找矿［M］.北京：地质出版社，1997

Some lead-zinc mineralization had been found during the test of 1：50000 geochemical exploration， and the deep drilling verification for electrical sounding abnormity validated the existence of low grade zinc body. We also found that the sub-ore elements were Ag、Pb、Zn、Cd，tailing lements were W、Sn、Bi；and the axial zoning sequence were Pb-Au-Ag-Mo-Bi-Sn-Cu-Cd-W-Zn from top to bottom， by collecting the rocks and samples from No.0 exploration line. The result of cluster analysis and factor analysis on ore-forming element and some metal element shows that there are maybe some more blind orebodies at both side and deep side of the orebody.

2015年全球钾的储量、产量和消费

2015年，全球钾矿的年生产能力为5200万吨，预计到2019年将增加至6100万吨。一半以上的新增产能将来自白俄罗斯、加拿大、中国和俄罗斯的扩产。其余新增产能则主要来自白俄罗斯、加拿大、俄罗斯、土库曼斯坦和乌兹别克斯坦等国家的新矿山开发。2015年，白俄罗斯、加拿大、中国和俄罗斯4国占全球产量的75%，预计到2019年这4个国家产量将占全球产量的80%。其他进行钾项目开发的国家有澳大利亚、巴西、加拿大、刚果（布）、厄立特里亚、埃塞俄比亚、哈萨克斯坦、老挝、秘鲁、泰国和英国，但这些项目均不在2020年之前完成。

2015年，估计世界钾消费比2014年略有增加，钾肥消费总量为3550万吨K2O。主要钾肥消费在印度和南美洲。预计到2019年钾肥消费量将增加到3950万吨K2O，亚洲和南美洲是主要消费增长区域。

2014-2015年全球主要国家钾产量和储量

（慕骞 摘译自USGS：Mineral Commodity Summaries—POTASH，2014～2015）

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF PRIMARY HALO OF LOW GRADE LEAD-ZINC AT JIAZITAIGOU

Wu Guangfeng Li Jian Wang Bo Li Xiaoya
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou， Hebei， 072754， China

low grade lead-zinc at Jiazitaigou； primary halo；strip index；deep minerals prediction

P618.4：P632.2

A

1006-5296（2016）01-0007-09

* 第一作者简介：伍光锋（1981～），男，资源勘查专业，高级工程师

2015-10-30；改回日期：2015-11-02