西秦岭锁龙金矿床原生晕叠加特征及深部靶位预测

白斌,俞胜,佘小龙,李永庆,金洁,张铖

(甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020)

锁龙金矿床为1990～1991年原甘肃省地矿局化探队年通过1∶5万水系沉积物测量所测到，在1∶1万土壤测量逐步缩小靶区的基础上，1997年再对土壤综合异常进行探槽揭露和钻孔查证时发现。2010～2015年，甘肃省国土资源厅地质勘查基金项目组进一步开展了找矿勘查工作(武志江等，2016)。至此，该矿床共圈定金矿体38个，累计探获金资源量7.3t。笔者在2015年度地质勘查的基础上(白斌等，2017)，对锁龙金矿第91、103、115勘探线8个钻孔849件岩石样品的10种元素进行分析，研究原生晕的元素组合特征、异常特征、相关性特征、原生晕轴向分带序列特征、构造叠加晕特征，进而预测锁龙金矿床深部盲矿体位置(李惠等，2013；高雅宁等，2016；刘玉军等，2018)。

1 锁龙金矿地质特征

1.1 地层

矿区出露地层较为简单，主要有下二叠统崖下组、杨家河组及第四系全新统。崖下组分布在矿区南部，为东矿段赋矿地层，岩性主要为粉砂质板岩夹石英细砂岩。杨家河组分布在矿区北部，为西矿段赋矿地层，岩性主要为长英质砂岩、粉砂质板岩(图1)。

1.第四系残坡积物;2.杨家河组第二岩段石英砂岩、粉砂岩夹粉砂质板岩;3.杨家河组第二岩段泥质板岩夹粉砂质板岩:4.杨家河组第一岩段石英砂岩、含砾石英砂岩;5.崖下组第二岩段褐灰色石英砂岩、长石石英砂岩;6.崖下组第二岩段灰色岩屑砂岩、长石石英砂 岩夹泥质、粉砂质板岩;7.二长玢岩脉;8.水系;9.勘探线位置及编号;10.金矿体位置及编号;11.钻孔位置及编号图1 锁龙金矿区地质草图Fig.1 Geologic map of the Suolong gold deposit

1.2 岩浆岩

矿区内岩浆岩脉比较发育，有闪长玢岩脉、二长玢岩脉、斜长煌斑岩脉等，出露规模均比较小。矿区西北约2～3km处大范围出露印支期教场坝花岗岩体。

1.3 构造

矿区整体为一较开阔的倾伏背斜，为元更地背斜南西翼之低序次褶皱，褶皱轴向北东且向北倾伏。褶皱西翼断裂构造发育，主要呈北东或近东西向展布，核部劈理、节理构造带发育，延展较稳定，走向北东，为本区主要的控矿容矿构造。

1.4 金矿体特征

锁龙金矿床以联水河为界分为东、西2个矿段，东矿段共圈出31条金矿体，其中地表矿体18条，盲矿体13条；西矿段有AuⅠ、AuⅣ等7条金矿(化)体。矿体长度为40～660 m，厚度为0.81～9.21 m，品位为1.02×10-6～2.88×10-6。东矿段金矿体主要产在北东向劈理带或断裂破碎带中，西矿段金矿体主要产在北东向断裂带中。

矿石结构以以鳞片变晶结构为主，构造主要有千枚状构造、条带状构造、块状构造、角砾状构造、碎裂状构造、星点浸染状构造、细脉浸染状构造。矿石金属矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、白钨矿等，次要矿物为黄铜矿、钛铁矿等，微量矿物有黑钨矿、方铅矿、磁铁矿等；脉石矿物主要有石英、长石、方解石、绢云母、高岭土等，次要矿物有白云母、黑云母、金红石等，微量矿物有锆石、重晶石、萤石等；矿物组合属中低温组合。矿床成因类型属热晕(渗流热卤水充填交代)型金矿。

1.5 围岩蚀变

矿区热液蚀变比较强烈，围岩蚀变的范围多受断裂构造及劈理带的控制，主要热液蚀变有绢云母化、泥化、碳酸盐化、褐铁矿化、硅化、黄铁矿化、毒砂化、黄钾铁矾化等。其中，硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、黄钾铁矾化与金成矿关系密切，是野外找矿直接标志。

2 矿床原生晕地球化学

2.1 样品采集和分析

系统采集了锁龙金矿91、103、115号勘探线上钻孔的原生晕样，在91勘探线上观察描述钻孔2个，其中，ZK91-2深度为490.16 m，采集样品121件；ZK91-3深度为597.20 m，采集样品125件；在103勘探线上观察描述钻孔3个，其中ZK103-3深度为351.20 m，采集样品90件；ZK103-4深度为520.40 m，采集样品104件；ZK103-5深度为640.60 m，采集样品122件；在115勘探线上观察描述钻孔3个，其中，ZK115-3深度为310.80 m，采集样品60件；ZK115-4深度为480.60 m，采集样品67件；ZK115-5观察描述深度为584.00 m，采集样品160件，共完成原生晕样品849件。对钻孔原生晕中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、W、Mo 10个元素数据进行分析研究，预测锁龙矿体群脉在深部的延伸情况。

2.2 元素相关性分析

通过对锁龙金矿第91、103、115勘探线8个钻孔849件岩石样品的10种元素分析结果，应用spss软件进行R型因子分析(0.8～1.0极强相关，0.6～0.8强相关，0.4～0.6中等相关，0.2～0.4弱相关，0.0～0.2无相关)，其结果见表1。

从元素的相关性来看(表1)，Au与As相关系数为0.769，偏相关系数为0.723，两者强相关并稳定共生；Au与Ag相关系数为0.424，偏相关系数为0.018，两者呈中等相关；Au与Pb、Sb相关系数分别为0.219、0.208，偏相关系数为0.262、-0.084，两者呈弱相关；Au与Cu、Zn、W、Mo、Hg相关系数分别为-0.04、-0.018、0.059、0.014、-0.025，偏相关系数为-0.035、-0.046、0.070、-0.112、-0.061，表明Cu、Zn、W、Mo、Hg与Au基本不相关。Cu与Zn、Mo相关系数分别为0.402、0.381，偏相关系数为0.341、0.307，呈较稳定的正相关；Ag与As、Sb相关系数分别为0.544、0.430，偏相关系数为0.321、0.309，呈较稳定的正相关。

表1 锁龙金矿指示元素相关、偏相关矩阵表Tab.1 The matrix show elements correlation or partial correlation in Suolong gold

注：右上三角区域为相关系数，左下三角区域为偏相关系数。

2.3 R型聚类分析

从聚类分析谱系图(图2)可以看出，在15相关水平上分为3类，结合研究区的地质特征， Au、As、Ag、Sb属于同一类，反映与酸性花岗岩有关的矿化热液叠加特征； Cu、Zn、Mo属于同一类，反映调查区元素的高背景； Hg、Pb、W 3个元素与上述元素均不同类，说明与成矿有关的元素在原生晕空间的部位不完全一致。

2.4 因子分析

从元素的因子分析看(表2)，提取了4个因子，其中F1主要由Au、As、Ag、Sb组成，代表了与成矿关系密切的酸性花岗岩岩浆热液有关的中低温成矿因子；F2主要由Cu、Zn、Mo组成，代表了与成矿有关的中高温因子；F3主要由Hg、Pb组成，与成矿关系不明显，可能代表了前缘晕指示元素，也可能代表了区域成矿热液再次叠加的反应；F4主要由W组成，代表了尾晕元素。

2.5 原生晕轴向分带序列

2.5.1 确定原生晕内、中、外分带标准

对采集的849件样品分析数据进行处理，计算出各元素的异常下限做为外带，以异常下限的2、4、8倍圈定各元素的外、中、内带。各元素的异常下限分别为Ag 2.7×10-6，As 100×10-6，Au 360×10-9，Cu 73×10-6，Hg 9×10-9，Mo 3.1×10-6，Pb 54.5×10-6，Sb 47×10-6，W 40×10-6，Zn 140×10-6。

图2 锁龙金矿原生晕指示元素聚类分析谱系图Fig.2 The cluster analysis pedigree chart of indicator elements of primary halo in Suolong gold deposit

成分CuPbZnAgMoWAsSbAuHgF10.2430.3110.2090.7630.2160.1740.8450.5620.7780.003F20.7380.1430.729-0.1040.6810.006-0.207-0.081-0.288-0.005F3-0.1820.6900.028-0.1630.025-0.397-0.032-0.0500.0840.637F4-0.0190.0990.0020.117-0.1400.695-0.2700.443-0.2930.415

注：提取方法为主成分法，提取了 4 个成分。

2.5.2 确定矿床元素组合

对金矿床单一次成矿(晕)的轴向分带进行研究，确定矿体的前缘晕、近矿晕及尾晕的特征指示元素(邵跃，1997；李惠等，1997，1998，1999)。锁龙金矿床前缘晕是Hg、Sb，近矿晕指示元素是As 、Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾晕指示元素是Mo、W。

2.5.3 构造叠加晕剖面图和垂直纵投影图上的识别标志

在构造叠加晕剖面图上，近矿晕异常有多个浓集中心，前、尾晕异常也对应多个浓集中心，前、尾晕异常叠加共存矿体下部，预示矿体延伸很大；前、尾晕异常叠加共存矿体上部，预示深部有盲矿体存在，已知矿体上部出现前、尾晕，指示上部矿体已剥蚀。

2.5.4 轴向变化规律分析解释

在轴向上利用As/Mo值的变化规律预测深部盲矿体，如As/Mo值从矿体头部—矿体中部—矿体尾部，出现高—低—高的特征，则反映矿体多其次矿化叠加，预示深部有盲矿体存在。

2.5.5 原生晕轴向分带序列计算结果分析解释依据

从轴向上到下，如前缘晕指示元素出现在分带序列的中部，与近矿指示元素混存，预测深部有盲矿体；尾晕出现在分带序列上部，指示矿体大部分已剥蚀。

利用C.B.格里戈良提出的元素分带指数计算方法，对锁龙金矿91、103、115号勘探线自2 700～2 300 m，每100 m一个中段，共5个中段的原生晕轴向分带序列进行计算，最终确定了原生晕轴向分带序列。

首先计算出各中段不同元素的线金属量，并对计算出的原始数据进行标准化处理，得出数据,对得出的各元素数据进行标准化处理(表3、表4)。

依据各中段不同元素线金属量标准化值计算分带指数，通过计算得出不同中段各元素的分带指数据(Iv)(表5)。

表3 锁龙金矿各中段原生晕的线金属量表Tab.3 The linear metal contents of primary halos at each altitude in Suolong gold deposit

注：Au、Hg含量为10-9，其他元素含量为10-6。

表4 锁龙金矿各中段元素线金属量标准化值表Tab.4 The standardized values for linear metal contents at each altitude in Suolong gold deposit

表5 锁龙金矿原生晕分带指数计算表Tab.5 The zoning index of primary halos in Suolong gold deposit

依据原生晕分带指数计算结果(表5)，从2 700 m标高至2 300 m标高，可以建立这样一个序列(从上至下)：(Hg、W)→Sb→(Au、Ag)→Pb→(Cu、Zn、Mo、As)。为了进一步搞清分带指数最大值处于同一中段的元素(括号内元素)在分带序列中的确切位置，对于分带指数位于最上部或者最下部的元素，相对位置用变化指数(Iv)来估计；当多个元素的分带指数处于上下中段的某一中段时，则用其分带指数的变化梯度差来确定他们之间的相对位置。

IvHg的变化指数为6.26，IvW的变化指数为10.92，Hg、W 2个元素同处于分带序列的最上中段，W的变化指数(IvW)大于Hg的变化指数(IvHg)，分带序列中W排在Hg的前面。

IvCu的变化指数为5.41，IvZn的变化指数为5.11,IvMo的变化指数为6.11,IvAs的变化指数为5.48，Cu、Zn、Mo、As元素同处于分带序列的最下中段，变化指数小的排前，各元素在分带序列中的位置为 Zn→Cu→As→Mo。

Au、Ag 2个元素同处于最上与最下中段之间的位置，则其两元素在分带序列中的排序用其分带指数的变化梯度差来确定他们之间的相对位置，△Iv大者排后，小者排前。Au元素的分带指数变化梯度差(△IvAu)为-2.54，Ag元素的分带指数变化梯度差(△IvAg)为0.34，Au元素排在Ag元素的前面。

锁龙金矿91、103、115勘探线原生晕分带序列为(自上而下)W→Hg→Sb→Au→Ag→Pb→Zn→Cu→As→Mo。

李惠等(1999)总结出的中国金矿床综合轴向分带序列自上而下为：矿体前缘晕及上部：B—I—As—Hg—F—Sb—Ba；矿体中部:Pb—Ag—Au—Zn—Cu；矿体下部及尾晕：W—Bi—Mn—Ni—Cd—Co—V—Ti。

经与李惠等总结出的中国金矿床综合轴向分带序列对比可以看出，矿区原生晕叠加轴向分带序列与李惠等得出的结果相差较大，尾晕元素W出现在近地表，前缘晕元素As出现在深部，说明矿床经历了多期次的热液成矿作用，预示2 300 m标高以下存在金矿体的可能性较大。

3 矿床原生叠加晕特征

3.1 异常剖面和异常垂直纵投影特征

从91号勘探线原生晕异常综合剖面图(图3、图4)来看，W、Hg、Mo位于矿体上部，Ag、As、Au、Cu、Pb位于矿体中部，Zn、Sb、Mo位于矿体下部，以此可以认为矿体经过多期成矿作用(也可能是同一次成矿形成的串珠状上、下2个矿体)，上部矿体剥蚀程度较大，仅有尾晕元素W显示，并有下部矿体前缘晕元素Hg叠加，中部矿体的原生晕组合完整且分带序列与李慧教授总结出的中国金矿床综合轴向分带序列一致。矿体下部除有尾晕元素Mo异常外，另有近矿晕元素Zn及前缘晕元素Sb异常叠加，说明矿体向深部有较好的延伸。

图3 锁龙金矿91线钻孔原生晕异常图Fig.3 The primary halo anomaly chart of exploration line 91 in Suolong gold deposit

图4 锁龙金矿91线构造叠加晕综合剖面图Fig.4 The synthesized section of superimposed tectonic halos of exploration line 91 in Suolong gold deposit

从103号勘探线原生晕异常综合剖面图(图5、图6)来看，Ag、As、Au、W、Zn位于矿体上部，Cu、Pb、Sb、Mo位于矿体中部，Hg、Mo位于矿体下部，以此可以认为矿体经过多期成矿作用，矿体剥蚀程度较大。矿体中下部为前缘晕元素Hg、Sb与近矿晕、尾晕元素叠加，说明矿体有向深部延伸的可能。

从115号勘探线原生晕异常综合剖面图(图7、图8)来看，Pb、Ag、Hg位于矿体上部，As、Sb、Au位于矿体中部，Hg、Cu、Zn、Mo位于矿体中下部，W位于矿体下部，其原生晕组合完整且分带序列与李慧教授总结出的中国金矿床综合轴向分带序列基本一致。矿体中下部尾晕元素异常较好，前缘晕元素异常不发育，说明矿体向深部延伸的可能性小，或者是矿体尖灭深部再现，但中间的无矿夹石地段较厚，阻止了前缘晕元素向上的扩散。

根据上述3条原生晕异常综合剖面图中的原生晕特征，结合李慧教授总结出的中国金矿床综合轴向分带序列，推断出的矿体延深情况与勘查结果基本一致，说明矿区的原生晕特征能够很好的反映矿体的延深情况，原生晕分布特征能够对深部及盲矿体勘查起到直接的指示作用，据此确定锁龙金矿深部可能存在盲矿体，应进一步加大在深部勘查找矿(图9)。

图5 锁龙金矿103线钻孔原生晕异常图Fig.5 The primary halo anomaly chart of exploration line 103 in Suolong gold deposit

图6 锁龙金矿103线构造叠加晕综合剖面图Fig.6 The synthesized section of superimposed tectonic halos of exploration line 103 in Suolong gold deposit

3.2 原生晕叠加特征

锁龙金矿轴向分带序列为W—Hg—Sb—Au—Ag—Pb—Zn—Cu—As—Mo。其中，前缘晕元素Hg、Sb与近矿晕元素Au、Ag、Pb、Zn、Cu、As混存，指示两次或多次成矿大部分同位重叠，并预测深部有盲矿体；尾晕W元素出现在分带序列的上部，说明与其相关的矿体大部分已剥蚀。

As/Mo 值在2 600 m标高时数值(1.45)高，在2 500 m时数值(0.71)低，在2 300 m时数值(2.23)又高，说明矿体在2 600m标高以上地段大部分已被剥蚀，2 300 m As/Mo 值高，As/Mo 值反映矿脉群经多次叠加(图4)，并预测深部有盲矿体；(As+Sb)/(Mo+W)值在2 600 m标高时数值(2.51)高，在2 500 m时数值(2.08)低，在2 300 m时数值(2.25)又高，同样说明矿脉群叠加及深部有盲矿体。

4 结论

(1)原生晕主要成晕元素组合为Au、As、Ag、Sb，次要成晕元素组合为Pb、Cu、Zn、Mo、W。矿区前缘晕元素为Hg、Sb，近矿晕指示元素As 、Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾晕指示元素是Mo、W。

(2)依据91线、103线、115线钻孔原生晕轴向分带序列、轴向As/Mo 值特点，结合构造叠加晕特征，对锁龙金矿区深部盲矿体进行预测研究，认为在北北东向断裂构造与北北西向断裂构造交汇部位的79线—115线为锁龙矿区成矿有利部位，并且在现有的勘查标高上(锁龙矿区最深勘查标高为2 300 m)，其下部仍有矿体存在的可能性，应加大对矿区深部的勘查，力争找矿突破。

图7 锁龙金矿115线钻孔原生晕异常图Fig.7 The primary halo anomaly chart of exploration line 115 in Suolong gold

图8 锁龙金矿115线构造叠加晕综合剖面图Fig.8 The synthesized section of superimposed tectonic halos of exploration line 103 in Suolong gold deposit

图9 锁龙金矿矿脉群深部盲矿预测靶位图Fig.9 The prospected location of deep-seated concealed orebodies for gold ore lodes in Suolong gold deposit