豫西上宫金矿田F60矿脉钻孔原生晕地球化学特征

梁新辉，王 辉，赵玉洁，严龙辉，常嘉毅，毛 宁

(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 471023；2.生态与勘查地球化学应用工程技术研究中心，河南 洛阳 471023;3.三门峡崤山黄金矿业有限公司，河南 三门峡 472134)

全国“358”找矿突破战略行动期间，豫西上宫金矿田相继开展了“老矿山接替资源勘查”、“整装勘查”工作，新增备案金资源量60 t以上，取得重大找矿突破。F60矿脉是上宫金矿田中较为特殊的一条矿脉，其位于区域性康山-上宫断裂F1的下盘而绝大多数矿脉位于F1的上盘；其产状为40°左右的缓倾斜，而其他矿脉为55°～85°的中等—陡倾斜；其成矿元素组合为Ag、Au、Pb、Zn共生，而其它矿脉成矿元素组合则为单一Au、伴生Ag。本文通过F60矿脉钻孔原生晕地球化学特征研究，并结合其独特的地质特征，分析矿脉找矿前景及找矿方向。

1 研究区地质概况

上宫金矿田位于华北板块南缘，华熊台隆熊耳山隆断区中部(图1a)。结晶基底为太古宇太华群片麻岩系，盖层为中元古界熊耳群火山岩；区域断裂带主要为近东西向的马超营断裂、北东向的康山-上宫断裂、焦园断裂等；区域岩浆活动发育，出露燕山期的花山、五丈山、金山庙等重熔型花岗岩体，另外还有一些小型斑岩体及爆破角砾岩体。区域成矿地质条件优越，矿产资源丰富，规模较大的有上宫构造蚀变岩型金矿，祈雨沟、店房爆破角砾岩型金矿、沙沟、铁炉坪银铅锌矿等[1-3]。

上宫金矿田内地层近东西向展布，出露地层主要为太古宇太华群和中元古界熊耳群(图1b)。太华群分布在矿田北部，与上覆熊耳群为不整合接触，岩性为片麻岩类。熊耳群从老到新依次为许山组、鸡蛋坪组、马家河组，相互为整合接触，地层倾向190°左右，南倾30°～55°，岩性为安山岩类。矿田内的断裂构造发育，大致可分为北东向、北北东向(近南北向)、北东东向(近东西向)等三组，其中北东向F1(区域上康山-上宫断裂的北东段)纵贯全区，为主要的控岩控矿构造。各方向的断裂带内均具有不同程度的矿化蚀变现象。矿田内岩浆活动最主要的表现为北东端出露的燕山期花山花岗岩体，大量研究表明花山岩体与周围金矿床形成密不可分[4-6]。

图1 上宫金矿田地质矿产简图Fig.1 Brief map of geology and mineral resources in Shanggong gold ore field1—安山岩类；2—流纹岩；3—混合岩、片麻岩类；4—花岗岩类；5—断层产状及编号；6—吉家洼矿脉编号；7—虎沟矿脉编号；8—地层界线；9—不整合线；10—勘探线位置及编号；11—金矿床名称及规模(依次为大、中、小型)；12—中生代燕山期；13—熊耳群马家河组；14—熊耳群鸡蛋坪组；15—熊耳群许山组；16—太古界太华群；17—重要地名；18—图b在图a中的位置

2 F60矿脉地质特征

F60矿脉位于太华群与熊耳群的不整合接触部位附近、近花山花岗岩体，其围岩为熊耳山许山组安山岩。矿脉走向长度2.5 km左右，宽0.1～2.0 m，走向75°～110°，南倾38°～45°，其产状大致平行于太华群与熊耳群的不整合面、与周围安山岩的产状一致[7]。矿脉中构造岩类以碎裂岩为主，局部见构造角砾岩。在F60矿脉的两侧分布着多条次一级的矿脉，但其构造强度、矿化、连续性均弱于F60。

F60矿脉中规模较大的矿体为F60-Ⅰ，从钻孔样品分析结果看，F60-Ⅰ为金、银、铅、锌多金属矿体，其中银矿化最强。矿体由一系列沿脉坑道及钻孔工程控制，分布标高938～466 m，799 m标高以上已采空(图2)。坑道工程样线厚度、品位统计结果显示，矿体走向上、倾向上厚度、品位跳跃性非常大，矿化普遍不太均匀。沿脉坑道中各样线金、银品位多呈跳跃式相间分布，局部为无矿段。矿体纵投影呈上宽下窄的楔形，中部矿体控制长748 m，下部为80 m，倾斜延深646 m。矿体形态呈薄脉状、透镜状。矿体平均走向90°，平均倾角40°。矿体厚度0.15～1.4 m，金品位(0.22～22.40)×10-6，银品位(6.9～3 600)×10-6(浅部坑道未测试铅、锌)，矿体品位与厚度不具相关性。矿体围岩蚀变以绿泥石化、绿帘石化为主，硅化、碳酸盐化次之，蚀变强度和规模均较弱，矿体与围岩界线分明，无过渡带。

图2 第4勘查线原生晕异常图Fig.2 Primary halo anomaly map of the fourth exploration line1—熊耳群许山组安山岩；2—太华群片麻岩；3—不整合界线；4—断裂带位置及编号；5—采空区；6—矿体位置及编号；7—沿脉坑道位置；8—钻孔位置及编号；9—勘查线方位；10—海拔标高(m)

F60矿脉矿石结构主要为他形晶粒状结构、包含结构、碎裂结构、网脉状结构等。矿石构造主要有块状构造、细脉浸染状构造、细脉-网脉状构造、角砾状构造等。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿和黄铜矿，脉石矿物主要有石英、绢云母、绿泥石和方解石。载金矿物主要是黄铁矿，局部见自然金，载银矿物主要是方铅矿。

3 钻孔原生晕分带特征

3.1 样品采集与测试

本研究原生晕样品采集自上宫金矿田F60矿脉第4勘查线ZK404、ZK406、ZK410三个钻孔。对每个钻孔由地表向深部连续取样，各自然分层分别取样，围岩层内基本间距控制在10 m左右，断裂带采样间距控制在2 m左右，共采集原生晕样品212件。样品由河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院化验室分析测试，分析的元素为Au、Ag、Pb、Zn、As、Cu、Ba、Mn、W、Mo、Sb、V、Hg共13种，分析测试仪器采用光栅光谱仪(WPG-100、80080)、双道原子荧光光度计(XDY-3)。

3.2 原生晕分带特征

构造蚀变岩型矿床形成过程中，含矿流体沿断裂带运移的过程中，成矿元素与各伴生元素沿着围岩裂隙、孔隙发生迁移而后沉淀，从而在空间上形成远大于矿体范围的地球化学异常晕，研究各元素在不同部位呈现的原生晕异常，对判断矿体埋深、剥蚀程度、矿体延深能提供一定依据[8]。

本研究采用累积频率法将原生晕划分为外带、中带、内带3个浓度带，取累积频率85%时的元素含量值作为外带(异常下限)，累积频率92%时的元素含量值为中带，累积频率98%时的元素含量值为中带，各元素分带参数见表1。

表1 元素分带参数

根据表1中各元素的分带参数值，绘制了Au、Ag、Pb、Zn、As、Cu、Ba、Mn、W、Mo、Hg共11种元素的异常剖面图(图2)。从图2可以看出各元素异常分带较为清晰，但是出现很多异常中心不在矿体附近而在矿体上侧的情况，说明含矿流体沿构造带上升速度较快。根据异常分带情况大致确定矿体的前缘晕、近矿晕、尾晕元素组合如下：

1)近矿晕元素：Ag、Au、Pb、Zn。Ⅰ号矿体异常分带较为清晰，异常中心套合较好，与矿体分布规律基本一致，但规模和强度有向深部减弱的趋势，且异常向深部封闭，Pb元素异常范围大、强度高。Ⅱ、Ⅲ号银矿体异常多分布于矿体上侧，Ⅱ号矿体Ag、Zn元素以及Ⅲ号矿体Au元素异常不发育。

2)前缘晕元素：As、Hg、Cu。判断主要依据是Ⅲ号矿体上部Cu、As元素浓集明显，而Ⅰ号矿体尾部虽有异常但浓度偏低，Hg元素强异常集中在地表附近。

3)尾晕元素。W、Mo、Mn、V。判断依据是Ⅱ号矿体下部W、Mo、Mn、V元素浓集明显，而Ⅰ号矿体尾部出现较强异常。

3.3 原生晕分带特征讨论

由于第4勘查线剖面上所取原生晕样品存在不均匀性(ZK410同ZK406间距较大)、而ZK403未能取样，同一条剖面三个矿体矿种也不尽相同，图2显示出较为复杂的原生晕特征，上述初步确定的前缘晕、近矿晕、尾晕元素组合存在不确定性。李惠等总结出我国典型金矿床指示元素分带序列为B-As-Hg-F-Sb-Ba(矿体前缘及上部)→Pb-Ag-Au-Zn-Cu(矿体中部)→W-Bi-Mo-Mn-Ni-Cd-Co-Ti(矿体下部及尾晕)[9-10]。将上述初步确定的元素组合与典型分带序列进行对比，除了Cu元素外其它均与之相符，反映出矿床属于单期次成矿的产物，而非上宫金矿田内其它矿床的多期次叠加成矿[11-12]。

根据F60矿脉同花山岩体的空间关系，推断矿床浅部大部分已经被剥蚀，原生晕分带特征反映出目前已知矿床已经到达矿体尾部，而且不存在多期次叠加成矿形成的叠加晕特征，深部出现盲矿体的可能性不大。钻孔揭露的无矿部位出现较多的原生晕异常，特别是在ZK410钻孔950 m标高以上出现较强的As、Hg、Ag异常，反映出在施工钻孔间的未知部位仍存在寻找盲矿体的潜力。矿床控矿构造为层间滑动构造，构造强度、规模均不大，连续性差，但揭露矿体反映其银品位极高，此类盲矿体具有很好的经济价值。根据本次深部勘查经验，垂直钻孔对此类矿体的控制效果不好，建议采取边采边探的探矿方式，使用水平坑道加多角度坑道钻的探矿手段。

4 元素亲缘性特征

为了了解原生晕数据各个元素之间的相关性、亲疏程度，本次利用SPSS软件对原生晕样品元素进行相关性分析及R型聚类分析。

4.1 数据KMO和Bartlett’s球度检验

对本次第4勘查线212件原生晕样品进行KMO和Bartlett’s球度检验，KMO检验值为0.747，相关性较强；Bartlett’s球度检验Sig.值为0，小于显著性水平0.05，拒绝Bartlett’s球度检验的零假设(表2)。因此认为这组数据具有一定相关性，适合进行因子分析。

表2 KMO和Bartlett球度检验结果

4.2 相关性分析

利用SPSS软件对该组数据进行相关性分析，得出了各元素之间的相关系数矩阵(表3)。通过相关系数矩阵表中数据可以看出，近矿晕元素Ag、Au、Pb、Zn相互之间相关系数均大于0.9，具有很强的相关性；W、Mn、Hg同近矿晕元素之间相关系数位于0.473～0.705，相关性尚可，可以作为地球化学找矿的指示性元素；As、Cu、Mo、V同近矿晕元素之间相关系数位于0.145～0.289，相关性一般；Ba、Sb同近矿晕元素之间相关系数小于0.1，不具相关性。

表3 原生晕元素相关系数矩阵

4.3 聚类分析

图3 R型聚类分析谱系图Fig.3 Pedigree diagram of R-type cluster analysis

利用SPSS软件对该组数据进行R型聚类分析，得出聚类分析谱系图(图3)。以20的距离为限，可将该组数据13个元素分为2个族群：第一族群包括Ag、Au、Pb、Zn，为成矿元素组合；第二族群为W、Mn、Hg、As、Cu、Mo、V、Ba、Sb，为伴生元素组合。以2的距离为限，第一族群四种元素又可分为两类，Au、Pb、Zn为一类，Ag为另一类，Ag元素的独特性也与矿床以Ag为主而Au、Pb、Zn为共(伴)生相吻合；以15的距离为限，第二族群元素可以分类，Mn、Hg、Ba、Mo、V为一类，W、Sb、As、Cu为另一类，两类均包含中、低、高温元素，分类情况与原生晕分带特征也不相符，其复杂性有待进一步的研究。

5 结论

1)原生晕异常剖面图反映矿床近矿晕元素为Ag、Au、Pb、Zn，前缘晕元素为As、Hg、Cu，尾晕元素为W、Mo、Mn、V，与典型金矿床分带序列的一致性说明矿床属于单期次成矿的产物。矿床不存在多期次叠加成矿形成的叠加晕特征，深部出现盲矿体的可能性不大，矿床找矿方向在浅部无工程控制的区域，建议边采边探，采用水平坑道加多角度坑道钻的探矿手段寻找小而富的盲矿体。

2)元素亲缘性分析显示，近矿晕元素Ag、Au、Pb、Zn相互之间具有很强的相关性，W、Mn、Hg可以作为地球化学找矿的指示性元素。