墨西哥La Yesca银锰多金属矿床深部成矿定量预测方法与模型

别建芳，李贞岐，卢守卿，卢声媛，李建喜

(河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，河南 郑州 450001)

墨西哥La Yesca银锰多金属矿的发现，是国内地勘公司“走出去”实施境外资源勘查找矿取得的重大成果。矿区内圈定33个规模不等的以银锰为主的矿体，共探求银矿石量1 816 万t，银金属量4 416 t、锰金属量154 万t、锌金属量19万t等。矿区处在墨西哥6大成矿带之一的块状硫化物型Cu-Pb-Zn-Au-Ag成矿带的北部[1-2]。

1 矿区地质特征

矿区位于墨西哥纳亚里特州和哈利斯科州交界的La Yesca地区，大地构造处于环太平洋成矿带的科迪勒拉褶皱带上，是墨西哥最主要的银成矿带，该带形成于白垩纪末期—古近纪拉拉米造山运动,北起北美阿拉斯加，南到南美火地岛，贯穿南北美洲，在墨西哥境内表现为马德雷火山岩带[3-6]。

矿区地层主要出露新近系Tm组及第四系，Tm组岩性主要为凝灰岩、岩屑晶屑凝灰岩、安山岩和流纹岩、火山集块岩、火山角砾岩等；第四系主要为砂砾石、亚砂土。区域构造线总体呈北西—南东向，地层走向大致与构造线一致。矿化带主要分布于Tm组英安岩和安山岩中，受区域构造控制，带内岩石破碎，矿化蚀变强烈，硅化、绿泥石化、碳酸盐化等普遍，褐铁矿化、锰矿化等强烈[7]。

区内共圈出27条矿化蚀变带(矿带)，长度100～2 100 m不等，出露宽度几米至上百米，北西向或近南北向展布，倾向多北东或南西。矿体赋存在矿带中，矿区内共圈定33个矿体，呈似层状、脉状、透镜状等产出，矿体多以含较高的锰矿物质为特点，与矿带或围岩边界清晰，少数矿体与围岩呈渐变过渡关系，矿体围岩主要为英安岩，个别为安山岩。矿体产状基本与矿带产状一致。

2 预测方法与模型

2.1 元素相关性分析

对区内矿化带密集两个地段的所有钻孔中矿化体及顶底板上下5 m取样，共采集837个样品，以横坐标表示银元素含量对数值，按比例标出下界、各分组点和上界，再以组距为底边，画一系列矩形，以矩形面积表示各组频率，作出频率分布直方图(图1)。

从图1可以看出钻孔内样品银元素含量属于对数正态分布，其他元素亦属于对数正态分布(直方图略)，因此适用数理统计方法。根据分析结果计算出异常下限，圈定出银异常样品334个，经实地对比，异常与矿体基本吻合。以相关程度(r>0.75)来看，Ag、Pb、Zn、Mn元素高度相关(表1、图2)。

图1 样品频率分布

由表1、图2可见，Ag、Pb、Zn、Mn相关度要远高于Cu、Au、Sb。以上元素的共生、伴生关系表明原生地球化学异常的主要元素组合为Ag、Mn、Pb、Zn，其次为Sb、Cu、Au、As。Ag、Mn、Pb、Zn为找矿主要指示元素，这些元素能够比较直接地指示矿体赋存的空间位置。

表1 元素相关分析矩阵表

图2 谱系示意

2.2 成矿预测模型的建立

实际工作中发现银、锰、铅等含量随着深度的增加有降低的趋势，厚度向深部亦明显变薄，但由于矿体分布在标高不同的矿化带上，矿带之间有一定距离，加之在深部钻孔中亦出现有远高于地表的矿石品位，中深部亦有厚大的矿体，因此，矿体品位及厚度在空间上呈现一定的复杂性。本次尝试从矿体高程及厚度、锰含量、银含量探求一定的关联性，以建立该矿床深部成矿定量预测的一种方法与模型。

2.2.1 高程与银含量预测模型

为研究本区矿床的品位富集及厚度变化规律，对所有钻孔中矿化体及顶底板进行了取样，并记录下每个样品的标高位置，以X(样品银对应的标高)为横坐标，Y(样品银含量)为纵坐标，建立平面直角坐标系，为方便直观地反映银含量变化和标高的关系，对数据进行了简单的处理，按样品所处的标高不同，以10 m的高差统计出样品个数，分别求出平均值，根据数据对(Xi，Yi)作出散点图(图3)。

图3 银含量与标高散点

从图3可以看出，银含量区段和其所对应的标高大体呈线性关系，银含量随标高的降低而减少。锰、铅、锌等元素含量亦随标高的降低而减少(散点图略)，具备一元线性回归预测的基本条件[8]。

预测模型如下：

Y=a+bX

(1)

(2)

(3)

2.2.2 锰含量与银含量预测模型

矿区内银锰铅锌相关性很好，并且含量大都随矿体高程的降低而减少，但由于铅锌粒度较小,混在锰中不易观察,而锰多以独立矿物软锰矿、黑锰矿、黑锌锰矿、锰铅矿、黑铁锰矿形式存在[9]，表像特征明显,因此本次主要以锰的变化规律对银进行成矿预测。

以X(锰含量的对数值)为横坐标，Y(银含量的对数值)为纵坐标，建立平面直角坐标系，为方便直观地反映银和锰的关系，按前述方法对数据进行处理，并作出散点图见图4。

图4 银含量与锰含量(对数)散点

从图4可以看出，银和锰大体呈线性关系，并且银随锰含量的增加而增高。统计计算可知，锰和银相关系数0.86，相关性显著，由此可建立回归方程，从而以实测X值(锰含量值)求出Y的估算值(银的含量预测值)。预测模型如下：

Y=β0+β1X

(4)

(5)

(6)

2.2.3 高程与银矿体厚度预测模型

为研究矿床厚度在空间的变化规律，对各工程中主要矿体的高程及见矿厚度进行统计，以X(工程中见矿标高)为横坐标，Y(工程中矿体厚度)为纵坐标，根据各个数据对(Xi，Yi)作出散点图(略)，各工程见矿标高与其所对应的厚度大体呈线性关系，银矿体随标高的降低而变薄，亦符合一元线性回归预测矿体的先决条件。预测模型如下：

Y=θ0+θ1X

(7)

(8)

(9)

3 预测检验

3.1 预测结果

3.1.1 高程与含量预测结果

由预测模型得到计算结果为：Y=a+bX=180.23+0.36X

上述经验回归直线可以做出如下解释:银含量随矿体高程的增加而增加,换言之,每当矿体高程减小1 m,银含量将减少0.36×10-6;当赋矿高程减小500.64 m(180.23÷0.36)时,银含量趋于零。本次统计异常样品最低标高为2 152 m(矿区赋矿最低标高)，以2 152 m为基准点(0 m)，当高程下降278.42 m左右时，即标高在1 873.58 m时，矿体已不再具有工业意义(180.23-0.36×278.42，小于80×10-6)；当高程下降389.53 m左右时，即标高在1 762.47 m时，已不再是矿体(180.23-0.36×389.53，含量小于40×10-6)。因此预测主要矿体都赋存在1 762 m标高以上。

按前述方法同样可以得到锰的预测模型为：Y=a+bX=11 019+11.82X，意即当矿体高程减小1 m,锰含量将减少11.82×10-6;当赋矿高程减小932.23 m时,锰含量趋于零。

3.1.2 锰含量与银含量预测结果

锰含量与银含量预测模型得到计算结果：Y=β0+β1X=13.25+0.001 65X

上述回归方程表明：①当矿化体中某一样品锰的含量为X(×10-6)时，估算银的平均含量为13.25+0.001 65X(×10-6)；②矿化体中某一样品锰的含量每增加100×10-6，平均来说银的含量相应就增加0.001 65×100=0.165×10-6。

3.1.3 高程与银矿体厚度预测结果

由高程与银矿体厚度预测模型得到计算结果为：Y=θ0+θ1X=4.36+0.012X

上述结果可做出如下解释:银矿体厚度随高程的增加而增加，换言之，每当矿体高程减小1 m，银矿体厚度将减小0.012 m；当赋矿高程减小363 m(4.36÷0.012)时，银矿体趋于尖灭。目前矿区主要矿体最低标高为2 152 m，当高程下降363 m左右时，即标高在1 789 m时，矿体可能尖灭。这和高程与含量的预测结果(预测主要矿体都赋存在1 762 m标高以上)基本吻合。

3.1.4 表像特征对矿体的预测结果

La Yesca银锰多金属矿所有矿体在地表表现为铁锰含量很高的“铁帽”，在矿区南部的矿体中还可见到矿石呈蜂窝状、豆腐渣状，铁锰质大量流失，仅保留有石英硅质格架。由此看出本区矿床次生富集特征比较明显，在矿床形成之初品位较低，风化过程中淋滤溶液向下渗流，沿途与围岩发生交代作用，有用组分在有利部位富集沉淀下来[10]。后经长期的剥蚀及风化再淋滤，形成了现在的矿体银锰等含量在地表较高，向深部有所减少的规律性变化。

从上述矿体的品位、厚度等变化趋势规律分析，本区矿床虽处在优越的地理位置，但受自身的成矿环境限制，不具备形成超大型银锰多金属矿床的条件。

3.2 预测结果的可信度检验

在施工的探槽和钻孔内，从矿体中随机抽取20个样品列表统计(表2)，以检验预测结果的准确度。

表2 预测结果的检验

由表2可知，无论根据高程和锰含量均可大致预测银含量。以赋矿高程预测银含量最大误差为68%，最小4%，平均27%；以锰含量预测银含量最大误差为82%，最小4%，平均29%。

4 结 论

1)墨西哥La Yesca银锰多金属矿床主要成矿元素的空间分布特征及富集和贫化趋势，Ag、Mn、Pb、Zn元素密切相关，银、锰含量与标高存在着明显的线性相关关系，经对钻孔中岩矿石取样分析计算可知，Ag、Mn、Pb、Zn元素密切相关，这些元素能够比较直接地指示矿体赋存的空间位置。

2)基于矿床空间高程和锰品位变化规律对矿体银元素含量进行了定量预测，分别建立高程与银含量预测模型、锰含量与银含量预测模型和高程与银矿体厚度预测模型。

3)根据预测模型，通过分析计算，银含量随矿体高程的减小而减少，预测主要矿体都赋存在1 762 m标高以上；锰含量亦随矿体高程的降低而减少，每当高程减小1 m，锰含量将减少11.82×10-6；锰和银相关性显著，矿化体中某一样品锰的含量每减少100×10-6，平均来说银的含量相应就减少0.165×10-6；银矿体厚度随高程的减小而变薄，当标高在1 789 m时，矿体可能尖灭。