皖南金家山金矿地质地球化学特征及找矿方法

章贤能

(安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽 黄山 245000)

0 引 言

金家山金矿位于安徽祁门县城300°方向约11 km处，该区1∶20万区域地球化学扫面时发现了东源HS13 W-Mo-Bi-Pb-Zn-Ag分散流综合异常和大尖山Au20、谢家Au10等Au异常，1984年开展HS13异常区普查发现多条白钨矿体，证实HS13为矿致异常，并于21世纪初提交了祁门东源斑岩型钨(钼)大型矿床普查成果(汪应庚等，2010)；与之同期，根据1∶5万祁门县幅矿产调查水系沉积物成果，围绕分散流异常开展了廖家、金家山、黄古田等金矿勘查，发现一批金矿点，佐证了研究区地球化学找矿方法的可行性。

江南隆起带东段主要为新元古代浅变质岩褶皱基底，经历了晋宁、加里东等多期构造活动，基底岩层Au丰度较高，为江南隆起带金矿的初始矿源层(章贤能等，2020)；基底岩层中的断裂为热液活动通道，同构造期或期后流体萃取围岩中的Au元素形成含矿热液，交代浸染构造岩形成金矿体(叶天竺等，2014)。皖南砂金矿点和金分散流异常多、规模小，与研究区复杂类型金矿勘查结果相符，估算单个岩金矿体中金的金属量为6.55～86.64 kg，如何经济高效地找出基底岩层中低温热液成因的零星金矿体需要加强研究。通过金家山金矿地球化学特征的研究，探讨皖南基底浅变质岩区找金有效方法。

1 矿区地质特征

1.1 区域概况

金家山金矿位于扬子地块东南部(图1)，江南隆起带北缘历口构造区(唐永成等，2010)，出露新元古代浅变质浊积岩系，在江南隆起带周缘和内部凹陷蓝田盆地分布有南华—奥陶系盖层(李永成等，2014)。燕山期构造活动强烈，在祁门断裂(F1)上形成拉分盆地，沉积侏罗系、白垩系；构造线以北东走向为主，次为北西走向。区域上岩浆活动强烈，晋宁期见休宁花岗闪长岩的侵入，燕山期见黟县花岗闪长岩，东源、西源、大屋里花岗闪长斑岩侵入，其中东源岩体(146.00±0.73)Ma(秦燕等，2010)为东源钨矿成矿地质体。

图1 安徽祁门金家山地区区域地质图1-侏罗—白垩系/南华—奥陶系；2-南华—寒武系/南华—震旦系；3-震旦系/南华系；4-青白口系；5-上元古界大谷运组；6-上元古界牛屋组上段；7-上元古界牛屋组下段；8-上元古界环砂组；9-上元古界木坑组；10-上元古界板桥组上段；11-上元古界板桥组下段；12-白垩纪花岗岩；13-侏罗纪花岗闪长(斑)岩；14-历口构造区/鄣公山隆起带；15-地质界线/断层；16-断裂带；17-脆韧性断层带(F1边界断裂)；18-角度不整合；19-向斜轴线；20-背斜轴线；21-铜矿；22-金矿；23-多金属矿；24-矿区Fig. 1 Regional geological map of the Jinjiashan area,Qimen,Anhui Province

1.2 矿区地质

矿区出露上元古界环砂组和牛屋组褶皱基底岩层。① 环砂组(Pt3h)：为一套非纹层状层理的块状碎屑岩，以绿色为主，岩性为中厚层细砂岩、粉砂岩，夹薄层板岩(支利庚等，2014)，见递变层理，具高密度浊流沉积特征，发育鲍玛ADE、AE序列。② 牛屋组(Pt3n)：与下伏环砂组整合接触，以薄层紫色泥质板岩的出现为标志。下段(Pt3n1)以CDE和DE序列浊积岩为主，岩性以绢云板岩为主，夹细砂质粉砂岩及数层紫色泥质板岩；上段(Pt3n2)以块状砂岩为主，见含砾砂岩和(含炭)绢云板岩夹层，为AE序列浊积岩。

研究区褶皱见古溪背斜、白毛坑向斜、居士堂复背斜；断裂构造以北东向断层为主，次为北西向断层。控矿断裂呈北东向，倾向均为北西，表现为早期挤压，晚期张性或扭张性，充填硫化物矿化角砾岩(碎粒岩)或硅化岩，见廖家断裂、西坑断裂、樟源断裂等4条成矿结构面，其中廖家断裂为廖家金矿和黄古田金矿赋矿构造。区内未见岩浆岩出露，但见沿断裂及旁侧充填的岩浆岩脉，岩性为花岗(闪长)斑岩、闪长玢岩及少量辉绿玢岩。围岩蚀变较弱，表现为沿断裂带分布的线型蚀变，主要有硅化、绢云母化、毒砂矿化、黄铁矿化。

1.3 矿体地质

金矿体一般呈透镜状赋存在构造带中，长53.0～163.7 m，厚0.80～3.62 m。矿石自然类型为原生矿，工业类型属角砾岩型金矿，矿石为毒砂矿化碎粒岩、黄铁矿化碎粒岩、毒砂矿化硅化岩等，Au品位为0.90～17.6 g/t，矿床平均品位为3.00 g/t；伴生As，质量分数为0.080%～1.13%；少数伴生银，含量为1.10～3.80 g/t。矿石矿物为毒砂、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、褐铁矿、自然金；脉石矿物为石英、长石、绢云母、碳酸盐矿物和黏土矿物。矿石结构有自形-半自形晶粒状结构、他形粒状结构、交代假像结构、碎裂结构、包含结构等；矿石构造以浸染状构造为主，少量细脉状构造。矿体无夹石，赋存在浅变质基底岩系构造带中(张家嘉等，2019)，矿体围岩主要有碎粒岩和片理化碎粉岩、环砂组变质粉砂岩、牛屋组绢云板岩。

2 地球化学特征

2.1 土壤地球化学测量特征

在金家山、廖家、黄古田3个矿区连片区域开展土壤地球化学测量，勘查区面积为103.16 km2,共采集28 169件土壤样品，分析结果合并统计提取的元素特征值(表1)表明：强烈富集元素为Sb、Bi(富集系数>4)，其他元素为显著富集(富集系数2～4)；从变异系数来看，Mo、Au强烈分异(变异系数>2)，变异系数大说明分布范围广且不均匀，参与了次生富集成晕作用及过程，易形成地球化学异常，成矿可能性较大(章贤能等，2017a,b)。区内Au异常规模较小(图2)，与As元素异常套合较好，Au-As形成一定规模的异常区、带。从土壤元素叠加强度分析，区内Pb、Cu、Zn为同生型(K<1.5)，Sb、As、Bi、W为改造型(1.514)。Au具有较高叠加强度值，说明研究区地质体遭受的后期各种地质作用叠加对金矿成矿有利。

图2 金家山地区土壤地球化学测量Au异常图Fig.2 Au anomaly in soil geochemical survey in the Jinjiashan area

表1 金家山地区土壤地球化学分析统计结果Table 1 Statistics of soil geochemical survey data in the Jinjiashan area

2.2 岩石地球化学测量特征

研究区开展了30.2 km岩石剖面测量，采集了2 915件岩石光谱样品，结果(表2)显示：区内强烈富集As、Sb(K>4)，Au、W、Bi、Cu、Mo为显著富集(K为2～4),Pb、Sn、Zn属较富集元素(K为1.25～2)，Ag为稍富集元素(K为1～1.25)；从矿区岩石变异系数看，As、Au、Bi、Mo强烈分异(C>2)，Pb、Sb、Ag、W分异(C为1～2)，Cu、Zn弱分异(C为0.5～1)，Sn为正常元素(C为0.25～0.5)。综上，矿区Au、As、Sb相对富集，Au、As强烈分异，说明Au、Sb、As分布范围广而不均匀，岩层构造扰动可造成Au、As、Sb元素富集，形成原生晕异常，具有成矿的可能性(李玉松等，2016)，这与研究区附近的廖家、黄古田金矿点和桃丰山锑矿已知主矿种元素相符。Au具有研究区岩石最高的变异系数、叠加强度、蚀变-矿化强度，在圈定的Au-As组合异常区已发现Au矿化，说明Au在区内有成矿可能。构造岩中Au平均值远高于其他岩性体，富集系数也较高，佐证了后期构造活动造成了Au的叠加富集(徐自生等，2019)。

表2 金家山地区各类岩性岩石地球化学分析统计结果Table 2 Statistics of lithogeochemical testing data of various rocks in the Jinjiashan area,Qimen

运用SPSS软件计算矿区岩石样品各元素的Pearson相关性系数，将≥0.30确定为显著相关，结果Au与As相关性系数为0.395，Sb与As为0.413，Pb与Zn为0.434；其余元素相关性系数<0.30。Au与As、Sb，Pb与Zn相关系数较大，反映矿区主要成矿元素具有原生组合特征，矿区已知矿体Au与As正相关，低温Au-As元素组合异常可作为该区找矿靶区。岩石样品结果采用最邻近元素聚类方法进行R型聚类分析，获取元素聚类分析谱系(图3)。

图3 金家山地区岩石元素R型聚类分析谱系图Fig.3 R-clustering analysis of rock elements in the Jinjiashan area

当距离系数<5时，将区内成矿元素分为8簇：第一簇为Pb、Zn，首先聚类；第二簇为Au、As、Sb，为研究区矿致异常组合；其余簇为单元素。当距离系数<20时，将区内成矿元素分为2类，即W、Mo、Cu、Ag、(Bi)簇，Pb、Sn、Zn、Au、As、Sb簇。区内未圈出中高温元素化探异常，故中高温元素不作为该区找矿重点。图3显示As与Sb先聚类，后与Au聚类，As可作为Au的成矿介质，已发现的Au矿体普遍见毒砂矿物，因此Au-As组合异常可作为金矿地球化学找矿标志(章贤能等，2017a，b)。

研究区因子分析显示，11个元素主因子特征值方差贡献均<25%(表3)，说明各元素的综合信息分散，物质来源和成因较复杂。第1、2、3个特征值较大，第4个特征值开始下降，前3个因子累积贡献率达48.12%，基本可代表区内11个元素的原始信息。

表3 金家山地区岩石元素因子分析初始特征值及旋转载荷特征值Table 3 The initial eigenvalue and rotated component matrix eigenvalue of factor analysis of rock elements in the Jinjiashan area

前3个主因子经旋转后的因子载荷矩阵(表4)显示：第一主因子F1中As、Au、Sb占较大载荷，为低温元素组合；第二主因子F2中W、Cu、Mo、Bi占有较大载荷；第三主因子F3中Ag、Zn、Pb、Sn占有较大载荷。研究区金矿为构造岩，赋存在断裂中，与毒砂矿化呈正相关，与第一因子结果吻合。

表4 金家山地区岩石元素旋转因子载荷矩阵Table 4 Rotated component matrix of rock elements in the Jinjiashan area

2.3 Au成矿元素原生晕异常特征

研究区中高温元素多与背景相当，因此将低温元素组合Au-As-Sb作为重点。Au、As在土壤地球化学异常浓集带内重现性好，表明局部存在矿化体。DP02、DP08、DP16分别用于解剖AP8 Au-As、AP3 Au-As、Au-17土壤异常，原生晕异常再现，落在F8、F9、F10断层上，据此施工的TC01、TC21、TC36见金矿化现象，在TC01、TC36见工业矿体，较好地圈定出金矿化带。

研究区金矿的形成与Au高丰度浊积岩地层相关，根据岩石样品光谱分析统计结果，浊积岩层Au丰度为1.55 mg/t，受构造扰动后构造岩Au品位均值显著提高，达16.76 mg/t(章贤能等，2020)，各类岩性Au平均品位为3.03 mg/t，约为中国东部地壳元素丰度的4倍。从容矿构造围岩来看，金矿化与环砂组变质细碎屑岩、牛屋组绢云板岩夹细砂质粉砂岩密切相关，尤其是砂岩类岩石性脆，在构造运动及演化过程中不同程度碎裂，有利于矿质渗透(龙刚等，2013)，含矿热液运移淬取围岩中的含矿元素，在一定构造部位聚集成矿(谢桂青等，2017)。

3 找金方法

皖南金家山、廖家、黄古田3个矿区找金涉及地球物理、地球化学、地质测量、探矿工程方法。

3.1 地球物理找矿

3个矿区共测定了209件岩矿石物性样品(表5)。从物性参数(112 km2磁法扫面、26.34 km高精度磁法剖面)看，磁法可大致圈出线性断裂带；区内含金构造岩具低阻、中高极化特征，与围岩物性差异大；从16 km激电中梯剖面和1.5 km2激电中梯扫面看，电阻率法效果差，视极化率可较好地圈出构造岩浆岩带。

表5 金家山地区岩石样品物性参数统计结果Table 5 Statistical results of physical properties parameters of rock samples in the Jinjiashan area

3.2 地球化学找矿

皖南地球化学找金效果较好。研究区1∶20万重砂分析和水系沉积物测量时，廖家、西坑、樟源、黄古田4处金矿点受采样密度所限均未圈出Au异常(图4)。1∶5万祁门县幅矿调水系沉积物测量(4.02点/km2)圈出上述金矿点异常(图5：HS7、HS11、HS14、HS15)，说明合理的水系样点密度可快速确定土壤靶区。1∶1万土壤测量围绕水系异常和北东向构造布设，比较廖家矿区100 m×20 m与黄古田、金家山100 m×40 m两种采样网度，100 m×40 m采样网度即可基本圈出Au异常，穿过土壤异常浓集中心的岩石剖面测量可大致查明异常源或发现金矿化体。

图4 金家山地区1∶20万水系沉积物异常图1-白垩系/震旦系；2-南华系/青白口系；3-上元古界大谷运组；4-上元古界牛屋组；5-上元古界环砂组；6-白垩纪花岗岩；7-侏罗纪花岗闪长岩；8-地质界线；9-断层；10-水系综合异常；11-Au异常；12-As异常；13-铜矿/多金属矿；14-公路Fig. 4 Anomaly map in the geochemical survey of stream sediment at the scale of 1∶200 000 in Jinjiashan area,Qimen

图5 金家山地区1∶5万水系沉积物异常图1-水系；2-公路；3-水系综合异常；4-铜矿；5-金矿；6-多金属矿；7-山峰Fig. 5 Anomaly map in the geochemical survey of stream sediment at the scale of 1∶50 000 in Jinjiashan area

3.3 地质测量和探矿工程找矿

研究区地质测量垂直构造线布置，填图前将土壤高点坐标输入GPS，针对性解剖、追索土壤异常源，圈出控矿构造带，在指示意义的点采集块状化学样品，了解矿与非矿构造岩；探矿工程布置在土壤异常高点物质移动带上方、岩石地球化学剖面高值或地质测量圈出矿化体的位置，用于追索圈定金矿带。

4 结 论

(1)金家山金矿为角砾岩型金矿，呈透镜状赋存于断裂带中，矿体围岩为Au丰度值较高的新元古代浅变质浊积岩系，金矿伴生砷，Au-As地球化学组合异常利于找金。

(2)通过数十年的勘查，认为在江南隆起带东段地球化学配合地质测量和探矿工程是有效的找金方法：首先利用1∶20万分散流异常叠加遥感卫片解译线性断层区块，开展1∶5万水系沉积物测量，圈出土壤工作靶区；然后在土壤Au异常浓集中心测制岩石地球化学剖面，或直接动用山地工程解剖异常，追索和圈定金矿(化)体。