河北石湖金矿床101-4矿体构造叠加晕特征及找矿预测

巴正晨，刘彦兵，白会良，张友刚，耿晓飞，李玮，黄伟达

摘要：针对石湖金矿床101-4矿体，通过在180 m中段以下坑道采集构造叠加晕样品，分析矿体深部地球化学元素组合特征。结果显示：As、Sb、Hg为典型头晕指示元素，Au、Ag、Cu、Pb为典型近矿晕指示元素，Mo、Co、Bi为典型尾晕指示元素;矿体轴向分带具有明显反分带特征，表明成矿、成晕特征具有明显叠加现象;101-4矿体具有近矿晕强烈且分布范围大、连续特征，头尾晕相对较弱且分布范围略小、连续性较差，具有头尾晕叠加特征，结合头尾晕元素比值地球化学参数向深部具有先降低后升高的趋势，利用构造叠加晕找矿预测准则进行深部找矿预测，圈定了3处预测靶区。

关键词：构造叠加晕;找矿预测;盲矿体;101-4矿体;石湖金矿床

中图分类号：TD15 P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2022）03-0007-08doi：10.11792/hj20220303

引 言

自原生晕找矿预测理论及方法提出并逐步发展为构造叠加晕找矿预测方法以来，已在国内数十个黄金及有色金属矿山进行了找矿预测应用，并取得了良好的效果，尤其是对矿床深部找矿预测具有很好地指导作用[1-3]。

石湖金矿床处于太行山中段中生代北东向构造-岩浆成矿带，累计查明金资源量26 t，是太行山中段的大型金矿床。自石湖金矿床被发现以来，专家学者针对该矿床开展了大量研究，认为矿体主要分布于麻棚岩体南东侧并受控于近南北向断裂[4-7]，矿化类型主要为石英脉型，局部矿化较弱部位以蚀变岩型为主[8-9]，金矿化主要与硅化及黄铁矿化关系密切[10]，成矿流体以岩浆热液为主，成矿物质以壳幔混合来源为主[11-14]，成矿年代略晚于蚀变石英闪长玢岩且与麻棚岩体侵入时代接近[15-20]。此外，前人还利用地质及地球化学方法进行了大量的深边部找矿预测研究[21-27]。周边已发现的土岭、新开、丑泥口、秋卜洞等金矿床，与石湖金矿床具有相似的成矿地质背景和控矿因素。因此，加深对石湖金矿床的研究可为周边金矿床深部找矿提供借鉴。本文在前人工作的基础上，主要利用构造叠加晕找矿预测研究方法，重点分析了101-4矿体的深部地球化学特征，可为判断深部找矿潜力和指导进一步地质勘查提供依据。

1 区域地质背景

石湖金矿床所处成矿带的构造-岩浆活动既受海西期—印支期古亚洲洋构造域的影响，形成近东西向褶皱和挤压逆冲构造，又受中生代环太平洋构造域控制，形成叠加在东西向构造之上的北北东向构造-岩浆带。区域构造以早期东西向复式褶皱、中生代燕山期北北东向深大断裂和晚期北西向断裂为主要格架。区域出露地层为太古宙阜平岩群变质岩系，地层组合中表现出较明显的旋回性，由老至新可分为索家庄组、团泊口组、南营组、漫山組、木厂组和四道沟组，主要由角闪岩相到麻粒岩相的片麻岩和绿岩及碎屑岩夹层构成。区域岩浆岩主要为燕山期赤瓦屋岩体、麻棚岩体，岩性有石英闪长岩、花岗闪长岩、斑状花岗岩等（见图1）;同时，一系列与岩浆作用有关的基性、中酸性脉岩较发育，岩性有辉绿岩、闪长岩、正长斑岩、闪长玢岩、花岗闪长斑岩、花岗斑岩、伟晶岩、细晶岩等。

2 矿区及矿床地质特征

矿区出露地层主要为阜平群团泊口组和南营组下段，赋矿地层主要为团泊口组，岩性主要为一套由黑云母斜长片麻岩、斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、含矽线石钾长浅粒岩及大理岩等组成的中高级变质岩系。矿区主要构造为近东西向陈庄复向斜（自北向南由土岭东沟—三棱尖背斜、石湖向斜、大庄上—栗树台背斜组成）及叠加在其上的南北向、北西向、东西向断裂。其中，南北向断裂为主要控矿、容矿构造。麻棚岩体在矿区北西向2 km处出露，花岗斑岩、石英闪长玢岩等脉岩较为发育，尤其是石英闪长玢岩常作为矿体顶底板产出。

矿区已查明主要矿脉为101号脉、116号脉。其中，101号脉位于矿区中部，长3 200 m，宽10～40 m，走向330°～360°，倾向东，倾角55°～80°，呈似层状或脉状产出，走向上与石英闪长玢岩密切相关，含金石英脉在矿脉中呈脉状、囊状及透镜状产出。矿脉由硅质岩、绢英岩、石英脉、绿泥石化蚀变岩、蚀变片麻岩、蚀变石英闪长玢岩等组成。矿石类型主要包括石英脉型及破碎蚀变岩型，以蚀变岩型为主，矿体与上盘下盘围岩接触界线清晰。石英脉发育地段金矿化强度及金品位较高，石英脉不发育地段主要出现破碎蚀变岩型矿化体及片理化构造。在101号脉下盘、上盘位置分别控制了101-4矿体、101-2矿体，2条矿体大致平行产出，以其间的石英闪长玢岩为界，深部显示向南侧伏特征。含矿构造分支、构造转弯特征较明显，总体呈现出中部分散、南北两侧汇聚的特征。

101-4矿体（见图2-a））呈不规则脉状产出，走向358°～5°，倾向东，倾角53°～81°，平均68°。矿体沿走向和倾向均较为连续，走向最大连续长度约603 m，倾向最大延深约654 m，真厚度0.31～10.09 m，平均真厚度2.35 m，单工程金平均品位1.23×10-6～19.32×10-6，矿体金平均品位6.63×10-6。30～260 m标高，矿体厚度出现明显膨大;21勘探线—33勘探线，矿体总体厚度5～10 m，30 m标高以下再次收缩变窄（见图2-b））。矿体主要由含金黄铁矿化石英脉、多金属硫化物硅化蚀变岩、含金黄铁绢英岩等组成。该矿体为矿区规模最大、最主要的开采对象，180 m标高以上大部分已采空，仅剩余少量顶底柱。

3 构造叠加晕特征

3.1 样品采集测试

本次研究样品共45件，采自矿区101-4矿体180 m、130 m、80 m、30 m等中段，均为矿体主成矿期石英脉、硅化蚀变岩或黄铁绢英岩。成矿元素分析由中国冶金地质总局一局测试中心完成，分析元素14种：Au、Ag、As、Hg、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sb、Ba、W、Pb、Bi。测试方法：Au采用泡沫塑料富集—石墨炉原子吸收光谱法，Ag采用交流电弧发射光谱法，As、Sb、Bi采用氢化物发生—原子荧光光谱法，Hg采用蒸汽发生—冷原子荧光光谱法，其他元素采用电感耦合等离子体质谱法。

3.2 元素组合特征

3.2.1 元素相关性

对101-4矿体构造叠加晕研究样品测试结果进行相关性分析，利用SPSS Statistics20 软件计算元素间的相关系数，用以衡量各元素在成矿作用过程中的关系密切程度，结果见表1。由表1可知：Au与Co、Ni、W、Ba、Sb呈负相关，与其余元素呈正相关，特别是与Cu、Ag、Pb显示较强的正相关，表明上述3种元素伴随金成矿、成晕，形成相似的晕场特征。

3.2.2 R型因子分析

R型因子分析获得各因子内元素组合具有相似的内在成因特征。对14种成矿元素的测试数据利用SPSS Statistics20 软件进行因子分析，结果见表2。由表2可知：F1因子主要为Hg-Cu-Pb-Zn-（Ag）-Bi。F2因子主要为As-Ba-Ag-（Cu-Pb）-Co-（W-Mo-Bi），均显示低、中、高不同温度成矿元素的叠加特征。相对于F1因子，F2因子中的Ag及As、Co元素更突出，结合矿体中Ag能够达到伴生组分要求、载金矿物黄铁矿晶格缺陷常被As、Co等元素替代的机理，认为F2因子能够更好地反映成礦热液特征。F3因子为W-Ni-（Mo-Co）-（Ba），很好地反映了成矿热液的尾晕元素特征。F4因子为Au-（Ag-Cu），与101号脉主要矿化元素高度吻合，反映了成矿热液的近矿晕元素特征。F5因子为Sb-Mo-（Bi），反映头尾晕叠加特征。

3.2.3 元素轴向分带

计算元素的轴向分带序列可以分析各元素含量的垂向变化规律，同时可以通过确定的特征指示元素的排序进行深部找矿预测，具有重要的找矿勘查意义。本次采用格里戈良分带指数法分析101-4矿体元素轴向分带特征，按照该方法将矿体各中段的原始数据求平均值计算线金属量，将线金属量标准化为同一量级后求分带指数，结果见表3。

根据各元素最大分带指数所处中段，得到101-4矿体由浅到深的构造叠加晕轴向分带序列：W→Ba→Au→（Cu-Sb）→Ni→（As-Hg-Ag-Pb-Bi）→（Zn-Co）→Mo，出现了明显的反分带特征，如尾晕元素W处于Au的浅部，头晕元素As、Hg等处于Au、Cu的深部，表明成矿、成晕特征具有明显的叠加现象，应用构造叠加晕找矿预测准则进行深部找矿预测具有适用性。

3.2.4 特征指示元素及异常下限

根据元素相关性特征，筛选确定的典型头晕元素为As、Sb、Hg，典型近矿晕元素为Au、Ag、Cu、Pb，典型尾晕元素为Mo、Co、Bi。

对各种元素的含量特征进行分析，计算所有元素的平均值、标准差、方差。将大于“均值+3倍标准差”及小于“均值-3倍标准差”的数据剔除后，重新计算各元素均值、标准差、方差，对剔除3次或4次后计算得到各元素的平均值、标准差，使用“均值+2倍标准差”作为该元素的理论异常下限，适当调整使各元素出现异常的样品数量大致接近总样品数的1/3，最终确定实用异常下限，结果见表4。

3.2.5 构造叠加晕找矿预测模型

通过对元素异常特征的研究，认为矿体的近矿晕异常具有显示范围大、强度高的特征，其分布与矿体范围吻合度高，而头晕元素及尾晕元素异常强度较弱、范围较小，主要呈较零星的条带状分布，总体具有“近矿晕发育、头尾晕弱异常叠加”的特征。结合其构造叠加晕轴向分带序列出现明显的反分带特征、地球化学参数具有“升高—降低—再升高”的变化规律，显示成矿、成晕的叠加特征及深部发育盲矿特征。据此，建立了石湖金矿床构造叠加晕找矿预测模型（见图3）。

4 构造叠加晕特征及深部找矿预测

4.1 构造叠加晕特征

头晕元素中，As、Sb元素主要显示中带及外带异常特征，As元素异常主要出现在29勘探线以南的深部、23勘探线—25勘探线80 m中段以下，15勘探线—19勘探线130 m中段以下局部为中带异常（见图4）;Sb元素呈条带状断续分布于15勘探线以南

180 m中段以下位置，主要为中带及外带异常;Hg元素异常范围较大、分布较连续、强度较高，主要为内带及部分中带异常特征，在180 m中段主要分布于23勘探线—39勘探线，30 m中段主要分布于29勘探线—45勘探线，显示由北向南侧伏的特征，此外180 m中段8勘探线附近、80 m中段17勘探线附近也有部分异常显示;Ba元素异常零星分布，主要呈外带异常，局部显示中、内带异常。

近矿晕元素中，Au元素异常范围大、强度高、分布连续，在180 m中段异常主要出现在7勘探线—31勘探线及5勘探线以北，在80 m中段异常主要出现在23勘探线—41勘探线，30 m中段异常主要出现在25勘探线—31勘探线及39勘探线以南，总体显示内带异常特征，与工程控制矿体范围基本吻合（浅部中段无工程控制）;Ag元素异常特征与Au元素相似，其分布范围略大于工程控制矿体范围，在180 m中段主要分布在3勘探线附近、2勘探线以北、15勘探线—17勘探线及19勘探线—37勘探线，30 m中段主要分布在21勘探线以南，异常主要呈内带，局部呈中带或外带特征;Cu、Pb、Zn元素主要呈条带状分布于矿体深部中段5勘探线—37勘探线的南、北两端，且南端异常强度、范围总体高于北端，异常具有一定的侧伏特征，在2勘探线以北有Cu、Pb元素中、内带异常显示，与180 m、130 m中段坑道工程及深部钻孔控制矿体位置对应。

尾晕元素主要以零星中、外带或小范围的中、内带异常为主，异常范围较小、连续性较差;其中W元素主要在180 m中段8勘探线及5勘探线附近、130 m中段9勘探线—11勘探线、15勘探线附近、30 m中段39勘探线—41勘探线显示外带或中、外带异常;Mo元素主要在180 m中段8勘探线、130 m中段3勘探线附近、80 m中段19勘探线及23勘探线—27勘探线、30 m中段23勘探线—25勘探线、29勘探线附近及39勘探线以南位置显示中、外带或小范围内带异常;Co元素主要在130 m中段1勘探线附近、80 m中段17勘探线—19勘探线、29勘探线—37勘探线及30 m中段29勘探线—33勘探线显示外带或中带、局部内带异常特征;Ni元素主要在180 m中段8勘探线、130 m中段1勘探线—5勘探线、80 m中段17勘探线、29勘探线、30 m中段33勘探线、39勘探线—41勘探线显示外带异常特征;Bi元素主要在80 m中段17勘探线、21勘探线、29勘探线—39勘探线、30 m中段25勘探线—27勘探线、29勘探线—33勘探线、39勘探线—43勘探线显示内带及部分外带异常特征。

4.2 地球化学参数轴向变化规律

利用头晕與尾晕特征指示元素平均含量的比值或其累乘的比值作为地球化学参数，当该参数从浅部中段到深部中段出现连续下降特征，并在已知矿体尾部中段发生反转，即由降转升，则该变化可指示已知矿体深部有第二富集带（盲矿体）存在[1-3]。通过计算石湖金矿床101-4矿体各中段的w（As）/w（Bi）、w（Hg）/w（Co）、w（Hg）/w（Bi）、w（As）×w（Hg）/（w（Bi）×w（Co））、w（As）×w（Sb）/（w（Bi）×w（Mo）），得到该矿体的地球化学参数折线图（见图5）。

由图5可知：各地球化学参数自浅部向深部均显示了总体呈“升高—降低—升高”的特征。其中，w（As）/w（Bi）、w（Hg）/w（Bi）在180 m至90 m标高均呈现升高趋势，在90 m至80 m标高急剧降低，并在80 m至30 m标高再次升高;w（Hg）/w（Co）、w（As）×w（Hg）/（w（Bi）×w（Co））自180 m至130 m标高逐渐降低，在130 m至90 m标高反转升高，在90 m至80 m标高再次降低，在80 m至30 m标高出现反转升高;w（As）×w（Hg）/（w（Bi）×w（Co））在180 m至130 m标高呈现升高趋势，在130 m至80 m标高逐渐降低，在80 m至30 m标高出现反转升高。地球化学参数的转折出现在已知矿体的尾部，说明矿体尾部前缘晕特征开始变强，指示30 m标高深部存在明显金成矿作用叠加。

4.3 异常组合特征及深部找矿潜力

综合101-4矿体各元素异常特征，认为近矿晕元素Au、Ag主要发育大范围、高强度、连续的内带异常，Cu、Pb、Zn主要发育较大范围、较连续的中、内带异常，体现矿体向深部仍有较大延伸特征;其前缘晕元素As、Sb、Ba主要发育中、外带异常，Hg则主要发育中、内带异常分布于矿体深部中段;尾晕元素W、Mo、Co、Ni、Bi均发育较小范围、不连续的中、外带异常及局部中、内带异常，显示头、尾晕元素异常叠加特征。

矿体总体显示了近矿晕强烈、头尾晕异常叠加的特征，具有典型叠加成矿特征;同时，矿体地球化学参数向深部中段也出现转折升高的特征，因此在近矿晕元素异常延深及头尾晕异常叠加部位深部可作为有利找矿部位，本次共圈出B1、B2、B3 3处预测靶区（见图4）。

5 结 论

1）石湖金矿床101-4矿体叠加晕轴向分带序列由浅到深依次为W→Ba→Au→（Cu-Sb）→Ni→（As-Hg-Ag-Pb-Bi）→（Zn-Co）→Mo，出现了明显的反分带特征，表明成矿、成晕特征具有明显的叠加现象，应用构造叠加晕找矿预测准则进行深部找矿预测具有适用性。

2）101-4矿体头晕元素以As、Sb、Hg为代表在矿体深部中段主要显示中、外带异常或中、内带异常，近矿晕元素以Au、Ag为代表在矿体范围内主要显示内带异常及局部中、内带异常，尾晕元素以Co、Bi为代表在矿体深部显示局部的、小范围的中带异常及外带异常，总体具有近矿晕强烈、头尾晕异常叠加的特征。

3）矿体头晕与尾晕特征指示元素平均含量的比值或其累乘比值自浅部向深部具有先降低、后转折升高的现象，表明深部头晕元素特征开始变强，具有明显的金成矿作用叠加特征。

4）综合分析认为，在101-4矿体近矿晕元素异常延深及头尾晕异常叠加部位的深部圈定了3处预测靶区，可作为下阶段深部地质勘查和工程布置的重点方向。

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Structural superimposed halo characteristics of 101-4 ore body

and prospecting prediction in Shihu Gold Deposit，Hebei Province

Ba Zhengchen1，Liu Yanbing2，Bai Huiliang2，Zhang Yougang1，Geng Xiaofei1，Li Wei1，Huang Weida1

（1.Shihu Mining Co.，Ltd.，China National Gold Group Co.，Ltd.; 2.Beijing Jinyou Geological Exploration Co.，Ltd.）

Abstract：In the case study of 101-4 ore body of Shihu Gold Deposit，the structural superimposed halo research samples in the roadways below 180 m level are collected and the deep geochemical element combination characteristics of the ore body are analyzed.The results show that As，Sb，Hg are typical head halo indicator elements，Au，Ag，Cu，Pb are typical near-ore halo indicator elements，Mo，Co，Bi are typical tail halo indicator elements;ore body axial zoning shows obvious reverse zoning characteristics，indicating that the metallogenic and halo-forming characteristics exhibit obvious superimposition;the 101-4 ore body has the characteristics of near-ore halo，intense，large and continuous in distribution，while the head and tail halos are relatively weak and small and poorly continuous in distribution.The head and tail halos have superimposition features.Based on the tendency that the geochemical parameter of head and tail halo element ratio decreases in the deep before rises，deep prospecting prediction is made using the blind ore prediction criteria of structural superimposed halo，and 3 prediction target areas are delineated.

Keywords：structural superimposed halo;prospecting prediction;blind ore body;101-4 ore body;Shihu Gold Deposit