陜西葫蘆溝金礦找礦地球化學模型與找礦標志

　　吳二  劉巍 劉奕志  藍妮拉  馮莉

　　(1.桂林理工大學博文管理學院，廣西 桂林 541006；2.內蒙古第五地質礦產勘查開發院，包頭 014010；3.桂林理工大學，廣西 桂林541006；4.中國建筑材料工業地質勘查中心廣西總隊，廣西 桂林 541002；)

　　摘要：通過對陜西葫蘆溝金礦部分微量元素與烴類組分在不同中段的的含量變化及在礦體周圍的異常展布特征和富集規律的分析和總結，得出該礦床原生暈分帶序列為甲烷、乙烷、丙烷、Zn、As、Ag、Sb(礦前緣)→Ag、Ni、Mn、異丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯(礦頭)→Hg、Pb、Ag、Au(礦中)→Co(礦尾)，建立了礦床地質-地球化學找礦理想異常分帶模型，并總結了找礦標志，為其深部以及外圍地區的找礦預測評價提供了科學依據。

　　關鍵詞：微量元素；烴類組分；金礦

　　0  引言

　　前人對葫蘆溝金礦地區的研究工作不少，但主要集中礦床的地層、構造、礦石特征等內容的描述，對礦區深部及外圍是否存在盲礦體及礦體的分布深度研究較為缺乏；在找礦方法中，大多依賴于鉆探工程，存在一定的盲目性，并且隨著礦山采選能力大幅提高，礦山保有儲量不足，為延長礦山壽命，急需加強對礦山深部和外圍的找礦工作。但是傳統的地球化學勘查方法由于反映深度較淺，越來越不能滿足新的找礦需要，開發一些反映深度大、有效、快速的找礦勘查新技術已勢在必行。為此，本文依據烴汞氣體組分揮發性強、遷移距離遠、與金屬礦床存在一定成因關系等特點[1~4]，通過研究部分微量元素和烴類組分在礦體周圍的分布規律，建立礦床地質-地球化學找礦模型和找礦標志、為其突破深部及外圍找礦提供科學依據。

　　1  區域地質背景

　　陜西葫蘆溝金礦位于華北地臺南緣之豫西斷隆區太華隆起西段南側，北與汾渭地塹相接，南與金堆凹陷毗鄰，在成礦區域劃分上屬小秦嶺金礦帶西段[5]。

　　區域中北部出露地層主要為太古界太華群（Arth）大月坪組、板石山組、洞溝組、三關廟組、秦倉溝組的黑云斜長片麻巖巖石以遭受區域變質和不同程度的混合巖化為特征，區域南緣主要出露中元古界高山河組（Pt2g）濱海相碎屑巖沉積建造和龍家園組（Pt2l）淺海相鎂質碳酸巖鹽沉積。

　　區內構造較為復雜。由軸向近東西向的大月坪-金羅斑復（式）背斜、山前大斷裂、朱家溝斷裂組成本區基本構造骨架；朱家溝斷裂以南則以北東-北東東向斷裂為主。區域金礦床的產出嚴格受上述構造制約[6]。

　　區域巖漿巖主要為元古代晉寧期和中生代燕山期花崗巖，太古代花崗巖在朱家溝大斷裂北側有出露，巖體遭受了較強的區域變質作用，巖性為片麻狀花崗巖；晉寧期花崗巖在區域上主要沿朱家溝深大斷裂兩側分布，呈巖株狀出露，巖性為黑云母花崗巖；燕山期花崗巖類侵入巖在數量上是以小巖體為主，巖性為黑云母花崗巖，主要巖體有華山巖體、文峪巖體。區域巖漿巖大多沿北東向斷裂和東西向深大斷裂交匯部位產出，在分布格局上受深大斷裂構造控制。小秦嶺金礦帶中金礦體一般產于距花崗巖體2～7km范圍。本區脈巖亦較發育，主要有輝綠巖脈、煌斑巖脈、花崗斑巖脈、正長斑巖脈等脈巖產出。規模較大的有孫家溝輝綠巖脈、葫蘆溝南部輝綠巖脈、白臺正長斑巖脈等[7]（圖1）。

       圖1 小秦嶺金礦田地質略圖[8]

　　Q-第四系沉積物；Jx-中遠古界碎屑巖和碳酸鹽巖；Arth-太古界太華群；

　　γ31-早白堊世花崗巖；γ32-中遠古代花崗巖；1-背斜；2-斷裂帶；3-金礦床；4-省界

　　2  礦區地質特征

　　礦區出露地層主要為太古界太華群秦倉溝組（Arth）的各種片麻巖類，是礦區主要含礦層位，巖石普遍遭受混合巖化作用，形成各類混合巖化片麻巖及混合花崗巖。礦區東北部有大片混合花崗巖出露。片麻理走向255～310°，傾向北北東-北東，傾角40～70°。在礦區南部則主要為中元古界高山河組（Pt2g）紫紅色變石英砂巖夾泥砂質板巖等。高山河組以呈角度不整合接觸覆蓋于秦倉溝組之上[9]。

　　礦區褶皺構造簡單，為大月平-金羅圖班復背斜南翼，區內呈單斜構造。斷裂構造發育，按空間展布分為三組，即東西向斷裂、北東-北北東向斷裂、北西向斷裂。控制礦體產出的構造為北東-北北東向高山河-駕鹿斷裂。在斷裂帶內巖石破碎，為碎裂巖、角礫巖及糜棱巖，局部出現擠壓片理化帶，表現出韌-脆性斷裂構造性質。

　　葫蘆溝礦床內主主要有KTⅠ、KTⅡ、KTⅢ三條金礦體。其中以KTⅡ號礦體為代表，金礦體主要賦存與進東西向的構造蝕變帶中，形態較為簡單，主要呈脈狀，沿走向或者傾向具膨脹狹縮、分枝復合等特點，及呈串珠狀分布。礦體產狀較穩定，與含金蝕變帶基本一致，走向一般70～90°，傾向南東，傾角53～65°，平均傾角56°。

　　黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦和閃鋅礦尾主要的礦石礦物。石英、鉀長石、方解石、絹云母和綠泥石是主要的脈石礦物。礦石結構以它形～半自形、自形晶粒結構、壓碎結構為主。礦石構造以團塊狀、碎裂狀構造為主。

　　礦區圍巖蝕變強烈，受成礦期斷裂構造控制明顯，硅化、鉀化、黃鐵礦化、方鉛礦化與金關系尤為密切，其次圍巖蝕變有綠泥石化和碳酸鹽化。

　　圖2 葫蘆溝金礦床地質簡圖[9]

　　Q-第四系；Pt2g-中元古界高山河組；Arth-太古界太華群；

　　Hr-混合花崗巖；βμ-輝綠巖；γ5-構造破碎帶；SB-1-蝕變帶及編號；F-斷層

　　3  原生暈特征和分帶規律

　　3.1 不同中段各元素（組分）含量變化

　　為了弄清葫蘆溝金礦的各元素（組分）異常分布范圍、異常強度、分布規律等，分別在礦區的84線的地表、1300中段、1270中段及1240中段不同標高進行了系統巖樣分析，結果見表2-11。

　　(1)主成礦元素Au與Hg、Sb具有從地表→1300中段→1270中段→1240中段含量逐漸升高的變化特征；Pb、Mn、Ag、Zn、Co、As元素含量的變化特征有些相似，從地表→1300中段→1270中段含量逐漸增大，在1270中段達到最大值，再從1270中段→1240中段含量再慢慢降低的變化規律；Ni元素的含量從地表→1300中段→1270中段→1240含量逐漸降低的變化規律；Pb、Ag、Co分別在1270中段最高，1240中段次之的變化特征。

　　(2)烴類組分含量變化規律類似，均在從地表→1300中段呈增高，1300中段→1270中段呈降低，1270中段→1240中段再變高，在1240中段達到最大值。從中可看出，首先，烴類組分主要分布于已知礦體的頭部；其次，在1240標高以下，可能還存在新的礦化體或者1240中段的礦體往深部還有一定的延伸；第三，1300中段與1270中段之間是已知礦化最集中的地段。

　　結合各微量元素和烴類組分在不同中段的變化規律顯示，主成礦元素Au從地表→1300中段→1270中段→1240中段逐漸升高的變化特征，烴類組分從地表→1300中段→1270中段→1240中段呈升高→降低→升高，于1240中段達到高值的變化趨勢。

　　表1 葫蘆溝金礦各元素（組分）在不同中段的含量平均值

　　注：(1).Au、Hg含量單位為×10-9，其余元素含量單位為×10-6；(2)烴類含量單位為μl/kg；(3)參加統計的樣品共45件，全部為巖石樣;樣品中各類烴類組分均由惠普公司Agilant6820 型氣相色譜儀分析，測試單位為桂林礦產地質研究所。

　　3.2 已知礦體周圍各元素（組分）展布特征

　　(1)主成礦元素Au（圖3）主要有4個異常濃集區，第一個位于KTⅠ的地表露頭，濃度分帶清晰，異常呈長條帶狀沿KTⅠ對稱分布，濃集中心位于地表10號采樣點附近；第二個異常帶分布在KTⅡ兩側，從1300中段中部13號采樣點穿過1270中段7號采樣點一直延伸至1240中段9號采樣點，為KTⅡ礦致異常帶；第三個異常帶呈港灣狀分布在1270中段1-3采樣點與1240中段1號采樣點范圍內；第四個異常帶呈半橢圓狀分布在1240中段14-16號采樣點范圍內KTⅢ周圍并有向深部延伸的趨勢。

　　(2)Hg（圖3）KTⅠ下部1270中段2號采樣點周圍呈橢圓狀沿礦體分布并有弱異常呈長條帶狀沿礦體延伸至中部，向下延伸至1240中段；KTⅡ周圍礦體呈不規則條帶狀沿礦體分布，總體上礦體中下部異常濃度較強而礦頭異常濃度較弱；KTⅢ中部1240中段15號采樣點異常較礦體上下盤較弱，尤其上盤尤為明顯，異常帶在礦體上盤呈半橢圓狀并有向深部延伸的趨勢；另外在1300中段1號采樣點周圍有較強異常。

　　(3)甲烷、乙烷（圖4）的異常濃集區的分布特征相似，規模大、強度高的異常濃集區主要分布在1300中段、1240中段。在KTⅠ中部呈長條帶狀沿著礦體分布，礦體尾部下盤呈似橢圓狀，礦體尾部上盤呈長條帶狀向深部延伸；KTⅡ頭部呈似橢圓狀沿礦體分布；KTⅡ尾部上盤與KTⅢ下盤之間有一舌狀異常帶向深部延伸；KTⅢ前緣1300中段23號采樣點周圍異常帶呈長條帶狀與礦體平行分布。

　　(4)乙烯、丙烯（圖4）的異常分布特征類似，在KTⅠ中部呈長條帶狀沿著礦體分布，礦體尾部下盤呈似橢圓狀，礦體尾部上盤呈長條帶狀向深部延伸；KTⅡ頭部呈似橢圓狀沿礦體分布；KTⅡ尾部上盤與KTⅢ下盤之間有一舌狀異常帶向深部延伸；KTⅢ前緣1300中段23號采樣點周圍異常帶呈長條帶狀與礦體平行分布；地表10、18、22號采樣點附近有舌狀異常帶，整體上乙烷異常強于丙烷。

　　(5丙烷、異丁烷、正丁烷（圖4）異常分布特征相類似，在KTⅠ前緣、中部呈長條帶狀沿著礦體分布，礦體尾部上盤呈長條帶狀向深部延伸；KTⅡ頭部呈似橢圓狀沿礦體分布；KTⅡ尾部上盤與KTⅢ下盤之間有一舌狀異常帶向深部延伸；KTⅢ前緣1300中段23號采樣點周圍異常帶呈長條帶狀與礦體平行分布；地表5、14、18、22號采樣點附近有舌狀異常帶，整體上乙烷異常強于丙烷。

　　綜上所述，微量元素Ag、As、Pb、Sb的異常發育（附圖3），且異常的形態、濃集中心的位置較吻合，尤其在KTⅠ、KTⅢ周圍的展布形態，除Pb在KTⅠ頭部無異常之外其他異常形態非常相似；Co、Ni在地表都表現為強異常，且異常展布形態非常相似，Ni向深部逐漸減弱，但是Co向深部呈減弱再增強的變化趨勢。而各烴類指標異常較發育，甲烷和乙烷的輕烴類，乙烯和丙烯的烯烴類，丙烷、異丁烷及正丁烷的重烴類組分，它們的異常展布形態、高值異常區在已知礦體周圍的空間展布位置及在不同標高的展布規律十分類似。其異常展布的形狀與其它微量元素的異常有較為明顯的差異，不管是烷烴還是烯烴，在已知礦體中或其附近的含量均較低，與其它元素異常具有鑲嵌結構；同一濃集中心周圍從甲烷-乙烷-乙烯-丙烯-丙烷-正丁烷-異丁烷異常范圍依次縮小，強度逐漸減弱；地表由輕烴-重烴異常逐漸增強，異常分布范圍逐漸增大，且異常變化由輕烴異常地表強度大于深部逐漸過渡到地表重烴異常強于深部。

　　圖3 葫蘆溝金礦84線Au、As、Sb、Hg異常剖面圖

　　1-礦化體及編號；2-采樣點位置

　　（注：Au、Hg的單位為×10- 9，其他微量元素單位為×10- 6）

　　圖4 葫蘆溝金礦84線甲烷、乙烷、丙烯、正丁烷異常剖面圖

　　1-礦化體及編號；2-采樣點位置

　　（注：烴類單位為×μl/kg）

　　3.3 原生暈分帶特征

　　為了解葫蘆溝金礦不同元素的異常分帶結構，運用數學的統計方法得出了該礦區的從地表→1300中段→1270中段→1240中段的軸向分帶指數（表2）：

　　表中可知，礦前暈的元素為：Ag、Zn、As、Sb；礦頭暈：Ni、Mn、異丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯；礦中暈：Hg、Pb、甲烷、乙烷、丙烷；礦中下暈：Co、Au。與李惠、陳遠榮等總結的礦床地球化學異常分帶綜合軸向（垂直）序列（表3）比較得出：

　　(1)礦床分帶序列中Hg、明顯偏下，出現在礦體中部，形成前緣暈與礦體暈疊加，Bi、Au等礦體暈出現在礦體中下部，指示1240中段的礦體向深部還有一定延伸或者深部存在第二個礦段。

　　(2)Mn、Ni等礦尾暈組分在分帶序列中靠前，這可能是由于上下礦體原生暈疊加作用的結果，在1300中段上部的礦體下部暈疊加到了這一層礦體的上部暈，從而使Mn、Ni等在序列的上部得以富集，這也進一步說明了葫蘆溝金礦的多期次疊加成礦的特點。

　　(3)Au、Co等礦中上部組分在分帶序列中偏下，這說明了礦體的主成礦組分在已知礦體的下部達到最高值，預示著已知礦體向深部還有延伸。

　　表2 葫蘆溝金礦84線不同中段軸向分帶指數

　　表3 葫蘆溝金礦各組分軸向分帶序列與正常元素分帶序列對比表

　　3.4 地球化學找礦模型

　　分析各組分在礦床軸向分帶指數特征，以及各組分在礦體附近及空間的分布規律、元素組合特征及分帶指數特征經進一步整理，得出葫蘆溝金礦金礦各元素（組分）的找礦地球化學異常理想模型（圖5）。

　　圖5 葫蘆溝金礦找礦地球化學異常理想模型圖

　　3.5 找礦標志

　　(1)地質標志

　　綜合分析礦床成礦地質背景、礦床成因以及地球化學特征，總結出葫蘆溝金礦的找礦標志：

　　①地層巖性標志：本區礦體主要賦存于太華群地層或靠近高山河組不整合面處，因此，太華群古老變質巖區和不整合面附近是找礦標志。

　　②構造標志：本區金礦體均賦存于北東-北東東向斷裂破碎帶中，因此，北東-北東東向斷裂破碎帶是找礦的構造標志。

　　③圍巖蝕變標志：圍巖蝕變中，硅化、黃鐵絹英巖化組合與金礦化關系密切，是找礦的直接標志。多金屬硫化物的疊加，金礦化明顯增高。因此多金屬硫化物富集地段，是尋找富礦段的重要標志。

　　(2)地球化學標志

　　①如果Au與Ag、Cu、Ni、Mn、重烴類和烯烴形成高值異常異常，預示著離礦體已經不遠而且礦體往下具有一定延伸。

　　②如果金呈現低緩的弱異常，而烴類氣體、Sb、As、Ag等元素形成高值異常濃集區時，可能該區深部存在盲礦體。

　　③當Hg、Pb、Au、Ag出現強異常，烴類組分、Sb、As等元素異常較弱時，表明已知礦體往下有一點延伸，但深部存在盲礦體的可能性不大；如果作為礦前緣暈的輕烴類氣體和礦頭暈的As、Sb、Hg形成高值，表征深部存在盲礦體的可能性較大；

　　④如果Au含量遠遠小于0.1g/t，若有Mo、Co、Bi等元素的形成高值異常，則表明深部成礦潛力有限。

　　⑤在計算指示元素的軸向分帶序列時，作為礦前緣暈的無論是烷烴還是烯烴或者礦頭暈的Sb、As等出現在反分帶現象，則預示已知礦體往深部還要一定延伸或者深部存在較大的找礦潛力。

　　4  結論

　　(1)烴類組分中，無論是甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷還是乙烯、丙烯在空間上烴類組分異常與金異常有明顯的分帶。首先是在平面上表現為烴類環帶異常內側的低值區正好是金礦化體的富集區，在剖面上則是烴類組分兩高值異常峰之間的低值區是礦化體的主要富集區，它們之間形成明顯的鑲嵌結構。

　　(2)葫蘆溝金礦床原生暈分帶序列為甲烷、乙烷、丙烷、Zn、As、Ag、Sb(礦前緣)→Ag、Ni、Mn、異丁烷、正丁烷、乙烯、丙烯(礦頭)→Hg、Pb、Ag、Au(礦中)→Co(礦尾)。

　　(3)通過研究各烴汞氣體組分和部分微量元素在礦體周圍及軸向上的變化規律，建立了礦床地質-地球化學找礦理想異常分帶模型，并總結了找礦標志。該找礦模型及找礦標志可為本區及外圍地區找礦評價提供參考依據。

　　參考文獻

　　[1]陳遠榮，賈國相，徐慶鴻.氣體集成快速定位預測隱伏礦的新技術研究[M].北京：地質出版社，2003.9.

　　[2]張苗苗，陳遠榮，張志偉等.氣態烴在鏵廠溝金礦找礦中的應用[J].中國地質，2008，（04）：738-745.

　　[3]陳曉雁，陳遠榮.李昌明等.烴氣測量法在廣西南丹縣大廠鎮更莊地區找礦潛力評價中的應用[J].地質通報,2012,31(1):120-125.

　　[4]吳二，陳遠榮，蔣慧俏等.龍口鉛鋅礦地球化學異常分帶及找礦標志[J].金屬礦山，2013，(8):84-87.

　　[5]欒世偉.小秦嶺金礦成礦的物理化學條件[J].成都地質學院學報，1984，（3）：16-28.

　　[6]胡正國，錢壯志.小秦嶺西段拆離-變質雜巖核構造[J].地質找礦論叢,1994,9(2):58-66.

　　[7]武興宇.陜西小秦嶺金礦床中金的賦存狀態及分布規律[J].有色金屬礦產與勘查，1998，7（4）：222-227.

　　[8]聶鳳軍，江思宏，趙月明.小秦嶺地區文峪和東闖石英脈型金礦床鉛及硫同位素研究［J］.礦床地質，2001，20（2）：163-173.

　　[9]閻軍，宮同倫.陜西洛南葫蘆溝剪切帶型金礦床的構造特征及成礦模式［J］.西北地質科學，1991，（1）：55-68.