山东平邑归来庄金矿原生晕特征及深部远景.docx
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山东平邑归来庄金矿原生晕特征及深部远景
山东省平邑县归来庄金矿原生晕特征及深部远景
孟腾飞，司荣军，董塬峰，张世怡
（河南理工大学资源与环境学院，河南焦作454000）
摘要：
归来庄金矿床位于华北板块鲁西隆起区之内，是鲁西地区规模最大的金矿床。
本文以归来庄金矿床地质特征为基础，从原生晕元素分带、地球化学参数、原生晕模型等多方面研究了归来庄金矿床主矿体原生晕地球化学特征，以期为深部找矿进行理论指导。
原生晕轴向分带特征明显：
F-V-Mo-Se-Pb-Bi-Ag-Au-Sb-As-Tl-W，存在“反向分带”特征及前尾晕叠加特征；指示性元素衬度系数显示Au元素在不同标高的富集程度，反映了成矿作用具有多阶段、多期矿化叠加的特征；剥蚀参数变化向深部有上升趋势且剥蚀参数较大，指示矿体沿倾向方向深部有延伸或深部存在盲矿体。
综合矿体原生晕轴向分带特征、地化参数特征以及构造特征，推测矿体深部具有较大找矿潜力。
关键词：
原生晕；归来庄金矿；地球化学特征；平邑
中图分类号：
P618.51文献标志码：
A
ThePrimaryHaloCharacteristicsandDeepMetallogenicProspect
ofGuilaizhuangGoldDepositinPingyi,ShandongProvince
MENGTengfei，SIRongjun，DONGYuanfeng，ZHANGShiyi
（InstituteofResources&Environment，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000，China）
Abstract:
GuilaizhuanggolddepositislocatedintheLuxiupliftofNorthChinaplateandit´sthelargestgolddepositinLuxiarea.BasedonthegeologicalcharacteristicsoftheGuilaizhuanggolddeposit,thispaperstudiesthegeochemicalcharacteristicsoftheprimaryhaloofthemainorebodyoftheGuilaizhuanggolddepositfromtheperspectivesofthezoningofprimaryhaloelements,geochemicalparametersandprimaryhalomodels,soastoprovidetheoreticalguidancefordeepprospecting.Theprimaryhaloaxialzoningfeaturesareobvious:
F-V-Mo-Se-Pb-Bi-Ag-Au-Sb-As-Tl-W,andthereare"reversezoning"featuresandthesuperpositionfeaturesofthefrontandtailhalo.TheindexelementcontrastcoefficientshowstheenrichmentdegreeofAuelementatdifferentelevation,whichreflectsthecharacteristicsofmulti-stageandmulti-stagemineralizationsuperpositioninmineralization.Thechangeofdenudationparameterisstillupwardandthedenudationparameterislarger,indicatingthattheorebodyextendsalongthedipdirectionorthereisablindorebodyinthedepth.Basedonthecharacteristicsoftheprimaryhaloaxialzoning,geochemicalparametersandstructure,itisspeculatedthattheorebodiesstillexistinthelowerpartoftheorebodiesandhaveagoodprospect.
Keywords:
Primaryhalo;Guilaizhuanggolddeposit;Geochemistryfeatures;Pingyi
归来庄金矿是著名的全国最大的隐爆角砾岩型金矿床[1]，但是经过20多年的开采已经出现资源危机，现已进入深部找矿阶段[2]。
由于归来庄金矿区的地质工作主要集中于地表，对于深部找矿预测力度还不够。
因此本文在收集和分析归来庄金矿前人勘查及研究成果的基础上，以原生晕理论为基础，对原生晕指示性元素特征进行研究，以期为归来庄金矿床深部找矿进行理论指导。
1矿床地质特征
矿区内出露地层主要有寒武系长清群、九龙群、奥陶系马家沟群、侏罗系淄博群、白垩系莱阳群及第四系等（图1）。
地层总体走向NW，倾向NE，倾角7°～33°。
归来庄金矿床位于铜石岩体与寒武系、奥陶系碳酸盐岩的接触带上。
矿区岩浆活动频繁，与归来庄金矿密切相关的为中生代岩浆岩。
中生代岩浆大致可分为三个阶段[3-4]，即首期侵入的二长闪长玢岩类岩石，其次为二长斑岩类岩石及第三阶段的隐爆角砾岩，各个阶段的岩浆活动均有不同程度的金矿化生成，晚期阶段是金成矿的主要阶段。
矿区断裂构造极其发育，主要为NNE和NNW向断裂（图2）。
矿体主要赋存于F1断裂中，F1断裂出露长度2.2km，总体走向85°，倾向S，倾角45°～68°，随倾向向深部逐渐变缓。
现共圈定13个金矿体，主要为构造-隐爆角砾岩型金矿体，次为似层状碳酸盐岩型金矿体[5]。
其中，①-1号金矿体为主矿体，属于构造-隐爆角砾岩型金矿体，呈现出随NNE和NNW两组断裂的交汇与分离呈膨大和收缩“波状弯曲”的特征。
同时也是本次的研究矿体。
矿体矿石类型主要为萤石化硅化角砾岩，次为碎裂状褐铁矿化、硅化灰岩、白云岩。
矿床内围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、萤石化、绢云母化、碳酸盐化等。
其中硅化、黄铁矿化、萤石化、绢云母化与金矿化关系密切。
蚀变分带不明显，常见多种蚀变叠加。
图1山东区域地质简图
Fig.1SimplifiedgeologicalmapofShandongProvince
1.Quaternary；2.Cretaceous；3.Ordovician；4.Cambrian；5.ProterozoicEon；
6.Mesozoicgranite；7.Proterozoicgranite；8.Archeangranite；9.Fault；10.Goldmine；
图2归来庄金矿区构造图
Fig.2TectonicmapsofGuilaizhuanggoldminingarea
1.Faultbreccia；2.NormalfaultandOccurrence；3.Goldorebody
2数理统计分析
本文在不同标高-480m、-550m、-670m、-710m共采集了198件原生晕样品作为分析样，这些样品主要在矿体上及矿体附近。
共分析测试了Au、Ag、As、Sb、Bi、Se、F、V、Cr、Zn、Mo、W、Tl、Pb等14种元素。
样品的测试工作由山东省鲁南地质工程勘察院实验室完成。
原生晕是成矿作用的产物，但是成矿作用又是极其复杂的过程，热液矿床成矿过程中，成晕元素呈液相进行渗透、扩散迁移，由于含矿溶液的性质、构造裂隙和围岩条件的复杂多变，以及各种技术测试手段之间存在着较大的差异等原因，造成了原生晕元素数据反映的内容十分广泛，往往反映的是多种地质因素综合作用的结果，具有混合分布的特征[6-7]。
要从庞杂的数据中直接去分析各原生晕元素的相关性非常困难。
因此，使用SPSS软件对原生晕元素进行数理统计分析，即分别进行相关性矩阵、R型聚类、因子等分析。
使归来庄金矿区各元素的亲疏关系、组合特征有更加直观的体现，以便后续分析。
2.1相关性分析
表1原生晕元素相关性系数
Tab.1Correlationcoefficientofprimaryhaloelements
Au
Ag
As
Sb
Bi
Se
F
V
Cr
Zn
Mo
W
Tl
Pb
Au
1
Ag
0.822
1
As
0.746
0.655
1
Sb
0.787
0.704
0.943
1
Bi
0.434
0.269
0.456
0.478
1
Se
0.825
0.702
0.766
0.784
0.529
1
F
0.438
0.505
0.391
0.421
0.098
0.328
1
V
0.686
0.637
0.624
0.608
0.386
0.734
0.336
1
Cr
0.159
0.051
0.081
0.053
0.147
0.211
0.159
0.07
1
Zn
-0.185
-0.189
-0.323
-0.336
-0.187
-0.223
-0.119
-0.162
-0.05
1
Mo
0.548
0.471
0.526
0.563
0.366
0.557
0.203
0.602
0.036
-0.122
1
W
0.694
0.536
0.705
0.717
0.464
0.732
0.313
0.578
0.176
-0.174
0.43
1
Tl
0.753
0.631
0.82
0.827
0.491
0.791
0.313
0.66
0.028
-0.251
0.52
0.863
1
Pb
0.659
0.503
0.66
0.694
0.523
0.715
0.131
0.446
0.061
-0.291
0.497
0.481
0.629
1
通过对样品进行的相关性分析表明（表1）：
除Zn元素外，Au元素与Au、Ag、As、Sb、Bi、Se、F、V、Cr、Mo、W、Tl、Pb等其他元素均呈正相关。
Au与Ag、As、Sb、Se、Mo、W、V、Pb相关性大，相关系数都在0.6以上，与Ag、Se相关性系数达0.8以上，以上元素对于研究区找矿具有重要的指示意义。
Zn与其他元素成负相关；Au与Zn呈负相关，与Cr相关性不大；As与Sb相关性极大，相关系数为0.943，符合典型共生组合的特征。
2.2聚类分析
聚类分析分为，对样品分类的Q型和对变量的分类的R型[8-9]。
本文选取R型聚类分析法和Pearson相关系数[10]，对归来庄金矿床进行各原生晕元素组合特征分析，并对各元素的内在联系进行推测。
运用SPSS软件得出各元素的聚类分析谱系图（图3）。
图3原生晕元素聚类分析谱系图
Fig.3Theclusteranalysispedigreechartofprimaryhaloelements
在距离为22的情况下这些元素可以大体上分为4组：
（1）Au、Pb、Zn、Se、Ag；
（2）As、Sb、Tl；
（3）F、V、Cr、Mo；
（4）W
组合中既有高温成矿元素组合；又有主成矿元素组合；也有中低温元素共存的组合，还有挥发分元素，反映了矿区内成矿作用比较复杂，成矿作用具有多阶段、多期矿化叠加的特征。
组合
（1）为中低温元素，可能代表了归来庄金矿成矿阶段元素组合，为原生地球化学异常垂向分带的中晕元素；
组合
（2）为低温元素，代表金矿成矿阶段晚期元素组合，为原生地球化学异常垂向分带的头晕元素；
组合（3）和（4）为高温元素和挥发元素，可能代表成矿阶段早期元素组合，为原生地球化学异常垂向分带的尾晕元素。
2.3因子分析
因子分析对原生晕元素进行分析，判断原生晕指示性元素的富集与迁移情况，进而判别元素在不同的成矿阶段的富集情况，为下一步深部找矿预测提供有力的依据[11]。
本文采用主因子分析法，运用SPSS软件对归来庄金矿床原生晕元素进行因子分析，在提取5个因子时方差累计69.482%，可以认为前5个因子所包含的信息可以代表原始变量的信息（表2）。
表2旋转成分矩阵
Tab.2Rotatingcomponentmatrix
Elements
1
2
3
4
5
Au
0.646
0.105
0.24
0.118
-0.016
Ag
0.727
0.319
0.083
0.191
0.073
As
0.383
0.678
0.349
0.115
0.114
Sb
0.52
0.671
0.216
0.057
0.157
Bi
-0.274
0.02
0.254
0.209
0.297
Se
0.265
0.233
0.709
0.377
-0.034
F
0.806
-0.061
0.128
0.014
0.001
V
0.354
0.239
0.239
0.709
0.051
Cr
0.13
-0.567
0.381
-0.603
0.515
Zn
-0.62
-0.236
0.087
-0.026
-0.855
Mo
0.017
0.068
0.035
0.898
0.028
W
0.18
0.172
0.837
0.031
0.026
Tl
0.305
0.618
0.628
0.059
0.078
Pb
-0.062
0.672
0.173
0.173
0.131
注：
提取方法：
主成份分析；旋转方法：
Kaiser标准化最大方差法；a.旋转在8次迭代后已收敛。
由表可以得出，样品中Au的因子模型为：
Au=0.646F1+0.105F2+0.24F3+0.118F4﹣0.016F5
由因子模型可以看出，Au主要由四个因子提供，以F1为主，F2、F3、F4次之，F5与Au的形成无密切关系。
其中，F1因子主要元素为Au、Ag、F等中低温和挥发分元素元素，对应的可能是成矿阶段元素组合，其中F为矿化剂元素，在岩浆分异后期容易挥发迁移富集。
F2因子主要由As、Sb、Pb、Tl等低温元素，可能反映的成矿阶段晚期元素组合。
F3因子主要由Tl、Se、W等元素组成，这些低温、中温、高温元素共存，也证实了归来庄金矿多期、多阶段的成因。
F4因子主要由V、Mo等高温组成，可能反映的成矿阶段早期元素组合。
F5因子主要由Cr、Zn元素组成，与Au的形成无密切关系，与上文相关性分析相吻合。
3矿体原生晕特征
3.1原生晕分带特征
原生晕的分带性指原生晕元素的分布、含量等方面在空间呈现的变化规律，通常表现为带状分布的特征。
指示性元素原生晕轴向分带特征对于预测盲矿体具有重要意义，同时也是矿体剥蚀程度评价的基础[12]。
数学地质分析结果显示Cr和Zn与金成矿关系不密切，故不作为原生晕指示元素。
确定矿区指示元素为Au、Ag、As、Sb、Bi、Se、F、V、Mo、W、Tl、Pb。
本文选用迭代法[13]确定背景值（表3），应用格里戈良提出的分带指数法[14]确定原生晕轴向分带序列（自上而下）：
F-V-Mo-Se-Pb-Bi-Ag-Au-Sb-As-Tl-W。
表3归来庄金矿区各元素背景值（10-6）
Fig.3BackgroundvaluesofelementsinGuilaizhuanggoldmining
Elements
Au
Ag
As
Sb
Bi
Se
F
Backgroundvalue
0.03
1
21.82
0.23
0.19
0.05
563.41
Elements
V
Cr
Zn
Mo
W
Tl
Pb
Backgroundvalue
51.52
26.1
51.64
3.28
6.8
6.79
9.95
根据原生晕轴向分带序列得出：
（1）轴向分带序列中，前缘晕指示性元素Sb、As、Tl出现在序列下部；尾晕元素V、Mo在序列上部出现，呈现“反向分带”特征。
（2）矿体上部呈现前缘晕指示性元素F与尾晕元素V、Mo组合叠加；矿体下部由前缘晕指示性元素Sb、As、Tl与尾晕元素W组合叠加，呈现前尾晕叠加特征，且前缘晕元素有向深部延伸趋势。
以上表明矿体在深部有较大延伸或存在盲矿体。
3.2元素衬度系数变化规律
元素背景值的建立，为研究化学元素的富集程度或迁移提供了对比数值。
在背景值的基础上，运用指示元素的几何平均值与背景值的比值能得到元素衬度系数[15,16]。
它是一个无量纲的数值，主要意义在于对具有不同绝对含量水平的各种化学元素来说，这个系数是可以彼此对比的。
同时，它们也能呈现出元素沉积地球化学的特征，能够反映元素在沉积过程中的变化。
图4元素衬度系数变化图
Fig.4Changediagramofelementeontrasteoefficient
从图中可以看出，中晕元素Au、Ag的衬度系数值变化规律基本一致，在上部-480m中段及下部-710m中段都出现了不同程度的明显富集。
Au元素在-480m至-670m中段元素含量逐渐减小，但在-670m至-710m中段元素含量激增。
Pb元素从-480m至-710m中段元素含量呈现出增大减小再增大的趋势。
中晕元素整体上在中下部中段出现较大转折，表明矿体的成矿过程并非单一期次成矿。
前缘晕元素As、Sb、F的波动趋势，大体上和主成矿元素相似，都是在上部中段以及下部中段出现明显富集，整体上呈现出增大减小再增大的趋势，与主成矿元素表现出良好的相关性。
Sb元素在-480m和-710m中段富集与Au元素具有高度的相似性。
As、F元素的变异系数较小，在图形上变化趋势不明显，在-480m中段有一定程度富集，但是随之减小，在-550m至-710m中段元素含量变化不大，但在下部中段有增大的趋势。
前缘晕元素在下部中段元素含量向下均有增大趋势，暗示下部可能有盲矿存在或者矿体向下还有延伸。
尾晕元素的变化特征变现较为混乱，没有太大的规律性，Bi元素在-480m中段及-710m中段富集，变现处减小至增大趋势；W元素上部中段较富集，在下部中段也出现了增大的趋势。
Mo元素在-550m中段明显富集，随之降低，在下部中段又出现增大的趋势。
总体上说尾晕元素的变化较为复杂，在上部和尾部中段出现一定程度富集。
3.3矿体剥蚀参数评价
剥蚀参数指前缘晕与尾晕两类元素含量的比值，它能够清晰体现矿体在轴向上的变化，可以用来评价矿体剥蚀水平，也是深部找矿预测的重要指标。
依据原生晕轴向分带序列得出：
归来庄金矿区的前缘晕元素为As、Sb、F，尾晕元素为W、Mo、Bi。
得出归来庄金矿矿体剥蚀参数表（表4）。
表4归来庄金矿体剥蚀评价指标
Tab.4TheerosionevaluatingindicatorsofGuilaizhuanggoldorebody
Elevation/m
Averagevalue
Erosionparameter
As
Sb
F
Bi
Mo
W
-480
35.85
4.05
2712.78
0.18
5.14
5.32
80490.94
-550
11.22
1.08
1535.8
0.14
6.98
4.97
3880.83
-670
4
0.41
677.61
0.17
1.07
3.36
1886.34
-710
46.07
5.32
2240.39
0.11
2.77
10.6
170889.18
由表可知，归来庄金矿体剥蚀指数由大到小再增大，整体呈振动波状，说明矿体的形成经历多期成矿作用的叠加。
在-480m中段处，剥蚀参数减小明显，表明在此中段以上矿体剥蚀程度低，存在矿体；在-480m至-670m中段剥蚀参数呈现出持续减小的特征，表明前缘晕元素含量不断减小，尾晕元素含量不断增大，矿体被剥蚀程度不断变大，矿体变薄或尖灭；-670m至-710m中段剥蚀参数出现突然转折，上升明显，说明前缘晕元素出现明显富集，在此中段以下矿体剥蚀程度降低，下部可能存在盲矿体。
而这一结果与原生晕分带序列特征很好的契合，说明该两组元素能很好的体现前尾晕特征。
4深部远景
综合归来庄金矿床的数学地质分析、轴向分带序列以及地化参数，建立归来庄金矿床主矿体原生晕模型（图5）。
图5归来庄金矿主矿体原生晕叠加模型
Fig.5SuperpositionmodelofprimaryhalosofGuilaizhuanggoldmainorebody
本文利用原生晕手段进行深部潜力预测[17]，通过对原生晕分带序列、指示性元素参数特征和矿体原生晕模型进行分析研究。
（1）在主矿体原生晕轴向序列中，前缘晕元素As、Sb、Tl出现于下部，同时尾晕元素V、Mo出现在上部，表明主矿体为多期、多阶段叠加的结果，同时指示深部还有矿体存在的可能。
（2）在标高-480m～-550m处以前缘晕元素F和尾晕元素V组合叠加为特征；-550m～-670m以中晕元素（Pb、Se）和尾晕元素（Mo、Bi）为特征；-670m～-710m以前缘晕元素（As、Sb、Tl）和中晕元素（Ag、Au）以及尾晕元素W组合叠加为特征。
上部和下部同时出现前尾晕共存，下部矿体前缘晕元素强度比尾晕元素大，表明叠加矿体的头部向深部有延伸或深部存在盲矿体。
（3）主矿体指示性元素衬度系数在不同中段整体波动较大，-670m至-710m中段近矿晕指示性元素含量由最低直至最高，且向下仍有增大趋势，说明-710m中段近矿晕元素Au、Ag有明显富集，下部可能有下一个富集中段。
同时剥蚀参数与元素衬度系数呈现高度的一致性，在-710m中段达到峰值且仍有增大趋势，表明在-710m中段往下矿体剥蚀程度降低，下部可能为厚大矿体，因此，深部找矿重点放在-710m以下。
5结论
本文通过对归来庄金矿床主矿体地质特征及原生晕特征，得出以下几点认识：
（1）主矿体主要赋存于F1断裂中，向南侧伏明显，延伸稳定。
（2）原生晕轴向分带特征明显：
F-V-Mo-Se-Pb-Zn-Cr-Bi-Ag-Au-Sb-As-Tl-W，存在“反向分带”特征及前尾晕叠加特征，指示矿体在深部有较大延
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