安徽銅陵市金口嶺銅礦床巖石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

鄭洪雷，劉亮明，劉毓菡

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083）

安徽銅陵市金口嶺銅礦床巖石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

鄭洪雷*，劉亮明，劉毓菡

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083）

金口嶺銅礦床位于長(zhǎng)江中下游銅鐵金多金屬成礦帶的中部的銅陵礦集區(qū)。通過對(duì)金口嶺礦區(qū)鉆孔取樣，測(cè)試分析每個(gè)樣品可能的成礦元素以及與可能的成礦元素相關(guān)的元素，對(duì)所有的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行單元素統(tǒng)計(jì)分析、多元素相關(guān)分析和主成分分析，結(jié)果表明本區(qū)與Cu相關(guān)性最好的元素是Ag，其次為Au，Au和Ag主要是賦存于Cu的硫化物中，該礦床為中低溫成礦作用形成，為礦區(qū)進(jìn)一步找礦提供可靠依據(jù)。

金口嶺銅礦；巖石地球化學(xué)；地質(zhì)意義

金口嶺銅礦是銅陵地區(qū)最早開發(fā)的礦床，作為銅陵有色金屬集團(tuán)公司的誕生地和曾經(jīng)的主要資源基地，不僅僅具有非常重要的歷史紀(jì)念意義，還具有非?，F(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義，而且整個(gè)銅陵地區(qū)礦田很可能還蘊(yùn)含有巨大的找礦潛力。本文利用金口嶺礦山的鉆孔巖心進(jìn)行原生暈地球化學(xué)采樣，對(duì)采集的巖石樣品進(jìn)行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Co、Ni、Cr、As、Sb、Bi、Hg、Mn、Ba、B等18個(gè)相關(guān)元素的定量分析，為本礦區(qū)進(jìn)一步尋找深邊部礦體提供了新的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

金口嶺銅礦位于銅陵地區(qū)西部，是銅官山礦田的組成部分。銅官山礦田位于長(zhǎng)江中下游銅鐵金多金屬成礦帶的中部的銅陵礦集區(qū)。長(zhǎng)江中下游成礦帶是我國(guó)主要的銅鐵金多金屬成礦帶，它以超殼深斷裂與三大構(gòu)造單元相鄰，其南東界以陽(yáng)新—常州深斷裂與揚(yáng)子克拉通（揚(yáng)子板塊）相鄰，其北西界分別以襄樊—廣濟(jì)深斷裂與秦嶺—大別山造山帶及華北克拉通（華北板塊）相鄰。就銅陵礦集區(qū)而言，其大地構(gòu)造特征和地殼演化規(guī)律更接近于揚(yáng)子克拉通。在整個(gè)銅陵地區(qū)，出露面積最大地層是三疊系的中統(tǒng)和下統(tǒng)的地層，其次為二疊系地層。三疊系中統(tǒng)和下統(tǒng)為一套碳酸鹽巖夾有含泥質(zhì)的頁(yè)巖，而二疊系地層下統(tǒng)為碳酸鹽巖，上統(tǒng)主要為含硅泥質(zhì)頁(yè)。目前銅陵地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的銅（鐵、金）礦床與二疊、三疊系的碳酸鹽巖關(guān)系密切。石炭系中上統(tǒng)的碳酸鹽巖亦是非常重要的成礦層位。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈，巖體出露面積達(dá)70km2，大者在10km2以上，一般為0.5～2.5km2。主要為鈣堿性—堿性的中酸性巖類，即輝石閃長(zhǎng)巖（輝石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖）—閃長(zhǎng)巖—石英閃長(zhǎng)巖（石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖）—石英二長(zhǎng)巖—花崗閃長(zhǎng)巖類。其中與銅礦密切相關(guān)的銅官山、金口嶺、獅子山、新橋頭、鳳凰山、沙灘角、橫山嶺和舒家店等巖體，主要都為閃長(zhǎng)巖類巖體，并具有二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖—石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖—花崗閃長(zhǎng)（斑）巖的演化序列除侵入巖外，在本區(qū)的東北部還發(fā)育有晚侏羅世至早白堊世的噴出巖，主要為安山質(zhì)、流紋質(zhì)、粗面質(zhì)和玄武質(zhì)的熔巖及相應(yīng)的火山碎屑巖類。

2 礦床地質(zhì)特征

金口嶺銅礦床礦體空間上圍繞金口嶺石英閃長(zhǎng)巖體產(chǎn)出，主要產(chǎn)于金口嶺巖體的東接觸帶上，礦區(qū)出露的巖石單元主要為3個(gè)：（1）金口嶺巖體的石英閃長(zhǎng)巖；（2）下三疊南陵湖組碳酸鹽巖；（3）下三疊統(tǒng)和龍山組碳酸鹽巖。部分巖體接觸帶見有矽卡巖?？氐V的接觸帶總體上是NE走向，向NW傾。但整個(gè)接觸的形態(tài)和產(chǎn)狀并不是規(guī)則和穩(wěn)定的，沿走向和沿傾向的變化都很大，總體上，產(chǎn)狀比較陡，而且向深部變得更陡。礦體大致產(chǎn)于石英閃長(zhǎng)巖體與南陵湖組及和龍山組的接觸帶上，呈不規(guī)則的脈狀和透鏡狀，且產(chǎn)狀也并不完全與接觸帶基本一致。

在整個(gè)礦區(qū)的淺部（-500m以上），銅礦體主要有4個(gè)，自南向北為Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ號(hào)，小礦體有45個(gè)。Ⅰ號(hào)礦體呈不規(guī)則脈狀—扁豆?fàn)?，走?7°～74°，上部和下部向北西傾，傾角55°～72°，中部向東南傾，傾角87°，近于直立。長(zhǎng)度103m，平均厚度2.25m，平均斜深138m。Ⅱ1和Ⅱ2號(hào)礦體呈不規(guī)則脈狀，走向23°～38°，傾向NWW，傾角為68°～90°。Ⅱ1號(hào)礦體長(zhǎng)249m，平均厚度2m，斜深150m；Ⅱ2號(hào)礦體長(zhǎng)225m，平均厚度1.19m，斜深75m。Ⅲ號(hào)礦體呈脈狀，走向近SN至NNW（354o），礦體主體是向W傾，傾角為68°～78°，礦體長(zhǎng)390m，平均厚度3.64m。銅礦石的自然類型有4種：（1）含銅塊狀矽卡巖；（2）含銅條帶狀矽卡巖；（3）含銅磁鐵礦；（4）含銅石英閃長(zhǎng)巖。

除銅礦體外，礦區(qū)還發(fā)育有鉬礦體14個(gè)，呈透鏡狀和脈狀產(chǎn)于銅礦體上盤的內(nèi)矽卡巖或石英閃長(zhǎng)巖中，主要為含鉬（銅、金）矽卡巖及含鉬石英閃長(zhǎng)巖。礦體最長(zhǎng)50m，一般長(zhǎng)度為12.5～25m，厚度為0.9～5.6m，斜深為25～223m。

金口嶺巖體巖石為石英閃長(zhǎng)巖，是礦床主要的賦礦圍巖，巖體分布于銅官山石英閃長(zhǎng)巖的北西側(cè)，金口嶺向斜近核部偏東南翼，呈巖株?duì)町a(chǎn)出。巖體平面形狀為近南北向的不規(guī)則橢圓形，面積5km2。

石英閃長(zhǎng)巖呈淺灰—灰色，半自形—他形中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份有斜長(zhǎng)石，含量60%～75%，多為中長(zhǎng)石An=46，一般粒徑0.4～1.5mm；次為角閃石，含量9%～17%，一般粒徑1～4mm，為長(zhǎng)柱狀自形—半自形晶；石英含量5%～8%，呈他形晶，少量正長(zhǎng)石含量4%～5%；副礦物有磁鐵礦、榍石、磷灰石。

3 巖石地區(qū)化學(xué)數(shù)據(jù)特征分析

3.1 相關(guān)分析

相關(guān)分析是研究現(xiàn)象之間是否存在某種依存關(guān)系，并對(duì)具體有依存關(guān)系的現(xiàn)象探討其相關(guān)方向以及相關(guān)程度，是研究隨機(jī)變量之間的相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)方法。主要通過計(jì)算2個(gè)變量之間的相關(guān)系數(shù)來確定二者之間的相關(guān)關(guān)系。

假設(shè)變量x的取值為（x1,x2,…,xn），變量y的取值為（y1,y2,…,yn），則兩變量之間的相關(guān)系數(shù)γ為：

相關(guān)系數(shù)反映二者的相關(guān)程度，通常介于0～±1間，相關(guān)系數(shù)為+1則表示二者完全正相關(guān)，為-1則表示二者完全負(fù)相關(guān)，為0則表示二者完全不相關(guān)。

金口嶺地區(qū)原生暈元素相關(guān)分析結(jié)果見表1，原生暈元素聚類譜系圖見圖1。相關(guān)分析結(jié)果顯示與Cu金口相關(guān)性最好的元素是Ag和Au，其次為Mn、Sb、Ni和Bi，但相關(guān)性較差。Au與As之間的相關(guān)系數(shù)非常低。

表1 金口嶺測(cè)區(qū)原生暈元素相關(guān)系數(shù)表

3.2 主成分分析

圖1 金口嶺測(cè)區(qū)原生暈元素聚類譜系圖

表2 金口嶺測(cè)區(qū)原生暈主成分分析表

主成分分析（principal components analysis）也稱主分量分析，是由霍特林（Hotelling）于1933年首先提出的。主成分分析是利用降維的思想，在損失很少信息的前提下，把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)方法。通常把轉(zhuǎn)化生成的綜合指標(biāo)稱為主成分。其中每個(gè)主成分都是原本變量的線性組合，其各個(gè)主成分之間互不相關(guān)，這就使得主成分比原始變量具有某些更優(yōu)越的性能。這樣在研究復(fù)雜問題時(shí)就可以只考慮少數(shù)幾個(gè)主成分而不至于損失太多信息，從而更容易抓住主要矛盾，揭示事物內(nèi)部變量之間的規(guī)律性，同時(shí)使問題得到簡(jiǎn)化，提高分析效率。

對(duì)化探元素進(jìn)行主成分分析的目的是為了從所分析的眾多元素中求出一個(gè)或多個(gè)對(duì)成礦作用具有指示意義的地球化學(xué)綜合指標(biāo)，而且這個(gè)綜合指標(biāo)指示礦化的有效性要高于單元素。

金口嶺地區(qū)出成分分析結(jié)果見表2，第一主成分主要包含了Ni、Sb、Ag、As、Co、Au、Cu、Cr。第二主成分主要包含了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As等元素。

3.3 變化系數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

成礦作用是一種使元素分布變得不均勻的地質(zhì)作用，成礦元素的聚集程度越高，則元素分布越不均勻。正是根據(jù)這一原理，我們可以將元素分布的非均勻程度作為評(píng)價(jià)元素成礦作用的一個(gè)指標(biāo)。據(jù)Hаумов（1989）研究，越靠近礦體，成礦元素的分布越不均勻。成礦作用實(shí)際是一種物質(zhì)能量場(chǎng)的自組織演化，這個(gè)場(chǎng)影響越強(qiáng)的地方，成礦元素的分布越不均勻。變化系數(shù)的大小表示元素分布的非均勻程度，變化系數(shù)越大，元素的分布就越不均勻，我們可以用變化系數(shù)來分析評(píng)價(jià)成礦作用。

各元素的變化系數(shù)見表3。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看出，變化系數(shù)最大的元素為Au，其次為Cu和Mo，低溫元素Sb、Bi的變化系數(shù)在此區(qū)都比較小，高溫的深源元素Co、Ni、Cr的變化系都不高，Mn和Ba的變化系數(shù)比較低。

4 結(jié)論

金口嶺測(cè)區(qū)原生暈元素相關(guān)系數(shù)顯示：與Cu相關(guān)性最好的元素是Ag，其次為Au，表明本區(qū)的Au和Ag主要是賦存于Cu的硫化物中，而Au與As之間的相關(guān)系數(shù)非常低，表明此區(qū)有形成大量的含Au毒砂。

聚類分析結(jié)果顯示Cu-Au-Ag組與Pb-Zn-As-Sb-Bi-Hg組相距比較遠(yuǎn)。雖其第一主成分的主要組成中包含了Cu-Au-Ag，但As、Sb、Bi、Co、Ni、Cr的貢獻(xiàn)更大，所以第一主成分還不能作為金口嶺測(cè)區(qū)的成礦指標(biāo)。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)特征看，變化系數(shù)最大的元素為Au，其次為Cu和Mo，低溫元素Sb、Bi的變化系數(shù)在此區(qū)都比較小，高溫的深源元素Co、Ni、Cr的變化系都不高，預(yù)示此區(qū)的成礦主要是中低溫成礦作用。Mn和Ba的變化系數(shù)都比較低，也預(yù)示著沉積作用對(duì)成礦的貢獻(xiàn)很小。

表3 巖石原生暈地球化學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

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P618.41

A

1004-5716(2015)12-0105-04

2014-12-15

2014-12-16

本論文受到國(guó)家自然基金項(xiàng)目（41372338）的資助。

鄭洪雷（1992-），男（漢族），江蘇宿遷人，中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院在讀研究生，研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。