孫志明

(中鋼集團(tuán)天津地質(zhì)研究院有限公司，天津 300061)

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新疆烏什縣卡恰金礦原生暈地球化學(xué)異常特征分析

孫志明

(中鋼集團(tuán)天津地質(zhì)研究院有限公司，天津 300061)

摘要：卡恰金礦床屬于與火山熱液有關(guān)的蝕變巖型金礦床，金礦體多呈規(guī)模不大的脈狀、透鏡狀、分支脈狀等形態(tài)分布于構(gòu)造蝕變帶中。文章通過對(duì)礦區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)的坑道和地表原生暈地球化學(xué)取樣，分析研究了主要元素的組合、異常特征；對(duì)比坑道和地表元素地球化學(xué)主要指標(biāo)變化特征，推測(cè)了元素向深部變化的趨勢(shì)，為礦區(qū)深部及外圍找礦工作提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：卡恰金礦；元素異常；原生暈；安山巖；新疆

0引言

卡恰金礦區(qū)位于烏恰縣城西北32 km處，礦床受區(qū)域性津丹蘇深大斷裂的次級(jí)逆斷層控制?？ㄇ〗鸬V床從發(fā)現(xiàn)金礦化線索至今，總體研究程度不高。新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘探開發(fā)局第八地質(zhì)大隊(duì)于1996年化探異常檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，1998—1999年普查為小型金礦床，并對(duì)礦區(qū)地層、構(gòu)造作了劃分，對(duì)金礦化地質(zhì)特征、礦化及蝕變特征等進(jìn)行了初步研究，圈定了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ號(hào)金礦體[1]；賦礦地層為下石炭統(tǒng)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、粉砂巖、砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r、安山巖[2]。張麗紅等[3]曾對(duì)卡恰金礦區(qū)Au、Ag、As、Cu、Pb、Mn、Mo元素異常進(jìn)行了研究，異常以Au、As為主，濃集中心十分明顯；在各元素異常中Au、As范圍最大，Cu、Pb、Mn異常范圍相近；異常的分布呈明顯的NE向展布，與區(qū)內(nèi)的地質(zhì)體和構(gòu)造展布方向一致。即異常與區(qū)內(nèi)的NE向斷裂和地質(zhì)體有關(guān)，異常濃集中心分布在安山巖及凝灰?guī)r與泥盆系生物灰?guī)r夾粒狀及砂質(zhì)灰?guī)r接觸帶附近，成礦條件十分有利，但規(guī)模不詳。2006—2007年中鋼天津地質(zhì)院與河南靈寶黃金公司合作開展了新疆阿克蘇地區(qū)烏什縣齊甫切克(卡恰)金礦床成礦地質(zhì)特征研究及深部、外圍找礦預(yù)測(cè)(評(píng)價(jià))工作[4]。

本文在對(duì)卡恰金礦床地質(zhì)特征理解的基礎(chǔ)上，通過坑道和地表原生暈地球化學(xué)的系統(tǒng)取樣分析工作[4]，重點(diǎn)研究了主要元素異常特征，圈定多元素地球化學(xué)異常，力圖為礦區(qū)深部和外圍找礦評(píng)價(jià)提供地球化學(xué)參考依據(jù)。

1地質(zhì)概況

1.1成礦地質(zhì)背景

1.2礦區(qū)地質(zhì)概況

金礦(化)體形態(tài)呈脈狀、透鏡狀、分支脈狀等，產(chǎn)狀與控礦斷裂基本一致，總體走向45°～75°；礦體長40～110 m，平均厚度2～6 m左右；金品位分布不均，總體品位不高，平均w(Au)= 1.14×10-6～2.35×10-6，屬于低品位礦。

金礦石類型以蝕變安山巖為主，安山質(zhì)構(gòu)造角礫巖和碎裂巖次之。金屬礦物以黃鐵礦為主，毒砂次之，有少量自然金；非金屬礦物為石英、絹云母、方解石。礦石組構(gòu)多為他形—自形粒狀結(jié)構(gòu)，交代假象結(jié)構(gòu)等；以浸染狀構(gòu)造為主。

2方法選擇

卡恰金礦區(qū)屬于溫暖大陸半干旱氣候區(qū)，地表土層覆蓋稀少，且地形坡度大，不易采到有代表性的土壤樣品。因此，實(shí)施地質(zhì)屬性確切利于對(duì)比研究的原生暈方法更有效[5]。地表原生暈采樣選用多點(diǎn)揀塊法采集樣品，采樣線間距40 m，點(diǎn)距10 m(重要地段5 m)；坑道內(nèi)原生暈采樣選擇主要部位采樣，點(diǎn)距5 m。

參考熱液型金礦床原生暈法找礦有關(guān)研究資料[6-7]，結(jié)合卡恰金礦區(qū)具體情況和實(shí)際研究需要，選擇Au、Ag、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn、Sn、Co、Ni、Mo、Ba和Sr元素進(jìn)行分析。

3地球化學(xué)異常特征

3.1背景值及異常下限確定

了解和確定元素的背景值及異常下限，對(duì)劃分異常區(qū)和背景區(qū)、正確圈定和解釋地球化學(xué)異常意義重大[5]。本次從卡恰金礦區(qū)內(nèi)所獲得的全部樣本中，利用SPSS軟件常用統(tǒng)計(jì)手段及分形理論與方法對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析，最終獲得40個(gè)比較理想的背景樣本數(shù)據(jù)，用篩選后的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行背景值的計(jì)算及異常下限的確定。

上述40個(gè)背景樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，Bi、Cu、Pb、Co、Ni、Zn、Sn、Ba、Sr元素服從或接近正態(tài)分布；Au、As、Sb服從或接近對(duì)數(shù)正態(tài)分布；Ag、Mo不服從或不接近正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布?？紤]到背景樣品數(shù)據(jù)的數(shù)量問題，在此不宜再進(jìn)行篩分，因此按對(duì)數(shù)正態(tài)分布對(duì)14個(gè)元素的背景值等相關(guān)參量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表1所述。

3.2元素異常特征

3.2.1成礦元素組合特征

本次對(duì)卡恰金礦區(qū)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了的簡單相關(guān)分析、聚類分析和因子分析。相關(guān)及聚類分析結(jié)果表明，Au元素與As、Sb、Ba、Ag等元素為正相關(guān)關(guān)系，Au、As元素密切相關(guān)；因子分析中，因子的提取方法為主成分法，第一主因子具有最大的方差，隨后的因子方差依次變小，其中第一主因子為金礦化因子，由Au、Sb、Ag、Ba、Co構(gòu)成。

根據(jù)對(duì)樣品數(shù)據(jù)的相關(guān)及聚類分析和因子分析，獲得的卡恰金礦區(qū)金礦(化)的指示組合元素為Au、As、Sb、Ba、Ag。

3.2.2礦區(qū)巖石元素異常特征

根據(jù)卡恰金礦區(qū)地質(zhì)工作成果，其已發(fā)現(xiàn)的金礦(化)體主要分布在礦區(qū)北部的安山巖帶內(nèi)，即(北)安山巖帶，與金礦化有關(guān)的巖石類型也主要是安山巖類，因此，對(duì)全區(qū)不同巖石類型中元素分散和集中的特點(diǎn)以及在剖面上的變化特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)進(jìn)一步了解和認(rèn)識(shí)礦區(qū)金元素異常的分布有重要意義。

(1)不同巖石類型中元素分布

本次工作通過對(duì)全區(qū)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行初步篩分，共獲得263個(gè)準(zhǔn)背景樣品數(shù)據(jù)，根據(jù)巖性進(jìn)行歸類，利用各元素含量的中位數(shù)除以各元素的背景值來計(jì)算區(qū)內(nèi)主要巖石類型的襯度系數(shù)，然后確定各元素在各類巖石中的集中和分散程度。圖2為區(qū)內(nèi)不同巖石類型的元素的襯度系數(shù)雷達(dá)圖，此圖直觀地反映了各元素在不同巖類中的集中和分散特征。

從圖2中不難看出，在安山巖類中，As、Sb、Sr、Sn、Ba、Mo等元素集中，Bi等元素分散；南安山巖Cu元素含量略高，北安山巖As、Sb、Au等元素含量略高。與金礦化相關(guān)的巖石類型是凝灰?guī)r、構(gòu)造角礫巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、斷層泥和碎裂巖，其特點(diǎn)是As、Sb等元素集中。與金礦化相關(guān)的巖性，以集中As(Sb、Ba)為特征；與金礦無關(guān)的巖性，以集中Sr(Ni)為特征。

表1　卡恰金礦區(qū)背景樣品諸元素異常下限及襯度系數(shù)計(jì)算表(n=40)

量單位：wB/10-6。

圖2　卡恰礦區(qū)主要巖類各元素襯度系數(shù)雷達(dá)圖Fig.2　Radar map of the contrast parameter for each element ofmain rock types in the Kaqia deposit

(2)沿剖面線元素地球化學(xué)指標(biāo)變化

圖3　卡恰礦區(qū)地球化學(xué)指標(biāo)沿剖面變化特征示意圖Fig.3　Sketch showing the variation characteristicsof the geochemical indexes along the sectionin Kaqia gold deposit1.安山巖；2.灰?guī)r；3.大理巖化灰?guī)r；4.構(gòu)造角礫巖；5.粉砂巖；6.熔結(jié)凝灰?guī)r；7.斷裂及編號(hào)

本次工作對(duì)卡恰金礦區(qū)A—A′地質(zhì)剖面(見圖1)進(jìn)行了原生暈采樣分析，繪制元素異常折線圖(剖面圖橫坐標(biāo)與具體地質(zhì)屬性對(duì)應(yīng)，縱坐標(biāo)采用元素對(duì)數(shù)含量標(biāo)度)，據(jù)此可直觀反映各指標(biāo)在剖面上的變化特征(圖3)。

從圖3中不難得出，元素Au、As、Sb、Ba及w(Au)/w(Ag)值在剖面上表現(xiàn)出由南向北有逐漸增高的趨勢(shì)；Au及w(Au)/w(Ag)值除在安山巖表現(xiàn)異常外、在構(gòu)造角礫巖、粉砂質(zhì)灰?guī)r和凝灰?guī)r中也呈現(xiàn)有弱異常。Ba元素在安山巖、碎裂狀灰?guī)r和粉砂質(zhì)灰?guī)r上都有明顯異常，但在北安山巖及其南側(cè)的碎裂狀灰?guī)r中其含量交替增高。北安山巖中的Au、As、Sb及w(Au)/w(Ag)值的成礦能[9-10]指標(biāo)明顯高于南安山巖。

3.2.3礦區(qū)成礦元素異常特征

采用研究區(qū)各元素異常下限值，并利用Suffer 8.0克里格插值法可繪制主要指示元素地球化學(xué)異常等值線圖。本次為了使各元素濃集中心定位清晰、異常含量間隔合理，等值線以1、2、5序列的整數(shù)倍于異常下限的間隔繪制，并分析各指示異常特征。

(1)Au 元素異常。Au元素異常的空間分布規(guī)律明顯，異?？傮w按NE60°方向沿(北)安山巖及臨近凝灰?guī)r展布，其異常與地表已知的Ⅰ—Ⅳ號(hào)礦體對(duì)應(yīng)較好(Au≥26)(圖4)。

(2)Ag、As、Sb、Ba元素異常。通過對(duì)與金密切相關(guān)的元素作異常等值線圖發(fā)現(xiàn)，Ag呈現(xiàn)三級(jí)濃集中心(Ag≥0.7)，但異常范圍較小，且Ⅳ號(hào)礦體無異常顯示；As三級(jí)濃集中心清晰，異常在空間分布上與Ⅰ—Ⅳ號(hào)礦體對(duì)應(yīng)較好，且Ⅰ和Ⅱ號(hào)礦體、Ⅲ和Ⅳ號(hào)礦體的As異常(As≥76)分別相連；Sb、Ba元素均呈現(xiàn)二級(jí)異常(Sb≥7.3、Ba≥780)，且Sb異常范圍小(Sb≥3.7)，但對(duì)金礦體的定位性良好；Ba異常范圍大(Ba≥390)，呈現(xiàn)前緣或遠(yuǎn)程指示元素異常特征。

(3)w(Au)/w(Ag)值。元素對(duì)的比值在三維空間的變化是隨其所處的空間位置的變化而變化的，有些元素對(duì)的比值具有一定的規(guī)律性，對(duì)指導(dǎo)找礦具有重要的實(shí)際意義。卡恰金礦區(qū)的w(Au)/w(Ag)值異常與金礦體的空間分布密切相關(guān)(見圖3)，其在描述金礦體分布方面不僅保留了Au元素異常較好的礦體定位性，而且還較好地顯示了異常的連續(xù)性。

3.2.4元素深部變化趨勢(shì)分析

卡恰金礦區(qū)2208平硐采樣樣品和與其對(duì)應(yīng)位置的地表采樣樣品各項(xiàng)地球化學(xué)分析指標(biāo)的對(duì)比結(jié)果如表2所述。

分析結(jié)果表明，除元素Sr、Pb、Zn、Ni外，平硐樣品的大部元素分指標(biāo)都不同程度地低于地表樣品，尤其是Au、As、Ag元素，以及w(Au)/w(Ag)值、w(Ba)/w(Sr)值、累乘指數(shù)等示金指標(biāo)值比相應(yīng)地表值更低，這說明平硐Au元素富集水平遠(yuǎn)低于地表。根據(jù)各地球化學(xué)指標(biāo)的這些變化趨勢(shì)特點(diǎn)，可推測(cè)平硐2208以下一定深度范圍內(nèi)存在金礦(化)體的可能性很低。

4討論

成礦作用是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)過程，原生暈作為成礦作用的產(chǎn)物，其所表現(xiàn)的元素地球化學(xué)信息或特征在Au礦找礦和預(yù)測(cè)中具有重要的實(shí)踐意義，作為一種重要的方法和手段，原生暈地球化學(xué)能夠提供直接或間接的找礦信息。

圖4　卡恰礦區(qū)地表Au元素異常等值線及礦體空間分布示意圖Fig.4　Sketch showing isoline of Au anomly and spatial distrinution ofore bodies in Kaqia deposit Kaqia deposit

指標(biāo)AuAsSbBiMoAgCuPbZnCoNiSnBaSrAu/AgPb/ZnCo/NiBa/Sr累乘指數(shù)硐表14617125.10.22.80.42218110122147292385890.21.07.512.7平硐4.555.70.90.12.00.116181119213303297580.10.62.00.36比值0.030.030.20.50.70.30.81.01.00.81.00.70.41.30.10.50.60.30.03

注：量單位：wB/10-6；Au/Ag=w(Au)/w(Ag)，Pb/Zn=w(Pb)/w(Zn)，Co/Ni=w(Co)/w(Ni)，Ba/Sr=w(Ba)/w(Sr)；

累乘指數(shù)=w(As)×w(Sb)×w(Ba)/10000×w(Bi)×w(Mo)×w(Co)。

卡恰金礦直接指示元素Au的異常受構(gòu)造及巖性控制特征明顯，整體沿(北)安山巖帶分布，受次級(jí)斷裂F0及F1控制，金異常濃集中心和礦體露頭位置逐一對(duì)應(yīng)；與Au密切相關(guān)的As、Ag、Sb、Ba等元素異常，以及w(Au)/w(Ag)值異常，其與Au異常有很好的套和性；通過對(duì)比平硐和地表對(duì)應(yīng)點(diǎn)的樣品地球化學(xué)參數(shù)的變化，分析金礦(化)體往深部的變化趨勢(shì)特點(diǎn)，結(jié)果顯示礦區(qū)Au礦(化)體不具備往深部延伸的元素地球化學(xué)條件。

5結(jié)語

通過對(duì)卡恰金礦區(qū)原生暈地球化學(xué)異常特征分析，并結(jié)合平硐地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究，可得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

(1)礦區(qū)Au礦(化)指示元素組合為Au、Ag、As、Sb、Ba，元素異常濃集中心清楚，濃集中心與已知礦體露頭位置對(duì)應(yīng)良好。

(2)Au礦(化)異常主要受次級(jí)斷裂F0和F1控制，沿(北)安山巖分布；主要富集元素具有中低溫?zé)嵋何g變巖型金礦元素組合特征。

(3)Au及相關(guān)元素指標(biāo)平硐內(nèi)顯示的異常特征相比地表弱化明顯，顯示Au礦(化)體往深部延伸的地球化學(xué)信息不充分。

(4)采用相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)成礦元素地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，查明相關(guān)元素組合特征，并有效圈定成礦元素異常，可為礦區(qū)找礦工作提供科學(xué)的參考依據(jù)。

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Analysis on characteristics of geochemical anomly in the primary halo of Kaqia gold deposit in Wushi county, Xinjiang

SUN Zhiming

(Sinosteel Tianjin Geological Academy Co.，Ltd.，Tianjin 300061，China)

Abstract：Kaqia gold deposit is a altered rock type deposit related to volcanic hydrothermal fluid. Ore bodies generally occur as vein, lens and dendroid vein in cataclastic alteration zone. Geochemical samples are collected systematically from the primary halo in tunnels and at surface and study are made on combination of elements and anomly characteristics. Characteristics of major geochemical index variation for element in tunnel and at surface are compared. Variation tendency of elements are inferred to depth providing evidence for further ore prospecting in surroundings and to depth of the deposit.

Key Words：Kaqia gold deposit; element anomly; primary halo; andesite; Xinjiang

收稿日期：2015-09-06；改回日期：2016-02-05；責(zé)任編輯：王傳泰

作者簡介：孫志明(1983—)，男，工程師，2006年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，從事礦床地質(zhì)研究工作。

通信地址：天津市河?xùn)|區(qū)中山門廣寧路友愛東道平房4號(hào)，中鋼天津地質(zhì)院地質(zhì)研究所；郵政編碼：300181；E-mail：sun_zhiming2016@163.com

doi:10.6053/j.issn.1001-1412.2016.02.014

中圖分類號(hào)：P595，P618.51

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A