新疆东天山红石金矿床原生晕特征与矿体叠加模型

新疆东天山红石金矿床原生晕特征与矿体叠加模型
王世新;杨毅恒
【摘要】红石金矿床是新疆东天山康古尔塔格金矿带中的代表性矿床之一.通过对其地表、已开采中段及部分钻孔的岩石系统采样分析和计算统计,研究了各指示元素在不同位置的组合特征.结果表明:指示元素中Au、Ag密切相关,其他元素组合复杂多变,反映了成矿成晕的多期性、多阶段特点.结合实际勘查资料,采用多种计算方法,建立了矿床原生晕轴向分带模式,即矿床轴向分带(自上而下)为Bi-Mo-Hg-Zn-Pb-Ag-As-Cu-Sb-Au.利用不同中段的7个分带评价值指标确定了矿体的叠加模型.
【期刊名称】《世界地质》
【年(卷),期】2010(029)003
【总页数】9页(P383-391)
【关键词】红石金矿床;原生晕;轴向分带;叠加模式;东天山;新疆
【作者】王世新;杨毅恒
【作者单位】吉林大学,综合信息矿产预测研究所,长春,130026;新疆维吾尔自治区地矿局,第一地质大队,新疆,昌吉,831100;北京信息科技大学,理学院,北京,100192【正文语种】中文
【中图分类】P618.51;P612
红石金矿是新疆康古尔塔格金矿带中新近发现的金矿床之一。

前人对康古尔塔格金矿带研究程度较深，尤其对其典型矿床—康古尔金矿和石英滩金矿开展了详细的
成矿作用、成因机制、流体来源及原生晕特征等方面的研究工作［1-9］，但对于红石金矿床研究较少。

王义天等从成矿流体来源的角度对矿床进行了系统的流体包裹体和稳定同位素地球化学研究［10］，曹洁等从构造角度分析了韧性剪切作用
与金成矿的关系［11］。

而对于红石金矿的元素地球化学及成矿模式和成矿规律
的研究，至今仍是一个空白。

笔者通过对矿床地表及深部岩石的系统采样分析和统计计算，研究各部位元素的组合特征，建立矿床原生晕的分带模式，并确定了矿体的叠加模型，为本区金矿勘查、评价与隐伏矿预测提供了依据。

红石金矿位于康古尔塔格地区中偏西部，地处塔里木板块北缘，觉罗塔格晚古生代岛弧带。

该岛弧带北以康古尔塔格深大断裂为界，邻接准噶尔微型板块喀尔力克—大南湖晚古生代岛弧带;南界为阿其克库都克大断裂，毗连卡瓦布拉克—星星峡
中间地块;西与伊犁微板块斜接，向东至哈密黄山延出新疆境内，东西长超过700 km。

区域出露的地层主要有下石炭统雅满苏组、干墩组，中石炭统沙泉子组、吐
古土布拉克组和下二叠统阿其克布拉克组。

区域岩浆活动十分强烈，以华力西期和印支期侵入岩最为发育，侵入岩以深成岩为主，岩石类型齐全。

构造形式以近EW 向断裂及韧性剪切带为特征，控制了本区金、银、铜、锌、铁等矿床的分布。

红石金矿赋矿地层为下石炭统干墩组，岩性以正常碎屑岩为主，夹少量火山碎屑岩及薄层灰岩，主要赋矿岩段的岩性为灰绿色片理化细砂岩夹薄层沉凝灰岩。

干墩组岩石遭受强烈的区域韧性剪切变形，普遍片理化，拉伸线理发育，片理产状普遍北倾，倾角60°～80°。

矿区范围内侵入岩发育，主要以晚古生代的中酸性岩体为主，在矿区南侧出露大面积的英云闪长岩，北侧出露花岗闪长岩小岩体(图1)。

红石金矿床目前已圈定3条金矿脉L1、L2和L3，矿体总体走向100°±，倾向南，倾角80°～90°。

L1金矿脉断续长度1 100 m，厚度0.47～7.65 m，平均金品位
为4.0 g/t。

L2金矿脉位于L1金矿脉西侧300 m处，二者呈雁列式平行展布，控制矿体长度240 m，厚度0.37～11.32 m，矿体呈不对称透镜状，平均金品位为
4.5 g/t。

L3金矿脉为盲矿体，由相互近于平行、间距为2～3 m的4条矿体组成，平均金品位为3.6 g/t。

矿石类型主要为石英脉型和蚀变糜棱岩型，矿石矿物主要
有自然金、黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、菱铁矿和褐铁矿等，脉石矿物主要有石英、绿泥石、绢云母、方解石和钾长石等。

根据矿床特征，可将成矿分为热液期和表生期2个矿化期，并进一步将热液期划分为黄铁矿--绢云母--石英、金--黄铁矿--石英和碳酸盐--石英3个成矿阶段。

3.1 样品采集与分析
红石金矿床原生晕研究的地球化学样品分别采自红石L1、L2矿体的地表、1 080 m中段穿脉坑道及ZK2002和ZK2004钻孔岩芯处，共采岩石地球化学样品416个。

选择Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo共10个指示元素测试分析，分析方法为:Au—化学光谱法;Cu、Pb、Zn—原子吸收法;As、Sb、Hg、Bi—原子荧光法;Ag、Mo—发射光谱法。

样品分析由长安大学分析测试中心完成。

分析报出率100%，分析灵敏度和分辨率符合要求。

3.2 指示元素特征
红石金矿地表及深部指示元素分析数据显示，Au、Ag元素呈多重对数正态概率分布特征(图2)，Au含量相差在4～5个数量级，Au含量的频率直方图显示了成矿
的多期次叠加特征，是金矿床主成矿元素的典型含量频率结构。

前缘元素As、Sb、Hg含量直方图比较复杂，反映了不同剥蚀水平和不同位置上的含量变化。

Cu、Pb、Zn频率结构简单，Cu、Zn的背景略有亏损，频率直方图背景部分多不对称，低含量数据概率较高。

Pb在地表含量较高，深部较低。

Bi、Mo在地表的含量频
率结构相似，含量水平一致。

而深部L1的Bi、Mo值比L2要高，最大高出4个
对数数组，反映出两矿体剥蚀水平的差异。

3.3 原生晕组合特征
3.3.1 地表原生晕组合特征
对红石金矿地表，选25个子样进行多元回归分析，建立其相关、偏相关矩阵(表1)。

表1数据显示:地表原生晕中，Au--Ag相关系数为0.81，偏相关系数为0.70，均大于相关系数临界值，Au与Ag相关密切并稳定共生。

Au与Hg、Pb和Zn相关系数分别为0.75、0.70和0.52，大于相关系数临界值，但偏相关系数变化很大，分别为0.15、0.38和-0.39，表明它们的共生只是成矿中在矿带的某些部位聚集造成，共生并不稳定。

因元素的地球化学性质及成矿中所形成的络合物分解的物化环境差异，造成在原生晕空间上各有其较固定的部位。

地表金矿体Au品位高、厚度大，而前缘元素Hg与Au共生且具有一定规模和强度(10 g/t)，这可能暗示深部
存在盲矿。

因为Hg的原生晕是叠加上去的，与Au的关系并不稳定，表现在统计学上则是相关系数为0.70，偏相关系数仅为0.15，相关系数是在不压抑其他元素
干扰的条件下求出的，而偏相关系数是将其他元素固定为常数来确定的。

Pb、Zn
关系极为密切，相关、偏相关系数分别为0.91和0.90。

Au与As和Sb的相关系数分别为0.44和0.00，偏相关系数分别为-0.09和-0.12，这种关系与Au和Hg
关系的实质是一样的，尽管As、Sb、Hg在地表形成具一定强度的原生晕，但它
们内在的关系极不密切。

As、Sb(Hg)强异常说明下部可能存在隐伏矿。

Au与Bi、Mo的相关系数分别为0.3和0.09，相关不显著，但偏相关系数均有所提高，分
别为0.33和0.42，再次说明金矿剥蚀已达矿体下部或接近尾部。

3.3.2 1080 m水平原生晕组合特征
化探数据分析显示1 080 m水平上各指示元素总体变化规律为:Au原生晕强度高，规模大;前缘元素As、Sb、Hg也表现为高强度大规模的原生晕，同时尾部元素Bi、Mo原生晕无论规模还是强度均较地表减弱明显。

指示元素的相关、偏相关矩阵见表2。

表中数据显示，该中段Au元素和其他指示元素均不相关，和前缘元素Sb、Hg还呈现负相关。

Au和Bi相关系数(0.4)小于临界值，且偏相关系数为0.05，共
生不稳定。

Au和Mo同样不相关。

Au与Pb、Zn也有负相关的趋势。

这些关系反映出Au与其他指示元素在原生晕上存在着分带的关系。

3个前缘元素之间的相关关系也不密切，甚至呈负相关趋势，说明它们在原生晕空间的前缘部位不完全一致。

元素组合是元素亲和性在地质体内的具体表现，而相关分析是一种简单而直接的研究元素亲和性的方法［12］。

1 080 m水平原生晕中相关、偏相关绝对值均大于临界值的有Zn--Hg、Bi--Sb、Ag--Bi、Sb--Ag等。

这些具较稳定关系的元素对在该中段原生晕发育程度相近，起伏比较协调。

聚类谱系图反映了上述指示元素间的特点(图3)。

3.3.3 钻孔原生晕组合特征
在20线两个钻孔地球化学剖面上，由于叠加作用原生晕变化比较复杂，因而使指示元素组合也呈现较复杂的变化。

从指示元素的一般变化特点看，在不同的高程指示元素组合不同:900 m以下，以Cu--Sb组合为主;900-960 m为As--Au--Zn--Mo--Hg组合;1 000 m为Bi--Pb组合;1 080 m为Hg--Sb--Zn组合;近地表为Mo--Bi--Cu--As组合。

这种复杂的组分垂直变化，反映了成矿成晕的多期性多阶段特点。

利用多元回归计算出指示元素相关和偏相关矩阵，反映了钻孔中原生晕的总体组合特征(表3)。

Au除与Ag呈较显著的相关关系外，同其他元素相关关系不显著，原生晕中除Au--Ag外相关系数大于临界值的元素对有Pb--Ag、Zn--Bi、As--Sb、Zn--As、Cu--Sb等，这反映了指示元素在垂向上既具有分带性，又具有共生性。

4.1 红石金矿原生晕轴向分带
热液矿床原生晕的一个重要特征就是具有分带现象。

根据原生晕的分带性，不仅可以评价晕的含矿性，确定晕和矿体的剥蚀深度，而且对于矿床的远景预测和外围同类型矿床的评价都很有意义。

由于红石金矿成矿成晕的复杂多期性，深部工程对原生晕控制的不完全及原生晕宽度确定精度等问题，轴向分带的确定具有很大困难。

为保证确定轴向分带的准确性，笔者采用“格氏”线金属量法、“格氏”含量值法、“克氏”法和“重心法”等原生晕计算方法，综合各计算结果确定该矿床原生晕的轴向分带序列(表4)。

4.2 红石金矿原生晕分带评价模式
通过轴向分带序列的系统计算，确定Bi、Mo、 Hg 3个元素为前缘元素，Cu、Sb、Au为尾部元素。

它们在L1矿体原生晕中的垂直变化见图4。

可以看出，这
些元素在垂向上变化复杂，均没有单调变小或变大的趋势。

典型的金属矿床原生晕分带序列中的尾部元素Bi、Mo在红石金矿床原生晕轴向
分带位于前缘，表明分带的逆向性和地表出露的金矿体被剥蚀，因此地表所见矿体已达尾部。

而Hg元素在序列中排在第三，是因为在1 080 m水平，Hg元素极大地聚集，显示深部盲矿的存在。

深部钻探发现厚度较大的金矿体已证实Hg的指示意义。

同时在1 080 m水平上Bi、Mo含量降至最低，到1 000 m和900 m水
平基本呈单调变小;而Hg元素在1 080 m水平以下迅速减小，到900 m水平又
有上升，但幅度不大;Au是主成矿元素，从1 140 m水平至1 080 m水平Au含
量略有减少，但自1 080 m开始直至900 m水平Au含量是增加的，Au向深部
含量增加的趋势比较明显;Cu元素从地表至1 080 m水平呈明显增长趋势，而在1 080 m以下则呈幅度较小的单调变小趋势;Sb含量的变化则十分剧烈，从地表向1 080 m水平，Sb急剧增高，至1 000 m水平又急剧变小，至900 m水平又急剧增高到剖面上最大，因而Sb元素落入轴向分带序列的尾部，Sb元素属典型前缘
元素，它的这种折线变化意味着有深部的金矿化作用的多次叠加。

4.3 红石金矿床矿体叠加模型
根据所确定的原生晕轴向分带序列及其前缘与尾部元素组合。

选择7个分带评价
值指标(表5)，并以表中各分带评价值的对数值绘制分带评价值变化模式和矿体叠
加模型(图5)。

由图5可以看出，L1矿体原生晕分带评价值的变化模式与图4前缘、尾部元素含
量的垂直规律相似。

图5左侧为原生晕剖面图上各指示元素高强度点及其对应高程。

中部的叠加模型表现了矿体的深部变化规律，850 m、900 m、975 m和1 080 m分别代表了热液多次活动造成的金矿体叠加的位置。

900 m以上成矿叠加
结论已被中段或钻孔验证，850 m的成矿叠加，预示深部仍有盲矿的可能，这需
要进一步的工程验证。

(1)矿床轴向分带序列为:Bi--Mo--Hg--Zn--Pb --Ag--As--Cu--Sb--Au。

其中Bi、Mo、Hg为前缘元素，Cu、Sb、Au为尾部元素。

(2)矿床原生晕分带评价模式反映深部原生晕的叠加特征为:在850 m、900 m、975 m和1 080 m处出现金矿体叠加，其中900 m以上的矿体叠加已被工程验证。

(3)通过矿床原生晕分带性研究，确定成矿指示元素及分带序列，进行深部找矿预
测是有效的勘查深部隐伏矿方法。

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