脉状金矿定位预测的关键—主控矿因素分析——李绪俊等著

百花草

脉状金矿定位预测的关键—主控矿因素分析
作者：李绪俊，郗爱华，陈静
来源：吉林大学学报（地球科学版），2008,38(5):731-737

近年来成矿预测和地质找矿的实践表明,脉状金矿床的主控矿因素的分析和确定是对其进行成功定位预测的关键,对定位预测矿体靶区起到了“战略指向”作用,其成功运用是黄金矿山节省找矿投资、提高找矿命中率的最佳途经。本文主要介绍如何针对不同金矿床的地质研究现状、矿床出露和剥蚀情况来确定矿床的主要控矿因素并进行其定位预测的。

1 脉状金矿主控矿因素分析实例
1.1 热水金矿—缓倾斜闪长玢岩脉控矿
热水金矿位于内蒙古赤峰宁城县境内,在大地构造位置上位于华北地台北缘,马鞍山隆断带与老哈河坳断带接合部靠隆断带一侧。矿区内出露的地层为太古宙建平群热水组,其岩石类型主要为斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、二云母片岩,局部夹有大理岩。矿区主要褶皱构造为前塘营子倒转背斜,轴面走向东西,倾向北,倾角大于50°。该背斜向东倾伏,核部主要为热水组下段混合岩化斜长角闪片麻岩,两翼为热水组下段二云母片岩和大理岩,矿床内几乎所有矿脉均限于背斜构造核部的混合岩化斜长角闪片麻岩中。

矿区内岩浆岩主要为太古宙片麻状斜长花岗岩和燕山期宽缓闪长玢岩脉等。矿区内有大小矿脉50 余条,从西向东构成伙计沟、塘房沟和塘房沟东山3 个矿脉群。其中塘房沟段是矿山开采地段(图1,2) ,现有6个探矿和采矿中段,探矿标高离地表800～600m。矿脉主要受断裂构造的控制,呈北北东、北北西—北西向和近东西向3 个主要走向方向产出。矿化类型主要为含金石英脉型,其次为蚀变岩型。矿石中金属矿物主要为黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、银金矿和自然金,脉石矿物主要为石英,其次为绢云母、绿泥石、斜长石和方解石。围岩蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化和碳酸盐化。

热水金矿成矿预测的难点是,各主要工业矿脉在塘房沟段的深部中段(五—六中段) 矿化蚀变带和容矿构造趋于尖灭,再向深部进行探矿已意义不大。然而,塘房沟段详细的地质研究表明,厚度大缓倾斜的闪长玢岩脉与该段金矿脉具有密切的时空和成因联系,控制了矿床内矿脉群的空间分布(图2) 。在剖面上,各矿脉分布在距闪长玢岩脉100～300 m的距离范围内,闪长玢岩脉上盘100～300 m 范围内为最佳的金矿化位置,小于100 m 或大于300 m不利于成矿。

这一认识不仅可以较圆满地解释热水金矿矿脉群的空间分布,也可以较有把握地回答塘房沟段深部已知工业矿脉趋于尖灭的原因。基于上述认识,作者对热水金矿进行了成矿预测。根据塘房沟段确定的闪长玢岩脉与金矿脉的空间分布关系,首先在伙计沟和塘房沟东山找到了与矿脉群有关的闪长玢岩脉,证实了各个矿脉段内矿脉群与闪长玢岩脉必然的空间联系。在正在生产的塘房沟段,地表各矿脉剥蚀程度中等,近地表至地下300 m为最佳矿化地段。由于控制各矿脉的断裂构造属于控制缓倾斜闪长玢岩脉的断裂带的次级构造,因此,当其向下延伸“遇到”主控矿闪长玢岩脉应自然尖灭。据此认为,在塘房沟地段,各矿脉在-300 m 以下趋于尖灭,深部成矿远景不大。

图1 热水金矿地质简图1. 太古宙建平群热水组角闪斜长片麻岩类; 2. 热水组大理岩;3. 热水组二云母片岩;4. 斜长花岗岩;5. 闪长玢岩;6. 背形构造;7. 断层;8. 矿脉和矿化蚀变带;9. 地质界线;10. 产状

图2 热水金矿闪长玢岩脉与矿脉群的空间关系
1. 闪长玢岩脉;2. 矿脉及其编号;3. 断裂及其编号;4. 已知和预测矿脉群的位置

上述认识与矿脉地球化学原生晕研究所得到的结论基本一致,因此建议矿山停止向下延深竖井。位于矿区西部的伙计沟段地表石英脉数量较多,分析品位也较高,一直是矿山和地勘单位地质探矿的重点地段,但前后历时几十年内找矿一直没有突破。

根据研究结果,这一地段内闪长玢岩脉距矿脉群的水平距离很小,已十分接近控矿的闪长玢岩脉,这说明矿脉已没有向深部再进一步延伸的空间。同时,构造研究也表明相对于东部的塘房沟段,伙计沟段有明显的现代构造抬升。伙计沟段内各石英脉的长度一般小于100m,矿脉中除黄铁矿外,还见有少量的磁铁矿等,网脉状和细脉状构造明显,呈“鸡爪”状,根据与塘房沟金矿成矿阶段对比,应属于早期矿化阶段的产物,代表这一区段内金矿脉剥蚀较强,地表石英脉出露的位置应属矿脉的根部。据此认为,伙计沟段深部成矿远景不大,建议矿山暂停地质探矿。

相反,塘房沟东山段地形相对平缓,黄土覆盖较厚,地表矿化显示少且弱,主要为少量的“多金属细脉或网脉”。然而,这一地段内闪长玢岩脉与矿脉群之间的水平距离较大,有较大的向下延伸的“空间”。构造研究也表明,这一地段属于“下降盘”,地表矿脉因“下降”而未受到明显的剥蚀,代表矿脉的头部,深部矿化应变强。根据这一认识,在塘房沟东山设计了汞气测量。从壤中汞气测量结果(图3) 可以看出,该区存在着北北西向和北北东向的3 个壤中汞气异常带,与主矿区矿脉的展布方向一致,可能指示隐伏矿体存在。在3 线以南,汞气异常明显减弱,这与在3 线以南民采坑中矿化较差的情况相吻合,因此找矿重点应放在3 线以北。上述预测结果已被矿山验证是正确的。

图3 热水金矿塘房沟东段土壤汞气含量等值线图

华北地台脉状金矿床中往往伴有各类脉岩的产出 ,特别是基性脉岩 ,如煌斑岩和闪长玢岩等 ,这几乎已成为所有地质学家的共识。山东招远玲珑、谢家沟、内蒙金厂沟梁以及吉林夹皮沟和黑龙江老柞山等金矿矿床中均分布有不同类型的脉岩等。据作者所知 ,对华北地台绝大多数脉状金矿来说 ,目前地质学家争论的焦点不是金矿床中是否有脉岩产出 ,而是这些脉岩在成矿过程中所起的作用和在成矿预测中的指示意义问题。目前 ,虽然人们已开始将脉岩视之为矿床或矿田的主控矿因素和主找矿标志并成功用于金矿找矿实践中 ,但毕竟公开发表的文章和专著并不太多。同时 ,金矿中发育的脉岩具有其特殊性 ,其中成矿前、成矿期和成矿后脉岩的识别标志有待于进一步完善。

1. 2 界河金矿———断裂交汇部位(构造结环) 控矿
界河金矿位于山东省招远市,在大地构造位置上位于上华北地台胶辽地盾中部的胶北地块西北边缘,是焦家金矿田中最北部的一个金矿床。在焦家金矿田内,有3 条规模较大、多期活动的北东向矿断裂通过,它们分别是西部的新城—焦家断裂、中部的侯家断裂和东部的望儿山断裂,总体上构成一个中间宽、两端收敛的巨型构造透镜体。

界河金矿本区内已发现探明了7 个矿体,主要赋存于望儿山断裂带主断面附近的上、下盘强蚀变破碎带内,以脉状为主,多延深大于延长。矿石类型包括硅质岩型、黄铁绢英岩型、钾化碎裂花岗岩型、硅化碎裂岩型、含金石英脉型和含金石英2多金属脉型等。矿床中常见的围岩蚀变类型有:硅化、绢云母化、黄铁矿化、赤铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化、褐铁矿化、孔雀石化、高岭土化等。矿床主成矿期可划分为4 个成矿阶段: ( I) 石英阶段; ( Ⅱ) 含金石英2黄铁矿阶段; ( Ⅲ) 含金多金属硫化物阶段; ( Ⅳ) 石英-碳酸盐阶段。这一矿床属于较为典型的蚀变岩型金矿床。

研究表明,断裂构造的走向、倾向、性质、产状、构造岩的特点及空间变化等对界河金矿的矿石类型、矿化类型、矿石品位和矿体规模等均有重要的影响。在界河金矿本区,不同级别的断裂交汇部位对矿体空间定位具有明显的控制作用。与矿床或矿田内主控矿构造控制主矿脉和主矿体、其旁侧次级构造控制次级矿脉和小矿体,或者矿床或矿田内只存在主控矿构造及其相应的主矿体的控矿构造格局不同,界河金矿区表现出上述两种控矿构造格局的过渡形式。结合已有探矿资料、地质填图、土壤地球化学测量和汞气测量等,认为界河金矿外围金矿化点属典型的主断裂交汇部位控矿(图4) 。多期活动的韧脆性控矿断裂为界河金矿及其外围金矿化的主控矿因素,其交汇部位为矿体和矿化体的定位位置。在主控矿断裂结环所环绕的弱变形构造透镜体的内部,可出现少量次级控矿断裂及较弱的金矿化。这样,主控矿断裂的交汇部位可直接指示界河金矿深部和外围隐伏矿体产出的位置。预测区控矿断裂的规模、在构造结环的具体部位对成矿预测能起到战略指向作用。

图4 界河金矿外围控矿断裂构造组成构造结环
图中罗马和阿拉伯数字分别代表断裂构造带和构造交汇部位:Ⅰ、西陈家—朱宋—小涝洼—辛庄断裂带(望儿山断裂)；Ⅱ、海埠—小庄家—高家庄子断裂带(徐家疃断裂或侯家断裂)；Ⅲ、海埠—丁家庄子—磁口—宋家断裂带(焦家断裂带)

小涝洼矿点位于界河金矿主矿东北侧,辛庄镇小涝洼村北(图4) 。矿点主要的矿化体为石英-黄铜矿脉,目前仅探明2 个小矿体,前人认为其属望儿山断裂的分支构造。深入研究表明,这一矿点位于巨型构造结环中的构造交汇部位,属于构造结环中的“环内”断裂。矿点原生晕研究表明,成矿元素符合热液矿床中元素的正常垂向分带规律,从上到下在较短的距离内矿上晕元素明显减少,矿下晕元素明显增高, 矿体晕元素变化较大(表1) 。这种元素变化特点表明,矿点的成矿场可能不太稳定,变化较大且迅速。因此,所形成的矿体规模不会太大,在现有工程控制地段深部出现大矿体的可能性大。但其旁侧出现的是望儿山主断裂,属于所谓的“环缘断裂”,其中又出现了规模较强的次生晕组合异常,应为理想的找矿靶区。
表1 小涝洼金矿点不同中段样品金及相关元素含量

小庄家金矿点位于界河金矿主矿东北侧小庄家村南西(图4) ,矿点上有3 个钻孔见矿,但未见工业矿体。研究表明,小庄家矿点位于望儿山断裂稳定延伸部位,其上下盘次级构造发育,尤其是在金矿点的南西方向,控矿断裂变强和变宽,接近两条主控矿断裂的交汇部位。同时,矿石或矿化岩石中黄铁矿含量较少,成矿以石英2多金属硫化物型矿化为主。从地球化学原生晕特点看,矿点元素组合清楚、分带明显,也指示金矿化向下有变好的趋势。根据上述研究结果,认为小庄家金矿点现有探矿水平以下的矿化有增强趋势,工业矿体可能出现于目前探矿范围的西南侧。同样,根据断裂构造交汇控矿的观点,对界河金矿外围其它地段进行了成矿预测,如认为高家庄子也是较理想的找矿部位等。

1. 3 旧店金矿——北西向硅化带控矿
旧店金矿位于山东省平度市,在大地构造位置上位于华北地台胶辽地盾中部的胶北地块西南部,是栖霞复背斜南翼发现的较大规模的金矿床之一(图5) 。矿田内中生代花岗岩广泛出露,荆山群变质岩系在花岗岩中呈包体状产出。矿田内发现的矿脉已超过50 条,主要矿化类型为石英脉型。位于碎石山断裂以西的旧店矿段中的主要矿脉为1#、2#、6# 、9#、7#、12#和23#,矿化类型主要为石英脉型,个别矿脉属蚀变岩型。除6#脉外,矿段内绝大多数矿脉的走向为NE40°,倾向NW 或NE ,以NW 为主,倾角为60°～85°。控矿构造的宽度为数十厘米至几米。
位于碎石山断裂以东的九里夼段的主要矿脉为3#、29#、5 #、41 #、27#等,矿化类型为石英脉型和蚀变岩型。矿脉以NNE 向为主,少数为NE 向,矿脉宽度不大。由于碎石山硅化带位于矿田中部,其控矿意义的研究显得十分重要。碎石山断裂在地表显示为一条较大规模的硅化带(图5) ,地表宽20～200 m。

前人曾提出碎石山断裂为成矿后断裂,并且认为位于碎石山断裂东北侧的3#脉和位于其西南侧的1#脉曾是同一条石英脉,后被碎石山断裂切割成现在所见到的两条脉,错距达400m 以上。下述事实表明碎石山断裂为成矿前和成矿期活动的断裂构造,在成矿过程中为矿化时的热液通道,控制了旧店金矿床中金矿体的定位,是旧店金矿床的主要控矿构造和控矿因素。

图5 山东平度旧店金矿地质图1. 中生代旧店岩体; 2. 中生代云山岩体; 3. 矿脉及矿化蚀变带;4. 蚀变断裂带;5. 硅化断裂带;6. 村庄;7. 采矿竖井;8. 山峰

(1) 碎石山硅化带主要表现为石英脉、石英细脉和石英网脉的充填,这种石英脉除含少量黄铁矿和辉铋矿之外,基本上未见其它金属矿物。石英脉中石英的颜色、光泽、形态、结晶程度等与旧店1#脉深部中段无矿石英脉中的石英极为相似。
(2) 硅化带中见有大量绢英岩包体和角砾,其明显被石英脉和网脉所充填。
(3) 地球化学原生晕分析表明,其大部分样品中金及相关微量元素的含量较低,但有明显富集,一般超过地壳克拉克值2～5 倍以上,个别样品的金分析品位可达0.5g/t 以上。
(4) 虽然大多数矿脉接近硅化带时有减弱和消失现象,但个别金矿脉可穿切硅化带。
(5) 多数矿脉接近硅化带时金矿化增强,远离硅化带矿脉和控矿断裂消失;硅化带两侧含矿石英脉中矿体均向硅化带方向侧伏等。

按照北西向硅化带为主要控矿因素的观点,总结了旧店金矿区内矿脉和矿体分布规律,结合矿脉地质和矿脉地球化学研究,进行了矿床(体) 定位预测(图5): (1) 1#、3# 脉是旧店金矿最重要的工业矿脉,靠近北西向硅化带的1#脉北东段、3#脉的南西段工业意义较大,其中隐伏矿体的赋存标高向着硅化带有降低之趋势。3#脉的南西段石英脉较规整,具有矿体中部石英脉的特点,应是找矿重点区域; (2) 1#脉深部16 中段以下,石英脉的特点与碎石山断裂硅化带中的石英基本一致,表明其已接近矿脉的根部,深部成矿远景不大; (3) 13#脉的南西端、2#脉、12#脉、23#脉、14#脉的北东端均属靠近碎石山断裂的位置,应为探矿的重点。上述研究成果与其它矿山地质研究结果相吻合,也与矿脉地球化学原生晕研究相一致,已被矿山地质探矿所采纳,并获得了较满意的结果。

2 主控矿因素的确定
如前所述,主控矿因素是矿体和矿床定位的最关键因素,是成矿的矿床(体) 定位预测的基础,对成矿预测具有战略指向意义。然而,如何确定不同脉状金矿床成矿的主控矿因素同样是一个难度较大的课题,其直接反映了人们的认识水平。

首先矿床研究资料的二次开发是确定主控矿因素的第一步。如碎石山硅化带为平度旧店金矿的主控矿因素的结论,主要是利用已知资料二次开发获得的。由已知资料,首先获得两方面的认识:一是矿脉中各主要工业矿体集中分布于北西向碎石山断裂的两侧,远离碎石山断裂同一矿脉中矿体规模变小,数量减少,矿体赋存标高变浅;二是在碎石山断裂两侧,工业矿脉较为集中,远离断裂则矿脉的工业意义明显减少。上述两方面的证据是认定碎石山硅化带为主控矿因素的主要依据。

其次,详细的野外地质观测、地质编录及地质填图是确定矿床主控矿因素的基础。在热水金矿,前人并未提出金矿化与厚度大的闪长玢岩脉有空间和成因联系的认识。表面上看,缓倾斜厚度大的闪长玢岩脉与金矿脉的空间关系不太明显,闪长玢岩脉内部很少见到与金矿化有关的矿化期构造和矿化蚀变带。但是,详细的坑道编录表明,前者往往位于后者上盘一定距离内,远离脉岩或接近脉岩时,矿化减弱或消失。统计表明,工业矿脉距厚度大的闪长玢岩脉的最大距离为300 m ,超过300 m 无工业矿体存在。当矿脉接近厚度大的闪长玢岩脉时(小于30m) ,矿化也相应减弱。这样可以认为,厚度大的闪长玢岩脉与热水金矿中各矿脉的产出具有密切的空间联系。厚度大的闪长玢岩脉为热水金矿各矿脉的主要控矿因素的认识即是从这种空间关系的认识开始的。闪长玢岩与金矿化固定的空间关系是两者具有成因联系的直接证据,也是评价各矿脉含矿性的直接标志。

最后,物、化、遥综合研究可为矿床主控矿因素的研究提供一些重要的参考依据。前人的工作证实,界河金矿中各金矿体的产出主要受结环状构造所控制。但是,由于矿区外围第四系沉积物覆盖较厚,矿区外围矿点和矿脉的空间定位主要受何种因素制约有待于深入。笔者通过地质观测、汞气测量和土壤次生晕研究等对矿区外围是否存在结环状构造进行了初步分析,认为界河金矿东北侧存在3条主断裂构造,其交汇部位为矿区外围成矿预测提供了重要的构造依据。

3 结论
(1) 主控矿因素分析是脉状金矿矿体定位预测的关键,在预测过程中可起到战略指向作用。
(2) 目前尚没有正确确定脉状金矿主要控矿因素的固定程式。矿山资料二次开发、野外地质观测、地质编录、地质填图以及各种物化探资料的综合利用和分析是确定主控矿因素最可信的方法之一。
(3) 矿山地质工作者可通过详尽的地质观测研究主控矿因素,确定主要的找矿标志,进行成功的矿体定位预测。

参考文献:
张均. 矿体定位预测的研究现状与趋向[J]. 地球科学进展,1997 ,12 (3) :242-246.
沈远超,曾庆栋,刘铁兵,等,隐伏金矿定位预测[J]. 地质与勘探,2001 ,37 (1) :1-6.
曹新志, 高秋斌, 徐伯骏. 矿区深部矿体定位预测的有效途径研究——以山东招远界河金矿为例[J]. 地质找矿论丛,2001 ,16 (4) :244-246.

http://bbs.3s001.com

折翼天使

谢谢楼主。。。。。。

liuzhi

学习学习，谢谢分享！！！！