脈狀金礦定位預測的關鍵—主控礦因素分析

近年來成礦預測和地質找礦的實踐表明,脈狀金礦床的主控礦因素的分析和確定是對其進行成功定位預測的關鍵,對定位預測礦體靶區起到了「戰略指向」作用,其成功運用是黃金礦山節省找礦投資、提高找礦命中率的最佳途經。本文主要介紹如何針對不同金礦床的地質研究現狀、礦床出露和剝蝕情況來確定礦床的主要控礦因素並進行其定位預測的。

1 脈狀金礦主控礦因素分析實例

1.1 熱水金礦—緩傾斜閃長玢岩脈控礦

熱水金礦位於內蒙古赤峰寧城縣境內,在大地構造位置上位於華北地台北緣,馬鞍山隆斷帶與老哈河坳斷帶接合部靠隆斷帶一側。礦區內出露的地層為太古宙建平群熱水組,其岩石類型主要為斜長角閃片麻岩、斜長角閃岩、二雲母片岩,局部夾有大理岩。礦區主要褶皺構造為前塘營子倒轉背斜,軸面走向東西,傾向北,傾角大於50°。該背斜向東傾伏,核部主要為熱水組下段混合岩化斜長角閃片麻岩,兩翼為熱水組下段二雲母片岩和大理岩,礦床內幾乎所有礦脈均限於背斜構造核部的混合岩化斜長角閃片麻岩中。

礦區內岩漿岩主要為太古宙片麻狀斜長花崗岩和燕山期寬緩閃長玢岩脈等。礦區內有大小礦脈50 余條,從西向東構成夥計溝、塘房溝和塘房溝東山3 個礦脈群。其中塘房溝段是礦山開採地段(圖1,2) ,現有6個探礦和採礦中段,探礦標高離地表800～600m。礦脈主要受斷裂構造的控制,呈北北東、北北西—北西向和近東西向3 個主要走向方向產出。礦化類型主要為含金石英脈型,其次為蝕變岩型。礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、銀金礦和自然金,脈石礦物主要為石英,其次為絹雲母、綠泥石、斜長石和方解石。圍岩蝕變有硅化、絹雲母化、綠泥石化、黃鐵礦化和碳酸鹽化。

熱水金礦成礦預測的難點是,各主要工業礦脈在塘房溝段的深部中段(五—六中段) 礦化蝕變帶和容礦構造趨於尖滅,再向深部進行探礦已意義不大。然而,塘房溝段詳細的地質研究表明,厚度大緩傾斜的閃長玢岩脈與該段金礦脈具有密切的時空和成因聯繫,控制了礦床內礦脈群的空間分布(圖2) 。在剖面上,各礦脈分布在距閃長玢岩脈100～300 m的距離範圍內,閃長玢岩脈上盤100～300 m 範圍內為最佳的金礦化位置,小於100 m 或大於300 m不利於成礦。

這一認識不僅可以較圓滿地解釋熱水金礦礦脈群的空間分布,也可以較有把握地回答塘房溝段深部已知工業礦脈趨於尖滅的原因。基於上述認識,作者對熱水金礦進行了成礦預測。根據塘房溝段確定的閃長玢岩脈與金礦脈的空間分布關係,首先在夥計溝和塘房溝東山找到了與礦脈群有關的閃長玢岩脈,證實了各個礦脈段內礦脈群與閃長玢岩脈必然的空間聯繫。在正在生產的塘房溝段,地表各礦脈剝蝕程度中等,近地表至地下300 m為最佳礦化地段。由於控制各礦脈的斷裂構造屬於控制緩傾斜閃長玢岩脈的斷裂帶的次級構造,因此,當其向下延伸「遇到」主控礦閃長玢岩脈應自然尖滅。據此認為,在塘房溝地段,各礦脈在-300 m 以下趨於尖滅,深部成礦遠景不大。

上述認識與礦脈地球化學原生暈研究所得到的結論基本一致,因此建議礦山停止向下延深豎井。位於礦區西部的夥計溝段地表石英脈數量較多,分析品位也較高,一直是礦山和地勘單位地質探礦的重點地段,但前後歷時幾十年內找礦一直沒有突破。

根據研究結果,這一地段內閃長玢岩脈距礦脈群的水平距離很小,已十分接近控礦的閃長玢岩脈,這說明礦脈已沒有向深部再進一步延伸的空間。同時,構造研究也表明相對於東部的塘房溝段,夥計溝段有明顯的現代構造抬升。夥計溝段內各石英脈的長度一般小於100m,礦脈中除黃鐵礦外,還見有少量的磁鐵礦等,網脈狀和細脈狀構造明顯,呈「雞爪」狀,根據與塘房溝金礦成礦階段對比,應屬於早期礦化階段的產物,代表這一區段內金礦脈剝蝕較強,地表石英脈出露的位置應屬礦脈的根部。據此認為,夥計溝段深部成礦遠景不大,建議礦山暫停地質探礦。

相反,塘房溝東山段地形相對平緩,黃土覆蓋較厚,地表礦化顯示少且弱,主要為少量的「多金屬細脈或網脈」。然而,這一地段內閃長玢岩脈與礦脈群之間的水平距離較大,有較大的向下延伸的「空間」。構造研究也表明,這一地段屬於「下降盤」,地表礦脈因「下降」而未受到明顯的剝蝕,代表礦脈的頭部,深部礦化應變強。根據這一認識,在塘房溝東山設計了汞氣測量。從壤中汞氣測量結果可以看出,該區存在著北北西向和北北東向的3 個壤中汞氣異常帶,與主礦區礦脈的展布方向一致,可能指示隱伏礦體存在。在3 線以南,汞氣異常明顯減弱,這與在3 線以南民采坑中礦化較差的情況相吻合,因此找礦重點應放在3 線以北。上述預測結果已被礦山驗證是正確的。

華北地台脈狀金礦床中往往伴有各類脈岩的產出 ,特別是基性脈岩 ,如煌斑岩和閃長玢岩等 ,這幾乎已成為所有地質學家的共識。山東招遠玲瓏、謝家溝、內蒙金廠溝梁以及吉林夾皮溝和黑龍江老柞山等金礦礦床中均分布有不同類型的脈岩等 。據作者所知 ,對華北地台絕大多數脈狀金礦來說 ,目前地質學家爭論的焦點不是金礦床中是否有脈岩產出 ,而是這些脈岩在成礦過程中所起的作用和在成礦預測中的指示意義問題。目前 ,雖然人們已開始將脈岩視之為礦床或礦田的主控礦因素和主找礦標誌並成功用於金礦找礦實踐中 ,但畢竟公開發表的文章和專著並不太多。同時 ,金礦中發育的脈岩具有其特殊性 ,其中成礦前、成礦期和成礦後脈岩的識別標誌有待於進一步完善。

1. 2 界河金礦———斷裂交匯部位(構造結環) 控礦

界河金礦位於山東省招遠市,在大地構造位置上位於上華北地台膠遼地盾中部的膠北地塊西北邊緣,是焦家金礦田中最北部的一個金礦床。在焦家金礦田內,有3 條規模較大、多期活動的北東向礦斷裂通過,它們分別是西部的新城—焦家斷裂、中部的侯家斷裂和東部的望兒山斷裂,總體上構成一個中間寬、兩端收斂的巨型構造透鏡體。

界河金礦本區內已發現探明了7 個礦體,主要賦存於望兒山斷裂帶主斷面附近的上、下盤強蝕變破碎帶內,以脈狀為主,多延深大於延長。礦石類型包括硅質岩型、黃鐵絹英岩型、鉀化碎裂花崗岩型、硅化碎裂岩型、含金石英脈型和含金石英2多金屬脈型等。礦床中常見的圍岩蝕變類型有:硅化、絹雲母化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化、褐鐵礦化、孔雀石化、高嶺土化等。礦床主成礦期可劃分為4 個成礦階段: ( I) 石英階段; ( Ⅱ) 含金石英2黃鐵礦階段; ( Ⅲ) 含金多金屬硫化物階段; ( Ⅳ) 石英-碳酸鹽階段。這一礦床屬於較為典型的蝕變岩型金礦床。

研究表明,斷裂構造的走向、傾向、性質、產狀、構造岩的特點及空間變化等對界河金礦的礦石類型、礦化類型、礦石品位和礦體規模等均有重要的影響。在界河金礦本區,不同級別的斷裂交匯部位對礦體空間定位具有明顯的控制作用。與礦床或礦田內主控礦構造控制主礦脈和主礦體、其旁側次級構造控制次級礦脈和小礦體,或者礦床或礦田內只存在主控礦構造及其相應的主礦體的控礦構造格局不同,界河金礦區表現出上述兩種控礦構造格局的過渡形式。結合已有探礦資料、地質填圖、土壤地球化學測量和汞氣測量等,認為界河金礦外圍金礦化點屬典型的主斷裂交匯部位控礦 。多期活動的韌脆性控礦斷裂為界河金礦及其外圍金礦化的主控礦因素,其交匯部位為礦體和礦化體的定位位置。在主控礦斷裂結環所環繞的弱變形構造透鏡體的內部,可出現少量次級控礦斷裂及較弱的金礦化。這樣,主控礦斷裂的交匯部位可直接指示界河金礦深部和外圍隱伏礦體產出的位置。預測區控礦斷裂的規模、在構造結環的具體部位對成礦預測能起到戰略指向作用。

小澇窪礦點位於界河金礦主礦東北側,辛庄鎮小澇窪村北 。礦點主要的礦化體為石英-黃銅礦脈,目前僅探明2 個小礦體,前人認為其屬望兒山斷裂的分支構造。深入研究表明,這一礦點位於巨型構造結環中的構造交匯部位,屬於構造結環中的「環內」斷裂。礦點原生暈研究表明,成礦元素符合熱液礦床中元素的正常垂向分帶規律,從上到下在較短的距離內礦上暈元素明顯減少,礦下暈元素明顯增高, 礦體暈元素變化較大(表1) 。這種元素變化特點表明,礦點的成礦場可能不太穩定,變化較大且迅速。因此,所形成的礦體規模不會太大,在現有工程式控制制地段深部出現大礦體的可能性大。但其旁側出現的是望兒山主斷裂,屬於所謂的「環緣斷裂」,其中又出現了規模較強的次生暈組合異常,應為理想的找礦靶區。

表1 小澇窪金礦點不同中段樣品金及相關元素含量

小莊家金礦點位於界河金礦主礦東北側小莊家村南西 ,礦點上有3 個鑽孔見礦,但未見工業礦體。研究表明,小莊家礦點位於望兒山斷裂穩定延伸部位,其上下盤次級構造發育,尤其是在金礦點的南西方向,控礦斷裂變強和變寬,接近兩條主控礦斷裂的交匯部位。同時,礦石或礦化岩石中黃鐵礦含量較少,成礦以石英2多金屬硫化物型礦化為主。從地球化學原生暈特點看,礦點元素組合清楚、分帶明顯,也指示金礦化向下有變好的趨勢。根據上述研究結果,認為小莊家金礦點現有探礦水平以下的礦化有增強趨勢,工業礦體可能出現於目前探礦範圍的西南側。同樣,根據斷裂構造交匯控礦的觀點,對界河金礦外圍其它地段進行了成礦預測,如認為高家莊子也是較理想的找礦部位等。

1. 3 舊店金礦——北西向硅化帶控礦

舊店金礦位於山東省平度市,在大地構造位置上位於華北地台膠遼地盾中部的膠北地塊西南部,是棲霞復背斜南翼發現的較大規模的金礦床之一 。礦田內中生代花崗岩廣泛出露,荊山群變質岩系在花崗岩中呈包體狀產出。礦田內發現的礦脈已超過50 條,主要礦化類型為石英脈型。位於碎石山斷裂以西的舊店礦段中的主要礦脈為1#、2#、6# 、9#、7#、12#和23#,礦化類型主要為石英脈型,個別礦脈屬蝕變岩型。除6#脈外,礦段內絕大多數礦脈的走向為NE40°,傾向NW 或NE ,以NW 為主,傾角為60°～85°。控礦構造的寬度為數十厘米至幾米。

位於碎石山斷裂以東的九里夼段的主要礦脈為3#、29#、5 #、41 #、27#等,礦化類型為石英脈型和蝕變岩型。礦脈以NNE 向為主,少數為NE 向,礦脈寬度不大。由於碎石山硅化帶位於礦田中部,其控礦意義的研究顯得十分重要。碎石山斷裂在地表顯示為一條較大規模的硅化帶 ,地表寬20～200 m。

前人曾提出碎石山斷裂為成礦後斷裂,並且認為位於碎石山斷裂東北側的3#脈和位於其西南側的1#脈曾是同一條石英脈,後被碎石山斷裂切割成現在所見到的兩條脈,錯距達400m 以上。下述事實表明碎石山斷裂為成礦前和成礦期活動的斷裂構造,在成礦過程中為礦化時的熱液通道,控制了舊店金礦床中金礦體的定位,是舊店金礦床的主要控礦構造和控礦因素。

(1) 碎石山硅化帶主要表現為石英脈、石英細脈和石英網脈的充填,這種石英脈除含少量黃鐵礦和輝鉍礦之外,基本上未見其它金屬礦物。石英脈中石英的顏色、光澤、形態、結晶程度等與舊店1#脈深部中段無礦石英脈中的石英極為相似。

(2) 硅化帶中見有大量絹英岩包體和角礫,其明顯被石英脈和網脈所充填。

(3) 地球化學原生暈分析表明,其大部分樣品中金及相關微量元素的含量較低,但有明顯富集,一般超過地殼克拉克值2～5 倍以上,個別樣品的金分析品位可達0.5g/t 以上。

(4) 雖然大多數礦脈接近硅化帶時有減弱和消失現象,但個別金礦脈可穿切硅化帶。

(5) 多數礦脈接近硅化帶時金礦化增強,遠離硅化帶礦脈和控礦斷裂消失;硅化帶兩側含礦石英脈中礦體均向硅化帶方向側伏等。

按照北西向硅化帶為主要控礦因素的觀點,總結了舊店金礦區內礦脈和礦體分布規律,結合礦脈地質和礦脈地球化學研究,進行了礦床(體) 定位預測: (1) 1#、3# 脈是舊店金礦最重要的工業礦脈,靠近北西向硅化帶的1#脈北東段、3#脈的南西段工業意義較大,其中隱伏礦體的賦存標高向著硅化帶有降低之趨勢。3#脈的南西段石英脈較規整,具有礦體中部石英脈的特點,應是找礦重點區域; (2) 1#脈深部16 中段以下,石英脈的特點與碎石山斷裂硅化帶中的石英基本一致,表明其已接近礦脈的根部,深部成礦遠景不大; (3) 13#脈的南西端、2#脈、12#脈、23#脈、14#脈的北東端均屬靠近碎石山斷裂的位置,應為探礦的重點。上述研究成果與其它礦山地質研究結果相吻合,也與礦脈地球化學原生暈研究相一致,已被礦山地質探礦所採納,並獲得了較滿意的結果。

2 主控礦因素的確定

如前所述,主控礦因素是礦體和礦床定位的最關鍵因素,是成礦的礦床(體) 定位預測的基礎,對成礦預測具有戰略指向意義。然而,如何確定不同脈狀金礦床成礦的主控礦因素同樣是一個難度較大的課題,其直接反映了人們的認識水平。

首先礦床研究資料的二次開發是確定主控礦因素的第一步。如碎石山硅化帶為平度舊店金礦的主控礦因素的結論,主要是利用已知資料二次開發獲得的。由已知資料,首先獲得兩方面的認識:一是礦脈中各主要工業礦體集中分布於北西向碎石山斷裂的兩側,遠離碎石山斷裂同一礦脈中礦體規模變小,數量減少,礦體賦存標高變淺;二是在碎石山斷裂兩側,工業礦脈較為集中,遠離斷裂則礦脈的工業意義明顯減少。上述兩方面的證據是認定碎石山硅化帶為主控礦因素的主要依據。

其次,詳細的野外地質觀測、地質編錄及地質填圖是確定礦床主控礦因素的基礎。在熱水金礦,前人並未提出金礦化與厚度大的閃長玢岩脈有空間和成因聯繫的認識。表面上看,緩傾斜厚度大的閃長玢岩脈與金礦脈的空間關係不太明顯,閃長玢岩脈內部很少見到與金礦化有關的礦化期構造和礦化蝕變帶。但是,詳細的坑道編錄表明,前者往往位於後者上盤一定距離內,遠離脈岩或接近脈岩時,礦化減弱或消失。統計表明,工業礦脈距厚度大的閃長玢岩脈的最大距離為300 m ,超過300 m 無工業礦體存在。當礦脈接近厚度大的閃長玢岩脈時(小於30m) ,礦化也相應減弱。這樣可以認為,厚度大的閃長玢岩脈與熱水金礦中各礦脈的產出具有密切的空間聯繫。厚度大的閃長玢岩脈為熱水金礦各礦脈的主要控礦因素的認識即是從這種空間關係的認識開始的。閃長玢岩與金礦化固定的空間關係是兩者具有成因聯繫的直接證據,也是評價各礦脈含礦性的直接標誌。

最後,物、化、遙綜合研究可為礦床主控礦因素的研究提供一些重要的參考依據。前人的工作證實,界河金礦中各金礦體的產出主要受結環狀構造所控制。但是,由於礦區外圍第四系沉積物覆蓋較厚,礦區外圍礦點和礦脈的空間定位主要受何種因素制約有待於深入。筆者通過地質觀測、汞氣測量和土壤次生暈研究等對礦區外圍是否存在結環狀構造進行了初步分析,認為界河金礦東北側存在3條主斷裂構造,其交匯部位為礦區外圍成礦預測提供了重要的構造依據。

3 結論

(1) 主控礦因素分析是脈狀金礦礦體定位預測的關鍵,在預測過程中可起到戰略指向作用。

(2) 目前尚沒有正確確定脈狀金礦主要控礦因素的固定程式。礦山資料二次開發、野外地質觀測、地質編錄、地質填圖以及各種物化探資料的綜合利用和分析是確定主控礦因素最可信的方法之一。

(3) 礦山地質工作者可通過詳盡的地質觀測研究主控礦因素,確定主要的找礦標誌,進行成功的礦體定位預測。

參考文獻:

張均. 礦體定位預測的研究現狀與趨向[J]. 地球科學進展,1997 ,12 (3) :242-246.

沈遠超,曾慶棟,劉鐵兵,等,隱伏金礦定位預測[J]. 地質與勘探,2001 ,37 (1) :1-6.

曹新志, 高秋斌, 徐伯駿. 礦區深部礦體定位預測的有效途徑研究——以山東招遠界河金礦為例[J]. 地質找礦論叢,2001 ,16 (4) :244-246.

我們可能無法改變什麼！

但我們能讓更多人看到！

推薦閱讀：