梧南金矿钻孔岩芯元素地球化学统计分析

梧南金矿钻孔岩芯元素地球化学统计分析晁会霞1，杨兴科1，梁广林2，孙继东1，姚卫华3，曹洁1(1.长安大学地球科学与国土资源学院，陕西西安710054；2.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一地质大队新疆昌吉831100；3.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安710021)摘要：梧南金矿床是近年来新疆南天山发现的一种类卡林型（微细粒浸染型）金矿床，本文以矿区地质背景和矿床原生晕研究为基础，以4勘探线为代表，采集4个钻孔的193件地球化学样品，进行Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo十项元素的测试分析和资料整理、统计制图等，对元素组合及相关关系进行统计分析。结果表明Au与尾部元素正相关，与前缘元素呈负相关。首次较详细地建立了该矿床的原生晕分带，从前缘到尾部为：Au-Bi-Cu-Mo-Hg-Sb-Ag-As-Pb-Zn。从而确定了该矿床的地球化学原生晕叠加模型：上部矿体的尾晕与下部矿体的前缘晕叠加到一起，形成尖灭再现或尖灭侧现的原生晕叠加形态。关键词：类卡林型；地球化学；统计分析；原生晕分带；梧南金矿中图分类号：文献标识码：梧南金矿区位于新疆南天山东部，是近年来发现的一个具有较大潜力的矿产资源区。在矿区外围，前人已发现有石英滩金矿，红石金矿、梧桐沟铁矿、尖山铁矿等矿产。梧南金矿床受层位控制明显，又受构造等控矿条件控制。对该矿床矿体深部元素组合及相关关系的研究对于探讨隐伏矿预测问题至关重要，需要进行进一步的研究和评价。因此，选取该矿区4勘探线4个钻孔岩芯样品进行十项元素分析，评价元素组分含量及相关性，建立原生晕分带模式，指导未来找矿和开发研究。1矿区地质简况矿区位于塔里木板块北缘活动带，属麦兹-阔克塔勒晚古生代陆缘盆地（图1）。区域上经历了长期复杂的构造演化，区域大断裂、韧-脆性剪切带及褶皱发育。梧南金矿床赋存于下石炭统甘草湖组第二岩【收稿日期】【修改日期】【基金项目】：国家科技攻关85－902－05项目：东天山成矿区成矿地质条件与矿产资源综合评价研究96－915－05－04项目：觉罗塔格金铜成矿带成矿系列分布规律研究与矿床定位预测2002年自治区矿产资源补偿费地质勘查项目－新疆鄯善典型矿床成矿条件评价研究【作者简介】：晁会霞（1979-），女，在读博士研究生，所学专业为矿产普查与勘探，研究方向为盆地地质构造与地球化学分析。性段第二层底部的白云岩和砂屑白云岩中，受层位控制明显。矿区构造发育，断裂、褶皱及伊尔托古什布拉克韧－脆性剪切带使矿区含金岩层的金元素活化浸出，热液交代、迁移富集，并在有利部位沉淀成矿。矿区热液活动发育，主要是酸性斑岩脉。脉岩产状基本与地层一致，其顶部常与第二层底部的矿化蚀变带直接接触。并且酸性斑岩中金元素背景含量较高，平均值为7.84×10-9，为地壳中酸性侵入岩丰度值（4.0×10-9）的1.96倍，可见该岩脉与金成矿有一定的密切关系。矿床金矿物粒度细小，以微细粒金为主，呈浸染状分布。矿石矿物组合显示中－低温成矿特征，成矿温度、压力及成矿深度也均反映出矿床具低温浅成特征。依据目前所取得的与成矿物理化学条件有关的资料和地质条件综合分析，并通过梧南金矿床与国内外卡林型金矿床地质特征的对比，分析其相似与不同之处，探讨了该金矿床成因类型，将其划归为类卡林型金矿。2．样品的采集与分析测试梧南金矿床的岩石地球化学采样，主要集中在地表探槽和浅井及4号勘探线的钻孔中（图2），4勘探线是一条有代表性的勘探线，在地表有近50m长的探糟控制，横向控制了两个金矿体。深部有4个钻孔控制，见矿情况很好，并对原生晕的控制比较全面。2.1野外样品的采集2002-2003年，在梧南金矿床4号勘探线当时已完成的4个钻孔（401、403、405、407），进行了系统的钻孔岩芯地球化学采样，钻孔中共采样193件。采样方法是以当时已有的钻孔岩芯，沿岩芯长向连续打块组成样品，样品间距在矿化段或矿体内是按1-3米组样，在围岩内是5米组样。单件样品重量在300g左右。钻孔岩芯采样位置如图2-b所示。图1矿区及邻区大地构造位置图（据新疆区1׃5万[2005]08文图修改）Fig1GeologicalstructureofWunanneighboringarea（after08mapof1׃50000ofXinjiangarea,2005）图2梧南金矿区4勘探线剖面示意图和采样位置图Fig2The4thexplorationlineprofile,showingsamplinglocationa-钻孔剖面图（据新疆第一地质大队，2000年）；b-钻孔采样分布图（193件样品）a-Drillcoresprofile（afterNo.1GeologicalPartyBureauofGeology,2002）；b-samplinglocationofdrillprofile(193samples)2.2室内样品分析所采样品依次分别编号、包装，并送长安大学应用化学与分析测试中心承担，由周春雨等组织分析测试和监控分析质量。选择指示元素10个：Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo。样品分析方法中，Cu、Pb、Zn采用原子吸收分析，Ag和Mo为光谱分析，As、Sb、Hg、Bi采用了原子荧光ab分析，Au采用了化学光谱分析，同时Au分析有相当多的高含量样品投入了化学的定量分析（溶量法），保证了分析的精确度和准确度。3.样品数据分析勘探线地球化学采样选择4号线，该勘探线是矿床范围内矿化和原生晕强度很高的勘探线之一，深部当时有4个钻孔控制，见矿情况很好，并对原生晕的控制比较全面。根据野外所测得的四个钻孔的数据资料，首先对4勘探线钻孔Au元素进行统计分析，制作含量频率直方图，其次对10个指示元素应用SPSS软件进行相关性统计及聚类分析、主成分分析等，从中探讨各个元素之间的相互关系，并结合实际地质条件加以分析、讨论。3.1Au元素统计分析从图3可以看出，各个钻孔Au元素含量呈多重母体分布，这表明Au含量的浓度呈几何级数变化，这是成矿作用多期次叠加的地球化学特征显示，也反映了Au组分在找矿成晕中之高度分异的特点。图3梧南金矿区4勘探线各钻孔Au元素含量频率直方图Fig3FrequencyhistogramofAuofeachdrillcoreinthe4thexplorationlineinWunanarea3.2元素相关性分析表1列出了梧南金矿床4勘探线原生晕指示元素相关系数，从表中可以看出，Au与Bi、Ag相关系数较大，分别为0.498、0.286，Au与Bi共生稳定，这种关系说明Cu、Sb相关系数为0.655，Pb与As、Zn相关系数较大，分别为0.402、0.341，均为正相关。Au与Hg，Au与As呈负相关，说明二者之间具有消长关系。总的来说，Au与尾部元素正相关，与前缘元素呈负相关，这预示着金矿体受剥蚀已接近尾部，即在现代剥蚀面上，金的高含量伴随着前缘组分的低含量和尾部元素的高含量。表1梧南金矿床4勘探线原生晕指示元素相关系数矩阵Table.1.Thecorrelationcoefficientmatrixofprimaryhaloindicatorelementsin4thexplorationlineofWunanarea表2梧南金矿区4勘探线钻孔指示元素主成分分析矩阵Table.2.Theprinciplecomponentmatrixofindicatorelementsin4thexplorationlineofWunanarea表3梧南金矿区勘探线钻孔指示元素主成分组合详表Table.3.TheindicatorelementsprinciplecomponentofWunanarea主因子正交旋转矩阵因子载荷矩阵方差贡献F1Cu、Bi、Au、SbCu、Sb、Bi22.6%F2As、PbAu、Bi、Ag17.1%F3Au、Ag和ZnPb、Zn和As12.1%F4Hg、Ag和MoHg、Ag和Mo11.2%3.3主成分分析表2是对应用SPSS统计软件对4勘探线指示元素进行主成分分析的计算结果，表中左半部分是正交旋转矩阵结果，表中右半部分是用方差极大法对因子载荷矩阵旋转后的结果，原有的10个元素转变为4个因子变量。从表3中可以看出，正交旋转矩阵中第一主因子（F1）为Cu、Bi、Au、Sb，第二主因子（F2）为As、Pb，第三主因子（F3）为Au、Ag和Zn，代表第四主因子（F4）为Hg、Ag和Mo。各个因子组合与聚类分析中的统计结果一致。方差极大法对因子载荷矩阵旋转后，第一主因子（F1）为Cu、Sb、Bi，第二主因子（F2）为Au、Bi、Ag，第三主因子（F3）为Pb、Zn和As，代表第四主因子（F4）为Hg、Ag和Mo。详见表3。由表中可以看出，正交旋转矩阵与方差极大法对因子载荷矩阵旋转后，二者所提供的主成分组合基本一致。第一主因子代表了主成矿组合及尾部元素组合，该组合的方差贡献在诸因子组合中是最大的，达到22.6%，第二主因子组合以前缘元素组分为主，方差贡献达到17.1%；第三主因子为多元素Pb、Zn组合，方差贡献为12.1%。第四主因子则看起来比较杂乱，前缘及尾部元素共存，方差贡献达到11.2%。3.4聚类分析从图4中可以看出，利用聚类分析，将钻孔岩芯元素分为两组：Cu、Sb、Bi、Au和Ag聚为一类，Pb、As、Zn、Mo和Hg聚为一类。聚类分析的结果可以对主成分分析结果给予补充。图4梧南金矿区4勘探线指示元素R型聚类谱系图Fig.4.The“R”clusterpedigreediagramofindicatorelementsinthe4thexplorationlineinWunanarea4.深部地球化学分带特征原生晕元素分带性研究通常是在已知或半已知矿区,对勘探剖面上的钻孔进行岩芯采样研究原生晕剖面上的元素分带性，即研究原生晕中异常元素的前后和（或）其上下关系。计算的方法是格里戈良（1975）提出的。格里戈良是以计算每个元素的分带性指数来确定原生晕中各元素的分带序列。表4梧南金矿床4勘探线指示元素原生晕基本数据Table.4.Theprimaryhaloesdataofindicatorelementsinthe4thexplorationlineinWunanarea元素地表Zk401Zk403Zk405Zk407Aux585.9178.1250.62116.5333.70L4038856119Agx0.1770.2480.4030.4370.371L1727416535Asx20.2214.1010.9313.2516.27L192858.58081.5Sbx2.951.822.252.281.60L3933708069Hgx16.913.514.913.416.4L1123774868Cux129.867.333.964.450.1L3328443126Pbx69.251.044.251.870.2L20.525271245Znx36.362.9135.3120.1122.0L6.55111420Bix3.781.691.221.510.74L4038484822Mox2.661.922.231.401.59L1827256144注：x－几何平均值，L－原生晕宽度(m)，Au、Hg:1×10-9，其它:1×10-6本文采用C.B.格里戈良的分带指数法（格氏法），对4勘探线指示元素原生晕基本数据（表4）进行处理运算。1、计算指示元素原生晕线金属量；2、对所有断面的指示元素线金属量进行标准化；3、计算轴向分带指数，分带指数最大值显示出指示元素原生晕的分带序列；4、变异性指数的梯度差来确定指示元素的具体分带序列位置考虑地表断面所确定的原生晕轴向分带序列从前缘到尾部为：Au—Bi—Cu—Mo—Hg—Sb—Ag—As—Pb—Zn。这个序列最明显的特点是：Au元素处于前缘，较典型的尾部元素Bi、Cu也处于前缘，而As、Pb、Zn处于尾部，尾部除As为典型前缘元素外，Pb、Zn一般较