近年來成礦預(yù)測和地質(zhì)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(yù)測的關(guān)鍵,對定位預(yù)測礦體靶區(qū)起到了“戰(zhàn)略指向”作用,其成功運用是黃金礦山節(jié)省找礦投資、提高找礦命中率的最佳途經(jīng)。本文主要介紹如何針對不同金礦床的地質(zhì)研究現(xiàn)狀、礦床出露和剝蝕情況來確定礦床的主要控礦因素并進行其定位預(yù)測的。

1 脈狀金礦主控礦因素分析實例

1.1 熱水金礦—緩傾斜閃長玢巖脈控礦

熱水金礦位于內(nèi)蒙古赤峰寧城縣境內(nèi),在大地構(gòu)造位置上位于華北地臺北緣,馬鞍山隆斷帶與老哈河坳斷帶接合部靠隆斷帶一側(cè)。礦區(qū)內(nèi)出露的地層為太古宙建平群熱水組,其巖石類型主要為斜長角閃片麻巖、斜長角閃巖、二云母片巖,局部夾有大理巖。礦區(qū)主要褶皺構(gòu)造為前塘營子倒轉(zhuǎn)背斜,軸面走向東西,傾向北,傾角大于50°。該背斜向東傾伏,核部主要為熱水組下段混合巖化斜長角閃片麻巖,兩翼為熱水組下段二云母片巖和大理巖,礦床內(nèi)幾乎所有礦脈均限于背斜構(gòu)造核部的混合巖化斜長角閃片麻巖中。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為太古宙片麻狀斜長花崗巖和燕山期寬緩閃長玢巖脈等。礦區(qū)內(nèi)有大小礦脈50 余條,從西向東構(gòu)成伙計溝、塘房溝和塘房溝東山3 個礦脈群。其中塘房溝段是礦山開采地段(圖1,2) ,現(xiàn)有6個探礦和采礦中段,探礦標(biāo)高離地表800～600m。礦脈主要受斷裂構(gòu)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(chǎn)出。礦化類型主要為含金石英脈型,其次為蝕變巖型。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,其次為絹云母、綠泥石、斜長石和方解石。圍巖蝕變有硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化和碳酸鹽化。

熱水金礦成礦預(yù)測的難點是,各主要工業(yè)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(gòu)造趨于尖滅,再向深部進行探礦已意義不大。然而,塘房溝段詳細(xì)的地質(zhì)研究表明,厚度大緩傾斜的閃長玢巖脈與該段金礦脈具有密切的時空和成因聯(lián)系,控制了礦床內(nèi)礦脈群的空間分布(圖2) 。在剖面上,各礦脈分布在距閃長玢巖脈100～300 m的距離范圍內(nèi),閃長玢巖脈上盤100～300 m 范圍內(nèi)為最佳的金礦化位置,小于100 m 或大于300 m不利于成礦。

這一認(rèn)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(yè)礦脈趨于尖滅的原因?；谏鲜稣J(rèn)識,作者對熱水金礦進行了成礦預(yù)測。根據(jù)塘房溝段確定的閃長玢巖脈與金礦脈的空間分布關(guān)系,首先在伙計溝和塘房溝東山找到了與礦脈群有關(guān)的閃長玢巖脈,證實了各個礦脈段內(nèi)礦脈群與閃長玢巖脈必然的空間聯(lián)系。在正在生產(chǎn)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。由于控制各礦脈的斷裂構(gòu)造屬于控制緩傾斜閃長玢巖脈的斷裂帶的次級構(gòu)造,因此,當(dāng)其向下延伸“遇到”主控礦閃長玢巖脈應(yīng)自然尖滅。據(jù)此認(rèn)為,在塘房溝地段,各礦脈在-300 m 以下趨于尖滅,深部成礦遠(yuǎn)景不大。

上述認(rèn)識與礦脈地球化學(xué)原生暈研究所得到的結(jié)論基本一致,因此建議礦山停止向下延深豎井。位于礦區(qū)西部的伙計溝段地表石英脈數(shù)量較多,分析品位也較高,一直是礦山和地勘單位地質(zhì)探礦的重點地段,但前后歷時幾十年內(nèi)找礦一直沒有突破。

根據(jù)研究結(jié)果,這一地段內(nèi)閃長玢巖脈距礦脈群的水平距離很小,已十分接近控礦的閃長玢巖脈,這說明礦脈已沒有向深部再進一步延伸的空間。同時,構(gòu)造研究也表明相對于東部的塘房溝段,伙計溝段有明顯的現(xiàn)代構(gòu)造抬升。伙計溝段內(nèi)各石英脈的長度一般小于100m,礦脈中除黃鐵礦外,還見有少量的磁鐵礦等,網(wǎng)脈狀和細(xì)脈狀構(gòu)造明顯,呈“雞爪”狀,根據(jù)與塘房溝金礦成礦階段對比,應(yīng)屬于早期礦化階段的產(chǎn)物,代表這一區(qū)段內(nèi)金礦脈剝蝕較強,地表石英脈出露的位置應(yīng)屬礦脈的根部。據(jù)此認(rèn)為,伙計溝段深部成礦遠(yuǎn)景不大,建議礦山暫停地質(zhì)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(xì)脈或網(wǎng)脈”。然而,這一地段內(nèi)閃長玢巖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(gòu)造研究也表明,這一地段屬于“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(yīng)變強。根據(jù)這一認(rèn)識,在塘房溝東山設(shè)計了汞氣測量。從壤中汞氣測量結(jié)果可以看出,該區(qū)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(qū)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(yīng)放在3 線以北。上述預(yù)測結(jié)果已被礦山驗證是正確的。

華北地臺脈狀金礦床中往往伴有各類脈巖的產(chǎn)出 ,特別是基性脈巖 ,如煌斑巖和閃長玢巖等 ,這幾乎已成為所有地質(zhì)學(xué)家的共識。山東招遠(yuǎn)玲瓏、謝家溝、內(nèi)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巖等 。據(jù)作者所知 ,對華北地臺絕大多數(shù)脈狀金礦來說 ,目前地質(zhì)學(xué)家爭論的焦點不是金礦床中是否有脈巖產(chǎn)出 ,而是這些脈巖在成礦過程中所起的作用和在成礦預(yù)測中的指示意義問題。目前 ,雖然人們已開始將脈巖視之為礦床或礦田的主控礦因素和主找礦標(biāo)志并成功用于金礦找礦實踐中 ,但畢竟公開發(fā)表的文章和專著并不太多。同時 ,金礦中發(fā)育的脈巖具有其特殊性 ,其中成礦前、成礦期和成礦后脈巖的識別標(biāo)志有待于進一步完善。

1. 2 界河金礦———斷裂交匯部位(構(gòu)造結(jié)環(huán)) 控礦

界河金礦位于山東省招遠(yuǎn)市,在大地構(gòu)造位置上位于上華北地臺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(nèi),有3 條規(guī)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(gòu)成一個中間寬、兩端收斂的巨型構(gòu)造透鏡體。

界河金礦本區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)探明了7 個礦體,主要賦存于望兒山斷裂帶主斷面附近的上、下盤強蝕變破碎帶內(nèi),以脈狀為主,多延深大于延長。礦石類型包括硅質(zhì)巖型、黃鐵絹英巖型、鉀化碎裂花崗巖型、硅化碎裂巖型、含金石英脈型和含金石英2多金屬脈型等。礦床中常見的圍巖蝕變類型有:硅化、絹云母化、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。這一礦床屬于較為典型的蝕變巖型金礦床。

研究表明,斷裂構(gòu)造的走向、傾向、性質(zhì)、產(chǎn)狀、構(gòu)造巖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(guī)模等均有重要的影響。在界河金礦本區(qū),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(nèi)主控礦構(gòu)造控制主礦脈和主礦體、其旁側(cè)次級構(gòu)造控制次級礦脈和小礦體,或者礦床或礦田內(nèi)只存在主控礦構(gòu)造及其相應(yīng)的主礦體的控礦構(gòu)造格局不同,界河金礦區(qū)表現(xiàn)出上述兩種控礦構(gòu)造格局的過渡形式。結(jié)合已有探礦資料、地質(zhì)填圖、土壤地球化學(xué)測量和汞氣測量等,認(rèn)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(jié)環(huán)所環(huán)繞的弱變形構(gòu)造透鏡體的內(nèi)部,可出現(xiàn)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(chǎn)出的位置。預(yù)測區(qū)控礦斷裂的規(guī)模、在構(gòu)造結(jié)環(huán)的具體部位對成礦預(yù)測能起到戰(zhàn)略指向作用。

小澇洼礦點位于界河金礦主礦東北側(cè),辛莊鎮(zhèn)小澇洼村北 。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(rèn)為其屬望兒山斷裂的分支構(gòu)造。深入研究表明,這一礦點位于巨型構(gòu)造結(jié)環(huán)中的構(gòu)造交匯部位,屬于構(gòu)造結(jié)環(huán)中的“環(huán)內(nèi)”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(guī)律,從上到下在較短的距離內(nèi)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(wěn)定,變化較大且迅速。因此,所形成的礦體規(guī)模不會太大,在現(xiàn)有工程控制地段深部出現(xiàn)大礦體的可能性大。但其旁側(cè)出現(xiàn)的是望兒山主斷裂,屬于所謂的“環(huán)緣斷裂”,其中又出現(xiàn)了規(guī)模較強的次生暈組合異常,應(yīng)為理想的找礦靶區(qū)。

表1 小澇洼金礦點不同中段樣品金及相關(guān)元素含量

小莊家金礦點位于界河金礦主礦東北側(cè)小莊家村南西 ,礦點上有3 個鉆孔見礦,但未見工業(yè)礦體。研究表明,小莊家礦點位于望兒山斷裂穩(wěn)定延伸部位,其上下盤次級構(gòu)造發(fā)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,礦石或礦化巖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(xué)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(jù)上述研究結(jié)果,認(rèn)為小莊家金礦點現(xiàn)有探礦水平以下的礦化有增強趨勢,工業(yè)礦體可能出現(xiàn)于目前探礦范圍的西南側(cè)。同樣,根據(jù)斷裂構(gòu)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(yù)測,如認(rèn)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

舊店金礦位于山東省平度市,在大地構(gòu)造位置上位于華北地臺膠遼地盾中部的膠北地塊西南部,是棲霞復(fù)背斜南翼發(fā)現(xiàn)的較大規(guī)模的金礦床之一 。礦田內(nèi)中生代花崗巖廣泛出露,荊山群變質(zhì)巖系在花崗巖中呈包體狀產(chǎn)出。礦田內(nèi)發(fā)現(xiàn)的礦脈已超過50 條,主要礦化類型為石英脈型。位于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,個別礦脈屬蝕變巖型。除6#脈外,礦段內(nèi)絕大多數(shù)礦脈的走向為NE40°,傾向NW 或NE ,以NW 為主,傾角為60°～85°?？氐V構(gòu)造的寬度為數(shù)十厘米至幾米。

位于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巖型。礦脈以NNE 向為主,少數(shù)為NE 向,礦脈寬度不大。由于碎石山硅化帶位于礦田中部,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(guī)模的硅化帶 ,地表寬20～200 m。

前人曾提出碎石山斷裂為成礦后斷裂,并且認(rèn)為位于碎石山斷裂東北側(cè)的3#脈和位于其西南側(cè)的1#脈曾是同一條石英脈,后被碎石山斷裂切割成現(xiàn)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(gòu)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(gòu)造和控礦因素。

(1) 碎石山硅化帶主要表現(xiàn)為石英脈、石英細(xì)脈和石英網(wǎng)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(tài)、結(jié)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巖包體和角礫,其明顯被石英脈和網(wǎng)脈所充填。

(3) 地球化學(xué)原生暈分析表明,其大部分樣品中金及相關(guān)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(shù)礦脈接近硅化帶時有減弱和消失現(xiàn)象,但個別金礦脈可穿切硅化帶。

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

按照北西向硅化帶為主要控礦因素的觀點,總結(jié)了舊店金礦區(qū)內(nèi)礦脈和礦體分布規(guī)律,結(jié)合礦脈地質(zhì)和礦脈地球化學(xué)研究,進行了礦床(體) 定位預(yù)測: (1) 1#、3# 脈是舊店金礦最重要的工業(yè)礦脈,靠近北西向硅化帶的1#脈北東段、3#脈的南西段工業(yè)意義較大,其中隱伏礦體的賦存標(biāo)高向著硅化帶有降低之趨勢。3#脈的南西段石英脈較規(guī)整,具有礦體中部石英脈的特點,應(yīng)是找礦重點區(qū)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(yuǎn)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(yīng)為探礦的重點。上述研究成果與其它礦山地質(zhì)研究結(jié)果相吻合,也與礦脈地球化學(xué)原生暈研究相一致,已被礦山地質(zhì)探礦所采納,并獲得了較滿意的結(jié)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(guān)鍵因素,是成礦的礦床(體) 定位預(yù)測的基礎(chǔ),對成礦預(yù)測具有戰(zhàn)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(rèn)識水平。

首先礦床研究資料的二次開發(fā)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(jié)論,主要是利用已知資料二次開發(fā)獲得的。由已知資料,首先獲得兩方面的認(rèn)識:一是礦脈中各主要工業(yè)礦體集中分布于北西向碎石山斷裂的兩側(cè),遠(yuǎn)離碎石山斷裂同一礦脈中礦體規(guī)模變小,數(shù)量減少,礦體賦存標(biāo)高變淺;二是在碎石山斷裂兩側(cè),工業(yè)礦脈較為集中,遠(yuǎn)離斷裂則礦脈的工業(yè)意義明顯減少。上述兩方面的證據(jù)是認(rèn)定碎石山硅化帶為主控礦因素的主要依據(jù)。

其次,詳細(xì)的野外地質(zhì)觀測、地質(zhì)編錄及地質(zhì)填圖是確定礦床主控礦因素的基礎(chǔ)。在熱水金礦,前人并未提出金礦化與厚度大的閃長玢巖脈有空間和成因聯(lián)系的認(rèn)識。表面上看,緩傾斜厚度大的閃長玢巖脈與金礦脈的空間關(guān)系不太明顯,閃長玢巖脈內(nèi)部很少見到與金礦化有關(guān)的礦化期構(gòu)造和礦化蝕變帶。但是,詳細(xì)的坑道編錄表明,前者往往位于后者上盤一定距離內(nèi),遠(yuǎn)離脈巖或接近脈巖時,礦化減弱或消失。統(tǒng)計表明,工業(yè)礦脈距厚度大的閃長玢巖脈的最大距離為300 m ,超過300 m 無工業(yè)礦體存在。當(dāng)?shù)V脈接近厚度大的閃長玢巖脈時(小于30m) ,礦化也相應(yīng)減弱。這樣可以認(rèn)為,厚度大的閃長玢巖脈與熱水金礦中各礦脈的產(chǎn)出具有密切的空間聯(lián)系。厚度大的閃長玢巖脈為熱水金礦各礦脈的主要控礦因素的認(rèn)識即是從這種空間關(guān)系的認(rèn)識開始的。閃長玢巖與金礦化固定的空間關(guān)系是兩者具有成因聯(lián)系的直接證據(jù),也是評價各礦脈含礦性的直接標(biāo)志。

最后,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(jù)。前人的工作證實,界河金礦中各金礦體的產(chǎn)出主要受結(jié)環(huán)狀構(gòu)造所控制。但是,由于礦區(qū)外圍第四系沉積物覆蓋較厚,礦區(qū)外圍礦點和礦脈的空間定位主要受何種因素制約有待于深入。筆者通過地質(zhì)觀測、汞氣測量和土壤次生暈研究等對礦區(qū)外圍是否存在結(jié)環(huán)狀構(gòu)造進行了初步分析,認(rèn)為界河金礦東北側(cè)存在3條主斷裂構(gòu)造,其交匯部位為礦區(qū)外圍成礦預(yù)測提供了重要的構(gòu)造依據(jù)。

3 結(jié)論

(1) 主控礦因素分析是脈狀金礦礦體定位預(yù)測的關(guān)鍵,在預(yù)測過程中可起到戰(zhàn)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(fā)、野外地質(zhì)觀測、地質(zhì)編錄、地質(zhì)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(zhì)工作者可通過詳盡的地質(zhì)觀測研究主控礦因素,確定主要的找礦標(biāo)志,進行成功的礦體定位預(yù)測。

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