粤北石人嶂钨矿床构造叠加晕模型
——以V14矿脉为例

马志举，黄朝柱，韦龙明，江晓龙，李社宏，翁海蛟，吴 限

(1.桂林理工大学a.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室;b.地球科学学院，广西桂林 541004; 2.广西国土资源规划院，南宁 530000;3.核工业二四三大队，内蒙古赤峰 024000)

粤北石人嶂钨矿床构造叠加晕模型
——以V14矿脉为例

马志举1，黄朝柱2，韦龙明1，江晓龙1，李社宏1，翁海蛟3，吴 限1

(1.桂林理工大学a.广西隐伏金属矿产勘查重点实验室;b.地球科学学院，广西桂林 541004; 2.广西国土资源规划院，南宁 530000;3.核工业二四三大队，内蒙古赤峰 024000)

采用构造叠加晕的方法，对石人嶂钨矿床V14矿脉的地球化学异常进行系统研究，构建构造叠加晕模型。石人嶂钨矿成矿元素背景含量对数频率柱状图呈“双峰”式分布，显示多次热液成矿作用叠加;单一成矿阶段形成的近矿晕元素组合为W、Bi、Pb、Ag、Cu、Mn，前缘晕元素组合为As、Sb，尾晕元素组合为Sn、Co;矿脉原生晕元素轴向分带序列(由深部到浅部)依次为Co→Bi→Ag→Sb→Be→Mn→As→Zn→Cd→W→Mo;根据构建的构造叠加晕模型，结合前、尾晕共存，轴向“逆向”分带以及前缘晕/尾晕参数从浅部到深部的反复变化等特征，推测V14矿脉沿轴向往深部仍有较大延伸并可能存在隐伏矿体。

分带序列;构造叠加晕模型;地球化学;石人嶂钨矿

石人嶂钨矿位于华南湘赣粤钨矿成矿区南部成矿带的南西段，次级大地构造单元为粤中海西坳陷的北东端，作为石英脉型黑钨矿“五层楼”模式的发源地之一，前人对该矿床地质特征作了一定的研究［1－4］，但地球化学研究相对薄弱。作为粤北重要的钨矿山，石人嶂钨矿为地方经济发展作出了重要贡献，但由于长期的开采以及较滞后的勘探工作，探明的资源量已接近枯竭，属于资源严重危机型矿山，矿山“增储找新”迫在眉睫。根据构造活动具有脉动性［5］、复合性［6］，热液矿床又严格受构造控制，热液成矿也具有多期多阶段叠加的特点，20世纪90年代产生了原生叠加晕找盲矿法［7］，近年根据热液矿床成晕也严格受构造控制，而且前缘晕距离矿头更远的特点，又发展出构造叠加晕找盲矿法［8］，该方法只研究构造破碎带中的原生叠加晕，大大减少了采样数量和分析成本［9］。本文首次采用构造叠加晕方法研究石人嶂钨矿V14矿脉的原生叠加晕特征，构建构造叠加晕模型，并开展深部盲矿预测。

1 矿区地质概况

石人嶂矿区位于粤北瑶岭复式背斜的东部，出露地层主要为寒武系、奥陶系的浅变质砂岩和板岩(图1)，北东角出露少量泥盆系的石英砂岩。区内断裂构造十分发育，具有多期多阶段活动的特点，主要有北西向、北东向及北北东向3组。岩浆活动较为发育，燕山晚期发育隐伏莲花山花岗岩体，主要为中－细粒二长花岗岩和细粒白云母花岗岩，其中寒武－奥陶纪地层和花岗岩(岩体顶部)为主要赋矿岩石。

1.1 矿体特征

石人嶂矿区面积2.6 km2，其中V14矿脉为矿区主要矿脉之一，该矿脉的延长1 000 m以上，在平面上由3～4个单矿脉呈侧幕右行排列组成，单脉延长约560～700 m，侧幕交替重叠20～30 m。脉带在横剖面上形似褶扇状排列，且呈树形分叉结构;纵向上具有典型的“五层楼”分带［10］，自上往下分为微脉带—稀疏细脉带—细脉薄脉带—薄脉带—大脉薄脉带，从上部往深部，矿脉逐渐收敛合并，矿脉数量减少，单个脉幅由小→大→尖灭，钨矿化强度由弱→中→强→弱变化［11］。

图1 石人嶂矿区地质略图Fig.1 Geologicalmap of Shirenzhangmining area

1.2 矿石特征

本矿区钨矿脉的矿石矿物种类比较简单，主要以黑钨矿为主，可见锡石、白钨矿以及黄铜矿、黄铁矿、毒砂等金属硫化物;脉石矿物主要有石英及少量萤石、电气石、白云母、绢云母、方解石等。矿石成分测试分析结果为:SiO285.29%、TFe 2.96%、WO30.371%、Sn 0.029%、Bi 0.009%、Cu 0.038%、Zn 0.028%、Pb 0.030%、Mn 0.071%、As 0.557%、S 0.57%、MoS2微量。

1.3 围岩蚀变

1.4 成矿阶段

根据野外钨矿脉间的穿插关系，显微镜下的矿物生成顺序、交代关系及矿物组合，可以将石人嶂矿区从早到晚依次划分出5个成矿阶段:白云母－石英阶段、锡石－黑钨矿－石英阶段、黑钨矿－硫化物－石英阶段、硫化物－石英阶段、碳酸盐－石英阶段。其中，第2至第4阶段为矿区的主要成矿阶段。

2 样品采集与处理

图2 V14矿脉(体)垂直纵投影图及采样位置示意图Fig.2 Vertical projection and sampling location of V14 ore vein(body)

按照李惠等提出的采样方案［9］，石人嶂矿区构造叠加晕研究主要采样位置在钨矿脉中矿化最强的脉体的边部，而不是在矿脉的中部(第Ⅰ阶段形成的干净石英脉)(图2)。石人嶂钨矿坑道内采集55件样品，其中构造叠加晕样品在7～17号勘探线沿V14矿脉走向按每15 m左右的间距采个样(图2)，在550、500、450、410、380、340 m等6个中段分别采集了6、3、6、5、6、6件，共32件矿脉样(图3)。另在坑道内远离矿脉 (体)及断裂部位采集23件新鲜且未见明显矿化蚀变的围岩作为背景样，其中花岗岩8件、板岩15件。所有样品经过手选，除去风化残留物后磨碎至0.074 mm(200目)以下，寄送广东澳实矿物实验室，采用ME-MS61四酸消解，7900电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行元素分析。

3 矿床地球化学异常特征

3.1 指示元素的选取

图3 V14矿脉各中段矿脉构造叠加晕采样平面图Fig.3 Sampling plan of structural superimposed halo for levels of V14 ore vein

指示元素的选取是决定构造叠加晕矿体预测有效与否的前提条件。通常选取主成矿元素及其共(伴)生元素共计10余种就可达到目的要求［12］。石人嶂钨矿成矿与含W、Sn、Bi、Mo等成矿元素高丰度值的隐伏莲花山花岗岩关系密切，而Fe、Cu、Mo、W、Sn、Nb、Ta及REE通常是与酸性岩有关矿床的主要指示元素，Zn、Pb、B、F、U、Au、Ag、As等通常为次要指示元素［13］。因此，综合前人钨矿原生晕研究成果［14－19］以及石人嶂矿区矿石物质组成及特征，本文选取Ag、As、Be、Bi、Cd、Cu、Mo、Pb、Sb、Sn、W、Zn作为分析研究构造叠加晕的指示元素。此外，在李惠等［20］研究统计总结的热液金矿床中，Co、Mn为典型的尾晕元素，本文尝试探讨其对钨矿化的指示意义。

3.2 矿床微量元素地球化学背景

3.2.1 围岩元素含量分布特征 对背景样的指示元素进行统计发现，板岩与花岗岩中各元素的最大与最小值相差甚远。全部背景样中部分元素的最大值为几何平均值加几倍标准差。这种情况通常采用元素含量的对数值来进行分析［21］。利用各指示元素含量的对数值作分布图，结果显示，所有元素含量分布均为“双峰”式(图4为W含量对数频率分布图)，表明研究区经历过多次热液活动叠加［22－23］或具备多个矿化中心，使得地质体的元素含量偏离正态分布。

在解决问题过程中，要重视回顾与反思，每解决一题，及时检验，让学生知其然，更知其所以然。让学生不断进行总结经验、提炼方法、优化探索、深化延拓等步骤，调整自己的认知结构，从而养成关注活动过程和结果是否完善的自我评判行为。

图4 围岩中W含量对数频率分布图Fig.4 Log frequency distribution ofW content in wall rock

3.2.2 背景值的求取 地球化学背景值及异常下限的求取，有着很多不同的计算方法［24－25］。鉴于矿区地表普遍被植被覆盖，地层出露不佳;坑道受矿化、蚀变影响强烈，符合要求的样品有限，且取自矿体周围，属异常地段，元素含量呈“双峰”式分布，因此本次采用众值计算法求取背景值C0［26］。众值M0的计算公式为

式中:x0为众值组的起始值;i为元素分组组距;P1为众值组的前组频率;P2为众值组的频率;P3为众值组的后组频率。

通常情况下，将式中元素含量真值xi换成对数值lg xi进行计算，然后再将lg C0(或lg M0)换算成真值。先算出板岩与花岗岩的几何平均值，再根据式(1)计算出矿区背景值C0(表1)。在计算过程中剔除了特高值的部分样品，最终剩余14件板岩和4件花岗岩数据。

3.2.3 矿体元素组合特征 指示元素组合特征常用元素含量富集程度、标准差和变异系数等特征参数值来表达，并进行元素相关分析、因子分析。根据32件样品的各指示元素测试结果，计算出它们的几何平均值、最大值(Max)、最小值(Min)、标准差(S)、变异系数(V)以及富集系数(E)，计算结果见表2。石人嶂钨矿床的赋矿围岩(板岩及花岗岩)元素分布特征为研究矿床矿化分带和构造叠加晕提供了依据。

为了进一步了解各元素之间的亲疏关系，确定矿化元素组合，相关分析(表3)和因子分析结果(表4)显示，各指示元素间无明显的负相关性，多为比较复杂的正相关性。具体表现为Ag、Bi、Pb、Sb之间的相关系数 0.60～0.68(γ0.99= 0.449)，显示强的正相关性，这与脉体中银主要赋存在铋铅银矿及铅铋硫盐矿物中有关;Cd与Zn、Cu、Sn呈不同程度正相关性，这是因为在热液作用中Cd主要存于Zn和Cu的硫化物中［27］; Zn、Cu、Sn之间呈强正相关性;Be与Cu、Sn呈强正相关性;活动性强的As、Sb无明显的相关性，As却与活动性弱的Co呈强正相关性;成矿元素W与其他元素均无明显的相关性(相关系数均小于0.224)，钨矿化表现出相对的独立性。

进行元素因子分析时，载荷越大的因子对原始变量贡献越大［28］，结合一般的成矿阶段划分［29］，V14矿脉的5个主因子元素组合(表4)的意义是:F1［Bi，Sb，Pb，Ag］代表硫化物因子，主要生成辉铋矿、方铅矿及银矿物，对应硫化物－石英阶段(Ⅳ)的矿化特征;F2［Cu，Be，Sn］代表硅酸盐、硫化物因子，主要生成黄铜矿、白云母、石英以及锡石，对应白云母－石英阶段(Ⅰ)的矿化特征;F3［Zn，(Sn，Cu)］代表硫化物因子，主要生成闪锌矿;F4［Co，As，Mo］代表硫化物因子，主要生成毒砂、辉钼矿;F5［W，Mn(Mo)］代表W矿化及硫化物因子，与黑钨矿富集相关，表现为黑钨矿－硫化物－石英阶段(Ⅲ)的矿化特征。

表1 石人嶂钨矿围岩中微量元素含量特征Table 1 Characteristics of trace elements in wall rock of Shirenzhang tungsten deposit wB/10－6

表2 V14矿脉元素地球化学参数特征Table 2 Elemental gcochemical parameters of V14 ore vein wB/10－6

表3 V14矿脉元素相关系数Table 3 Element correlation coefficient of V14 ore vein

表4 V14矿脉5个主因子的正交旋转载荷Table 4 Orthogonal rotation load of five factors for V14 ore vein

4 构造叠加晕特征及叠加晕模型

4.1 元素分带

根据矿区背景含量(表1)及矿样分析的统计处理结果(表2)，将各指示元素的异常浓度分为外带、中带及内带(表5)。通常将外、中、内带异常浓度下限分别设为元素背景值的2、4、8倍或2、8、32倍，有时可适当调整部分元素浓度分带含量范围，以便突出矿体前缘晕、近矿晕、尾晕之间的差异［9］。为突出矿体前缘晕(As、Sb)、近矿晕(W、Bi、Pb、Ag、Cu、Mn)、尾晕(Sn、Co)之间的差异，本次研究结合了石人嶂钨矿脉样品元素的含量特征及范围，最终确定指示元素异常分带的含量区间(表5)，即外、中、内带异常浓度下限分别为元素背景值的1～2倍、2～10倍、4～32倍。

每一成矿阶段形成的矿脉都有自已的前缘晕、近矿晕和尾晕［20］。根据V14矿脉的各指示元素纵投影异常分布特征(图5)，W、As、Sb、Co、Sn、Mo、Bi、Pb、Ag、Cu、Mn、Cd、Zn元素均有明显的异常表现，说明这些元素对该矿脉有较好的指示作用。又以成矿元素W的内带异常分布为基准，As、Sb、Pb元素的内带异常分布相对位于W的上部，Bi、Ag、Cu、Mn元素的内带异常分布与W基本一致，Sn元素的内带异常分布倾向于W的下部，其他元素异常分布相对模糊。由此确定，石人嶂钨矿床单一成矿作用由浅到深的原生晕轴向分带序列为:As、Sb→W、Bi、Pb、Ag、Cu、Mn→Sn、Co。

研究认为石人嶂钨矿床发生多阶段成矿［6，11］，各个不同成矿阶段形成的矿体晕在构造空间内叠加。利用原生晕轴向分带指数法序列、重心法分带序列与格里戈良分带指数法得出石人嶂钨矿的元素轴向分带序列(表6)，与华南部分钨矿床的轴向分带及格里戈良热液矿床典型分带序列(表6)对比分析如下。

石人嶂钨矿V14矿脉部分元素分带序列与格里戈良热液矿床典型分带序列中的位置基本一致，但少数元素如W、Mo在分带序列中的位置出现异常，常排于活泼元素As、Sb及中低温元素Ag、Pb的上部，整体上，石人嶂钨矿V14矿脉与珊瑚钨矿基本都表现为“逆向”分带。而淘锡坑和小龙钨矿床的元素轴向分带特征则出现“顺向”分带，而同一个矿床在不同矿脉中元素分带也存有差异，这种差异性说明多期次的成矿作用所叠加的位置不同所致，它在一定程度上反映的成矿潜力意义也有所不同。

表5 石人嶂钨矿构造叠加晕的元素浓度分带参数Table 5 Zoning criteria of element concentration of structure superimposed halo in Shirenzhang tungsten deposit wB/10－6

图5 V14矿脉各指示元素的轴向分带示意图Fig.5 Longitudinal projection anomalous sketch of each indicator element in V14 ore vein

表6 华南钨矿床及典型热液矿床元素轴向(垂向)分带系列Table 6 Elemental axial(vertical)zoning series for southern China tungsten deposit and typical hydrothermal deposit

4.2 构造叠加晕模型

依据钨矿脉指示元素分布及其原生叠加晕特征，建立石人嶂钨矿构造叠加晕模型(图6)。V14矿脉在550～340 m中段有明显的轴向分带，矿脉的上、下两个串珠状富矿段具有晕的叠加结构。矿脉体中富矿段可能是不同成矿期叠加富集，也可能是同一成矿作用于同一裂隙带内两个有利空间成矿。

图6 石人嶂钨矿床矿脉体构造叠加晕模式Fig.6 Structure superimposed halomodel of orebody in Shirenzhang tungsten deposit

依据构造叠加晕预测准则［30］，得出石人嶂钨矿脉的构造叠加晕深部盲矿预测标志如下:

(1)前缘晕异常准则:在有W弱异常的条件下，若前缘晕指示元素As、Sb有强异常出现，而尾晕元素Sn异常较弱，指示深部有盲矿存在，若再有近矿晕元素Bi、Pb、Ag、Cu、Mn异常，反映有主成矿阶段叠加，可能矿体较富。反之，则指示深部无矿。

(2)前、尾晕共存准则:若矿体中出现尾晕元素Sn强异常，同时也存在前缘晕元素As、Sb强异常，即前、尾晕共存，则指示深部还有盲矿存在;若矿体中、下部存在前、尾晕共存，指示矿体向下延伸较大。

5 结论

(1)石人嶂矿区的元素背景含量对数频率分布图呈“双峰”式分布，偏离正态分布的原因是由于研究区经历多次热液活动作用叠加或可能具有多个矿化富集中心。

(2)石人嶂钨矿床单一成矿阶段的近矿晕元素组合为W、Bi、Pb、Ag、Cu、Mn，前缘晕元素组合为As、Sb，尾晕元素组合为Sn、Co。

(3)根据格氏法计算出石人嶂V14矿脉原生晕元素轴向分带序列(由深部到浅部)依次为Co→Bi→Ag→Sb→Be(Pb→Cu→Sn)→Mn→As→Zn→Cd→W→Mo。

(4)石人嶂钨矿V14矿脉构造叠加晕存在前、尾晕共存，轴向“逆向”分带以及前缘晕/尾晕参数从浅部到深部的反复变化等特征，预测V14矿脉沿轴向深部存在隐伏矿体。

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Structural superim posed halo model of Shirenzhang tungsten deposit in northern Guangdong—Case study from V14 ore vein as an example

MA Zhi-ju1，HUANG Chao-zhu2，WEILong-ming1，JIANG Xiao-long1，WENG Hai-jiao3，WU Xian1
(1.a．Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration;b．College of Earth Sciences，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China;2.Guangxi Land and Resources Planning Institute，Nanning 530000，China; 3.Geologic Party No.243，China National Nuclear Corporation，Chifeng 024000，China)

With themethod of structural superimposed halo，the geochemical anomaly of V14 vein in Shirenzhang tungsten deposit is studied，and the structural superimposed halomodel is constructed．The logarithmic frequency histogram of background content ofmineralization elements in Shirenzhang tungsten is shown in the distribution type of“double peak”，and the superposition of hydrothermalmineralization．The combinations of ore halo elements in a single ore forming stage are W，Bi，Pb，Ag，Cu，Mn．The combinations of leading edge halo elements are As，Sb，and the tail halo elements are Sn、Co．The axial zoning sequence(from deep to shallow)elements of primary halo vein are Co－Bi－Ag－Sb－Be－Mn－As－Zn－Cd－W－Mo in turns．According to the constructed structural superimposed halomodel，and the coexistence of the fronthalo and the tail halo，axial“reverse”zoning，and the repeated change characteristics of the parameters from shallow to deep in the front halo，the conclusion can be found that in the deep of V14 vein in Shirenzhang tungsten deposit large extension exists along the axial direction and hidden ore bodies probably．

zoning sequence;structural superimposed halomodel;geochemistry;Shirenzhang tungsten deposit

P618.67

:A

2016－07－06

全国危机矿山接替资源勘查项目 (200644089);国家深部探测计划研究专项 (SinoProbe－03－01)

马志举 (1989—)，男，硕士研究生，地质学专业，407374609@qq.com。

韦龙明，博士，教授，weilm590613gl@sina.com。

马志举，黄朝柱，韦龙明，等．粤北石人嶂钨矿床构造叠加晕模型——以V14矿脉为例［J］．桂林理工大学学报，2016，36(4):652－659．

1674－9057(2016)04－0652－08

10.3969/j．issn.1674－9057.2016.04.003