夹皮沟金矿田北沟金矿床原生晕特征及深部成矿预测

刘超 程文文 唐学义 李昌寿 那福超 曹戎机 王学阳

摘要： 北沟金矿床位于夹皮沟金矿田北部，夹皮沟北西向构造蚀变带中段。北沟金矿区内矿体赋存于夹皮沟群片麻岩中，矿石以石英脉型和石英网脉型为主。通过对矿床地质特征、矿石特征及原生晕地球化学特征的研究，认为金矿化与夹皮沟群片麻岩、钾质花岗岩体、中生代中酸性脉岩关系密切;北西向构造蚀变带是北沟金矿床主要控矿构造。原生晕分析结果表明，北沟金矿床矿体的元素垂向分带序列为As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn。通过对北沟金矿床元素垂向分带模式的分析，结合前缘晕元素Hg异常浓聚中心到矿体头部距离是240 m，预测在深部1 050 m处存在矿体。通过与已有钻孔信息进行对比，该处已发现矿体，与本次预测结果一致。

关键词： 原生晕特征;深部;成矿预测;北沟金矿床;夹皮沟金矿田

中图分类号：TD11 P618.51 文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）11-0016-05 doi：10.11792/hj20201103

夹皮沟金矿田位于华北板块北缘东段太古宙花岗绿岩带内，北西向地台边缘裂谷型绿岩带和剪切带交汇，西伯利亚板块东部吉黑地块南侧[1-2]。北沟金矿床位于夹皮沟金矿田北西向主剪切带中段“哑铃形”钾质花岗岩北东盘（内外带），南东与头道岔金矿床邻近，北西与老金牛沟金矿床相接[3]。北西向主剪切带为夹皮沟金矿田主要控矿构造，倾向北东，倾角陡。北沟金矿床由规模不等的多条平行脉组组成，目前已探明矿体赋存最深中段为980 m中段， 深部仍有较大的找矿潜力。本次研究在北沟金矿区530 m～ 935 m中段由上至下进行典型地质现象观察，同时进行原生晕取样，对样品中的16种元素进行分析测试，结合矿床地质特征、矿石特征等，利用元素垂向分带模式，对深部进行成矿预测，以期为北沟金矿区进一步找矿提供理论支撑。

1 矿区地质特征

矿区出露地层主要为新元古界夹皮沟群，岩性主要为混合片麻岩、注入片麻岩、斜长片麻岩和斜长角闪岩等（见图1）。片麻岩钾化强烈，常呈眼球状、条痕状、条带状等，变晶结构、交代结构，片麻状构造，岩石因受挤压作用，常具有片理化构造（见图2）。斜长角闪岩呈残留体分布在片麻岩中，局部斜长角闪岩已变质为角闪片岩、角闪岩等。斜长角闪岩集中发育地段常为构造薄弱地带，为后来断裂的形成及成矿作用提供有利条件[3]。

矿区构造主要由北西向主剪切带、矿化蚀变构造带组成。北西向主剪切带分布在矿区西侧，走向320°～330°， 倾向北东，倾角70°～80°，宽90～130 m。 该剪切带内由多条平行断裂、破碎带及挤压片理化带构成，岩性主要为碎裂岩、糜棱岩及千糜岩，且岩脉较多，局部地段有矿体产出。 矿化蚀变构造带位于矿区中部，沿走向或倾向具有舒缓波状特征， 宽200～300 m，其内岩石遭受动力变质作用形成的千糜岩、碎裂岩和糜棱岩[4-5]。矿化蚀变构造带内岩石蚀变强烈，主要为绿泥石化、硅化、碳酸盐化及绢云母化，其次为滑石化、高岭土化及黄铁矿化。矿化蚀变构造带内断裂发育，为矿体和岩脉的停积就位提供了场所，是矿区的控矿构造和容矿构造[6]。

矿区内岩浆岩发育，主要为钾质花岗岩、正长斑岩，岩脉主要为辉绿岩脉和闪长岩脉。

2 矿床地质特征

2.1 礦体特征

北沟金矿区内矿体规模不大，总体上小而多，形态、类型复杂。按矿体产出部位，以脉组形式进行编号，0号、10号、11号脉组位于北西向主剪切带内，其他脉组赋存于主剪切带上盘的矿化构造蚀变带中，按远离主剪切带编号依次为249号、1号、2号、3号、9号和4号。各脉组产状近一致，走向320°～330°，倾向北东，倾角70°～90°，矿体总体呈舒缓波状，围岩主要为糜棱岩、片麻岩、斜长角闪岩及少量钾质花岗岩。

249号、0号脉组。249号脉组是位于北西向主剪切带与上盘矿化构造蚀变带之间的地表出露矿脉，属0号脉组上盘和1号脉组下盘的平行脉组。0号脉组为北西向主剪切带内隐伏矿脉，矿体规模小而分散，平均厚1.63 m，平均金品位20.34×10-6，矿体类型为含金破碎带型和细脉带型。

10号、11号脉组。这2条脉组为北西向主剪切带较深部位的隐伏矿脉，与矿区北西部249号和0号脉组呈深浅对应关系，矿体类型以糜棱岩型及超糜棱岩型为主，次为破碎带型及细脉带型，矿体内皆含黄铁矿、黄铜矿。11号脉组位于10号脉组上盘，局部金品位达75.00×10-6，说明在北西向主剪切带深部仍有较强的金矿化富集。

1号、9号和4号脉组。1号脉组为北西向主剪切带上盘矿化构造蚀变带中地表出露最大的矿脉，矿脉向北西深部侧伏明显，矿脉中部矿体规模相对较大。矿体类型有石英脉型、细脉带型和糜棱岩型，向深部糜棱岩型矿体增多。9号脉组位于北西向主剪切带上盘矿化构造蚀变带东南端，相当于1号脉组南东的延长部分或平行脉组，且位于10号、11号脉组上盘，矿体中铜品位较高，矿体类型以石英脉型为主，次为石英细脉型等。4号脉组为矿化构造蚀变带中规模较大的表层矿脉，深部矿体零散，是北西向主剪切带上盘矿化构造蚀变带中上部的典型矿脉，矿体类型以石英脉型、石英细脉型为主，局部有糜棱岩型，矿体中铜品位普遍较高。

2号、3号脉组。2号脉组为地表出露矿脉，位于1号脉组上盘，矿体类型为含金石英脉型。3号脉组为隐伏矿脉，是位于1号和4号脉组之间的细脉浸染型矿脉，矿体沿走向延伸较小，沿倾向延深较大，呈纺锤形，金品位较低，多为1.00×10-6～4.00×10-6。

2.2 矿石特征

矿石主要以石英脉的形式赋存在矿化蚀变构造带中[7-8]，根据金属矿物在不同围岩中的赋存状态，将矿石分为2种自然类型：含金多金属石英脉型和含金多金属浸染型。其中，含金多金属石英脉型矿石中金与金属硫化物共生，以条带状、网脉状、脉状、块状、团块状、角砾状及浸染状赋存于石英脉中。含金多金属浸染型矿石中金与细粒金属硫化物沿石英脉上下盘围岩交代或呈石英细脉交织而成网脉;赋存于围岩中，形成工业矿体。

3 原生晕地球化学特征

针对北沟金矿区530 m、570 m、610 m、650 m、690 m、730 m、770 m、810 m、850 m、890 m、935 m、980 m 12个中段进行原生晕取样，共采集原生晕样品153件。对采集的样品进行Ag、Au、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Te、Mo、W、Bi、Mn、S、Co、Ni等16种元素的分析测试，测试结果通过聚类分析、因子分析优化出最佳找矿元素组合及指标，为深部找矿提供依据。

聚类分析是将样品中所含的多变量按照相关关系实现变量分类的统计方法[9]。原生晕样品成矿元素聚类分析谱系图见图3。

由图3可知，与Au元素最密切相关的元素为S、Co、Te，与北沟金矿区井下观察到的矿体多为硫化物现象一致，S-Te-Co-Au与Hg具有较强相关性， 因此Hg元素异常可能对金成矿具有重要指示意义。Au元素与Te、Co、S元素相关性好，Ag元素与W、Pb、Bi元素相关性较强，可形成元素组合S-Te-Co-Au-Hg-W-Bi-Pb-Ag-Cu，表明Au元素与其他元素易共同賦存，即易形成多金属矿体。成矿元素组合特征表明，北沟金矿床成矿具有多期多阶段特征。

3.2 因子分析

对北沟金矿区的原生晕样品分析结果进行了基于主成分变量的因子分析[10]，结果见表1。

由表1可知，矿区内成矿元素来源复杂，成矿作用受多种因素控制。根据因子分析，可提取5个主因子，分别为：F1控制S、Mo、Co、Te、Hg、Au元素，表明矿区含矿较好的矿石类型应为富硫型;F2控制Ag、Pb、Cu、W、Co、Bi元素，代表与成矿关系密切的亲硫元素组合;F3控制Ni、Mn元素，伴生Co元素，该组合在矿区常以矿体下部或尾晕出现，Co、Ni为造岩元素，随岩浆热液活动，可能与矿区成矿和岩浆热液活动相关;F4控制As、Sb元素，该元素组合通常在夹皮沟金矿田内矿体上部或头晕出现，可作为重要的找矿标志;F5控制Zn元素，伴生Pb元素。

综合聚类分析及因子分析结果，认为与金成矿密切相关的元素为S、Te、Co，其次为Hg，结合头晕元素通常为As、Sb，尾晕元素为Ni、Co和Mn的组合，可作为矿区深部找矿的指示标志;造岩元素组合暗示北沟金矿床成矿与岩浆活动密切相关;Ag、Pb、Cu、W、Co、Bi元素作为成矿关系密切的亲硫元素组合，代表着成矿元素来源复杂，且易形成多金属矿体。

4 深部成矿预测

4.1 元素垂向分带规律

对北沟金矿区原生晕样品分析结果按格氏方法进行处理，得到元素分带指数（见表2）。利用分带指数进一步提取元素垂向贡献值，求得北沟金矿床元素垂向分带序列为：Ni-As-Pb-Sb-Mo-Cu-Te-Au-Mn-Hg-S-Zn-W-Ag-Co-Bi，得到的垂向分带序列显得杂乱无章，这是由于在取样范围内矿体多为平行排列的小矿体，相邻矿体存在叠加干扰。

利用成矿元素的相关性、聚类特点及单元素地球化学分布特征，并参考前人已经得出的元素垂向分带序列[11]，修正分带指数，得出北沟金矿床理想分带序列：前缘元素组合为As-Hg-Sb-Ag，矿体晕元素组合为Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn，矿体下部及尾晕元素组合为Ni-Co-Mo-W-Mn，即As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn。

4.2 成矿预测与验证

根据原生晕垂向分带模式，结合前缘元素，借助前人类似成果，推算北沟金矿区已知矿体与前缘元素异常中心间的垂向距离，利用该距离进一步推测深部矿体位置（见图4）。

由图4可知，As、Hg元素异常自上而下有3个异常段，分别是530 m～570 m中段、650 m中段和770 m～850 m中段。由于原生晕样品的采集受到工程不到位、多处老巷道坍塌、采空区安全封闭及全巷混凝土喷浆等限制， 未能进行系统采样，因此As、Hg元素的异常可能是不完整的，但可通过已有资料[11]进一步分析其与矿体之间的位置关系。530 m～570 m 中段As、Hg元素异常可能指示了770 m～810 m 中段存在矿体，650 m中段As、Hg元素异常指示了890 m中段存在矿体。如果530 m～850 m中段As、Hg元素异常是连续的，则矿区内矿体可能是相对连续出现的，事实上北沟金矿区内矿体在各个不同中段均有赋存，只是呈现出小矿体错列现象。朱泰天等[11]在三道岔金矿区预测上述2段As、Hg元素异常指示的矿体所在位置间距均为240 m左右，即前缘元素Hg异常浓聚中心到矿体头部距离是240 m。770 m～850 m中段As、 Hg元素异常浓聚中心位置在810 m中段，据前述As、Hg元素异常中心与矿体位置距离是240 m，预测深部1 050 m处应存在矿体。

事实上，这一结果与北沟金矿区钻探结果相一致。2012年，北沟金矿区在890 m中段22勘探线前后施工的2个钻孔，编号分别为ZK89022-1、ZK89022-2。钻孔ZK89022-1 在孔深166 m处探获矿体（见图5），该矿体厚1.81 m，金平均品位5.87×10-6。 该位置相当于坑口深度1 053 m，与本次预测的1 050 m处存在矿体相吻合。 综上所述，利用原生晕垂向分带序列在夹皮沟断裂带的次级剪切带上进行找矿是可行的。

5 结 论

1）北沟金矿床元素分带序列：前缘元素组合为As-Hg-Sb-Ag，矿体晕元素组合为Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn， 矿体下部及尾晕元素组合为Ni-Co-Mo-W-Mn，即As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn。

2）利用前缘元素As、Hg元素异常浓聚中心到矿体头部距离是240 m，预测深部1 050 m处应存在矿体。结合已有钻孔信息，该处已探获矿体。因此，利用原生晕垂向分带序列在夹皮沟断裂带的次级剪切带上进行找矿是可行的。

[参 考 文 献]

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Primary halo characteristics and deep metallogenic prediction

of Beigou Gold Deposit in Jiapigou Gold Field

Liu Chao1，Cheng Wenwen1，Tang Xueyi1，Li Changshou1，Na Fuchao2，Cao Rongji3，Wang Xueyang1

（ 1.Changchun Gold Research Institute Co. ，Ltd.;

2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，China Geological Survey ;

3.Earthquake Administration of Jilin Province ）

Abstract： Beigou Gold Deposit is located in the north of Jiapigou Gold Field and in the middle of the NW-trending structural alteration zone of Jiapigou.The ore body occurs in gneisses of Jiapigou group，and the ores are mainly quartz vein type and quartz stockwork type.Based on the study of geological characteristics，ore characteristics and primary halo geochemical characteristics of the deposit，it is considered that gold mineralization is closely related to gneisses of Jiapigou group，potassic granites，and Mesozoic intermediate-acid dykes.The NW-trending structural alteration zone is the main ore-controlling structure of Beigou Gold Deposit.The results of primary halo analysis show that the longitudinal vertical zonation sequence of the Beigou Gold Deposit is As-Hg-Sb-Ag-Pb-Cu-Te-Au-S-Bi-Zn-Ni-Co-Mo-W-Mn.Based on the analysis of vertical geochemical zonation pattern of element in Beigou Gold Deposit，and the fact that the distance from the abnormal center of frontal halo elements Hg to the head of the ore body is 240 m，it is predicted that the ore body should be at the depth of 1 050 m.Through the comparison of the existing drilling information，the ore body has been found，which is consistent with the prediction results.

Keywords： primary halo characteristics;deep part;metallogenic prediction;Beigou Gold Deposit;Jiapigou Gold Field