大型、特大型金矿盲矿预测的原生叠加晕理想模型

李　惠　张文华　常凤池

　　摘　要：论述了金矿多期多阶段叠加成矿成晕的地质地球化学特征。在研究大型金矿床原生叠加晕模型的基础上，建立了大型金矿床的原生叠加晕理想模型及盲矿预测准则。
　　关键词：大型金矿；原生叠加晕；理想模型；盲矿预测准则
　　中图分类号：P618.51；P632.2　　　　　　文献标识码：A

IDEAL MODELS OF OVERPRINT OF PRIMARY
HALO FOR LARGE, MEGA-SIZE BLIND Au ORE DEPOSITS

LI Hui，ZHANG Wen-hua，CHANG Feng-chi
(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Baoding 071051, China)

　　Abstract：The paper deals with geochemical characteristics of ore-forming and halo-forming processes of Au deposits with several metallogenic stages. Ideal model of primary halo overprinting and criteria for prediction of large size blind Au deposits are established on studies of modeling the primary halo overprinting of large size Au deposits.
　　Key　words：large-size Au deposit；primary halo overprinting；ideal model；criteria for predicton of blind Au deposit

　　根据金矿成矿具有多期多阶段叠加成矿成晕的观点，研究了大型、特大型金矿不同成矿阶段元素组合特征，不同阶段形成矿体(晕)的轴向分带规律及其在空间上的叠加结构，建立了13个典型大型、特大型金矿床的原生叠加晕模型及其盲矿预测标志，在总结其共性的基础上，建立了大型、特大型金矿床的原生叠加晕理想模型及其盲矿预测准则，为在矿区深部及其外围预测盲矿，使矿山增储提供了一种直接有效的方法和手段。

1　金矿多期多阶段叠加成矿成晕的基本特征

1.1　金矿床(体)原生叠加晕——原生叠加晕模型
　　(1)金矿成矿的脉动性和多期多阶段叠加成矿的特点，已被广大金矿专家所公认。金矿床(体)原生叠加晕是金矿多阶段脉动叠加成矿成晕的结果，金矿叠加成矿成晕包括了时间上多阶段成矿的脉动性、继承性和在空间上的叠加性，即金矿床(体)及其原生叠加晕是具有相同物质来源、含矿热液成分和形成条件都有继承性变化的多阶段脉动演化所形成的矿体(晕)，在空间叠加或衔接。由于叠加形式或结构的多样性，所以叠加晕是一种非常复杂的原生晕。多建造晕系指成分与形成条件不同的成矿建造，在空间上重叠或衔接，在结构上非常复杂的原生异常(牟绪赞，1996)。由此可知，金矿原生叠加晕与多建造晕有共性也有较大差别。
　　(2)构造叠加晕法，是根据金矿叠加成矿(晕)严格受构造控制的特点，通过在构造蚀变带中取样、分析、发现(或抓住)叠加晕主体特征的一种快速、经济、有效的方法。
　　(3)金矿床(体)原生叠加晕模型，实际是一种找矿模式，是指特定类型的典型矿床(体)或一组相似类型矿床的地质-地球化学特征、原生叠加晕特征、找矿标志及找矿方法的基本概括与表达。
　　(4)热液金矿床原生叠加晕理想(概念)模型实际是对热液成因的典型金矿床原生叠加晕模型的高度抽象、概括与表达。
1.2　金矿成矿多阶段叠加的地质特征
　　(1)金矿成矿严格受构造控制，构造活动的长期性、间歇性或脉动性及继承性，导致了成矿作用脉动式多阶段性和叠加性，研究热液期成矿的脉动多阶段性和各阶段形成矿体的特征及其在空间上的叠加结构不仅是研究金矿原生叠加晕的基础，而且在金矿预测中具有重要实用价值。
　　(2)根据多数研究者和作者的研究认为，胶东金矿成矿过程划分为四个阶段较符合实际，即Ⅰ.黄铁矿-石英阶段；Ⅱ.金-石英-黄铁矿阶段；Ⅲ.金-石英-多金属硫化物阶段；Ⅳ.石英-碳酸盐阶段。其中Ⅱ，Ⅲ阶段为主成矿阶段，Ⅰ，Ⅳ阶段一般形不成工业矿体。
　　(3)不同脉动阶段在构造空间上的叠加结构具有多种形式，或具有多样化的叠加结构，即由各阶段形成特有的矿物组合、蚀变组合、矿石结构、构造、不同矿化类型及其强度、范围等在空间上的叠加。不同阶段形成矿体在空间的叠加可分为同位叠加、部分同位叠加和异位叠加。在部分同位叠加中又可分为顺序上叠式、下叠式及不规律式。下叠式即从Ⅰ→Ⅳ形成矿体从上→下依次部分叠加。
　　(4)同一阶段矿化具有明显的沉淀分带性，以第Ⅲ阶段多金属硫化物形成的矿脉为例，从矿脉边部→中心，依次出现石英-黄铁矿-方铅矿-黄铜矿-磁黄铁矿或石英-黄铁矿-磁铁矿组合的水平对称分带，在垂向上从上→下，黄铁矿减少，磁黄铁矿增多，方铅矿减少，而闪锌矿增多。与水平分带有相似的变化规律(张均，1994)。
1.3　金矿多期多阶段叠加成矿成晕的基础地球化学特征
1.3.1　金矿床不同成矿阶段元素沉淀理想模式　通过对胶东某些典型金矿成矿作用的四个阶段(Ⅰ.黄铁矿-石英阶段，Ⅱ.石英-黄铁矿阶段，Ⅲ.金-多金属硫化物阶段，Ⅳ.碳酸盐阶段)的地球化学取样和多元素分析，结合不同成矿阶段形成的矿物组合、各矿物占的比例、单矿物中微量元素含量以及不同成矿阶段Au及其伴生元素含量比例关系的综合研究，总结出了不同成矿阶段成矿元素(Au)、伴生元素(Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Hg，Mo，Mn等)、控矿元素(K，Na，Si，Fe)及矿化剂元素(S，F，Cl)的沉淀理想模式。结果表明，第Ⅰ阶段(黄铁矿-石英阶段)和第Ⅳ阶段(碳酸盐阶段)带来或沉淀的元素很少。Au及Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，Hg，Mo等主要是由第Ⅱ，Ⅲ阶段带来，其中Au，Bi，Co，Ni在两个主成矿阶段相近，而Cu，Pb，Zn等在金-多金属硫化物阶段(Ⅲ阶段)相对较多。由此可以认为金矿床(体)的原生叠加晕的特点及其分带结构主要决定于第Ⅱ，Ⅲ两个主成矿阶段。
1.3.2　金矿成矿成晕的基本特点　含金成矿溶液在沿断裂构造带上升、充填、渗流、扩散过程中，随着物化环境和成矿溶液性质、成分的不断变化，由于各元素的迁移形式和沉淀条件的不同，导致了金及其伴生元素在时间上沉淀有先后和在空间上分布的分带性，这种分带在宏观上表现为矿物组合、蚀变特征等方面。在微观上表现在微量元素的组合、相关关系及包体和同位素地球化学上。研究和发现金矿床的地球化学垂直分带规律是解决找盲矿的技术关键。由于金矿及其原生晕是多期多阶段叠加的结果，因此应先研究金矿单阶段成矿成晕的基本特点，在此基础上再研究叠加晕的特点。已有研究成果(李惠，1991，1993)表明，金矿成矿成晕有下面一些特点：
　　(1)单阶段形成的单个矿体有明显的地球化学分带结构，即有自己的前缘晕和尾晕及正常的原生晕垂直分带序列。
　　金矿床原生地球化学垂直(轴向)正向分带序列的统计共性是：Hg，F，As，Sb，B等元素总是在轴向分带序列的上部，而Bi，Mo，Mn，Co，Ni等总是出现在下部。
　　金矿床地球化学异常综合模式特点是：
　　①前缘晕元素组合：Hg，As，Sb(F，I，B，Ba)中外带异常，Au，Cu(Ag，Pb，Zn)外带异常。
　　②矿体中部晕元素组合：Au，Ag，Cu，Zn(Bi，Mo)中内带异常，As，Sb(F，Ba，Hg，B，I)外带异常。
　　③尾晕元素组合：Mo，Bi，Mn，Co(Sn)中外带异常，Au，Ag，Zn，Cu外带异常。
　　上述模式中前、尾晕元素并不是在每个矿床都出现。
　　(2)同一阶段在同一构造体系中形成的串珠状金矿体，能在总体上形成前缘晕和尾晕，同时串珠状矿体中每个矿体又有自己的前缘晕和尾晕，如串珠状矿有上、下两个矿体，上部矿体有自己的尾晕，下部矿体有自己的前缘晕，但其规模小于总体前、尾晕，上、下两个矿体相近时二者往往叠加在一起。
　　(3)不同成矿阶段形成的矿体，各有相似的地球化学分带结构，即有自己的前缘晕和尾晕。
　　(4)先形成的金矿体及其原生晕，当有后期成矿热液叠加时，成矿元素和伴生元素等往往会发生活化转移，对原来矿体(晕)的分带结构有一定影响，但实际资料表明，这种变化不会破坏原来的分带特点。叠加后的分带是两个阶段的叠加结果。
　　(5)不同阶段形成的矿体(晕)在构造空间上有多种叠加形式，形成了金矿原生叠加晕的复杂叠加结构，在论述典型金矿床的原生叠加晕模型的基础上，总结出了热液金矿床的原生叠加晕理想模型，确定了盲矿预测准则和标志。

2　大型、特大型金矿的原生叠加晕理想模型及其用于盲矿的预测准则

　　研究和建立了包括胶东的新城、焦家、玲珑、东风(阜山)、大尹格庄、金青顶、望儿山、灵山沟、庄官、邓格庄、三甲及河南小秦岭、河北东坪等13个典型大型、特大型金矿床的原生叠加晕模型。这些矿床主要分布在华北地台东缘(山东)、北缘(东坪)和南缘(河南)，选择了有代表性的典型矿床。矿床类型既有石英脉型，又有蚀变岩型。在成因上主要是绿岩带型金矿，其中包括了与花岗质杂岩系有关的胶东金矿、与太古代绿岩有关的河南小秦岭金矿和与碱性杂岩有关的河北东坪金矿。典型金矿叠加晕模型的建立为各矿区深部及外围盲矿预测提供了一种有效方法和手段，具有重要实用价值。
　　在总结典型大型、特大型金矿原生叠加晕共性和特性的基础上，建立了大型热液金矿床的原生叠加晕理想模型及用于盲矿预测的五条通用准则。
2.1　大型、特大型热液型金矿床(体)原生叠加晕理想模型
　　金矿床(体)多期多阶段叠加成矿成晕在构造空间上的叠加形式或叠加结构比较复杂，有多种叠加形式，通过对典型金矿床叠加成矿成晕模型的综合对比总结其共性可概括出四种形式的叠加晕理想模型，其总体特征是：
　　(1)理想模型图以剖面表示，显示了金矿体在构造中赋存的有利部位，图中重点表示的是轴(垂)向叠加晕及地化参数的变化规律，突出了盲矿预测和不同截面判别金矿剥蚀程度的叠加晕标志，包括叠加晕、轴向分带序列、轴向地化参数及包裹体气晕、离子晕标志，理想模型2～4中预测标志更明显些。
　　(2)金矿成矿一般分为四个成矿阶段，由于Ⅰ，Ⅳ阶段带来Au及其伴生元素很少，不能形成工业矿体，所以模型中突出了Ⅱ，Ⅲ两个主成矿阶段在成矿成晕过程中，在构造空间内的同位、部分同位叠加或衔接结构的特点。
　　(3)叠加晕的叠加结构有多种，所总结出的四种只是代表。
　　(4)Ⅱ，Ⅲ两个主成矿阶段的重要区别是第Ⅲ阶段(多金属硫化物阶段)富含Pb，Zn，Cu，第Ⅲ阶段叠加部位一般都具有Pb，Zn，Cu的强异常，而且Au较富。
　　(5)地化参数a=前缘特征元素(含量、累加、累乘等)/尾晕指示元素(含量、累加、累乘等)，如Sb/Bi，As/Mo，(As+Sb)/(Bi+Mo)，As^.Sb/Bi^.Mo等。
　　(6)原生晕轴向分带序列的正常与不正常是与中国金矿床综合分带序列相比而言的。
　　中国金矿床原生晕综合轴向分带序列从上→下是

图1　模型1，单一主成矿阶段形成矿体(晕)A或两个主成矿阶段同位叠加晕(B)理想模型
　　Fig.1　Model 1, ideal model for ore-body halo (A) of a single ore-forming stage or halo overprint
at the same position of two main ore-forming stages (halo B)
　　地化参数a为前缘晕元素含量或前缘晕元素(含量、累加、累乘)/尾晕元素(含量、累加、累乘)

图2　模型2，串珠状金矿体原生叠加晕理想模型
　　Fig.2　Model 2, ideal model of overprinted haloes for paternoster-like ore bodies
　　A.单一主成矿阶段形成矿体(晕)或两个主成矿阶段同位叠加　B.Ⅱ主成矿阶段形成矿体(晕)①在上，
Ⅲ阶段形成矿体(晕)②在下　C.Ⅱ阶段在下，Ⅲ阶段超越Ⅱ在上
地化参数a为前缘晕元素含量或前缘晕元素(含量、累加、累乘)/尾晕元素(含量、累加、累乘)

图3　模型3，两个主成矿阶段形成的矿体(晕)部分叠加理想模型(深部盲矿预测标志)
Fig.3　Model 3, ideal model for partial overprint of deep ore bodies formed
by two main ore-forming stages
　　A.Ⅲ阶段形成矿体②叠加在Ⅱ阶段形成矿体①尾部　B.Ⅲ阶段形成矿体①超越②叠加于Ⅱ阶段形成矿体②
的头部和前缘，只有Cu、Pb、Zn异常，Ⅱ弱、Ⅲ强分带不同，其余相似。
地化参数a为前缘晕元素含量或前缘晕元素(含量、累加、累乘)/尾晕元素(含量、累加、累乘)

图4　模型4，金矿床(体)复杂叠加成矿成晕理想模型(矿体向下延伸大小的预测标志)
　　Fig.4　Model 4, ideal model for complexed overprinted halo of Au ore body (deposit)
to indicate degree of down extension of ore body
　　地化参数a为前缘晕元素含量或前缘晕元素(含量、累加、累乘)/尾晕元素(含量、累加、累乘)

2.2　金矿叠加晕应用于找矿的五条准则
　　根据金矿不同情况叠加晕分解合成的特点，总结出了应用叠加晕找盲矿和判别金矿剥蚀程度的五条准则：
　　(1)当Au异常强度较低时，如果有Hg，As，Sb，B，I，F，Ba等特征前缘晕指示元素的强异常出现，或包体中CH₄，CO₂，F^－，Cl^－等特征前缘气晕、离子晕强异常出现，指示深部有盲矿存在。
　　(2)当Au含量很低(＜0.n×10^-6)，若有Mo，Bi，Mn，Co，Ni，Sn等特征尾晕元素的强异常，或包体中Ca²⁺，Mg²⁺等尾晕特征离子晕强异常出现，则指示深部无矿。
　　(3)反分带准则。当计算金矿床原生晕的垂直分带序列时出现“反分带”或反常，即Hg，As，Sb，B，I，F，Ba等典型前缘晕元素出现在分带序列的下部，或包体地球化学轴向分带序列中F^－，Cl^－，CO₂，CH₄出现在下部，则指示深部还有盲矿或第二个富集中段。若矿体本身还未尖灭，则指示矿体向下延伸还很大。
　　(4)共存准则：即矿体及其原生晕中既有较强的Hg，As，Sb，F，B等前缘晕元素的强异常，又有Bi，Mo，Mn，Co，Ni等尾晕元素的强异常，或包体中F^－，Cl^－，CH₄，CO₂等前缘特征气晕、离子晕与Ca²⁺Mg²⁺等尾晕特征离子晕共存，即前尾晕共存，若为矿体则指示矿体向下延伸还很大，若为矿化则指示深部有盲矿体。
　　(5)反转准测。计算矿体或晕的地球化学参数(比值或累乘比)时，若有几个标高连续上升或下降，突然反转，即由降转为升，或由升转为降，这种现象指示矿体向下延深很大或深部有盲矿体。
　　上述五条准则可单独使用，也可几条都用，原生叠加晕和包体气晕、离子晕可单独使用，也可同时都用，几条标志或准则共用更准确。

3　结束语

　　所建大型热液金矿床原生叠加晕理想模型和用于盲矿预测的五条准则，为在矿区深部及其外围盲矿定位预测提供了一种新的思路、方法和技术，具有普遍的重要指导作用，对某矿区预测时，以此为指导，建立其特有的盲矿预测的叠加晕模型，定会取得更好效果。

*科技项目：国家攀登计划项目B-85-34-5B课题研究的主要成果之一。
第一作者简介：李惠(1937-)，男，教授，现从事金属矿山深部及其外围盲矿体定位预测，金属、非金属、油气、地热、环境地质的勘查与评价。
作者单位：冶金部地球物理勘查院 物化探研究所，河北 保定 071051

参考文献：
［1］　李惠．石英脉和蚀变岩型金矿床地球化学异常模式［M］．北京：科学出版社，1991．
［2］　李惠．热液金矿床原生叠加晕的理想模式［J］．地质与勘探，1993，29(4)．
［3］　牟绪赞．地球物理、地球化学勘查标准汇编(化探、遥感部分)［C］．北京：地矿部地质调查局，1996．
［4］　张均．现代成矿分析的思路、途径、方法［M］．武汉：中国地质大学出版社，1994．