Question

深部盲矿预测的构造叠加晕研究-跟踪研究主要成果

Answer 1

总结了矿床地化背景、矿床地球化学特征(矿床元素组合、不同成矿阶段元素组合、元素间相关关系及元素沉淀规律、不同阶段黄铁矿微量元素)，得出了单一期次成矿原生晕轴(垂)向分带及不同成矿期次形成矿体-晕在空间上的叠加特点，完善了金青顶深部盲矿预测的构造叠加晕模式，确定了盲矿预测的构造叠加晕标志，研究了盲矿预测的地球化学数学模型，对矿山向深部五次不断推进研究-跟踪-预测，提高了预测的准确性，取得了显著找矿效果。

(一)矿床地球化学特征

1．矿床元素组合及元素间相关性

1)矿床元素组合

表2-1-1列出了金矿体Au≥1×10^-6，Au≥3×10^-6各元素几何平均值、衬值。

(1)矿体各元素组合以衬值为标准：

Au、Ag≥100，Sb、Hg、B≥1，As、Bi≥40，Cu≥2，Pb、Zn、Mo≥3，Mn、Co、Ni、V、Ti、W、Sn≥2。

矿体Au≥1×10^-6元素组合：Au、Ag、As、Sb、Hg、B、Pb、Mo、Mn、Co；

矿体Au≥3×10^-6元素组合：Au、Ag、As、Sb、Hg、B、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、Mn、Co。

(2)两种品位矿体都有Au、Ag、As、Sb、Hg、B、Pb、Mo、Mn、Co，Au≥3×10^-6元素组合多Cu、Zn、Bi。

表2-1-1　金青顶金矿床的各元素含量特征

注：元素含量单位：除Hg为×10^-9外，其余元素为×10^-6

2)矿体(Au≥1×10^-6)元素相关关系

金青顶金矿床(Au≥1×10^-6)各元素相关星：样数N=60件，df=N-2=58件。在5%信度下元素的最低相关系数R_a=0.05=0.278，元素间相关星(中心元素与上下左右元素相关)是：

构造叠加晕找盲矿法及找矿效果

2．不同成矿阶段元素组合及其相关性

研究了金青顶矿床的五个成矿阶段中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ成矿阶段(Ⅱ：黄铁矿-石英阶段；Ⅲ：石英-黄铁矿阶段；Ⅳ：石英-多金属硫化物阶段；Ⅴ：方解石阶段)形成金矿体中各元素的几何平均值、衬值(表2-1-2)及元素间相关性，研究了不同阶段黄铁矿、包裹体成分的特点。总结出了不同成矿阶段元素及矿物沉淀模式。

表2-1-2　金青顶金矿床不同成矿阶段各元素含量特征

注：元素含量单位：除Hg为×10^-9外，其余元素为×10^-6。

1)不同成矿阶段元素组合

以Au、Ag的衬值≥100，As、Mo、Bi的衬值≥10，Sb、B≥1，Hg、Co≥3，Pb、Zn≥2.5，其他元素衬值≥2为标准，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段形成金矿体中特征元素组合是：

第Ⅱ阶段：As、Sb、Hg、B、Pb、Zn、Bi、Mo、Mn、Co；

第Ⅲ阶段：Au、As、Sb、Hg、B、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、Mn、Co；

第Ⅳ阶段：Au、As、Sb、Hg、B、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、Mn、Co、Ni；

第Ⅴ阶段：As、Sb、B、Mo、Mn。

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段共同特征元素是：As、Sb、B、Mo、Mn；

Ⅲ、Ⅳ阶段共同特征元素是：Au、As、Sb、Hg、B、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、Mn、Co；

Ⅳ阶段特征元素是：以Au、Ag、Cu、As、Hg、Co含量高为特点。

2)不同成矿阶段Au的相关元素

Ⅱ—Au无相关元素；Ⅲ—Au与Ag、Hg、Co相关；Ⅳ—Au与Bi相关；Ⅴ—Au与Pb相关。

3)不同成矿阶段黄铁矿中元素组合特点

黄铁矿：在五个成矿阶段中都有黄铁矿生成，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段黄铁矿的元素组合(以其含量≥黄铁矿平均含量为标准)是：

Ⅱ—Au、Ag、Cu、As、Co、Te；

Ⅲ—Au、Ag、Pb、As、Te、Bi；

Ⅳ—Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Sb。

第Ⅲ主成矿阶段黄铁矿以含Au、Ag、Te、Bi高为特征。多金属硫化物阶段(Ⅳ)黄铁矿中以含Cu、Pb、Zn、Co、Ni高为特点，各成矿阶段都不同程度地含有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Co、Ni等。与矿体第Ⅲ、Ⅳ阶段元素组合一致、不同阶段黄铁矿中元素组合特征可用于区分矿化阶段。

4)不同成矿阶段元素及矿物沉淀规律

图2-1-1　山东乳山金青顶金矿床不同成矿阶段元素及矿物沉淀模式

根据不同成矿阶段各元素含量、不同矿物组合中各矿物在金矿体中含量及各矿物中不同指示元素含量高低，总结出了不同阶段元素沉淀模式(图2-1-1)。

不同阶段成矿及伴生元素沉淀特点是：Ⅰ阶段-带入元素极少；Ⅱ阶段-带入成矿及伴生元素较多；Ⅲ阶段-带入成矿及伴生元素多且浓度高；Ⅳ阶段-带入成矿及伴生元素多且浓度高；Ⅴ阶段-带入元素较少，但Mn高。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ带入及沉淀元素最多。

3．蚀变过程中元素的带入带出特点

各蚀变岩石与正常花岗岩相比，蚀变过程中从热液带入组分中常量元素有H₂O、CO₂、K₂O、SiO₂、MgO。从花岗岩带出活化组分有CaO、Na₂O、Fe₂O₃等。H₂O、SiO₂、CO₂、MgO随蚀变强度增强而带入量增加，Na₂O、CaO则随蚀变强度增强而带出量增大，从成矿溶液带入的微量元素有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Ni、Co、V等，其带入量与蚀变强度正相关。带出元素有Sr、Ba；活化转移元素即从强蚀变带带出、而在弱蚀变带带入的元素有Ti、Rb(图2-1-2)。

图2-1-2　山东乳山金青顶金矿床不同蚀变岩石中元素带入带出活化转移特点

4．各指示元素的富集或载体矿物

根据金青顶金矿床各种单矿物多元素分析结果及各种矿物在矿床中含量多少总结出了各指示元素的独立矿物、富集或载体矿物(图2-1-3)。

图2-1-3　乳山金青顶金矿床指示元素的独立矿物—富集矿物—载体矿物

Au：独立矿物有自然金、金银矿、银金矿、碲金矿等，黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿都含量较高，由于金青顶金矿的金属矿物主要是黄铁矿，因此，Au的富集和载体矿物是黄铁矿，金青顶金矿黄铁矿的含量与金含量正相关，特别是第Ⅲ、Ⅳ阶段中、细粒黄铁矿含金最高。有第Ⅲ、Ⅳ阶段黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿叠加部位，含金更高。而第Ⅱ阶段形成的粗粒立方体自形黄铁矿含金很低。烟灰色石英含金较高。

As：黄铁矿中含As最高为(n×100～n×1000)×10^-6，方铅矿、闪锌矿黄铜矿含As为(n×10n×100)×10^-6，非含金属矿物如石英含As很低，本矿区毒砂少见，As的富集和载体矿物也是黄铁矿。

Sb：方铅矿中含Sb最高(36.8×10^-6)，其次是闪锌矿(23×10^-6)＞黄铜矿(10.8×10^-6)＞黄铁矿(7.38×10^-6)，虽方铅矿、闪锌矿含Sb为黄铁矿的5倍和3倍，但矿床中黄铁矿是方铅矿、闪锌矿含量的几十倍，因此，Sb的载体矿物也是黄铁矿。

Hg：闪锌矿中含Hg最高(7×10^-6)，黄铁矿、黄铜矿、方铅矿含Hg均＜1×10^-6。

Cu、Pb、Zn：其独立矿物分别是黄铜矿、方铅矿、闪锌矿，但黄铜矿中含Pb、Zn也达(1～2×1000)×10^-6，方铅矿中含Zn，闪锌矿中含Pb都达n×1000×10^-6。

Mo：独立矿物为辉钼矿，但矿区少见，Mo在黄铁矿中含量最高(48.9×10^-6)，其他矿物含Mo很低。

Co、Ni：黄铁矿中含量最高，黄铜矿、方铅矿和闪锌矿也含有Co达n×10×10^-6，Co、Ni的富集或载体矿物是黄铁矿。

综上所述可知，黄铁矿是Au、As、Sb、Hg、Co、Ni的富集矿物或载体矿物。

(二)金青顶金矿床构造叠加晕特征

1．单一期次成矿成晕轴向分带特征

1)在金矿体周围能形成异常的元素

Au、Hg、As、Sb、B、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi、Mn、Co。

2)单一期次成矿成晕轴向分带

Hg、As、Sb、B强异常总是出现在矿体头-前缘晕；Au、Ag、Cu、Pb、Zn强异常以矿体为中心向四周逐渐降低；Mo、Bi、Mn、Co强异常总是出现在矿体尾-尾晕。

3)金青顶金矿床单一期次成矿成矿成晕轴(垂)向分带序列

从上→下Hg、As、Sb、B→Ag、Au、Cu、Pb、Zn→Mo、Bi、Mn、Co、Ni、V、W。

2．原生叠加晕特征

1)金青顶金矿床多期多阶段叠加成矿成晕特点

金青顶金矿床地表延长不足300m，向深部侧伏延伸已超过1100m，矿体有多个富集矿包(≥30g/t)，每个矿包都是由3个主成矿阶段形成矿体同位或近于同位叠加结果，每次成矿形成矿体都有自己的前缘晕、近矿晕和尾晕，其形成矿晕在空间上有多种形式叠加。

2)地球化学参数轴向叠加—地球化学参数转折

如从-150～600m，前缘晕元素As、Sb及比值Sb/Bi由上部矿体①前缘晕高→低→中部叠加矿体②前缘晕又升高，向深部降低，-600m又升高，反映了-600m之下又有盲体③前缘晕叠加(见图1-2-6)。

3)计算150～-600m原生晕轴向分带序列

从上到下是：Cu、Pb、Zn、Mo→Sb、As→Ag、Au、Bi。前缘晕元素Sb、As在中部，指示深部盲矿叠加，深部已找到盲矿。

(三)金青顶金矿床深部盲矿预测的构造叠加晕模型

包括矿床构造叠加晕模式和盲矿预测标志及预测数学模型。

1．金青顶金矿床构造叠加晕模式

1)最佳指示元素组合

Au、Hg、As、Sb、B、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi、Mn、Co。

2)特征指示元素

前缘晕特征指示元素：As、Sb、Hg；近矿晕特征指示元素：Au、Cu、Ag、Pb、Zn；尾晕特征指示元素：Bi、Mo、Mn、Co。

3)构造叠加晕模式特点

模式图(图2-1-4)展示了上部(-900m标高以上)已知上、中、下三个富矿体包(串珠状矿体)原生晕的叠加结构，上部已知金矿体之下(-900～1100m)→为中部弱矿化带→下部(-1100m之下)为第二个金矿体富集带。

上部每个矿体都有自己的前缘晕(As、Sb、Hg、B)、近矿晕(Au、Ag、Cu、Pb、Zn)和尾晕(Bi、Mo、Mn、Co)。

上、中、下三个串珠矿体的形成可能有多种情况，但主要有三种：

图2-1-4　山东乳山金青顶矿床金矿床构造叠加晕模式垂直纵投影图

第一，可能是同一次成矿形成的三个串珠富矿体包及其原生晕，此种情况，矿体有总体前缘晕和尾晕，但上部矿体又有自己的小尾晕，下部盲矿体又有自己的小前缘晕，其规模都小于总体前、尾晕。两个富矿体相近时形成前、尾晕共存。

第二，可能是三个主成矿阶段成矿分别形成的三个串珠状富矿体包(晕)的同位叠加。

第三，也可能是三次成矿分别形成了上、中、下三个矿体的原生晕有部分叠加(下部盲矿体前缘晕与上部矿体尾晕叠加在一起)。

无论哪种情况，当上、下相邻两矿体间相近时，上部矿体的尾晕都与下部矿体的前缘晕叠加共存。前、尾晕共存是对深部进行盲矿预测的重要依据。

图2-1-4中左边同位叠加结构展示的是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三个主成矿阶段形成原生晕强度在空间上的同位叠加结构。

-900m之下Au、Ag、Cu、Pb、Zn构造叠加晕强度又有升高趋势，特征前缘晕指示元素As、Sb、Hg、B构造叠加晕强度在-900m之下也都升高趋势，是预测深部盲矿的重要标志。

2．深部盲矿预测标志

1)前缘晕(强度大)准则

在有Au外带异常的基础上，若有As、Sb、Hg、B特征前缘晕指示元素异常出现，则指示深部有盲矿存在，若Ag、Cu、Pb、Zn异常较强，指示有Ⅲ、Ⅳ阶段成矿叠加，盲矿可能较富。相反，在有金弱异常的基础上，若Mn、Bi、Mo、Co异常较强，而As、Sb、Ba、B、Hg只有零星异常或无异常，则指示深部无矿。

2)前、尾晕共存准则

在有Au弱异常(外带)条件下，若既有前缘晕特征指示元素As、Sb、Ba、B、Hg较强异常，又有尾晕指示元素Mn、Bi、Mo、Co较强异常同时出现(共存)，则指示深部还有第二个富集带，若Ag、Cu、Pb、Zn异常较强，指示有Ⅲ、Ⅳ阶段成矿叠加，盲矿可能较富。若在矿体中出现前、尾晕共存，则指示矿体向下延伸还很大。

3)前缘晕强度趋势准则

在构造叠加晕剖面或垂直纵投影图上，前缘晕指示元素As、Sb、Ba、B、Hg的异常强度，从矿体前缘→矿体头→矿体中部→矿体尾→尾晕，由强→弱→强，或异常一直很强(中、内带异常)，特别是在控制最深的坑道或钻孔的样品中出现强异常，指示深部还有盲矿存在；若Ag、Cu、Pb、Zn异常较强，指示有Ⅲ、Ⅳ成矿叠加，盲矿可能较富。

4)原生晕轴向“反分带”准则

计算原生晕轴(垂)向分带序列结果，若前缘晕特征指示元素As、Sb、Hg、B出现在分带序列中、下部，“反常”则指示深部有盲矿体存在。

5)叠加晕的地球化学参数“转折”准则

计算叠加晕的某些地球化学参数，如As/Bi、As×Sb/Bi×Mo等，若从上→下由高→低→最下又升高，或由低→高→最下又低，“转折”，则指示深部有盲矿体存在。

(四)金青顶金矿床深部盲矿预测取得了显著效果

图2-1-5是乳山金青顶金矿床原生晕-原生叠加晕-构造叠加晕五次向深部推进研究-跟踪-预测及2008～2010年验证钻孔垂直纵投影图。

图2-1-5　山东乳山金青顶金矿床原生晕-原生叠加晕-构造叠加晕五次向深部推进研究-跟踪-预测及2008～2010年验证钻孔垂直纵投影图（2010.12）

总结1987～2010年的23年间先后对金青顶金矿床五次研究-跟踪-不断向深部推进预测-验证结果，找矿效果非常显著，预测靶位内累计获金金属量大于20吨，其中2008～2010年危机矿山项目预测靶位获金金属量7.543吨。

1．1987年原生晕研究及深部盲矿预测效果

1987年研究了地表岩石地球化学异常特点和矿床-400m以上地球化学异常垂直纵投影(图2-1-6)的分带特点，并初步建立金青顶金矿床的原生地球化学异常模式。

(1)预测结果：在-400m，Ⅱ号矿体Au、Ag、Cu异常还很强，而前缘晕指示元素As又出现了一个浓集中心，预测该矿体向下延伸还很大，Pb、Zn异常同样在-400m又增强，预测深部有富矿体。

(2)验证结果：到1991年，山东冶勘三队对Ⅱ号矿体深部-400m→-600m间进行了钻探，Ⅱ号矿体向下延伸到-600m还没有尖灭，发现了第二个金的富矿段(Au＞30×10^-6)(图2-1-5)，证实了预测的准确性。

2．1991～1996年原生叠加晕研究及深部盲矿预测效果

1991～1996年又对-600m之上钻孔原生叠加晕进行了跟踪研究，图2-1-7是-600m标高以上矿体的垂直纵投影图。

1)原生叠加晕总体特征

在矿体及其周围能形成异常的元素有：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg等。

图2-1-6　山东乳山金青顶金矿床-400m标高以上原生地球化学异常垂直纵投影图(据李惠，1987)

由于容矿构造的有利成矿地段具有等距性和成矿具有多阶段叠加的特点，因此，形成的矿体(晕)也具有多中心，其中Au在-600m之上已有两个半富集中心。Cu、Ag与Au有一定相关性，As、Sb、Hg强异常分布于Au的每个富集中心的上部或前缘，Bi、Mo强异常分布于Au浓集中心之下，Pb、Zn强异常分布于Au浓集地段稍偏上，反映了多金属硫化物阶段叠加特点(图2-1-7)。在-600m，Au、Ag、Cu均出现内带异常，As、Sb、Hg等前缘晕指示元素异常与尾晕指示元素Bi、Mo异常共存，指示该矿向深部还有富矿。

矿床地球化学参数(Ag、Au、As、Sb、Pb、Zn、Sb/Bi)在-600m发生转折升高(见图1-1-4)。

图2-1-7　山东乳山金青顶金矿床-600m标高以上原生叠加晕及预测靶位垂直纵投影图（据李惠，1996）

根据金青顶金矿床矿体中Au元素具有多中心富集和多阶段成矿成晕叠加特点，总结出了该矿床的叠加成矿成晕模式，确定了预测盲矿标志，即在有Au异常条件下若有As、Hg、Sb前缘晕元素异常叠加，则指示深部有盲矿，若在矿体中有前缘晕指示元素As、Hg、Sb异常与尾晕元素Bi、Mo、Mn异常共存，则指示矿体向下还有很大延伸。

2)预测及验证效果

根据金青顶金矿床原生晕轴向“反分带”序列的出现，矿床地球化学参数在-600m发生转折和叠加晕前尾晕共存的特点，指示了该矿床Ⅱ号矿体在-600m之下还有富矿。

1998年勘探深度已达-900m以下还有矿体存在，发现了第三个金的富集带，矿体向深部还未尖灭(见图2-1-5)。

3．1999年构造叠加晕研究及深部盲矿预测效果

1999年又跟踪研究了-700～-850m间构造叠加晕特征(图2-1-8)，进一步修改了模式，并对深部-900m之下进行了预测。

1)构造叠加晕总体特征

Au第三个富集中心在-450～-700m间，往侧伏方向深部Au逐渐降低，但到-850m处仍有(Au)≥2×10^-6的强异常存在；Ag的浓集中心从-450～-850m内带异常(≥40×10^-6)仍不减弱；Cu第三个浓集中心在-700～-850m间，深部-900m已无异常，但Pb、Zn在-850m之下又出现了中、内带异常，指示深部有多金属硫化物叠加；前缘晕：As从-600m往下一直降低，到-850m没有升高的迹象，而Sb从地表至-600m出现三个异常中心，分别为其下部三个Au富集带的前缘晕，而在-850m又出现了中、外带异常。Hg在-850m下盘出现了外带异常；尾晕元素Bi、Mo在-850m又出现了强异常(见图2-1-8)。

图2-1-8　山东乳山金青顶金矿床-900m标高以上构造叠加晕垂直纵投影图（据李惠，1999）

2)预测及效果

根据金青顶盲矿预测模式和标志，前缘晕Sb、Hg异常向深部有增强，是深部盲矿的显示，尽管As异常不明显，但总体上看深部还有盲矿，据此提出了深部盲矿预测靶位。

图2-1-9　山东乳山金青顶金矿床构造叠加晕垂直纵投影图（2008）

自1999年至2008年7月，矿山深部探矿孔已施工10个，见矿的三个钻孔都在预测靶位内：-785ZK23-1(3.95g/t/0.27m)、ZK27-1(4.39g/t/2.36m)、-785ZK25-1(24.2g/t/0.18m)。而不见矿孔都在靶位外(见图2-1-5)。

4．2008年构造叠加晕跟踪研究及深部盲矿预测效果

1)2008年构造叠加晕研究成果

2008年研究了金青顶金矿Ⅱ号矿体深部五个中段及10个钻孔的构造叠加晕，通过与李惠教授前三次对上部矿体的构造叠加晕对接，更清楚地展示了金青顶Ⅱ号矿体的构造叠加晕特点(图2-1-9)，从验证效果证明了1999年建立的构造叠加晕模型是有效的。

2)2008年对Ⅱ号矿床深部盲矿预测结果

对Ⅱ矿体深部(-1000m之下)盲矿预测结果，深部又出现了前缘晕元素As、Sb、B的叠加(图2-1-9)指示深部还有盲矿，提出了一个盲矿靶位：盲矿靶位1，估算金金属资源量(334)20.6吨。

到2009年，在金青顶金矿Ⅱ号矿体深部预测的靶位范围内有6个钻孔见矿(见图2-1-5)，验证靶位内已初步获金金属量4.596吨。

5．2009～2010年对Ⅱ号矿体深部盲矿跟踪研究及预测

2009～2010年跟踪研究了新打四个孔的构造叠加晕特点，从验证效果可证明，1999年建立的构造叠加晕模型有效性和实用价值，进一步向深部推进预测，又提出了一个盲矿靶位(见图2-1-5)。