鄭洪雷，劉亮明，劉毓菡

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長沙410083）

安徽銅陵市金口嶺銅礦床巖石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

鄭洪雷*，劉亮明，劉毓菡

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長沙410083）

金口嶺銅礦床位于長江中下游銅鐵金多金屬成礦帶的中部的銅陵礦集區(qū)。通過對金口嶺礦區(qū)鉆孔取樣，測試分析每個樣品可能的成礦元素以及與可能的成礦元素相關(guān)的元素，對所有的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行單元素統(tǒng)計分析、多元素相關(guān)分析和主成分分析，結(jié)果表明本區(qū)與Cu相關(guān)性最好的元素是Ag，其次為Au，Au和Ag主要是賦存于Cu的硫化物中，該礦床為中低溫成礦作用形成，為礦區(qū)進(jìn)一步找礦提供可靠依據(jù)。

金口嶺銅礦；巖石地球化學(xué)；地質(zhì)意義

金口嶺銅礦是銅陵地區(qū)最早開發(fā)的礦床，作為銅陵有色金屬集團(tuán)公司的誕生地和曾經(jīng)的主要資源基地，不僅僅具有非常重要的歷史紀(jì)念意義，還具有非?，F(xiàn)實的經(jīng)濟(jì)意義，而且整個銅陵地區(qū)礦田很可能還蘊含有巨大的找礦潛力。本文利用金口嶺礦山的鉆孔巖心進(jìn)行原生暈地球化學(xué)采樣，對采集的巖石樣品進(jìn)行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Co、Ni、Cr、As、Sb、Bi、Hg、Mn、Ba、B等18個相關(guān)元素的定量分析，為本礦區(qū)進(jìn)一步尋找深邊部礦體提供了新的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

金口嶺銅礦位于銅陵地區(qū)西部，是銅官山礦田的組成部分。銅官山礦田位于長江中下游銅鐵金多金屬成礦帶的中部的銅陵礦集區(qū)。長江中下游成礦帶是我國主要的銅鐵金多金屬成礦帶，它以超殼深斷裂與三大構(gòu)造單元相鄰，其南東界以陽新—常州深斷裂與揚子克拉通（揚子板塊）相鄰，其北西界分別以襄樊—廣濟(jì)深斷裂與秦嶺—大別山造山帶及華北克拉通（華北板塊）相鄰。就銅陵礦集區(qū)而言，其大地構(gòu)造特征和地殼演化規(guī)律更接近于揚子克拉通。在整個銅陵地區(qū)，出露面積最大地層是三疊系的中統(tǒng)和下統(tǒng)的地層，其次為二疊系地層。三疊系中統(tǒng)和下統(tǒng)為一套碳酸鹽巖夾有含泥質(zhì)的頁巖，而二疊系地層下統(tǒng)為碳酸鹽巖，上統(tǒng)主要為含硅泥質(zhì)頁。目前銅陵地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的銅（鐵、金）礦床與二疊、三疊系的碳酸鹽巖關(guān)系密切。石炭系中上統(tǒng)的碳酸鹽巖亦是非常重要的成礦層位。區(qū)內(nèi)巖漿活動十分強(qiáng)烈，巖體出露面積達(dá)70km2，大者在10km2以上，一般為0.5～2.5km2。主要為鈣堿性—堿性的中酸性巖類，即輝石閃長巖（輝石二長閃長巖）—閃長巖—石英閃長巖（石英二長閃長巖）—石英二長巖—花崗閃長巖類。其中與銅礦密切相關(guān)的銅官山、金口嶺、獅子山、新橋頭、鳳凰山、沙灘角、橫山嶺和舒家店等巖體，主要都為閃長巖類巖體，并具有二長閃長巖—石英二長閃長巖—花崗閃長（斑）巖的演化序列除侵入巖外，在本區(qū)的東北部還發(fā)育有晚侏羅世至早白堊世的噴出巖，主要為安山質(zhì)、流紋質(zhì)、粗面質(zhì)和玄武質(zhì)的熔巖及相應(yīng)的火山碎屑巖類。

2 礦床地質(zhì)特征

金口嶺銅礦床礦體空間上圍繞金口嶺石英閃長巖體產(chǎn)出，主要產(chǎn)于金口嶺巖體的東接觸帶上，礦區(qū)出露的巖石單元主要為3個：（1）金口嶺巖體的石英閃長巖；（2）下三疊南陵湖組碳酸鹽巖；（3）下三疊統(tǒng)和龍山組碳酸鹽巖。部分巖體接觸帶見有矽卡巖?？氐V的接觸帶總體上是NE走向，向NW傾。但整個接觸的形態(tài)和產(chǎn)狀并不是規(guī)則和穩(wěn)定的，沿走向和沿傾向的變化都很大，總體上，產(chǎn)狀比較陡，而且向深部變得更陡。礦體大致產(chǎn)于石英閃長巖體與南陵湖組及和龍山組的接觸帶上，呈不規(guī)則的脈狀和透鏡狀，且產(chǎn)狀也并不完全與接觸帶基本一致。

在整個礦區(qū)的淺部（-500m以上），銅礦體主要有4個，自南向北為Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ號，小礦體有45個。Ⅰ號礦體呈不規(guī)則脈狀—扁豆?fàn)睿呦?7°～74°，上部和下部向北西傾，傾角55°～72°，中部向東南傾，傾角87°，近于直立。長度103m，平均厚度2.25m，平均斜深138m。Ⅱ1和Ⅱ2號礦體呈不規(guī)則脈狀，走向23°～38°，傾向NWW，傾角為68°～90°。Ⅱ1號礦體長249m，平均厚度2m，斜深150m；Ⅱ2號礦體長225m，平均厚度1.19m，斜深75m。Ⅲ號礦體呈脈狀，走向近SN至NNW（354o），礦體主體是向W傾，傾角為68°～78°，礦體長390m，平均厚度3.64m。銅礦石的自然類型有4種：（1）含銅塊狀矽卡巖；（2）含銅條帶狀矽卡巖；（3）含銅磁鐵礦；（4）含銅石英閃長巖。

除銅礦體外，礦區(qū)還發(fā)育有鉬礦體14個，呈透鏡狀和脈狀產(chǎn)于銅礦體上盤的內(nèi)矽卡巖或石英閃長巖中，主要為含鉬（銅、金）矽卡巖及含鉬石英閃長巖。礦體最長50m，一般長度為12.5～25m，厚度為0.9～5.6m，斜深為25～223m。

金口嶺巖體巖石為石英閃長巖，是礦床主要的賦礦圍巖，巖體分布于銅官山石英閃長巖的北西側(cè)，金口嶺向斜近核部偏東南翼，呈巖株狀產(chǎn)出。巖體平面形狀為近南北向的不規(guī)則橢圓形，面積5km2。

石英閃長巖呈淺灰—灰色，半自形—他形中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份有斜長石，含量60%～75%，多為中長石An=46，一般粒徑0.4～1.5mm；次為角閃石，含量9%～17%，一般粒徑1～4mm，為長柱狀自形—半自形晶；石英含量5%～8%，呈他形晶，少量正長石含量4%～5%；副礦物有磁鐵礦、榍石、磷灰石。

3 巖石地區(qū)化學(xué)數(shù)據(jù)特征分析

3.1 相關(guān)分析

相關(guān)分析是研究現(xiàn)象之間是否存在某種依存關(guān)系，并對具體有依存關(guān)系的現(xiàn)象探討其相關(guān)方向以及相關(guān)程度，是研究隨機(jī)變量之間的相關(guān)關(guān)系的一種統(tǒng)計方法。主要通過計算2個變量之間的相關(guān)系數(shù)來確定二者之間的相關(guān)關(guān)系。

假設(shè)變量x的取值為（x1,x2,…,xn），變量y的取值為（y1,y2,…,yn），則兩變量之間的相關(guān)系數(shù)γ為：

相關(guān)系數(shù)反映二者的相關(guān)程度，通常介于0～±1間，相關(guān)系數(shù)為+1則表示二者完全正相關(guān)，為-1則表示二者完全負(fù)相關(guān)，為0則表示二者完全不相關(guān)。

金口嶺地區(qū)原生暈元素相關(guān)分析結(jié)果見表1，原生暈元素聚類譜系圖見圖1。相關(guān)分析結(jié)果顯示與Cu金口相關(guān)性最好的元素是Ag和Au，其次為Mn、Sb、Ni和Bi，但相關(guān)性較差。Au與As之間的相關(guān)系數(shù)非常低。

表1 金口嶺測區(qū)原生暈元素相關(guān)系數(shù)表

3.2 主成分分析

圖1 金口嶺測區(qū)原生暈元素聚類譜系圖

表2 金口嶺測區(qū)原生暈主成分分析表

主成分分析（principal components analysis）也稱主分量分析，是由霍特林（Hotelling）于1933年首先提出的。主成分分析是利用降維的思想，在損失很少信息的前提下，把多個指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計方法。通常把轉(zhuǎn)化生成的綜合指標(biāo)稱為主成分。其中每個主成分都是原本變量的線性組合，其各個主成分之間互不相關(guān)，這就使得主成分比原始變量具有某些更優(yōu)越的性能。這樣在研究復(fù)雜問題時就可以只考慮少數(shù)幾個主成分而不至于損失太多信息，從而更容易抓住主要矛盾，揭示事物內(nèi)部變量之間的規(guī)律性，同時使問題得到簡化，提高分析效率。

對化探元素進(jìn)行主成分分析的目的是為了從所分析的眾多元素中求出一個或多個對成礦作用具有指示意義的地球化學(xué)綜合指標(biāo)，而且這個綜合指標(biāo)指示礦化的有效性要高于單元素。

金口嶺地區(qū)出成分分析結(jié)果見表2，第一主成分主要包含了Ni、Sb、Ag、As、Co、Au、Cu、Cr。第二主成分主要包含了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As等元素。

3.3 變化系數(shù)統(tǒng)計分析

成礦作用是一種使元素分布變得不均勻的地質(zhì)作用，成礦元素的聚集程度越高，則元素分布越不均勻。正是根據(jù)這一原理，我們可以將元素分布的非均勻程度作為評價元素成礦作用的一個指標(biāo)。據(jù)Hаумов（1989）研究，越靠近礦體，成礦元素的分布越不均勻。成礦作用實際是一種物質(zhì)能量場的自組織演化，這個場影響越強(qiáng)的地方，成礦元素的分布越不均勻。變化系數(shù)的大小表示元素分布的非均勻程度，變化系數(shù)越大，元素的分布就越不均勻，我們可以用變化系數(shù)來分析評價成礦作用。

各元素的變化系數(shù)見表3。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看出，變化系數(shù)最大的元素為Au，其次為Cu和Mo，低溫元素Sb、Bi的變化系數(shù)在此區(qū)都比較小，高溫的深源元素Co、Ni、Cr的變化系都不高，Mn和Ba的變化系數(shù)比較低。

4 結(jié)論

金口嶺測區(qū)原生暈元素相關(guān)系數(shù)顯示：與Cu相關(guān)性最好的元素是Ag，其次為Au，表明本區(qū)的Au和Ag主要是賦存于Cu的硫化物中，而Au與As之間的相關(guān)系數(shù)非常低，表明此區(qū)有形成大量的含Au毒砂。

聚類分析結(jié)果顯示Cu-Au-Ag組與Pb-Zn-As-Sb-Bi-Hg組相距比較遠(yuǎn)。雖其第一主成分的主要組成中包含了Cu-Au-Ag，但As、Sb、Bi、Co、Ni、Cr的貢獻(xiàn)更大，所以第一主成分還不能作為金口嶺測區(qū)的成礦指標(biāo)。

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)特征看，變化系數(shù)最大的元素為Au，其次為Cu和Mo，低溫元素Sb、Bi的變化系數(shù)在此區(qū)都比較小，高溫的深源元素Co、Ni、Cr的變化系都不高，預(yù)示此區(qū)的成礦主要是中低溫成礦作用。Mn和Ba的變化系數(shù)都比較低，也預(yù)示著沉積作用對成礦的貢獻(xiàn)很小。

表3 巖石原生暈地球化學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表

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P618.41

A

1004-5716(2015)12-0105-04

2014-12-15

2014-12-16

本論文受到國家自然基金項目（41372338）的資助。

鄭洪雷（1992-），男（漢族），江蘇宿遷人，中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院在讀研究生，研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。