吳濤濤，金 鑫，王慶雙，姚 遠，鮑慶中，周永恒，柴 璐

中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110034

0 引言

熱液礦床原生暈具有明顯的組分分帶特征，利用原生暈分帶研究能夠?qū)﹄[伏礦體進行預測，這種預測方法在危機礦山和小型礦山深部礦體預測方面已得到廣泛應(yīng)用，并取得了較好的找礦效果［1-7］.

那仁陶勒蓋金礦床位于蒙古國中央省境內(nèi).該礦自20 世紀60 年代發(fā)現(xiàn)以來，累計探明黃金儲量超過8 t，達到中型規(guī)模.該礦床的研究程度十分薄弱，蘇聯(lián)時期民主德國地質(zhì)隊在勘探過程中對該礦床的地質(zhì)特征進行了較為系統(tǒng)的總結(jié)，近年來也有部分學者通過野外地質(zhì)調(diào)查，對礦床地質(zhì)特征及成因進行了探討［8］.然而到目前為止，尚未有學者對那仁陶勒蓋金礦床的元素地球化學特征及原生暈分帶進行研究.隨著近年來對該礦床的不斷開發(fā)，礦區(qū)探明的資源量已基本開采完畢，查明礦床深部狀況和尋找新的隱伏礦體成為礦山工作的重點.為此，筆者選擇那仁陶勒蓋金礦床最具代表性的①號主礦體作為研究對象，對其原生暈特征進行研究，計算原生暈軸向分帶規(guī)律，建立礦體疊加暈理想模型，并在此基礎(chǔ)上開展深部找礦預測，以期指導礦山勘查工作，同時彌補該礦床在原生暈分帶研究方面的空白.

1 礦床地質(zhì)概況

那仁陶勒蓋金礦床位于蒙古國最重要的北肯特金成礦帶［9-11］，區(qū)內(nèi)分布有博洛、蓋特蘇爾特、蘇爾特等大型金礦床和大量中小型金礦床和礦點.該區(qū)大地構(gòu)造位置處在蒙古-鄂霍次克縫合帶內(nèi)，蒙古外貝加爾褶皺系之哈拉盆地地體中［8，12］（圖1a）.

那仁陶勒蓋金礦礦區(qū)地層出露簡單（圖1b），主要為下寒武統(tǒng)—上奧陶統(tǒng)哈拉群上段希爾古組（C3—O1h2），巖性主要為變質(zhì)砂巖、類復理石變質(zhì)雜砂巖，局部為粉砂質(zhì)片巖、石英巖、泥質(zhì)片巖等.礦區(qū)巖漿活動強烈，主要出露晚三疊世—早侏羅世哈扎爾花崗雜巖，巖性主要為花崗閃長巖，巖體侵入到希爾古組粉砂質(zhì)片巖中，并在接觸帶附近發(fā)生強烈的接觸交代變質(zhì)作用.此外，礦區(qū)還零星出露閃長巖、石英斑巖等脈巖，脈巖走向大多以北東向和南東向為主、礦區(qū)構(gòu)造較為簡單，主要有北東向、北北東向、北東東向及北西向斷裂構(gòu)造，以北東向斷裂構(gòu)造及與其平行的斷裂構(gòu)造為主，該斷裂構(gòu)造控制礦區(qū)①號主礦體的走向.

圖1 那仁陶勒蓋金礦大地構(gòu)造位置及礦區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)文獻［8］）Fig.1 Tectonic location and geological sketch map of Naran Tolgoi gold deposit（From Reference［8］）

礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)6 條含金礦體，走向均呈北東向（圖1b）.其中①號礦體為礦區(qū)規(guī)模最大的一條礦體，為石英脈型，賦存于花崗閃長巖體和變質(zhì)砂巖的接觸帶附近.礦體在地表斷續(xù)出露，長度大于1 500 m，厚0.2～3.0 m，總體產(chǎn)狀305°∠65°，傾角具有北陡南緩的特點；礦體沿走向和傾向均具舒緩波狀，呈脈狀、似脈狀、透鏡狀、囊狀產(chǎn)出，并具有向南西側(cè)伏的趨勢；礦體平均厚度0.95 m，平均品位8.92×10-6，局部品位和厚度變化較大.其余礦體均位于①號礦體兩側(cè)，均為石英脈型，走向與①號礦體近于平行，但成礦規(guī)模均較小.

通過野外地質(zhì)調(diào)查，并結(jié)合前人研究成果［8］，將該礦床劃分為3 個成礦階段：石英-毒砂-黃鐵礦階段（Ⅰ），主要形成石英脈主體，在其內(nèi)分布少量毒砂、黃鐵礦等金屬礦物；石英-多金屬硫化物階段（Ⅱ），主要形成含金的石英多金屬礦物，包括硫砷銅礦、閃鋅礦、砷黝銅礦、黃銅礦、方鉛礦、自然金等脈石礦物和礦石礦物；碳酸鹽階段（Ⅲ），主要形成石英、絹云母、碳酸鹽礦物.

2 樣品采集與分析

選擇那仁陶勒蓋礦區(qū)11 和33 號勘探線控制的①號礦體1064、1010、964 和910 m 4 個中段及ZK11-1、ZK11-3 等鉆孔的39 件礦石及近礦圍巖進行系統(tǒng)采樣，坑道和鉆孔中采樣以礦體為中心外延3～5 m 撿塊取樣（其中11 號勘探線采樣位置見圖2 所示）.樣品經(jīng)整理后送SGS-IMME Mongolia LLC 分析測試，分析的 主 要 元 素 為Cu、Zn、Pb、W、Mo、Ag、Sn、Bi、Sb、Hg、As、Au、Co、Ni、Nb、Ta、Li、Cs、Mn 共19 種.元素分析參照中國采礦行業(yè)標準DZ/T0130：2006 執(zhí)行，其中As、Hg 元素分析先將樣品溶于王水中，然后采用原子熒光光譜法分析；Cu、Zn、Pb、W、Mo、Ag、Sn、Bi、Sb、Co、Ni、Nb、Ta、Li、Cs、Mn 元素分析先采用4 酸消解法（HF ＋HNO3＋HClO4＋HCl）將樣品進行溶解，然后使用ICP-MS 分析；Au 元素分析先將樣品溶于王水中，然后使用ICP-MS 分析.

圖2 那仁陶勒蓋金礦11 號勘探線剖面圖及原生暈采樣位置示意圖Fig.2 Profile of Naran Tolgoi gold deposit along No.11exploratory line with sampling location of primary halo

3 礦床原生地球化學異常特征

3.1 礦區(qū)圍巖微量元素含量特征

那仁陶勒蓋金礦床賦礦圍巖主要為變質(zhì)沉積巖（粉砂質(zhì)片巖、板巖等）和花崗閃長巖，其微量元素含量特征如表1 所示.其特征如下：所有樣品中濃集克拉克值大于1 的元素從大到小依次為Bi（47.29）→Au（9.67）→W（4.83）→Ag（4.18）→Cs（3.54）→Pb（2.12）→As（1.72）→Mo（1.38）→Li（1.14）→Sn（1.11）；兩套圍巖的Au、Ag、Bi 等元素濃集克拉克值均大于1，但在花崗閃長巖中Au、Ag 等主成礦元素濃集克拉克值明顯高于變質(zhì)沉積巖中的值.

表1 那仁陶勒蓋金礦圍巖中指示元素含量特征Table 1 Contents of indicator elements in the wall rock of Naran Tolgoi gold deposit

3.2 原生暈元素組合特征

為研究那仁陶勒蓋金礦床中微量元素的相關(guān)性，筆者將39 件樣品分為3 類：1）含礦石英脈樣品；2）近礦（蝕變）花崗閃長巖樣品；3）近礦（蝕變）砂巖、板巖等地層樣品.在此基礎(chǔ)上分別對這3 類樣品進行聚類分析，聚類分析譜系圖見圖3.

圖3 那仁陶勒蓋金礦樣品聚類分析譜系圖Fig.3 Cluster analysis pedigree of Naran Tolgoi gold deposit samples

由圖3 可以看出，在礦體中，與Au 關(guān)系密切的元素主要為Sb、Nb、Ta、As、W、Cs、Li 等；在花崗閃長巖中，與Au 關(guān)系較為密切的元素主要為As、Sb、W、Cs、Mo；在地層中，Au 顯示出相對獨立的地球化學行為，僅與Sb、Cu、Ni、Co 等元素有一定的相關(guān)性.將3 類樣品元素的譜系圖進一步對比可以看出，礦體和花崗閃長巖中的Au 與其他微量元素相關(guān)性有一定的相似性，而與地層中的差別較大，反映了該礦床的金成礦與巖體關(guān)系更密切的特點.

3.3 原生暈元素空間分布特征

那仁陶勒蓋金礦床礦體組成較為簡單，①號礦體為礦區(qū)規(guī)模最大的一條礦體，礦區(qū)11 號勘探線為礦山主要開采區(qū)域，鉆孔控制礦體深度最深，且該礦體受構(gòu)造控制明顯，礦體與圍巖界限清晰，為開展原生暈分帶研究提供了良好的條件.為此，選擇①號礦體11 號勘探線附近不同中段的5 件樣品（表2）作為研究對象，對其垂向變化規(guī)律及軸向分帶特征進行研究.

3.3.1 原生暈地球化學參數(shù)垂向變化規(guī)律

從①號礦體11 號勘探線中與Au 成礦密切相關(guān)的Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、W、Sn、Bi、Mo 等12種微量元素在不同中段的含量變化圖（圖4）中可以看出，從標高1064 m 到873 m，隨著Au 含量的逐漸降低，Sb、Hg 在1010 m 中段出現(xiàn)峰值后呈明顯減小的趨勢，而As 則呈先增加后減小的趨勢；Cu、Pb、Zn、Ag 在1010 m 中段出現(xiàn)峰值后呈迅速下降的趨勢；W、Bi 在1010 m 中段出現(xiàn)峰值先下降后逐漸增加，Sn、Mo 與Cu、Pb、Zn、Ag 具有相似的變化規(guī)律.

圖4 那仁陶勒蓋金礦①號礦體11 號勘探線微量元素軸向變化曲線圖Fig.4 Axial variation curves of trace elements in No.1 orebody of Naran Tolgoi gold deposit along No.11 exploratory line

3.3.2 原生暈軸向分帶特征

元素軸向分帶計算的方法眾多［14-15］，不同學者依據(jù)不同原理對元素軸向分帶規(guī)律進行了研究.本研究采用蘇聯(lián)學者C.B.格里戈良等人提出的分帶指數(shù)法對研究區(qū)元素軸向分帶進行計算［14］.其計算步驟為：首先整理各中段各元素含量及樣品長度數(shù)據(jù)（表2），并計算線金屬量，然后將線金屬量標準化，使各元素的線金屬量的最大值統(tǒng)一到同一個數(shù)量級，再計算分帶指數(shù)，初步排出元素分帶序列為（Au、Co、Ni、Nb）-（Cu、Zn、Pb、Mo、Ag、Bi、Sb、Hg）-（Sn、Ta、Mn）-As（W、Li、Cs），最后再計算同一個序列中各元素的變異性指數(shù)，最終得出分帶序列（由淺至深）：Au-Nb-Co-Ni-Bi-Pb-Mo-Sb-Cu-Hg-Ag-Zn-Ta-Sn-As-W-Li-Cs.

表2 那仁陶勒蓋金礦不同中段微量元素含量Table 2 Contents of trace elements in Naran Tolgoi gold deposit at different elevations

3.4 原生暈地球化學參數(shù)特征

根據(jù)原生暈軸向分帶序列，選擇前緣暈、近礦暈和尾暈特征元素以及由此建立的累加、累乘以及比值等，可作為參數(shù)反推金礦床軸（垂）向地球化學參數(shù)疊加結(jié)構(gòu)的理想模型，從而評價礦體的深部含礦性，并進行礦體深部預測［1，16-18］.通常（Pb·Zn）/（Bi·Mo）和（Pb·Zn）/（Au·Ag）值可以作為判別礦體發(fā)育程度的指標，礦體附近比值通常會出現(xiàn)較大的波動和峰值；而（As＋Sb）/（Bi＋Mo）、100Sb/（Bi·Mo）從礦體頭部到尾部一般呈現(xiàn)逐漸減小的規(guī)律，高比值區(qū)通常為礦體的上部［17］.為此，選擇以上4 個指標作為分帶性指數(shù)來指示礦體的剝蝕程度，進而對礦體深部遠景進行地球化學評價（圖5）.

由圖5 可以看出，主礦體在地表至海拔873 m 附近，各曲線升降特點與李惠等總結(jié)的金礦床軸向地球化學參數(shù)疊加結(jié)構(gòu)理想模型的同位疊加模型相似［1］.以海拔873 m 為轉(zhuǎn)折點，近礦指標（Pb·Zn）/（Bi·Mo）和（Pb·Zn）/（Au·Ag） 隨著海拔高度的降低而降低，而（As＋Sb）/（Bi＋Mo）指標由海拔873 m 的4.09 上升至710 m的15.23，100Sb/（Bi·Mo）由海拔873 m 的18.60 上升至710 m 的112.33，指標值均發(fā)生了反轉(zhuǎn)，與李惠等總結(jié)的理想模型B 相似［1］，為深部盲礦前緣暈疊加所致.

4 深部礦體預測

前人通過對中國58 處金礦床原生暈軸向分帶序列的概率統(tǒng)計，得出了中國金礦床原生暈綜合軸向（垂直）分帶序列從上到下為：B-I-As-Hg-F-Sb-Ba→Pb-Ag-Au-Zn-Cu→W-Bi-Mo-Mn-Ni-Cd-Co-V-Ti［1，16］.將那仁陶勒蓋金礦①號礦體的元素分帶特征與理論軸向分帶序列對比發(fā)現(xiàn)，該序列顯示出至少存在2 期疊加金成礦成暈的特點（圖5）：一期為現(xiàn)在正在開采的金礦體，具體表現(xiàn)在Au 位于序列的頭部，且Co、Bi、Ni等尾部暈位于序列的中部，說明正在開采的①號金礦體近地表位置即為礦體的中部，這與礦區(qū)地表即出露厚大礦體的事實相吻合，礦體至海拔873 m 礦體可能開始尖滅，這也可能是ZK11-2 鉆孔在340 m 附近（海拔約810 m 處）的斷層破碎帶附近雖然廣泛發(fā)育硅化、絹云母化、黃鐵礦化等礦化蝕變現(xiàn)象，但金品位不高的原因.另一期金礦化處在①號金礦體的正下方，具體表現(xiàn)在As 顯示反向分帶的特征，出現(xiàn)在序列的尾部，且與W、Sn 等尾暈元素共同構(gòu)成本次元素分帶序列的尾部暈，顯示出深部具有盲礦體或深部還存在第二個Au 富集地段的可能性，且該盲礦體的頭部暈與①號礦體的尾部暈產(chǎn)生了疊加.

從分帶指數(shù)法計算所得的軸向分帶序列圖（圖5）可看出，主礦體在地表至海拔873 m 附近，各曲線升降特點與前人總結(jié)規(guī)律十分相似，較好的代表了礦體頭暈、近礦暈和尾暈的特點.以海拔873 m 為轉(zhuǎn)折點，（As＋Sb）/（Bi＋Mo）、100Sb/（Bi·Mo）這2 項指標發(fā)生反轉(zhuǎn)，說明在710 m 以下可能構(gòu)成1 個礦體前緣暈的特點，指示深部可能存在盲礦體.

圖5 那仁陶勒蓋金礦①號礦體疊加暈預測模型Fig.5 Prediction model for superposed halo of No.1 orebody in Naran Tolgoi gold deposit

在成礦地質(zhì)條件方面，前人對同屬北肯特金成礦帶的蘇爾特金礦床（圖1a 中9 號礦床）測得蝕變礦物Ar-Ar 年齡為178 Ma，形成于早侏羅世，說明該地區(qū)金礦化時期主要為早侏羅世［19-20］，與那仁陶勒蓋金礦床的賦礦巖體花崗閃長巖形成時代相近.本研究對礦區(qū)4 件遠離礦體的花崗閃長巖樣品測定Au 含量平均值為55.70×10-9，明顯高于6 件地層樣品中Au 含量平均值26.53×10-9（表1），遠高于地殼平均豐度4.1×10-9［13］；花崗閃長巖中與金伴生的Ag 平均含量為0.56×10-6，也明顯高于地層中Ag 含量平均值0.11×10-6（表1）和地殼平均豐度0.05×10-6［13］.在原生暈元素組合特征方面，礦體和花崗閃長巖中的Au 與其他微量元素相關(guān)性有一定的相似性，而與地層中的差別較大，反映了該礦床的金成礦與巖體關(guān)系更密切的特點.從以上分析可以看出，礦區(qū)晚三疊—早侏羅世花崗閃長巖不僅作為金礦體的賦礦圍巖，它還可能為金成礦提供了物質(zhì)來源.

此外，參考礦區(qū)施工的瞬變電磁剖面工作成果，在11 號勘探線西南方向900 m 處6 號勘探線和東北方向600 m 處23 號等勘探線PROTEM 反演模型斷面推測礦體下部有斷裂構(gòu)造帶向下延伸至海拔高度600 m以下，這與ZK11-1 和ZK11-3 鉆孔在海拔約711 m處發(fā)現(xiàn)的斷裂構(gòu)造帶相吻合.

基于上述研究，筆者認為在①號礦體下部還具有成礦潛力，推測盲礦體賦存位置在海拔710 m 以下的巖體與地層接觸帶附近.

5 結(jié)論

1）那仁陶勒蓋金礦床中Au 與Sb、Nb、Ta、As、W、Cs、Li 等元素關(guān)系密切，與賦礦花崗閃長巖相似，結(jié)合區(qū)域上金礦床成礦時代多集中在早侏羅世以及巖體含Au 背景值較高的特點，認為該礦床金礦化與晚三疊—早侏羅世花崗閃長巖有關(guān).

2）運用格里戈良分帶指數(shù)法確定那仁陶勒蓋金礦床元素軸向分帶序列為：Au-Nb-Co-Ni-Bi-Pb-Mo-Sb-Cu-Hg-Ag-Zn-Ta-Sn-As-W-Li-Cs.與正常的原生暈序列對比，其前緣暈元素As 與尾暈元素W、Sn 在尾部疊加，顯示出深部可能有盲礦體存在，且該盲礦體的頭部暈與①號礦體的尾部暈產(chǎn)生了疊加.

3）綜合元素軸向分帶序列特征及原生暈地球化學參數(shù)特征，建立了那仁陶勒蓋金礦①號礦體疊加暈理想模型，預測①號礦體深部存在盲礦體，為礦區(qū)深部礦體評價預測提供了依據(jù).