河北石湖金礦床101-4礦體構造疊加暈特征及找礦預測

巴正晨，劉彥兵，白會良，張友剛，耿曉飛，李瑋，黃偉達

摘要：針對石湖金礦床101-4礦體，通過在180 m中段以下坑道采集構造疊加暈樣品，分析礦體深部地球化學元素組合特征。結果顯示：As、Sb、Hg為典型頭暈指示元素，Au、Ag、Cu、Pb為典型近礦暈指示元素，Mo、Co、Bi為典型尾暈指示元素;礦體軸向分帶具有明顯反分帶特征，表明成礦、成暈特征具有明顯疊加現象;101-4礦體具有近礦暈強烈且分布范圍大、連續特征，頭尾暈相對較弱且分布范圍略小、連續性較差，具有頭尾暈疊加特征，結合頭尾暈元素比值地球化學參數向深部具有先降低后升高的趨勢，利用構造疊加暈找礦預測準則進行深部找礦預測，圈定了3處預測靶區。

關鍵詞：構造疊加暈;找礦預測;盲礦體;101-4礦體;石湖金礦床

中圖分類號：TD15 P618.51文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2022）03-0007-08doi：10.11792/hj20220303

引 言

自原生暈找礦預測理論及方法提出并逐步發展為構造疊加暈找礦預測方法以來，已在國內數十個黃金及有色金屬礦山進行了找礦預測應用，并取得了良好的效果，尤其是對礦床深部找礦預測具有很好地指導作用[1-3]。

石湖金礦床處于太行山中段中生代北東向構造-巖漿成礦帶，累計查明金資源量26 t，是太行山中段的大型金礦床。自石湖金礦床被發現以來，專家學者針對該礦床開展了大量研究，認為礦體主要分布于麻棚巖體南東側并受控于近南北向斷裂[4-7]，礦化類型主要為石英脈型，局部礦化較弱部位以蝕變巖型為主[8-9]，金礦化主要與硅化及黃鐵礦化關系密切[10]，成礦流體以巖漿熱液為主，成礦物質以殼幔混合來源為主[11-14]，成礦年代略晚于蝕變石英閃長玢巖且與麻棚巖體侵入時代接近[15-20]。此外，前人還利用地質及地球化學方法進行了大量的深邊部找礦預測研究[21-27]。周邊已發現的土嶺、新開、丑泥口、秋卜洞等金礦床，與石湖金礦床具有相似的成礦地質背景和控礦因素。因此，加深對石湖金礦床的研究可為周邊金礦床深部找礦提供借鑒。本文在前人工作的基礎上，主要利用構造疊加暈找礦預測研究方法，重點分析了101-4礦體的深部地球化學特征，可為判斷深部找礦潛力和指導進一步地質勘查提供依據。

1 區域地質背景

石湖金礦床所處成礦帶的構造-巖漿活動既受海西期—印支期古亞洲洋構造域的影響，形成近東西向褶皺和擠壓逆沖構造，又受中生代環太平洋構造域控制，形成疊加在東西向構造之上的北北東向構造-巖漿帶。區域構造以早期東西向復式褶皺、中生代燕山期北北東向深大斷裂和晚期北西向斷裂為主要格架。區域出露地層為太古宙阜平巖群變質巖系，地層組合中表現出較明顯的旋回性，由老至新可分為索家莊組、團泊口組、南營組、漫山組、木廠組和四道溝組，主要由角閃巖相到麻粒巖相的片麻巖和綠巖及碎屑巖夾層構成。區域巖漿巖主要為燕山期赤瓦屋巖體、麻棚巖體，巖性有石英閃長巖、花崗閃長巖、斑狀花崗巖等（見圖1）;同時，一系列與巖漿作用有關的基性、中酸性脈巖較發育，巖性有輝綠巖、閃長巖、正長斑巖、閃長玢巖、花崗閃長斑巖、花崗斑巖、偉晶巖、細晶巖等。

2 礦區及礦床地質特征

礦區出露地層主要為阜平群團泊口組和南營組下段，賦礦地層主要為團泊口組，巖性主要為一套由黑云母斜長片麻巖、斜長角閃巖、角閃斜長片麻巖、含矽線石鉀長淺粒巖及大理巖等組成的中高級變質巖系。礦區主要構造為近東西向陳莊復向斜（自北向南由土嶺東溝—三棱尖背斜、石湖向斜、大莊上—栗樹臺背斜組成）及疊加在其上的南北向、北西向、東西向斷裂。其中，南北向斷裂為主要控礦、容礦構造。麻棚巖體在礦區北西向2 km處出露，花崗斑巖、石英閃長玢巖等脈巖較為發育，尤其是石英閃長玢巖常作為礦體頂底板產出。

礦區已查明主要礦脈為101號脈、116號脈。其中，101號脈位于礦區中部，長3 200 m，寬10～40 m，走向330°～360°，傾向東，傾角55°～80°，呈似層狀或脈狀產出，走向上與石英閃長玢巖密切相關，含金石英脈在礦脈中呈脈狀、囊狀及透鏡狀產出。礦脈由硅質巖、絹英巖、石英脈、綠泥石化蝕變巖、蝕變片麻巖、蝕變石英閃長玢巖等組成。礦石類型主要包括石英脈型及破碎蝕變巖型，以蝕變巖型為主，礦體與上盤下盤圍巖接觸界線清晰。石英脈發育地段金礦化強度及金品位較高，石英脈不發育地段主要出現破碎蝕變巖型礦化體及片理化構造。在101號脈下盤、上盤位置分別控制了101-4礦體、101-2礦體，2條礦體大致平行產出，以其間的石英閃長玢巖為界，深部顯示向南側伏特征。含礦構造分支、構造轉彎特征較明顯，總體呈現出中部分散、南北兩側匯聚的特征。

101-4礦體（見圖2-a））呈不規則脈狀產出，走向358°～5°，傾向東，傾角53°～81°，平均68°。礦體沿走向和傾向均較為連續，走向最大連續長度約603 m，傾向最大延深約654 m，真厚度0.31～10.09 m，平均真厚度2.35 m，單工程金平均品位1.23×10-6～19.32×10-6，礦體金平均品位6.63×10-6。30～260 m標高，礦體厚度出現明顯膨大;21勘探線—33勘探線，礦體總體厚度5～10 m，30 m標高以下再次收縮變窄（見圖2-b））。礦體主要由含金黃鐵礦化石英脈、多金屬硫化物硅化蝕變巖、含金黃鐵絹英巖等組成。該礦體為礦區規模最大、最主要的開采對象，180 m標高以上大部分已采空，僅剩余少量頂底柱。

3 構造疊加暈特征

3.1 樣品采集測試

本次研究樣品共45件，采自礦區101-4礦體180 m、130 m、80 m、30 m等中段，均為礦體主成礦期石英脈、硅化蝕變巖或黃鐵絹英巖。成礦元素分析由中國冶金地質總局一局測試中心完成，分析元素14種：Au、Ag、As、Hg、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sb、Ba、W、Pb、Bi。測試方法：Au采用泡沫塑料富集—石墨爐原子吸收光譜法，Ag采用交流電弧發射光譜法，As、Sb、Bi采用氫化物發生—原子熒光光譜法，Hg采用蒸汽發生—冷原子熒光光譜法，其他元素采用電感耦合等離子體質譜法。

3.2 元素組合特征

3.2.1 元素相關性

對101-4礦體構造疊加暈研究樣品測試結果進行相關性分析，利用SPSS Statistics20 軟件計算元素間的相關系數，用以衡量各元素在成礦作用過程中的關系密切程度，結果見表1。由表1可知：Au與Co、Ni、W、Ba、Sb呈負相關，與其余元素呈正相關，特別是與Cu、Ag、Pb顯示較強的正相關，表明上述3種元素伴隨金成礦、成暈，形成相似的暈場特征。

3.2.2 R型因子分析

R型因子分析獲得各因子內元素組合具有相似的內在成因特征。對14種成礦元素的測試數據利用SPSS Statistics20 軟件進行因子分析，結果見表2。由表2可知：F1因子主要為Hg-Cu-Pb-Zn-（Ag）-Bi。F2因子主要為As-Ba-Ag-（Cu-Pb）-Co-（W-Mo-Bi），均顯示低、中、高不同溫度成礦元素的疊加特征。相對于F1因子，F2因子中的Ag及As、Co元素更突出，結合礦體中Ag能夠達到伴生組分要求、載金礦物黃鐵礦晶格缺陷常被As、Co等元素替代的機理，認為F2因子能夠更好地反映成礦熱液特征。F3因子為W-Ni-（Mo-Co）-（Ba），很好地反映了成礦熱液的尾暈元素特征。F4因子為Au-（Ag-Cu），與101號脈主要礦化元素高度吻合，反映了成礦熱液的近礦暈元素特征。F5因子為Sb-Mo-（Bi），反映頭尾暈疊加特征。

3.2.3 元素軸向分帶

計算元素的軸向分帶序列可以分析各元素含量的垂向變化規律，同時可以通過確定的特征指示元素的排序進行深部找礦預測，具有重要的找礦勘查意義。本次采用格里戈良分帶指數法分析101-4礦體元素軸向分帶特征，按照該方法將礦體各中段的原始數據求平均值計算線金屬量，將線金屬量標準化為同一量級后求分帶指數，結果見表3。

根據各元素最大分帶指數所處中段，得到101-4礦體由淺到深的構造疊加暈軸向分帶序列：W→Ba→Au→（Cu-Sb）→Ni→（As-Hg-Ag-Pb-Bi）→（Zn-Co）→Mo，出現了明顯的反分帶特征，如尾暈元素W處于Au的淺部，頭暈元素As、Hg等處于Au、Cu的深部，表明成礦、成暈特征具有明顯的疊加現象，應用構造疊加暈找礦預測準則進行深部找礦預測具有適用性。

3.2.4 特征指示元素及異常下限

根據元素相關性特征，篩選確定的典型頭暈元素為As、Sb、Hg，典型近礦暈元素為Au、Ag、Cu、Pb，典型尾暈元素為Mo、Co、Bi。

對各種元素的含量特征進行分析，計算所有元素的平均值、標準差、方差。將大于“均值+3倍標準差”及小于“均值-3倍標準差”的數據剔除后，重新計算各元素均值、標準差、方差，對剔除3次或4次后計算得到各元素的平均值、標準差，使用“均值+2倍標準差”作為該元素的理論異常下限，適當調整使各元素出現異常的樣品數量大致接近總樣品數的1/3，最終確定實用異常下限，結果見表4。

3.2.5 構造疊加暈找礦預測模型

通過對元素異常特征的研究，認為礦體的近礦暈異常具有顯示范圍大、強度高的特征，其分布與礦體范圍吻合度高，而頭暈元素及尾暈元素異常強度較弱、范圍較小，主要呈較零星的條帶狀分布，總體具有“近礦暈發育、頭尾暈弱異常疊加”的特征。結合其構造疊加暈軸向分帶序列出現明顯的反分帶特征、地球化學參數具有“升高—降低—再升高”的變化規律，顯示成礦、成暈的疊加特征及深部發育盲礦特征。據此，建立了石湖金礦床構造疊加暈找礦預測模型（見圖3）。

4 構造疊加暈特征及深部找礦預測

4.1 構造疊加暈特征

頭暈元素中，As、Sb元素主要顯示中帶及外帶異常特征，As元素異常主要出現在29勘探線以南的深部、23勘探線—25勘探線80 m中段以下，15勘探線—19勘探線130 m中段以下局部為中帶異常（見圖4）;Sb元素呈條帶狀斷續分布于15勘探線以南

180 m中段以下位置，主要為中帶及外帶異常;Hg元素異常范圍較大、分布較連續、強度較高，主要為內帶及部分中帶異常特征，在180 m中段主要分布于23勘探線—39勘探線，30 m中段主要分布于29勘探線—45勘探線，顯示由北向南側伏的特征，此外180 m中段8勘探線附近、80 m中段17勘探線附近也有部分異常顯示;Ba元素異常零星分布，主要呈外帶異常，局部顯示中、內帶異常。

近礦暈元素中，Au元素異常范圍大、強度高、分布連續，在180 m中段異常主要出現在7勘探線—31勘探線及5勘探線以北，在80 m中段異常主要出現在23勘探線—41勘探線，30 m中段異常主要出現在25勘探線—31勘探線及39勘探線以南，總體顯示內帶異常特征，與工程控制礦體范圍基本吻合（淺部中段無工程控制）;Ag元素異常特征與Au元素相似，其分布范圍略大于工程控制礦體范圍，在180 m中段主要分布在3勘探線附近、2勘探線以北、15勘探線—17勘探線及19勘探線—37勘探線，30 m中段主要分布在21勘探線以南，異常主要呈內帶，局部呈中帶或外帶特征;Cu、Pb、Zn元素主要呈條帶狀分布于礦體深部中段5勘探線—37勘探線的南、北兩端，且南端異常強度、范圍總體高于北端，異常具有一定的側伏特征，在2勘探線以北有Cu、Pb元素中、內帶異常顯示，與180 m、130 m中段坑道工程及深部鉆孔控制礦體位置對應。

尾暈元素主要以零星中、外帶或小范圍的中、內帶異常為主，異常范圍較小、連續性較差;其中W元素主要在180 m中段8勘探線及5勘探線附近、130 m中段9勘探線—11勘探線、15勘探線附近、30 m中段39勘探線—41勘探線顯示外帶或中、外帶異常;Mo元素主要在180 m中段8勘探線、130 m中段3勘探線附近、80 m中段19勘探線及23勘探線—27勘探線、30 m中段23勘探線—25勘探線、29勘探線附近及39勘探線以南位置顯示中、外帶或小范圍內帶異常;Co元素主要在130 m中段1勘探線附近、80 m中段17勘探線—19勘探線、29勘探線—37勘探線及30 m中段29勘探線—33勘探線顯示外帶或中帶、局部內帶異常特征;Ni元素主要在180 m中段8勘探線、130 m中段1勘探線—5勘探線、80 m中段17勘探線、29勘探線、30 m中段33勘探線、39勘探線—41勘探線顯示外帶異常特征;Bi元素主要在80 m中段17勘探線、21勘探線、29勘探線—39勘探線、30 m中段25勘探線—27勘探線、29勘探線—33勘探線、39勘探線—43勘探線顯示內帶及部分外帶異常特征。

4.2 地球化學參數軸向變化規律

利用頭暈與尾暈特征指示元素平均含量的比值或其累乘的比值作為地球化學參數，當該參數從淺部中段到深部中段出現連續下降特征，并在已知礦體尾部中段發生反轉，即由降轉升，則該變化可指示已知礦體深部有第二富集帶（盲礦體）存在[1-3]。通過計算石湖金礦床101-4礦體各中段的w（As）/w（Bi）、w（Hg）/w（Co）、w（Hg）/w（Bi）、w（As）×w（Hg）/（w（Bi）×w（Co））、w（As）×w（Sb）/（w（Bi）×w（Mo）），得到該礦體的地球化學參數折線圖（見圖5）。

由圖5可知：各地球化學參數自淺部向深部均顯示了總體呈“升高—降低—升高”的特征。其中，w（As）/w（Bi）、w（Hg）/w（Bi）在180 m至90 m標高均呈現升高趨勢，在90 m至80 m標高急劇降低，并在80 m至30 m標高再次升高;w（Hg）/w（Co）、w（As）×w（Hg）/（w（Bi）×w（Co））自180 m至130 m標高逐漸降低，在130 m至90 m標高反轉升高，在90 m至80 m標高再次降低，在80 m至30 m標高出現反轉升高;w（As）×w（Hg）/（w（Bi）×w（Co））在180 m至130 m標高呈現升高趨勢，在130 m至80 m標高逐漸降低，在80 m至30 m標高出現反轉升高。地球化學參數的轉折出現在已知礦體的尾部，說明礦體尾部前緣暈特征開始變強，指示30 m標高深部存在明顯金成礦作用疊加。

4.3 異常組合特征及深部找礦潛力

綜合101-4礦體各元素異常特征，認為近礦暈元素Au、Ag主要發育大范圍、高強度、連續的內帶異常，Cu、Pb、Zn主要發育較大范圍、較連續的中、內帶異常，體現礦體向深部仍有較大延伸特征;其前緣暈元素As、Sb、Ba主要發育中、外帶異常，Hg則主要發育中、內帶異常分布于礦體深部中段;尾暈元素W、Mo、Co、Ni、Bi均發育較小范圍、不連續的中、外帶異常及局部中、內帶異常，顯示頭、尾暈元素異常疊加特征。

礦體總體顯示了近礦暈強烈、頭尾暈異常疊加的特征，具有典型疊加成礦特征;同時，礦體地球化學參數向深部中段也出現轉折升高的特征，因此在近礦暈元素異常延深及頭尾暈異常疊加部位深部可作為有利找礦部位，本次共圈出B1、B2、B3 3處預測靶區（見圖4）。

5 結 論

1）石湖金礦床101-4礦體疊加暈軸向分帶序列由淺到深依次為W→Ba→Au→（Cu-Sb）→Ni→（As-Hg-Ag-Pb-Bi）→（Zn-Co）→Mo，出現了明顯的反分帶特征，表明成礦、成暈特征具有明顯的疊加現象，應用構造疊加暈找礦預測準則進行深部找礦預測具有適用性。

2）101-4礦體頭暈元素以As、Sb、Hg為代表在礦體深部中段主要顯示中、外帶異常或中、內帶異常，近礦暈元素以Au、Ag為代表在礦體范圍內主要顯示內帶異常及局部中、內帶異常，尾暈元素以Co、Bi為代表在礦體深部顯示局部的、小范圍的中帶異常及外帶異常，總體具有近礦暈強烈、頭尾暈異常疊加的特征。

3）礦體頭暈與尾暈特征指示元素平均含量的比值或其累乘比值自淺部向深部具有先降低、后轉折升高的現象，表明深部頭暈元素特征開始變強，具有明顯的金成礦作用疊加特征。

4）綜合分析認為，在101-4礦體近礦暈元素異常延深及頭尾暈異常疊加部位的深部圈定了3處預測靶區，可作為下階段深部地質勘查和工程布置的重點方向。

[參 考 文 獻]

[1] 李惠，禹斌，魏江，等.熱液型礦床深部盲礦預測的構造疊加暈實用理想模型及其意義[J].地質與勘探，2020，56（5）：889-897.

[2] 李惠，禹斌，魏江，等.礦區深部盲礦預測新突破——構造疊加暈找盲礦法[J].礦產勘查，2019，10（12）：3 070-3 073.

[3] 李惠，禹斌，張國義，等.從原生暈、原生疊加暈到構造疊加暈：化探找盲礦法的發展與創新[J].地質找礦論叢，2016，31（1）：92-98.

[4] 張小青.河北省麻棚地區金礦控礦因素研究[D].石家莊：河北地質大學，2018.

[5] 馬寶軍，高風剛，牛樹銀，等.冀西石湖金礦田構造控礦分析及成礦遠景[J].黃金科學技術，2012，20（1）：8-14.

[6] 周永貴，胡建中.石湖金礦控礦構造分析[J].礦床地質，2010，29（增刊1）：61-62.

[7] 陳超，牛樹銀，孔繁輝，等.太行山中段石湖金礦控礦構造分析[J].地質找礦論叢，2009，24（2）：123-130.

[8] 姚玉增，李維群，張友剛，等.河北石湖金礦床控礦構造特征及礦體定位機制研究——以101脈為例[J].大地構造與成礦學，2017，41（4）：678-688.

[9] 蘇野.河北靈壽石湖金礦礦床地質特征及成因研究[J].中國金屬通報，2021（1）：49-50.

[10] WANG S Z，HU J Z，WANG Y，et al.The behavior of the elements during the alteration in the Shihu Gold Deposit，Taihang Mountains Belt，Eastern China[J].Acta Geologica Sinica（English Edition），2014，88（S2）：800-801.

[11] 王樹志，胡建中，邸迎偉，等.太行山石湖金礦成礦流體成分特征與演化過程[J].中國礦業，2015，24（增刊1）：277-280.

[12] 劉偉，戴塔根，傅文杰，等.冀西石湖金礦成礦流體特征[J].中國地質，2007，34（2）：335-341.

[13] 王樹志，胡建中，宋揚，等.太行山中段石湖金礦成礦流體和成礦物質來源探討——來自氫、氧和硫同位素的約束[J].礦床地質，2012，31（增刊1）：611-612.

[14] 陳超，牛樹銀，王寶德，等.冀西石湖金礦成礦物質來源及成礦作用探討[J].中國地質，2009，36（6）：1 340-1 349.

[15] CAO Y，LI S R，XIONG X X，et al.Laser ablation ICP-MS U-Pb zircon geochronology of granitoids and quartz veinsin the Shihu Gold Mine，Taihang Orogen，North China：timing of gold-mineralization and tectonic implications[J].Acta Geologica Sinica（English Edition），2012，86（5）：1 211-1 224.

[16] ZENG Y J，LI L，LI S R，et al.Rb-Sr geochronology and geoche-mistry of pyrite from the Shihu gold deposit，central North China Craton：implication for the timing and genesis of gold mineralization[J].Geological Journal，2020，55（1）：5 779-5 790.

[17] 王銀川，李勝榮，閆永杰，等.太行山中段石湖金礦區石英閃長玢巖脈LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡、地球化學特征及成礦意義[J].地質科技情報，2018，37（5）：37-48.

[18] CHEN C，NIU S Y，WANG F，et al.Timing of mineralization at the Shihu gold deposit in the middle segment of the Taihang Mountain，China[J].Acta Geochimica，2018，37（1）：80-89.

[19] 陳超，王芳，趙夫旺，等.河北省石湖金礦含金石英脈中鋯石U-Pb年齡及其地質意義[J].地質科技情報，2017，36（3）：103-109.

[20] 門文輝，劉建朝，張海東，等.石湖金礦區麻棚巖體內暗色閃長巖包體LA-ICP-MS鋯石年代學及成因探討[J].礦物學報，2014，34（4）：487-495.

[21] 周武權.太行山中段金礦成礦規律與找礦方向研究[D].北京：中國地質大學（北京），2020.

[22] 童建全.河北靈壽縣石湖金礦地質特征、成礦條件及找礦方向[D].長春：吉林大學，2016.

[23] 吳忠建.石湖金礦床成礦規律與深部找礦預測研究[D].沈陽：東北大學，2015.

[24] 張友剛，高永軍，許國輝.河北石湖金礦區氣體地球化學異常特征研究[J].黃金，2014，35（5）：22-25.

[25] 張友剛，朱衛東，巴正晨，等.河北石湖金礦區氡氣地球化學異常特征及深部預測[J].有色礦冶，2014，30（4）：1-4.

[26] 曹燁.冀西靈壽縣石湖金礦床的礦物地球化學及深部遠景預測[D].北京：中國地質大學（北京），2012.

[27] 劉偉，戴塔根，傅文杰，等.冀西石湖金礦礦體賦存規律及深邊部找礦前景[J].地質與勘探，2007，43（3）：25-30.

[28] 王景書，田步林，李長林，等.河北省靈壽縣新開鄉土石金礦區石湖礦段中間勘探地質報告[R].石家莊：冶金部第一地質勘查局五二○隊，1990.

Structural superimposed halo characteristics of 101-4 ore body

and prospecting prediction in Shihu Gold Deposit，Hebei Province

Ba Zhengchen1，Liu Yanbing2，Bai Huiliang2，Zhang Yougang1，Geng Xiaofei1，Li Wei1，Huang Weida1

（1.Shihu Mining Co.，Ltd.，China National Gold Group Co.，Ltd.; 2.Beijing Jinyou Geological Exploration Co.，Ltd.）

Abstract：In the case study of 101-4 ore body of Shihu Gold Deposit，the structural superimposed halo research samples in the roadways below 180 m level are collected and the deep geochemical element combination characteristics of the ore body are analyzed.The results show that As，Sb，Hg are typical head halo indicator elements，Au，Ag，Cu，Pb are typical near-ore halo indicator elements，Mo，Co，Bi are typical tail halo indicator elements;ore body axial zoning shows obvious reverse zoning characteristics，indicating that the metallogenic and halo-forming characteristics exhibit obvious superimposition;the 101-4 ore body has the characteristics of near-ore halo，intense，large and continuous in distribution，while the head and tail halos are relatively weak and small and poorly continuous in distribution.The head and tail halos have superimposition features.Based on the tendency that the geochemical parameter of head and tail halo element ratio decreases in the deep before rises，deep prospecting prediction is made using the blind ore prediction criteria of structural superimposed halo，and 3 prediction target areas are delineated.

Keywords：structural superimposed halo;prospecting prediction;blind ore body;101-4 ore body;Shihu Gold Deposit