周建，徐善法，聂兰仕，刘东盛，韩志轩，柳青青，张必敏，刘汉粮，迟清华
自然资源部地球化学探测重点实验室
中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所
联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心
第一作者：周建，博士，高级工程师。主要从事勘查地球化学和全球地球化学基准值研究。本文研究发现，内蒙古已知大型金矿与地球化学异常具有良好的对应关系，并以4个典型大型金矿为例，建立了1：100万尺度大型金矿地球化学预测指标，据此在内蒙古自治区预测圈定了14个大型金矿矿集区，为内蒙古自治区寻找大型金矿床提供了远景靶区，也为其它地区找矿预测提供了借鉴和参考。内蒙古金矿资源极其丰富，大小金矿一共有107处。发现了哈达门沟、赛乌素、金厂沟梁和古利库等众多大中型金矿。内蒙古现已成为全国八大黄金产地之一，黄金产量居全国第六位。内蒙古金矿资源潜力巨大，有必要对内蒙古金矿集区开展资源潜力评价，预测大型金矿集区。地球化学数据在大型矿地球化学预测中发挥了无可替代的作用。自20世纪70年代末以来，内蒙古自治区开展了区域化探扫面工作，完成了除盆地和覆盖区几乎所有图幅1：20万区域化探扫面工作，总面积约70万km2，在基岩出露区获得了良好的效果。评价和区分大型矿床，一直是近年矿产勘查活动的焦点。巨型矿床和大型矿集区有着巨量的成矿物质供应与聚集，表现为地壳上存在某些成矿元素含量高度聚集的地球化学块体。地球化学块体中只有一部分呈活动态易被各种流体携带的金属才能逐步浓集成矿，并在大矿、巨矿和矿集区周围留下一系列套合的地球化学模式谱系。2006年以来，中蒙边界地区1：100万地球化学填图覆盖了中蒙边界地区1：20万化探扫面未开展的盆地和覆盖区。这些地球化学填图获得了海量的地球化学数据，为建立内蒙古大型金矿和重新评价大型金矿集区成矿靶区提供了良好的基础。本文根据这两套数据编制了1：100万金地球化学图，对内蒙古已知的大型矿与地球化学异常的关系进行了研究，建立了内蒙古大型金矿集区地球化学预测指标，并对潜在的大型金矿集区进行了预测。大型矿的形成与区域地质发展阶段的地质构造环境相关。在内蒙古境内发育有三条横向深断裂带：华北地块北缘深断裂带、华北板块与西伯利亚板块缝合线深断裂带、华北地块内部古太古界与元古界之间的深断裂带。同时还存在有三条纵向深断裂带：西部的迭布斯格—宝音图北东向深断裂、呼和浩特—二连近南北向隐伏基底深断裂和锡林浩特—白音图嘎北西向隐伏基底深断裂(图1)。由于横向深断裂与纵向深断裂的共同作用和影响，形成了内蒙古区域内独具特色的三大地质走廊：内蒙古西部地区阿拉善地质走廊、内蒙古中部地区狼山—二连地质走廊、内蒙古东部地区大兴安岭地质走廊。在横纵断裂带交汇部位具有形成大型矿床和矿化集中区的有利构造位置，并造成区内从西向东，从南向北形成不同矿种，不同矿床类型和成矿系列的特色。图1 内蒙古构造单元简图
研究区的数据由两部分组成，一部分自20世纪70年代末以来开展的1：20万的区域化探扫面数据，另一部分为2006年以来中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所开展的中蒙边界1：100万地球化学填图数据。由于1：20万区域化探扫面从20世纪80年代就开始实施，前后跨越时间较长，采样和分析工作由多家单位承担完成，造成不同图幅之间的差异比较大。为了使全区数据能够进行对比，本次工作对所有1：20万的化探数据和1：100万地球化学填图数据进行了调平处理。对于收集到的1：20万数据，主要是采用分幅标准化法和专家综合法相结合进行图幅之间的数据校正。分幅标准化是用该图幅的平均值与内蒙古全区1：20万数据的平均值作对比，专家综合法是指在分幅标准化的基础上，地质专家根据不同地质情况对个别地区作适当的调整。由于中蒙边界填图采样密度为100km2一个点位，因此对区域化探数据进行了数据平均处理，为100km2一个平均值。然后在Geoexpl系统下进行了图幅之间的调平。校正后的数据消除了图幅之间的数据“台阶”问题，获得了满意的效果。建立了3个层次数据库：全区数据库，1：100万标准图幅分幅数据库，1：20万标准图幅分幅数据库。在此基础上，利用Geoexpl软件编制了金系列地球化学图件。在内蒙古寻找大型矿的地球化学新思路：在大型矿集区内寻找大型矿床；大型矿床有着巨量成矿物质聚集所形成的地球化学块体；大型矿床四周存在套合的地球化学模式谱系；覆盖区具有寻找大型矿床的良好前景。有了上述寻找大型矿的新思路后，通过已知大型矿地球化学的定性和定量评价标志进行总结归纳，建立大型矿识别的元素空间结构标志、异常规模标志、元素套合标志等指标，综合考虑地质背景、大地构造等进行大型矿靶区优选。根据收集到的资料，内蒙古大小金矿一共有107处。在1：100万尺度地球化学图中，分布于地球化学异常内的矿床一共有60处。分布于地球化学异常范围外的金矿床主要是小型金矿。大型矿床和中型矿床与地球化学异常的空间对应关系较好。内蒙古大型金矿一共有8个，其中6个位于1：100万尺度地球花学异常内。中型金矿有11个，其中10个位于1：100万尺度地球花学异常内(表1)。朱拉扎嘎大型金矿处于荒漠戈壁区，由于风成沙的影响，地球化学异常不强烈。恩和哈达河金矿交通不便、植被发育，位于森林沼泽地球化学景观区，由于当时采样方法技术不成熟，未能发现地球化学异常。陈家杖子金矿没有地球化学异常，而在不远处发现了地球化学异常。表1 内蒙古已知金矿床与地球化学省的对应关系
以上分析说明，内蒙古大、中型金矿与地球化学省具有良好的空间对应关系，我们可以根据已知典型大型金矿提炼出具有统计学意义的地球化学参数来预测异常区内的大型金矿。金地球化学块体主要集中分布在①华北板块北缘，呈团块状分布；②狼山—白云鄂博裂谷带，呈团块状分布；③二连—东乌旗—梨子山一带，呈零散串珠状分布；④海拉尔—根河一带形成规模不大的金高值区，沿得尔布干断裂带亦有零星分布的金高值区，沿额尔古纳断裂金富集程度较高；⑤古利库—大杨树一带呈条带状分布，在古力库和大杨树形成两个强烈的浓集中心；⑥额济纳旗—杭乌拉成块状分布，面积较大，但富集程度较低。要建立大型金矿地球化学预测指标，首先要选择已知典型大型矿集区作为建立指标的模型区。本文选择内蒙古四个典型的大型金矿哈达门沟金矿、赛乌素金矿、金厂沟梁金矿和古利库金矿作为模型建立地球化学预测指标。哈达门沟金矿产于华北地台北缘西段太古宙乌拉山群深变质岩中，属于韧性剪切变形变质带控制的绿岩型金矿，是20世纪80年代中期发现的。矿田西起梅力更沟，东至哈达门沟，长约20km，宽约5km，受乌拉特前旗山前深大断裂控制。经过二十多年的开采和勘探，该矿金资源量超过100t，达到超大型规模。哈达门沟大型金矿在内蒙古1：100万金矿集区地球化学预测图上位于编号为Au45的地球化学省(图2)。Au异常总体呈双峰式展布，有两处浓集中心。哈达门沟大型金矿位于西侧浓集中心，吻合较好。在哈达门沟的西北方异常的边部发现了西马滩小型金矿。该大型矿的地球化学特征参数如下：①异常面积超过1400km2；②金的NAP值达6028；③异常衬度达到4.2；④具有3层套合结构(表2)。图2 内蒙古金地球化学块体分布图
表2内蒙古典型大型金矿1：100万尺度地球化学特征值
备注：面积单位：km2；背景值、异常下限、异常均值、几何均值、最大值、最小值单位：ng·g-1；面金属量单位：ng·g-1·km2；异常衬度=异常内元素平均含量/背景含量；标准化面金属量(NAP)=异常区元素的平均值比上背景值再乘以异常面积；面金属量用异常平均值减去背景值后与异常面积的乘积来表示。
在1：20万尺度的地球化学异常图上(图3)，Au异常总体呈东西向展布，有1处浓集中心，哈达门沟金矿位于异常内带和中带的交界处。图3 哈达门沟1：20万Au异常图
金厂沟梁金矿位于华北地台北缘、内蒙古地轴东端，赤峰—朝阳金矿化集中区内，矿脉60余条，金储量达30余吨，并含有一定数量的铜资源。矿床以头道沟断裂为界，分为西矿区(原金厂沟梁金矿)和东矿区(也称内蒙古二道沟金矿)两个矿区。虽然东西两个矿区地质条件相似，矿脉数量和面积也相近，但西矿区拥有全矿95%的储量，东矿区只拥有5%的储量。金厂沟梁金矿在内蒙古1：100万金矿集区地球化学预测图上位于编号为Au35的地球化学省(图2)。Au异常呈单浓集中心的圆形分布，具有多层套合结构。金厂沟梁金矿位于浓集中心，与异常吻合较好。在浓集中心的周边异常区域内目前已经发现了4处金矿，分别为奈林沟金矿、大黑山金矿、二道沟金矿和长翱沟金矿。该大型矿的地球化学特征参数如下：①异常面积超过1000km2；②金的NAP值达2433；③异常衬度达到2.2；④具有3层套合结构(表2)。在1：20万尺度的地球化学图上(图4)，Au异常总体呈北西向倒伏葫芦状展布，金厂沟梁金矿位于浓集中心。图4 金厂沟梁1：20万Au异常图
赛乌素金矿床在大地构造位置位于狼山—白云鄂博裂陷槽。矿区内出露的地层主要为元古界白云鄂博群的哈拉霍疙特岩组、比鲁特岩组、尖山组的地层。白云鄂博群地层高的含金性为本区金矿的形成奠定了丰富的物质基础。赛乌素金矿在内蒙古1：100万金矿集区地球化学预测图上位于编号为Au36的地球化学省(图2)。Au的异常形态呈东西向和北西向条带状分布，具有三个浓集中心。赛乌素金矿位于西侧浓集中心的边部。根据收集到的资料，在条带状交叉浓集中心的边部已发现两处小型金矿，分别为查干哈达金矿和阿拉敖包金矿。该矿床的地球化学特征参数如下：①异常面积超过5411km2；②金的NAP值达24938；③异常衬度达到4.6；④具有3层套合结构(表2)。在1：20万尺度的地球化学图上(图5)，Au异常总体呈不规则分布，赛乌素金矿位于异常边部。图5赛乌素1：20万Au异常图
古利库金矿床位于中生代大杨树火山断陷盆地北东缘与新元古代—早寒武世落马湖隆起的接壤部位，火山盆地的边缘。属中亚—蒙古成矿域和滨太平洋成矿域的复合地段。著名的大兴安岭—太行山—武陵山重力梯度带从该区的西侧通过；北北东向的嫩江断裂在其东侧通过，其次级的北西向断裂在区内发育。矿区出露的地层主要有上元古界—下寒武统落马湖群(铁帽山组、嘎拉山组、北宽河组)，岩性主要为黑云石英片岩、二云石英片岩、黑云斜长变粒岩、黑云透辉斜长变粒岩、黑云斜长片麻岩、十字石二云斜长片岩、绢云绿泥千枚状板岩等，这些地层构成该区结晶基底。其上为中生界下白垩统龙江组和光华组，岩性主要为安山岩、英安岩、流纹岩等火山岩，是本区主要成矿围岩，根据K-Ar同位素测定结果，其形成年代在121.7～97.2Ma之间。古利库金矿在内蒙古1：100万金矿集区地球化学预测图上位于编号为Au06的地球化学异常(图2)。Au异常呈单浓集中心的圆形分布，具有多层套合结构。古力库金矿位于异常边部，根据收集到的资料，在浓集中心已经发现了1处小型金矿。该大型矿的地球化学特征参数如下：①异常面积超过818km2；②金的NAP值达3376；③异常衬度达到4.1；④具有3层套合结构(表2)。在1：20万尺度的地球化学图上(图6)，Au异常呈单浓集中心的圆形分布，具有多层套合结构。古力库金矿位于异常中带，在内带还发现了一个小型金矿。图6古利库金矿1：20万Au异常图
前已述及，已发现金的中大型矿床与金的地球化学异常空间对应关系良好，我们可以归纳和总结已知中大型矿床地球化学异常特征，提取重要地球化学信息来预测未知的大型金矿。哈达门沟金矿、金厂沟梁金矿、赛乌素金矿、古利库金矿伴生元素地球化学异常特征如表3所示。赛乌素金矿具有良好的Ag、As、Sb、Bi异常，哈达门沟金矿具有Ag和Bi的异常，金厂沟梁金矿具有较好的Ag、As、Sb、Bi异常，古利库金矿具有较好的Ag、As、Sb、Bi和Hg异常。内蒙古大型金矿除Au外常伴生有Ag、As、Sb、Bi等元素的异常。在一个矿床上，这些元素的异常不一定全部出现，但会出现其中的大部分。通过总结内蒙古大型金矿的地质特征(表4)，我们可以发现如下规律：大型金矿的形成往往与构造和岩浆活动有关。构造既是含矿流体运移的通道，也是矿物质富集沉淀的主要场所。受地质演化历史过程中多欺次构造活化影响，区域性深大断裂不仅是含矿中酸性岩浆和含矿流体上涌的通道，同时其本身也是良好的储矿构造。金往往直接在区域性断裂的次级派生构造中产出，与不同级次的韧-脆性剪切构造带有关。区域变质作用过程中，在火山活动等合适的热动力条件下，相当数量的金可以被活化出来，成为金矿物质的重要来源。考虑到单一指标的局限性和成矿的复杂性，将各指标综合考虑，对内蒙古大型金矿进行综合预测。根据哈达门沟金矿、金厂沟梁金矿、赛乌素金矿、古力库金矿地球化学异常和地质特征，建立了1：100万尺度地球化学预测指标。(1)异常具有3层套合结构，即局部异常被区域异常所包裹，区域异常被地球化学省所包裹。(4)常伴生有Ag、As、Sb、Bi等元素的异常。(5)异常区或周边常具有区域性深大断裂及其次级断裂等构造。表3 内蒙古典型大型金矿伴生元素异常情况表
宏观上金的地球化学块体主要集中分布在①华北板块北缘，呈团块状分布，异常强烈；②狼山—白云鄂博裂谷带，呈团块状分布，异常较强烈；③二连—东乌旗—梨子山一带，呈零散串珠状分布；④海拉尔—根河一带形成规模不大的异常区，沿得尔布干断裂带亦有异常零星分布，沿额尔古纳断裂异常较高；⑤古利库—大杨树一带呈条带状分布，在古力库和大杨树形成两个强烈的浓集中心；⑥额济纳旗—杭乌拉成块状分布，面积较大，但异常强度较低(图6)。从金的地球化学规模和和强度而论，主要分布在华北板块北缘、狼山—白云鄂博裂谷带和额尔古纳断裂带。根据建立的大型金矿预测指标，结合区域地质情况进行了1：100万大型金矿矿集区预测，金大型矿集区地球化学预测图见图7。符合已建立大型金矿集区地球化学标志的预测区共有14处。预测区内已经发现大型金矿的有7处。朱拉扎嘎大型金矿处于荒漠戈壁区，由于风成沙的影响，地球化学异常较弱。在朱拉扎嘎异常周边沿阿拉善北缘断裂带和狼山断裂带出现了一系列强度不高的异常，具备了大型矿形成所需的巨量物质背景。在额尔古纳—德尔布干一带，金的地球化学块体主要沿区域性深大断裂额尔古纳断裂和德尔布干断裂分布，具有地球化学省-区域地球化学异常-局部地球化学异常的3层套合结构，异常衬度高，具有Ag、As、Sb、Bi、Hg等元素的异常。该区以前寒武纪基底岩石和多个时代的花岗质侵入岩大量发育为特征，侵入岩时代主要有新元古代、海西期、印支期和燕山期。东部和东南部主要为侏罗纪陆相火山岩及同时代侵入岩。兴华渡口群、南华系佳疙瘩组的变质岩构成研究区的前寒武纪基底岩石。该区以寻找岩浆热液型和浅成低温热液蚀变岩型金矿为主。同时要注意中侏罗世爆破角砾岩筒、变质岩-花岗岩接触带破碎蚀变带、多组断裂构造的交汇部位都是成矿的有利部位。在华北地台北缘狼山—白云鄂博—大青山一带，地球化学块体主要沿着华北地台北缘断裂、集宁—凌源断裂呈东西向分布，异常衬度高，具有3层套合结构，伴随有Ag、As、Sb、Bi、Hg等元素异常的地球化学特征。该区要注意寻找与变质基地有关的韧性剪切变形变质带控制的绿岩型金矿，多组断裂构造的交汇部位是成矿的有利部位。值得注意的是预测区Au100P03(对应地球化学块体Au40)位于中蒙边境巴音杭盖，异常衬度高且延伸到外蒙境内，在外蒙形成异常面积更大的地球化学块体，具有良好的找矿前景。预测区Au100P04由一系列零散的局部地球化学异常组成，由于风成沙的影响异常强度不高。大地构造位于狼山断裂、华北地台北缘断裂、集宁—凌源断裂的交会结合部位，具有与白云鄂博、长山壕类似的地质背景，具有较好的找矿前景。综合来看，华北地台北缘和德尔布干地区是大型金矿集区的重要成矿远景区，其他预测区是次于这两个地区的成矿远景区，当然，也不容忽视。图7 内蒙古金矿集区地球化学预测图
表4 内蒙古典型大型金矿地质情况简表
利用1：20万的区域化探扫面数据和1：100万的中蒙边界地球化学填图数据，进行了数据的调平处理、数据库的建立，利用Geoexpl软件编制了1：100万金地球化学图。发现内蒙古大、中型金矿与地球化学异常具有良好的空间对应关系，可以根据已知典型大型金矿提炼出具有统计学意义的地球化学参数来预测异常区内的大型金矿。根据内蒙古赛乌素、哈达门沟、金厂沟梁、古利库大型金矿地球化学特征，综合考虑地质背景、大地构造，建立了1：100万尺度大型金矿地球化学预测指标：(1)异常具有3层套合结构，即局部异常被区域异常所包裹，区域异常被地球化学省所包裹。(2)异常面积通常大于1000km2。(3)地球化学块体的异常衬度大于2.2。(4)常伴生有Ag、As、Sb、Bi等元素的异常。(5)异常区或周边常具有区域性深大断裂及其次级断裂等构造。(6)异常区或周边一般发育有火成岩。根据建立的大型金矿预测指标，圈定了大型金矿集区14个，为下一步在内蒙古选择重点地区开展大型金矿勘查提供了远景区。原文来源：《地球学报》2020年第6期P818-826页
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