0 引言

随着矿产资源的不断开采，已有的矿产资源已不能满足国民经济的高速发展，因此探寻隐伏矿床成为目前以及以后很长一段时间的工作重点所在，而原生晕找矿方法已成为隐伏矿床预测的主要手段之一^[1-10].利用原生晕法可以很好的指导盲矿预测，尤其在金矿床的研究中，原生晕作用尤为明显.前人在该方面已做了大量工作^[11-14]，验证了原生晕法在指导和预测金矿盲矿找矿过程中的重要作用.

永新金矿处于大兴安岭与小兴安岭交汇部位，位于嫩江县北东向约70 km处.永新金矿的发现始于2008年开展的全国首个省部合作项目“黑龙江多宝山地区矿产远景调查”，后期陆续开展了国家矿产勘查项目和省资源补偿费矿产勘查等项目，经过近10年的矿产勘查工作，永新金矿基本已经初步达到中-大型金矿规模，并逐渐有不断增加趋势，是黑龙江多宝山外围地区又一新发现的具有一定规模的金矿床.该金矿床在最近几年内陆续开展了多项矿产勘查工作，投入了大量的勘查经费，矿区勘查程度相对较高，投入了大量的钻探工作，现在急需用最新的科研理论，来指导该矿床下一步工作部署，尤其是随着找矿主体对象由地表矿、浅部矿向隐伏矿和深部矿的逐步转变，因此，笔者选择钻孔原生晕方法，提出该矿床的原生晕分带特征，并对深部矿体开展成矿预测工作，以此来指导该矿区下一步勘查部署，为矿山进一步增加储量提供帮助.

1 矿床地质特征

永新金矿床是近几年新发现的大型金矿，由黑龙江省地质调查研究总院于2009年最早发现，截至目前已探明金资源储量近20 t，矿床平均品位4.10×10^-6.矿区岩石类型主要包括晚石炭世正长花岗岩、花岗质糜棱岩，早白垩世火山岩及同期的花岗斑岩和闪长玢岩等次火山岩和小面积出露的花岗闪长岩（图 1）.

永新金矿床共划分了2条金矿体，金矿体主要赋存在早石炭世正长花岗岩与早石炭世糜棱岩接触部位，矿体总体呈北东向展布，平面上2条金矿体大体平行排列，剖面上矿体呈舒缓波状产出，局部矿体呈尖灭再现.其中Ⅰ号主矿体长约375 m，最宽处约73 m，最窄约7 m，倾角20~30°，倾向上最大延深800 m左右.工业矿体平均品位3.92×10^-6，平均斜厚度10.10 m，低品位矿体平均品位1.36×10^-6，平均斜厚度5.46 m.

主要矿石类型以热液胶结角砾岩型为主，结构主要包括自形-半自形粒状结构、他形粒状结构、胶结结构、交代结构、碎裂结构构造，有角砾状构造、浸染状构造、网脉状构造、疏状构造、晶洞状或晶簇状构造等；矿石矿物主要包括自然金、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和少量的黄铜矿；脉石矿物主要是石英、钾长石、绢云母、绿泥石、方解石和绿帘石；围岩蚀变类型主要包括钾长石化、硅化、绢云母化、高岭石化、碳酸盐化和绿泥石化，其中硅化与金矿化关系最为密切.根据矿物共生组合关系和脉系的相互穿切关系，将永新金矿划分了4个成矿阶段，即石英-钾长石（Ⅰ）、灰色石英-黄铁矿（Ⅱ）、灰黑色石英-多金属硫化物（Ⅲ）和石英-方解石（Ⅳ），其中第三和第四阶段是主成矿阶段^[15-16].

2 样品采集及测试方法

永新金矿床的岩石原生晕地球化学采样主要来自于180号勘探线，集中在ZK180-3、180-5、180-6、180-7见矿较好的钻孔，横向控制了永新金矿主矿体.共采集钻孔岩心地球化学测试样品218件，采样方法是在矿化段或矿体内按1~3 m组样，在围岩中按5 m组样.共分析元素15种，分别为Au、Ag、Pb、Cu、Zn、W、Mo、As、Sb、Bi、Co、Ni、Sn、Hg、Cd等.

本次样品测试工作是在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，其中Au、Cu、Pb、Zn、Cd、W、Mo、Co、Cd、Bi、Ni元素采用ICP-MS方法测定；Ag元素采用重叠摄谱法测定；As、Sb和Hg元素采用原子荧光法（AFS）测定.

3 原生晕地球化学特征研究 3.1 相关性分析

元素相关性分析结果显示，元素间的相关性比较复杂，并且正、负相关性都比较显著.对主成矿元素Au、Ag来说，同Bi、W、Mo表现出强的正相关，说明Au、Ag的矿化沉淀与含Bi、W、Mo的矿物密切相关；Au与As、Sb具有一定程度的负相关，说明二者具有消长关系.总体说明金的高含量伴随着尾晕元素的高含量和前晕元素的低含量，预示尾晕元素有向矿体中前部富集的趋势或是金矿体受到了强烈剥蚀已接近尾部所致.从以上元素间相关性来看，除主成矿元素Au和Ag有显著正相关外，Bi、W、Mo可作为特征指示元素.

3.2 聚类分析

为了更直观的分析元素组合规律，对所测试的218件样品进行R聚类分析.聚类分析结果（图 2）显示，在距离系数d=15时，Au、Ag、W、Mo、Bi为一大类，代表与主成矿元素有关的成矿元素组合；Pb、Zn、Cd、Hg为一大类，代表了伴生矿物及其相关元素组合；Cu、Co、Ni为一大类，代表了尾晕元素的组合，同时它们为常见的共生元素组合；As、Sb为一大类，代表了前缘晕元素的低温元素组合；Sn单独为一类，说明其他元素关系不明显，且在成矿过程中的作用相对独立.当距离系数d=15时，聚类分析的结果和元素相关性分析的结果一致.

当距离系数进一步缩小，d=10时，可将元素分为7类，其中Au-Ag-Bi-W-Mo仍在一个组合内，说明Bi、W、Mo与Au、Ag的关系很密切，而这一组元素组合能代表成矿元素及与成矿密切相关的元素；原本为同一类的Pb、Zn、Hg、Cd，当距离缩小时变为Pb、Cd和Zn、Hg两类，说明Pb和Zn作为伴生元素，关系较密切，但是其成因或来源可能有一定的差异；Co和Ni为一类，且二者为典型的共生元素，说明Co和Ni可能为同一来源；Cu与Co和Ni分离，单独为一类，说明Cu和Co、Ni相比，可能有更多元的来源或受后期叠加较多；As、Sb为一类，且二者均与Au呈弱的负相关，说明二者关系较为密切，但是与Au的成矿关系不大.

当距离系数为d=5时，Co和Ni仍处于同一分组，进一步证明了Co和Ni很可能为同一物源；而Au、Ag、Bi、W仍处于同一分组，证明了该组元素关系密切.

3.3 因子分析

因子得分值反映每个样品在各种地质作用中的属性，是勘查地球化学中经常应用的参数之一.根据因子分析结果显示，F1因子为Au、Ag、W、Mo、Bi，代表了成矿元素及其相关元素，主要分布于矿体头部，在矿体中部及尾部也有小面积的外带异常，且由于W、Mo、Bi等元素的含量较低，即异常不明显，使得整体组合异常范围较小，而组合元素的异常之所以靠近头部，是因为Bi、Mo和W的元素富集中心靠近头部，而Bi、Mo、W均为典型的高温尾晕元素，现在集中于头部，说明其具有一定的“反分带”现象，指示了矿体沿南东方向有另一矿体的尾晕叠加.但是依据矿体的发育趋势，另一矿体很可能已剥蚀殆尽，南东方向没有进一步进行工作的必要. F2主要载荷因子组成为Pb、Zn、Cd、Hg，代表了伴生元素的分布，其分布于矿体头部靠上部分，在矿体尾部也有较弱的外带异常. F3主要载荷因子组成为Cu、As、Sb、Co、Ni，主要分布于矿体尾部；其中As和Sb为典型的低温前缘晕元素，之所以与其他尾晕元素的叠加集中于矿体尾部，可能是因为该矿体的尾晕元素和北西向可能存在的矿体头晕相叠加而形成的，而依照矿体的趋势来看，在北西方向有进一步往深部钻探的必要. F4主要载荷因子组成为Sn，分布无规律，且与其他元素相关性不高，因此其代表的意义不大.

3.4 原生晕分带序列

由于该矿床矿体近水平，因此计算其水平分带能一定程度上代表其轴向分带特点^[18]，因此在计算过程中计算了其元素水平分带序列.本次采用含量梯度法，这种方法能有效避免格氏算法中出现线金属量为0的情况，较为科学可信.详细计算结果见表 1.

根据计算的分带指数及各个元素的含量梯度变化，得出最终的分带结果为Zn-Pb-Mo→Au-Bi-Ag-Hg→Cd-W-Ni-As-Co-Sb-Cu（自南东向北西）.

永新矿床的原生晕分带序列与李惠等^[6]总结出来的经典分带相比，Au、Ag等典型的近矿元素分布在矿体中部，而Cd、W、Ni、Co为典型的尾晕元素，也分布在矿体尾部，但Zn、Pb等近矿晕元素却出现在头晕中，As、Sb为头晕元素出现在了尾晕序列中，Mo为尾晕元素出现在头晕中.整体来看头晕与近矿晕与经典分带基本一致，只是头晕元素不明显，因为在测试的三种头晕元素中，As和Sb出现在了尾晕元素序列中，而Hg出现在了近矿晕中，这可能预示着在该矿体的尾部有另一矿体的前缘晕叠加，说明该矿床可能由2个主成矿阶段形成的2个矿体部分叠加形成的.

3.5 原生晕地球化学参数变化

原生晕轴向地球化学参数变化特征能更直观地体现出原生晕轴向分带的变化规律，是预测隐伏矿体的重要依据^[5-6].地球化学参数可用前缘晕指示元素浓度标准化累加/尾晕指示元素浓度标准化累加、前缘晕指示元素浓度标准化累乘/尾晕指示元素浓度标准化累乘表示.地球化学参数A1=（Hg+Ag+As）/（W+Mo+Bi）；A2=（Hg×Ag×As）/（W×Mo×Bi）^[6].其中A1、A2值表示前缘晕元素相对于尾晕元素发育程度，A1、A2越大，反映出矿体前缘晕特征越明显.结果显示，ZK180-3、180-5以及ZK180-6孔A1及A2的峰值均靠近浅部，并且沿ZK180-3至180-6方向（自南东向北西），A1及A2的峰值有向深部变化的趋势；而到了ZK180-7，有明显的更往深部分布，A1峰值在230~300 m附近，A2峰值在220 m及300 m附近均有分布，并且ZK180-7的峰值明显高于前面3个孔，说明ZK180-7前缘晕元素比前3个孔更为富集.

从ZK180-3至180-7，A1、A2的峰值往更深部分布的趋势与矿体向北西倾伏的趋势一致，而ZK180-7的值高于其他3个孔，说明ZK180-7前缘晕的特征更明显，而这可能是由于该孔往北西方向有另一隐伏矿体所造成的.

3.6 元素浓度的分带

为了使异常下限具有更为具体的找矿含义，以及方便对比不同元素的矿化程度，本文的元素异常分带，采用邵跃等^[3]提出将原生晕中的成矿元素的工业边界品位的1/10作为各元素的内带含量，然后依次以其含量的1/2、1/4划分中带和外带.按上述分带准则进行元素浓度分带图的绘制（图 3）.

从图 3中可以看出：Ag作为近矿晕元素，沿整个矿体均有较强异常，符合经典原生晕分带序列的特征；Ag有明显的内、中、外带异常，外带异常分布较广泛，基本沿整个矿体贯穿了整个剖面，中带和内带异常面积较小，都分布于每个钻孔的靠下部分. Cd作为典型的尾晕元素，主要分布于矿体尾部的2个钻孔，在头部的钻孔浅部也有分布，结合原生晕计算序列整体来看，其主要在矿体的中、尾部，与经典原生晕分带序列一致；Cd整体异常不高，仅出现外带异常及很小面积的中带异常；Co作为尾晕元素，除近地表外，主要分布于矿体中部及尾部，与经典原生晕序列一致；Co异常范围较大，但仅出现外带和中带异常，未见内带异常. Mo作为尾晕元素，主要出现在矿体头部位置，与经典的原生晕分带相比，出现了“反分带”的特征，预示着矿体头部往南东有另一矿体叠加；Mo有完整的内带、中带、外带异常. Bi为典型的尾晕元素，主要分布于矿体的中前部，也表现出一定的“反分带”特征；Bi发育有完整的内带、中带、外带异常；Sb异常出现在近地表，且靠近矿体尾部；Au具有明显的内、中、外带，浓度分带清晰完整，且基本与矿体分布一致.其余元素丰度水平基本处于背景值左右，因此按该异常下线来取异常很弱，故未作图.

4 深部工作部署建议

综合研究表明在ZK180-7往北西深部延伸方向上，深部仍然具有较大成矿的可能，应作为下一步勘查工作重点.具体预测位置自ZK180-7，沿着1号矿体向深部延伸方向（北西方向），标高150~0 m，水平方向在距离ZK180-7钻孔500 m范围内处具有较大成矿可能，建议开展深部钻探验证.根据永新金矿床地质成矿特征、矿化蚀变特征、矿体特征及矿体品位变化等特征，钻孔深部应控制在150~350 m范围，防止丢矿漏矿，钻孔深部应不小于400 m.该预测在后期勘探工程中已在预测地段发现了较为厚大的隐伏矿体，验证了本次预测研究的准确性、实用性和适用性.

5 结论

通过对永新矿床的元素相关性及原生晕分带序列等方面的研究，得出如下结论.

（1）元素相关性分析、聚类分析及因子分析显示，Au与尾缘元素正相关，而与前缘元素呈负相关，总体说明金的高含量伴随着尾晕元素的高含量和前晕元素的低含量，预示着尾晕元素有向矿体中前部富集的趋势.

（2）原生晕轴向分带序列为Sn-Zn-Pb-Mo→Au-Bi-Ag-Hg→Cd-W-Ni-As-Co-Sb-Cu，与李惠等^[6]总结的金矿经典分带模型相比，前缘晕出现了尾晕元素，同时尾晕序列中也有前缘晕的元素出现，显示了“反分带”的特征，说明在矿体的头部和尾部均有盲矿存在.而依据矿体发育形态来看，矿体头部继续往南东的盲矿已被剥蚀，而矿体尾部往北西还有进一步工作的必要.

（3）原生晕地球化学参数显示，从ZK180-3至180-7孔，A1、A2的峰值往更深部分布的趋势与矿体向北西倾伏的趋势一致，而ZK180-7的值高于其他3个孔，说明ZK180-7孔前缘晕的特征更明显，而这可能正是由于ZK180-7往北西方向有另一隐伏矿体所造成的，这也再次说明，下一步工作重点应该在ZK180-7的北西方向.