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1、统计分析在城门山铜矿床中的应用罗健雄 温伟玲(江西地质矿产勘查开发局赣西北大队)摘 要 本文通过对城门山铜矿床主要成矿元素的因子分析,认为与花岗岩成矿作用有关的矿体具有 cu-Ag 关联结构模式,与石英斑岩成矿作用有关的矿体除有 Cu-Ag 关联结构,尚存在有 Zn-Ag 关联结构模式,成矿作用具有多期多阶段性。趋势面分析结果表明,铜、银浓度场在空间上具有分带 性特点。关键词 城门山铜矿床 因子分析 趋势面分析城门山铜矿床是长江中下游铁铜成矿带中著名的大型铜矿之一。历年来,曾受到许多中外学者、专家的考查及研究,取得了大量具有重要意义的研究成果,积累了丰富资料。笔者在/八五0国家科技攻关专题 8
2、5)90-03)02A)13 课题的研究中,通过收集前人资料及补做工作,以不同期、不同矿石类型中的矿化组分的相关结构为突破口,研究成矿产物质在叠加过程中的演化特点。以南矿带为例,重点解剖铜、银浓度变化趋势及空间分布规律。经过该项工作的研究,对成矿规律有了新的认识。1 统计目的、方法1.1 因子分析目的、方法为了分析了解城门山矿床中各矿体的组分相产关结构的共性和差异,笔者将两次大的成矿作用(即与花岗闪长斑岩有关的成矿作用和与石英斑岩有关的成矿作用)所形成的矿体,按照矿石类型分别统计,研究在不同的成矿作用条件下,各矿体中 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Co 等7种成矿元素(Co 作为黄铁矿特
3、征元素)在成矿过程中的共生组合规律及复合叠加的地质过程。在统计方法上,收集了不同类型矿体中 7 种元素的定量分析资料,分别进行了 R 型因子分析。通过方差极大正交旋转获得因子解,为我们提供了在成矿叠加、复合过程中,每单一过程的性质和特征的途径。另外,笔者对南矿带块状硫化物型矿体底板五通组含砾石英砂岩也作了相应分析,探求围岩在岩浆热液作用下,元素的分布及组合规律。1.2 趋势面分析目的、方法以南矿带为例,研究在成矿过程中,铜、银含量的聚集、扩散规律及底板的构造形态对矿体厚度、矿化分带的控制作用,为预测提供依据。在趋势面模型研究中,依处理地质问题不同,而采取相对应措施。如对矿体底板的研究,主要是把
4、局部构造从趋势中分离出来,以突出底板构造形态特征;对矿体厚度、铜、银含量(品位 厚度)的研究,则是了解区域性变化规律,突出反映局部性变化。收稿日期:1996-04-22 第 11卷 第 2期 1 9 9 7年 6 月 江 西 地 质JIANGXI GEOLOGY Vol.11 No.2 Jun.19972 矿体的因子分析从表 1 中,我们可以看出不同类型矿体中各因子关联情况。现根据成矿作用从晚至早逐个进行分析。表 1 城门山矿区不同类型矿体 R 型因子分析载荷关联表 主因子矿体类型F1F2F3F4F5正向负向正向负向正向负向正向负向正向负向与花岗闪长斑岩有关的斑岩型铜矿Cu、AgCo(Pb、Z
5、n)PbCoMo(Pb)(Zn)Zn(Ag)(Co.Mo)斑岩型钼矿Cu、AgCoZn(Pb、Cu)(Cu)Pb(Ag、Zn、Mo)(Ag)Mo(Cu、Pb)Co(Ag)矽卡岩型铜矿Ag、Cu(Mo)Co、Pb(Cu)Zn(Ag)Mo(Ag、Cu)块状硫化物型铜矿Cu、Ag(Mo、Co)Pb(Mo)(Zn、Ag)Zn、Mo(Co)(Cu)Co(Zn)(Ag、Mo)与石英斑岩有关的斑岩型铜矿Zn、Pb(Ag)(Co)CuMoCo(Pb、Zn)Ag(PbZn)斑岩型钼矿Ag、Cu(Pb、Co)Mo、Co CuZn(Mo、Ag)Pb(Co、Ag、Cu)(Mo)矿化大理岩Zn、Ag(Mo)Co、MoC
6、u、AgPb 注:-表示中载荷,载荷值:0.5 0.7;()-表示低载荷,载荷值:0.5 0.2;未打括号元素均为高载荷,载荷值:0.7 12.1 与石英斑岩有关的矿体(1)斑岩型铜矿:矿体产于岩体内部。我们可以看出矿体至少经过了早、中、晚三期矿化叠加过程。F1因子为早期矿化,显示了 Zn、Pb 高正载荷与 Ag 低正载荷关联特点。反映出闪锌矿、方铅矿共生产出,并追随有微量的银矿化现象。F2、F3因子为中期矿化,是主要成矿期。它们分别以独立的 Cu 和 Mo 高正载荷出现。表明矿体中黄铜矿主要呈浸染状、细脉状产出的特点,矿物共生组合为石英)黄铜矿或仅为黄铜矿。辉钼矿呈单体出现,脉状产出。F4、
7、F5因子属晚期矿化产物,表明矿体形成后,分别叠加有黄铁矿化、银矿化并伴有锌、铅矿化。(2)斑岩钼矿:矿体赋存在岩体内部。因子反映出至少有早、晚两次矿化阶段。F1、F2因子为早期铜、钼矿化阶段,其中 F2因子是钼矿体形成的重要矿期。Mo、Co 均为正高载荷,Cu以中载荷紧随。说明矿体中辉钼矿)黄铁矿)黄铜矿紧密相关,矿物组合以石英)辉钼矿)黄铁矿)(黄铜矿)为主。F3、F4因子为晚期矿化阶段,反映了矿体叠加了闪锌矿、方铅矿化。(3)矿化大理岩:分布在岩体与碳酸盐岩接触带上。各主因子反映了该接触带的矿化特征。F1因子中 Zn、Ag 呈正高载荷关联,表达了早期具含银闪锌矿化特点。F3、F4因子显示了
8、中期叠加了黄铁矿化、辉钼矿化及含银黄铜矿化,F4因子说明晚期还有独立的方铅矿化。2.2 与花岗闪长斑岩有关的矿体 50 江 西 地 质 1997 年 (1)斑岩型铜矿:主要产于岩体内部。F1因子为铜矿的主要成矿期。在因子模型上反映出Cu-Ag 具正高载荷、Co 为中正载荷、Pb、Zn 低正载荷关联。显示了矿化组分之间的密切关系及矿化特征。Ag 伴生在黄铁矿中,矿物共生组合为石英)黄铜矿)黄铁矿及少量闪锌矿、方铅矿。F2、F3因子说明矿体晚期叠加了方铅矿化、黄铁矿化、辉钼矿化。值得讨论的是F4因子,正向反映了含银闪锌矿化,负向 Co、Mo 呈低载荷关联,可能是石英斑岩成矿作用的产物。(2)斑岩型
9、钼矿:主要赋存在岩体内部。F1因子中 Cu-Ag 具正高载荷,Co 为正低载荷关联,反映矿体早期具有含银黄铜矿化及少量黄铁矿化。F2、F3因子说明中期主要叠加有闪锌矿化、方铅矿化(伴有少量含银闪锌矿化及辉钼矿化)。F5因子表达了晚期为黄铁矿化。钼矿的形成阶段为 F4因子,Mo 呈负高载荷值出现,推断其属石英斑岩成矿作用的产物。(3)矽卡岩型铜矿:主要产于围岩与岩体的接触带上。F1因子是铜矿形成的主要阶段。Cu、Ag 呈正高载荷。F2、F3因子说明矿体后期叠加有黄铁矿一方铅矿化及闪锌矿化。F4因子为单一 Mo 因子表明辉铜矿属独立矿化阶段形成,推断为石英斑岩成矿作用 的产物。(4)块状硫化物型铜
10、矿:主要产在 D3w)C2h 之间的层滑断裂带中。该因子模型反映了不同的成矿阶段的矿化特征。从因子正向关联情况看,成矿元素 Cu)Ag、Pb、Zn)Mo、Co 均具有高载荷特点,方铅矿化阶段、闪锌矿-辉铜矿化阶段、黄铁矿化阶段。从因子负向关联情况看,成矿元素均为低载荷关联,与石英斑岩成矿作用中的成矿元素关联情况相比较,具有共同性特征,推测矿叠加了石英斑岩成矿作用产物。3 南矿带块状硫化物型矿体底板五通组含砾石英砂岩的因子分析3.1 南矿带中部(13 线)五通组含砾石英砂岩因子解(表 2)表 2 城门山矿区南矿带五通组含砾石英砂岩 R 型因子分析载荷关联表主因子地点F1F2F3F4F5F6正向负
11、向正向负向正向负向正向负向正向负向正向负向万家村(矿带西端)SrPb(Hg)(Ba、Sn、W)BaSbHg(Zn)M o(Sb)Bi(Ba)Au(W、Zn)(Bi、Mo)W(Bi)Zn(Sr)HgSn Bi13 线(矿带中部)(Sb、Pb)Hg、Sr Mo(Ba)Ag Sb(Pb)WSn(M o、Sb、Pb)Ba(Sr、Hg)Zn(Pb)(Sn)Pb(Sb、Sr、W)Au Mo(Sb、Sr)Ag(Pb、Sn)铁路堑(矿带东端)Sn、Sr(Ag、Mo、W)(Sb)(W、Mo)Hg、Ba(Au、Ag)M o(Au)Bi(As、W)W As(Mo)(Bi)ZnAg BaPbAsSb(W、As)Au
12、Ag(Sr)徐家垅(矿区外围)Mo、Ag、Zn、Cu、AuAsVSn(Au、Mo)HgBa(Zn、Ag)PbSb(Ag、As、Cu)WBi(Cu、Ag)(M o)(Sn)As Bi(Au、VSb、Hg、Cu)注:未打括号元素均为高载荷、载荷值 0.71;表示中载荷 0.50.7;()表示低载荷:0.50.2F1(Hg、Sr、Mo)。该因子主要表现为 Hg、Sr、Mo 三个元素的相关关系,其中 Hg-Sr 为 第 2 期 罗健雄等:统计分析在城门山铜矿床中的应用 51 负高载荷,Mo 呈中载荷与其关联。从岩浆岩的地球化学特征来看,Sr 为典型的残余岩浆中的特征元素,表明砂岩受岩浆期后热液影响,强
13、烈硅化,代入了该组元素。F2、F3因子中的 W、Sn、Ba 均为高载荷出现:反映了岩浆期后热液高温阶段环境、促使砂岩蚀变加强,代入了高温产物的元素。F4-F6因子中的 Zn、Pb、Au、Mo、Ag 均有较高载荷值,这些元素皆为典型的硫化物矿床的成矿元素,属中一低温阶段的产物。从总体上来看,F1-F6因子反映了岩浆热液是一个逐步降温过程,F4-F6因子为主要的成矿阶段。3.2 南矿带西部五通组含砾石英砂岩因子解F1(Sr、Pb)。该因子所表示的元素组合同样反映出受岩浆期后热液影响,岩石发生蚀变,同时代入了 Sr、Pb 元素。F2(Ba、Hg、Sb)。主要表现为 Ba 与 Hg、Sb 的密切关系。
14、三个元素呈正高载荷关联,元素组合特征与矿区外围正常含砾石英砂岩 F3因子比较,具有相同组合部分,说明岩石除受岩浆热液控制外,还受砂岩本身原始成分的影响,残留了原岩的元素组合特征。其它因子均反映出岩石受岩浆期后热液影响,代入了 Mo、Bi、W、Zn、Sn、Au 元素。3.3 南矿带东部五通组含砾石英砂岩因子解F1(Sn、Sr)。因子中的元素组合明显反映了岩石受岩浆期后高温阶段的影响,在强烈的硅化同时代入了该组元素。F2因子中的Hg-Ba 组合特点,同样表明原岩在蚀变过程中,残留了原岩的元素组合特征。F3-F4因子表现了岩浆热液在逐步降温过程中,元素的组合特征。其中 F4-F6因子的负轴上,成矿元
15、素 Zn、Pb、Au、Ag 均为高载荷,反映出该地段仍具有较大的找矿潜力。4 南矿带趋势面分析4.1 矿体底板趋势面分析从二次趋势分析图(图 1-A)中,可发现矿体底板等值线从南至此,负值由小到大,反映出底板整体向北倾斜趋势。在 652 线以东,由浅到深,等值线由密到疏,说明底板产状上部陡、下部缓。剩余图(图 1-A.)表现出底板正剩余,一般与背斜相吻合,负值则同向斜相对应的关系,很显然,杂岩体主要侵入在底板隆起区。纵观全局,底板构造形态总体是一种向北倾斜,凹隆结合的分布格局,其中隆、凹轴线均以环状展布为特色,推测与岩体侵入有关。4.2 矿体厚度趋势面分析从图 1-B 中,明显反映出矿体的厚度
16、中心位于岩体南部之 6-9 线浅部,向四周逐渐变薄。有向北东、北西方向梯度变宽特点。剩余图(图 1-B.)表现了矿体厚度局部变化规律。我们不难发现,浓集中心主要有四处,其中三处沿着岩体接触带大致呈等距离展布,另一处则远离岩体接触带。与底板剩余图对比,可知围绕岩体接触带附近的底板隆起及隆凹交替区是矿质富集的最佳部位。4.3 矿体铜量趋势面分析从图 1-C、图 1-C.中,我们可看出铜量的富集与矿体厚度趋势中心基本吻合,三个局部 52 江 西 地 质 1997 年 图 1 城门山矿区南矿带矿体底板、厚度、铜量、银量趋势分析图1.底板二次趋势面图;2.底板二次趋势剩余图;3.矿体厚度三次趋势面图;4
17、.矿体厚度三次趋势剩余图;5.铜量三次趋势面图;6.铜量三次趋势剩余图;7.银量三次趋势面图;8.银量三次趋势剩余图;9.正值等值线;10.负值等值线;11.花岗闪长斑岩;12.石英斑岩富集地段也围绕岩体分布,说明铜的聚集范围主要是岩体接触带附近,具有底板为/峰0则富,呈/谷0则贫的特征。第 2 期 罗健雄等:统计分析在城门山铜矿床中的应用 53 4.4 矿体银量趋势面分析我们从图 1-D、图 1-D.上,可以发现银量的分布具有特殊性,主要表现在三个方面:第一,在趋势图上,银的富集具有浅部富、深部贫、近岩体低、远离岩体增高的特点,主带轴线方向从西到东由北东转为近南北向,总体呈弧形展布;其次,在
18、剩余图上正高值区在岩体南部呈北东向排列,岩体东部为北西向,且分布范围较广;第三,与底板剩余图对比,富集区常位于岩体南部之底板隆、凹交替浅部或远离岩体的拗陷带中。5 几点认识(1)从矿体因子分析中,不难发现各矿体都经历了多次矿化叠加的过程。成矿作用具有多期多阶段性。两次大的成矿作用各具特色,其中与花岗闪长斑岩成矿作用有关的矿体,F1因子都具有 Cu-Ag 关联结构模式,充分反映出在该成矿期 Ag 追随特点显著,Cu 矿化过程总伴随有 Ag 共生特征,F1、F2因子中的元素组合特点,主要反映了花岗闪长斑岩成矿期特色;与石英斑岩成矿作用有关的矿体,F1因子除了具有 Cu-Ag 关联结构,尚存在 Zn
19、-Ag 关联结构,说明 Ag 不但和 Cu 关系密切,同时也与 Zn 具共生关系。F1、F2因子中的元素组合规律,显示了石英斑岩成矿期特点。(2)五通组含砾石英岩因子分析结果表明,南矿带矿体底板从东至西均受到岩浆期后热液的影响,普遍发生了硅化。F1因子中 Sr 元素的高载荷出现,反映了岩浆期后热液特点。此外,矿带中部和东部岩石因子还显示出岩浆热液在温度逐渐下降过程中各元素组合的变化规律,可以看出成矿元素主要富集在中低温环境。(3)南矿带趋势分析结果,反映出控制矿带的主要因素一是岩体,它侵位在矿体底板的隆起区,提供了丰富的成矿物质来源;二是地层中的岩性差异面是成矿溶液沉淀及交代的有利场所;三是底
20、板的隆凹所产生的层间滑脱,控制了矿化富集与扩散,具有/隆0富铜,/拗0富银的成矿规律。(4)南矿带中的铜的矿化带主要是围绕岩体接触带附近成环状分布。有东西宽、南北窄的变化趋势,局部富集区呈等距围绕岩体展布,银的矿化带主要是在铜带的外侧,呈环形分布趋势,反映出近岩体富铜,远离岩体富银的矿化分带特点。(5)根据统计分析及控矿规律的认识,南矿带尚有较大的找矿前景。由于笔者水平有限,文中认识及看法难免欠妥,敬请读者批评指教。54 江 西 地 质 1997 年 APPLCATION OF STATISTICAL ANALYSIS TOTHE CHENGMENSHAN COPPER DEPOSITLuo
21、jianxiong and Wen Weiling(Northwest Jiangxi Geological Party,JBEDGMR)AbstractBased on factor analysis of majior ore-forming elements in the Chengmenshan copper de-posit,the authors believe that orebodies related to granite show a Cu-Ag correlation structuralmodel while those related to quartz porphy
22、ry display both a Cu-Ag and a Zn-Ag correlationstructural model.Mineralization has a multi-period and multistage nature.T rend surface analysisreveals that the Cu and Ag concentration fields show a zonal pattern in space.Key words Chengmenshan copper deposit factor analysis trend surface analysis 第 2 期 罗健雄等:统计分析在城门山铜矿床中的应用 55