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大廟子R型聚類分析在成礦階段劃分中的應用以樺甸大廟子菜搶子金礦區(qū)為例

大廟子-菜相金礦區(qū)位于中國北方地臺北緣以東,大吉子-夾溝nw向拱形帶西側中部。成礦地質條件較好,礦床(點)眾多,自西向東依次分布著大廟子、板廟子、援朝溝和菜搶子等金礦床(圖1)。前人對該礦區(qū)的成礦地質特征進行了較多的研究,將成礦階段劃分為5個:早期黃鐵礦—石英階段(I)、晚期黃鐵礦—石英階段(II)、金—多金屬階段(III)、碳酸鹽—黃鐵礦階段(Ⅳ)、表生氧化階段(V),并認為II為弱含金階段,III為金主要形成階段。本文利用地質和數學方法對礦區(qū)中的兩種主要礦石(含金黃鐵礦型、含金多金屬型)進行了研究,結果表明本礦區(qū)還存在金—黃鐵礦階段,該階段位于晚期黃鐵礦—石英階段(II)之后,金-多金屬階段(III)之前。1礦區(qū)巖漿巖充填巖礦區(qū)內地層主要由太古代表殼巖殘片夾皮溝巖群三道溝巖組斜長角閃巖、斜長角閃片麻巖等組成。區(qū)內斷裂構造發(fā)育,并有多期活動的特點。大砬子—夾皮溝弧形斷裂帶縱貫全區(qū),其兩側分布有多條次級斷裂構造,控制了本區(qū)礦化帶和脈巖的分布。礦區(qū)內巖漿巖主要出露有晚太古代錦山村二長花崗巖、花崗閃長巖等。脈巖有輝綠巖、閃長玢巖和煌斑巖等,其形成時代為100~190Ma。2礦石類型和金礦床的制備狀態(tài)2.1含金多金屬型礦石類型主要為石英脈型,按硫化物類型可分為兩種:含金黃鐵礦型、含金多金屬型。前者主要由黃鐵礦和自然金組成;后者主要由黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦及自然金等組成。兩種類型的礦石或呈單獨的礦體,或在一條礦體中同時出現(xiàn),此時含金黃鐵礦型礦石一般在礦體中上部,而含金多金屬型礦石在礦體中下部,二者呈漸變過渡關系。礦石品位幾十~幾百g/t,當含有少量黃銅礦等多金屬礦物時,品位較高;黃銅礦等礦物較多時,礦石品位一般<10g/t。2.2金、粒間金的出現(xiàn)野外及室內鏡下觀察表明,金主要呈包體金、裂隙金、粒間金出現(xiàn),約85%與黃鐵礦有關,15%與黃銅礦等其他礦物有關(表1)。單礦物分析結果表明,黃鐵礦中金品位平均為240.10g/t。2.3cu、au、bi、co元素含量表2(按Cu元素含量增序排列)可知,各元素在兩種類型礦石中的含量并沒有明顯差異。其中Cu元素的平均含量為1861×10-6,與地殼豐度相比,豐度系數為29.50,具有一定程度的富集。隨著Cu元素含量的逐漸提高,礦石類型由含金黃鐵礦型到含金多金屬型,在礦石類型的變化中(18至19號樣品)Cu元素的含量是逐漸提高的,與二種類型礦石呈漸變過渡的地質現(xiàn)象吻合。礦石中Au、Bi元素的平均含量分別為33.11×10-6、90.622×10-6,豐度系數分別為8278.55、22655.59,說明二者富集程度較高。隨著Cu元素含量的逐漸增高,Au、Bi元素的含量在兩種類型的礦石中均呈跳躍式隨機變化,與Cu的相關系數分別為0.0385、-0.0445,相關性差。Ag元素的平均含量為9.30×10-6,豐度系數為116.27;Pb元素的平均含量為30.51×10-6,豐度系數為2.54;Zn元素的平均含量為48.36×10-6,豐度系數為0.51;Co元素的平均含量為為68.74×10-6,豐度系數為2.75;Ni元素的平均含量為67.15×10-6,豐度系數為0.75。Ag、Pb、Co元素有不同程度的富集。隨著Cu元素含量的逐漸增高,Ag、Pb、Zn、Co、Ni各元素的含量總的變化趨勢是逐漸升高的,與Cu的相關系數分別為0.8534、0.6477、0.9289、0.8378、0.5668,呈較強的正相關性。3分類圖譜建立R型聚類分析是一種多元統(tǒng)計方法,其原理是以變量之間的相似程度為基礎,將變量分成不同級別的類或點群。首先將礦石中微量元素的原始數據(表2)標準化,并分別計算各元素間的相關系數、距離系數、離差平方和,反復計算合并變量,最后分別得到以相關系數、距離系數、離差平方和(表3、4、5)為依據的分類譜系圖(圖2、3、4)。從表3、圖2中可以看出,若以相關系數r=0.5為標準,則礦石中微量元素分為Au+Bi、Ag+Zn+Cu+Co+Pb+Ni二組,兩組微量元素的相關系數為0.092。從表4、圖3中可以看出,利用距離系數分類,采用距離系數d=2.00,礦區(qū)內微量元素亦劃分為Au+Bi、Ag+Zn+Cu+Co+Pb+Ni兩組,兩組微量元素的距離系數為3.202。與相關系數法劃分結果基本一致。從表5、圖4中可以看出,利用離差平方和法仍然可以得到相關系數法和距離系數法相同的結果。三種劃分方法結果基本一致。4黃鐵礦成礦強化特征礦區(qū)內除兩種類型的礦石外,還發(fā)育有早期黃鐵礦化石英脈,其特點是黃鐵礦呈全自形分布于石英脈中,石英礦物呈乳白色,不含金;晚期黃鐵礦化石英脈,黃鐵礦呈自形-半自形分布于石英脈中或呈團塊狀位于石英脈旁側,石英礦物無色、透明,不含或含微量金,品位一般<1g/t。它們分別為第I、第II成礦階段產物。礦石中含金黃鐵礦呈它形粒狀,呈脈狀穿切于II階段黃鐵礦中,同時又被它形粒狀的黃銅礦等III階段多金屬硫化物交代、穿切,說明含金黃鐵礦形成晚于II成礦階段,早于III成礦階段。它形粒狀的含金黃鐵礦和黃銅礦等多金屬硫化物中均含自然金,說明金由兩個成礦階段形成,除金-多金屬階段(III)外,在此之前還應有一個金-黃鐵礦階段。礦區(qū)中含金黃鐵礦發(fā)育程度遠大于黃銅礦等多金屬硫化物,自然金主要賦存于黃鐵礦中,說明金主要形成于金-黃鐵礦階段。礦石中出現(xiàn)少量黃銅礦等多金屬硫化物時,表明金-黃鐵礦階段和金-多金屬階段二個成礦階段在同一空間相互疊加,使得礦石品位有所提高。在R型聚類分群中,礦石中微量元素分為兩個大的群體,分別為I(Au+Bi)和II(Ag+Zn+Cu+Co+Pb+Ni)。群體I中的Au元素是本礦床中的主要成礦元素,能構成有工業(yè)意義的礦體,Bi元素為伴生元素,雖然沒有獨立礦物被發(fā)現(xiàn),但其形成具有一定規(guī)模的形態(tài)完整的地球化學暈;群體II中Ag、Zn、Cu、Pb為次要成礦元素,沒有構成較具規(guī)模的有工業(yè)意義的獨立礦體,但這些元素能形成良好的地球化學暈,與本礦區(qū)的地球化學異常特點相吻合。這些元素雖然都是在成礦作用中發(fā)生了相對富集和運移,但它們沉淀時的物化條件和生成先后是有差別的,R型聚類分群結果是這種差別的具體體現(xiàn)。親鐵元素Co、Ni可能反映了黃鐵礦的存在,但本礦區(qū)內黃鐵礦化是非常普遍的,所以其作用還有待于進一步研究。通過上述對微量元素分析,結合金的賦存狀態(tài)等礦物學特征可以認為,Au、Bi和Ag、Zn、Cu、Pb等兩組元素不是同一成礦階段的產物,

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