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

大廟子R型聚類(lèi)分析在成礦階段劃分中的應(yīng)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(guó)北方地臺(tái)北緣以東，大吉子-夾溝nw向拱形帶西側(cè)中部。成礦地質(zhì)條件較好，礦床（點(diǎn)）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(duì)該礦區(qū)的成礦地質(zhì)特征進(jìn)行了較多的研究，將成礦階段劃分為5個(gè)：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(rèn)為II為弱含金階段，III為金主要形成階段。本文利用地質(zhì)和數(shù)學(xué)方法對(duì)礦區(qū)中的兩種主要礦石（含金黃鐵礦型、含金多金屬型）進(jìn)行了研究，結(jié)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(nèi)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(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖等組成。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，并有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。大砬子—夾皮溝弧形斷裂帶縱貫全區(qū)，其兩側(cè)分布有多條次級(jí)斷裂構(gòu)造，控制了本區(qū)礦化帶和脈巖的分布。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要出露有晚太古代錦山村二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖等。脈巖有輝綠巖、閃長(zhǎng)玢巖和煌斑巖等，其形成時(shí)代為100～190Ma。2礦石類(lèi)型和金礦床的制備狀態(tài)2.1含金多金屬型礦石類(lèi)型主要為石英脈型，按硫化物類(lèi)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(lèi)型的礦石或呈單獨(dú)的礦體，或在一條礦體中同時(shí)出現(xiàn)，此時(shí)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(guò)渡關(guān)系。礦石品位幾十～幾百g/t，當(dāng)含有少量黃銅礦等多金屬礦物時(shí)，品位較高；黃銅礦等礦物較多時(shí)，礦石品位一般<10g/t。2.2金、粒間金的出現(xiàn)野外及室內(nèi)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(guān)，15%與黃銅礦等其他礦物有關(guān)（表1)。單礦物分析結(jié)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(lèi)型礦石中的含量并沒(méi)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(shù)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(lèi)型由含金黃鐵礦型到含金多金屬型，在礦石類(lèi)型的變化中（18至19號(hào)樣品）Cu元素的含量是逐漸提高的，與二種類(lèi)型礦石呈漸變過(guò)渡的地質(zhì)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(shù)分別為8278.55、22655.59，說(shuō)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(lèi)型的礦石中均呈跳躍式隨機(jī)變化，與Cu的相關(guān)系數(shù)分別為0.0385、-0.0445，相關(guān)性差。Ag元素的平均含量為9.30×10-6，豐度系數(shù)為116.27;Pb元素的平均含量為30.51×10-6，豐度系數(shù)為2.54;Zn元素的平均含量為48.36×10-6，豐度系數(shù)為0.51;Co元素的平均含量為為68.74×10-6，豐度系數(shù)為2.75;Ni元素的平均含量為67.15×10-6，豐度系數(shù)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(shì)是逐漸升高的，與Cu的相關(guān)系數(shù)分別為0.8534、0.6477、0.9289、0.8378、0.5668，呈較強(qiáng)的正相關(guān)性。3分類(lèi)圖譜建立R型聚類(lèi)分析是一種多元統(tǒng)計(jì)方法，其原理是以變量之間的相似程度為基礎(chǔ)，將變量分成不同級(jí)別的類(lèi)或點(diǎn)群。首先將礦石中微量元素的原始數(shù)據(jù)（表2）標(biāo)準(zhǔn)化，并分別計(jì)算各元素間的相關(guān)系數(shù)、距離系數(shù)、離差平方和，反復(fù)計(jì)算合并變量，最后分別得到以相關(guān)系數(shù)、距離系數(shù)、離差平方和（表3、4、5）為依據(jù)的分類(lèi)譜系圖（圖2、3、4）。從表3、圖2中可以看出，若以相關(guān)系數(shù)r=0.5為標(biāo)準(zhǔn)，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(guān)系數(shù)為0.092。從表4、圖3中可以看出，利用距離系數(shù)分類(lèi)，采用距離系數(shù)d=2.00，礦區(qū)內(nèi)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(shù)為3.202。與相關(guān)系數(shù)法劃分結(jié)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(guān)系數(shù)法和距離系數(shù)法相同的結(jié)果。三種劃分方法結(jié)果基本一致。4黃鐵礦成礦強(qiáng)化特征礦區(qū)內(nèi)除兩種類(lèi)型的礦石外，還發(fā)育有早期黃鐵礦化石英脈，其特點(diǎn)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(tuán)塊狀位于石英脈旁側(cè)，石英礦物無(wú)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(chǎn)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(shí)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(shuō)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(shuō)明金由兩個(gè)成礦階段形成，除金-多金屬階段（III）外，在此之前還應(yīng)有一個(gè)金-黃鐵礦階段。礦區(qū)中含金黃鐵礦發(fā)育程度遠(yuǎn)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(shuō)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(shí)，表明金-黃鐵礦階段和金-多金屬階段二個(gè)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(lèi)分群中，礦石中微量元素分為兩個(gè)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(gòu)成有工業(yè)意義的礦體，Bi元素為伴生元素，雖然沒(méi)有獨(dú)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(xué)暈；群體II中Ag、Zn、Cu、Pb為次要成礦元素，沒(méi)有構(gòu)成較具規(guī)模的有工業(yè)意義的獨(dú)立礦體，但這些元素能形成良好的地球化學(xué)暈，與本礦區(qū)的地球化學(xué)異常特點(diǎn)相吻合。這些元素雖然都是在成礦作用中發(fā)生了相對(duì)富集和運(yùn)移，但它們沉淀時(shí)的物化條件和生成先后是有差別的，R型聚類(lèi)分群結(jié)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(nèi)黃鐵礦化是非常普遍的，所以其作用還有待于進(jìn)一步研究。通過(guò)上述對(duì)微量元素分析，結(jié)合金的賦存狀態(tài)等礦物學(xué)特征可以認(rèn)為，Au、Bi和Ag、Zn、Cu、Pb等兩組元素不是同一成礦階段的產(chǎn)物，