胡兆鑫，马生明，朱立新，王惠艳

(1． 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000；2．中国地质科学院，北京 100037)

安徽马头斑岩型钼铜矿床元素富集贫化规律及其找矿意义

胡兆鑫1,2，马生明1，朱立新2，王惠艳1,2

(1． 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000；2．中国地质科学院，北京 100037)

本文在安徽马头斑岩型钼铜矿床中元素含量随主成矿元素Mo含量变化的基础上,对元素的富集贫化特征进行了系统研究，筛选出了富集和贫化元素，并对具有代表性的富集和贫化元素的矿化指示意义进行了探讨。结果发现，矿床中元素的富集和贫化在地表岩石中均有明显反映，综合利用富集元素的正异常和贫化元素的负异常能更有效指示出矿化带的产出位置，这无疑对此类隐伏矿床的地球化学勘查具有重要意义，也为其他类型矿床的地球化学勘查提供了思路。

马头斑岩型钼铜矿床 元素富集贫化 地球化学勘查指标 正负异常

Hu Zhao-xin, Ma Sheng-ming, Zhu Li-xin, Wang Hui-yan. Element enrichment and depletion regularity in the Matou porphyry Mo-Cu deposit of Anhui Province and their prospecting significance [J]. Geology and Exploration, 2014, 50(3):0504-0514.

矿床中元素的富集和贫化是成矿作用中元素分布分配规律的客观反映(弓秋丽等，2009；马生明等，2009；梁胜跃等，2010；马生明等，2011)，元素的富集贫化规律是筛选地球化学勘查指标指导找矿的前提和基础。在以往的地球化学勘查中，通常选择发生富集的成矿元素及其伴生元素作为地球化学勘查指标。实际上，发生贫化的元素对地球化学勘查而言具有同样重要的作用，早在 1979 年就有研究者对此进行了探讨(Dunlopetal., 1979)，此后又有较多此类研究报道(Chaffeeetal., 1981;周俊法，1987; Robertsonetal., 1987; 季克俭等, 1990; 马东升等, 1991; 孙承辕等, 1993; 史长义等, 1995; Shietal., 1995; 朴寿成等，1996; Aung Pwaetal.,1999;Goldbergetal., 2003)。近年来，随着研究的深入，元素负异常对找矿的指示作用被进一步证实(徐明钻等，2010；马生明等，2013)，同时还可以用来识别分散矿化(马生明等，2011)。本文以安徽马头斑岩型钼铜矿床为研究对象，系统地研究了矿床中元素富集贫化特征，筛选出了富集和贫化两类地球化学勘查指标，并进行了应用试验，不仅证实了筛选出的地球化学勘查指标的有效性，同时也为该区的进一步找矿提供了线索和依据。

1 试验区地质概况

马头试验区位于安徽省池州市贵池区，地理坐标为北纬30°24′30.7″,东经117°29′17.9″。区域构造位置位于扬子板块北缘，下扬子凹陷与江南古陆之间的过渡带上(宋国学等，2010)。区内自震旦系至第四系除缺失中下泥盆统、下石炭统部分地层外(周泰禧等，1996)，各时代地层均有出露，主体出露震旦系-下三叠统的盖层沉积岩系。地层分布以高坦断裂、江南深断裂为界，高坦断裂以北主要出露志留系-下三叠统地层，高坦断裂以南主要出露震旦系-志留系地层(董胜，2006)。区内岩浆活动强烈，主要为燕山期中浅成相侵入岩，多受东西向隐伏断裂构造及中深部北北西向构造控制(李盛汉，1995)。与矿化有关的岩浆岩主要为燕山期小岩株，出露面积不足1km2，岩性主要为花岗闪长斑岩。

马头矿区位于七都复背斜与贵池复向斜之间的过渡地带，具体为贵池复向斜中的灌口向斜北东段的南东翼。矿区出露的地层主要有志留系下统高家边组(S1g)、中统坟头组(S2f)、上统茅山组(S3m)，泥盆系上统五通组(D3w)，以及第四系覆盖层(图1)。志留系-泥盆系以倾向北西的单斜构造为主，倾角一般为21°～54°。矿区内断裂发育，以北北东向和北北西向两组断裂为主。岩体及围岩中节理非常发育，节理方向多样，构成方格状及网格状构造(宋国学等，2010)，对本区的矿(化)体具有明显的控制作用。岩体主要有马头、桐坑及栗子坑三个小岩株，均为花岗闪长斑岩。岩体侵入于志留系坟头组地层中，受北北东、北西向断裂及其次级断裂构造所控制，两组断裂的交汇处及其附近为岩体侵位的主要部位。

图1 马头试验区地质简图Fig.1 Geological map of the experimental area in the Matou deposit1-第四系；2-五通组；3-茅山组；4-坟头组；5-高家边组；6-花岗闪长斑岩；7-花岗斑岩；8-实测、推测断层；9-地质界线；10-勘探线及钻孔1-Quaternary; 2-Wutong Fm; 3-Maoshan Fm;4-Fentou Fm; 5-Gaojiabian Fm; 6-grandiorite porphyry; 7-granite porphyry; 8-measured and inferred fault; 9-geological boundary; 10-prospecting line and drillhole

图2 马头试验区9号勘探线剖面图Fig.2 Geological profile along exploration line No.9 of the Matou experimental area1-第四系；2-志留系粉砂岩；3-花岗闪长斑岩；4-岩性界线；5-蚀变分带界线；6-钼含矿带(333)；7-钼含矿带(332)；8-铜含矿带；9-钻孔及编号1-Quaternary; 2-Silurian siltstone; 3-granodiorite porphyry; 4-rock boundary; 5-alteration zoning boundary; 6-molybdenum-containing ore belt(333); 7-molybdenum-containing ore belt(332); 8-copper-containing ore belt; 9-drillhole and number

矿(化)体主要赋存于花岗闪长斑岩体内(图2)，以及与志留系围岩的内、外接触带，马头花岗闪长斑岩体既是含矿围岩,又是成矿母岩。矿化在岩体中不均匀分布，主要表现为辉钼矿化及与其相伴的黄铜矿化，矿(化)体以脉状矿化为主。岩浆热液活动使斑岩体及其围岩发生不同程度蚀变，主要蚀变类型有硅化、绢云母化、钾化、绿泥石化、碳酸盐化等。

2 试验方法

试验样品分别采自钻孔岩心和地表。岩心样品采自9号勘探线上的四个钻孔(见图1、2)，采用10m间距连续捡块方式，共采集样品243件，分析测试了66项指标，用来研究矿床中元素富集贫化特征。地表岩石样品采集分剖面测量和面积性测量两种方式。剖面测量样品在9号勘探线上采集，用来探讨矿床中元素富集和贫化在地表的反映。面积性测量样品在马头试验区约4km2范围内进行，采样网度为200×100m，用来验证本次研究中提出的地球化学勘查指标的有效性，同时为该区的进一步找矿提供线索和依据。地表岩石测量样品依据矿床中元素富集贫化特征研究结果，选择了典型富集、贫化以及满足研究需要的微量元素、常量元素共23项指标进行分析测试。所有元素分析测试由中国地质科学地球物理地球化学勘查研究所中心实验室完成，结晶水的测定由河北省区域地质矿产调查研究所完成。分析测试监控结果表明样品分析测试质量满足研究要求。

出于归纳叙述方便的考虑，文中将微量元素归并为亲铜元素、钨钼族元素、亲石分散元素、矿化剂卤素元素、铁族元素和稀有元素六类。试验区内出露的岩性主要为粉砂岩和花岗闪长斑岩，试验中分岩性按主成矿元素Mo含量升序方式将试验区其它元素含量进行排序，然后依据Mo含量水平将试验区Mo含量划分为依次递增的含量段, 用来表示Mo矿化增强。为了更加准确的描述岩石中元素的富集、贫化特征，引用富集系数(q)的概念，定义如下：

表1 马头试验区粉砂岩中微量元素平均含量随Mo含量变化统计表Table 1 Statistics of variations of average trace element contents with increasing molybdenum content in siltstone of Matou experimental area

注：n为参加统计样品数，C为元素平均含量，岩石丰度据迟清华等，2007。Au 、Ag、Cd质量分数单位为10-9，其余为10-6。

表2 马头试验区花岗闪长斑岩中微量元素平均含量随Mo含量变化统计表Table 2 Statistics of the variations of average trace element contents with the increasing molybdenum content in granodiorite porphyry of Matou experimental area

注：n为参加统计样品数，C为元素平均含量，岩石丰度据迟清华等，2007。Au 、Ag、Cd质量分数单位为10-9，其余为10-6。

表3 马头试验区常量元素平均含量随Mo含量变化统计表Table 3 Statistics of the variations of average major element contents with the increasing molybdenum content in Matou experimental area

注：n为参加统计样品数，C为元素平均含量，岩石丰度据迟清华等，2007。常量元素质量分数单位为10-2。

3 元素富集贫化特征及其与Mo矿化关系

3.1 微量元素富集贫化特征及其与Mo矿化关系

从表1中可以看出，在粉砂岩中，亲铜元素Au、Ag、As、Cu、Sb、Se在Mo的各含量段内均表现出富集特征，Zn、Ga、Ge、Tl在Mo的各个含量段内都未见富集贫化；Hg在Mo含量大于10×10-6时表现出弱富集特征；Pb在Mo含量处于10～20×10-6时表现出中等富集，在其它含量段内富集程度弱或未见富集；Cd在Mo含量小于10×10-6时表现出弱贫化，在其余含量段内表现出中等富集；所有亲铜元素的含量与Mo的矿化强度之间均未见明显的相关性。钨钼族元素中的W、Bi总体表现出富集特征，且W的富集程度随着Mo矿化的增强呈现出增强趋势；Sn在Mo含量小于20×10-6时表现出弱富集特征，在其它含量段内未见富集特征。亲石分散元素中Be、Rb未表现出富集贫化特征。Ba总体表现出弱贫化的特征，贫化程度与Mo矿化强度无明显相关性；Cs在部分含量段见弱贫化；Sr总体表现出贫化的特征，随着Mo矿化的增强，从强贫化逐渐变为弱贫化。矿化剂元素S总体上表现出强富集特征，富集程度与Mo矿化强度无明显相关性。铁族元素和稀有元素总体上未表现出明显的富集贫化特征，部分稀有元素见弱贫化。

从表2中可以看出，在花岗闪长斑岩中，亲铜元素Au、Ag、As、Cu、Sb、Cd、Se在Mo的各含量段内基本上都表现出强富集特征，Hg、Pb、Zn总体上表现出弱富集特征， Ga、Ge、Tl未表现出富集贫化特征，亲铜元素中Sb、Zn、Cd、Se的富集程度与Mo矿化强度表现出明显正相关性。钨钼族元素Sn未表现出富集贫化，W、Bi在各个含量段内都出现了强富集，且W是除了主成矿元素Mo之外富集程度最高的微量元素，富集系数在100以上。亲石分散元素Be总体表现出弱富集特征，富集程度随Mo矿化增强而轻微减弱；Cs、Rb未表现出富集贫化特征；Ba在Mo的各个含量段内均表现为中等贫化；Sr表现出贫化特征，且随着Mo矿化增强，Sr从弱贫化变为中等贫化。矿化剂元素S在Mo的各个含量段内均表现出强富集特征，且富集程度与Mo矿化强度表现出明显正相关性。铁族元素未表现出富集贫化特征；稀有元素Li、Th表现出了贫化特征，且随着Mo矿化增强，Li的贫化逐渐增强，Th也从弱贫化逐渐变为中等贫化；其余稀有元素除Zr外均未表现出富集贫化特征，Zr在Mo含量大于400×10-6时表现出了弱贫化特征。

3.2 常量元素富集贫化特征及其与Mo矿化关系

从表3中可以看出，在粉砂岩中，SiO2、Al2O3未见明显富集贫化特征，Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、TiO2、MnO在Mo的各含量段内均表现出贫化特征，其中以CaO、Na2O的贫化最显著，在Mo的部分含量段，Na2O 的含量不到丰度的1/10，Fe2O3的富集系数在0.5左右，处于中等贫化与强贫化之间，TiO2、MnO的贫化较弱，MgO的贫化程度随着Mo矿化增强而增强；FeO在Mo含量小于100×10-6时表现出强富集特征，且富集系数随着Mo矿化增强总体呈减小趋势，在Mo含量大于100×10-6时表现出中等富集；K2O在Mo含量小于100×10-6时表现出富集，在Mo含量大于100×10-6时未表现出富集贫化特征；H2O+的富集系数介于0.81～1.00之间，在Mo的部分含量段表现出弱贫化。

在花岗闪长斑岩中，SiO2的含量与丰度相近，未见富集贫化特征；Al2O3的含量略低于丰度，只在Mo含量大于400×10-6时见弱贫化；Fe2O3、FeO、MgO、CaO的富集贫化特征不明显，部分含量段见弱贫化或弱富集；Na2O贫化明显，且富集系数随着Mo矿化增强逐渐减小，当Mo含量大于400×10-6时，Na2O平均质量分数不到丰度的1/5；K2O在Mo含量大于50×10-6时表现出中等富集的特征；TiO2、MnO在Mo的各含量段内都表现出弱贫化特征，且富集系数随Mo矿化增强总体呈减小趋势；H2O+表现出较明显富集特征。

4 元素富集贫化规律及其找矿意义

以上对元素富集贫化特征的讨论中已经知道，试验区粉砂岩中发生富集的元素有Au、Ag、As、Cu、Hg、Pb、Sb、Cd、Se、Mo、W、Bi、S、FeO、K2O，发生贫化的元素有Ba、Sr、Nb、Hf、F2O3、MgO、CaO、Na2O、Ti2O、MnO；花岗闪长斑岩中发生富集的元素有Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Pb、Sb、Cd、Se、Be、Mo、W、S、K2O、H2O+，发生贫化的元素有Ba、Sr、Li、Th、Na2O、Ti2O、MnO；在两种岩性中均发生富集的元素除主成矿元素Mo、Cu以外，还有 Au、Ag、As、Hg、Pb、Sb、Se、Cd、W、Bi、S、K2O(表4)，这些元素基本是以往矿床勘查中广泛使用的地球化学指标，除上述常用地球化学指标外，在矿床中还现了Ba、Sr、Na2O、Ti2O、MnO的贫化。

表4 矿床中富集和贫化元素统计表Table 4 Statistics of enriched and depleted elements in deposit

为了探讨元素的富集和贫化在地表的反映，对主成矿元素Mo、Cu及与Mo性质相近的代表性富集元素W和代表性贫化元素Ba、Sr、Na2O进行了进一步研究，图3为富集元素Mo、Cu、W和贫化元素Ba、Sr、Na2O含量与矿(化)体位置关系示意图。从图中可以看出，在矿化带产出位置，富集元素Mo的含量明显升高，贫化元素Na2O的含量明显降低，但Na2O的含量与主成矿元素含量Mo、Cu之间无明显的相关性，即Na2O的贫化不受矿化强度影响，只与是否存在矿化有关，说明Na2O的贫化是成矿地球环境信息的反映；富集元素Cu、W和贫化元素Sr含量在矿(化)体产出位置或其附近也出现了不同程度的升高和降低，Ba的含量波动较大；这些元素的含量变化特征总体上指示出了矿化带的产出位置，说明元素的富集和贫化规律能够反映到地表，而且对成矿环境及矿化作用有直接的指示意义。将富集指标与贫化指标有机结合，无疑对此类隐伏矿床的地球化学勘查具有重要意义。

面积性岩石测量结果显示(图4)，Cu、Mo、W的正异常和Ba、Sr、Na2O的负异常总体上呈北东向展布，其中以Mo的正异常和Na2O的负异常形态最相似、吻合最好，且很好地指示出了矿化带的展布方向和产出位置。Cu、W、Ba、Sr的异常总体吻合不是很好，但在矿化带范围内都有这些元素的异常出现，说明这些元素的异常对矿化带的产出位置也具有一定的指示意义。这里尤其要指出的是常量元素Na2O的负异常，从图中可以看出，Na2O负异常上限极低，只有0.1%，达到了微量元素的级别。实际上，单纯从Na2O的含量来看的话，整个试验区基本上都处于Na2O的贫化范围之内。如果将Na2O的贫化与成矿及伴生元素的富集配合使用，可以对靶区的成矿前景进行更加合理、准确的评价。纵观上述元素地球化学异常及其分布特征可以看出，马头斑岩型钼铜矿中发生富集和发生贫化两类元素的地表原生异常总体上圈出了矿化带的产出位置和展布方向，证实了本次提出的地球化学勘查指标的有效性。根据地表原生异常特征，推测在已知矿化带的西南方向还存在矿(化)体，已有钻探证实了这一推测。

图3 马头试验区富集贫化元素含量与矿(化)体位置关系示意图Fig. 3 Schematic diagrams of relationship between enriched and diluted element content and orebody location in Matou experimental area 1-粉砂岩；2-花岗闪长斑岩；3-钼含矿带；4-铜含矿带；5-采样点1-siltstone; 2-granodiorite porphyry; 3-molybdenum-containing ore belt; 4-copper -containing ore belt; 5-sampling points

5 结论

矿床中元素的富集和贫化是元素在成矿作用影响下重新分布分配的结果，通过对矿化过程中发生富集和贫化元素的系统研究，总结归纳元素的富集、贫化特征与矿化强度的关系，进而筛选出地球化学勘查指标，对矿床地球化学勘查具有重要意义。

文中通过对马头斑岩型钼铜矿床中元素富集贫化特征的研究，不仅发现了Mo、Cu、W等元素的富集，还发现了Ba、Sr、Na2O等元素的贫化，且元素的富集和贫化在地表岩石中均有明显的反映，而综合利用发生富集、贫化元素形成的正、负异常更好地指示了矿化带的产出位置，这一试验结果将对此类隐伏矿床的地球化学勘查起到积极的作用，同时也为其他类型矿床的地球化学勘查提供了思路。

根据试验结果中元素异常的总体展布特征分析，认为有利矿(化)体延伸方向为已知矿化带的西南方向。但在这个方向上，几乎未出现W的正异常，据此推测矿(化)体埋藏深度较已知矿段更深。

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Element Enrichment and Depletion Regularity in the Matou porphyry Mo-Cu deposit of Anhui Province and their Prospecting Significance

HU Zhao-xin1,2, MA Sheng-ming1, ZHU Li-xin2,WANG Hui-yan1,2

(1. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Science, Langfang, Hebei 065000； 2. Chinese Academy of Geological Science, Beijing 100037)

Based on the variation of element content along with the increasing main ore-forming element (Mo) content, this work revealed characteristics of element enrichment and depletion regularity in the Matou porphyry Mo-Cu deposit of Anhui Province. The authors sorted enriched and depleted elements and discussed the mineralization-indicating significance of these elements. The results show that the enriched and depleted elements in the deposit have clear expressions in surface rocks，and comprehensively utilizing the positive anomalies of enriched elements and the negative anomalies of diluted elements can more effectively indicate the locations of mineralized zones. This is undoubtedly important for geochemical exploration of such concealed deposits, and sheds light on geochemical exploration for other types of deposits.

Matou porphyry Mo-Cu deposit, element enrichment and depletion, geochemical exploration indicator, positive and negative anomalies

2013-11-26；

2014-01-16；[责任编辑]郝情情。

国土资源部公益性行业科研专项项目(编号：201111008)资助。

胡兆鑫(1990年-)，男，在读硕士生，地球化学专业。E-mail:boy900516@qq.com。

马生明(1963年-)，男，博士，教授级高工，主要从事矿产勘查地球化学方法技术研究工作。E-mail:MSMIGGE@163.com。

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0495-5331(2014)03-0504-11