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论金矿盲矿预测的构造叠加晕指示元素相关性及其意义
李惠1，禹斌1，任良良1,2，魏江1,2，王旭1，张国义1，李上1，彭伟1，要悦稳1，王希君1，谢子晨1
1 中国冶金地质总局地球物理勘查院
2 中国冶金地质总局矿产资源研究院
第一作者：李惠，教授，从事地球化学攻深找盲研究-构造叠加晕找盲矿新方法研究及深部预测。
通信作者：任良良，高级工程师，主要从事固体矿产勘查、构造叠加晕找盲矿法研究及深部预测。
导读：
金矿盲矿预测对地质找矿与矿山增储上产具有重要意义，地球化学方法是其中一种效果显著的方法。有学者认为预测金矿盲矿的指示元素应与金呈正相关，且相关系数越大越好，但实际情况并非完全如此。
然而研究发现，实际计算矿体-晕中指示元素的相关系数矩阵时，常出现与理论分带相悖的复杂相关现象。例如金（Au）与前缘晕特征元素（如Hg、As、Sb）或尾晕元素（如V、Ti）产生显著相关性，这揭示了多期次成矿叠加导致元素分带结构紊乱的本质。这种相关性紊乱程度实质反映了成矿热液强弱，结合指示元素的异常强度，是判别深部是否存在盲矿的一种有利标志。
本研究基于团队在全国范围内百余个经典金矿区的勘查数据，深入分析了多期次成矿叠加作用下金与伴生元素的复杂性，创新性地在原生晕轴向分带图上，结合热液型矿床的矿体前缘晕、近矿晕和尾晕元素强度分布特征及轴向理想变化趋势，首次建立了基于前缘晕、近矿晕和尾晕元素相关性的分区模型，揭示了构造叠加晕的核心规律：
矿体-晕中与理想分带模型相悖的'反常相关'元素对（如Au-Hg、Au-V等）数量越多，指示成矿叠加作用越强烈，越有利于大型矿体（含盲矿）形成。通过计算矿体-晕指示元素相关系数矩阵，可分析反常相关程度，进而评价已知矿体深部成矿潜力。
据此文中总结了以下两种情况下的重要找矿标志：
①在地表发现含矿构造带时，若存在前缘晕异常且无尾晕异常，表现为前-尾晕元素不相关，指示深部有盲矿。
②已知矿体深部预测时，若在矿体尾部同时出现前缘晕与尾晕元素异常，且本应分带的元素间呈现显著相关性（正/负相关），则强烈指示深部存在盲矿体；相关性模式越复杂（如多组反常相关共存），盲矿存在概率越高。
研究成果为构造叠加晕技术应用于隐伏金矿预测提供了系统的理论框架和实践支撑。
基金项目：中国冶金地质总局科研项目“构造叠加晕找金预测盲矿的特征指示元素在成矿成晕中的地球化学行为研究”（编号：CMGBKYS202403）资助。
说明：参考文献以原文为准，本推文未作标注。
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0 引言
1 热液矿床元素晕轴向分带及其指示元素相关性研究
2 热液矿床矿体-晕叠加对指示元素相关性的影响
3 构造叠加晕预测盲矿的某些标志中，指示元素间往往为“反常相关”
4 结论
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0 引言
热液金矿床在其成矿热液流体中成矿及伴生元素是一个整体，所形成矿体-晕，在宏观上伴生元素与成矿元素密切相关，可称为“同源相关”，但由于热液矿床形成的矿晕有明显轴向分带，即每个矿体都有自己的前缘晕、近矿晕和尾晕，造成矿体-晕中元素相关性复杂化。计算矿体-晕中成矿元素与伴生元素相关系数得知，前缘晕、近矿晕和尾晕所属元素内部相关，三者所属元素间不相关，称为“正常相关”，其中只有近矿晕指示元素与金正相关，而前缘晕和尾晕的指示元素与金不相关，又由于金矿成矿成晕多期多阶段在空间上的叠加，导致了矿体-晕中元素相关性进一步复杂，破坏了上述“正常相关”关系，造成了近矿晕元素、前缘晕元素及尾晕元素内部某些不相关，三者所属元素间某些元素反而相关，称为“反常相关”。
前人在金矿勘查中也发现了这种“反常相关”现象，但由于指示元素相关关系具有高度复杂性，现有研究多局限于单个矿山且研究的侧重点不同，导致对元素相关关系的阐述缺乏系统性和全局性。本研究基于团队在全国范围内百余个经典金矿区的勘查数据，创新性地在原生晕轴向分带图上，结合热液型矿床的矿体前缘晕、近矿晕和尾晕元素强度分布特征及轴向理想变化趋势，首次建立了基于前缘晕、近矿晕和尾晕元素相关性的分区模型，深入分析多期次成矿叠加作用下金与伴生元素的复杂性，以期为构造叠加晕技术应用于隐伏金矿预测提供系统的理论框架和实践支撑。
1 热液矿床元素晕轴向分带及其指示元素相关性研究
已有研究成果表明，热液矿床每次成矿形成的每个矿体-晕都有明显轴向分带，即每个矿体都有自己的前缘晕、近矿晕和尾晕，金矿共性前缘晕特征指示素是F、Hg、As、Sb、B、Ba、近矿特征指示素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾晕特征指示素为Bi、Mo、Mn、Co、Ni、V、Ti、W、Sn。前缘晕、近矿晕和尾晕所属各元素在矿体晕分布空间上富集部位不同（图1），前缘晕强异常中心一般在矿体头部之上一定距离的前缘部位，从其强异常中心向上更远前缘和向下靠近矿体都逐渐降低，是找盲矿体的重要标志；成矿及近矿元素晕是以矿体为中心，其浓度随远离矿体逐渐降低；而尾晕元素的强异常中心则在矿体尾部向下一定距离的部位，随远离强异常中心向上靠近矿体和向下远离矿尾下部逐渐降低，尾晕的单独出现则指示深部无矿。由于前缘晕、近矿晕和尾晕元素富集部位不同（图1），导致指示元素间的相关关系的复杂化，计算矿体-晕不同范围指示元素相关性也不同。
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图1 热液金矿原生晕理想轴向分带和不同范围指示元素相关性及其意义
整体计算全区金矿体-晕指示元素相关性得出：前缘晕、近矿晕和尾晕三者所属元素内部相关性高，而三者所属元素之间互不相关，这种相关称为“正常相关”关系，如前缘指示元素间As-Hg正相关，近矿指示元素间Au-Ag正相关，尾晕指示元素间Bi-Mo正相关，而前缘-近矿指示元素（As-Ag），尾晕-近矿指示元素（Bi-Au）、前缘-尾晕指示元素（Hg-Bi）等均不相关。图2展示了金矿前缘晕、近矿晕和尾晕特征，指示元素理想群分析结果：前缘晕、近矿晕和尾晕所属特征指示元素各为一群。
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图2 热液金矿轴向分带与指示元素理想群分析
根据图1中前缘晕、近矿晕和尾晕各元素含量变化趋势可细分为①、②和③三个区，按区范围计算元素相关关系各有特点：
①区：位于矿体前缘上部：区内前缘元素在矿体前缘浓集中心再向上逐渐降低（由中内带→外带异常），该区为近矿元素低含量区（外带异常）向远离矿体仍逐渐降低区，前缘与近矿元素向上同步降低，除近矿晕和前缘晕两者所属内部元素相关外，近矿晕和前缘晕两者所属元素间也相关。前缘晕与近矿元素这种相关为反常相关，是深部盲矿存在的标志。
②区：位于矿体-晕的中部：为前缘晕、近矿晕和尾晕元素含量变化不同步区，或含量呈反常消长区，若计算②区内元素相关系数，除三者内部所属元素相关外，三者间所属元素不相关，或呈反相关：计算②-1区元素相关系数，前缘与近矿反消长，前缘-近矿元素反相关；计算②-2区元素相关系数，尾晕与近矿元素反消长，尾晕元素-近矿元素反相关。
③区：位于矿体底部-尾晕区：区内尾晕元素在矿体尾部浓集中心再向下逐渐降低（由中内带→外带），也是近矿元素（外带）自矿体尾部向远离矿体仍逐渐降低部位，尾晕与近矿元素向下同步降低，计算③区元素间相关系数，除近矿晕和尾晕两者各自内部元素相关外，近矿晕和尾晕两者间所属元素也相关-反常，则指示深部无矿。
2 热液矿床矿体-晕叠加对指示元素相关性的影响
叠加成矿使成矿与伴生元素关系更加复杂化：热液金矿床成矿具有多期多阶段叠加特点，不同阶段形成矿体-晕在空间上有同位-近于同位-部分同位叠加，形成了非常复杂的叠加晕。同一次成矿形成相近多个矿体或串珠状上下矿体间前-尾晕也叠加。造成了成矿与伴生元素的相关关系更加复杂化，破坏了上述整体计算得出的“正常相关”。当不同阶段形成矿体-晕在空间上有同位-近于同位叠加时，成矿与伴生元素的相关关系与单一次成矿相近，若为部分叠加，则导致成矿与伴生元素的相关关系更加复杂，出现金矿的前缘晕、近矿晕和尾晕各属内部某些元素间的正相关变为不相关，而使前缘晕、近矿晕和尾晕所属某些元素间由不相关变为正相关。这种相关称为“反常相关”。研究表明，叠加后虽然元素间相关性被改变，但并未改变前缘晕元素是预测盲矿标志，尾晕元素是深部无矿的标志。
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图3 构造叠加晕找金指示元素间相关关系示意图
图3展示了热液矿床成矿与伴生元素的“同源相关关系”→原生晕轴向分带与找盲矿的指示元素间的“正常相关关系”和热液金矿多期多阶段叠加后形成的叠加晕，构造叠加晕预测盲矿指示元素间的“反常相关关系”。
计算金矿体-晕（多是叠加后）相关关系意义：一是反映叠加强度，“反常相关”元素对越多，占总元素相关对的比例越大叠加越强；二是根据叠加后与金元素正相关关系可预测综合利用伴生元素的储量：如叠加后AuAg仍相关，可据金储量估算Ag储量；三是根据前缘元素-尾晕元素反常相关预测深部盲矿。
实例：内蒙古柴胡栏子金矿为大型蚀变岩型金矿床，区内岩浆活动强烈，且与成矿关系密切，已查明矿体有十几个，成矿成晕具有四个阶段叠加特点。每期成矿形成的每个矿体都有自己的前缘晕、近矿晕和尾晕，已有研究成果表明：已查明了矿体的共性前缘晕特征指示素为Hg、As、Sb、B、Ba，近矿特征指示素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn，尾晕特征指示素为Bi、Mo、Mn、Co、Ni、Ti、V、W、Sn。
表1、表2、表3分别列出了Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3三个矿体多阶段叠加后的元素相关矩阵，展示了不同阶段成矿叠加后的矿体中元素的相关关系。表4列出了三个矿体元素间相关关系总结对比，以前缘元素，近矿元素和尾晕所属元素内部正相关为正常相关，而将前缘元素-近矿元素-尾晕所属元素间的正相关，视为“反常相关”：如Au-Ag相关为正常相关，而Au-As、Au-Mo、Hg-Mo、As-Bi相关为反常相关，矿体中反常相关数越多，占总元素相关对的比例越大，反映叠加程度越强烈。表4三个矿体反常相关数依次是：Ⅰ-3号矿体22对，占18种指示元素总相关对（81对）的27％（22÷81×100%＝27％），即破坏了27％元素关系；Ⅰ-2号矿体18对，占总相关对的22％（18÷81×100%＝22％）；Ⅰ-1号矿体18对，占总相关对的22％（18÷81×100%＝22％）；结论是：Ⅰ-3号矿体叠加程度要比Ⅰ-1矿体和Ⅰ-2矿体强，这也与实际矿体成矿特征吻合。
表1 内蒙古柴胡栏子金矿床Ⅰ-1号矿体元素相关矩阵
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表2 内蒙古柴胡栏子金矿床Ⅰ-2号矿体元素相关矩阵
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表3 内蒙古柴胡栏子金矿床Ⅰ-3号矿体元素相关矩阵
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表4 内蒙古柴胡栏子金矿床Ⅰ-1号、Ⅰ-2号、Ⅰ-3号矿体元素间相关关系
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根据金矿体中金的储量和与金正相关元素可综合利用的相关关系，可计算能综合利用的元素的储量。如矿体Ⅰ-3银达综合利用指标，可据Au-Ag正相关（相关系数0.82）预测Ag储量，相关系数越大，预测Ag储量越准确；矿体Ⅰ-1号、Ⅰ-2号AuAg不相关。矿体Ⅰ-1和Ⅰ-3中Au-Cu正相关，但由于该矿床Cu未达到综合利用指标，故无需评估其经济意义。
3 构造叠加晕预测盲矿的某些标志中，指示元素间往往为“反常相关”
在地表发现可能含金的构造带，在有金异常条件下，若前缘元素中-外带异常，无尾晕元素，指示深部有盲矿；若构造带深部有一个坑道（或钻孔）控制且未见矿，但近矿元素和前缘元素浓度由地表到坑道都升高，则指示盲矿可能还在深部。在这种情况下，计算近矿元素和前缘元素为正相关关系-“反常相关”（图Ⅰ-①）。
已知矿体尾部（图Ⅰ-③），近矿元素与尾晕往深部都降低，除两者所属元素内部正常相关外，两者所属元素间也相关，即近矿元素与尾晕元素相关-“反常相关”，指示深部无盲矿；当深部有盲矿前缘晕叠加时，则出现前－尾晕元素异常叠加共存，指示深部有盲矿。在这种情况下计算已知矿体尾部叠加部位上下两个坑道元素相关矩阵，则前－尾晕元素除所属元素正常相关外，两者所属元素间也可能出现正相关－即前尾晕元素相关-“反常相关”，且这种“反常相关”越复杂，深部有盲矿可能性越大。
4 结论
（1）构造叠加晕研究预测盲矿，指示元素与成矿元素的关系并非简单正相关。叠加成矿成晕后，元素间相关关系复杂，多出现“反常相关”，这种复杂性反映了成矿热液多期多阶段叠加活动的特征。
（2）矿体-晕中“反常相关”元素对越多，反映叠加越强烈，越有利于成矿。通过计算矿体-晕指示元素相关系数矩阵，可分析反常相关程度，进而评价已知矿体深部成矿潜力。
（3）在地表发现含矿构造带时，若存在前缘晕异常且无尾晕异常，表现为前-尾晕元素不相关，指示深部有盲矿；在已知矿体尾部，若同时存在前缘晕与尾晕异常，表现为前-尾晕元素相关，指示深部有盲矿，且相关性越复杂，指示深部存在盲矿的可能性越大。
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