小秦嶺地區(qū)元素地球化學(xué)特征分析及找礦預(yù)測(cè)

李春蘭，陳 靖，郭文波，楊宏林，向婷婷

（西北有色地質(zhì)勘查局 物化探總隊(duì)，陜西 西安 710068）

0 前言

小秦嶺地區(qū)橫跨豫陜兩省，屬華北陸臺(tái)南緣，主要分布太古宙太華群和元古代地層，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，成礦條件優(yōu)越，金礦成帶分布，銅、鉛等有色金屬含量較高，是我國(guó)重要的石英脈型金礦集中區(qū)［1］。近年來(lái)，深度挖掘物化探數(shù)據(jù)信息，為找礦提供指導(dǎo)和方向是小秦嶺地區(qū)工作的又一關(guān)鍵。

作者在本文中，基于西北有色地質(zhì)勘查局《2009－2010年陜西省秦嶺地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)及綜合研究》項(xiàng)目，對(duì)小秦嶺1／2.5×104化探溝系次生暈十七個(gè)測(cè)區(qū)的化探異常，進(jìn)行異常編號(hào)及異常一覽表統(tǒng)計(jì)整理。通過(guò)分析元素地球化學(xué)特征，異常元素組合及金礦找礦標(biāo)志，根據(jù)剩余異常圈定出找礦預(yù)測(cè)區(qū)，為下一步地質(zhì)找礦工作提供依據(jù)和參考。

1 區(qū)域地質(zhì)地球化學(xué)背景及金礦找礦標(biāo)志

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

小秦嶺地區(qū)位于華北地塊與揚(yáng)子地塊之間的秦嶺褶皺系中段，是典型的地槽型褶皺變質(zhì)區(qū)域［2］，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)及演化特征見后面表1。在區(qū)內(nèi)，基底地層由太古宙太華群中～深變質(zhì)巖系組成，蓋層下部由長(zhǎng)城系熊耳群中基性火山巖系和鐵銅溝組石英巖組成，蓋層上部由薊縣系～侏羅系碳酸鹽巖和碎屑巖組成。太華群主要由黑云母花崗片麻巖、角閃花崗片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、磁鐵石英巖等巖石組成。區(qū)內(nèi)金礦均產(chǎn)于太華群中（見下頁(yè)圖1）［3］。

小秦嶺地區(qū)現(xiàn)今復(fù)雜的構(gòu)造格架，主要是由燕山期強(qiáng)烈的逆沖推覆作用所產(chǎn)生的多層次逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)組成。中新生代的華縣～潼關(guān)～太要深斷裂為華北地塊與華北地塊南緣構(gòu)造帶的分界斷裂帶，是控制小秦嶺金礦帶的主體構(gòu)造，鐵爐子～永豐～盧氏深斷裂為小秦嶺與北秦嶺構(gòu)造帶的分界。以尋馬道～朱家溝斷裂為界，斷裂北為太華隆起（為一古老隆起區(qū)），分布的主要地層為太古宙太華群；斷裂以南為豫西斷陷之西部，發(fā)育中元古代熊耳群、官道口群（包括高山河組、龍家園組和巡檢司組）和晚元古代石北溝組、羅圈組等地層；北部靠近朱家溝斷裂的駕鹿、陳耳兩地段出露有太華群地層。金礦的定位主要受斷裂構(gòu)造控制。

小秦嶺地區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，并且具有明顯多期次特點(diǎn)。燕山晚期為區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的一次巖漿侵入活動(dòng)，不僅使早期斷裂構(gòu)造進(jìn)一步活化引張，新斷裂再次形成，為金礦床的形成提供了熱液淵源，同時(shí)還為小秦嶺大型脈金礦床的形成，奠定了優(yōu)越的地質(zhì)構(gòu)造和地球化學(xué)條件。不同時(shí)代的基性和酸性巖脈（株）廣泛發(fā)育形成華山、文峪、娘娘山三個(gè)花崗巖基，并沿太要斷裂南側(cè)斷續(xù)分布且東西成帶侵入于太華群中。晚燕山期的構(gòu)造巖漿活動(dòng)，對(duì)礦質(zhì)的搬運(yùn)和富集起了主導(dǎo)性作用。

圖1 陜西省小秦嶺地區(qū)地質(zhì)示意圖Fig.1 Geological sketch map of Xiaoqinling region in Shanxi province

1.2 區(qū)域地球化學(xué)特征

根據(jù)西北有色地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì)1980年～1982年對(duì)小秦嶺地區(qū)做的7 000km2的1／5×104水系沉積物測(cè)量成果，經(jīng)統(tǒng)計(jì)（對(duì)原始測(cè)量成果未做任何處理）分析得出：

（1）該區(qū)元素分布極不均勻，活動(dòng)性極強(qiáng)，遷移分異程度很高的元素為 Au（平均25×10－9）、Sb（平均1.1×10－6）、Ag（平均85.6×10－9）、Mo（平均1.7×10－6）、Bi（平均0.5×10－6）、Hg（平均30.6×10－9）、Pb（平均49.3×10－6）。

（2）元素分布不均勻，活動(dòng)性較強(qiáng)，遷移分異程度較高的元素為 As（平均值9×10－6）、Cu（平均值34.1×10－6）、Cr（平均值97.7×10－6）、Cd（平均值1×10－6）、Zn（平均值97.7×10－6）。

（3）元素分布均勻，活動(dòng)性弱，遷移分異程度低的元素為 Ni、Mn、V、Be、Ti。

Au元素主要富集在太華群、熊耳群中，以隆起帶中華山巖體以東及南部邊緣帶最富，由北東向南西含量值遞減。元素組合變化為：Au→Au、Pb→Au Pb Ag→Au Ag Pb Cu→Au Ag Pb Cu As（Zn）。

1.3 金礦找礦標(biāo)志

根據(jù)前人［3、4］研究成果可知，尋找小秦嶺型金礦的地質(zhì)地球化學(xué)標(biāo)志為：

（1）以太古界地層作為尋找小秦嶺型金礦的重要標(biāo)志，在本區(qū)則以太華群為直接標(biāo)志。

（2）老地層中多期褶皺樞紐的斷裂破碎帶，也是尋找小秦嶺型金礦的重要標(biāo)志。

（3）老地層中最晚期花崗巖的存在，是尋找小秦嶺型金礦的又一重要標(biāo)志。

（4）地球化學(xué)標(biāo)志：水系沉積物測(cè)量以Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、Bi、Ba、W、Hg、Sb等為指示元素。

構(gòu)造蝕變巖型金礦帶有 Au、Ag、Pb、Zn、Mo、Cr異常，石英脈型金礦帶有 Au、Ag、Pb、Mo、Bi、Hg、Cr等元素異常。Au、Mo主要反映中酸性小巖體，Au、Mo礦化及其附近熊耳群中Au、Ag多金屬礦化。Ag、Mo、W、Bi、Hg等元素反映疊加改造成礦作用，Ni、Cr、Co、V、Ti反映金銀多金屬礦產(chǎn)出的地質(zhì)背景，熊耳群中基性火山巖。

2 元素地球化學(xué)特征分析

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、處理及異常統(tǒng)計(jì)

2.1.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

小秦嶺地區(qū)1／2.5×104溝系次生暈成果，是西北有色地質(zhì)勘查局下屬物化探總隊(duì)和713隊(duì)在1981年～2004年，根據(jù)1／5×104水系沉積物異常進(jìn)行化探加密工作的成果，共分十七個(gè)測(cè)區(qū)，控制面積為645.55km2，采樣密度40點(diǎn)／km2，共采集樣品25 631件，所有數(shù)據(jù)是以測(cè)區(qū)為錄入單元進(jìn)行準(zhǔn)備的。每個(gè)測(cè)區(qū)分析元素大都不等，涉及的分析元素有：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Mn、Sn、Mo、Bi、Cr、Co、Ni、V、Ti、Ba、B共十九個(gè)元素。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理

作者對(duì)十七個(gè)測(cè)區(qū)的分析成果，分別進(jìn)行了異常下限及各元素的地球化學(xué)等含量值統(tǒng)計(jì)，用加權(quán)平均方法確定全區(qū)的異常下限和各元素地球化學(xué)等含量值。根據(jù)確定的各元素的異常下限及地球化學(xué)等含量值，用MapGIS軟件中的Tin模型進(jìn)行各元素異常圖及地球化學(xué)圖的勾繪，并對(duì)每個(gè)測(cè)區(qū)的點(diǎn)位進(jìn)行成果屬性的掛接。

2.1.3 異常統(tǒng)計(jì)

作者利用MapGIS空間分析系統(tǒng)提取異常內(nèi)的點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)各元素極大值、極小值和平均值［5］，共獲得十七個(gè)測(cè)區(qū)的1／2.5×104溝系次生暈化探編號(hào)異常178個(gè)。由統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，小秦嶺地區(qū)異常類型多（達(dá)91類）、元素組合復(fù)雜，其中主要異常類型為 Au、Pb、Cu、Au Pb、Au Pb Zn、Ag Pb、Au Ag Pb Bi、Au Bi、Au Ag Pb、Au Pb Hg、Pb Ba Mo、Mo Ag Pb Ba等。

2.2 地球化學(xué)數(shù)值分析

作者利用GeoExplor、MapGIS及Office Excel等軟件，對(duì)化探數(shù)據(jù)做R型聚類分析及元素頻率分布統(tǒng)計(jì)［6］，得到了小秦嶺地區(qū)的元素變異系數(shù)、離差、平均值、濃集系數(shù)、濃度克拉克值直方圖、聚類分析圖（見圖2、圖3）以及元素含量特征表（見下頁(yè)表2）。

2.3 地球化學(xué)特征分析

表2列出了十九個(gè)元素在小秦嶺地區(qū)的最大值、最小值、平均值、離差、背景值（以中位數(shù)代之）、變異系數(shù)、濃度克拉克值、富集系數(shù)（又稱濃集系數(shù)）等地球化學(xué)特征參數(shù)［5］。

變異系數(shù)CV（%）反映元素，在地質(zhì)－地球化學(xué)作用過(guò)程中的分異遷移程度為：

由圖6可以看出，噴漿速度從10 m/min升高到180 m/min，均衡室進(jìn)口壓力從-22000 Pa升高到9000 Pa左右，壓力增長(zhǎng)31000 Pa，增長(zhǎng)幅度較大；溢流室壓力從-28000 Pa降到-32500 Pa左右，壓力降低4500 Pa，降低幅度較小。

（1）CV≤50%為均勻，元素活動(dòng)性弱，分異程度低。

（2）CV＝50%～100%為不均勻，元素活動(dòng)性較強(qiáng)，分異程度較高。

（3）CV＞100%為極不均勻，元素活動(dòng)性極強(qiáng)，遷移分異程度很高。

富集系數(shù)（K）是衡量元素遷移富集程度的一個(gè)參數(shù)：

表2 小秦嶺地區(qū)元素含量特征表Tab.2 Element content features table

（1）K ＜0.8為貧化。

（2）K ＝0.8－1.2為背景狀態(tài)。

（3）K ＝1.2－1.5為富集。

（4）K ＞1.5為強(qiáng)富集。

從圖2、圖3、表2可以看出：

小秦嶺地區(qū)元素大致可分為三類即①Au Sb；②Cu Zn Mo Ni B As Ba Co Mn Bi V Ti；③AgPb。明 顯 富 集 元 素 為 Sb－Pb－Ba－Au－Mo－Hg－Ag 共 七個(gè)，其對(duì)應(yīng)的富集系數(shù)依次為7.56－3.76－3.65－3.44－2.64－2.08－1.69；其濃度克拉克值依次為45.1－11.6－1.3－17.2－5.8－10.1－3.4；其變異系數(shù)依次為239.8－507.8－243－447.5－678.9－887.6－603.7。相對(duì)富集元素為 As、Ti、Cr、Cu、Zn、Sn、B、Ni共八個(gè)，Mn、Sn、V 三個(gè)元素為背景狀態(tài)，Bi元素相對(duì)較貧化。

3 小秦嶺地區(qū)金找礦預(yù)測(cè)

為了挖掘現(xiàn)有的溝系次生暈測(cè)量成果蘊(yùn)含的找礦信息，化探有很多數(shù)據(jù)處理方法，而不同的處理方法可以提供不同的找礦信息。由于時(shí)間關(guān)系，作者在本文嘗試性地做了Au元素的趨勢(shì)分析，并利用其結(jié)果，計(jì)算出剩余異常分量，從大量的數(shù)據(jù)中篩選出少量有價(jià)值的數(shù)據(jù)以縮小評(píng)價(jià)面積，了解Au元素的最大富集部位，直接圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)，為找礦工作指明方向。剩余異常分量和常規(guī)異常圖反映的異常位置是一樣的，只是去除了背景和隨機(jī)分量，直接反映的是異常分量，這更直觀明了。

圖4 小秦嶺地區(qū)金剩余異常分量圖Fig.4 Surplus anomaly weight of Au element in Xiaoqinling region

3.1 金剩余異常分量的提取

利用GeoExplor軟件對(duì)小秦嶺地區(qū)1／2.5×104溝系次生暈的Au成果進(jìn)行趨勢(shì)分析，根據(jù)趨勢(shì)分析結(jié)果中的剩余部份，去掉負(fù)剩余異常值，得到6 401個(gè)點(diǎn)。這些異常點(diǎn)里包括隨機(jī)量和異常分量［8］，根據(jù)正剩余異常，計(jì)算出算術(shù)平均值為28.5，用每個(gè)點(diǎn)的正剩余異常值減去平均值，可計(jì)算出剩余異常分量，將剩余異常分量的負(fù)值去除，即可得到527個(gè)點(diǎn)的金剩余異常分量值，其范圍是0.06～2 943.55，用此數(shù)據(jù)做金剩余異常分量圖如圖4所示。

3.2 找礦預(yù)測(cè)區(qū)的劃分

異常分量往往與礦化及地球化學(xué)異常有關(guān)，由圖4可以看出，金剩余異常分量高含量點(diǎn)大都在大中型金礦上或其周圍，說(shuō)明金剩余異常分量的高含量點(diǎn)對(duì)找金礦具有很好的指示作用，能夠?yàn)檎业V指明方向。結(jié)合該區(qū)金礦找礦標(biāo)志及異常元素組合，作者圈定出六個(gè)金找礦預(yù)測(cè)區(qū)（見圖4），由北東～南西依次編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。

（1）Ⅰ區(qū)位于兩岔口～蒿岔峪，區(qū)內(nèi)有已探明的大中小型金礦十五個(gè)，其中十二個(gè)金礦都在金剩余異常分量的高值處。1991年岳王廟加密測(cè)區(qū)的三個(gè)金剩余異常分量的高值，經(jīng)當(dāng)年異常檢查，被確定為Q424脈及旁側(cè)平行脈體所致的異常，確定了金銀礦化的存在，這充分說(shuō)明金剩余異常分量對(duì)找礦具有一定的指示作用。在Ⅰ區(qū)共有369個(gè)剩余異常分量，在0.06～12.12的點(diǎn)有46個(gè)；在12.12～37.95的點(diǎn)有66個(gè)；在37.95～106.42的點(diǎn)有82個(gè)；在106.42～342.04的點(diǎn)有81個(gè)；在342.04～2 943.55的點(diǎn)有94個(gè)。出露地層主要為太古界太華雜巖，巖漿活動(dòng)頻繁，以超基性巖為主，NW、NE、近EW構(gòu)造發(fā)育。

（2）Ⅱ區(qū)位于駕鹿～上坪，區(qū)內(nèi)有已探明的大中小型金礦八個(gè)，其中六個(gè)金礦都在金剩余異常分量處，有84個(gè)剩余異常分量，在0.06～12.12的點(diǎn)有30個(gè)；在12.12～37.95的點(diǎn)有24個(gè)；在37.95～106.42的點(diǎn)有15個(gè)；在106.42～342.04的點(diǎn)有13個(gè)；在342.04～2 943.55的點(diǎn)有2個(gè)。出露地層為高山河群鱉蓋子組，黑云角閃斜長(zhǎng)花崗片麻巖、中粒黑云二長(zhǎng)花崗巖，NE、近EW向構(gòu)造發(fā)育。

（3）Ⅲ區(qū)位于黃龍南鱉蓋子，有六個(gè)剩余異常分量，位于高山河組石英巖夾石英砂巖中，石英巖破碎，發(fā)育黃鐵礦化，褐鐵礦化，與黃鐵～褐鐵礦化石英巖有關(guān)。

（4）Ⅳ區(qū)位于金堆南，有七個(gè)剩余異常分量，位于高山河群二道河組地層中。

（5）Ⅴ區(qū)位于老牛山～對(duì)灣坪，區(qū)內(nèi)有已探明的大型金礦一個(gè)，其周邊分布有十七個(gè)金剩余異常分量，位于熊耳群上亞群地層中。

（6）Ⅵ區(qū)位于青崗坪～壩源～鐵爐子，區(qū)內(nèi)有已探明的大型金礦二個(gè)，其周邊分布有四十四個(gè)金剩余異常分量，在0.06～12.12的點(diǎn)有17個(gè)；在12.12～37.95的點(diǎn)有8個(gè)；在37.95～106.42的點(diǎn)有3個(gè)；在106.42～342.04的點(diǎn)有9個(gè)；在342.04～2 943.55的點(diǎn)有7個(gè)。

北部地層為元古界熊耳群安山玄武巖、凝灰?guī)r夾灰?guī)r、泥巖、太古界太華雜巖及絹云石英片巖，有多條NW和NE向斷裂交匯；中部為花崗巖、太古界太華雜巖及鐵銅溝組；南部為寒武系、震旦－寒武系地層，NE、近EW向斷裂發(fā)育。把這六個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)作為下一步找礦勘查的首選地區(qū)，希望通過(guò)進(jìn)一步工作，圈定出新的找礦勘查靶區(qū)（位），以達(dá)到找到大型、中型貴金屬、多金屬礦產(chǎn)基地的目的。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)利用 GeoExplor、MapGis及 Office Excel等軟件，對(duì)化探成果數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，元素頻率分布統(tǒng)計(jì)等，作者總結(jié)出小秦嶺地區(qū)元素地球化學(xué)特征。

（2）作者利用GeoExplor軟件對(duì)化探溝系次生暈金成果進(jìn)行趨勢(shì)分析，提取出金剩余異常分量，據(jù)此圈定六個(gè)金找礦預(yù)測(cè)區(qū)，為今后的地質(zhì)找礦工作提供參考。

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