地球化學礦化能量場法提取拉薩－澤當?shù)貐^(qū)鉛鋅礦致化探異常

侯春秋，巫曉兵，李澤琴，張遵遵

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川成都 610081;2.四川省能源投資集團，四川成都 610016;3.成都理工大學，四川成都 610059;4.武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北武漢 430205)

0 引言

拉薩－澤當?shù)貐^(qū)位于岡底斯－拉薩巖漿弧(Ⅰ1－2)，是岡底斯成礦帶的重要組成部分(潘桂棠等，2002)。該區(qū)經(jīng)歷了岡瓦那古陸北緣泛非運動以來長期的沉積－構(gòu)造演變，尤其是受三疊紀以來特提斯洋盆的擴張、消減、閉合，以及喜馬拉雅陸塊與岡底斯陸塊的強烈碰撞造山運動和大規(guī)模的隆升、伸展、拆離、旋扭走滑作用，造就了本區(qū)沉積作用類型復雜，巖漿活動、變質(zhì)作用強烈，構(gòu)造層次、構(gòu)造變形、構(gòu)造形式、構(gòu)造組合復雜多樣，從而使該區(qū)具備了良好的成礦地質(zhì)條件。隨著該區(qū)研究的深入，地表礦幾乎被完全發(fā)現(xiàn)，在此情況下，如何尋找盲礦即如何合理提取低背景值地區(qū)的化探異常信息，已經(jīng)成為化探、成礦預測和地質(zhì)勘查找礦所面臨的核心問題。文章引入地球化學礦化能量場理論和方法，合理提取拉薩－澤當?shù)貐^(qū)的Pb、Zn礦致異常信息，并結(jié)合該區(qū)成礦地質(zhì)背景分別對Pb、Zn進行異常評價。

1 地質(zhì)概況與礦產(chǎn)特征

1.1 地質(zhì)概況

拉薩－澤當?shù)貐^(qū)位于青藏高原中南部，大地構(gòu)造背景屬于“岡底斯－拉薩巖漿弧(Ⅰ1－2)”(潘桂棠等，2002)。該區(qū)斷裂褶皺較發(fā)育，構(gòu)造線的方向主要為NW－SE和NE－SW。本區(qū)中生代地層發(fā)育，其余各時代地層出露不全，主要分布有葉巴組、林布宗組、塔克那組、楚木龍組等地層;另外，該區(qū)經(jīng)歷了侏羅紀島弧造山、白堊紀陸緣弧疊加、古近紀碰撞造山、新近紀巖漿－變形等構(gòu)造－巖漿事件，形成了現(xiàn)今厚達70～80 km的巨厚地殼和長達1500 km的岡底斯巖漿帶(侯增謙等，2005)。根據(jù)侵入巖出露的構(gòu)造位置以及巖石基本特征，研究區(qū)的巖漿巖由北往南分別歸屬于念青唐古拉弧背斷隆構(gòu)造巖漿亞帶和拉達克－岡底斯－下察隅－墨脫構(gòu)造巖漿亞帶2個構(gòu)造－侵入巖單元，但大部分歸屬于拉達克－岡底斯－下察隅－墨脫構(gòu)造巖漿亞帶。巖體和巖脈在該區(qū)分布廣泛，其中寒武紀的片麻狀花崗巖(γg )在該區(qū)都有零星出露，但在南部分布相對較多;白堊紀的灰綠玢巖(βμK2)、流紋斑巖(λπK2)和安山玢巖(αμK2)等燕山期的巖體主要出露在研究區(qū)中部偏東;古新世的閃長巖(δE1)和花崗巖(γE1)、始新世的閃長巖(δE2)和花崗巖(γE2)等喜山期的巖體分布最為廣泛。

1.2 礦產(chǎn)特征

拉薩－澤當?shù)貐^(qū)屬于岡底斯成礦帶東段北礦帶，該區(qū)的礦化以鉛鋅多金屬為主(孟祥金等，2003)，總體上呈東西向分布(臧文栓等，2007)，鉛鋅礦床(點)成因類型有矽卡巖(接觸交代)型、熱液型、斑巖型等。其中以矽卡巖(接觸交代)型為主，該成因類型的鉛鋅銅多金屬礦被燕山晚期、喜山期的黑云母花崗巖(花崗斑巖、石英斑巖)巖漿活動所控制(唐菊興，2009)，主要分布于拉薩－沃卡成礦亞帶西北部的新嘎果一帶，礦(化)體主要賦存在燕山期中酸性花崗閃長巖、黑云二長花崗巖與白堊紀塔克拉組、設(shè)興組碳酸鹽巖的接觸帶上或破碎蝕變帶中。在卻桑－松多成礦亞帶中，矽卡巖(接觸交代)型有幫浦鉛鋅礦，礦體賦存在喜馬拉雅期花崗斑巖與中二疊世洛巴堆組大理巖的接觸帶上，后因斷層影響而成為破碎蝕變帶，成礦期為喜馬拉雅期。熱液型鉛鋅礦(化)點主要分布于拉薩－沃卡成礦亞帶尼木、新嘎果一帶，礦(化)體產(chǎn)出形式多樣，白堊紀碎屑巖、碳酸鹽巖與燕山－喜馬拉雅期中酸性巖體的接觸帶上，構(gòu)造破碎帶中，巖體或地層的節(jié)理裂隙中均有賦存，總體成礦與熱液和構(gòu)造有關(guān)，特別是巖漿熱液和次級斷裂，成礦期主要為燕山期－喜馬拉雅期。斑巖型鉛鋅礦較少，礦(化)體賦存于燕山期花崗閃長巖與前奧陶紀岔薩崗巖組的內(nèi)外接觸帶上和喜馬拉雅期黑云母二長花崗巖與花崗閃長巖的接觸帶上，后因構(gòu)造影響多呈破碎蝕帶。

2 地球化學礦化能量場理論

成礦能量(礦化能量)首先是由薩伏洛諾夫提出的，它是指成礦元素在地質(zhì)作用或成礦作用過程中被消耗的各種能量(欒世偉，1982)。

在“元素成礦能量”研究的基礎(chǔ)上，“地球化學礦化能量場”理論被提出，它的主要內(nèi)容是:以礦化元素在地質(zhì)作用過程中，從原始分散狀態(tài)(克拉克值)到富集狀態(tài)被消耗的(礦化)能量的空間結(jié)構(gòu)(空間相關(guān))為核心，以區(qū)域化變量(礦化消耗的能量值即“礦化能量值”)為基本點，以變異函數(shù)為基本工具，運用隨機函數(shù)研究區(qū)域化變量(礦化能量)的空間分布的結(jié)構(gòu)性與隨機性(王仁鐸等，1988;孫洪泉，1990;巫曉兵，1994;孫洪泉，1997;趙鵬大，2004)。

在實際地質(zhì)工作中Z(x)是非平穩(wěn)的，對于非平穩(wěn)的區(qū)域化變量Z(x)可以分解為“漂移”和“剩余”兩部分，即公式(1):

其中Z(x)－區(qū)域化變量，m(x)－漂移，R(x)－剩余。

當假定隨機函數(shù)Z(x)為二階平穩(wěn)的二個條件成立時，則剩余R(x)的變異函數(shù)存在，公式簡寫如下:

其中rr(h)－變異函數(shù)，x－每一點的值，h－向量值(步長)。

G·Matheorn教授已證明，在0＜h＜a的變程范圍，可直接把 r(x，h)=E［Z(x+h)－Z(x)］2曲線作為rR(h)，也就是作為Z(x)的非平穩(wěn)變異函數(shù)來利用(王仁鐸等，1988)。

這樣就有:

文章根據(jù)移動平均來求得背景曲面m*(x)，其窗口大小由變異函數(shù)所估計的變程來確定，最后由原始數(shù)據(jù)曲面(即:Z*(x))與背景曲面相減，進而得到剩余異常R(x)。

3 研究區(qū)鉛鋅地球化學異常信息提取

3.1 求取鉛鋅元素的礦化能量值

研究區(qū)鉛鋅元素的礦化能量值通過公式(4)(欒世偉，1982;斯梅斯洛夫，1985;溫世明，1987;陳履安，1989;黃永泉，2000;楊利民，2008)來求取:

其中ΔFn－成礦能量，K－元素富集系數(shù)。

3.2 異常信息提取

根據(jù)移動平均來求得背景曲面m*(x)(如圖2和圖3)，其窗口大小由變異函數(shù)所估計的變程(如表1)來確定，最后由原始數(shù)據(jù)曲面(即:Z*(x))與背景曲面相減，進而得到剩余異常R(x)(如圖4和圖6)。

從圖中可以看出:(1)鉛鋅異常的濃集中心明顯，規(guī)模較小。(2)從鉛和鋅的異常圖和背景圖對比可以看出，在低背景值地區(qū)也有很好的異常存在。

表1 拉薩－澤當?shù)貐^(qū)鉛、鋅礦化能量半變異函數(shù)特征表Table 1 Semivariogram showing lead and zinc mineralization energy for the Lhasa-Zedang area

3.3 結(jié)果對比分析及驗證

文章把用地球化學礦化能量場理論和方法所圈定的鉛和鋅的異常圖(圖4和圖6)同常規(guī)方法(斯梅斯洛夫等，1985;羅先熔等，2007)所圈定的鉛和鋅的異常圖(圖5和圖7)進行對比分析。結(jié)果表明兩者存在一定的一致性，也具有相當大的區(qū)別:

(1)一致性:從結(jié)果對比中可以看出，地球化學礦化能量場法所圈定的異常和用常規(guī)方法所圈定的異常都呈帶狀展布，大致方向是一致的。

(2)區(qū)別:常規(guī)方法是將背景值和異常下限作為一個常數(shù)來圈定異常，但大量的地質(zhì)事實表明，地球化學背景值和異常下限值不是一個常數(shù)，而是一個變量，因此沒有反應(yīng)出低背景值地區(qū)的異常(這些從圖件對比中也可以反應(yīng)出來)。而地球化學礦化能量場理論法勾繪的異常圖不僅異常范圍較集中，規(guī)模較小，濃集中心較為清楚、明顯，而且將低背景值地區(qū)的異常信息也較強的顯示出來，如:巴洛鉛鋅礦、果沙如澤鉛金礦在運用常規(guī)方法所圈定的異常圖中僅有微弱的異常顯示，而在利用礦化能量場法所圈定的異常圖中卻有較強的異常反應(yīng)。另外，有些高背景值地區(qū)的異常在利用地球化學礦化能量場法所圈定的異常中較常規(guī)方法所圈定的異常偏弱，但因其處于高背景值地區(qū)，文章仍然把它作為最好的異常。因此，用地球化學礦化能量場法所圈定的異常不僅沒有漏掉高背景值地區(qū)的異常，而且把低背景值地區(qū)的異常也較強的反應(yīng)出來?？傊?，利用礦化能量場法所圈定的異常更符合地質(zhì)實際，有利于縮小找礦靶區(qū)，能夠較準確地判斷礦化異常。

3.4 異常分級

根據(jù)對區(qū)域鉛鋅地球化學礦化能量場的研究所勾繪的研究區(qū)的鉛鋅異常分布圖(圖4和圖6)，結(jié)合其背景圖以及拉薩－澤當?shù)貐^(qū)的地質(zhì)實際，將研究區(qū)的鉛鋅異常分為三類:

Ⅰ級:異常富集中心最為明顯，或者異常中心較明顯、處于高背景值地區(qū)，且異常規(guī)模大，異常圈定性好。

Ⅱ級:異常富集中心較明顯，異常圈定性較好，但異常規(guī)模相對較小。

Ⅲ級:異常富集中心有顯示，異常有一定規(guī)模，異常圈定性好，呈星點狀散布。

圖4 拉薩－澤當?shù)貐^(qū)Pb地球化學礦化能量場異常分布圖Fig.4 Anomaly map showing Pb geochemical mineralization energy in Lhasa-Zedang

該異常分級方法一方面重點兼顧了低背景值地區(qū)的異常信息，另一方面也沒有漏掉高背景值地區(qū)的異常。圖8和圖9是用礦化能量場法所圈定的異常分級圖。

4 鉛鋅成礦遠景預測

根據(jù)以上劃分的異常類型和本區(qū)地質(zhì)實際，尤其是區(qū)內(nèi)地層、巖漿巖、斷裂構(gòu)造等特征，將拉薩－澤當?shù)貐^(qū)鉛鋅成礦遠景預測區(qū)相應(yīng)地分為三級:

Ⅰ級成礦遠景區(qū):主要包括圖中的Ⅰ類異常區(qū)，結(jié)合前人資料，該區(qū)內(nèi)鉛鋅成因類型有矽卡巖(接觸交代)型、熱液型等，其中以矽卡巖(接觸交代)型為主。矽卡巖型礦(化)體主要賦存在燕山期中酸性花崗閃長巖、黑云二長花崗巖與白堊紀塔克拉組、設(shè)興組碳酸鹽巖的接觸帶上或破碎蝕變帶中和喜馬拉雅期花崗斑巖與中二疊世洛巴堆組大理巖的接觸帶上，后因斷層影響而成為破碎蝕變帶，成礦期為喜馬拉雅期。熱液型鉛鋅礦(化)體產(chǎn)出形式多樣，有的賦存于白堊紀碎屑巖、碳酸鹽巖與燕山－喜馬拉雅期中酸性巖體的接觸帶上，有的賦存在構(gòu)造破碎帶中，有的賦存在巖體或地層的節(jié)理裂隙中，總體成礦與熱液和構(gòu)造有關(guān)，特別是巖漿熱液和次級斷裂，成礦期主要為燕山期－喜馬拉雅期。

在Ⅰ級遠景成礦區(qū)內(nèi)，鉛鋅異常主要出現(xiàn)于葉巴組、林布宗組、楚木龍組和麥隆崗組等地層區(qū)，以上地層是良好的鉛鋅礦賦礦地層;并且在大部分異常區(qū)內(nèi)，片理化巖發(fā)育，表明了斷裂構(gòu)造及其次級斷裂非常發(fā)育，燕山期、喜山期的中酸性巖體大面積出現(xiàn)且接觸帶上有矽卡巖化、角巖化等變質(zhì)作用。從圖8和圖9可以看出，該區(qū)應(yīng)是一條北東－南西方向展布的鉛鋅成礦帶，在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)礦床點的異常區(qū)可進一步擴大找礦范圍，未發(fā)現(xiàn)礦床(點)的異常區(qū)可作為重點找礦遠景區(qū)。

圖9 鋅異常分級圖(礦化能量場法圈定的異常圖)Fig.9 Classification map showing Zn anomaly extracted with mineralization energy method

在Ⅱ級成礦遠景區(qū)內(nèi)，鉛和鋅的異常也主要展布在有利于鉛鋅成礦的地層區(qū)，也有燕山－喜山期的巖體出露，斷裂和變質(zhì)作用強，可作為次級找礦遠景區(qū)。

在Ⅲ級成礦遠景區(qū)內(nèi)，地層和巖體雖利于成礦，但鉛鋅異常較弱，且斷裂和變質(zhì)作用不發(fā)育，可作為后備的找礦遠景區(qū)。

5 結(jié)論

文章通過對西藏自治區(qū)拉薩－澤當?shù)貐^(qū)1∶20萬水系沉積物信息提取的研究，首次在西藏地區(qū)運用地球化學礦化能量場法合理提取化探異常，取得以下成果:

(1)將運用地球化學礦化能量場法勾繪的異常圖與運用常規(guī)方法勾繪的異常圖相比較，表明了運用地球化學礦化能量場法圈定該地區(qū)的異常不僅行之有效，而且能夠在低背景值地區(qū)勾繪較明顯的礦致異常。

(2)用地球化學礦化能量場圈定的異常不僅沒有遺漏低背景值地區(qū)的弱小異常，而且異常范圍、規(guī)模都有很明顯的集中、縮小。用此法還能合理的解釋低背景值地區(qū)有時發(fā)現(xiàn)大礦床的現(xiàn)象。

(3)在進行異常分級時，應(yīng)將異常圖和背景圖結(jié)合起來，即將異常富集中心最為明顯或者異常中心不太明顯但處于高背景值地區(qū)作為最好的異常，不僅有效提取了低背景值地區(qū)的異常信息，另也沒有漏掉高背景值地區(qū)的異常。

(4)從地質(zhì)方面看，該區(qū)的礦化與熱液蝕變巖、次級斷裂構(gòu)造及喜山－燕山期的巖漿巖有關(guān)，這與運用地球化學礦化能量場法所圈定的礦化范圍相一致。

(5)將劃分的異常類型與本區(qū)地質(zhì)實際，尤其是區(qū)內(nèi)地層、巖漿巖、斷裂構(gòu)造等特征相結(jié)合，合理的識別出該地區(qū)的鉛鋅成礦有利地段。

致謝 研究及成文過程中，得到項目專家組成員李金高教授級高工、潘鳳雛教授級高工、惠廣領(lǐng)高級工程師、以及項目組成員等的指導和幫助，在此表示誠摯的感謝。同時衷心感謝審稿專家和編輯部同志提出的寶貴意見與建議。

［注釋］

① 西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院一分院.2007.中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告(1:250000)——拉薩市幅、澤當鎮(zhèn)幅［R］.

Chen Lu-an.1989.The ore-forming and halo-forming energy and ore-forming and halo-forming information and their application to exploration of ore deposits［J］.Geological Review，35(3):203 －210(in Chinese with English abstract)

Hou Zeng-qian，Meng Xiang-jin，Qu Xiao-Ming，Gao Yong-Feng.2005.Copper ore potential of adakitic intrusives in Gangdese porphyry copper belt:Constrains from rock phase and deep process［J］.Mineral Deposits，24:108 －121(in Chinese with English abstract)

Huang Yong-quan.2000.Estimation of mineralizatton energy and discussion of its source for the Dexing porphyry copeer deposits［J］.Jiangxi Geology，14(3):184 －189(in Chinese with English abstract)

J Maes Love.1985.Prediction and prospecting of geochemistry［M］.Beijing:Geological Publishing House:30－260(in Chinese)

Luan Shi-wei.1982.Geological and geochemical thermodynamics［M］.Chengdu:7th Department，Chengdu College of Geology:100 － 300(in Chinese)

Luo Xian-rong.2007.Exploration geochemistry［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press:200－260(in Chinese)

Meng Xiang-jin，Hou Zeng-qian，Gao Yong-feng，Huang Wei，Qu Xiaoming，Qu Wen-jun.2003.Development of porphyry copper-molybdenum-lead-zinc ore-forming system in East Gangdese Belt，Tibet:Evidence from Re-Os age of molybdenite in Bangpu copper polymetallic deposit［J］.Mineral Deposits，22(3):246 － 252(in Chinese with English abstract)

Pan Gui-tang，Li Xing-zhen，Wang Li-quan，Ding Jun，Chen Zhi-liang.2002.Preliminary division of tectonic units of the Qinghai-Tibet Plateau and its adjacent areas［J］.Geological Bulletin，21(11):701－707(in Chinese with English abstract)

Sun Hong-quan.1990.Geostatistics and its application［M］.Xuzhou:China University of Mining and Technology press:55－120(in Chinese)

Sun Hong-Quan.1997.The set of practical geostatistical procedures［M］.Beijing:Geological Publishing House:19－130(in Chinese)

Tang Ju-xing，Chen Yu-chuan，Duo Ji，Liu Hong-fei，Du Xin，Zhang Jin-shu，Zheng Wen-bao，Gao yi-ming.2009.The main types of ore deposits，metallogenic regularity and prospecting evaluation in East Gangdese metallogenic belt，Tibet［J］.Acta Minalogica Sinica，(S1):476－478(in Chinese with English abstract)

Wang Ren-duo，Hu Guang-dao.1988.The linear Geostatistics［M］.Beijing:Geological Publishing House:50－200(in Chinese)

Wen Shi-ming，Zhu Zhang-sen.1987.The application of metallogenic energy IP trend analysis in forecasting the tin deposit blind ore in Lailishan(the research on prediction of blind orebodies in statistical methods for five)［J］.Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration，9(2):123－126(in Chinese with English abstract)

Wu Xiao-bing，F(xiàn)an Liang-ming，Mao Yu-yuan.1995.Experimental study on element mineralization energy method for ore geochemistry［J］.Geology of Xinjiang，13(1):93－97(in Chinese)

Wu Xiao-bing.1994.Research on geochemical mineralization field in East Altai region［D］.Chengdu:Chengdu College of Geology:5－45(in Chinese with English abstract)

Yang Li-min，Yang Zi-an，Luo Tie-liang，Zou Lin.2008.Study on the application of ore-forming energy to the extraction of geochemical composite anomalies［J］.Mineral Resources and Geology，22(1):74－77(in Chinese with English abstract)

Zang Wen-shuan，Meng Xiang-jin，Yang Zhu-sen，Ye Pei-sheng.2007.Sulfur and lead isotopic compositions of lead-zinc-silver deposits in the Gangdise metallogenic belt，Tibet，China，and its geological significance［J］.Geological Bulletin of China，26(10):1393 － 1397(in Chinese with English abstract)

Zhao Peng-da.2004.The quantitative geology method and its application［M］.Beijing:Higher Education Publishing House:50－260(in Chinese)

［附中文參考文獻］

陳履安.1989.試論成礦成暈煙和成礦成暈信息及其找礦應(yīng)用［J］.地質(zhì)論評，35(3):203－210

侯增謙，孟祥金，曲曉明，高永豐.2005.西藏岡底斯斑巖銅礦帶埃達克質(zhì)斑巖含礦型:源巖相變及深部過程約束［J］.礦床地質(zhì)，24:108－121

黃永泉.2000.德興斑巖銅礦成礦能量估算和來源探討［J］.江西地質(zhì)，14(3):184－189

羅先熔.2007.勘查地球化學［M］.北京:冶金工業(yè)出版社:200－260

欒世偉.1982.地質(zhì)地球化學熱力學［M］.成都:成都地質(zhì)學院第七教研室(內(nèi)部教材):100－300

孟祥金，侯增謙，高永豐，黃 衛(wèi)，曲曉明，屈文俊.2003.西藏岡底斯東段斑巖銅鉬鉛鋅成礦系統(tǒng)的發(fā)育時限:幫浦銅多金屬礦床輝鉬礦 Re－Os年齡證據(jù)［J］.礦床地質(zhì)，22(3):246－252

潘桂棠，李興振，王立全，丁 俊，陳智梁.2002.青藏高原及鄰區(qū)大地構(gòu)造單元初步劃分［J］.地質(zhì)通報，21(11):701－707

斯梅斯洛夫.1985.地球化學預測與找礦［M］.北京:地質(zhì)出版社:30－260

孫洪泉.1990.地質(zhì)統(tǒng)計學及其應(yīng)用［M］.徐州:中國礦業(yè)大學出版社:55－120

孫洪泉.1997.實用地質(zhì)統(tǒng)計學程序集［M］.北京:地質(zhì)出版社:19－130

唐菊興，陳毓川，多 吉，劉鴻飛，杜 欣，張金樹，鄭文寶，高一鳴.2009.西藏岡底斯成礦帶東段主要礦床類型、成礦規(guī)律和找礦評價［J］.礦物學報，S1:476－478

王仁鐸，胡光道.1988.線性地質(zhì)統(tǒng)計學［M］.北京:地質(zhì)出版社:50－200

溫世明，朱章森.1987.成礦能量IP趨勢分析及在來利山錫礦盲礦預測中應(yīng)用(盲礦體統(tǒng)計預測方法研究之五)［J］.物化探計算技術(shù)，9(2):123－126

巫曉兵.1994.東阿爾泰地區(qū)地球化學礦化能量場研究［D］.成都:成都地質(zhì)學院:5－45

巫曉兵，范良明，毛玉元.1995.地球化學找礦中的"元素成礦能量“方法試驗研究［J］.新疆地質(zhì)，13(1):93－97

楊利民，楊自安，羅鐵良，鄒林.2008.成礦能量在化探綜合異常提取中的應(yīng)用研究［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，22(1):74－77

臧文栓，孟祥金，楊竹森，葉培勝.2007.西藏岡底斯成礦帶鉛鋅銀礦床的S、Pb同位素組成及其地質(zhì)意義［J］.地質(zhì)通報，26(10):1394－1397

趙鵬大.2004.定量地學方法及應(yīng)用［M］.北京:高等教育出版社:50－260