柴達(dá)木山南坡金銅礦土壤地球化學(xué)研究與找礦

徐 彬，王權(quán)鋒，童?？?，柳炳利，張 立

(1.成都理工大學(xué)數(shù)學(xué)地質(zhì)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610059;2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海西寧 810012)

0 前言

本預(yù)查區(qū)位于青海省大柴旦鎮(zhèn)塔塔棱河中下游一帶，西起超力本陶勒蓋，東至寶里土里蓋南。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，多家單位在區(qū)域內(nèi)開展地質(zhì)礦產(chǎn)普查工作:1975～1980年，青海省第一區(qū)調(diào)隊(duì)在測(cè)區(qū)開展“大柴旦幅”1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，初步查明了區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造及礦產(chǎn)特征，發(fā)現(xiàn)一批以銅為主的多金屬礦(化)點(diǎn)，為以后的地質(zhì)工作提供了基礎(chǔ)性地質(zhì)資料;1995年青海省物勘院在區(qū)內(nèi)開展了1∶20萬(wàn)“大柴旦幅”區(qū)域化探掃面工作，發(fā)現(xiàn)了塔塔棱河流域以金為主的Sn、W、Ag等綜合異常，并對(duì)部分異常做了踏勘性檢查;1996年青海省物勘院在本區(qū)選擇了1∶20萬(wàn)新圈定的大柴旦東山異常區(qū)、達(dá)肯大坂異常、超力本陶勒蓋異常，進(jìn)行了小面積1∶5萬(wàn)～1∶2.5萬(wàn)地球化學(xué)調(diào)查及金異常查證項(xiàng)目，進(jìn)一步圈定了異常范圍，發(fā)現(xiàn)了幾處找礦線索及礦化顯示地段;1999年青海省第二地質(zhì)隊(duì)在大柴旦柴達(dá)木山南坡開展的1∶5萬(wàn)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查，完成470km2的水系沉積物測(cè)量，進(jìn)一步濃集了異常中心，初步查明了區(qū)內(nèi)的地球化學(xué)特征，大致了解了異常區(qū)的成礦地質(zhì)背景。

本文首先對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了1∶1萬(wàn)地質(zhì)草測(cè)工作，在了解研究區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)6km2地區(qū)開展1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)采樣工作，運(yùn)用土壤地球化學(xué)方法總結(jié)元素分布、遷移富集的規(guī)律，采用分形含量梯度法進(jìn)一步圈定異常，最后以探槽工程驗(yàn)證方式對(duì)異常進(jìn)行了查證，圈定了一處找金靶區(qū)和一處找銅靶區(qū)，為進(jìn)一步勘查工作提供線索與依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

預(yù)查區(qū)位于柴北緣造山帶(南部)與南祁連造山帶(北部)兩個(gè)構(gòu)造單元交匯處的宗務(wù)隆山晚古生代－早中生代裂陷帶上(見圖1)。所在的宗務(wù)隆山裂陷帶出露地層主要為下志留統(tǒng)淺海相復(fù)理式層系，次為二疊統(tǒng)碎屑巖、灰?guī)r建造。區(qū)內(nèi)有近東西向斷裂和北西向次級(jí)斷裂分布，并有規(guī)模不大的破碎蝕變帶形成。預(yù)查區(qū)西北部有塔塔棱河斑狀花崗巖體。其中，1∶1萬(wàn)土壤測(cè)量工作區(qū)在預(yù)查區(qū)的西岔。

預(yù)查區(qū)1∶1萬(wàn)地質(zhì)草測(cè)工作主要以穿越法為主，輔以少量追索法。填圖單位劃分到巖性層，對(duì)含礦層位劃分到巖性段。與礦化有關(guān)的地層、構(gòu)造蝕變帶、礦化帶等重點(diǎn)成礦有利部位進(jìn)行了加密觀測(cè)與追索。經(jīng)過(guò)1∶1萬(wàn)地質(zhì)草測(cè)工作可知，預(yù)查區(qū)內(nèi)大面積出露的地層主要為志留系、二疊系和第四系。第四系主要為含礫砂土構(gòu)成的沖洪積層。志留系為一套淺變質(zhì)的砂巖和板巖，巖石類型主要為巖屑砂巖類和千枚巖類兩種。二疊系可分為上下兩個(gè)地層單元:諾音河群和巴音河群，二者連續(xù)沉積。根據(jù)其巖性組合特征，巴音河群可劃分為上部碳酸鹽巖組和下部碎屑巖組。巴音河群在預(yù)查區(qū)內(nèi)廣泛分布，與志留系呈不整合接觸，或呈斷層接觸。沿?cái)嗔褞Ц浇闹玖粝?、二疊系中發(fā)育有黃褐色破碎蝕變帶。二疊系地層巖石主要以砂巖、礫巖和砂礫巖為主，砂礫巖主要分布在工區(qū)西岔的東邊，其中以二疊系巴音河群與金的成礦關(guān)系最為密切。圖2為預(yù)查區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖。

預(yù)查區(qū)內(nèi)有近東西向斷裂和北西向次級(jí)斷裂分布，并有規(guī)模不大的破碎蝕變帶形成。區(qū)內(nèi)以發(fā)育近東西向構(gòu)造(宋彪等，2004;徐開禮，2007)為特征，以塔塔棱河?xùn)|西地段為界，將近東西褶斷帶分為南、北兩個(gè)亞帶。預(yù)查區(qū)位于南亞帶，該亞帶由兩組向斜和向斜間一條主干斷裂組成，總體走向近東西，部分地段為北東東和北西西向。宗務(wù)隆山斷裂呈東向西從研究區(qū)中部穿過(guò)，并切割了北西向斷裂的次級(jí)構(gòu)造。根據(jù)構(gòu)造條件，該斷裂是研究區(qū)重要的控礦及導(dǎo)礦構(gòu)造，這形成了區(qū)內(nèi)有利的成礦地質(zhì)環(huán)境和賦礦空間。巖漿侵入活動(dòng)對(duì)本預(yù)查區(qū)金礦化的形成具有重要作用(邱家驤，2001;徐耀鑒，2007)。預(yù)查區(qū)內(nèi)常見的是印支期后期形成的脈巖，以及熱液活動(dòng)形成的蝕變巖帶，越靠近巖體，蝕變巖帶的分布越密集。本區(qū)的金礦化不論從成礦時(shí)間，還是空間展布(主要賦存在二疊系中)規(guī)律上分析，都有自身的特點(diǎn)，其主要成礦時(shí)間都應(yīng)該在印支期。

2 土壤地球化學(xué)異常圈定

2.1 地球化學(xué)樣品采集、加工、測(cè)試及背景特征

表1 測(cè)量元素的地球化學(xué)特征參數(shù)表及研究區(qū)元素含量背景值Table 1 Parameters of element geochemical characteristics and background values of elements in the study area

根據(jù)沿構(gòu)造接觸帶找礦的思路，布設(shè)原則為沿主斷裂走向控制研究區(qū)內(nèi)主要斷裂交匯部位、蝕變帶和二疊系含礦地層。土壤地球化學(xué)測(cè)量以100m×20m網(wǎng)度(見圖3)為基準(zhǔn)。取樣對(duì)象為土壤B層，深度約30cm，以10m范圍內(nèi)多坑法采樣組合成單樣，采樣面積6km2，采樣粒級(jí)為－10～+60目，采樣密度為551點(diǎn)/km2。

共采集土壤樣品3307個(gè)，采用化學(xué)光譜法對(duì)Au元素進(jìn)行分析，原子熒光法對(duì)As和Sb兩種元素進(jìn)行分析，原子吸收法對(duì)Cu、Pb和Zn三種元素進(jìn)行分析。各元素地球化學(xué)特征參數(shù)如表1所示。

與我國(guó)半干旱荒漠區(qū)土壤元素平均含量相比，研究區(qū)相對(duì)富集 Au、As、Cu，而 Pb、Zn 則與半干旱荒漠區(qū)元素背景相當(dāng)，無(wú)明顯集散，Sb雖然濃集較好，但富集情況較差，因此不能認(rèn)為其相對(duì)富集。其中 Au、As、Sb 和 Cu、Pb、Zn 的在一定程度上揭示研究區(qū)成礦(伴生)和非成礦礦種。也就是說(shuō)，從地球化學(xué)角度認(rèn)為Au、Cu乃研究區(qū)主要成礦礦種，As、Sb是一種伴生(指示)元素。

2.2 地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理

(1)單元素異常分析

本文采用分形含量面積法(陳聆，2004;李湘凌等，2009;井國(guó)正等，2010;陳聆，2011;胡青化等，2011)和分形含量梯度法(吳艷蕾，2006;郭科等，2007;陳聆等，2012;柳炳利，2012)確定各元素的異常下限并圈定異常濃集區(qū)域，用分形含量梯度法圈定的分帶序列作參考，再結(jié)合其所指示地質(zhì)、礦化意義、異常分布、面積、形狀作進(jìn)一步修正確定其實(shí)用分帶序列，結(jié)果見表2所示。

表2 用分形含量梯度法圈定的分帶序列及實(shí)際取值Table 2 Zoning sequence delineated by fractal content-gradient method and actual values

各單元素異常圖如圖4～圖9所示:

Au和Cu是該區(qū)的主要成礦元素。由各單元素的異常圖可以看出，Au、As、Sb的異常區(qū)域大致相同，主要分布于土壤地球化學(xué)測(cè)區(qū)的南邊和北邊;Cu、Pb、Zn的異常區(qū)域大致相同，主要分布于土壤地球化學(xué)測(cè)區(qū)的中部。Au、As、Sb 的異常區(qū)域與 Cu、Pb、Zn異常區(qū)域大致相反。測(cè)區(qū)內(nèi)元素含量的空間分布受其區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景和成礦作用的制約，其分布特征亦是區(qū)內(nèi)地質(zhì)、構(gòu)造、巖漿巖及礦化特征的反映或指示(程乃福，2011)。因此，圈定的地球化學(xué)異?？蔀閰^(qū)內(nèi)的地質(zhì)找礦提供了有效的地球化學(xué)異常信息。

(2)組合素異常分析

對(duì)研究區(qū)六種元素進(jìn)行因子分析(郭科等，2003;何曉群，2004;時(shí)艷香等，2004;蒙勇等，2011;呂文杰等，2012)，研究其元素組合方式。由因子分析的旋轉(zhuǎn)矩陣(見表 3)可以看出，Cu、Zn、Pb、Au、As、Sb六種元素簡(jiǎn)化成兩個(gè)因子，每個(gè)因子代表一個(gè)元素組合，則得到兩種地球化學(xué)區(qū)分類型:一組為Au－As－Sb，其含量分布頗有相似，濃集區(qū)域基本位于二疊系，Au和As相對(duì)套合較好;另一組為Cu－Pb－Zn，它們?cè)诤糠植忌霞扔泄残砸泊嬖诓煌?，Cu、Zn的濃集區(qū)域套合較好，主要見于志留系。

表3 因子分析旋轉(zhuǎn)矩陣Table 3 Rotation matrix of factor analysis

根據(jù)元素組合特征，分別繪制Au－As－Sb和Cu－Pb－Zn組合異常圖，圖10和圖11中可以清楚反映元素組合異常與地層的相互關(guān)系。

根據(jù)異常元素組合、面積強(qiáng)度、地質(zhì)環(huán)境、空間展布等因素進(jìn)行篩選，剔除個(gè)別弱異常，將地質(zhì)環(huán)境、空間、成因上有明顯聯(lián)系的一組元素異常迭加部分及個(gè)別高強(qiáng)度單元素異常進(jìn)行綜合圈定。全區(qū)共圈定綜合異常9處，編號(hào)登記9處，分別為HS1綜合異常(Cu－Au－Zn－Pb－As－Sb)、HS2綜合異常(Au－As)、HS3綜合異常(Cu－Pb－Zn)、HS4綜合異常(Au－As－Sb)、HS5綜合異常(Au－As－Sb)、HS6綜合異常(Au－As－Sb)、HS7綜合異常(Cu－Pb－Zn)、HS8綜合異常(Cu－Pb－Zn)、HS9綜合異常(Cu－Pb－Zn)，如圖12所示。其中，HS1綜合異常(Cu－Au－Zn－Pb－As－Sb)位于研究區(qū)東北部。該異常主要位于志留系，該異常面積最大，其Cu，As，Pb套合關(guān)系優(yōu)于其它異常，具有中低溫?zé)嵋篊u多金屬礦床組合特征。HS6綜合異常(Au－As－Sb)異常位于研究區(qū)中部偏西，出露地層主要為二疊系砂礫巖、礫巖、砂巖，該異常元素重合良好，面積大，強(qiáng)度高，濃集中心顯著，可以認(rèn)為此地段具有金多金屬礦的成礦前景。HS7綜合異常(Cu－Pb－Zn)位于研究區(qū)南西部。該異常位于志留系，異常面積大，異常區(qū)內(nèi)Cu，Pb、Zn的背景值明顯高于全區(qū)，濃集中心套合明顯，異常受斷層和地層控制明顯，成礦地質(zhì)背景較好。

3 工程驗(yàn)證

為了追索、揭露、系統(tǒng)控制地表礦(化)體和土壤化探測(cè)量推斷的礦致異常，基本掌握礦(化)體及含礦地質(zhì)體、含礦蝕變帶的分布情況，在研究區(qū)的有利地段進(jìn)行了槽探工作(見圖12)。經(jīng)探槽工程驗(yàn)證，在二疊系地層中，位于HS6綜合異常(Au－As－Sb)中的Tc39號(hào)和Tc40號(hào)探槽經(jīng)初步化學(xué)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)2處金礦化點(diǎn)。Tc39號(hào)探槽的蝕變帶位置沿近北西向展布，寬約為8m，兩側(cè)延伸50m左右，金的最高品位為1.69g/t，平均品位約為1.1g/t;Tc40號(hào)探槽的蝕變帶位置沿近北西向展布，寬約為4m，兩側(cè)延伸40m左右，金的最高品位為0.99g/t，平均品位約為0.5g/t。在志留系地層中，位于HS1綜合異常(Cu－Au－Zn－Pb－As－Sb)的Tc17號(hào)和Tc29號(hào)探槽經(jīng)初步化學(xué)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)2處銅礦化體。Tc17號(hào)探槽的蝕變帶位置沿近北西向展布，寬約為5m，兩側(cè)延伸60m左右，銅的最高品位為2.14%，平均品位約為1.0%;Tc29號(hào)探槽的蝕變帶位置沿近北西向展布，寬約為3m，兩側(cè)延伸40m左右，銅的最高品位為1.05%，平均品位約為0.63%。由此，可圈定兩個(gè)找礦靶區(qū)，其中，在志留系地層中的為找銅的主要靶區(qū)Cu－I，在二疊系地層中的為找金的主要靶區(qū)Au－I，如圖12所示。建議對(duì)這兩處靶區(qū)進(jìn)一步展開找礦工作。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

(1)本次土壤地球化學(xué)測(cè)量基本能客觀有效地反映測(cè)區(qū)地球化學(xué)場(chǎng)特征，在構(gòu)造、蝕變發(fā)育較好的區(qū)域均有化探異常顯示。通過(guò)槽探工程揭露，品位較好的槽探化學(xué)樣均位于化探異常圈定的范圍內(nèi)，凸顯地球化學(xué)找礦效果，為區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查提供了豐富完整的地球化學(xué)找礦信息。

(2)統(tǒng)計(jì)對(duì)比表明，土壤化探樣，除As高于巖石平均含量外，其余5種元素與巖石樣平均值相當(dāng)，即土壤元素分布特征客觀地展現(xiàn)了研究區(qū)元素含量水平。成礦元素組合異常主要受近EW、NW向斷裂(帶)斷裂控制，同時(shí)異常的分布與地層密切非常相關(guān)，Au、As、Sb單元素異常多見于二疊系地層，個(gè)別位于二疊系地層與志留系地層接觸帶上，Cu、Pb、Zn單元素異常都位于志留系地層。

(3)野外觀察及巖礦測(cè)試已見到含金礦物及金礦化蝕變現(xiàn)象，巖石中金元素以碎屑巖形式賦存，金含量相對(duì)較高符合酸性侵入巖特點(diǎn)。在研究區(qū)內(nèi)二疊系中發(fā)現(xiàn)金礦化點(diǎn)，金礦化點(diǎn)呈帶狀產(chǎn)于二疊系礫巖和砂巖的蝕變帶中，地表可見褐鐵礦化和赤鐵礦化等。在志留系中發(fā)現(xiàn)銅礦化體，呈脈狀產(chǎn)出于志留系砂板巖的石英脈中，地表可見孔雀石化，脈體中可見黃銅礦化、黃鐵礦化等。

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