遼東地區(qū)金地球化學異常評價

徐 山，潘海濱，劉長純，汪志剛

1.吉林省第一地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長春 130033；2.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽 110034

0 引言

遼東地區(qū)是我國重要的金礦成礦區(qū)，目前已發(fā)現(xiàn)有上百個金礦床（點），其中包括貓嶺、五龍、白云、小佟家堡子和四道溝等大型、超大型金礦，成礦遠景極為廣闊。本文以遼東地區(qū)Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W 和 Zn 等 11種元素的1/200 000化探數(shù)據(jù)為基礎，應用多元統(tǒng)計分析方法和定性數(shù)據(jù)分析方法，從元素組合及其空間分布特征角度出發(fā)[1-4]，識別并綜合評價區(qū)內(nèi)Au地球化學異常，為下一步地質(zhì)勘查及找礦工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

遼東古元古裂谷是發(fā)育在太古代克拉通之上的陸間裂谷，由厚度近萬米的古元古代遼河群地層以及不同演化階段的巖漿巖組成。裂谷的形成大致可分為拉張裂解、快速沉降、慢速沉降、回返消亡等4個階段[5-7]。

裂谷區(qū)內(nèi)遼河群地層自下而上依次為：浪子山組、里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組。位于下部的浪子山組、高家峪組及里爾峪組，巖性主要以變粒巖、淺粒巖、變質(zhì)火山巖為主，夾白云質(zhì)大理巖。中部的大石橋組，巖性有條帶狀方解大理巖、石英方解大理巖、黑云變粒巖、矽線二云片巖、透閃大理巖、白云大理巖夾變粒巖、千枚巖片巖等。上部的蓋縣組，其原巖是一套粘土—半粘土巖夾陸源碎屑巖建造，全組按巖性下部層位以二云片巖為主，夾石榴十字二云片巖、矽線二云片巖，上部層位以絹云綠泥片巖、千枚巖為主，夾變質(zhì)砂巖及板巖。

裂谷區(qū)經(jīng)歷了兩次重要的構造運動——古元古代造山運動和中生代造山運動。前者形成的近東西向巨型復式褶皺和同方向的斷裂構造貫穿全區(qū)，共同構成了本區(qū)的區(qū)域構造格架。后者形成的斷裂構造疊加在這個構造格架之上，使得區(qū)域內(nèi)的構造面貌變得更加復雜。其中最為發(fā)育的北東向、北北東向和北西向斷裂構造對工作區(qū)內(nèi)中生代巖漿活動以及金礦成礦起到了關鍵性的作用。

工作區(qū)內(nèi)巖漿活動十分強烈，且具多期性，按巖漿活動時代可劃分為兩期。第一期是發(fā)生在元古宙（主要是古元古代及中元古代時期）的中基性—中酸性巖漿活動，包括雙峰式火山巖、條痕狀花崗巖以及二長花崗巖等；第二期是在中生代發(fā)生的以中酸性為主的巖漿侵入活動，三股流、臥龍泉、雙頂溝等花崗巖類巖體即為此期的產(chǎn)物?，F(xiàn)有研究結果表明，中生代的巖漿活動與裂谷內(nèi)金礦的形成起著至關重要的作用[8-9]。

2 區(qū)域地球化學特征

2.1 金及其指示元素的基本地球化學參數(shù)

研究區(qū)內(nèi) Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W和Zn等11種元素地球化學參數(shù)見表1。

表中數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)內(nèi)金平均質(zhì)量分數(shù)為1.23×10-9，低于華北地臺北緣水系沉積物中金的背景值1.82×10-9[10]，但其變異系數(shù)較高，接近于3，表明區(qū)內(nèi)金離散程度高、局部富集的趨勢明顯，利于金的成暈成礦。

2.2 Au含量空間分布特征

圖1為工作區(qū)金等值線圖。由圖可見，工作區(qū)內(nèi)Au含量分布具有以下特征：

(1)金含量總體上具有西高東低的特點，在東西方向上呈波動性變化，表現(xiàn)為自西向東的高—低—次高的變化特點；

(2)3條含量帶均呈北東 向展布，自西向東分別為：臥龍泉—隆昌高含量帶、大營子—灌水低含量帶和五龍—下露河次高含量帶。

(3)與3條含量帶對應的地質(zhì)單元分別是：臥龍泉—隆昌高含量帶以遼河群蓋縣組、大石橋組以及中生代花崗雜巖為主；大營子—灌水低含量帶則以遼河群之里爾峪組、高家峪組以及古元古代條痕狀花崗巖為主，中生代花崗巖次之；五龍—下露河次高含量帶以遼河群地層為主，但蓋縣組、大石橋組所占比例明顯較西部要少，丹東五龍地區(qū)巖漿活動較為發(fā)育，廣泛出露元古代及中生代花崗巖。

表 1 遼東地區(qū)區(qū)域化探11種元素地球化學參數(shù)特征表Table 1 Geochemical parameters features of regional geochemical exploration of 11 elements in Liaodong area

圖 1 遼東地區(qū)金等值線圖Fig.1 The contour line map of Au in the East Liaoning area

3 金及其指示元素的地球化學異常特征

3.1 金地球化學異常分布特點

研究區(qū)內(nèi)金地球化學異常明顯具有北東成帶以及局部成群的分布特征（見圖2）。

（1）區(qū)內(nèi)異常自西向東可劃分為2個平行分布的北東向金異常帶，即西部臥龍泉—隆昌金異常帶和東部丹東—桓仁鴨綠江金異常帶。西部金異常帶規(guī)模及帶內(nèi)異常數(shù)量均遠超東部金異常帶。

（2）區(qū)內(nèi)金異常分布還具有局部成群的特征，形成多個相對集中的金異常集中區(qū)，規(guī)模較大的異常集中區(qū)有貓嶺集中區(qū)、青城子集中區(qū)以及五龍集中區(qū)。

3.2 典型Au異常

本次研究共收集遼東地區(qū)金礦床（點）,其中61個金礦床（點）與金異常套合關系較好。這些金礦床可分為兩類：一類是與古元古代地層有關的金礦，典型金礦床為白云、貓嶺和小佟家堡子金礦床；另一類則是與中生代侵入巖有關的金礦床，典型金礦床為五龍金礦床。在本次研究中將與典型礦床對應的異常稱之為典型異常，分別命名為為白云式、貓嶺式、五龍式、小佟家堡子式典型金地球化學異常。

3.2.1 典型異常特征

圖 2 遼東地區(qū)金地球化學異常及金礦分布圖Fig.2 Comprehensive map of Au geochemical anomalies and gold deposits in the East Liaoning area

表2顯示，典型礦床金異常特點鮮明：異常規(guī)模大、含量高，具有多個濃集中心，異常分帶明顯，異常主要受北東向斷裂構造控制作用明顯。

3.2.2 典型異常相關元素組合異常研究

為查明研究區(qū)內(nèi)金地球化學組合異常及其特征，本次工作以典型異常為研究對象，分別應用聚類分析和因子分析[11]等多元統(tǒng)計方法，通過對典型異常中 Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W和Zn等11種元素的分類及相關性研究，進而總結出不同典型異常的元素組合特征。

（1）R型聚類分析方法：以4個典型異常內(nèi)Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W、Zn等11種元素為研究對象， 采用R型聚類分析方法定量分析元素間的親疏程度，從而找出不同典型異常的組合異常元素，R型聚類分析成果見圖3。依據(jù)聚類分析譜系圖，不同典型礦床元素組合可以歸納為：白云金礦床組合異常為Ag、Au、Pb、Zn、Hg；貓嶺金礦床組合異常為Ag、Cu、Pb、Zn、Au、Hg；小佟家堡子金礦床組合異常為As、Au、Cu、Sb、Zn、Hg；五龍金礦床組合異常為As、Bi、Au、W。

（2）R型因子分析方法：R型因子分析方法是甄別典型礦床成礦指示元素的一種有效方法。通過對4個典型礦床礦區(qū)內(nèi)化探數(shù)據(jù)進行R型因子分析的結果顯示，不同類型金礦床成礦因子的元素組合存在一定的差異性，可以歸納出不同的元素組合結構：白云金礦床組合異常為Au、Ag、Hg、Pb、Sb、Zn、As；貓嶺金礦床組合異常為Au、Ag、Pb、Zn、Sb、Cu；小佟家堡子金礦床組合異常為Au、As、Cu、Hg、Sb、Zn、Pb、Bi；五龍金礦床組合異常為Au、As、Bi、W。

表 2 典型金異常特征統(tǒng)計表Table 2 The characteristics of Au geochemical anomalies of typical anomalies

圖 3 遼東地區(qū)典型金礦床元素聚類分析圖Fig.3 Cluster analysis of typical gold deposits in the East Liaoning area

最后，通過對比上述不同方法的研究成果，依據(jù)結果中元素的重現(xiàn)性，得出4種類型金礦典型礦床的元素組合異常結構：白云金礦床為Au-As-Sb型，貓嶺金礦床為Au-As-Bi-Mo型，小佟家堡子金礦床為Au-As-Bi-Mo-Sb型，五龍金礦床為Au-As-Bi-W型。

4 影響Au地球化學異常形成及分布的有關因素

研究表明，研究區(qū)內(nèi)影響金地球化學異常分布的主要有地層（大石橋組、蓋縣組）、巖漿活動（中生代中酸性花崗巖類）、斷裂構造等因素[12]。

（1）遼河群大石橋組、蓋縣組地層是影響遠景區(qū)Au地球化學異常分布的重要因素之一。研究區(qū)內(nèi)蓋縣組、大石橋組在區(qū)內(nèi)具有分布廣泛、厚度巨大的特點，這兩組地層中的陸源碎屑巖中微金質(zhì)量分數(shù)約2.5×10-9，遠高于遼河群的背景值1.0×10-9[13]，可以為金礦的成礦、成暈提供充足的物源；而蓋縣組、大石橋組中富含的的石墨、砷等元素，也是區(qū)域內(nèi)金的富集的有利條件。

（2）中生代中酸性巖漿侵入活動是研究區(qū)內(nèi)影響Au富集、活化的另一個重要因素。中生代強烈的巖漿活動在為研究區(qū)內(nèi)金的活化、遷移提供了充足的熱源的同時，也為該地區(qū)金元素的成暈、成礦作用提供了具有部分物源的熱液。

（3）研究區(qū)內(nèi)以北東向、北西向為主的斷裂構造系統(tǒng)也是控制研究區(qū)內(nèi)金地球化學異常分布的主要因素。

5 金地球化學異常綜合評價

本次金地球化學異常評價的目的是在已圈定的金地球化學異常中優(yōu)選出礦致異常，并完成礦致異常分類，從而為未來金礦勘查工作指明找礦方向。

5.1 礦致異常優(yōu)選

本次研究中礦致異常的優(yōu)選、分類采用的數(shù)據(jù)處理方法為特征分析和對應分析方法。

特征分析是一種定性數(shù)據(jù)處理方法，它首先建立已知含礦異常的成礦概率與地球化學變量之間的關系，并以之為模型來評價未知異常的成礦可能性，對未知異常是否含礦作出評價。

5.1.1 定量評價模型

以含有金礦化的21個異常（即含礦異常）作為模型單元，選擇與金異常相關的地質(zhì)信息和地球化學信息共計37個為變量，應用特征分析方法構建了定量評價模型：

式中：yi為單元聯(lián)系度，用以表征第i個單元成礦可能性的大??；i為預測單元編號，i =1，2，3，4… 21；j為變量順序號，j=1,2,3，…20；aj為第j個變量權系數(shù)，用以表達變量與單元聯(lián)系度之間的親近程度；Xij為第i個單元第j個變量取值。

通過評價模型計算，21個含礦異常中最小的單元聯(lián)系度值為0.404 2。

5.1.2 礦致異常判別結果

應用已建立的定量評價模型計算出每個異常的聯(lián)系度yi，以21個含礦異常中最小的單元聯(lián)系度值為0.404 2為閥值，優(yōu)選出62個超過閥值的異常。依據(jù)特征分析原理，可將該62個異常視之為礦致異常。再根據(jù)礦致異常聯(lián)系度分布特點，以聯(lián)系度0.75、0.60、0.50為分界線，最終將異常分為A、B、C、D等4個級別（圖4）。分類結果為：A級異常7個，B級異常20個，C級異常12個，D級異常23個，其中A級異常聯(lián)系度超過0.75，成礦概率最高。

5.2 礦致異常分類

礦致異常分類采用對應分析方法，由于白云、貓嶺、小佟家堡子和五龍等4個典型異常分別分布在4個不同的簇群中，根據(jù)對應分析原理，每個簇群中的異常與相對應的典型異常具有相似或相近的特征，可以將其劃分為同一種異常類型。據(jù)此將每個異常群以典型異常分別命名為白云式異常、貓嶺式異常、五龍式異常和小佟家堡子式異常，每種異常類型的數(shù)量分別是：4個白云式異常，36個貓嶺式異常，11個五龍式異常，11個小佟家堡子式異常。異常分類結果見（圖5）。

5.3 評價

5.3.1 礦致異常分布特征

依據(jù)異常的空間分布形態(tài)看，遼東地區(qū)金地球化學異常在空間上呈北東向平行分布的東、西兩個異常帶。

圖 4 礦致異常聯(lián)系度曲線圖Fig.4 The connection diagram of ore-caused anomalies

圖 5 遼東地區(qū)金地球化學異常分類圖Fig.5 The classifi cation of Au geochemical anomalies in Liaodong area

東部金異常帶規(guī)模規(guī)模較小，可細分成兩個區(qū)帶：丹東五龍異常區(qū)帶異常數(shù)量僅有5個，但異常規(guī)模較大且相對集中，并均有礦化；長甸—太平哨異常區(qū)帶異常數(shù)量13個，但異常面積小，且相對分散，含礦異常僅有1個。

從數(shù)量和規(guī)模上看，西部金異常帶遠超東部，南自蓋縣貓嶺起，經(jīng)岫巖縣至鳳城青城子、草河口形成一條大約300 km的金異常帶，整體上自西向東可分為3個北東向的異常區(qū)帶：高屯—析木鎮(zhèn)異常區(qū)帶異常數(shù)量為10個，主要分布在大石橋高屯鎮(zhèn)—海城析木鎮(zhèn)一帶，其中含礦異常3個；萬?！喑亲赢惓^(qū)帶異常數(shù)量為20個，異常沿蓋州萬福鎮(zhèn)—鳳城青城子—草河口一線分布，含礦異常9個；臥龍泉子—黃花甸異常區(qū)帶異常數(shù)量14個，異常主要在蓋州臥龍泉—鳳城黃花甸一帶分布，其中含礦異常3個。

5.3.2 找礦方向

根據(jù)以上研究成果，各異常分區(qū)內(nèi)異常分布特征及找礦建議見表3。

表 3 異常分布特征及找礦建議Table 3 Distribution features of anomalies and prospecting suggestions

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