海子山地區(qū)1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)特征及鎢、錫異常淺析

李俊國，張成江，陳興兵，石建凡

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都610059)

研究區(qū)位于四川省巴塘縣境內(nèi)，筆者以1∶5萬水系沉積物測量為基礎(chǔ)，應(yīng)用聚類分析結(jié)果，劃分元素組合，以元素組合特征結(jié)合地質(zhì)背景，綜合找礦信息圈出綜合異常區(qū)，探究鎢、錫元素在空間分布的關(guān)系，為進(jìn)一步的找礦縮小范圍。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)地處西南三江地區(qū)義敦島弧碰撞造山帶中南部。義敦島弧碰撞造山帶開始于印支晚期(瑞替克一諾利克期)的大規(guī)模俯沖造山作用，經(jīng)歷了燕山期的碰撞造山過程，包括弧一陸碰撞與陸殼收縮加厚、造山隆升和伸展作用，最后又遭受了新特提斯時(shí)期陸內(nèi)會(huì)聚和大規(guī)模剪切平移作用的疊加改造?；鹕揭换◢徺|(zhì)巖漿活動(dòng)貫穿于島弧碰撞造山帶演化的始終［1］。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層主要有上三疊統(tǒng)圖姆溝組、上三疊統(tǒng)納拉山組、和第四系。發(fā)育一條寬約2km，呈NW向貫穿全區(qū)的熱接觸變質(zhì)巖帶。研究區(qū)內(nèi)出露巖漿巖為燕山晚期的花崗巖類，呈巖基產(chǎn)出。北部為絨依措巖體，主體巖相為似斑狀黑云母二長花崗巖，副礦物組合含錫石和方鉛礦。稀土元素含量和配分特征與“S”型花崗巖一致，該巖體為夏塞銀多金屬礦床提供了部分的成礦物質(zhì)［2］。南部為格聶巖體，主體巖相為黑云母二長花崗巖，具殼源重熔的特征，形成于后碰撞造山環(huán)境［3］。研究區(qū)強(qiáng)烈的構(gòu)造與巖漿活動(dòng)，形成了良好的成礦地質(zhì)背景如圖1。

2 景觀地球化學(xué)特征

研究區(qū)屬典型高原大陸性高山嚴(yán)寒氣候，氣溫垂直變化明顯，年平均氣溫9℃，最低氣溫－30℃，無霜期約60天。研究區(qū)年降雨量500mm左右，雪線附近降水量則為800～1 000mm。旱季和雨季分明，6～9月為多雨季節(jié)。日照長、溫度低、晝夜溫差大、無霜期短、降雪日多，每年4～9月氣候相對(duì)較好，適合野外作業(yè)。

圖1 海子山地區(qū)地質(zhì)略圖

研究區(qū)整體海拔處于4 000m以上，整個(gè)景觀區(qū)域水系較發(fā)育，水侵蝕和水搬運(yùn)作用明顯。水侵蝕機(jī)制主要是地表水和腐殖質(zhì)參與下的化學(xué)分解作用，水搬運(yùn)作用主要是正常的水交換作用、不凍結(jié)水的類毛細(xì)作用及植物根系侵蝕抽提作用，這些都加大了表生物質(zhì)的搬運(yùn)，其結(jié)果使水系沉積物中的異常流較大，異常的主要載荷粒段向細(xì)粒級(jí)段偏移。因此，該區(qū)適合開展水系沉積物測量。

3 樣品采集與分析

工作方法按照中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，DZ/T0011—91《地球化學(xué)普查規(guī)范》執(zhí)行，水系沉積物樣點(diǎn)主要布置在長度大于300m的一級(jí)水系口和二級(jí)水系中。按照500m×500m的網(wǎng)度采樣，平均密度為4樣/km2，空格率(1km2)小于1%，不出現(xiàn)或很少出現(xiàn)連續(xù)5個(gè)以上空白小格。

依據(jù)本區(qū)所處的半濕潤高寒山區(qū)地球化學(xué)景觀，以及鄰區(qū)已經(jīng)完成的1∶5萬水系沉積物測量粒度選取情況，并結(jié)合本區(qū)主攻礦種情況，水系沉積物測量樣品粒級(jí)確定為－40目。為提高采樣代表性，采樣在設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)水系上下20～30m范圍內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)取樣，混合在一起組合成一個(gè)樣品，采樣部位選擇在河床底部或河道岸邊與水面接觸處，在間隙性水流地區(qū)、干的河道或極少量水流的河道中在河床底部采樣。在水流較急的河道中選擇有利于沉積物聚集的水流變緩處、河道轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)、大轉(zhuǎn)石背后有較多細(xì)粒物質(zhì)聚集處。選擇測試17種元素，即Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Mo、W、Sn、Bi、U、Th、Cd、Co、Ni，分析測試方法采用X射線熒光光譜分析、石墨爐原子吸收分析、原子熒光光譜分析、極譜分析等。分析測試由德陽巖礦檢測中心完成，樣品分析檢出限和報(bào)出率等指標(biāo)均達(dá)到了測試要求。

4 化探異常信息提取

4.1 地球化學(xué)背景值及異常下限確定

由于分析數(shù)據(jù)中有特高值和特低值，為合理確定異常下限，工作區(qū)背景值和異常下限的確定采用迭代剔除法確定研究區(qū)元素背景值，步驟為:計(jì)算全區(qū)各元素原始數(shù)據(jù)的平均值(X0)和標(biāo)準(zhǔn)方差(S0);按X0－3S0≤X≤X0+3S0條件進(jìn)行剔除，獲得一個(gè)新數(shù)據(jù)集，對(duì)所得到的數(shù)據(jù)集重復(fù)上述處理過程，直到所有離群點(diǎn)數(shù)據(jù)全部剔除為止;計(jì)算新數(shù)據(jù)集的平均值(X1)和(S1)，則X1作為背景值，X1+2S1作為異常下限。異常下限及各指標(biāo)特征如表1。

表1 海子山地區(qū)水系沉積物參數(shù)特征(n=1734)

4.2 地球化學(xué)異常圈定

大部分?jǐn)?shù)據(jù)基本符合正態(tài)分布，少數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)迭代剔除以后也符合正態(tài)分布。數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理采用kring方法，根據(jù)異常下限值圈定單元素異常，區(qū)內(nèi)共圈定單元素異常56個(gè)。以研究區(qū)內(nèi)17個(gè)元素為變量進(jìn)行聚類分析，分析結(jié)果如圖2。

圖2 海子山地區(qū)水系沉積物元素聚類分析圖譜

據(jù)圖2將元素分為五組:Au、Cu;Ag、Zn、Ni、Co、Mo、Cd;Sb、Pb;Sn、Bi、W、As;U、Th。以單元素異常套合情況，聚類分析結(jié)果及某些元素相似的地球化學(xué)性質(zhì)為依據(jù)。將研究區(qū)內(nèi)主要成礦元素劃分為Sn－W－Bi－As;U、Th;Cu－Pb－Zn－Ag－Au－Ni－Co－Mo－Cd－Sb。將三組元素組合在一起圈定9處綜合異常。

5 重點(diǎn)綜合異常評(píng)價(jià)

主要對(duì)區(qū)內(nèi)的Sn－W－Bi－As異常進(jìn)行評(píng)述見圖3、圖4。以Sn、W為主，異常規(guī)模大，濃集中心明顯，襯度值高，濃度分帶明顯。A1濃度分帶明顯，W、Sn元素套合較好，Bi、As與W、Sn在A1區(qū)內(nèi)套合不好。Sn平均值為117.6×10－6，最高值為180×10－6，最低值為25.7×10－6;W平均值為80.56×10－6，最高值為328×10－6，最低值為7.01×10－6;Bi平均值為4.62×10－6，最高值為9.84×10－6，最低值為1.39×10－6;As平均值為72×10－6，最高值為137×10－6，最低值為18.4×10－6。綜合元素套合和水系等因素，A1區(qū)域可能存在隱伏巖體，若無隱伏巖體該異常則為上游A2控制。

圖3 海子山地區(qū)地質(zhì)略圖

圖4 Sn－W－Bi－As綜合異常

A2濃度分帶明顯，異常區(qū)處于熱接觸變質(zhì)巖帶內(nèi)，Sn、W、Bi、As套合好。Sn平均值為95×10－6，最高值為279×10－6，最低值為6.17×10－6;W平均值為31×10－6，最高值為196×10－6，最低值為2.43×10－6;Bi平均值為3.46×10－6，最高值為8.24×10－6，最低值為0.49×10－6;As平均值為102×10－6，最高值為212×10－6，最低值為6.17×10－6。Sn與W在多數(shù)礦床中相互共生［4］，Bi、As為親銅元素。在本區(qū)這些元素不僅套合好、濃度分帶明顯，顯示了良好的礦化信息。

6 W、Sn測量結(jié)果在空間上的反應(yīng)

為了討論研究區(qū)W、Sn測量結(jié)果在空間范圍內(nèi)的分布特征見圖5，首先需要明確W、Sn的地球化學(xué)性質(zhì)，包括兩個(gè)方面:①W、Sn在表生作用下的物化性質(zhì);②研究區(qū)所在區(qū)域已發(fā)現(xiàn)的W、Sn礦床W、Sn地球化學(xué)特征。

圖5 W、Sn單元素異常

Taylor S.R和McLennan SM在研究陸殼的組成與演化一書中指出W、Sn具有不同的水巖分配系數(shù)見圖6，W屬于中等可溶元素，Sn屬于不可溶元素［5］。表明W在地表運(yùn)移過程中會(huì)分餾損失，Sn完全保留在水系沉積物中。從元素本身的地球化學(xué)性質(zhì)來看，鎢屬于典型的親氧元素，它在自然界中以W6+的氧化態(tài)形式與O2－結(jié)合形成WO2－4絡(luò)陰離子，再與Fe、Mn、Ca等元素結(jié)合形成鎢酸鹽類，而錫不僅具有親氧性，還具有親鐵性、親硫性，可以在更多的地質(zhì)條件下形成多種錫的獨(dú)立礦物，如錫的氧化物、氫氧化物、硫化物、硫鹽、鈮鉭酸鹽、硅酸鹽和硼酸鹽等［6－7］。錫以氧化物的形態(tài)存在，鎢以鎢酸鹽類存在，賦存形態(tài)也表明鎢在地表遷移過程中較錫易分餾。盡管W、Sn具有不同的水巖分配系數(shù)和地球化學(xué)性質(zhì)，但是在表生作用中W、Sn化合物具難溶、化學(xué)穩(wěn)定性的特征，主要還是以物理風(fēng)化和機(jī)械搬運(yùn)為主［8］。

圖6 元素存留時(shí)間與海水/上地殼分配系數(shù)的關(guān)系［5］

研究區(qū)北部發(fā)現(xiàn)有矽卡巖型錫多金屬礦床，礦體主要賦存在花崗巖巖體的外接觸帶的碳酸鹽和變質(zhì)碎屑巖的層間構(gòu)造破碎帶中，產(chǎn)于這些受層間破碎帶控制的矽卡巖帶中。由內(nèi)接觸帶至外接觸帶出現(xiàn)W－Sn的分帶［9］。

研究區(qū)內(nèi)W、Sn異常既有套合又有分帶，從圖4可看出W處于內(nèi)帶而Sn相對(duì)處于外帶，這與研究區(qū)北部已發(fā)現(xiàn)的矽卡巖型錫多金屬礦床的分帶特征相融合，研究區(qū)內(nèi)W、Sn異常套合由元素共生與水系共同控制。研究區(qū)變質(zhì)帶外的W、Sn綜合異常A1極有可能受水系控制。區(qū)域已發(fā)現(xiàn)礦床處于受層間破碎帶控制的矽卡巖帶中而非矽卡巖帶以外。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)與W、Sn的空間分布可認(rèn)為綜合異常A2具有成礦潛力。

7 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

水系沉積物測量圈定的異常與已知礦點(diǎn)和礦化點(diǎn)融合程度高，與區(qū)內(nèi)巖漿和構(gòu)造關(guān)系緊密，說明本次水系沉積物測量圈定的異常準(zhǔn)確可靠;通過元素組合劃分、Sn－W－Bi－As綜合異常評(píng)價(jià)、W、Sn測量結(jié)果在空間上的分布等，進(jìn)一步論證了A2具有成礦潛力，縮小了找礦范圍。

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