罕哲尕能銅金礦區(qū)微量元素地球化學特征及其地質意義

古麗給娜，帕拉提·阿布都卡迪爾，杜興旺，米爾班古麗·庫爾班江

（1.新疆大學地質與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.新疆維吾爾自治區(qū)有色地質勘查局七○六隊，新疆阿勒泰836500）

罕哲尕能銅金礦區(qū)微量元素地球化學特征及其地質意義

古麗給娜*1，帕拉提·阿布都卡迪爾1，杜興旺2，米爾班古麗·庫爾班江1

（1.新疆大學地質與礦業(yè)工程學院，新疆烏魯木齊830047；2.新疆維吾爾自治區(qū)有色地質勘查局七○六隊，新疆阿勒泰836500）

在地球化學中，微量元素是一個相對概念，通常將自然體系中含量低于0.1%的元素稱為微量元素。由于在不同條件下，微量元素的演化規(guī)律基本一致，所以可以指示物質的來源和地質體的成因。利用多元統(tǒng)計方法，對新疆吉木乃縣罕哲尕能銅金礦區(qū)巖石地球化學樣品所含微量元素進行相關性分析、聚類分析，以查明以Au為主的微量元素地球化學特征。研究結果顯示，研究區(qū)Au和As這2種元素活動性強，分異程度高，利于富集成礦，指示研究區(qū)在下一步找礦中應以尋找Au金屬礦為重點。

罕哲尕能；微量元素；相關性分析；聚類分析

近年來，微量元素地球化學得到了迅猛發(fā)展和廣泛應用。作為地球化學領域里的一個重要分支學科，微量元素地球化學研究微量元素在地球及其子系統(tǒng)中的分布、化學作用及化學演化，它根據系統(tǒng)的特征和微量元素的特性，闡明他們在地球系統(tǒng)中的分布、分配、在自然體系中的性狀、在自然界的遷移和演化的歷史。在地球化學中，微量元素是一個相對概念，一般認為微量元素以低濃度（活度）為主要特征，其行為服從稀溶液定律（亨利定律）和分配定律；自己往往不能形成獨立礦物，而被容納在由其他組分所組成的礦物固溶體、熔體或流體相中，在大多數情況下，微量元素以類質同象形式進入固溶體。由于在不同條件下，微量元素的演化規(guī)律基本一致，所以可以指示物質的來源和地質體的成因。

1　區(qū)域地質背景

罕哲尕能銅礦區(qū)位于薩吾爾晚古生代島弧東段，位于著名的中亞哈薩克斯坦扎爾瑪—薩吾爾金銅成礦帶向東延伸帶上，是新疆東準噶爾地區(qū)重要的金、銅金多金屬成礦帶區(qū)帶。已發(fā)現(xiàn)了闊爾真闊臘、布爾克斯岱等金礦床和塔斯特、黑山頭、科克闊臘金銅等一系列礦點、礦化點（楚德元，2007）。

罕哲尕能礦區(qū)的大地構造位置處于西準噶爾西緣薩吾爾晚古生代島弧東段，屬于在不成熟的加里東新陸殼之上發(fā)展起來的晚古生代島弧帶，成礦區(qū)帶屬哈薩克斯坦扎爾瑪—薩吾爾金銅成礦帶（李光明等，2008；尹意求等，2009，郭正林等2010）。

2　礦區(qū)地質特征

礦區(qū)內出露地層為泥盆系中統(tǒng)薩吾爾山組（D2s）、泥盆系上統(tǒng)塔爾巴哈臺組（D3t）和石炭系下統(tǒng)黑山頭組（C1h）。其中泥盆系中統(tǒng)薩吾爾山組（D2s）的地層是金銅礦化的主要層位，闊爾真闊臘金礦床、科克闊臘金礦點均產于該地層內。石炭系下統(tǒng)黑山頭組（C1h）的層位與金礦化關系密切，布爾克斯岱金礦床、罕哲尕能金礦床產于該層位內。

礦區(qū)內主要構造為北西向斷裂，其次為北東向、近東西向構造，褶皺構造不發(fā)育。斷裂主要形成于華力西中晚期和燕山—喜馬拉雅期，是重要的控巖控礦構造，它們既是主要的導礦構造，同時又是重要的容礦構造。

3　礦區(qū)微量元素地球化學特征

在研究區(qū)中采集了各類巖（礦）石樣品并測試了14種元素：As、Sb、Bi、Cu、Zn、Cd、Ni、Co、Pb、Sn、W、Mo、Ag、Au，元素的含量變化及數據結構特點反映了礦區(qū)微量元素的地化特征。

3.1單元素地球化學特征

研究區(qū)巖石地球化探所測得的微量元素地球化學特征見表1。從表中可以看出14種微量元素的數理統(tǒng)計平均值從大到小依次為：Zn＞Cu＞As＞Ni＞Co＞Pb＞Au＞Sn＞Mo＞Sb＞W＞Cd＞Bi＞Ag；元素變異系數由大到小依次為：Au＞As＞Sb＞Bi＞Cd＞Mo＞Cu＞Ni＞Ag＞W＞Pb＞Sn＞Co＞Zn。元素的變異系數Cv，反映元素在地球化學作用過程中的分異程度。其中Cv＜0.6為均勻，元素活動性弱，分異程度低；Cv=0.6～1為不均勻，元素活動性較強，分異程度較高；Cv＞1為極不均勻，元素活動性極強，遷移分異程度很高。研究區(qū)內Cu、Ni、Ag、W、Pb、Sn、Co、Zn七種元素變異系數小于0.6，為分布均勻，元素活動性差，分異程度低，不利于成礦；Bi變異系數為0.66、Cd變異系數為0.65、Mo變異系數為0.6，說明這3種元素的活動性較強，分異程度較高；Au、As、Sb三種元素變異系數均大于1，為分布不均勻，說明元素活動性極強，分析程度極高，有利于成礦。

元素的富集系數C，表示金屬在地殼中的相對集中程度。富集系數不是一個固定不變的值，隨最低可采品位的變化而變化。富集系數低的元素較容易富集成礦，富集系數高的需要經過多次旋回和多次的富集作用才能達到工業(yè)開采品位。根據元素的富集系數（C），將元素分為富集元素（C＞1.2）、背景元素（1.2＞C＞0.8）和貧化元素（C＜0.8）3類，反映出元素在時間上的含量變化趨勢，從表1中可知，研究區(qū)內，As元素富集系數為20.08，Sn元素富集系數為1.33，Sb元素富集系數為1.22，屬于富集元素；Mo元素富集系數為1.19，Cd元素富集系數為0.93，Zn元素富集系數為0.88，Pb元素富集系數為0.83，Cu元素富集系數為0.81，屬于背景元素；剩余元素富集系數均小于0.8屬于貧化元素。綜上所述，除Bi、Ni、Ag外，各元素的富集系數均相對較高，其中As、Sb、Mo、Sn富集系數均大于1.00，這4種元素中As的富度系數為20.08，說明該元素強富集，利于成礦。Au富度系數0.74，Cu富度系數0.81，說明元素相對較富。

表1　研究區(qū)14種微量元素數理統(tǒng)計表

3.2微量元素的統(tǒng)計特征

微量元素的統(tǒng)計特征是元素和元素間數據結構的客觀反映，能揭示元素在成礦過程中地球化學行為特點，如消長關系和行為的相似差異等。本文使用了相關分析，R型聚類分析等多元統(tǒng)計方法。

3.2.1相關分析

相關分析是研究現(xiàn)象之間是否存在某種依存關系，并對具體有依存關系的現(xiàn)象探討其相關方向以及相關程度，是研究隨機變量之間的相關關系的一種統(tǒng)計方法。元素間相關系數反映地質作用中元素間的相關程度，正相關表明2個元素在成礦過程中共同帶入或帶出，或在同一個空間上富集，負相關表明在成礦過程中一個元素帶入時另一元素被帶出，或富集的空間位置相反。通過對地球化學微量元素進行R型相關性分析，我們可以得出元素之間的親近關系，從而為后面的聚類分析提供依據。

本次研究對所測14種微量元素進行了相關性分析。微量元素間的相關分析結果列于表2。此表顯示：As和Au的相關系數最高，達到了0.81，呈強正相關，Bi和W相關系數為0.68，Cu和Bi相關系數為0.64，W和Cu相關系數為0.52，呈顯著正相關；Sb和Ag相關系數為0.47，Ag和Sb相關系數為0.46，Au和Cu相關系數為0.45，Pb和Zn相關系數為0.45，Mo和Ag相關系數為0.45，Ag和Pb相關系數為0.43，Mo和Bi相關系數為0.40，Ag和Sb相關系數為0.39，Mo和Sb相關系數為0.38，Ni和Zn相關系數為0.35，Au和Bi相關系數為0.35，Cd和Zn相關系數為0.33，Co和Zn相關系數為0.31，這些元素的相關性較好，均變現(xiàn)為正相關并說明這些元素之間存在一定的伴生關系；其余元素之間相關系數較低，甚至表現(xiàn)為負相關。

3.2.2R型聚類分析

根據罕哲尕能金銅礦礦區(qū)的微量元素分析結果進行R型聚類分析，以研究各元素間的共生組合關系。圖1是樣品R型聚類分析結果。分析結果顯示，在γ（相關系數）=0.2的情況下，微量元素大致可分為4組：

第一組元素為As、Au。As、Au組合反映了中低溫熱液活動的特點。As和Au的元素組合相關系數最大（0.81），說明密切程度最高。

第二組元素為Bi、W、Cu，該組反映了中高溫熱液活動的特點。W和Cu的元素組合相關系數為0.52，呈顯著正相關。

第三組元素為Sb、Ag、Pb、Mo、Sn，該組反映了中高溫熱液活動的特點。Sb-Ag-Pb-Mo-Sn組的相關性較差。

第四組元素為Zn、Ni、Cd、Co，其中Zn、Ni組和Co組反映了中溫熱液活動的特點。Zn-Ni-Cd-Co組的相關性較好。

表2　微量元素相關系數矩陣

聚類分析結果表明，不同種類的微量元素因地球化學性質物理化學環(huán)境的差異而富集于不同地質體，形成不同種類的礦物。某些元素常常構成特定的共生組合，成為勘查地球化學尋找某些礦產資源的依據。主要微量元素的相關系數和相關譜系圖分別見表2和圖1。

4　結論

（1）研究區(qū)的微量元素地球化學特征表明，Au、As、Sb三種元素活動性強，分異程度高，利于富集成礦。

（2）元素的濃集系數K，表示金屬在地殼中的相對集中程度。研究區(qū)內除Bi、Ni、Ag外，各元素的濃集系數均相對較高，其中As、Sb、Mo、Sn濃集系數均大于1.00，這4種元素中As的濃度系數為20.08，說明該元素強富集，利于成礦。Au濃度系數0.74，Cu濃度系數0.81，說明元素相對較富。

圖1　微量元素R型聚類分析譜系圖

（3）元素相關性分析表明，As和Au的相關系數最高，達到了0.81，呈強正相關，Bi和W相關系數為0.68，Cu和Bi相關系數為0.64，W和Cu相關系數為0.52，呈顯著正相關。

（4）聚類分析表明，在γ（相關系數）=0.2的情況下，微量元素大致可以分為4類As-Au、Bi-W-Cu、Zn-Ni-Cd-Co、Sb-Ag-Pb-Mo-Sn。第一組為As、Au，As、Au組合反映了中低溫熱液活動的特點。第二組元素為Bi、W、Cu，該組反映了中高溫熱液活動的特點。第三組元素為Sb、Ag、Pb、Mo、Sn，該組反映了中高溫熱液活動的特點。第四組元素為Zn、Ni、Cd、Co，其中Zn、Ni組和Co組反映了中溫熱液活動的特點。這些地球化學特征在礦區(qū)尋找熱液金屬礦的重要標志。

（5）相關性分析、聚類分析、結果一致，因此研究區(qū)在下一步找礦中應以尋找Au金屬礦為重點。

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A

1004-5716（2016）09-0161-04

2015-10-25

2015-10-27

新疆吉木乃縣罕哲尕能金礦外轉普查項目。

古麗給娜（1988-），女（哈薩克族），新疆克拉瑪依人，新疆大學地質資源與地質工程學院在讀碩士研究生，研究方向：礦產普查與勘探。