河北省張家口崇禮區(qū)北部地球化學特征及其找礦指示

樊玉朋, 劉樹興, 盧會婷, 郭偉煒, 張博遠

(河北省地質調查院，石家莊 050081)

0 引言

近年來，河北省地質調查院有針對性地開展了部分1∶5萬標準圖幅的區(qū)域地球化學測量，完成了張家口崇禮區(qū)北部的4幅水系沉積物測量工作，根據(jù)《地球化學普查規(guī)范(1∶50 000)》(DZ/T 0011—2015)要求分析了Pb、Zn、Ag等16種元素。本區(qū)前期大中比例尺的地質、化探基礎性工作程度較低，金屬礦產勘查工作開展較少，區(qū)內僅發(fā)現(xiàn)2處小型鉛鋅礦[1]，除去航磁測量外，其他找礦資料不足，找礦依據(jù)欠缺。大中比例尺的地球化學工作可以發(fā)現(xiàn)與成礦作用有關的地球化學異常[2]，圈定異常源，使找礦靶區(qū)更加精準。通過對本區(qū)水系沉積物測量數(shù)據(jù)研究分析，總結了本區(qū)化探異常主要分布位置及主要異常元素，推斷了區(qū)內的找礦主攻元素； 通過地質、物化探條件類比，確立了成礦模式及找礦模型，為本區(qū)成礦、找礦提供參考。

1 地質概況

1.Ⅱ級構造單元界線; 2.Ⅲ級構造單元界線; 3.Ⅳ級構造單元界線; 4.Ⅳ級構造單大灘中斷凹; 5.Ⅳ級構造單元紅旗營子臺穹; 6.地球化學普查工作區(qū); 7.沽源—張北深大斷裂； 8.尚義—赤城深大斷裂

圖1工作區(qū)大地構造位置

Fig.1Tectonicpositionoftheworkingarea

1.1 地層

區(qū)內廣泛分布新太古界變質巖和中生界火山巖(圖2)。新太古界地層主要為紅旗營子群太平莊巖組變質巖，分布在工區(qū)南部及中西部，巖性為黑云(角閃)斜長變粒巖、斜長角閃巖。中生界主要為中侏羅統(tǒng)后城組砂礫巖及下白堊統(tǒng)張家口組火山巖。張家口組分布于工區(qū)中部、東部、北部及西北部，一、二、三段均出露，主要為粗安巖、石英粗面巖、流紋巖和火山碎屑巖； 后城組分布在工作區(qū)中西部偏北，主要為砂質礫巖、砂巖和礫巖夾粉砂巖。

1.第四系沖洪積物; 2.馬蘭組黃土; 3.早白堊世張家口組一段; 4.張家口組二段; 5.張家口組三段; 6.晚侏羅世后城組; 7.太古宙紅旗營子群太平莊巖組; 8.早白堊世石英正長斑巖; 9.早白堊世石英斑巖; 10.中二疊世二長花崗巖; 11.早二疊世花崗閃長巖; 12.中元古代二長花崗巖; 13.中元古代斑狀二長花崗巖; 14.古元古代閃長巖; 15.整合及不整合地質界線; 16.斷裂; 17.火山口; 18.1∶5萬水系沉積物綜合異常及主成礦元素; 19.鉛鋅礦床

圖2工區(qū)地質概況圖

Fig.2Geologicalsketchoftheworkingarea

1.2 構造

區(qū)內斷裂比較發(fā)育，規(guī)模懸殊，性質各異，主要為NE、NEE和NW向3組(圖2)。斷裂多表現(xiàn)為正斷層，產狀較陡，具多期構造活動特點，相互截斷或水平錯移。區(qū)內分布4個火山機構，火山通道均被次火山巖體侵入并出露形成柱狀節(jié)理。

1.3 巖漿巖

中—古元古代侵入巖主要分布在工作區(qū)西南部，位于紅旗營子群北側，巖性主要為變質閃長巖、變質二長花崗巖。海西晚期侵入巖主要分布在工作區(qū)中西部和西北角范圍內，為二疊紀二長花崗巖、斑狀花崗巖和花崗閃長巖。燕山期侵入體主要呈巖株或不規(guī)則狀零星分散于工區(qū)內，主要為早白堊世潛流紋巖、石英正長巖、花崗斑巖、花崗二長巖和石英斑巖等。

2 元素地球化學背景值

為了解各個元素的地球化學背景含量，在全區(qū)采集了207件基巖樣品進行光譜分析。根據(jù)巖石形成時代等級“紀”的不同以及地層和侵入巖巖性的不同，在全區(qū)劃分地質單元，按照各個地質單元采樣密度相同的規(guī)則進行布樣、采樣，即每個樣品代表的地質單元面積是相同的，采樣介質為無明顯礦化蝕變的基巖，避免了礦化巖體對基巖元素背景含量的干擾。樣品分析由中國冶金地質總局地球物理勘查院實驗室承擔，經(jīng)檢查，分析數(shù)據(jù)無特高值。每個樣品代表的面積權重相同，因此直接求取各個元素含量的算術平均值，作為該元素的背景含量(表1)。

表1 崇禮北部相關元素背景值

注： 表中Au、Hg含量單位為10-9，其他為10-6。

3 元素分配特性

各種風化產物中元素含量與其在母巖中含量的比值為富集系數(shù)[3-4]，它反映了元素在風化過程中由于環(huán)境的酸堿性條件不同，發(fā)生了次生富集或貧化特性[4]。發(fā)生次生貧化的元素，說明基巖中元素的含量要高于風化物中的含量，基巖中元素的濃集強度要大于次生化探異常的富集程度，這對次生異常區(qū)是一種有利的成礦指示，由此可以推測哪些元素異常成礦潛力更大，篩選主攻元素。

原始分析數(shù)據(jù)標準差與平均數(shù)的比值為變異系數(shù)，它反映了元素含量的離散程度。變異系數(shù)越大，尤其是大于1時，表明某種元素在某地區(qū)或某地質體中分布、分配越不均勻，離散程度大，分異性強，易于活化遷移形成強異?；虻V化體，為成礦元素或伴生元素、指示元素，找礦意義大[4]。根據(jù)這個特征，可以優(yōu)選出變化系數(shù)較高的元素作為找礦主攻元素。

根據(jù)富集系數(shù)推斷，呈次生貧化特性的Ag、Pb、Zn、Mo、Cd元素成礦潛力較大； 根據(jù)變異系數(shù)推斷，變異系數(shù)大于1的Au、Bi、Cd、Mo、W、Ag、Hg、Ni、As、Pb、Zn元素成礦前景較好。2種分析推斷方式中均出現(xiàn)Ag、Pb、Zn、Mo、Cd共計5種元素，由此認為這5種元素在本區(qū)濃集強度大，成礦幾率高，為本區(qū)找礦主攻元素。

本區(qū)各個元素的變異系數(shù)及富集系數(shù)用柱狀圖表示，詳情見圖3。

圖3 崇禮北部元素富集系數(shù)、變異系數(shù)柱狀圖

4 元素共伴生關系

對全區(qū)7 962個水系沉積物分析數(shù)據(jù)進行了R型聚類分析，繪制了聚類分析譜系圖(圖4)。

圖4 R型聚類分析譜系圖

聚類分析經(jīng)常運用在地球化學找礦預測中[5-12]，通過利用聚類分析可以推斷元素的共伴生及相互指示關系，為研究礦床成因及元素組合規(guī)律提供依據(jù)。由本區(qū)R型聚類分析可以分析推斷主攻元素的相互關系： 其中Ag與Pb的相關性最高，濃集成因和物質來源可能相同，具有共伴生關系，同時與Zn、Cd具有伴生可能； Mo與前述4種元素相關性較弱，元素來源可能不同，濃集過程可能發(fā)生于不同的地質作用或成礦作用，與W的伴生幾率相對較大。因此，在下一步調查研究過程中，應以Ag、Pb、Zn作為整體目標，綜合調查，尋找鉬礦時注意與W的伴生可能。

分析所有元素相互關系可以看出，中低溫元素Ag、Pb、Zn、Cd相互聚集，高溫元素W、Sn、Bi、Mo相互聚集，As、Sb緊密相關并對低溫元素具有相關指示作用，由此看出，本區(qū)元素的組合分配具有典型的熱液成因特征。

5 綜合異常分布特征

本區(qū)共圈定45個1∶5萬綜合異常，異常分布位置及范圍見圖2。將每個綜合異常中面金屬量明顯較高的貴金屬、有色金屬元素作為主成礦元素，并將元素符號標注在異常范圍中。大部分異常區(qū)只出露一個時代的巖性，個別異常區(qū)出露多個時代巖性，其中有31個異常分布在張家口組火山巖中，6個異常主要與新太古界變質巖有關，4個異常分布在二疊紀侵入巖中，3個異常與晚侏羅統(tǒng)火山砂礫巖有關，3個異常與早白堊世侵入巖有關，總體上有38個異常(占比84%)與相當于燕山期的火山巖、侵入巖、砂礫巖有關，表明燕山期的巖漿熱液活動導致了本區(qū)元素的濃集再分配。

同時，在綜合異常分布范圍之內或距異常范圍2 km之內,均發(fā)育規(guī)模不等的局部斷裂或巖性接觸帶[1]，表明異常的形成受斷裂或接觸帶構造控制，而斷裂帶及巖性接觸帶為典型的、主要的熱液活動空間，含礦熱液可以沿其運移沉淀，形成元素異常甚至礦體[13-16]，由此推斷本區(qū)化探異常主要由熱液活動引起，這與R型聚類分析推測結果相同。

6 成礦要素對比與成礦模型確定

本區(qū)內分布有2個已知小型多金屬礦床，分別為石頭囫圇鉛鋅礦與和平鉛鋅礦，區(qū)域上有蔡家營鉛鋅銀典型礦床，區(qū)內已知礦床的成礦要素特征見表2所示。

表2 成礦要素對比

(續(xù)表)

將本區(qū)2個已知礦床和化探異常區(qū)的地質、物化探成礦要素[17-18]與蔡家營典型礦床的成礦要素[19-20]進行了梳理歸納，并做了對比，如表2所示。可以看出，本區(qū)已知礦床均為熱液成因多金屬礦床，與蔡家營式次火山-熱液型中低溫多金屬礦床成因類型相同，地質、物化探成礦要素也相似，其他化探異常區(qū)地質、化探成礦要素大體上與蔡家營礦床相近。因此，可以將蔡家營成礦模式作為本區(qū)的找礦模型。

7 結論

1∶5萬水系沉積物測量彌補了本區(qū)大中比例尺基礎性化探數(shù)據(jù)的空白，可以為開展大比例尺礦產調查及基礎地質研究提供較為詳細的參考依據(jù)。通過對本區(qū)水系沉積物測量數(shù)據(jù)的處理分析，得出以下結論：

(1)從元素富集系數(shù)和變異系數(shù)兩個角度推斷了成礦幾率較大的幾種元素，認為Ag、Pb、Zn、Mo、Cd為本區(qū)的找礦主攻元素；

(2)通過元素聚類分析，認為Ag、Pb、Zn具有共伴生關系，Mo、W具有伴生關系，應分別進行綜合勘查，并認為本區(qū)元素濃集具有熱液成因；

(3)根據(jù)綜合異常分布規(guī)律，認為本區(qū)元素的局部富集主要受燕山期巖漿熱液活動控制，主要分布在斷裂及巖性接觸帶附近；

(4)通過本區(qū)異常區(qū)與區(qū)域上典型礦床的成礦要素對比，認為本區(qū)找礦模型為蔡家營式次火山-熱液型多金屬礦床，具有尋找燕山期次火山-熱液型Ag、Pb、Zn、Mo多金屬礦床的潛力。