西藏岡底斯成礦帶西段學(xué)修瑪爾幅水系沉積物地球化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析與找礦前景

劉 洪, 夏祥標(biāo), 黃瀚霄, 張林奎, 蘭雙雙, 呂夢鴻, 艾金彪, 解 惠

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心(西南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心),成都 610081;2.四川省冶金地質(zhì)勘查院,成都 610051)

拉薩地塊, 北以班公湖-怒江結(jié)合帶為界(圖1a), 南以印度河-雅魯藏布結(jié)合帶為界[1-3], 被獅泉河-納木錯(cuò)蛇綠巖混雜帶、 隆格爾-措麥斷裂帶和洛巴堆-米拉山斷裂帶分割為北拉薩微陸塊、 中拉薩微陸塊、 岡底斯弧背斷隆帶和南拉薩微陸塊等4個(gè)次級(jí)單元[4-6]。 岡底斯斑巖型銅礦帶位于拉薩地塊的南部, 其西段的南木林-措勤地區(qū)廣泛發(fā)育中-新生代與巖漿活動(dòng)有關(guān)的斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒豌~多金屬礦床[7-9], 主要包括斯弄多、 雄村、 吉如、 羅布真、 朱諾、 沖江、 廳宮等[10-19](圖1b)。 目前, 岡底斯成礦帶發(fā)現(xiàn)的主要礦床(點(diǎn))主要集中在東段(E88°以東的地區(qū))[20]。 2016—2018年, 中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在岡底斯西段的打加錯(cuò)地區(qū)開展礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作, 發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)于晚三疊世中酸性巖漿巖體中的魯爾瑪銅礦點(diǎn)[21](圖1b), 該銅礦是繼雄村銅礦之后在岡底斯成礦帶發(fā)現(xiàn)的第2個(gè)俯沖型斑巖型礦床, 其形成于晚三疊世(～212 Ma), 它的發(fā)現(xiàn)和進(jìn)一步研究有望將岡底斯成礦帶斑巖型礦床成礦的開始時(shí)間前推約40 Ma, 并將岡底斯斑巖型成礦帶西延近200 km[22-23]。 為評價(jià)魯爾瑪周圍的找礦潛力, 中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在該地區(qū)開展了1∶5萬水系沉積物調(diào)查工作。 本文運(yùn)用因子分析、聚類分析等多元統(tǒng)計(jì)方法, 研究魯爾瑪銅礦東側(cè)的學(xué)修瑪爾幅(H45E013008, E85°45′—86°00′, N29°50′—30°00′)地球化學(xué)元素組合特征, 探討該圖幅內(nèi)找礦潛力和方向。

1 地質(zhì)背景

學(xué)修瑪爾幅大地構(gòu)造位置(圖1b)屬于拉達(dá)克-岡底斯-察隅弧盆系(拉薩地塊), 拉達(dá)克-岡底斯-下察隅巖漿弧帶(南拉薩微陸塊), 地層分區(qū)屬岡底斯-喜馬拉雅地層大區(qū),岡底斯-騰沖地層區(qū), 拉隆格爾-南木林地層分區(qū)。 根據(jù)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院學(xué)修瑪爾幅地質(zhì)資料,本圖幅除西北角的江讓組(T3j)和溝谷河灘的第四系(Q)外, 廣泛分布火山巖。 主要出露地層有(圖2): 上三疊統(tǒng)江讓組(T3j)細(xì)粒砂巖夾薄層狀生物碎屑泥微晶灰?guī)r、 細(xì)礫巖、 安山巖, 小面積出露在學(xué)修瑪爾幅西北角弄強(qiáng)一帶; 古新統(tǒng)典中組(E1d)流紋巖 、英安巖、 安山巖及凝灰?guī)r等, 該組地層在圖幅內(nèi)廣泛分布, 不整合于江讓組之上;中新統(tǒng)布嘎寺組(N1bg)，主要為灰綠色粗安巖、灰黑色安山質(zhì)含角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r,出露在圖幅東部和南部區(qū)域,分布在地形較高地段,形狀不規(guī)則,不整合在典中組之上； 第四系主要分布在溝谷和河灘處。本圖幅的侵入巖主要為始新世石英二長斑巖(ηοπE2),主要分布在圖幅西南角打加錯(cuò)北側(cè)的學(xué)修瑪爾地區(qū),在圖幅東部地區(qū)也有小規(guī)模分布,呈不規(guī)則巖墻、巖株?duì)町a(chǎn)出,平面形態(tài)多呈長條狀、樹枝狀,多數(shù)近NW向產(chǎn)出。

圖1 青藏高原及周緣地質(zhì)簡圖(a,據(jù)文獻(xiàn)[24-25]修改)及措勤-南木林地區(qū)地質(zhì)簡圖(b,據(jù)文獻(xiàn)[26]修改)Fig.1 Regional geological map of Qinghai-Tibet Plateau(a)and Coqen-Namling area(b)1—中新世侵入巖; 2—古新世侵入巖; 3—白堊紀(jì)侵入巖; 4—侏羅紀(jì)侵入巖; 5—三疊紀(jì)侵入巖; 6—古近系林子宗群火山巖; 7—金礦床(點(diǎn)); 8—鐵礦床(點(diǎn)); 9—鉛鋅礦床(點(diǎn)); 10—銅礦床(點(diǎn)); 11—鉬礦床(點(diǎn)); QT—羌塘地塊; BNS—班公湖-怒江縫合帶; LS—拉薩地塊; IYS—印度河-雅魯藏布縫合帶; NL—北拉薩微陸塊; SNJ—獅泉河-納木錯(cuò)縫合帶; ML—中拉薩微陸塊; LCF—隆格爾-措麥斷裂帶; GRUB—岡底斯弧背斷隆帶; LMF—洛巴堆-米拉山斷裂帶; SL—南拉薩微陸塊; HM—喜馬拉雅地塊

圖2 學(xué)修瑪爾地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Regional geological map of Xuexiumaer area Q—第四系;N1bg—中新統(tǒng)布嘎寺組;E1d—古新統(tǒng)典中組;T3j—上三疊統(tǒng)江讓組;ηοπE2—始新世石英二長斑巖

2 水系沉積物地球化學(xué)分析

2.1 原理與方法

相對于傳統(tǒng)的化探數(shù)據(jù)處理方法,運(yùn)用因子分析、聚類分析、相關(guān)分析等多元統(tǒng)計(jì)分析方法,能科學(xué)有效地提高數(shù)據(jù)信息利用率,更完整地挖掘化探數(shù)據(jù)中的找礦信息,因而被廣泛運(yùn)用于地球化學(xué)勘查中。多元統(tǒng)計(jì)方法[27-32]可將紛繁復(fù)雜的各種化探元素綜合壓縮為幾個(gè)主要變量,結(jié)合合理的地質(zhì)解釋,為地質(zhì)找礦提供有用的信息,從整體上尋求其地質(zhì)地球化學(xué)特征和規(guī)律[33-35]。

2.2 樣品采集及分析測試情況

研究區(qū)位于藏北高原干旱地區(qū),少有植被覆蓋,基巖呈風(fēng)化、半風(fēng)化, 水系溝谷發(fā)育。 該地區(qū)水系多為間歇性溝谷, 雨季或者暴雨時(shí)有大流量泥沙含量高的急湍洪流, 旱季為干涸的深大溝谷, 底部具有大量泥沙。 依據(jù)西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院完成的《措勤幅、雄瑪幅、薩嘎幅、吉隆幅地球化學(xué)圖說明書(1∶20萬)》, 測區(qū)水系沉積物中有機(jī)質(zhì)的干擾主要出現(xiàn)在-60目(<0.3 mm)各個(gè)粒級(jí)段。 因此, 選擇-10～+60目(2～0.3 mm)粒級(jí)段的水系沉積物作為采樣介質(zhì)既可獲取最豐富的地球化學(xué)信息, 同時(shí)也能很好地避免地表有機(jī)質(zhì)(如草及植物根系等腐殖質(zhì))及風(fēng)成沙和風(fēng)成黃土的影響，因此在該區(qū)開展1∶5萬的水系沉積物測量是較為有效的化探測量方法。 樣品主要采集于干河道或極少量水流的河道中、 河床底部，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。 在全區(qū)435 km2內(nèi), 共采集水系沉積物樣品1 993件, 分析了Au、 Ag、 Cu、 Pb、 Zn、 As、 Sb、 Bi、 Hg、 W、 Sn、 Mo、 Cd、 Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Ti等18種元素。

樣品測試工作由西南冶金地質(zhì)測試中心承擔(dān),依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T 01304—2006, 各元素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)單次測定合格率均為100%,各元素的報(bào)出率100%,各元素的重復(fù)分析合格率97%,其精密度、準(zhǔn)確度、檢出限、報(bào)出率符合上述規(guī)范要求,分析結(jié)果準(zhǔn)確。

3 討 論

3.1 元素組合統(tǒng)計(jì)分析

據(jù)學(xué)修瑪爾圖幅的1 993件樣品的18種元素(變量)分析成果, 進(jìn)行R型(對變量)相關(guān)分析和聚類分析(表1, 圖3)。 以相關(guān)系數(shù)(r)大于0.5為

表1 學(xué)修瑪爾幅元素(變量)相關(guān)系數(shù)矩陣Table 1 Correlation matrix of elements(variable) for Xuexiumaer area

圖3 學(xué)修瑪爾幅元素(變量)聚類分析圖解Fig.3 Cluster analysis diagram of elements(variable) for Xuexiumaer area

標(biāo)準(zhǔn),被測元素大致分為3個(gè)群:Co-Ni-Ti-Cr組合、Cu-Mo-Au-Bi-As-Sn組合、Pb-Zn-Ag-Cd組合,而Hg、Sb、W、Mn為離群元素。因子分析的主要目的是將具有相近因子載荷的各個(gè)變量置于一個(gè)因子變量之下,旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣比初始因子載荷矩陣更具合理性和可解釋性,故采用旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣來劃分元素組合類型(表2),根據(jù)旋轉(zhuǎn)因子載荷得到以下幾個(gè)因子變量對應(yīng)的元素組合類型:f1代表Pb-Zn-Ag-Cd-Mn元素組合;f2代表Cu-Mo-Au-Bi-Sn-As元素組合;f3代表Co-Ni-Ti-Cr元素組合。與相關(guān)分析和聚類分析結(jié)果相似。

根據(jù)區(qū)內(nèi)典型礦床、元素地球化學(xué)特征及單異常特征等, 結(jié)合元素離散程度及相關(guān)性,將元素分為4個(gè)組合, 即：f1因子，與中酸性巖漿熱液活動(dòng)密切相關(guān)的中低溫成礦元素組合Pb-Zn-Ag-Cd,結(jié)合附近圖幅已發(fā)現(xiàn)的礦床,認(rèn)為Pb、 Zn可能為成礦元素, Ag為伴生元素;f2因子，與斑巖成礦作用有關(guān)的高溫成礦元素組合Cu-Mo-Au-Bi-As-Sn, 其中Cu可能為成礦元素, 而Au、 Mo、 Bi、 As、 Sn可能為伴生元素;f3因子， 鐵族元素組合Co-Ni-Ti-Cr；f4因子， 背景元素組合Hg-Sb-W-Mn。 其中,f1和f2因子為本圖幅的有利元素組合, 即本圖幅有利成礦元素為Pb、 Zn 、 Cu, 伴生元素為Ag、 Bi、 As、 Sn、 Au、 Mo。

3.2 主要地質(zhì)體地球化學(xué)統(tǒng)計(jì)分析

任何地區(qū)都有元素的聚集與分散, 這種特征與該區(qū)的地質(zhì)背景有密切的關(guān)系, 根據(jù)不同地質(zhì)體(分區(qū))中元素的含量高低, 可以快速查明元素異常分布與地質(zhì)體的成因聯(lián)系, 縮小找礦靶區(qū), 提供找礦方向。 本圖幅有利成礦元素為Pb、 Zn、 Cu, 其伴生元素為Au、 Mo、 Ag、 Bi、 As、 Sn, 為了解這9種元素在各地質(zhì)單元的背景分布特征, 用各地質(zhì)單元的水系沉積物平均值與中國水系沉積物平均值之比的富集系數(shù)來描述, 初步闡述本區(qū)內(nèi)各元素的分散、 富集等分布分配特征和元素間的親疏關(guān)系(表3), 利用各地質(zhì)單元匯水域中水系沉積物測量成果(表4)來討論元素在各地質(zhì)單元的分布特征, 以期揭示區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)體的地球化學(xué)特征并探討找礦方向。

3.3 主要地球化學(xué)異常特征

區(qū)內(nèi)Pb、 Zn、 Cu等元素的富集程度較高, 而Au、 Mo、 Ag、 Bi、 As、 Sn等元素的富集趨勢不明顯(表3)。 Pb、 Zn、 Cu等元素主要集中在始新統(tǒng)典中組及古新世石英二長斑巖中。 Pb在典中組的平均值μ=50.7×10-6, 富集系數(shù)k=45.6(一般認(rèn)為k≥21.2時(shí)為相對富集,k<0.8為相對貧化), 變異系數(shù)Cv=1.6； Pb在石英二長斑巖中的平均值μ=31.2×10-6,k=36.7,Cv=2.0。 Zn在典中組的平均值μ=64.9×10-6,k=68.6,Cv=0.9； Zn在石英二長斑巖中的平均值μ=61.4×10-6,k=67.3,Cv=0.8。Cu在典中組的平均值μ=19×10-6,k=21.2,Cv=1.4; Cu在石英二長斑巖中的平均值μ=15.8×10-6,k=19.1,Cv=1.2; Au在典中組的平均值μ=0.9×10-6,k=1.5,Cv=3.6； Au在石英二長斑巖中的平均值μ=0.4×10-6,k=0.4,Cv=1.0。

除第四系外,地層由新到老,各元素富集或貧化規(guī)律不一。 整體上看, Pb、 Zn、 Cu等主要成礦元素的富集狀態(tài)與地質(zhì)體相關(guān), 這些元素的異常主要集中在始新統(tǒng)典中組及古新世石英二長斑巖中及邊緣。學(xué)修瑪爾地區(qū)最佳成礦元素為Pb、Zn、 Cu, 典中組及古新世石英二長斑巖為最有可能發(fā)現(xiàn)Pb、Zn、Cu礦化的地質(zhì)體, 針對這些元素異常的地區(qū)開展工作, 有望發(fā)現(xiàn)與古新世或者始新世巖漿熱液作用有關(guān)的Pb、Zn、Cu礦床。

表2 學(xué)修瑪爾圖幅R型因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣Table 2 Orthometric rotating factor loading matrix of R-factor analysis in Xuexiumaer area

表3 主要地質(zhì)單元地球化學(xué)參數(shù)Table 3 Geochemical parameters of main geological units

注:μ為幾何平均值,wB/10-6；k為相對于中國水系沉積物平均值的富集系數(shù)；Cv(變異系數(shù))=標(biāo)準(zhǔn)差/幾何平均值。

表4 學(xué)修瑪爾地區(qū)水系沉積物測量元素參數(shù)特征Table 4 Geochemical parameters of stream sediment in Xuexiumaer area

注: 元素含量單位,w(Hg, Au)/10-9, 其余為wB/10-6; 富集系數(shù)為相對于中國水系沉積物平均值;T為異常下限; 異常外帶,T～2T; 異常中帶, 2T～4T; 異常內(nèi)帶, >4T。

表5 學(xué)修瑪爾地區(qū)地球化學(xué)異常統(tǒng)計(jì)Table 5 Statistics of geochemical anomalies in Xuexiumaer area

注: 元素異常含量單位w(Au)/10-9, 其余為wB/10-6;T為本地區(qū)異常下限。 乙類異常:推斷的礦異常, 或推斷的反映含礦, 控礦或?qū)φ业V有其他指示作用的地質(zhì)體, 地質(zhì)構(gòu)造部位或構(gòu)造形式的異常; 丙類異常: 工作不夠充分, 目前尚解釋不了的異常。

圖4 學(xué)修瑪爾幅礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分Fig.4 Prospecting areas of Xuexiumaer area

3.4 找礦方向與遠(yuǎn)景區(qū)劃分

通過上述對學(xué)修瑪爾幅地球化學(xué)場的分析, 在異常分類、 評述及對各綜合異常推斷解釋與評價(jià)的基礎(chǔ)上, 對區(qū)內(nèi)異常依其元素組合特征、 主元素規(guī)模、 異常地質(zhì)成礦條件是否有利, 并結(jié)合區(qū)域異常內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床、 礦化線索等進(jìn)行綜合類比, 認(rèn)為找礦希望大,可優(yōu)先安排異常查證, 按找礦價(jià)值及意義劃分不同級(jí)次的找礦遠(yuǎn)景區(qū)有3處(表6)： B級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)1處， C級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)2處。

(1)弄強(qiáng)B級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)。 弄強(qiáng)B級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)位于學(xué)修瑪爾幅的弄強(qiáng)西部一帶, 呈近南北向帶狀展布。 遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)地層以林子宗群典中組和江讓組組成, 其中典中組主要為一套安山質(zhì)火山角礫巖、 淺灰色英安質(zhì)火山角礫巖、 安山巖等組成, 江讓組主要為深灰色變粉砂巖、 灰色薄層變巖屑長石砂巖、 淺灰色變巖屑石英砂巖、夾灰白色中薄層生物碎屑灰?guī)r、細(xì)礫巖、安山巖。

圖5 弄強(qiáng)地區(qū)各元素地球化學(xué)異常平面等值線圖Fig.5 Contour map of element geochemical anomaly in Nongqiang area1—異常內(nèi)帶(>4倍異常下限);2—異常中帶(2～4倍異常下限);3—異常外帶(1～2倍異常下限)

表6 找礦遠(yuǎn)景區(qū)特征一覽表Table 6 Characteristics of prospecting areas

區(qū)內(nèi)可見多條花崗細(xì)晶巖脈以及花崗斑巖、石英二長斑巖轉(zhuǎn)石。構(gòu)造上位于近東西向和南北向斷裂交匯部位南側(cè),成礦條件較為有利?？拷惓８浇囟?發(fā)現(xiàn)褐鐵礦化和孔雀石化轉(zhuǎn)石,與異常范圍較為一致,推測為礦致異常。

遠(yuǎn)景區(qū)南北長約3 km,東西寬約2 km,由2個(gè)Cu-Zn-Au-Pb綜合異常組成,2個(gè)Cu元素異常封閉, 在評序中位于本區(qū)的第1和第2位,均具有多金屬組合異常特征,異常濃度分帶特征明顯,異常面積較大。測區(qū)以Cu-Zn-Au-Pb等中低溫-中高溫成礦元素為主,同時(shí)伴有Ag-As-Bi-Sn-Mo異常(圖5),踏勘發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地表的火山巖具有孔雀石等蝕變,推測該異常與典中組火山活動(dòng)有關(guān),成礦地質(zhì)條件較為有利,有一定的找礦前景。

遠(yuǎn)景區(qū)異常元素組合多樣,濃集中心較明顯,元素套合好,強(qiáng)富集元素、富集元素多，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,為礦質(zhì)的運(yùn)移、富集提供了有利的條件，是尋找中低溫?zé)嵋盒豌~、鉛、鋅多金屬礦床的有利靶區(qū)。確定本遠(yuǎn)景區(qū)分類為B級(jí)遠(yuǎn)景區(qū),可開展1∶1萬地質(zhì)填圖和1∶1萬土壤化探等進(jìn)一步工作來驗(yàn)證該預(yù)測區(qū),通過進(jìn)一步工作,在該預(yù)測區(qū)有望發(fā)現(xiàn)小-中型以上規(guī)模的巖漿熱液Cu-Zn-Au-Pb礦床。

(2)布耳瑪和邊馬勒C級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)。C級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)均處于低背景地球化學(xué)分區(qū)中,呈不規(guī)則帶狀展布。圈定C級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)2個(gè),分別為布耳瑪Cu-Au遠(yuǎn)景區(qū)、邊馬勒Pb-Au-Mo遠(yuǎn)景區(qū)。布耳瑪遠(yuǎn)景區(qū)主要存在1個(gè)Cu-Au綜合異常,邊馬勒遠(yuǎn)景區(qū)主要存在1個(gè)Pb-Au-Mo綜合異常,這兩個(gè)異常強(qiáng)度和規(guī)模一般,主要出露于典中組火山巖和布嘎寺組火山巖中,踏勘暫未見明顯轉(zhuǎn)石，在地表未見礦化蝕變,建議安排少量地表異常查證工作,以便發(fā)現(xiàn)與火山作用有關(guān)的有價(jià)值的Cu-Au-Pb-Zn礦化線索。

4 結(jié) 論

(1)學(xué)修瑪爾幅的最佳地球化學(xué)標(biāo)志元素組合為Cu-Pb-Zn-Au,地球化學(xué)異常主要與古新世典中組火山巖和中新世布嘎寺組火山巖有關(guān)。

(2)通過水系沉積物測量工作,在學(xué)修瑪爾幅劃分出了1個(gè)B級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)(弄強(qiáng)Cu-Zn-Au-Pb B級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)),2個(gè)C級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)(布耳瑪Cu-Au C級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)和邊馬勒Pb-Au-Mo C級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū))。

(3)弄強(qiáng)遠(yuǎn)景區(qū)具有尋找小-中型以上規(guī)模的巖漿熱液Cu-Pb-Zn礦床的良好條件,可開展1∶1萬地質(zhì)填圖和1∶1萬土壤化探等進(jìn)一步工作來驗(yàn)證。而布耳瑪和邊馬勒地區(qū)可安排踏勘工作來進(jìn)一步驗(yàn)證,以期發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的礦化線索。

致謝:在野外調(diào)查和論文撰寫過程中得到了中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心李光明研究員、黃勇高級(jí)工程師、曹華文高級(jí)工程師和梁維工程師，四川冶金地質(zhì)勘查院周維德教授級(jí)高級(jí)工程師、袁劍飛高級(jí)工程師、魏宇高級(jí)工程師、鄧學(xué)國高級(jí)工程師和王治穎工程師等的幫助，審稿專家對論文提出了寶貴修改意見，在此一并表示衷心的感謝！