內(nèi)蒙古烏拉蓋地區(qū)土壤地球化學(xué)異常特征及找礦靶區(qū)

鄧志軍

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古中東部半干旱地區(qū)，溝系不發(fā)育，不適宜進(jìn)行水系沉積物測(cè)量，因此采用了土壤地球化學(xué)測(cè)量。為避開(kāi)風(fēng)積砂的影響，采樣粒級(jí)選擇0.85～4.75 mm的巖屑。依據(jù)土壤測(cè)量資料，結(jié)合前人的工作成果[1-5]，對(duì)元素分布、單元素異常及異常元素組合等特征進(jìn)行了研究，劃分出42處綜合異常。采用大比例尺地質(zhì)填圖、化探、槽探工程等勘察方法對(duì)礦產(chǎn)研究區(qū)進(jìn)行了查證，進(jìn)一步圈定了找礦靶區(qū)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古高原中東部、大興安嶺中段西麓，錫林郭勒盟東烏珠穆沁旗東北部，東邊與興安盟科爾沁右翼前旗接壤，屬山勢(shì)低緩的丘陵地貌，海拔在900～1 300 m，相對(duì)高差不大。區(qū)域內(nèi)出露的地層從老到新主要為晚侏羅世滿克頭鄂博組和瑪尼吐組、早白堊世白音高老組、晚新近世五叉溝組、第四系等(圖1)。滿克頭鄂博組為一套陸相酸性火山巖系，瑪尼吐組以中性火山熔巖、中酸性火山碎屑巖為主，白音高老組巖性以雜色酸性火山碎屑巖、酸性熔巖、酸性熔結(jié)凝灰?guī)r為主，五叉溝組為一套玄武巖為主的基性熔巖，第四系細(xì)分為湖沼積、沖湖積、沖洪積及風(fēng)積。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological schematic map of the study area1—第四系；2—晚新近世五叉溝組；3—早白堊世白音高老組；4—晚侏羅世瑪尼吐組；5—晚侏羅世滿克頭鄂博組；6—斷層

2 樣品采集與分析

2.1 工作方法

1∶5萬(wàn)土壤測(cè)量按照地球化學(xué)普查規(guī)范[6]進(jìn)行，采樣密度基巖區(qū)為9.3個(gè)/km2，第四系為2.3個(gè)/km2。為避免風(fēng)積砂的影響，采樣粒級(jí)選擇0.85～4.75 mm，采樣介質(zhì)主要為棱角狀的巖屑，樣品由采樣點(diǎn)附近30 m范圍內(nèi)多點(diǎn)采集組合而成。

2.2 測(cè)試分析

研究區(qū)總面積720 km2，基本采樣數(shù)4 956個(gè)，重復(fù)樣數(shù)124個(gè)。測(cè)試單位為福建省地質(zhì)測(cè)試研究中心，分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Hg、Cr、Cd、Co、Ni等16個(gè)元素，重復(fù)樣合格率在93%～100%，檢出限達(dá)標(biāo)，報(bào)出率大于97.5%，準(zhǔn)確度、精密度合格率均為100%，內(nèi)檢監(jiān)控樣合格率大于97.2%，各項(xiàng)分析質(zhì)量參數(shù)均達(dá)到地球化學(xué)普查規(guī)范要求，分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

2.3 地球化學(xué)背景值及異常下限確定

將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為常用對(duì)數(shù)，然后利用平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行逐級(jí)高點(diǎn)剔除，直至無(wú)離群可剔除數(shù)據(jù)為止，剔除高值后的數(shù)據(jù)基本服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。統(tǒng)計(jì)剔除后數(shù)據(jù)的幾何平均值(Xg) 和標(biāo)準(zhǔn)偏差(Sg)，通過(guò)對(duì)Xg+2Sg取反對(duì)數(shù)，即得到異常下限值(表1) 。在地形圖上初步圈定異常后，擬定比較合理的異常下限使用值。

3 元素地球化學(xué)特征

3.1 元素的含量特征

采用元素含量最高值(MAX)、中位數(shù)(Me) 、算術(shù)平均值(X)、變異系數(shù)(Cv)，逐級(jí)剔除3倍離差后的算術(shù)平均值(Xo)、標(biāo)準(zhǔn)離差(So)、幾何平均值(Xg)、濃度克拉克值(Kk)[7]等地球化學(xué)參數(shù)來(lái)闡明和討論研究區(qū)地球化學(xué)特征及規(guī)律。

濃度克拉克值越大，表明元素在土壤中分布越富集；反之，則越分散。研究區(qū)內(nèi)Pb、Ag、W、Sn、As、Sb、Bi元素濃度克拉克值大于1，處于高背景場(chǎng)，其中Pb、As、Sb、Bi濃集值大于2, 富集強(qiáng)烈；Au、Cu、Ni、Co、Cr、Cd濃度克拉克值小于0.5，呈貧乏或虧損型。

表1研究區(qū)地球化學(xué)參數(shù)(樣本數(shù)=4956，剔除后的不作統(tǒng)計(jì))

Table1Geochemicalparametersofthestudyarea(Numberofsamples=4956,Nottobecountedafterelimination)

元素MAXMeXCvXoSoXg克拉克值KkMa計(jì)算異常下限采用異常下限Au13.380.60.720.530.690.230.6240.180.100.861Ag7.490.0570.082.100.060.020.060.071.142.390.110.2Cu138.88.310.520.7410.296.768.22550.190.1433.7625Pb1 90819.931.882.6320.257.8119.1512.52.556.7134.1080Zn1 84254.159.861.1454.0822.4249.90700.860.98119.54120W16.101.551.700.641.620.841.481.51.130.724.023Sn16.981.962.140.552.000.611.9121.070.593.414Mo35.340.71.161.500.890.650.741.50.771.162.353Bi31.870.240.372.980.250.130.230.172.186.500.631As379.17.5510.321.538.105.127.031.85.738.7724.4525Sb74.020.480.762.580.530.300.470.23.809.801.432Hg0.480.0150.020.700.020.010.010.030.670.470.040.04Cr227.426.433.670.9729.4721.3121.641000.340.33163.45100Cd10.050.0710.102.510.080.030.070.20.501.260.160.2Co56.296.397.920.867.044.555.90250.320.2828.9425Ni180.310.115.561.4311.917.909.19750.210.3045.6540

注：①Kk=X/克拉克值?？死酥祿?jù)泰勒(1964)；②單位：Au為10-9，其他元素為10-6。

從變異系數(shù)(Cv)來(lái)看，Pb、Zn、Ag、Mo、Bi、As、Sb、Cd、Ni均大于1，反映了其含量在空間分布上差異顯著。

由于成礦過(guò)程具有長(zhǎng)期性、多期性和復(fù)雜性，有些地質(zhì)體元素含量較高,分異弱，而不易成礦；有些地質(zhì)體元素含量并不太高，但呈強(qiáng)分異，反而容易成礦。據(jù)此，筆者參考周斌等[8]的“元素成礦有利度系數(shù)(Ma)”，公式為Ma=Kk×Cv，并認(rèn)為Ma值越大，元素成礦可能性越大。Ma值較大的有Sb、As、Pb、Bi、Ag(由大到小)，為研究區(qū)有利富集成礦元素。

3.2 元素相關(guān)性及空間分布規(guī)律

為探尋研究區(qū)內(nèi)元素的相關(guān)性，采用研究區(qū)4 956個(gè)土壤樣品16個(gè)元素分析數(shù)據(jù)進(jìn)行R型聚類分析(圖2)。從研究區(qū)R型聚類分析譜系圖中可見(jiàn)，以0.6相關(guān)系數(shù)為界，Mo、As、Sb，Ag、Bi、Pb、Zn、Cd，Cr、Co、Cu、Ni為3組元素組。各組元素組代表了不同的地質(zhì)成因。

根據(jù)KMO檢驗(yàn)，KMO值為0.747，適合進(jìn)行因子分析。各元素的方差極大旋轉(zhuǎn)因子解(表2)表明，研究區(qū)形成5個(gè)元素組合組。

F1——Cr、Co、Cu、Ni正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)21.11%；為基性-超基性巖典型的元素組合，代表了研究區(qū)東部玄武巖的元素富集組合。

圖2 研究區(qū)R型聚類分析譜系圖Fig.2 R-type cluster analysis pedigree diagram of the study area

元素F1F2F3F4F5J2Hg0.1090.0430.017-0.0560.7860.522Au0.066-0.0230.0010.0520.7590.698Cu0.7460.220.0920.3220.3060.684Cr0.96-0.094-0.012-0.0920.1380.908As-0.0120.8820.0410.0610.1080.871Co0.943-0.0650.06-0.0810.0580.472Sb0.0150.8-0.0480.2280.0390.680Ag0.0410.6420.2180.4710.0340.810Pb-0.020.5740.5960.2820.0280.766W-0.2550.1980.2560.550.0240.831Cd-0.0110.1040.9270.0070.020.959Zn0.12700.8970.107-0.0050.914Sn0.0160.0790.0210.831-0.0080.584Bi0.0350.3550.0070.744-0.0120.696Ni0.946-0.0720.012-0.095-0.0690.795Mo-0.1170.6870.1070.103-0.1190.635方差3.3772.8832.162.0591.347 -貢獻(xiàn)(%)21.1118.0213.5012.878.42 -累積(%)21.1139.1352.6365.5073.91-

F2——As、Sb、Mo、Ag、Pb正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)18.02%；代表研究區(qū)內(nèi)中、低溫?zé)嵋鹤饔贸傻V元素組合。

F3——Pb、Zn、Cd正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)13.5%；同為親硫元素，地球化學(xué)性質(zhì)相近，以Zn、Cd為主，代表了研究區(qū)內(nèi)火山-次火山地質(zhì)作用的元素富集組合。

F4——W、Sn、Bi正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)12.87%；代表了研究區(qū)內(nèi)高溫?zé)嵋撼傻V作用的元素組合。

F5——Hg、Au正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)不足10%；可能與研究區(qū)金活化富集有關(guān)。

F1組合的Cr、Co、Cu、Ni異常均落在研究區(qū)東部五叉溝組玄武巖中，呈南北向帶狀分布，4個(gè)元素中外帶套合較好，中帶面積大。

F2組合的As、Sb、Mo、Ag、Pb異常，以及F3組合的Pb、Zn、Cd異常主要落于晚侏羅世滿克頭鄂博組流紋質(zhì)晶屑(熔結(jié))凝灰?guī)r中，異常分布明顯受北西向構(gòu)造的影響。主要分布于研究區(qū)中部曩辛希勒—巴嘎努如—呼和楚魯火山口附近，異常呈“凸”字形等軸狀，異?？傮w為北西向展布。

F4組合的W、Sn、Bi異常為高溫?zé)嵋撼傻V元素，異常明顯受北東向構(gòu)造影響，呈北東向斷續(xù)分布。其在研究區(qū)中部巴嘎努如—呼和楚魯一帶有大面積分布。

F5組合的Hg、Au多呈低緩異常分布在研究區(qū)西北部桑杰敖包一帶，落于白音高老組流紋巖及流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r中，異常展布受北西向斷層控制。

3.3 不同地質(zhì)單元中元素的含量分布特征

根據(jù)采樣點(diǎn)所處的地質(zhì)單元(以組為單位)，取統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)大于100件的地質(zhì)單元，分別統(tǒng)計(jì)各地質(zhì)單元的平均值(表3)，用以探討研究區(qū)內(nèi)不同地質(zhì)單元元素含量分布特征，為區(qū)內(nèi)找礦查明相對(duì)有利地質(zhì)單元。

表3 各地質(zhì)單元均值

注：①統(tǒng)計(jì)值為逐步剔除3倍離差后統(tǒng)計(jì)的算術(shù)平均值；②單位：Au為10-9，其他元素為10-6。

新近世五叉溝組Ni、Cr、Co、Cu等明顯高于全區(qū)均值，對(duì)比所屬的內(nèi)蒙古興安—吉黑造山帶玄武巖區(qū)Ni、Cr、Co、Cu等元素豐度分別為35×10-6、135×10-6、36×10-6、26×10-6[9]，除Ni外，其他均大于五叉溝玄武巖區(qū)均值。因此五叉溝組Cr、Co、Cu找礦前景較差，Ni具找礦前景。

第四系、白音高老組、瑪尼吐組元素含量與全區(qū)含量相當(dāng)。

滿克頭鄂博組Mo、W、Pb、Ag、As等均值明顯高于全區(qū)，是區(qū)內(nèi)有利成礦地質(zhì)單元。

3.4 主要單元素異常特征

根據(jù)研究區(qū)地球化學(xué)參數(shù)確定的異常下限值，圈定出單元素異常328個(gè)，濃度分帶采用1，2，4倍異常下限值(Cd、Pb采用1，4，8倍)確定。評(píng)價(jià)區(qū)找礦意義較大的單元素異常特征值統(tǒng)計(jì)(表4)。

表4 主要成礦元素異常特征值統(tǒng)計(jì)

注：①襯度=均值/異常下限；規(guī)模=面積×襯度；②單位：面積、規(guī)模為km2；Au元素含量值為10-9，其他元素為10-6。

3.5 綜合異常及找礦靶區(qū)劃分

研究區(qū)共劃分42處綜合異常，多數(shù)異常與區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)關(guān)系密切,在已知礦產(chǎn)出露區(qū)均出現(xiàn)不同組合的元素異常。通過(guò)對(duì)異常區(qū)內(nèi)的元素組合、地質(zhì)、構(gòu)造和成礦規(guī)律分析，劃分出曩辛希勒—巴嘎努如礦產(chǎn)檢查區(qū)，出露主要巖性為晚侏羅世潛正長(zhǎng)斑巖、滿克頭鄂博組上段流紋質(zhì)含角礫晶屑凝灰?guī)r，處于中低溫?zé)嵋鹤饔门c火山-次火山作用的成礦有利區(qū)，此次圈定了2處綜合異常，通過(guò)大比例尺填圖、化探、槽探等異常查證，找礦前景好，確定為找礦靶區(qū)。

曩辛希勒—巴嘎努如鉛鋅銀多金屬找礦靶區(qū)有曩辛希勒(WNHT-17)、巴嘎努如(WNHT-23)2個(gè)綜合異常，以Pb、Ag、Zn異常為主，異常濃度分帶明顯、規(guī)模較大。

3.5.1 曩辛希勒Z(yǔ)n、Pb、Ag、Cd綜合異常(WNHT-17)

異常位于研究區(qū)的中部，呈長(zhǎng)橢圓形北東向展布，面積約4 km2，已有鉛鋅礦點(diǎn)，故列為甲2類異常。異常以Zn、Pb為主，伴生Ag、Cd等異常(圖3)。

圖3 曩辛希勒綜合異常剖析圖(WNHT-17)Fig.3 Synthetic anomaly analysis map in Past Schiller (WNHT-17)1—第四系、晚侏羅世滿克頭鄂博組二段；2—侏羅世正長(zhǎng)斑巖；3—流紋巖/流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r；4—流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r/含角礫；5—硅化/褐鐵礦化；6—火山噴發(fā)中心/鉛鋅銀礦點(diǎn)；7—地質(zhì)界線/正斷層；8—巖性界線/巖相界線；9—面理產(chǎn)狀/層理產(chǎn)狀

Pb-11、Zn-3、Zn-6異常規(guī)模最大，均呈北北東向展布, Pb-11與Zn-6濃度內(nèi)中帶較吻合。Pb-11濃集中心最高值1 909×10-6，襯度9.2，規(guī)模2.8 km2，濃度梯度北東陡、南西緩，異常強(qiáng)度已達(dá)內(nèi)帶級(jí)別；Zn-3具濃度內(nèi)帶，最高值957×10-6，異常強(qiáng)度已達(dá)內(nèi)帶級(jí)別；Zn-6呈條帶狀南北向分布，具2個(gè)濃集中心，濃集中心最高值分別為1 022×10-6、1 374×10-6，面積達(dá)1.8 km2。伴生Cd異常具濃度分帶特征，Cd-7與Zn-3內(nèi)、中、外濃度帶均相吻合，內(nèi)帶與Pb-8中帶套合。Ag內(nèi)帶面積較小，外帶與Pb套合較好。

異常經(jīng)1∶1萬(wàn)土壤測(cè)量剖面檢查，主要為Pb、Zn、Ag、Mn異常，最高值分別為Pb 4 313×10-6；Zn 3 938×10-6；Ag 7.9×10-6；Mn 76 217×10-6，各元素異常重現(xiàn)性好，濃集中心吻合。通過(guò)1∶1萬(wàn)地質(zhì)填圖、槽探查證，于異常區(qū)內(nèi)圈定出鉛鋅多金屬礦體7條，綜合異常區(qū)礦體特征(表5)，其中Ⅱ礦體寬3 m，長(zhǎng)260 m，Ag 110.3×10-6、Pb 0.72%～2.51%，Pb平均品位1.62%，已達(dá)工業(yè)品位；Ⅺ礦體寬7 m，長(zhǎng)30 m，品位Zn 2.44%、Mn 45.74%，已達(dá)工業(yè)品位。

異常區(qū)出露晚侏羅世潛正長(zhǎng)斑巖，滿克頭鄂博組上段流紋質(zhì)含角礫晶屑凝灰?guī)r。多條北西向斷層通過(guò)異常區(qū)，但各元素異常長(zhǎng)軸方向與區(qū)域構(gòu)造北北東向一致，可知該異常受區(qū)域構(gòu)造控制。地表礦化蝕變強(qiáng)，已有鉛鋅多金屬礦點(diǎn)，該異常是由鉛鋅銀多金屬礦體引起，為礦致異常，找礦前景良好。

表5 曩辛希勒綜合異常區(qū)礦體特征

3.5.2 巴嘎努如Pb、Ag、Zn綜合異常(WNHT-23)

該異常區(qū)距離曩辛希勒異常區(qū)較近，異常呈等軸狀，面積達(dá)7.3 km2，為乙1類異常。異常以Pb、Ag、Zn為主，伴有Sn、Cd、W、As、Cu、Mo、Bi、Sb等異常(圖4)。異常元素多、面積大、套合好。

各元素異常均具濃度分帶特征，濃度梯度總體為西北陡、東南緩，各元素相互之間套合較好，Pb、Ag、Bi濃集中心吻合。其中Pb異常呈“凸”字形等軸狀，異常面積4.5 km2，襯度3.5，異常規(guī)模15.5 km2，具3個(gè)濃集中心，濃集中心最高值分別為1 400×10-6、1 162×10-6、1 317×10-6；Ag異常面積3.4 km2，襯度3.6，異常規(guī)模9.7 km2，具5個(gè)濃集中心，濃集中心最高值分別為1.92×10-6、2.8×10-6、1.6×10-6、2.28×10-6、1.17×10-6。Bi、W、As、Sb異常具有清晰的三級(jí)濃度分帶，內(nèi)帶面積較大，有多個(gè)濃集中心，峰值分別為：Bi 32×10-6、W 12.6×10-6、As 117×10-6、Sb 40×10-6。Zn異常面積較大，但僅具濃度中帶，濃度梯度較緩。Cd異常面積較大，且具3級(jí)濃度分帶，但內(nèi)帶面積小，濃度梯度緩。

圖4 巴嘎努如綜合異常剖析圖(WNHT-23)Fig.4 Statistics of abnormal eigenvalues of main metallogenic elements1—第四系/上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組二段；2—侏羅世正長(zhǎng)斑巖；3—流紋巖/流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r；4—流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r/巖脈；5—含角礫/角礫；6—褐鐵礦化/黃鐵礦化；7—硅化/云英巖化；8—面理產(chǎn)狀/斷層及產(chǎn)狀；9—巖性界線/巖相界線

異常區(qū)主要出露于滿克頭鄂博組上段，含角礫流紋質(zhì)晶屑(熔結(jié))凝灰?guī)r。地表巖石褐鐵礦化強(qiáng)，區(qū)域上斷裂構(gòu)造發(fā)育，有多條北西向斷層及一條北東向斷層橫穿異常區(qū)。已進(jìn)行異常查證，地表巖石礦化強(qiáng)烈，并圈定礦體4處，綜合異常區(qū)礦體品位特征(表6)，礦體均產(chǎn)于北西向斷層破碎帶，位置與異常位置吻合。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦體寬1.3～2.5 m，Pb品位均在0.9%～2.37%、平均品位分別為1.72%、1.81%、1.41%，全都達(dá)到工業(yè)品位；Ⅰ礦體Ag平均品位328.5×10-6，達(dá)到工業(yè)品位；Ⅲ礦體Ag平均品位103.1×10-6，已達(dá)工業(yè)品位。根據(jù)良好的地質(zhì)成礦條件和異常元素組合特征分析，該異常是由鉛鋅多金屬礦體引起，找礦前景非常好。

表6巴嘎努如綜合異常區(qū)礦體特征

Table6CharacteristicsoforebodiesinBaganusyntheticanomalousareas(industrialgradefontthickening)

礦體寬(m)礦體中各單個(gè)刻樣品位Ag(×10-6)Pb(%)Zn(%)Mn(%)Ⅰ銀鉛礦體2.53811.740.219.092761.710.168.2Ⅱ鉛礦體1.516.50.90.14.8328.72.370.1811.1728.92.170.1610.35Ⅲ鉛錳銀礦體1.3～1.741.31.070.137.831121.770.2819.531561.390.3829.49Ⅳ錳礦體-50.50.56--34--23.11

3.5.3 找礦靶區(qū)

綜上所述，曩辛希勒—巴嘎努如礦產(chǎn)檢查區(qū)北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，處于中低溫?zé)嵋鹤饔门c火山-次火山作用的成礦有利區(qū)，已發(fā)現(xiàn)有鉛鋅多金屬礦點(diǎn)。此次研究工作圈定了2處綜合異常，異常元素多、規(guī)模大、濃度高、套合好。通過(guò)大比例尺填圖、化探、槽探等異常查證，新發(fā)現(xiàn)有11條礦體，礦體位置與異常濃集中心相吻合。該區(qū)為最具找鉛、鋅、銀礦潛力的靶區(qū)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)曩辛希勒—巴嘎努如靶區(qū)儲(chǔ)礦條件好，有發(fā)現(xiàn)大型鉛鋅銀礦床的可能，可進(jìn)一步開(kāi)展地質(zhì)工作，如開(kāi)展深部找礦評(píng)價(jià)，進(jìn)行資源儲(chǔ)量核查等。

(2)此次勘查工作證明，在內(nèi)蒙古中東部半干旱地區(qū)，土壤地球化學(xué)測(cè)量是一種快速、經(jīng)濟(jì)、有效的方法，能進(jìn)一步明確找礦方向，圈定找礦靶區(qū)，縮小找礦范圍，為地質(zhì)找礦發(fā)揮了重要的指導(dǎo)作用。