內(nèi)蒙古古爾班土拉格地區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量及找礦前景

張永文，李 瑜，鮑麗然，王佳彬

（1.重慶土地質(zhì)量地質(zhì)調(diào)查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030；2.重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川東南地質(zhì)大隊(duì)，重慶 400030）

土壤地球化學(xué)測(cè)量是在勘察技術(shù)、化學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)等快速發(fā)展背景下出現(xiàn)的新型技術(shù)體系，主要根據(jù)土質(zhì)異常狀況，對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)與解譯，為地質(zhì)找礦工作開展提供技術(shù)支撐[1]。

目前，內(nèi)蒙古、青海、云南、甘肅等多個(gè)地區(qū)在礦產(chǎn)勘察中已開展了大量土壤地球化學(xué)測(cè)量工作，并取得了良好的找礦效果[2-5]。研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部，面積總計(jì)2345km2。地貌主要為中低山及沙漠戈壁，主山脈為沙拉扎山，總體地勢(shì)北西高南東低，海拔高度一般1300m～1500m，地形切割淺，起伏小。氣候?yàn)榈湫偷拇箨懶愿珊禋夂?，常年干燥多風(fēng)，水源缺乏。無永久性河流，水系不發(fā)育，僅有季節(jié)性河流。因此，研究區(qū)適于進(jìn)行土壤地球化學(xué)測(cè)量。

研究區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，斷裂構(gòu)造發(fā)育，具有形成大型礦床的地質(zhì)背景及較好的找礦遠(yuǎn)景。但以往礦產(chǎn)勘查程度較低[6-10]，至今在找礦方面還沒有取得突破。本次研究通過土壤地球化學(xué)測(cè)量工作，根據(jù)土壤中各指標(biāo)元素含量分布和濃集特征，圈定地球化學(xué)異常，發(fā)現(xiàn)具有找礦前景的地球化學(xué)異常信息，結(jié)合區(qū)內(nèi)地層、巖體、構(gòu)造等地球化學(xué)分配特征，可為本區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)等領(lǐng)域提供地球化學(xué)資料，也為今后在類似干旱荒漠戈壁殘山景觀區(qū)開展土壤地球化學(xué)測(cè)量工作提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬于華北板塊北部陸緣增生帶之寶音圖-錫林浩特火山型陸緣；中元古界、古生界屬華北地層大區(qū)→內(nèi)蒙古草原地層區(qū)→錫林浩特-盤石地層分區(qū)，出露地層有薊縣系哈拉霍疙特組、下奧陶統(tǒng)布龍山組、上石炭統(tǒng)阿木山組；中生界至新生界屬阿拉善地層區(qū)→巴丹吉林地層分區(qū)[11]。

巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，晚石炭世、二疊紀(jì)及三疊紀(jì)以中酸性巖漿侵入活動(dòng)為主，早白堊世以中基性火山噴發(fā)作用為主?；鹕綆r主要出露白堊紀(jì)火山巖，零星分布于本區(qū)中、東部的扎布斯日諾日、阿日嘎勒、號(hào)德地的下白堊統(tǒng)蘇宏圖組中，出露面積為5.21km2，基巖露頭較差，風(fēng)成沙掩蓋嚴(yán)重。變質(zhì)巖石分布較少，總出露面積為19km2，占研究區(qū)總面積的0.81%。

研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造較復(fù)雜，其演化主要經(jīng)歷了古生界、中生界的多期次構(gòu)造-巖漿活動(dòng)，形成了特點(diǎn)各異的構(gòu)造形跡。構(gòu)造以斷裂為主，褶皺不發(fā)育，斷裂按走向基本可以分為北西向、北東向和東西向三組，又以北西向?yàn)橹鳎睎|向和東西向?yàn)檩o。其中東西向斷裂形成較早，被北西向斷裂所截切；北北西向又切割北西向斷裂；北東向斷裂最晚，它切割先期斷裂，但分布較為局限。

2 樣品采集及測(cè)試

2.1 樣品采集

研究區(qū)地貌地球化學(xué)景觀主要為基巖裸露的“殘山區(qū)”和第四系、中生代沉積的“沖洪積砂礫區(qū)”，不同景觀區(qū)分別開展1：5萬土壤測(cè)量和1：20萬土壤測(cè)量。

采樣密度按照地球化學(xué)景觀條件、成礦地質(zhì)條件、地層出露等情況差別化設(shè)置?；鶐r區(qū)為8個(gè)點(diǎn)/km2～12個(gè)點(diǎn)/km2，中生代沉積地層區(qū)為2個(gè)點(diǎn)/km2～4個(gè)點(diǎn)/km2，第四系覆蓋區(qū)為1個(gè)點(diǎn)/km2，化探異常、礦產(chǎn)異常區(qū)以及成礦條件較好的重點(diǎn)采樣區(qū)域適當(dāng)加密，為16點(diǎn)/km2～20點(diǎn)/km2。

采樣深度根據(jù)覆蓋情況靈活變化，中低山殘、坡積發(fā)育區(qū)小于10cm，丘陵區(qū)洪積、風(fēng)積覆蓋時(shí)（10cm～20cm）為20cm～30cm，新生界坳陷邊部區(qū)沖積、風(fēng)積覆蓋區(qū)（20cm～50cm）為30cm～60cm[12-14]。

采樣粒級(jí)1：5萬采用-4目～+20目，1：20萬為-100目。

2.2 測(cè)試分析

樣品分析測(cè)試由國(guó)土資源部呼和浩特礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心(內(nèi)蒙古自治區(qū)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所)完成，測(cè)試項(xiàng)目為L(zhǎng)i、Be、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、Ag、Sn、Sb、W、Pb、Bi、Th、U、As、Au等18個(gè)元素。分析質(zhì)量嚴(yán)格按DZ/T0011-2015《地球化學(xué)普查規(guī)范》[15]執(zhí)行。

3 元素地球化學(xué)特征

3.1 元素富集和分異特征

元素富集程度和分異程度對(duì)成礦具有一定的指示意義，一般認(rèn)為富集、變異程度越高，越有利于成礦。元素的富集和分異程度用濃集系數(shù)（k）和變異系數(shù)（CV）來衡量[16-18]。

表1 不同景觀區(qū)土壤元素地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

通過對(duì)不同景觀區(qū)土壤元素濃集系數(shù)及變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)（表1），可以看出，在沖洪積砂礫區(qū)，相對(duì)富集的元素有Ni、Co、Cu、Zn、Ag、Sb、W、Pb、Th、U、Bi，含量相當(dāng)?shù)脑赜蠰i、Be、Nb、Sn、Au，只有Mo元素稍微貧化，從變異系數(shù)來看，只有As有較強(qiáng)的分異性，可能指示了中生代地層中Au、As異常。

在殘山區(qū)，相對(duì)富集的元素有Co、Cu、Zn、Pb、Th、U，與區(qū)域含量相當(dāng)?shù)脑赜蠰i、Be、Ni、Ag、Sn、Sb、Bi，發(fā)生貧化的元素有Nb、Mo、W、As、Au。從變異系數(shù)上看，W、Mo、Bi、As有較強(qiáng)的分異性，元素分布很不均勻，而其余元素則無明顯分異性。故在殘山區(qū)，Co、Cu、Zn、Pb、Th、U、W、Mo、Bi、As這些元素成礦的可能性較大。

整體來看，沖洪積砂礫區(qū)各元素比殘山區(qū)要更富集，但元素的分異性很弱，說明了區(qū)內(nèi)多數(shù)元素在第四系有次生富集趨勢(shì)，但分布卻很均勻，幾乎不可能成礦。

3.2 元素組合及地球化學(xué)場(chǎng)特征

利用SPSS進(jìn)行pearson聚類分析[19]（圖1），可以看到18個(gè)元素大致可以分為3個(gè)族，Ⅰ族元素有Co、Zn、Cu、Ni、Nb、Ag、Sb，反映了偏基性的中低溫巖漿活動(dòng)與銅多金屬元素的富集；Ⅱ族元素有Mo、Bi、W、As、Au，顯示了偏酸性巖漿活動(dòng)與低溫?zé)嵋函B加的結(jié)果；Ⅲ族元素有Be、Pb、Th、U、Li、Sn，反映了與巖漿活動(dòng)有關(guān)的稀有、放射性元素的富集。以0.5的相關(guān)系數(shù)為界，Ⅰ族又可以分為Co-Zn-Cu、Ni-Nb、Ag-Sb，它們主要以地球化學(xué)性質(zhì)的親密性聚類在一起；Ⅱ族中的元素則相關(guān)性較差，反映了復(fù)雜的地質(zhì)作用，可能與多期次巖漿、構(gòu)造活動(dòng)共同作用有關(guān)；Ⅲ族可以分為Be-Pb、Th-U、Li-Sn，同樣反映了元素地球化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性。

圖1 pearson聚類分析圖

通過對(duì)原始數(shù)據(jù)作因子分析[20]，可以將研究區(qū)18種元素的地球化學(xué)特征簡(jiǎn)化提取出4個(gè)主要因子，F(xiàn)1因子有Co、Ni、Cu、Zn、Nb元素，為銅多金屬礦化因子，F(xiàn)2因子有Li、Be、Pb、Th元素，為鈾礦化因子，F(xiàn)3因子有Sb、As元素，為金礦化因子，F(xiàn)4因子有Mo、Bi元素，可能為鎢鉬鉍稀有金屬礦化因子。

4 異常查證及找礦前景分析

4.1 異常查證及推斷解釋

以平均值加2倍標(biāo)準(zhǔn)差確定全區(qū)土壤元素的異常下限，綜合地質(zhì)背景、礦化線索、異常規(guī)模、元素組合及套合程度等信息[21]，研究區(qū)共圈定了65個(gè)綜合異常（圖2），經(jīng)進(jìn)一步篩選、實(shí)地踏勘，最終確定3處重要綜合異常，并采用大比例尺土壤測(cè)量、土壤剖面、地物化綜合剖面等手段進(jìn)行了查證。

異常主成礦元素為Bi、Cu，主要以W、Mo、Pb、Zn、Ag、As元素為特征組合，異常強(qiáng)度高，套合性較好，各元素濃集中心較為吻合。經(jīng)查證，異常重現(xiàn)性好，土壤異常濃集中心明顯，異常的強(qiáng)度都顯明增強(qiáng)。以Cu、Bi、Mo、W為主的多元素異常與北西向構(gòu)造活動(dòng)關(guān)系密切，含礦熱液沿次級(jí)裂隙侵入富集成礦。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景及成礦特征，認(rèn)為石英脈為該異常區(qū)主要的賦礦巖石，西向及北東向構(gòu)造為主要控礦構(gòu)造，該區(qū)是尋找Cu、Mo、W、Bi、Fe等多金屬礦產(chǎn)的良好地段。

該異常近東西向分布，異常強(qiáng)度較高，元素種類較復(fù)雜，有2個(gè)濃集中心，濃集中心較為明顯，以W、Mo、Au、As為主的異常，元素套合性較好，主成礦元素W，伴生元素As均具三級(jí)濃度分帶。經(jīng)查證，異常的重現(xiàn)性較好，Cu、Mo、Ag、Au、Bi元素有明顯的異常顯示，套合性較好，1：1萬土壤測(cè)量的異常形態(tài)與原異常形態(tài)吻合。從異常顯示和地質(zhì)條件看，可能隱伏有礦化體，推測(cè)該異常區(qū)深部有一定鎢、鉬、銅、金等成礦潛力。

該異常規(guī)模小，元素組合較簡(jiǎn)單，但套合性好，異常主要為Cu、Co、Bi元素的異常，Bi元素具有3級(jí)濃度分帶。經(jīng)查證，Cu、Zn、W、Bi等元素異常重現(xiàn)性較好，異常強(qiáng)度高，地表發(fā)現(xiàn)了綠泥石、綠簾石、褐鐵礦、石榴子石等蝕變，推測(cè)深部有碳酸鹽巖，在巖漿侵入作用下，其接觸帶產(chǎn)生了石榴子石矽卡巖化，同時(shí)也使得W、Bi、Cu等元素富集。在異常濃集中心新發(fā)現(xiàn)1處磁鐵礦點(diǎn)。結(jié)合地物化資料初步推斷，該異常為礦致異常，異常主要受北東向、近南北向構(gòu)造控制，與石英脈及矽卡巖化有關(guān)，是尋找Fe、Cu、Bi等多金屬礦產(chǎn)的良好地段。

4.2 找礦前景分析

根據(jù)研究區(qū)成礦規(guī)律和已發(fā)現(xiàn)的礦（化）點(diǎn)，結(jié)合各類異常特征，綜合分析全區(qū)成礦條件，進(jìn)行了成礦遠(yuǎn)景區(qū)的劃分。研究區(qū)共劃分出成礦遠(yuǎn)景區(qū)4處（圖2），分別為Ⅱ-1銅多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)、Ⅱ-2金成礦遠(yuǎn)景區(qū)、Ⅱ-3金成礦遠(yuǎn)景區(qū)、Ⅲ-1鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

在異常查證及推斷解釋與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合已知礦床以及查證中發(fā)現(xiàn)的礦化線索等，進(jìn)一步優(yōu)選圈定出2處找礦靶區(qū)（圖2）。

4.2.1 Ⅱ-1-1鐵、鎢、鉍、銅找礦靶區(qū)

該區(qū)北部出露巖體為中二疊世花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖，東南部出露地層為上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組深灰色礫巖，南部為第四系沖洪積物覆蓋。構(gòu)造以北東向、南北向?yàn)橹鳎我患?jí)的構(gòu)造裂隙、節(jié)理十分發(fā)育。土壤地球化學(xué)測(cè)量在區(qū)內(nèi)圈定有HS綜合異常，異常查證結(jié)果Cu、Zn、W、Bi等元素異常重現(xiàn)性較好，異常強(qiáng)度高，濃集中心較顯著。本次新發(fā)現(xiàn)鐵礦化點(diǎn)1處。結(jié)合地物化資料分析認(rèn)為，該區(qū)是尋找Fe、W、Bi、Cu等多金屬礦產(chǎn)的良好地段。

4.2.2 Ⅱ-1-2鎢、鉬、鉍、銅找礦靶區(qū)

該區(qū)出露地層為上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組淺肉紅色礫巖；出露巖體為中二疊世二長(zhǎng)花崗巖、早三疊世花崗閃長(zhǎng)巖和中三疊世花崗斑巖。發(fā)育有1條北西向的平移斷層，次一級(jí)的構(gòu)造裂隙、節(jié)理十分發(fā)育。土壤地球化學(xué)測(cè)量在區(qū)內(nèi)圈定有HS綜合異常，主成礦元素為Bi、Cu，主要以W-Mo-Pb-Zn-Ag-As元素為特征組合。結(jié)合地物化遙資料分析認(rèn)為，該區(qū)是尋找Cu、Mo、W、Bi等多金屬礦產(chǎn)的良好地段。

圖2 研究區(qū)成礦區(qū)劃分圖

5 結(jié)論

（1）內(nèi)蒙古古爾班土拉格地區(qū)沖洪積砂礫區(qū)土壤元素比殘山區(qū)更富集，但分異性很弱；殘山區(qū)元素相對(duì)富集，元素分異性較強(qiáng)，推測(cè)這些元素成礦可能性較大。

（2）聚類分析將研究區(qū)18個(gè)元素分為3個(gè)族，Ⅰ族Co、Zn、Cu、Ni、Nb、Ag、Sb，Ⅱ族Mo、Bi、W、As、Au，Ⅲ族Be、Pb、Th、U、Li、Sn。因子分析將元素簡(jiǎn)化為4個(gè)主要因子，F(xiàn)1因子Co、Ni、Cu、Zn、Nb元素，F(xiàn)2因子Li、Be、Pb、Th，F(xiàn)3因子Sb、As，F(xiàn)4因子Mo、Bi。

（3）研究區(qū)共圈定65處綜合異常，篩選出3處進(jìn)行查證解釋。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，異常重現(xiàn)性好，成礦潛力大，是尋找多金屬礦床的有力地段。

（4）通過地物化遙成礦背景綜合分析，研究區(qū)劃分出成礦遠(yuǎn)景區(qū)4處，Ⅱ級(jí)銅多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)1處，Ⅱ級(jí)金成礦遠(yuǎn)景區(qū)2處和Ⅲ級(jí)鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)1處；優(yōu)選出找礦靶區(qū)2處，鐵、鎢、鉍、銅找礦靶區(qū)和鎢、鉬、鉍、銅找礦靶區(qū)。