新疆大草湖地區(qū)水系沉積物測(cè)量地球化學(xué)特征及找礦方向

康鵬宇，馮愛(ài)平，劉傳朋，劉同

(1.山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 臨沂 276006；2.山東省地礦局金剛石成礦機(jī)理與探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 臨沂 276006)

0 引言

大草湖地區(qū)位于塔里木盆地北緣，南天山東段，處于塔里木-華北板塊之塔里木微板塊，處于塔里木板塊北緣(復(fù)合溝弧帶)鐵-鈦-錳-銅-鎳-鉬-鉛-鋅-錫-金-銻-白云母-菱鎂礦-鋁土礦-石墨-硅灰石-紅柱石-白云母-石油-天然氣-煤-玉石成礦區(qū)、塔里木陸塊北緣隆起(地塊)銅-鎳-金-鐵-鈦-釩-鉛-鋅-稀有金屬-稀土-蛭石-磷成礦區(qū)[1-2]。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較弱，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，成礦地質(zhì)條件有利，具有較好的找礦遠(yuǎn)景。在對(duì)1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量的基礎(chǔ)上，分析了大草湖地區(qū)成礦元素地球化學(xué)特征，根據(jù)異常特征及成礦地質(zhì)條件，預(yù)測(cè)了該區(qū)的成礦遠(yuǎn)景。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大草湖地區(qū)位于南天山東段，據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)》，大致以辛格爾斷裂為界，北部屬艾爾賓晚古生代殘余盆地，南部屬塔里木北緣隆起。

區(qū)域地層主要有晚南華世阿勒通溝組、特瑞愛(ài)肯組，早震旦世扎摩克提組、育肯溝組，晚震旦世水泉組、漢格爾喬克組，早寒武世西大山組，中寒武世莫合爾山組，晚寒武世-早奧陶世突爾沙克塔格組，泥盆世阿拉塔格組，晚泥盆世破城子組，早石炭世甘草湖組，古新世—始新世喀什群等[3]。區(qū)域巖漿巖主要發(fā)育中基性巖脈[4]。區(qū)域性斷裂為辛格爾深斷裂，控制了地層分布(圖1)。

2 水系沉積物測(cè)量

2.1 地球化學(xué)景觀劃分

地球化學(xué)景觀劃分為中山干旱荒漠景觀區(qū)、低山干旱荒漠景觀區(qū)和沖積平原干旱荒漠景觀區(qū)3個(gè)地球化學(xué)景觀區(qū)。其中，沖積平原干旱荒漠景觀區(qū)為第四系覆蓋區(qū)，本次工作不取樣。中、低山干旱荒漠景觀區(qū)，水系主要成樹(shù)枝狀和平行狀分布，多為季節(jié)性干谷，河床底積物主要來(lái)源于沖洪積，溝谷中多聚集有風(fēng)成黃土，排除風(fēng)成物質(zhì)等外來(lái)物質(zhì)的干擾是該景觀區(qū)地球化學(xué)勘查的關(guān)鍵。

2.2 樣品采集及測(cè)試

根據(jù)地球化學(xué)景觀特征，參考區(qū)內(nèi)1∶20萬(wàn)及鄰幅1∶5萬(wàn)化探的采樣粒級(jí)，確定采樣粒級(jí)為-4目～+20目。樣品布設(shè)遵循最有效控制匯水域且大致均勻的原則，以有限的采樣點(diǎn)，取得最佳效果，主要布置在一級(jí)水系口上，適當(dāng)控制二、三級(jí)水系。研究區(qū)水系沉積物測(cè)量面積904km2，共采集水系沉積物樣品4624件，平均采樣密度5.1點(diǎn)/km2。樣品測(cè)試由山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，分析Au，Ag，Cu，Pb，Zn，W，Sn，Mo，As，Bi，Sb，Cr，Ni，Co，P，V共16種元素。各元素的分析方法及檢出限見(jiàn)表1。分析方法的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度均能滿(mǎn)足或優(yōu)于規(guī)范要求。

在內(nèi)部質(zhì)量控制上，按照或嚴(yán)于規(guī)范要求對(duì)分析過(guò)程中準(zhǔn)確度、精密度、重復(fù)性檢驗(yàn)和異常點(diǎn)檢驗(yàn)進(jìn)行了全過(guò)程控制。測(cè)試任務(wù)過(guò)程中，同步測(cè)試的國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、監(jiān)控樣分析的對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差合格率全部達(dá)到了100%，每組監(jiān)控樣的標(biāo)準(zhǔn)差均滿(mǎn)足規(guī)范要求，全圖幅元素報(bào)出率均滿(mǎn)足規(guī)范要求，重復(fù)性檢驗(yàn)和異常點(diǎn)抽查合格率滿(mǎn)足規(guī)范要求。

注：檢出限單位為μg/g。

3 地球化學(xué)特征

3.1 地球化學(xué)參數(shù)特征

對(duì)大草湖地區(qū)水系沉積物測(cè)量樣品地球化學(xué)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表2)[5-6]，其特征為：P，V，Au，Cu，W，Zn，Co，Cr，Ni元素明顯偏高，為區(qū)域上此類(lèi)元素的高背景區(qū)。Ag，Sn，Mo，Bi元素顯著偏低，是區(qū)域上此類(lèi)元素的低背景區(qū)。Pb，As，Sb元素與區(qū)域背景大致相當(dāng)。

表2 地球化學(xué)參數(shù)特征統(tǒng)計(jì)

元素含量單位：Au，Ag×10-9，其余元素×10-6。

成礦元素離散程度圖顯示：W含量變化幅度很大、高強(qiáng)數(shù)據(jù)很多、富集成礦可能性很大，發(fā)現(xiàn)礦床可能性大，但地質(zhì)調(diào)查未發(fā)現(xiàn)明顯W礦化特征；Mo，Bi，Sb含量變化幅度大，高強(qiáng)數(shù)據(jù)多，成礦可能性大，地質(zhì)調(diào)查顯示，Bi，Sb元素為中酸性巖漿巖組成成分，大草湖地區(qū)已發(fā)現(xiàn)多處Mo礦(化)，反映了沉積作用的特點(diǎn)；Pb，As，Au，Ag，Ni，Cu，Cr，Zn，V，Zn，Co，P等元素含量變化幅度小，高強(qiáng)數(shù)據(jù)少，成礦可能性小，但P，V元素與Mo元素富集相關(guān)性高，且已知大草湖地區(qū)及周邊寒武紀(jì)西大山組為開(kāi)采Mo，P，V礦層，結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件和成礦類(lèi)型可以確定Mo，P，V元素為大草湖地區(qū)主要成礦元素(圖2)[7]。

圖2 成礦元素離散程度圖

3.2 元素相關(guān)性及因子分析

3.2.1 相關(guān)性分析

為了解大草湖地區(qū)元素之間的相關(guān)程度，分析元素組合與地質(zhì)構(gòu)造背景的依存關(guān)系，采用R型聚類(lèi)分析(圖3)[8-10]，對(duì)大草湖地區(qū)水系沉積物中的元素進(jìn)行研究。R型聚類(lèi)分析在α=0.01，γ=0.2的相似水平上，可分為9大聚類(lèi)，第1簇反應(yīng)構(gòu)造熱液活動(dòng)引起的Ag，Bi，Sb礦化；第2簇反應(yīng)構(gòu)造熱液活動(dòng)引起的Au，As礦化；第3簇反應(yīng)高溫?zé)嵋夯顒?dòng)伴隨的Sn礦化；第4簇指示工作區(qū)存在基性、超基性巖脈或隱伏地質(zhì)體；第5簇反應(yīng)熱液活動(dòng)伴隨的Cu礦化；第6簇反應(yīng)寒武紀(jì)碎屑巖組成成分及其伴隨的P礦化；第7簇反應(yīng)寒武紀(jì)碎屑巖組成成分及其伴隨的Mo，V礦化；第8簇反應(yīng)了構(gòu)造活動(dòng)熱液伴隨的Pb礦化；第9簇反應(yīng)了構(gòu)造活動(dòng)熱液伴隨的W礦化。

圖3 元素R型聚類(lèi)分析譜系圖

3.2.2 元素因子分析

成礦元素的因子分析表明(表3)[11-12]，大草湖地區(qū)成礦元素來(lái)源主要為寒武紀(jì)地層、高溫?zé)嵋?。F3，F(xiàn)6因子控制Mo，V，P；根據(jù)因子得分分布圖(圖4)，因子受地層控制明顯，主要分布寒武紀(jì)碎屑巖地層，區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，反應(yīng)寒武紀(jì)碎屑巖組成成分及其伴隨的Mo，V，P礦化，局部成礦條件較好；具尋找沉積型Mo，V，P礦找礦前景。F1，F(xiàn)2因子控制Au，As，Ag，Bi，Sb；主要分布于斷裂構(gòu)造交叉或發(fā)育部位，構(gòu)造熱液活動(dòng)應(yīng)引起該異常，分析為構(gòu)造熱液型礦化。F5，F(xiàn)7，F(xiàn)8因子控制Pb，W，Cu；主要分布于斷裂構(gòu)造交叉部位，與地層無(wú)明顯相關(guān)性，分析為構(gòu)造熱液型伴隨元素富集礦化。

表3 因子結(jié)構(gòu)式及特征根

注:單位為%。

圖4 因子分布圖

4 異常圈定、評(píng)序及特征

4.1 異常圈定

4.2 綜合異常分類(lèi)及評(píng)序

根據(jù)異常區(qū)成礦事實(shí)、異常特征、地質(zhì)背景等進(jìn)行綜合異常找礦意義的分類(lèi)。主要根據(jù)綜合異常面積、主成礦元素規(guī)模、特征組合元素平均襯度、異常套合程度、成礦地質(zhì)條件等對(duì)各綜合異常進(jìn)行評(píng)序、篩選(表4)。

表4 綜合異常評(píng)序

4.3 綜合異常特征

4.3.1 HS2號(hào)綜合異常特征

HS2號(hào)綜合異常區(qū)大面積出露晚泥盆世破城子組二段、三段，巖性主要為酸至中酸性火山巖及碎屑巖夾灰?guī)r(圖5)，區(qū)內(nèi)自北向南發(fā)育2條NW向斷層。異?？傮w上呈橢圓狀，SN走向，長(zhǎng)約3km，寬約2.3km，面積約7km2。異常主元素為Au,Mo;異常特征組合為Sb,As,Pb,Ag,Bi。異常元素組分較復(fù)雜，包括中溫?zé)嵋涸?、高溫?zé)嵋涸兀髟禺惓Ｏ嗷ヌ缀陷^好，具有明顯的濃集中心，異常規(guī)模、強(qiáng)度中等。該異常具尋找火山巖型金、銅礦找礦前景[13-16]。

4.3.2 HS35號(hào)綜合異常特征

HS35號(hào)綜合異常區(qū)大面積出露早震旦世扎摩克提組、育肯溝組，晚震旦世水泉組、漢格爾喬克組，早寒武世西山布拉克組、西大山組，中寒武世莫合爾山組，為一套碎屑巖沉積建造，區(qū)內(nèi)構(gòu)造極為發(fā)育，發(fā)育多條NW,SE走向斷層(圖6)。區(qū)內(nèi)分布磷礦點(diǎn)1處、鉬礦化點(diǎn)1處。異?？傮w上呈EW向帶狀展布，長(zhǎng)約10km，寬約3.5km，面積約25.8km2。異常主元素為P,Mo,V;特征組合元素為Zn,Ag,Sb,Co,Ni。異常元素組分較復(fù)雜，包括中溫?zé)嵋涸?、親鐵族熱液元素，各元素異常相互套合較好，具有明顯的濃集中心，異常規(guī)模、強(qiáng)度均較強(qiáng)。該異常主要為早寒武世西大山組硅質(zhì)巖引起，層控明顯。具尋找大中型沉積型鉬釩磷礦的找礦前景。

4.3.3 HS50號(hào)綜合異常特征

該異常區(qū)大面積出露晚南華世特瑞愛(ài)肯組，早震旦世扎摩克提組、育肯溝組，晚震旦世水泉組、漢格爾喬克組，早寒武世西山布拉克組、西大山組，中寒武世莫合爾山組，為一套碎屑巖沉積建造，區(qū)內(nèi)北部斷裂發(fā)育，為多條NW，SE向斷層，區(qū)內(nèi)分布1處磷礦點(diǎn)，1處鉛礦化點(diǎn)(圖7)。異?？傮w上呈NW向帶狀展布，長(zhǎng)約4.7km，寬約3.1km，面積約11.91km2。異常主元素為Pb,Mo,V;特征組合元素為Ag,Zn,Co,Sb,As,Ni。異常元素組分較復(fù)雜，包括中溫?zé)嵋涸?，親鐵族熱液元素，各元素異常相互套合較好，具有明顯的濃集中心，異常規(guī)模、強(qiáng)度均較強(qiáng)。該異常具尋找小型沉積型鉬釩磷礦的找礦前景。

1—新疆群；2—喀什群；3—破城子組二段；4—破城子組三段；5—斷層圖5 HS2異常剖析圖

1—特瑞愛(ài)肯組；2—扎摩克提組；3—育肯溝組；4—水泉組；5—漢格爾喬克組；6—西山布拉克組；7—西大山組；8—莫合爾山組；9—突爾沙克塔格組；10—第四系；11—平行不整合界線(xiàn)；12—斷層界線(xiàn)；13—綜合異常及編號(hào)；14—磷塊巖礦點(diǎn)圖6 HS35綜合異常剖析圖

1—特瑞愛(ài)肯組；2—扎摩克提組；3—育肯溝組；4—水泉組；5—漢格爾喬克組；6—西山布拉克組；7—西大山組；8—莫合爾山組；9—第四系；10—平行不整合界線(xiàn)；11—斷層及產(chǎn)狀；12—綜合異常及編號(hào)；13—磷塊巖礦點(diǎn)；14—鉛礦化點(diǎn)圖7 HS50綜合異常剖析圖

5 成礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分

在水系沉積物(組合)異常評(píng)序及對(duì)主要異常解釋、推斷的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件、路線(xiàn)地質(zhì)調(diào)查、異常查證成果，圈定具有一定找礦潛力的成礦遠(yuǎn)景區(qū)3處(圖8)[17-20]。

1—綜合異常范圍；2—成礦遠(yuǎn)景區(qū)范圍界線(xiàn)；3—綜合異常編號(hào)；4—研究區(qū)范圍圖8 大草湖地區(qū)成礦遠(yuǎn)景區(qū)分布簡(jiǎn)圖

5.1 喬龍庫(kù)圖克南磷、鉬、釩、鐵、銅成礦遠(yuǎn)景區(qū)

遠(yuǎn)景區(qū)位于大草湖地區(qū)奧帕能塔格山南部，面積約98.2km2，主要出露地層為晚南華世阿拉通溝組、特瑞愛(ài)肯組碎屑巖和火山巖；震旦紀(jì)扎摩克提組碎屑巖和火山巖、育肯溝組碎屑巖、水泉組碳酸鹽巖和火山巖、漢格爾喬克組碳酸鹽巖和碎屑巖；寒武紀(jì)西大山組硅質(zhì)巖、莫合爾山組灰?guī)r、突爾沙克塔格組白云質(zhì)灰?guī)r。斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，近NW向斷裂為主要構(gòu)造，發(fā)育多條平行狀斷裂構(gòu)造。成礦遠(yuǎn)景區(qū)由2處綜合異常組成，其中HS35異常主元素為Mo和P;特征組合元素為V,Zn,Ag。異常元素組分較復(fù)雜，各元素異常相互套合較好，具有明顯的濃集中心和3個(gè)濃度分帶，異常規(guī)模、強(qiáng)度均較強(qiáng)。異常濃集中心部位有多組斷裂交叉，異常濃集中心與已發(fā)現(xiàn)礦床位置完全套合，異常由早寒武世西大山組引起。遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)地層、斷裂構(gòu)造等成礦地質(zhì)條件有利，礦化蝕變發(fā)育，成礦潛力巨大。

5.2 大草湖南磷、鉬、鉛成礦遠(yuǎn)景區(qū)

遠(yuǎn)景區(qū)位于大草湖地區(qū)的南東部，面積約為92km2，主要出露地層：晚南華世特瑞愛(ài)肯組碎屑巖和火山巖；震旦紀(jì)扎摩克提組碎屑巖和火山巖、育肯溝組碎屑巖、水泉組碳酸鹽巖和火山巖、漢格爾喬克組碳酸鹽巖和碎屑巖；寒武紀(jì)西大山組硅質(zhì)巖、莫合爾山組灰?guī)r、突爾沙克塔格組白云質(zhì)灰?guī)r。構(gòu)造以NW方向和NE向斷裂為主。成礦遠(yuǎn)景區(qū)由5個(gè)綜合異常組成，其中HS50綜合異常主元素為Mo，特征組合元素為V、Pb、Zn和Co，各元素異常相互套合較好，具有濃集中心和濃度分帶，異常規(guī)模、強(qiáng)度較強(qiáng)。異常濃集中心與已發(fā)現(xiàn)礦化體位置完全套合，異常由早寒武世西大山組引起，成礦條件十分有利，具備沉積型鉬磷等礦產(chǎn)的成礦遠(yuǎn)景。

5.3 銅礦山金、銅、鎢多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)

遠(yuǎn)景區(qū)位于大草湖地區(qū)銅礦山東部一帶，面積約為70km2，主要出露地層為晚泥盆世破城子組二段和三段、早石炭世甘草湖組二段。破城子組二段巖性為綠色凝灰砂巖、凝灰?guī)r，破城子組三段為綠泥石化石英片巖夾凝灰?guī)r；甘草湖組二段巖性為鈣質(zhì)砂巖、石英砂巖。區(qū)內(nèi)為一背斜，南部為辛格爾深斷裂，為分開(kāi)塔里木地臺(tái)和天山褶皺系的區(qū)域性斷裂。成礦遠(yuǎn)景區(qū)由4個(gè)綜合異常組成。其中HS04綜合異常主元素為Au和W，特征組合元素為Bi，As，Sb，各元素異常相互套合較好，具有明顯的濃集中心和3個(gè)濃度分帶，異常規(guī)模、強(qiáng)度較強(qiáng)。銅礦山地區(qū)破城子組主要巖性為火山碎屑巖，并有硅化、孔雀石化，遠(yuǎn)景區(qū)火山巖型多金屬礦成礦潛力較大。

6 結(jié)論

(1)大草湖地區(qū)成礦元素離散程度結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件和成礦類(lèi)型可以確定鉬磷等元素為大草湖地區(qū)主要成礦元素。元素相關(guān)性、因子分布表明，在早寒武世西大山組地層背景下，尋找與早寒武世西大山組地層相關(guān)的鉬釩磷層控沉積型礦床潛力較大。金銅等元素在晚泥盆世破城子組地層背景下，尋找與晚泥盆世破城子組相關(guān)火山巖型金銅礦床潛力較大。

(2)大草湖地區(qū)綜合異常多以磷鉬釩元素為主，組合元素銀、鋅等，異常規(guī)模較大、異常強(qiáng)度高，套合較好，為尋找沉積型鉬釩磷礦有利部位；其次以金銅鎢為主，組合元素鉬、砷、秘、鉛、銀等，異常規(guī)模較大、異常強(qiáng)度高，套合較好，為尋找火山巖型金銅多金屬礦有利部位。

(3)大草湖地區(qū)各成礦遠(yuǎn)景區(qū)地層、斷裂構(gòu)造等成礦地質(zhì)條件有利，礦化蝕變發(fā)育，成礦潛力巨大，其中喬龍庫(kù)圖克南磷、鉬、釩、鐵、銅成礦遠(yuǎn)景區(qū)和大草湖南磷、鉬、鉛成礦遠(yuǎn)景區(qū)已發(fā)現(xiàn)不同規(guī)模的磷礦床，對(duì)遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)相似地質(zhì)成礦條件尋找磷鉬釩礦十分有利。