甘肅石板泉一帶水系沉積物測量地球化學特征及找礦靶區(qū)預測

高 翔，邵小鵬，王啟航，趙 瑋

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

甘肅石板泉一帶1:5萬水系沉積物異常評價區(qū)位于北山南帶東段，海拔1600m～1900m，呈中低山、寬淺谷地貌景觀丘陵地貌景觀，處于風化夷平過程的后期階段。區(qū)內氣候干燥，少雨多風，以風的吹蝕作用為主，物理風化作用強烈。水系多為短暫陣雨形成，一般較短(特別是Ⅰ級水系)，水系沉積物顆粒較粗。在甘肅省景觀區(qū)中被劃分為北山—龍首山干旱荒漠、半荒漠區(qū)[1]。評價區(qū)內地質礦產調查程度較高，已發(fā)現較多礦（床）點，其中白山堂銅礦、玉山鎢礦、金塔縣鐵礦等礦（床）點均在開采。該異常區(qū)評價依托甘肅省金塔縣石板泉一帶1：5萬礦產遠景調查項目，筆者通過對石板泉幅異常信息地收集和提取，對所圈定的異常特征進行研究，優(yōu)選找礦靶區(qū)，并對該區(qū)的找礦潛力作出評估。

1 地質概況

評價區(qū)位于哈薩克斯坦板塊的南東緣之北山造山帶南緣，是連接哈薩克斯坦板塊-塔里木板塊-華北板塊的紐帶，具有多旋回造山特征，構造線走向與地層走向基本一致，呈北西西向。斷層多為逆斷層，褶皺以順層掩臥褶皺為主，區(qū)內韌性剪切帶十分發(fā)達，巖石普遍拉伸變薄并具糜棱巖化。

區(qū)內主要出露地層為長城紀古硐井群、薊縣紀平頭山組、早石炭世紅柳園組、晚石炭世干泉組及白堊世新民堡群。侵入巖極為發(fā)育，火山巖在石炭紀紅柳園組和干泉組中出露較好。變質巖多為綠片巖相和低綠片巖相。

2 化探異常信息提取

2.1 工作方法

根據干旱荒漠、半荒漠區(qū)區(qū)域化探工作方法，采用GPS定位，實施GPS航跡全程實時跟蹤，監(jiān)控采樣點位的到點率及定位精度；采樣粒級-4～+20目[2，3]，采樣密度4～8個/Km2，采樣部位在干涸的現代流水線上，礫石成分復雜地段多點采集組合樣。

2.2 化探原始數據處理

區(qū)內1:5萬水系沉積物測量面積391.74Km2，采集樣品1688件，其中重復樣155件，樣品測試由甘肅省中心實驗室承擔。分析元素13種：Ag、As、Au、Cd、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn，由國土資源部蘭州礦產資源監(jiān)督檢測中心測試，測試質量真實、可靠。分析評價區(qū)地質資料，認為本區(qū)屬于同一大地構造單元，區(qū)域地質背景、地層、巖漿巖分布特征區(qū)別不大，故化探數據處理時將工作區(qū)作為一個整體，未進行地球化學區(qū)塊劃分。原始數據應用Mapgis軟件進行處理。

2.3 地球化學背景值及異常下限確定

由于分析數據中存在特高值和特低值，為合理確定背景值和異常下限，筆者采用平均值加3倍標準偏差對測試數據進行逐級高點剔除[4]，最終余下者作為樣本，求其平均值（X）和標準偏差（S），再按（X+2S）求得各元素的異常下限統(tǒng)計值（表1）。

表1 水系沉積物測量元素特征值統(tǒng)計

2.4 化探異常圈定

工作區(qū)的化探采樣點數據屬于離散型，采用以距離為冪的指數加權法進行數據網格化處理，窗口為0.2Km×0.2Km(相當于1:5萬圖上4mm×4mm)，根據選定的下限值圈定各元素異常。共圈定各類元素異常43個。

3 地球化學特征

3.1 區(qū)域地球化學特征

所測元素與甘肅北山干旱荒漠、半荒漠區(qū)元素背景值[1]比較，Ag、As、Cd、Cu、Mo、Sb、Sn、W、Zn為高背景，Hg、Pb為正常背景，Au為低背景。這與該區(qū)1：20萬區(qū)域地球化學測量結果基本吻合。利用所測元素變異系數（Cv）和逐級剔除平均值加3倍方差后的元素變異系數（Cv0）的比值，反映元素的相對離散程度（表2）。區(qū)內W、Mo變化程度大，反映其高含量數據很多，富集成礦性大，其中W在評價區(qū)南部的玉山附近已在開采。其它元素的變化程度相對平穩(wěn)，高含量數據相對較少，局部有富集成礦的可能性，其中區(qū)內的白山堂銅礦已開采多年，西邊有Cu礦化顯示。

綜上所述，區(qū)內高背景、離散性大的元素有W、Mo、Cu、Sb，這些元素富集成礦的可能性較大。根據區(qū)域成礦地質條件、礦床類型和元素富集、離散特征，確定W、Mo、Cu、Sb為本區(qū)主要成礦元素。

表2 水系沉積物測量元素變化系數及比值

3.2 元素聚類分析

為了解區(qū)內元素之間的相關程度，分析元素的組合特征，筆者采用R型聚類分析方法[4]，對全區(qū)水系沉積物中的元素進行研究（圖1）。區(qū)內元素相關系數大于0.7的元素有As、Cu、Ni、Zn、Sb、Hg、Cd，并且這些元素構成一組；相關系數大于0.95的元素有兩組，分別為Cu、Ni、Zn和Sb、Hg，其中Cu、Ni、Zn的密切相關可能與含礦斷裂或礦體有關，一旦Cu成礦，Zn就具有成礦可能。其它元素相關性差，尤其Au、Ag、Pb元素異常在區(qū)內僅能獨立出現。

圖1 R型聚類分析譜系圖

3.3 元素因子分析

為研究元素之間的共生組合和成因關系，筆者對全區(qū)水系沉積物中的元素進行R型因子分析[4]。分析中，取特征值大于1的前4個因子，其累計方差貢獻值大于70%，進行正交旋轉因子負載矩陣（表3）組合。

由表3可知，F1因子代表元素組合為Pb、Zn、Ag、Mo、Cd。Pb、Zn、Ag為中溫元素，Mo為高溫元素，Cd為親硫稀散元素，是指示斷裂的標型元素[5]。因此，Pb、Zn、Ag、Mo等中、高溫元素元素在斷裂破碎帶中富集成礦可能性大。另外Cd一般在中低溫條件下形成的閃鋅礦中含量最高，故應在Cd的高背景帶中注意尋找閃鋅礦。

F2因子代表元素組合為As、Sb、Hg、W。As、Sb、Hg為低溫元素，與斷裂構造關系密切，W為中溫元素[5]，且在F2中載荷量最大。因此，該元素組合可能與區(qū)內斷裂破碎帶控制下的期后中低溫熱液活動相關，W在該成因中成礦可能性極大。

F3因子代表元素組合為Cu、Ni、Sn。Cu為中溫元素，Ni、Sn為高溫元素，Cu、Ni元素在基性、超基性巖中相對富集，或與斷裂構造關系密切，Sn元素在酸性巖中相對富集[5]。在區(qū)內僅有少量的超基性、基性巖，因此，該元素組合可能與斷裂破碎帶控制下的酸性巖侵入關系密切。

F4因子代表元素組合為Au。Au為低溫親鐵元素[5]，與其它元素相關性差，說明Au可能獨立成礦。

表3 正交旋轉因子負載矩陣

4 綜合異常評述

區(qū)內Cu、Pb、Zn、W、Mo、As、Sb、Sn、Cd、Ni異常分布廣泛，面積大，Hg、Ag、Au多呈單點小異常分布，將各單元素異常表示在同一地球化學圖中，按空間分布和重疊程度進行分區(qū)，共分為4個綜合異常區(qū)。

1號綜合異常區(qū)的元素組合為Cu、Mo、Sn、As、Ni、Sb、Zn、W。以Cu、Mo、Sn為主，規(guī)模較大，襯度值較高，具有明顯的濃集中心，重疊性好，伴以As、Ni、Sb、Zn、W，規(guī)模較小，分布在銅異常范圍內，這種組合分帶是北山大多數銅礦的分散流異常所具有的特征，是找銅礦的有意義異常。

2號綜合異常區(qū)的元素組合為Cu、Mo、As、Sb、Sn、Cd、Ni，以Cu、Mo、As、Sb為主且規(guī)模較大，襯度值較高，重疊性好，具明顯的濃集中心，其它元素規(guī)模小，有一定的重疊性，分布于銅異常范圍之內，是找銅礦的有意義異常。

3號綜合異常區(qū)的元素組合為W、Sb、As、Cd。異常元素規(guī)模不大，襯度值較小，組分簡單，但重疊性好，具有明顯濃集中心。W為中溫元素，Sb、As、Cd為低溫元素，與斷裂構造關系密切。因此，異常可能與鎢礦化和斷裂有關，是找鎢礦的有意義異常。

4號綜合異常區(qū)的元素組合為W、Cu、Sn、Zn、Cd、Sb、As、Ni。以W、為主，規(guī)模最大，襯度值最高，具有明顯的濃集中心，是區(qū)內最主要的成礦元素。Cu、Sn、Zn、Cd、Sb、As、Ni異常組分復雜，大多具有內、中、外帶，規(guī)模大，襯度值高，重疊性好，對W元素異常有一定的指示作用，分布于鎢異常范圍之內。該異常中已發(fā)現規(guī)模較大的玉山鎢礦，現正在勘探階段。

5 找礦靶區(qū)

從以上異常元素組合特征分析，認為1、2號異常區(qū)為找銅礦的遠景區(qū)，3、4號異常去為找鎢礦的遠景區(qū)，但4號異常已在勘探。經野外檢查、分析，優(yōu)選出最佳靶區(qū)為1號異常。

1號異常區(qū)面積約14km2。異常區(qū)主要出露長城紀古硐井群，主要巖性為薄層石英巖、砂質板巖、硅質板巖夾絹云千枚巖、巖屑石英砂巖千枚狀板巖、含礫云母片巖、絹云千枚巖夾砂質板巖等。印支期二長花崗巖從南北兩側侵入異常區(qū)內，華力西期閃長巖沿區(qū)內斷裂侵入異常中部，石英脈和其它脈巖大量發(fā)育，大多呈北東-南西走向。異常區(qū)內斷裂構造發(fā)育，主要有5條斷裂(F1、F2、F3、F4、F5)，F1呈北西走向，其余呈北東走向，其中F2、F3、F4斷裂為華力西期閃長巖的侵入提供了通道。通過野外檢查發(fā)現，在F1和F2斷裂之間的石英巖十分破碎，褐鐵礦化、孔雀石化非常明顯，在廢棄采坑中有“鐵帽”出現，廢渣中發(fā)現了呈團塊狀、星點狀的黃鐵礦，另有少量的黃銅礦、斑銅礦出現。綜合以上地質背景，結合元素異常特征，該區(qū)有較好的找礦前景。

6 結論與建議

由于單元素異?；ハ喾蛛x，各元素信息間的關聯性無法體現，通過R型聚類分析和R型因子分析，將元素劃分為不同的組合，按其組合將異常綜合在同一張圖上，蘊含了多個元素信息，為從整體上認識該區(qū)地球化學特征和找礦規(guī)律提供了線索。

通過對元素綜合異常區(qū)的特征評述和找礦意義，認為1、2、3、4號異常區(qū)為找礦遠景區(qū)。通過野外檢查、分析，選出1號異常為最佳找礦遠景區(qū)，由于地質工作力度欠佳，應及時加大工作投入，對其他遠景區(qū)，除了必要的異常查證外，還應做進一步的地質工作。