河南商南—洛南地區(qū)“三稀”及鉑族元素異常特征及找礦潛力

余廣學 付志暉 鄭云鵬 李丹 黃杰 陳凱

摘要：“三稀”及鉑族元素均為現(xiàn)代高精尖科學技術(shù)的重要戰(zhàn)略資源。通過對河南省商南—洛南地區(qū)地球化學資料的綜合整理研究，查明了“三稀”及鉑族元素富集分異特征，圈定綜合異常13處;根據(jù)研究區(qū)地球化學異常特征，結(jié)合地質(zhì)特征及成礦作用，劃分2處地球化學分區(qū)，6處地球化學子區(qū);圈定B級和C級找礦遠景區(qū)各1處，對各找礦遠景區(qū)作出了初步評價解譯，為研究區(qū)“三稀”及鉑族元素礦產(chǎn)勘查提供了大量地球化學信息。

關(guān)鍵詞：“三稀”元素;鉑族元素;綜合異常;地球化學分區(qū);成礦遠景區(qū);商南—洛南地區(qū)

中圖分類號：TD15 P618.6 P618.7文獻標志碼：A開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2020）02-0020-06doi：10.11792/hj20200204

“商南—洛南幅區(qū)域化探32項元素補測與成圖”是河南省地質(zhì)勘查基金項目之一，是以20世紀70—80年代開展的1∶20萬水系沉積物測量保留的副樣為基礎(chǔ)，測試商南—洛南地區(qū)“三稀”及鉑族共34種元素的含量，獲得了研究區(qū)內(nèi)“三稀”及鉑族元素的地球化學數(shù)據(jù)，編制了34種元素地球化學圖，對研究區(qū)內(nèi)“三稀”和鉑族元素的分布規(guī)律及地球化學特征進行了綜合研究，為基礎(chǔ)地質(zhì)、地質(zhì)找礦及其他領(lǐng)域應(yīng)用提供地球化學依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

商南—洛南地區(qū)大地構(gòu)造上處于華北板塊南緣[1-2]，其北部為靈寶—三門峽斷陷盆地、靈寶—朱陽斷陷盆地，南部為盧氏—洛寧斷陷盆地。研究區(qū)地層明顯具有二元結(jié)構(gòu)，形成了基底為太古宇、蓋層為元古宇—新生界等跨越多時代的地層組合。研究區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，具長期活動性和繼承性，控制著不同沉積建造、變質(zhì)相帶、巖漿巖的展布。研究區(qū)巖漿巖主要發(fā)育元古宙、古生代、中生代等侵入巖。變質(zhì)巖為太古宇老基底，分布在研究區(qū)北靈寶市東南部（見圖1）。研究區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，已發(fā)現(xiàn)礦床（點）92處，礦種主要有金、鉬、銻、鉛鋅、銅、錳、鐵、鐵鋅、鈮鉭、水晶、硫鐵礦、冶金用白云巖、蛭石、磷、砷等。

2 樣品分析及結(jié)果

2.1 分析元素

分析元素包括過去已測試的2種元素鈷（Co）、銅（Cu）和未測試的32種元素鈧（Sc）、鎵（Ga）、釔（Y）、銦（In）、銫（Cs）、鎘（Cd）、鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）、镥（Lu）、鉿（Hf）、鉭（Ta）、鉈（Tl）、硒（Se）、鍺（Ge）、錸（Re）、釕（Ru）、銠（Rh）、鋨（Os）、銥（Ir）、鉑（Pt）、鈀（Pd），其中對銅（Cu）和鈷（Co）2種元素進行二次分析，通過制圖對比，檢驗樣品質(zhì)量情況。

2.2 樣品加工

研究區(qū)共涉及單點樣品7 094件，按照原送樣單進行組合（每個組合樣品由1～15件單點樣品等質(zhì)量組合而成，組合后的樣品質(zhì)量約為100 g），共獲得組合樣品1 060 件、補采樣品40 件，樣品數(shù)量共計1 100 件，樣品用瑪瑙球磨機加工粉碎至-200目，充分混勻后分為3份：1份10 g樣品采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、原子熒光光譜法（AFS）分析;另1份10 g樣品采用X射線熒光光譜分析;剩余約80 g樣品采用火試金法分析鉑族元素。內(nèi)檢樣品組合時，樣品質(zhì)量增大1倍，與基本樣品統(tǒng)一粉碎至-200目。

2.3 元素分析配套方案

以電感耦合等離子體質(zhì)譜法測試為主，一次溶樣可同時分析25種元素，采用改進后的锍試金-電感耦合等離子體質(zhì)譜法一次分析Ru、Rh、Os、Ir、Pt、Pd等6種元素，采用原子熒光光譜法分析Se、Ge元素，采用伴熔-電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析Re元素，利用X射線熒光光譜法分析Zr元素，用Zr元素分析結(jié)果校正電感耦合等離子體質(zhì)譜法獲取的Hf元素。各元素分析配套方案見表1。

2.4 分析結(jié)果

為反映各元素在研究區(qū)的地球化學分布和富集特征，結(jié)合地質(zhì)、礦產(chǎn)、構(gòu)造及表生地球化學環(huán)境，將研究區(qū)地層以群（系）、侵入巖巖性或侵入期（次）為統(tǒng)計單元，且對其中出露面積小而樣品數(shù)小于20件的，不予統(tǒng)計。

對34種元素特征參數(shù)進行了統(tǒng)計，結(jié)果見表2。

3 地球化學異常特征

3.1 元素富集分異特征

用濃度克拉克值[3]表示元素富集程度，用變異系數(shù)表示元素分異程度。變異系數(shù)是反映研究區(qū)內(nèi)元素分布均勻性的參數(shù)，是判斷找礦潛力的重要指標之一。變異系數(shù)值小，說明元素在不同地質(zhì)單元的分配較均一，呈分散狀態(tài);變異系數(shù)值大，說明元素在不同地質(zhì)單元的分配不均衡，局部地區(qū)可能存在富集現(xiàn)象，形成異常，強烈富集時可能形成礦床。

依據(jù)元素在地質(zhì)單元中的富集分異情況，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)特征，呈強富集強分異分布的為Cd、Ru元素，呈強富集不均勻分異分布的為Cs、Ir元素，呈強富集分異分布的為Se元素，呈強富集均勻分異分布的為Re元素，呈富集均勻分異分布的為Y、Pr、Dy、Tl元素，呈富集不均勻分異分布的為Hf、Ta元素，呈高背景強分異分布的為Cu元素，呈高背景不均勻分異分布的為In元素，呈高背景均勻分異分布的為La、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu元素，呈高背景弱分異分布的為Os元素，呈正常背景不均勻分異分布的為Co、Pd、Pt元素，呈正常背景均勻分異分布的為Ge、Ga、Sc、Eu元素，呈正常背景分異分布的為Rh元素。

3.2 綜合異常特征

3.2.1 元素組合劃分

將研究區(qū)劃分為6種元素組合類型：Cu、Co為親硫元素組合，Cd、Ga、Ge、Se、Tl、In、Re為稀散類元素組合，Ta、Hf、Cs為稀有元素組合，Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt為鉑族元素組合，La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Sc為輕稀土元素組合，Y、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Gd、Tb為重稀土元素組合[4]。

3.2.2 綜合異常圈定及評序

通過對樣品測試結(jié)果的統(tǒng)計、分析，結(jié)合地質(zhì)背景，對研究區(qū)各元素的地球化學特征、元素組合有了進一步認識，在此基礎(chǔ)上編制了研究區(qū)地球化學圖、單元素異常圖、組合異常圖[5]，且在組合異常圖的基礎(chǔ)上編制了綜合異常圖，共圈定13處綜合異常（見圖2）。

綜合異常評序是對其進行找礦潛力評價的方式之一，將元素組合、規(guī)格化面金屬量（NAP值）等結(jié)合起來，評序靠前的，表明其找礦潛力較大。各類綜合異常評序統(tǒng)計結(jié)果見表3～8。

綜合異常HS1，以Cu元素異常為主，元素組合Cu-Co-In-Se-Sc，面積約34 km2，∑NAP值為310.62。

綜合異常HS13，以Co元素異常為主，元素組合Co-Cu，面積約17 km2，∑NAP值為31.58。

綜合異常HS2，以Cd元素異常為主，元素組合Cd-In-Se，面積約13 km2，∑NAP值為54.83。

綜合異常HS8，以Cd元素異常為主，元素組合Cd-In，強度低，面積約11 km2，∑NAP值為51.58。

綜合異常HS9，以Ta元素異常為主，元素組合Ta-Lu-Hf-Yb，面積約30 km2，∑NAP值為164.14。

綜合異常HS7，以O(shè)s元素異常為主，元素組合Ru-Os，面積約9 km2，∑NAP值為32.10。

綜合異常HS11，以Pd元素異常為主，元素組合Pd-Pt，面積約9 km2，∑NAP值為19.69。

綜合異常HS12，以Ir元素異常為主，元素組合Os-Pd-Ir-Re，面積約27 km2，∑NAP值為65.76。

綜合異常HS3，以La元素異常為主，元素組合La-Ce-Nd-Pr，面積約22 km2，∑NAP值為66.13。

綜合異常HS6，以Tb元素異常為主，元素組合Tb-Y-Dy，面積約25 km2，∑NAP值為51.98。

綜合異常HS10，以Ce元素異常為主，元素組合Ce-La-Nd-Pr-Sm-Eu-Yb-Tb-Y-Dy-Gd-Lu-Ho-Er，面積約35 km2，∑NAP值為283.16。

綜合異常HS4，以Y-Lu-Tb-Ho-Dy-Yb-Er-Tm-Gd異常為主，伴生輕稀土元素Nd-Pr-Ce-Sm-La-Eu異常，元素組合比較復雜，面積約40 km2，∑NAP值為629.38。

綜合異常HS5，以Y元素為主，元素組合Y-Tb，面積約14 km2，∑NAP值為21.41。

4 找礦潛力分析

4.1 地球化學異常分區(qū)

將研究區(qū)劃分為2處地球化學分區(qū)，以北西向馬超營斷裂（木桐—潘河斷裂）作為地球化學分區(qū)分界線[6-7]，北部為華北板塊地球化學分區(qū)（Ⅰ1），南部為華北板塊南緣地球化學分區(qū)（Ⅰ2）。由于2處地球化學分區(qū)地質(zhì)背景復雜，各分區(qū)進一步劃分為3處地球化學子區(qū)，共劃分6處地球化學子區(qū)（見圖2）。

4.1.1? 華北板塊地球化學分區(qū)

華北板塊地球化學分區(qū)主要分布在木桐—潘河斷裂以北，進一步劃分的3處地球化學子區(qū)分別為第四系地球化學子區(qū)（Ⅰ1-1）、太古宇基底地球化學子區(qū)（Ⅰ1-2）、中元古界—古生界蓋層地球化學子區(qū)（Ⅰ1-3）。

第四系地球化學子區(qū)分布在研究區(qū)北部，北起黃河，南到小秦嶺北麓，位于靈寶市豫靈鎮(zhèn)—陽平鎮(zhèn)—朱陽鎮(zhèn)—五畝鄉(xiāng)—尹莊鎮(zhèn)一線的黃河—小秦嶺北麓一線;該區(qū)第四系大面積分布，覆蓋厚層黃土，無綜合異常分布。

太古宇基底地球化學子區(qū)西至河南省邊界，東至靈寶市朱陽鎮(zhèn)—五畝鄉(xiāng)一線，南至倉朱峪—桑樹底一線，北至靈寶市豫靈鎮(zhèn)—陽平鎮(zhèn)一線;分布有HS1、HS2、HS3、HS4等4處綜合異常。

中元古界—古生界蓋層地球化學子區(qū)西至靈寶市朱陽鎮(zhèn)—五畝鄉(xiāng)一線，北至倉朱峪—桑樹底一線，南至木桐—潘河斷裂;分布有HS5、HS6等2處綜合異常。

4.1.2 華北板塊南緣地球化學分區(qū)

華北板塊南緣地球化學分區(qū)主要分布在木桐—潘河斷裂以南，進一步劃分的3處地球化學子區(qū)分別為古生界地層地球化學子區(qū)（Ⅰ2-1）、元古宇地層地球化學子區(qū)（Ⅰ2-2）、侵入巖地球化學子區(qū)（Ⅰ2-3）。

古生界地層地球化學子區(qū)北至盧氏縣木桐鄉(xiāng)—潘河鄉(xiāng)—沙河一線，南至盧氏縣雙龍灣鎮(zhèn)—淤泥村斷裂一線，西至河南省邊界，東至圖幅邊界;分布有HS7、HS8等2處綜合異常。

元古宇地層地球化學子區(qū)北至盧氏縣雙龍灣鎮(zhèn)—淤泥村斷裂一線，西至河南省界，東、南至圖幅邊界;分布有HS9、HS10、HS11、HS12、HS13等5處綜合異常。

侵入巖地球化學子區(qū)北至河南省邊界，沿盧氏縣獅子坪鄉(xiāng)窯溝—淇河林場—寺耳溝一線，南至盧氏縣獅子坪鄉(xiāng)葉家莊—寺耳溝一線，西部開口向東部收縮，整體呈北西向楔狀展布;無綜合異常分布。

4.2 找礦遠景區(qū)

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)已有礦床（點）、地質(zhì)特征，結(jié)合地球化學異常規(guī)模、元素組合、異常分區(qū)等，圈定B級和C級找礦遠景區(qū)各1處，分別為小秦嶺找礦遠景區(qū)（B-1）和官坡—獅子坪找礦遠景區(qū)（C-1）（見圖2）。

4.2.1 小秦嶺找礦遠景區(qū)

該找礦遠景區(qū)位于華北板塊地球化學分區(qū)，以太古宇基底地球化學子區(qū)為分布范圍，面積約535 km2;分布有HS1、HS2、HS3、HS4等4處綜合異常，呈東西向展布。綜合異常HS1和綜合異常HS2出露有太古宇太華巖群[8]、二長花崗質(zhì)片麻巖和灰色片麻巖，異常形態(tài)明顯受地層控制，可開展地球化學異常查證，尋找稀散（Se、In）礦產(chǎn)。綜合異常HS3為以La元素異常為主的輕稀土元素綜合異常，分布的侵入巖有元古宙二長花崗巖和花崗偉晶巖，引起異常原因不明，可開展地球化學異常查證。綜合異常HS4分布的侵入巖有元古宙二長花崗巖和灰色片麻巖，該區(qū)中心有1條北東向斷裂穿過，異常規(guī)模較大、元素組合比較復雜，可開展地球化學異常查證，尋找重稀土礦產(chǎn)。綜上所述，該找礦遠景區(qū)具有尋找稀散、重稀土礦產(chǎn)的潛力。

4.2.2 官坡—獅子坪找礦遠景區(qū)

該找礦遠景區(qū)位于華北板塊南緣地球化學分區(qū)元古宇地層地球化學子區(qū)內(nèi)，面積約769 km2;分布有HS9、HS11、HS12、HS13等4處綜合異常，呈北西向展布，與區(qū)域地層和構(gòu)造線展布方向一致。綜合異常HS9以Ta元素異常為主，伴生重稀土元素Lu、Hf、Yb元素異常，綜合異常分布范圍與侏羅紀二長花崗巖分布范圍一致，異常形態(tài)明顯受巖體控制，可在巖體分布范圍內(nèi)開展地球化學異常查證，尋找稀有（Ta、Hf）礦產(chǎn)。綜合異常HS11、HS12、HS13以Pd、Ir、Co元素異常為主，出露地層為元古宇峽河巖群和古生界二郎坪群，可在綜合異常分布范圍內(nèi)開展地球化學異常查證，尋找鉑族元素礦產(chǎn)。綜上所述，該找礦遠景區(qū)具有尋找稀有、鉑族元素礦產(chǎn)的潛力。

5 結(jié) 論

1）研究區(qū)第一次獲得了系列“三稀”及鉑族元素的地球化學數(shù)據(jù)，填補了研究區(qū)“三稀”及鉑族元素的地球化學找礦信息空白，提高了地球化學工作程度。

2）圈定綜合異常13處，劃分2處地球化學分區(qū)，6處地球化學子區(qū)。依據(jù)地球化學異常分布特征，結(jié)合地質(zhì)背景，圈定B級和C級找礦遠景區(qū)各1處，并對各找礦遠景區(qū)做作初步評價，為研究區(qū)“三稀”及鉑族元素礦產(chǎn)勘查提供了依據(jù)。

[參考文獻]

[1] 王志宏.階段性板塊運動與板內(nèi)增生——河南省1∶50萬地質(zhì)圖說明書 [M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2000：19-45.

[2] 杜鳳軍，裴放，王志宏，等.河南省地層典[M].北京：地質(zhì)出版社，2015：13-25.

[3] 林才浩，尤愛珍.福建省水沉積物微量元素含量特征及成礦遠景預測[J].地質(zhì)與勘探，1996，32（5）：33-36，41.

[4] 劉英俊，曹勵明，李兆麟.元素地球化學[M].北京：科學出版社，1984：33-50.

[5] 謝巋銳，楊功，楊天儀，等.云南省騰沖—瑞麗地區(qū)“三稀”及放射性元素地球化學異常特征[J].云南大學學報（自然科學版），2017，39（增刊2）：7-11.

[6] 程裕淇.中國區(qū)域地質(zhì)概論[M].北京：地質(zhì)出版社，1994：33-50.

[7] 李六權(quán).渭南商洛兩市三稀找礦前景展望[J].陜西地質(zhì)，2015，33（1）：1-8.

[8] 吳鵬，宋公社，楊文博，等.陜西省三稀礦產(chǎn)調(diào)查研究回眸與展望[J].陜西地質(zhì)，2018，36（2）：7-14.

Anomaly characteristics of "3 rare" and platinum group elements

and prospecting potentials in Shangnan-Luonan area in Henan

Yu Guangxue，F(xiàn)u Zhihui，Zheng Yunpeng，Li Dan，Huang Jie，Chen Kai

（Henan Provincial Rock Minerals Testing Center）

Abstract："3 rare" and platinum group elements both are critical strategical resources for modern high-end technology.The comprehensive collation of geochemical data in Shangnan-Luonan area in Henan finds out the enrichment and differentiation characteristics of "3 rare" and platinum group elements and delineates 13 comprehensive anomalies;according to geochemical anomaly characteristics in the study area and based on geological characteristics and metallogenesis，2 geochemical areas and 6 geochemical sub-areas are divided;Class B and C prospecting prospects are delineated for each and preliminary evaluation and interpretation for each prospecting prospect are carried out，providing large amounts of geochemical information for the exploration of "3 rare" and platinum group element resources in the study area.

Keywords："3 rare" element;platinum group element;comprehensive anomaly;geochemical area;prospecting prospect;Shangnan-Luonan area

收稿日期：2019-07-28; 修回日期：2020-01-06

基金項目：河南省2016年地質(zhì)勘查基金項目（豫國土資發(fā)〔2016〕46號）

作者簡介：余廣學（1964—），男，河南靈寶人，高級工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作;鄭州市金水區(qū)金水路28號，河南省巖石礦物測試中心，450012;E-mail：425521998@qq.com