岳西-水吼嶺地區(qū)水系沉積物的地球化學(xué)特征及成礦意義

羅賢冬，湯金來

(1.安徽省勘查技術(shù)院， 合肥 230031； 2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院， 合肥 230001)

岳西—水吼嶺地區(qū)位于武當(dāng)—桐柏—大別Au-Ag-Cu-Pb-Zn-Mo成礦帶，該成礦帶經(jīng)專家論證確定為全國重要成礦帶，蘊藏著巨大的資源潛力[1-3]。通過水系沉積物測量提供的地球化學(xué)信息，可為研究區(qū)指明找礦方向[4-7]。在岳西—水吼嶺地區(qū)開展1∶50 000水系沉積物測量，對區(qū)內(nèi)16種元素地球化學(xué)特征進(jìn)行分析，基本查明了區(qū)內(nèi)元素含量的空間分布和富集特征，為區(qū)內(nèi)地質(zhì)找礦和基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供了豐富的地球化學(xué)信息。

1 地質(zhì)概況

岳西—水吼嶺地區(qū)位于大別山變質(zhì)巖區(qū)，秦嶺造山帶的東延部分，覆蓋幾乎整個岳西縣和潛山縣北部。研究區(qū)地層上屬于南秦嶺—大別山地層區(qū)，地層多為大別山造山帶核部的古元古代和中元古代的中深變質(zhì)巖地層，東南部為大面積第四紀(jì)、古近紀(jì)覆蓋；區(qū)內(nèi)巖漿巖出露面積較為廣泛，包含中酸性侵入巖和基性、超基性侵入巖，侵入時代可分為元古代變質(zhì)侵入巖和中生代未變質(zhì)侵入巖兩大類；區(qū)內(nèi)發(fā)育的深變質(zhì)巖主要為高角閃巖相-麻粒巖相、高-超高壓榴輝巖相，它們是印支期揚子板塊與華北板塊碰撞俯沖-折返的產(chǎn)物，超高壓巖石主要賦存于橋嶺巖組和程家河巖組中，巖石類型豐富。

2 樣品采集及分析測試

1∶50 000水系沉積物測量點主要分布在一級水系和少量二級水系上，采樣密度為4.04個點/km2。采樣過程中采樣點盡量最大限度地控制匯水面積[8]。樣品粒徑為250～1 700 μm。

樣品分析測試工作由具有國家計量認(rèn)證的地質(zhì)實驗測試甲級資質(zhì)的沈陽礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成，測定Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、W、Mo、Co、V、Ti、Nb、Th等16種元素。各元素的分析方法檢出限、元素報出率及重復(fù)性檢驗均達(dá)到或優(yōu)于規(guī)范的要求。

3 結(jié)果與討論

3.1 元素地球化學(xué)參數(shù)特征

研究區(qū)水系沉積物分析樣共計6 068件，研究區(qū)各元素背景值由上述樣品分析值經(jīng)算術(shù)迭代剔除求得。與安徽省水系沉積物背景值和大別山區(qū)沉積物背景值進(jìn)行比較，水系沉積物中元素地球化學(xué)參數(shù)列于表1中,其中，αRCC為濃集比例。

表1 研究區(qū)水系沉積物元素地球化學(xué)參數(shù)

與1∶200 000大別山區(qū)水系沉積物背景值相比，區(qū)內(nèi)Zn、Mo、Sb、Hg、Nb和Th表現(xiàn)為富集特征(1.2≤αRCC<1.5)， Bi元素為明顯富集特征(1.5≤αRCC<2.0)；Au、Cu、Pb、W、Co、Ti和V呈現(xiàn)正常的特征(0.8≤αRCC<1.2)；貧乏(αRCC<0.8)的元素為Ag和As。與安徽省水系沉積物背景值相比，Zn、Mo、Nb和Th呈現(xiàn)富集特征，Au、Ag、W、As、Sb和Hg相對貧乏，其中As濃集比例低至0.34。

變化系數(shù)KCV反映了各元素的地球化學(xué)場起伏程度，概括了所有異常的綜合信息[9]。研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中各元素的變化系數(shù)列于表1中。根據(jù)變化系數(shù)KCV的大小，劃分元素分布的變異程度(表2)，描述研究區(qū)元素的分異特征。研究區(qū)內(nèi)KCV>2.00的元素為Au；KCV介于1.00～2.00之間的元素有Mo、Bi；KCV介于0.50～1.00間的元素為W、As、Th、Hg、Cu、Sb、Co；Nb、V、Ag、Ti、Pb、Zn元素的變化系數(shù)值介于0.25～0.50。表明區(qū)內(nèi)Au呈強(qiáng)分異，Mo和Bi元素呈分異型分布，其余元素都呈不均勻至弱分異分布，其中W、As、Th、Hg、Cu、Sb、Co元素呈弱分異型分布，Nb、V、Ag、Ti、Pb、Zn元素為不均勻分布?？梢?，區(qū)內(nèi)水系沉積物中Au、Mo、Bi等元素分布、分配極不均勻，離散程度大，分異性強(qiáng)，易于活動遷移形成強(qiáng)異常，為成礦元素或伴生元素，找礦意義較大[9]。

表2 元素分異特征劃分標(biāo)準(zhǔn)

3.2 元素組合特征

元素組合特征是應(yīng)用地球化學(xué)解決基礎(chǔ)地質(zhì)、成礦與找礦問題的重要基礎(chǔ)之一。因子分析是當(dāng)前研究地球化學(xué)系統(tǒng)中元素組合的最佳方法，它不僅能從元素內(nèi)在的聯(lián)系上劃分元素組合，而且還能為元素組合的地質(zhì)意義提供信息。

全區(qū)水系沉積物測量結(jié)果利用SPSS 19軟件進(jìn)行因子分析。首先用SPSS軟件對研究區(qū)16種元素數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO數(shù)據(jù)檢驗，KMO值為0.725，說明數(shù)據(jù)適宜進(jìn)行因子分析。根據(jù)因子分析的主因子解，基于特征值大于1(累計方差貢獻(xiàn)率70%)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行因子提取，共抽取了5個主因子(表3)。因子分析的主要目的是將具有相近因子載荷的各個變量置于一個公共因子之下，研究區(qū)水系沉積物中16個變量(元素)歸納為5個因子，元素的某因子得分即載荷值大于0.500，說明元素與該因子具有較大相關(guān)性。每個因子代表一類元素組合。通過各因子的得分結(jié)果，結(jié)合地球化學(xué)圖及研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景(地層、構(gòu)造、巖漿巖)及礦產(chǎn)特征進(jìn)行互映分析，賦予各因子地質(zhì)地球化學(xué)解釋(表4)。

表3 研究區(qū)R型因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

區(qū)內(nèi)16個元素因子載荷均達(dá)到主要載荷量值，次要載荷出現(xiàn)的元素較少，只有Ag、Pb和Bi，顯示出區(qū)內(nèi)元素較好的組合性，各組合地質(zhì)意義明顯，能很好地反應(yīng)基礎(chǔ)地質(zhì)和礦化信息。根據(jù)以上因子分析結(jié)果，將本區(qū)16個元素劃分為4個元素組合：①Cu-Zn-Co-Ti-V：與中基性侵入巖有關(guān)的元素組合；②Au-Ag-W-Mo-Bi：與中高溫?zé)嵋夯顒佑嘘P(guān)的元素組合；③Pb-Nb-Th：與中生代酸性侵入單元有關(guān)的以稀有元素放射性元素為主的組合；④As-Sb-Hg：與低溫?zé)嵋夯顒佑嘘P(guān)的成礦指示元素組合。

表4 研究區(qū)各因子元素組合及地質(zhì)地球化學(xué)解釋

3.3 元素富集分散及分異特征

采用區(qū)域濃集比例αRCC衡量各主要地質(zhì)單元元素相對含量特征，用變化系數(shù)KCV衡量各主要地質(zhì)單元內(nèi)部元素變化特征。其中：

αRCC=C0a/C0y，

式中：C0a——地質(zhì)單元某元素含量背景值；

C0y——研究區(qū)某元素含量背景值；

Sa——地質(zhì)單元某元素算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)離差；

根據(jù)αRCC值的大小，將各主要地質(zhì)單元的含量特征劃分為強(qiáng)烈富集(αRCC≥2.0)、明顯富集(1.5≤αRCC<2.0)、富集(1.2≤αRCC<1.5)、正常(0.8≤αRCC<1.2)、貧乏(0.5≤αRCC<0.8)和極貧乏(αRCC<0.5)6種類型；根據(jù)KCV值的大小劃分分異特征(表2)。文中僅列舉各地質(zhì)單元具有富集、明顯富集和強(qiáng)烈富集特征元素，強(qiáng)分異和分異特征元素對成礦找礦較有意義。區(qū)內(nèi)各主要地質(zhì)單元水系沉積物中具有富集及分異特征的元素列于表5中。

表5 各主要地質(zhì)單元水系沉積物中元素富集及分異特征

由表5可見，不同地質(zhì)單元元素富集及變異程度有一定差別，即不同巖石類型中的元素富集程度及變化系數(shù)存在較為明顯的差異。其中Th和Nb等稀有元素明顯富集在主簿超單元和響腸超單元酸性侵入體中，As和Sb等低溫?zé)嵋涸孛黠@富集在第四系中，并富集于部分中酸性侵入巖體中，Co、Cu、V和Ti等親鐵元素明顯富集于巖脈及中基性小巖體中，并富集于無愁單元和湯池單元中，主要成礦元素Pb、W和Mo等主要富集于中酸性侵入巖體中；Au在潛山片麻巖套和少部分中酸性巖體中呈強(qiáng)分異特征，W和Bi在響腸超單元部分巖體中呈分異特征。

3.4 找礦意義討論

區(qū)內(nèi)中酸性侵入巖體具有很好的Nb和Th稀有元素成礦地球化學(xué)特征，顯示出較大的發(fā)現(xiàn)花崗巖型稀有元素礦床的潛力；中酸性侵入巖體同時具有較好的Pb、W、Mo和Au等元素成礦地球化學(xué)特征，顯示出較好的中高溫?zé)嵋盒偷V床成礦潛力；潛山片麻巖套尤其是水吼嶺片麻巖中具有較好的Au成礦地球化學(xué)特征，且該片麻巖巖套中韌性剪切帶發(fā)育，同時具有較好的成礦地質(zhì)特征，可見該巖套具有較大的韌性剪切帶型Au礦成礦潛力。

研究區(qū)位于武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶的桐柏—大別Au-Cu-Zn-Mo-Fe成礦亞帶[2]。亞帶內(nèi)較重要的韌性剪切帶型金礦有老灣金礦[1]，老灣金礦是與韌性剪切帶有關(guān)的金礦床，成礦發(fā)生在剪切帶的脆-韌性剪切變形之后，金礦化部位往往是在脆-韌性變形帶的張性、張剪性裂隙或強(qiáng)弱變形過渡地帶的擴(kuò)容空間，成礦作用具多階段復(fù)合疊加特點[10]。水吼嶺地區(qū)潛山片麻巖套的韌性剪切帶可分為多期，早期為北西向，晚期為北東向，晚期韌性剪切帶極為發(fā)育，是很好的控礦容礦構(gòu)造。結(jié)合該巖套水吼嶺片麻巖較好的Au成礦地球化學(xué)特征，水吼嶺片麻巖是極好的金礦找礦目標(biāo)地質(zhì)體。

4 結(jié) 論

(1)統(tǒng)計分析了區(qū)內(nèi)6 068件水系沉積物16種元素的地球化學(xué)特征。與1∶200 000大別山區(qū)水系沉積物和安徽省水系沉積物背景值相比，Zn、Mo、Nb和Th都表現(xiàn)出富集特征。Au表現(xiàn)為強(qiáng)分異，Mo和Bi為分異的特征。

(2)通過R型因子分析將區(qū)內(nèi)水系沉積物中16中元素分為4個組合，分別為與中基性侵入巖有關(guān)的元素組合Cu-Zn-Co-Ti-V；與中高溫?zé)嵋夯顒佑嘘P(guān)的元素組合Au-Ag-W-Mo-Bi。與中生代酸性侵入單元有關(guān)的以稀有元素放射性元素為主的組合Pb-Nb-Th；與低溫?zé)嵋夯顒佑嘘P(guān)的成礦指示元素組合As-Sb-Hg。

(3)區(qū)內(nèi)不同地質(zhì)單元元素的富集及變異程度存在較為明顯的差異。中酸性侵入體明顯富集Th和Nb等稀有元素，富集Pb、W和Mo等主成礦元素，具有較好的成礦地球化學(xué)特征；Au在潛山片麻巖套中呈強(qiáng)分異特征，且?guī)r套中韌性剪切帶發(fā)育，具有較好的Au成礦前景。