黑龍江省漠河地區(qū)1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)特征及找礦方向

王冶，董峰，張坤，梁坤，王東暄

（黑龍江省第五地質(zhì)勘查院，黑龍江 哈爾濱 150090）

0 引言

大興安嶺成礦帶是中國重要的成礦帶之一，受古亞洲成礦域和濱太平洋成礦域的影響，巖漿、構(gòu)造活動劇烈，區(qū)域成礦潛力巨大（邵積東等，2007；肖克炎等，2016），近年來在此區(qū)域找礦成果突出，發(fā)現(xiàn)一系列大型-超大型礦床（牛樹銀等，2008；邵積東等，2009；李俊建等，2015），主要礦種包括Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo等。研究區(qū)處于漠河縣西南50 km處，坐標范圍為東經(jīng)121°45′～122°15′，北緯52°30′～52°40′。位于大興安嶺成礦帶北側(cè)，處于額爾古納Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au成礦亞帶（Ⅳ）（馬玉波等，2016），富克山 -霍洛臺Cu-Mo-Au礦集地（Ⅴ）內(nèi)，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是尋找熱液型多金屬礦的有利地段。

2008—2012年，由黑龍江省地調(diào)院實施完成了1∶25萬《漠河縣幅》區(qū)域化探工作（李中會等，2012①），在研究區(qū)圈定甲1類異常1處，乙2類異常2處，乙3類異常2處，具尋找Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo礦產(chǎn)潛力，為進一步找礦奠定了基礎(chǔ)。本文根據(jù)研究區(qū)1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)測量成果，開展水系沉積物地球化學(xué)特征的研究，單元素異常、綜合異常的圈定，結(jié)合因子分析，建立了地球化學(xué)找礦模型，為研究區(qū)提供下一步找礦方向。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.1 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)地層出露新元古界興華渡口巖群興華巖組和第四系全新統(tǒng)河流松散洪沖積物。興華巖組受后期構(gòu)造作用和巖漿侵入作用影響，巖石相互間多為斷層接觸或脈巖切割，呈孤島狀或捕虜體零星分布（圖1），巖性主要為大理巖。第四系全新統(tǒng)河流松散洪沖積物主要分布在區(qū)內(nèi)河床中，主要由粘土、細砂、粗砂、細礫、粗卵石組成。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置（a）及地質(zhì)簡圖（b）（據(jù)王東暄等，2019②）

研究區(qū)巖漿巖分布廣泛，主要有中元古代花崗質(zhì)片麻雜巖；寒武紀—中奧陶世二長花崗巖；晚三疊世正長花崗巖；早侏羅世細粒石英閃長巖、細中粒石英二長巖、中?；◢忛W長巖、細中粒二長花崗巖、細中粒似斑狀二長花崗巖；晚侏羅世中細粒（似斑狀）二長花崗巖、中細粒正長花崗巖。研究區(qū)脈巖較發(fā)育，主要有流紋斑巖、閃長玢巖、花崗斑巖等。

研究區(qū)整體分為SN 向、NE 向、NW 向3 組構(gòu)造，以斷裂為主，在斷裂兩側(cè)發(fā)育次級斷裂。NW、NE向斷裂為區(qū)域上主要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造。北東向斷裂主要有霍洛臺山斷裂（F1）、霍洛臺河斷裂（F3）等。

1.2 區(qū)域典型礦（點）床特征

研究區(qū)內(nèi)典型的礦床主要有：霍洛臺Ⅰ區(qū)南銅鉬礦床、霍洛臺Ⅱ區(qū)銀鉛鋅礦床、霍洛臺Ⅳ區(qū)鉬銅礦床，礦床主要特征見表1。

表1 研究區(qū)典型礦床特征一覽表

霍洛臺Ⅰ區(qū)南銅鉬礦床處于研究區(qū)北東角，礦體受NNE向次級構(gòu)造控制，多發(fā)育于似斑狀二長花崗巖內(nèi)，以銅礦化為主，礦床處于本次1∶5萬水系HS-5綜合異常內(nèi)?；袈迮_Ⅱ區(qū)銀鉛鋅礦床處于研究區(qū)中東部，礦體受NNW向次級構(gòu)造控制，處于新元古界興華渡口群與似斑狀二長花崗巖接觸帶附近糜棱化石英閃長巖內(nèi)，以鉛鋅銀礦化為主，處于本次1∶5萬水系HS-8綜合異常內(nèi)。霍洛臺Ⅳ區(qū)鉬銅礦床處于研究區(qū)中南部，礦體受NNE向次級構(gòu)造控制，發(fā)育于似斑狀二長花崗巖內(nèi)，以鉬礦化為主，處于本次1∶5萬水系HS-11綜合異常內(nèi)。

2 元素地球化學(xué)特征

2.1 樣品采集與分析

水系沉積物地球化學(xué)測量比例尺為1∶5萬，采樣密度為4～5個點/km2，由黑龍江省第四地質(zhì)勘察院完成。全區(qū)共采集水系沉積物樣品2380件，測試Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、W、Mo、Sn、Hg等十二種元素，分析測試由黑龍江省第四地質(zhì)勘察院承擔(dān)，分析方法、檢出限見表2。

表2 分析方法及檢出限

2.2 水系沉積物地球化學(xué)特征參數(shù)

對研究區(qū)水系沉積物分析結(jié)果利用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理（薛薇，2004），對其特征參數(shù)進行了統(tǒng)計（表3），結(jié)果顯示區(qū)內(nèi)各元素平均值均較高，Au、Ag、Pb、As、Sb、Bi、W、Mo元素平均值高于中國水系沉積物背景值，說明區(qū)內(nèi)這些元素與中國水系沉積物背景值相比，均發(fā)生了不同程度的富集。各元素的偏度值均較大，呈明顯的右偏特征，說明數(shù)據(jù)右端有較多的極端值，數(shù)據(jù)離散程度強，以Au、Pb、As、Sb、Mo、Hg數(shù)據(jù)離散程度最強；元素的峰度值除Sn外，其他元素均較高，呈明顯的尖頂峰狀，元素的分布形態(tài)較陡，說明除Sn元素外，其余元素數(shù)據(jù)受特高值影響較大，離散程度強，在成礦有利地段易富集成礦。

表3 研究區(qū)水系沉積物地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計

根據(jù)各元素的標準離差特征可知，Au、Cu、Pb、Zn、As、Sb標準離差值大于10，說明這些元素數(shù)據(jù)波動劇烈，元素活動性強；Ag、Bi、Sn、Hg標準離差數(shù)值較低，說明元素數(shù)據(jù)波動較為穩(wěn)定，其元素活動性較差。在各元素的變異系數(shù)中，Sb元素變異系數(shù)最大，As和Au元素次之；Au、Cu、Pb、As、Sb、Bi、W、Mo變異系數(shù)均大于3，表明這些元素數(shù)據(jù)波動劇烈，元素活動性最強，屬于強分異型，在成礦有利部位極易富集成礦；Ag、Zn、Hg變異系數(shù)在1～2之間，元素活動性較強，屬于分異型；Sn元素變異系數(shù)在0.25～0.5之間，屬于不均勻型，元素活動性較差。根據(jù)各元素濃集系數(shù)可知，在不同的酸性和堿性環(huán)境中，除了Sn元素沒有明顯的富集外，其余元素均在本區(qū)土壤中次生富集明顯，屬于富集型。

2.3 單元素異常

研究區(qū)元素異常下限的計算方法為：先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對數(shù)，迭代剔除大于X+3S的數(shù)值和小于X-3S的數(shù)值，使剔除后的數(shù)據(jù)服從對數(shù)正態(tài)分布。最后采用T=X+2.5S公式計算異常下限，返回異常下限真值，其中，X為迭代剔除特高值和特低值后數(shù)據(jù)的背景平均值；S為標準離差；T為異常下限。本文將異常下限、2倍異常下限、8倍異常下限作為外帶、中帶、內(nèi)帶的分帶值（表4），圈定了單元素異常（圖2）。

表4 元素異常濃度分帶表

由單元素異常圖（圖2）可以看出，Au、Cu、Pb、Mo元素異常規(guī)模大，強度高，為研究區(qū)的目標礦種；Cu、Mo元素異常主要呈北東向分布于研究區(qū)中部，Cu元素異常主要分布于Mo元素異常外圍，局部有一定程度的重疊；Pb、Zn、Ag元素異常呈北東向分布于研究區(qū)中部，各元素異常套合較好，異常面積大于高溫元素W、Mo、Bi等，且多疊加于高溫元素異常之上。Au、As、Sb、Ag、Cu、Pb、Bi、W、Mo元素具內(nèi)帶，Cu元素最高值為355.3×10-6、Pb元素最高值為7329.6×10-6、Mo元素最高值為226.51×10-6、Au元素最高值為507.8×10-9；Sn、Hg元素異常較弱。Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo元素異常分布位置大致相同，整體呈北東向展布，與物探工作推斷的北東向斷裂走向一致；Au元素異常主要呈北東向分布于研究區(qū)東南側(cè)和北西側(cè)，與其余元素異?？臻g分布關(guān)系不大，但在成因上可能具有一定聯(lián)系；Sn、Hg元素異常較弱，分布無明顯規(guī)律。

圖2 研究區(qū)水系沉積物測量單元素異常圖

2.4 組合異常

本文根據(jù)水系沉積物分析元素相關(guān)性和因子分析確定元素組合。利用IBM SPSS Statistics19軟件完成了元素相關(guān)系數(shù)矩陣（表5）和因子分析正交旋轉(zhuǎn)載荷表（表6）。

表6 研究區(qū)因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

通過水系沉積物元素相關(guān)系數(shù)表5可知，Ag-Pb、Ag-Zn、Ag-As、Ag-Sb、Ag-Bi、Pb-As、Pb-Sb、Pb-Bi、As-Sb、As-Bi、Sb-Bi具有較高的相關(guān)性，其中以Pb-As、Pb-Sb、As-Sb相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)分別為0.948、0.947、0.999。

表5 研究區(qū)元素相關(guān)系數(shù)矩陣

本文以特征值大于0.9的標準，采用主成份分析法提取了5個主因子，即5個元素組合，并根據(jù)單元素異常圈定規(guī)則圈定了因子得分等值線圖（圖3）。

圖3 研究區(qū)水系沉積物地球化學(xué)測量因子得分等值線圖

F1因子為As-Sb-Pb-Bi-Ag組合，為區(qū)內(nèi)主要的成礦元素組合，其中As、Sb元素相關(guān)系數(shù)達0.999，為前緣元素組合類型，As、Sb元素分布情況充分體現(xiàn)了低溫元素的易遷移特征（劉洪等，2015）；Bi、As是與中酸性巖漿作用有關(guān)的熱液硫化物礦床中的伴生元素，其在早期的巖漿中含量較低（陳力子等，2015），說明本區(qū)成礦的多期性和復(fù)雜性；Pb元素為親硫元素，為本區(qū)主要成礦元素，與區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的鉛礦化相符，Pb元素從超基性巖到花崗巖含量不斷增加，其成礦與研究區(qū)內(nèi)酸性侵入巖體有關(guān)。該元素組合主要分布于早侏羅世中（細）粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖巖體內(nèi)，呈北東向展布，說明該組合異?；蜚U礦化受酸性侵入體和北東向構(gòu)造及次級構(gòu)造控制，是尋找熱液型礦床的有利部位。

F2因子為Hg-Cu-Ag-Zn中低溫元素組合，Cu、Ag、Zn為親硫元素，是與中低溫?zé)嵋航饘倭蚧锍傻V作用有關(guān)的成礦元素組合，而在中低溫?zé)嵋毫蚧锏V床中Ag易與Cu、Zn共生（張運強等，2015）。Hg元素多與構(gòu)造活動有關(guān)（宋昊等，2015）。因此，Hg-Cu-Ag-Zn元素組合反映了區(qū)內(nèi)與構(gòu)造作用有關(guān)的Cu、Ag、Zn礦產(chǎn)分布規(guī)律。該元素組合主要分布于早侏羅世中（細）粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖巖體內(nèi)，少部分分布于新元古代二長質(zhì)花崗片麻巖范圍內(nèi)。

F3因子為Sn-W-Zn中高溫元素組合。Sn、W為高溫元素，W為中等可溶元素，Sn為不可溶元素，在表生作用中W、Sn化合物具難溶、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特征，主要以物理風(fēng)化和機械搬運為主。Sn、W元素組合可能反映區(qū)域內(nèi)含Sn、W元素較高的酸性巖體的分布特征。Zn元素活動性相當高，遷移能力強，在水系沉積物中易形成異常，所以它可能在各種元素組合中出現(xiàn)（戴慧敏等，2010）；該元素組合主要分布于早侏羅世中細粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖內(nèi)，少部分分布于新元古代二長質(zhì)花崗片麻巖范圍內(nèi)，可以發(fā)現(xiàn)該元素組合受北東向和北西向兩組構(gòu)造控制。

F4因子為Mo單元素組合，為區(qū)內(nèi)成礦元素組合，其因子高分分布區(qū)與Mo異常分布區(qū)一致，在Mo異常值區(qū)發(fā)現(xiàn)多條鉬礦體，因此，該元素組合反映了區(qū)內(nèi)鉬礦化分布特征。該元素組合主要分布于早侏羅世中細粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖內(nèi)，少部分分布于新元古代二長質(zhì)花崗片麻巖范圍內(nèi)。

F5因子為Au單元素組合，其分布與Au單元素異常分布范圍一致，主要分布于早侏羅世中細粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖內(nèi)。

F1、F2、F4、F5因子在空間上分布具有分帶性，F(xiàn)1、F2、F4因子主要為中高溫成礦元素組合，沿研究區(qū)中部北東向構(gòu)造分布，具有高度重疊的特征，說明其在成因上具有一定的聯(lián)系；F5因子為低溫成礦元素組合，呈北東向分布于F1、F2、F4因子所在空間的外圍，暗示其成因上具有較強的聯(lián)系。F1、F2、F4、F5因子在空間上分布的分帶性，可能代表一套由高溫元素Mo，到中溫元素Cu-Pb，再到低溫元素Au的成礦系統(tǒng)，與研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的斑巖型成礦系統(tǒng)相符。

2.5 綜合異常

根據(jù)各元素與成礦地質(zhì)體的關(guān)系、各元素的套合情況，在研究區(qū)共圈定17個綜合異常（圖4）。其中以HS-1、HS-5、HS-6、HS-8、HS-11、HS-12、HS-15異常規(guī)模大、套合好、強度高、異常元素種類多。HS-9綜合異常為金單元素異常，異常強度高。

圖4 研究區(qū)綜合異常圖

HS-1綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖，主要由F1（As-Sb-Pb-Bi-Ag）和F2（Hg-Cu-Ag-Zn）兩個元素組合，19個單元素異常構(gòu)成，異常面積約11.7 km2，兩種元素組合相互套合，顯示其同源特征；Cu、Pb異常規(guī)模大，強度高，具尋找銅鉛礦產(chǎn)潛力。

HS-5綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖，由F2：Cu-Ag和F5：Au兩個元素組合，3個單元素異常構(gòu)成，異常面積約2.1 km2，異常濃集中心明顯，均與Cu元素套合，Cu異常強度高，具內(nèi)帶，該綜合異常為霍洛臺斑巖型銅鉬礦床出露位置，見多條銅礦體。

HS-6綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖和中細?；◢忛W長巖，由F5：Au和Hg元素組合，3個單元素異常構(gòu)成，異常面積約7.1 km2，Au元素異常具內(nèi)帶，強度高，規(guī)模大，具尋找金礦產(chǎn)潛力。

HS-8綜合異常為霍洛臺銀鉛鋅礦所處位置，見多條鉛鋅礦體，主要由F1：Ag-Pb-As-Sb-Bi元素組合，18個單元素異常構(gòu)成，異常面積約21.0 km2，局部出現(xiàn)F5：Au、F2：Ag-Cu-Zn、F4：Mo元素異常，但多與F1：Ag-Pb-As-Sb-Bi元素組合套合，異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖和新元古代二長質(zhì)花崗片麻巖，異常濃集中心處于兩種巖性的接觸帶處，顯示其來源的復(fù)雜性。

HS-9綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖，由F5:Au元素組合構(gòu)成，異常面積約2.1 km2，金異常強度高，具內(nèi)帶，最高值117.0×10-9，經(jīng)地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)巖石硅化、絹云母化、黃鐵礦化發(fā)育，說明該區(qū)熱液活動強烈，具有很好的找Au礦產(chǎn)潛力。

HS-11綜合異常出露早侏羅世中（細）粒二長花崗巖，主要由F4：Mo、F1：Pb-Bi、F2：Cu-Zn三種元素組合，17個單元素異常構(gòu)成，異常面積約17.3 km2，Mo、Bi異常強度高，其余元素異常強度中等，異常均以Mo元素異常為濃集中心，鉬異常濃集中心處為霍洛臺鉬銅斑巖型礦床位置，見多條鉬礦體。

HS-12綜合異常出露早侏羅世中（細）粒二長花崗巖和新元古代細粒石英閃長巖，異常主要由F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag、F2：Cu-Ag-Zn、F4：Mo異常，29個單元素異常構(gòu)成，異常面積約19.7 km2，異常套合散亂，暗示異常受多期熱液活動影響；As、Sb等前緣元素異常不明顯，可能受剝蝕作用影響，Ag、Pb、Zn異常規(guī)模大，但強度中等，該異常具尋找斑巖型鉬、熱液型鉛鋅礦產(chǎn)潛力。

HS-15綜合異常出露早侏羅世中（細）粒二長花崗巖，主要由F1：Pb-Bi-Ag和F2：Cu-Zn兩個元素組合，11個單元素異常構(gòu)成，異常面積約10.7 km2，兩種元素組合套合較好，顯示其同源特征，該異常Cu、Pb異常規(guī)模較大，具尋找其礦產(chǎn)潛力。

3 地球化學(xué)找礦模型及找礦靶區(qū)

3.1 地球化學(xué)找礦模型

結(jié)合研究區(qū)典型礦床及水系沉積物異常特征，總結(jié)了區(qū)內(nèi)地球化學(xué)找礦模型。

（1）地質(zhì)找礦標志：①賦礦巖性，似斑狀花崗巖和各類斑巖；②斷裂構(gòu)造，銅礦體與北北東向及其次生構(gòu)造關(guān)系密切、鉬和鉛鋅礦體與北西向及其次生構(gòu)造關(guān)系密切；③圍巖蝕變，主要表現(xiàn)為中心硅化和絹云母化帶，向外過渡為絹云母化、鉀化、綠泥石化、褐鐵礦化帶，外圍為泥化帶。

（2）水系沉積物地球化學(xué)標志：霍洛臺斑巖型銅鉬礦床所處位置均為銅、鉬異常內(nèi)帶，因此，區(qū)域上銅、鉬礦床最直接的地球化學(xué)找礦標志為銅、鉬異常內(nèi)帶；而銀鉛鋅礦床地球化學(xué)找礦標志為F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag和F2：Hg-Cu-Ag-Zn因子元素組合異常部位。

3.2 找礦方向

研究區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床有斑巖型銅鉬礦床、斑巖型鉬銅礦床和中低溫?zé)嵋盒豌U鋅礦床，整體呈北東向分布，與物探推斷斷裂方向一致，中低溫?zé)嵋盒豌U鋅礦床分布與斑巖型銅鉬礦床外圍，整體構(gòu)成了一個斑巖型成礦模型，因此斑巖型銅鉬礦床附近鉛鋅異常較好處具有很好的尋找熱液型鉛鋅礦產(chǎn)潛力，而其外圍金銀異常較好處具有很好的尋找熱液型金銀礦產(chǎn)潛力。

3.3 找礦靶區(qū)

根據(jù)地球化學(xué)找礦模型，共確定兩種類型找礦靶區(qū)（圖5）：①斑巖型銅或鉬、熱液型鉛鋅找礦靶區(qū)，靶區(qū)主要出露早侏羅世二長花崗巖和似斑狀二長花崗巖，脈巖發(fā)育，受北東和北西向兩組構(gòu)造控制，地球化學(xué)特征主要表現(xiàn)為Cu、Mo異常內(nèi)帶，并伴有F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag和F2：Hg-Cu-Ag-Zn因子元素組合異常，異常區(qū)內(nèi)巖石見有明顯的鉛鋅礦化、硅化和褐鐵礦化，局部見有孔雀石化，是尋找斑巖型銅鉬和熱液型鉛鋅礦產(chǎn)有利區(qū)域；②低溫?zé)嵋盒徒鸬V找礦靶區(qū)，靶區(qū)主要出露早侏羅世二長花崗巖和似斑狀二長花崗巖，脈巖發(fā)育，受北東向構(gòu)造控制明顯，地球化學(xué)特征表現(xiàn)為F5：Au組合異常明顯，具Au異常內(nèi)帶，巖石內(nèi)石英脈發(fā)育，經(jīng)化學(xué)分析，Au元素具礦化顯示，異常區(qū)巖石發(fā)育硅化、絹云母化、黃鐵礦化，是尋找熱液型金礦產(chǎn)有利區(qū)域。

圖5 找礦靶區(qū)示意圖

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)單元素異常特征顯示，Au、Cu、Pb、Mo元素異常規(guī)模大，強度高，為區(qū)內(nèi)目標礦種；共圈定17個綜合異常，其中HS-1、HS-6、HS-9、HS-12、HS-15綜合異常找礦潛力巨大。因子分析將元素共分成5個組合。

（2）結(jié)合研究區(qū)典型礦床及水系沉積物異常特征，建立了地球化學(xué)找礦模型，并認為研究區(qū)存在一套由高溫元素Mo，到中溫元素Cu-Pb-Zn，再到低溫元素Au-Ag的成礦系統(tǒng)，與典型的斑巖型成礦系統(tǒng)一致。

（3）根據(jù)地球化學(xué)找礦模型，確定了斑巖型銅或鉬、熱液型鉛鋅找礦靶區(qū)及低溫?zé)嵋盒徒鹫业V靶區(qū)。

注 釋

①李中會,于祥權(quán),蘇航,魏巍,李凱,朱明星,魏豐.2012.中華人民共和國1∶25萬漠河幅、漠河縣幅區(qū)調(diào)地質(zhì)調(diào)查報告[R].黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院.

② 王東暄,梁坤,王冶,董鋒.2019.黑龍江省1007高地幅、1003高地幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查[R].黑龍江省第五地質(zhì)勘查院.