內(nèi)蒙古額濟納旗沙河北幅土壤地球化學特征與異常評價

王永開

(首鋼地質(zhì)勘查院地質(zhì)研究所，北京 100144)

0 引言

沙河北幅位于內(nèi)蒙古額濟納旗賽罕陶來蘇木的沙河北一帶，由建國營進入工作區(qū)有簡易公路及戈壁便道相連，交通較為方便。本區(qū)工作程度較低，前人僅進行過一些中小比例尺的區(qū)域性地質(zhì)調(diào)查。1958—1964年，甘肅省地質(zhì)局區(qū)測隊進行1∶100萬玉門幅地質(zhì)測量①，獲得了較為系統(tǒng)的區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資料，揭示了較大范圍的區(qū)域地層、構(gòu)造、巖漿巖、火山活動及礦產(chǎn)特征。1975—1977年完成甘肅省地質(zhì)局第四地質(zhì)隊1∶20萬路井幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查②，查明了工作區(qū)的地質(zhì)礦產(chǎn)特征，并通過重砂樣品分析發(fā)現(xiàn)白鎢礦異常區(qū)。1995—1996年，內(nèi)蒙古自治區(qū)第二地球物理地球化學勘查院實施1∶20萬路井幅區(qū)域化探掃面③，提交了成果報告及圖件，對區(qū)內(nèi)地球化學研究和地質(zhì)找礦工作提供了較為可靠的基礎(chǔ)性地球化學資料。

近幾年來，對額濟納旗賽罕陶來蘇木以西的沙河北幅開展了1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、1∶5萬土壤地球化學測量和1∶1萬土壤地球化學剖面測量。其中，1∶5萬地球化學測量土壤采樣面積為400 km2，共采集有效土壤樣品2010件，1∶1萬土壤剖面長度20 km，采集有效樣636個，對土壤樣進行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、W、Sn、Mo、As、Sb、Bi、Hg、Cr、Ni、Co等16種元素分析。本文在1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，參考土壤地球化學測量及成礦預(yù)測的相關(guān)進展[1-7]，闡述該區(qū)土壤地球化學特征，并對土壤異常進行成礦潛力評價。

1 工作區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層較少，以中-新生系為主，其中新生系的分布較為廣泛(圖1)。

圖1 內(nèi)蒙古額濟納旗沙河北幅地質(zhì)圖

中生界主要有上三疊統(tǒng)珊瑚井組(T3sh)和下白堊統(tǒng)赤金堡組(K1c)，主要出露在工作區(qū)的西南部，二者呈不整合接觸關(guān)系；上三疊統(tǒng)珊瑚井組主要巖性為礫巖、長石石英砂巖、長石巖屑砂巖及粉砂巖，下白堊統(tǒng)赤金堡組的主要巖性為粉砂巖、泥巖、泥晶灰?guī)r和長石巖屑砂巖，夾少量菱鐵礦及石膏層。

1.2 構(gòu)造

根據(jù)前人地質(zhì)資料及遙感影像特征，區(qū)內(nèi)的總體構(gòu)造線方向以NW—SE向為主，主要表現(xiàn)為NW向的韌性剪切帶構(gòu)造，韌性剪切帶可分為強糜棱巖帶和弱糜棱巖域，次為近EW向斷裂(如F1)和NE向斷裂(如F2、F3和F4)，而最不發(fā)育的是近SN向斷裂(圖1)。近EW向、NE向斷裂形成的時間相對較晚，對NW向的斷裂和褶皺構(gòu)造具破壞或改造作用。

區(qū)內(nèi)石英脈較為發(fā)育，走向以NW向和近EW向為主，特別是斷裂帶附近石英脈的規(guī)模較大，蝕變較強，故推測工作區(qū)內(nèi)的石英脈與NE向、近EW向斷裂的形成關(guān)系密切，推測深部可能存在有中酸性侵入體或隱伏的斷裂帶。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，主要表現(xiàn)為加里東期花崗閃長巖和二長花崗巖等巖體，大多分布在工作區(qū)的南部，并具有不同程度的糜棱巖化，有的可達到超糜棱巖，北部有少量發(fā)育，糜棱巖化不發(fā)育；另有華力西期偉晶巖化花崗巖，分布在工作區(qū)的南部，主要呈巖株狀侵入到加里東期二長花崗巖等巖體中；脈巖主要表現(xiàn)為石英脈，NE向為主，近EW向為輔(圖1)。

2 土壤地球化學樣品采集、加工和測試

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，以1∶5萬地形圖做工作手圖，土壤樣品均勻布設(shè)，樣品采集時，利用便攜式GPS衛(wèi)星定位儀，輔之羅盤進行定點，對采樣點及其周圍地形地質(zhì)情況進行詳細記錄，在采樣單元格內(nèi)，選擇殘(坡)積物(風化碎石層即土壤C層)發(fā)育的地段，穿透地表腐殖層、風積黃土層和淋失層，采集-4～+20目粒級段的介質(zhì)，樣品處理完全按照干燥→碎樣→過篩→拌勻→稱重→裝袋→裝箱的工序，并嚴格防止樣品的相互污染，最后送交化驗室。

野外共采集樣品2010件，化驗分析由中國冶金地質(zhì)總局一局測試中心完成，分析項目為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、W、Sn、Mo、As、Sb、Bi、Hg、Cr、Ni、Co等16種元素。

3 土壤地球化學測量結(jié)果

3.1 元素含量特征

通過對研究區(qū)2010個樣本的統(tǒng)計(表1)，用新疆金維GeoIPAS軟件計算平均值(X)、標準離差(S)、變異系數(shù)(Cv)和富集系數(shù)(q)等地球化學參數(shù)。

從表1可以看出，Ag、Cd、Bi元素的變異系數(shù)均遠大于1，表明Ag、Cd、Bi元素分布極不均勻，為強分異型，說明元素分布集中，異常特征明顯，有極大的成礦可能性；Au、Mo、Sb、W、Sn元素的變異系數(shù)介于0.7～2.3之間，表明Au、Mo、Sb、W、Sn元素分布不均勻，為分異型，說明元素分布相對集中，異常特征較明顯，成礦可能性較大；Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、As、Hg元素均小于0.5，表明Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、As、Hg元素分布均勻，礦化異常特征不明顯。

表1 研究區(qū)各元素主要地球化學參數(shù)統(tǒng)計表

Mo、Sb元素的富集系數(shù)大于1.2，富集較好，成礦遠景較好； Pb、As、W、Sn元素的富集系數(shù)≈1，說明其豐度與背景值相比，發(fā)生了一定程度的富集，但富集不明顯，有一定的成礦遠景； Au、Ag、Cu、Zn、Ni、Co、Cd、Bi、Hg元素的富集系數(shù)較低，富集較差，成礦遠景較弱。

綜合元素的變異系數(shù)和富集系數(shù)， W、Sn、Mo、Sb元素具有較好的分異型和富集系數(shù)，說明W、Sn、Mo、Sb具有較好的成礦遠景。

3.2 單元素異常

土壤地球化學測量單元素異常圖采用GeoIPAS軟件成圖，通過迭代法確定背景值及異常下限，并以此為基礎(chǔ)，分別以其1倍、2倍和4倍共3個濃度帶圈定和顯示W(wǎng)、Sn、Mo、Sb單元素異常(圖2)。從W、Sn、Mo、Sb地球化學元素異常的分布看，異常帶呈近EW或者NE向展布，異常長軸與F1、F2、F3和F4斷裂的走向一致，異常濃集中心較明顯，多集中在斷裂部位，尤以W元素的異常范圍最大，異常濃集中心最多，為成礦前景最好的元素。量的單位：w(Au, Hg)/10-9，其他元素wB/10-6。

圖2 沙河北幅部分單元素異常圖

在工作區(qū)中，W元素主要分布在志留紀糜棱巖化的花崗巖體中，但其異常高值區(qū)主要出現(xiàn)在工作區(qū)的南部，w(W)=0.42×10-6～486.8×10-6，可圈定3級異常，據(jù)統(tǒng)計，w(W)的最高值是背景值的482倍，是異常下限值的324倍。W元素異常的形態(tài)呈近EW向，且與F1、F2和F3斷裂關(guān)系密切。

3.3 元素組合異常

礦床分布往往受多種因素的影響，為了更準確地圈定異常范圍，采用多種元素組合來進行異常的圈定。對土壤地球化學數(shù)據(jù)進行R型聚類分析，得出聚類分析譜系圖(圖3)。聚類過程中，元素W與Mo首先聚類，其次是W與Sn、Pb、Sb、Hg聚類，組合系數(shù)大于0.9，說明這些元素與W元素有很好的相關(guān)性，成礦關(guān)系密切。

圖3 土壤地球化學元素R型聚類分析譜系圖

綜合考慮各元素在土壤中的元素含量特征、主成礦元素W與各元素相關(guān)性、元素R型聚類分析特征、各單元素異常面積和展布等因素后，選取W、Mo、Sn、Sb來進行組合，得到元素組合異常圖(圖4)。元素組合異常主要分布在研究區(qū)南部斷裂帶附近，異常規(guī)模大，強度高，異常較為集中，元素套合性較好，遠離斷裂帶的地區(qū)也見到少量異常，但規(guī)模小，強度低；另外，在研究區(qū)北部也分布一定規(guī)模的元素組合異常，異常強度較好，規(guī)模相對較大，但異常相對較分散，元素套合性較差，且異常附近斷裂帶不甚發(fā)育。

圖4 沙河北W-Mo-Sn-Sb元素組合異常圖

4 異常檢查與驗證

對工作區(qū)南部的斷裂帶附近進行野外異常檢查，斷裂帶內(nèi)石英脈發(fā)育，走向多呈近EW向和NE向，斷裂長度10～1000 m，寬度1～30 m(圖5a)；石英脈內(nèi)蝕變較強，以褐鐵礦化、絹云母化為主(圖5b)，黃鐵礦化和黑色金屬局部發(fā)育(圖5c)；圍巖主要為二長花崗質(zhì)糜棱巖、花崗閃長質(zhì)糜棱巖和花崗閃長質(zhì)超糜棱巖等，石英脈與圍巖接觸部位蝕變較強，主要有硅化、云英巖化、絹云母化、電氣石化等，石英脈延伸方向與斷裂帶、異常帶的展布方向相一致，故推斷斷裂內(nèi)的石英脈與該組合異常有著密切的關(guān)系，成礦條件較好，為有利的找礦靶區(qū)。

圖5 沙河北幅南部石英脈野外地質(zhì)特征

在工作區(qū)南部組合異常附近進行土壤地球化學剖面驗證(圖6)。剖面采樣點距為40 m，在石英脈發(fā)育或蝕變較強地段點距加密至20 m，采集方法與土壤地球化學測量相同，布設(shè)了TP8、TP9、TP10、TP11共4條土壤地球化學剖面。

圖6 土壤地球化學綜合剖面圖

TP8剖面長980 m，采集樣品33個，w(W)最高達58.5×10-6，最低為1.2×10-6，剖面中部的斷裂破碎帶內(nèi)有石英脈充填，石英脈中W、Au、Sn元素含量較高，剖面南東段的石英脈對應(yīng)于化探W元素的高值點(圖6a)。TP9剖面長820 m，采集樣品27個，w(W)最高達25.6×10-6，最低為1.76×10-6，第3巖性層為斷裂破碎帶，其中石英脈發(fā)育，化探顯示W(wǎng)、Au、Mo、Sb元素較為富集，與組合異常及元素相關(guān)性較吻合，第5巖性層和第7巖性層石英脈的W元素顯示也很好(圖6b)。TP10剖面長1410 m，采集樣品47個，w(W)最高達689×10-6，最低為0.89×10-6，第7巖性層石英脈的化探結(jié)果對應(yīng)w(W)=106×10-6的高值(圖6c)。TP11剖面長1540 m，采集樣品45個，w(W)最高達238×10-6，最低為0.82×10-6，第9巖性層和第11巖性層石英脈對應(yīng)化探W元素的高值點(圖6d)。剖面所見石英脈主要呈褐紅色、黃褐色、淺肉紅色和灰褐色等；蝕變礦化類型主要為褐鐵礦化、黃鐵礦化和絹云母化。建議進一步對蝕變石英脈進行工程驗證，更好地對化探異常進行解釋評價。

5 結(jié)論與建議

(1)土壤地球化學元素含量特征統(tǒng)計顯示，工作區(qū)內(nèi)W、Sn、Mo、Sb元素具有較好的分異型和富集系數(shù)，表明這些元素參與了次生富集成暈作用，易形成地球化學異常。

(2)元素單元素異常顯示，工作區(qū)內(nèi)W元素的異常范圍最大，異常濃集中心最多，為本區(qū)成礦前景最好的元素。

(3)土壤地球化學元素組合異常顯示，工作區(qū)內(nèi)W、Sn、Mo、Sb元素的組合異常規(guī)模大、強度高，異常較為集中，元素套合性較好，說明工作區(qū)的主成礦元素為W元素，伴生Sn、Mo、Sb等成礦元素。

(4)土壤地球化學剖面驗證結(jié)果顯示，W元素的高值點主要與蝕變的石英脈有關(guān)，近EW向或NE向斷裂對石英脈的形成具有控制作用，斷裂帶附近的蝕變石英脈是尋找鎢礦的直接礦化標志，工作區(qū)南部斷裂帶發(fā)育的位置是有利的找礦靶區(qū)。

(5)TP8土壤剖面的第2巖性層、TP9土壤剖面的第3巖性層均產(chǎn)于F3斷裂中，斷裂附近均有Au、W、Sn、Mo、Sb元素的濃集顯示，應(yīng)注意尋找與Au礦化有關(guān)的成礦線索。

(6)本次圈定的找礦靶區(qū)中，只進行了野外異常檢查和土壤地球化學剖面的檢測，對工作區(qū)尋找鎢礦相關(guān)的礦床有一定的指示作用，建議對有利的找礦靶區(qū)進行系統(tǒng)探礦工程控制，從而更有效地對異常進行評價。

致謝：野外采樣期間，得到內(nèi)蒙古地質(zhì)同行的熱情幫助和單位領(lǐng)導(dǎo)的大力支持；成文過程中，天津地調(diào)中心專家和吉林大學李世超老師對文稿提出了寶貴意見，在此一并表示感謝！

注釋：

① 甘肅地質(zhì)局區(qū)測隊.1∶100萬K-47(玉門幅)地質(zhì)調(diào)查報告[R]. 北京：全國地質(zhì)資料館，1964.

② 甘肅省地質(zhì)局第四地質(zhì)隊.1∶20萬K-47-22(路井幅)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R]. 北京：全國地質(zhì)資料館，1977.

③ 內(nèi)蒙古自治區(qū)第二地球物理地球化學勘查院. 1∶20萬K-47-22(路井幅)區(qū)域化探掃面報告[R]. 北京：全國地質(zhì)資料館，1996.