河南省新縣南地區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測(cè)

王巧玲 ，李山坡，陳春景 ，余智慧 ，王良，李玉芹

（1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016；3.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001）

0 引言

河南省新縣南地區(qū)地質(zhì)工作始于二十年代，自五十年代始，涉及本區(qū)的系統(tǒng)地質(zhì)找礦工作有序開(kāi)展，近十幾年來(lái)，地質(zhì)工作不斷向縱深方向發(fā)展。隨著新技術(shù)、新方法、新理論的陸續(xù)引進(jìn)和應(yīng)用，地質(zhì)研究逐漸深入，并取得了寶貴的研究成果。研究區(qū)位于河南省新縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°34′30″～114°52′24″，北 緯31°29′48″～31°42′04″。2006—2008年河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)調(diào)查隊(duì)和河南省地質(zhì)調(diào)查院先后在新縣南地區(qū)開(kāi)展了1∶5萬(wàn)“千斤河棚幅”、“新縣幅”區(qū)域礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查工作，發(fā)現(xiàn)了具有進(jìn)一步工作價(jià)值的鉬礦（化）點(diǎn)10多處，為研究區(qū)礦產(chǎn)資源及基礎(chǔ)地質(zhì)提供了可靠的基礎(chǔ)化學(xué)資料。水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量是區(qū)域化探的主要方法，是一種效率較高的化探找礦方法，特別在尋找銅、金等多金屬礦產(chǎn)方面效果顯著，為我國(guó)地質(zhì)找礦及調(diào)查研究工作提供大量的基礎(chǔ)資料（肖霞等，2016；王磊等，2016；張永強(qiáng)等，2018；柳坤峰等，2019）。新縣南地區(qū)位于大別山北麓，水系發(fā)育，在新縣南地區(qū)運(yùn)用水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量快速縮小了找礦范圍，有效確定了找礦方向，為工作區(qū)地質(zhì)找礦提供重要基礎(chǔ)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

河南省新縣南大地構(gòu)造處于秦祁昆造山系，大別-蘇魯?shù)貕K的大別高壓—超高壓變質(zhì)雜巖帶。屬大陸型溫潤(rùn)季風(fēng)氣候，地形相對(duì)高差200～500 m，呈中低山地貌，地勢(shì)南高北低，區(qū)內(nèi)水系比較發(fā)育，適合進(jìn)行水系沉積物測(cè)量。

該區(qū)位于東秦嶺桐柏-大別造山帶核部，該造山帶在漫長(zhǎng)的構(gòu)造演化中，經(jīng)歷了多期次的伸展裂解、會(huì)聚拼貼，直到印支期陸內(nèi)俯沖作用的全面造山，形成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合型造山帶。工作區(qū)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，總體顯示為一帶狀片麻巖穹窿。斷裂主要分為北東向和北西向兩組斷裂（圖1）（貢二辰和王巧玲，2013；楊繼兵等，2016）。

圖1 河南省新縣南地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

該區(qū)出露的地層主要為太古宇變質(zhì)表殼巖（ArDb）、中—新元古界滸灣組（Pt2+3h）及第四系（Q）。變質(zhì)表殼巖系常被花崗質(zhì)片麻巖系侵入或零星分布于花崗質(zhì)片麻巖系中，呈包體形式產(chǎn)出，巖性為角閃黑云二長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、白云石英片巖、磁鐵石英巖等。滸灣巖組為一構(gòu)造巖石單位，由高壓變質(zhì)巖塊（HPB）和中壓變質(zhì)巖塊（MPB）兩部分組成。高壓變質(zhì)巖塊為榴輝（閃）巖；中壓變質(zhì)巖塊為一套經(jīng)歷角閃巖相變質(zhì)的白云母（二云母）二長(zhǎng)片麻巖、含石榴石白云母斜長(zhǎng)片麻巖和構(gòu)造片巖、片麻巖等中基性火山巖—陸源碎屑巖沉積建造（李肖龍等，2017）。第四系為更新統(tǒng)洪沖積相（Qpapl），主要為河床沖積物和洪積物，分布于山體邊緣及Ⅲ級(jí)階地之間，上部為黃褐色粉砂質(zhì)粘土、中粗粒砂；下部為紫紅色砂礫層（李肖龍等，2017）。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)極為頻繁，各個(gè)地質(zhì)時(shí)期均有不同程度的巖漿活動(dòng)，其中酸性侵入巖最為發(fā)育，次為基性巖。巖石類型主要為晚古生代含石榴石混合花崗巖（γPz2）、晚侏羅世細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖（ηγJ3）、白堊紀(jì)花崗巖（γK1）、二長(zhǎng)花崗巖（ηγK1）、花崗斑巖（ηπK1）、二長(zhǎng)花崗巖（ηγK2）、新縣巖體（ηγK1：細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖－中粒二長(zhǎng)花崗巖－（中）粗粒二長(zhǎng)花崗巖）（羅正傳，2013）。

2 地球化學(xué)特征

采用元素含量最高值（Max）、最低值（Mix）、平均值（X）、離差（S）、富集系數(shù)（K1、K2）、變異系數(shù)（Cv）等地球化學(xué)參數(shù)來(lái)闡明和討論1∶5萬(wàn)水系沉積物地球化學(xué)特征及規(guī)律（李玉芹等，2011；楊寶榮等，2019；田滔等，2019）。K1為該地區(qū)元素含量平均值與區(qū)域水系沉積物元素含量平均值之比：K1＝X/X1；K2為該地區(qū)元素含量平均值與全國(guó)水系沉積物元素含量平均值之比：K2＝X/X2，可評(píng)價(jià)測(cè)區(qū)主要成礦元素的遷移富集規(guī)律。Cv＝S/X，可衡量元素含量的離散程度，用來(lái)評(píng)價(jià)富集成礦的幾率（王子騰等，2019；丁吉順等，2019；王磊等，2020），其劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 元素分布、富集劃分準(zhǔn)則表

2.1 元素的含量特征

與全國(guó)水系沉積物平均含量相比，測(cè)區(qū)Pb、Zn、Y呈正常背景分布，Au、As、Sb呈貧乏分布，其它元素呈低背景分布。與區(qū)域背景相比，Cd呈高背景分布，Au、W、Mo、Bi、As、La呈低背景分布，Th呈貧乏分布，其它元素呈正常背景分布（表2）。

表2 新縣南測(cè)區(qū)地球化學(xué)特征值

Mo元素的變異系數(shù)為1.08，在1.0～1.5之間，呈強(qiáng)分異分布；Au、Cu元素的變異系數(shù)分別為0.830、0.780，在0.75～1.0之間，呈分異型分布；Pb、W、As、Cd、La、Th元素的變異系數(shù)在0.45～0.75之間，呈不均勻分布；Ag、Zn、Sn、Bi、Sb、Y元素的變異系數(shù)在0.25～0.45之間，呈基本均勻分布（李崴崴等，2015；祝大偉等，2017；許強(qiáng)等，2019）。

Mo、Au、Cu數(shù)據(jù)離散程度較大，存在局部富集現(xiàn)象，說(shuō)明該區(qū)對(duì)尋找Mo、Au、Cu等多金屬為有利，對(duì)尋找Pb、La、Th等礦產(chǎn)相對(duì)有利。在該區(qū)以后的地質(zhì)勘查工作中有利于開(kāi)展鉬金銅鉛、鑭、釷多金屬礦的找礦工作。

2.2 元素的分布特征

與測(cè)區(qū)水系沉積物背景含量相比，新元古界片麻巖中所有元素均呈正常背景分布，Mo呈強(qiáng)分異型分布；Au、Cu分異型分布，Pb、W、Cd、As、La、Th呈不均勻分布；其它元素呈基本均勻分布。由元素分布特征看，該巖體是尋找Mo、Au、Cu的極有利地區(qū)。晚古生代混合花崗巖中Au、Cu呈低背景分布；其它元素均呈正常背景分布；Cu、Pb、W、Bi、As、Cd、La、Th呈不均勻分布，其他元素呈基本均勻分布。由元素分布特征看，該巖體是尋找Pb、W、La、Th等礦產(chǎn)的相對(duì)有利地區(qū)。中生代晚侏羅世花崗巖中La呈富集分布，Cd呈低背景分布，其他元素均呈正常背景分布；Au呈強(qiáng)分異型分布，Mo呈分異型分布，La呈不均勻分布其他元素呈基本均勻或均勻分布。由元素分布特征看，該巖體是尋找La、Au、Mo等多金屬礦產(chǎn)的有利地區(qū)。

測(cè)區(qū)Au元素高背景區(qū)主要分布在卡房—棗林山、陳家河—黃家崗地區(qū)（圖2）；Ag高背景區(qū)分布在彭家灣—棗林山—鐵寺寨一帶；Pb高背景區(qū)與Ag、Cd相似，在劉家畈—鐵寺寨一帶多有交集；Cu、Zn、Y在鐵寺寨—鯽魚(yú)嶺、黃家崗—曹家灣地區(qū)等地區(qū)有高背景區(qū)重疊；W在彭家灣—棗林山—鯽魚(yú)嶺一帶，Mo在卡房—金堂崗—宋家灣—許家灣一線，Sn在棗林山—打油尖一帶，Bi在金堂崗—簸箕山、鄧家灣—胡家灣地區(qū)，As、Sb在竹林灣—馮家灣、雷家河—宏家灣地區(qū)，La、Th在鐘家灣—白沙關(guān)—帽云山、胡家灣—棗林山—鐵寺寨地區(qū)等有部分元素高背景區(qū)分布。

圖2 新縣南地區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物異常

2.3 元素的相關(guān)特征

將該區(qū)15種元素進(jìn)行R型聚類分析和因子分析，得出R型聚類分析圖（圖3）和初始因子矩陣結(jié)果（表3）。

表3 新縣南測(cè)區(qū)初始因子矩陣結(jié)果

圖3 新縣南地區(qū)元素R型聚類分析譜系圖

以相關(guān)系數(shù)R=0.26為界，可將15種元素分為4類。

第一類為Au、Ag、Cd、Cu、Zn、Y組，其異常多與新元古代片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖有關(guān)，為中低溫?zé)嵋撼傻V元素組合。

第二類為Bi、Mo組，該類反映了高溫?zé)嵋鹤饔孟嚓P(guān)的礦化信息。

第三類為Sn、Th、La、Pb、W組，屬于高溫?zé)嵋撼傻V元素組合。

第四類為As、Sb組，圖中可見(jiàn)兩者之間關(guān)系比較密切，與其他元素相關(guān)性較差。

從表2可得出，15種元素大致可分四種組合，其特征如下：第一組因子代表的元素組合為L(zhǎng)a、W、Pb、Th等元素，第二組因子代表的元素組合是Cu、Zn、Y元素，第三組則是As、Sb元素組合，第四組為Au、Ag、Mo、Cd、Bi元素組合。

2.4 單元素異常特征

利用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心GeoExpl軟件對(duì)該區(qū)水系沉積物樣品分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用剔除異常點(diǎn)的正態(tài)分布異常下限的方法，求出該區(qū)各元素地球化學(xué)背景值與異常下限（戴慧敏等，2010；李玉芹等，2011；張猛和羅茂金，2019；楊育振等，2019）。初步選擇下列數(shù)值為各元素異常下限（表4），并以異常下限的1倍、2倍、4倍對(duì)全區(qū)不同元素異常進(jìn)行外、中、內(nèi)濃度帶勾繪，制得單元素異常圖。

表4 新縣南地區(qū)元素地球化學(xué)異常下限使用值

根據(jù)異常下限值在區(qū)內(nèi)共圈出單元素異常125個(gè)，其中Mo、Cu、Pb、Au、W、Th、La元素異常面積較大，元素異常數(shù)量較多，具內(nèi)、中、外濃度帶且內(nèi)帶范圍較大；其次為Ag、Cd元素；As、Bi、Sb、Sn、Zn、Y元素異常面積較小、數(shù)量較少。

其中異常規(guī)模較大且具有一定找礦意義的有：鉬異常4個(gè)，銅異常4個(gè)，鉛異常3個(gè)，金異常3個(gè)（表5，圖2）。

表5 新縣南地區(qū)水系沉積物單元素異常特征

鉬異常數(shù)量較多，異常規(guī)模大、強(qiáng)度高，多具有內(nèi)、中、外三級(jí)濃度分帶。總體呈東西向展布于研究區(qū)中北部，串珠狀分布于卡房—許家灣一線。東、中部出露巖石為新元代鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖，西部位晚古生帶含榴混合花崗巖。

銅異常主要分布在研究區(qū)西南部鐵寺寨—牛坳坡一帶，規(guī)模較大，多具中、外二級(jí)濃度帶，出露巖石有榴輝（閃）巖包體、新元古界鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖、花崗質(zhì)片麻巖、晚古生代含石榴石混合花崗巖，其中夾有石英脈和花崗巖脈。

鉛異常數(shù)量較多，總體處于分散狀態(tài)。其中研究區(qū)西南部李家墩—樓子灣一帶鉛異常近南北展布，規(guī)模較大，具有內(nèi)、中、外三級(jí)濃度分帶，出露巖石與銅異常相似。研究區(qū)西北部劉家畈一帶鉛異常具有中、外二級(jí)濃度帶，有新元古界鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖出露。

金異常主要分布在研究區(qū)西中部卡房一下家譚、中部關(guān)山坳及中東部黃家灣附近，規(guī)模較大、強(qiáng)度較高，多具有內(nèi)、中、外三級(jí)濃度分帶。出露巖石有新元古代鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖（白云鉀長(zhǎng)、二長(zhǎng)片麻巖）、新元古代片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖及晚侏羅世細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖。

3 找礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分

工作區(qū)圈出水系沉積物地球化學(xué)綜合異常18處，其中12處乙類異常，6處丙類異常，多數(shù)綜合異常具一定規(guī)模，組合較復(fù)雜，有一定濃集中心。在對(duì)水系沉積物地球化學(xué)異常圈定、綜合異常解釋及查證的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件、區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)地質(zhì)特征，在工作區(qū)優(yōu)選出3處多金屬找礦遠(yuǎn)景區(qū)（圖2）：（1）AS15：新縣卡房鄉(xiāng)李家墩村—尚福寺一帶Cu、Pb、Au、Ag、Zn、Cd、Th、Y元素富集區(qū)，分布在工作區(qū)的南西部；（2）AS9：新縣卡房鄉(xiāng)楊家坳村—胡家村一帶Au、Mo、Ag、Pb、Zn、W、Cd、Sn、Th元素富集區(qū)，分布在工作區(qū)的西部；（3）AS7：新縣陡山河鄉(xiāng)青山崗村—羅家沖村一帶Mo、La、Th、Au、Ag、Sn、As、Sb元素富集區(qū)，分布在工作區(qū)的北東部。此3處化探異常類型均為乙3。

3.1 As15水系沉積物綜合異常區(qū)

出露巖石主要有榴輝（閃）巖包體，新元古界鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖（ξγPt3），花崗質(zhì)片麻巖（γPt3），晚古生代含石榴石混合花崗巖（γPz2）；并有石英脈和花崗巖脈分布。異常區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)2個(gè)金礦點(diǎn)、2個(gè)鎢礦化點(diǎn)、1個(gè)鉛鋅礦點(diǎn)，成因類型為熱液型。異常元素以Cu、Pb、Au、Ag、Zn為主，伴生有Cd、Th、Y、Bi異常，異常特征見(jiàn)表5。

表5 AS15地球化學(xué)異常特征組合基本地球化學(xué)參數(shù)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

該異常強(qiáng)度較高、規(guī)模較大，元素套合較好，近北西向展布，異常形態(tài)較不規(guī)整，南側(cè)未封閉，面積約10.67 km2（圖4）。Cu、Pb、Zn、Cd、Y異常呈不規(guī)則狀，南部未封閉，Au、Ag、Th等其他元素呈近橢圓狀。銅具內(nèi)、中、外三級(jí)濃度分帶，金、鎘、釷具濃度分帶的中、外帶；銅最高含量達(dá)430.4×10-6。

圖4 新縣南測(cè)區(qū)AS15綜合異常剖析圖

該異?？赡転榈V致異常，主要由構(gòu)造熱液作用引起，由異常形態(tài)、面積、元素組合并結(jié)合該區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)分布特征，該區(qū)存在Cu、Pb、Zn等多金屬礦化現(xiàn)象，是尋找Cu、Pb、Zn等多金屬礦產(chǎn)的有利地段。

3.2 As9水系沉積物綜合異常區(qū)

該異常區(qū)出露巖石主要有變質(zhì)表殼巖，新元古界鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖（ξγPt3），花崗質(zhì)片麻巖（γPt3），并有花崗巖脈出露；異常西部發(fā)育有北北東向斷層。異常元素以Au、Mo、Ag、Pb、Zn為主，伴生有W、Cu、Cd、Sn、Th異常，異常呈不規(guī)則帶狀，金、銀、鉛、鋅、鎘、鎢、錫、釷呈近橢圓狀，鉬呈帶狀，西側(cè)未封閉，面積6.31 km2，該異常元素套合較好，規(guī)模大，強(qiáng)度高，元素齊全；，金、鉬具濃度分帶的內(nèi)、中、外帶，銀、鋅、鎢、鎘具濃度分帶的中、外帶。該異常為礦致異常；主要由構(gòu)造熱液作用引起；由異常形態(tài)、面積、元素組合，結(jié)合該區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)分布特征，該異常區(qū)應(yīng)存在Au、Mo、Ag、Pb等多金屬礦化現(xiàn)象，是尋找Au、Mo、Ag、Pb等多金屬礦產(chǎn)的有利地區(qū)。

3.3 As7水系沉積物綜合異常區(qū)

該異常區(qū)地層不發(fā)育；出露巖石主要為新元古界鉀長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖（ξγPt3），花崗質(zhì)片麻巖（γPt3），晚古生代含石榴石混合花崗巖（γPz2），晚侏羅世細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖（ηγJ）；并有花崗巖脈出露。異常元素以Mo、La、Th為主，伴生有Au、Ag、Sn、As、Sb異常，異常形態(tài)及規(guī)模：異常呈近橢圓狀；Mu、Au、Ag、Sn、As、Sb異常呈近橢圓狀，La、Th村北西向帶狀。異常面積5.82 km2。該異常強(qiáng)度高規(guī)模大，元素套合較好；鉬、錫具濃度分帶的內(nèi)、中、外帶，鑭、釷、金、砷、銻具濃度分帶的中、外帶。該異?？赡苡蓸?gòu)造熱液作用引起；該異常處在巖體外接觸帶上，結(jié)合異常元素組合特征，判定該區(qū)是尋找鉬多金屬及鑭的有利地區(qū)。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)新縣南地區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量，基本查明了該區(qū)Au、Ag、Cu、Pb等15種元素的分布特征和富集規(guī)律，共圈定12處乙類異常，6處丙類異常，為該區(qū)地質(zhì)找礦奠定了基礎(chǔ)。

（2）經(jīng)綜合異常分析、查證及成礦條件研究，劃定出成礦遠(yuǎn)景區(qū)3處：新縣卡房鄉(xiāng)李家墩村—尚福寺找礦遠(yuǎn)景區(qū)（As15）、新縣卡房鄉(xiāng)楊家坳村—胡家村礦遠(yuǎn)景區(qū)（As9）和新縣陡山河鄉(xiāng)青山崗村—羅家沖村礦遠(yuǎn)景區(qū)（As7），指明了該區(qū)下一步找礦工作方向。