內(nèi)蒙古三七林場地區(qū)土壤地球化學(xué)特征及找礦靶區(qū)研究

李新，賀曉天，何鵬，白龍，劉朝陽，李福斌，陳卓，劉夢迪

(1.烏蘭察布市自然資源局， 內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000； 2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院， 河南 鄭州 450000)

0 引言

阿爾山—博克圖—多寶山成礦帶是我國大興安嶺地區(qū)重要的多金屬成礦帶(邵積東等，2009；佘宏全等，2009；鄭濤等，2017)，該成礦帶相繼發(fā)現(xiàn)有多寶山大型斑巖型銅礦床(王喜臣等，2007)、梨子山中型矽卡巖型鐵多金屬礦床(趙元淏等，2016)、朝不楞大型矽卡巖型鐵銅多金屬礦床(王必任等，2014)以及二道河超大型矽卡巖型鉛鋅礦床(王忠等，2012)等(圖1a)，因而受到廣大學(xué)者的關(guān)注。然而，目前的研究多針對礦床地質(zhì)特征、礦床成因、成礦時代、成礦規(guī)律以及成礦作用機(jī)制和成礦物質(zhì)來源等(孫引強(qiáng)等，2019；張平發(fā)等，2020；劉朝陽等，2021；馬雁飛和班宜紅，2021)，對于區(qū)域地球化學(xué)特征的研究卻較少(孫琦夫和張遠(yuǎn)飛，2018；何鵬等，2020)。本文在沃力嘎溝等四幅1∶5萬區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，對三七林場地區(qū)成礦元素地球化學(xué)特征、元素組合特征等進(jìn)行總結(jié)，并對重要綜合異常進(jìn)行了查證，優(yōu)選出2處找礦靶區(qū)，總結(jié)了找礦標(biāo)志，為本地區(qū)進(jìn)一步開展礦產(chǎn)勘查工作提供了地球化學(xué)依據(jù)。

圖1 三七林場地區(qū)大地構(gòu)造簡圖(a據(jù)鄭濤等，2017修改)和成礦區(qū)帶圖(b據(jù)錢程等，2018；王粉麗等，2017修改)

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部扎蘭屯市西部，大地構(gòu)造上屬興蒙造山帶、大興安嶺弧盆系(董樹文等，2008；錢程等，2018)(圖1b)，出露地層以中生界和新生界為主，局部出露少量古生界地層(圖2)。中生界以陸相火山地層為主，在區(qū)內(nèi)分布廣泛，包括上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組(J3mk)酸性火山碎屑巖、瑪尼吐組(J3mn)中性火山熔巖及白音高老組(J3by)酸性、中酸性火山碎屑巖。古生界為下奧陶統(tǒng)銅山組(O1t)變質(zhì)巖地層，多在研究區(qū)東北部零星出露，原巖為一套淺海相正常碎屑巖夾陸相中基性火山熔巖，以捕虜體形式產(chǎn)出，為區(qū)內(nèi)重要的含礦層。新生界分布較廣，主要分布于大小河谷，呈條帶狀、樹枝狀展布。研究區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域構(gòu)造線呈北東向展布，主要深大斷裂為近東西向的阿木牛河斷裂，次級構(gòu)造主要有北東向、北西向斷裂，是重要的控礦、容礦構(gòu)造，控制著區(qū)內(nèi)礦體的產(chǎn)出。研究區(qū)巖漿活動頻繁且劇烈，侵入巖大面積分布，大體可劃分為中三疊世—中侏羅世—早白堊世3期，整體呈北東向不規(guī)則帶狀展布，其中早白堊世侵入巖與區(qū)內(nèi)成礦關(guān)系密切。

圖2 三七林場地區(qū)地質(zhì)簡圖

區(qū)內(nèi)圈定的化探綜合異常與各類礦床(點(diǎn))的空間分布高度吻合，主成礦元素以Cu、Pb、Zn、Mo為主，已發(fā)現(xiàn)各類多金屬礦床(點(diǎn))18處，集中分布于濟(jì)沁河—西南溝—木頭垛—銅礦一帶，與早白堊世花崗巖及北東向、北西向次級斷裂構(gòu)造的關(guān)系密切，整體呈北東向帶狀分布，空間上與區(qū)域成礦帶的展布特征一致。

2 工作方法與數(shù)據(jù)處理

2.1 樣品采集與分析

研究區(qū)采用土壤地球化學(xué)測量的方法，在1∶5萬地形圖上按1 km2為基本采樣單元布設(shè)采樣點(diǎn)，根據(jù)1∶20萬化探異常成果劃分重點(diǎn)工作區(qū)、一般工作區(qū)，并結(jié)合不同的地貌景觀確定不同的采樣密度，重點(diǎn)工作區(qū)采樣密度12點(diǎn)/km2，一般工作區(qū)采樣密度8點(diǎn)/km2，沼澤濕地及第四系嚴(yán)重覆蓋區(qū)1～4點(diǎn)/km2。采樣介質(zhì)為土壤，采用多點(diǎn)采集組合成一個樣，樣品過-4～+20目不銹鋼篩，過篩后重量大于200 g。本次工作共采集土壤樣品10689件，重復(fù)樣471件，平均采樣密度7.75件/km2，分析檢測Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Sn、Bi、Co、Ni、As、Sb、U、Li、La、Y、Nb 18種元素。樣品分析測試在河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院實(shí)驗(yàn)室完成，采用原子吸收光譜法、發(fā)射光譜法、原子熒光法、化學(xué)光譜法、催化極譜法等進(jìn)行分析檢測(何鵬等，2021)，各元素檢出限均符合規(guī)范要求，報(bào)出率95.27%～100%(何鵬等，2022)。并依據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)插入國家Ⅰ級標(biāo)樣856件，合格率100%；內(nèi)檢樣1710件，合格率95.79%～99.65%，分析方法、檢出限、報(bào)出率、精密度、準(zhǔn)確度等符合規(guī)范要求，結(jié)果準(zhǔn)確，分析質(zhì)量可靠。

2.2 數(shù)據(jù)處理與成圖

根據(jù)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)各元素的最大值(Xmax)、平均值(X)、標(biāo)準(zhǔn)差(S)以及變異系數(shù)(CV)、濃集系數(shù)(KK)等。采用迭代剔除法逐步剔除X±3S的離散數(shù)據(jù)后，統(tǒng)計(jì)各元素的平均值X和標(biāo)準(zhǔn)方差S，然后根據(jù)公式(1)求出異常下限。

CA=X+kS

(1)

式(1中)CA為各元素異常下限；X為各元素的平均值；k為信度系數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況取1.65～2.0；S為各元素的標(biāo)準(zhǔn)方差。

圖件編制利用Mapgis 67軟件完成，將各取樣點(diǎn)的離散數(shù)據(jù)庫分元素處理，形成單元素地球化學(xué)圖；在進(jìn)行各元素間相關(guān)性分析的基礎(chǔ)上，將相關(guān)性好的元素形成不同顏色、線條、花紋的組合異常圖；最后再對各元素組合異常及單元素異常圖進(jìn)行處理后，按不同圖層進(jìn)行疊加，形成綜合異常圖。

3 地球化學(xué)特征

3.1 元素含量特征

從表1可以看出，相對于內(nèi)蒙古森林沼澤區(qū)元素背景(遲清華和鄢明才，2007)，研究區(qū)內(nèi)W、Bi、Co等元素相對富集，Pb、Zn、Mo等元素基本持平，其他元素相對貧化。相對于中國大陸巖石圈豐度(黎彤和袁懷雨，2011)，Au、Pb、W、As等相對富集，其余元素整體相對貧化。從元素的分異程度看，Cu、Bi、Mo、Zn、Pb、Ag、Au、As變異系數(shù)均大于1.20，顯示出極強(qiáng)分異的特征。從變異系數(shù)離散程度圖解中可以看出(圖3a)，研究區(qū)Cu、Au的含量變化區(qū)間最大，高強(qiáng)度數(shù)據(jù)較多且分布極為分散，成礦最為有利；Mo、Zn、Pb、Ag等元素也存在較多的高強(qiáng)度數(shù)據(jù)，且呈極強(qiáng)分異，成礦較為有利。而其他元素含量變化幅度較小，分布于離散程度圖解左下角，成礦前景一般。

圖3 各元素變異系數(shù)離散程度圖(a)和R型聚類分析譜系圖(b)Cv1—循環(huán)剔除高低值前變異系數(shù)；Cv2—循環(huán)剔除高低值后變異系數(shù)

表1 三七林場地區(qū)土壤地球化學(xué)特征參數(shù)

3.2 不同地質(zhì)單元元素分布特征

從表2可以看出，Co、Ni在銅山組地層中相對富集，其它地質(zhì)體中則相對貧化。Mo、W、Bi主要在花崗巖中較為富集，特別是在花崗斑巖(K1γπ)、二長花崗巖(K1ηγ)中呈強(qiáng)富集、強(qiáng)分異特征，表現(xiàn)出對Mo元素具有極強(qiáng)的成礦專屬性，圍繞該類巖體尋找斑巖型鉬礦的潛力較大。滿克頭鄂博組、瑪尼吐組地層中Mo元素相對富集，且分異性極強(qiáng)，指示存在局部富集成礦的可能性。Au、Ag、Cu、Pb、Zn等元素在銅山組地層中強(qiáng)烈富集且具極強(qiáng)的分異型，平均含量遠(yuǎn)高于其它地質(zhì)單元，是區(qū)內(nèi)重要的礦源層。

表2 不同地質(zhì)單元中元素相關(guān)參數(shù)

續(xù)表2

3.3 元素組合特征

根據(jù)R型聚類譜系圖(圖3b)，可將區(qū)內(nèi)成礦元素分為4類：①U、Li、La、Y、Nb元素組合，與其它元素之間相關(guān)性較低，呈北東向展布，受控于深部酸性巖體。②Cu、Pb、Zn、Co、Ni元素，相關(guān)性較好，整體呈北東向帶狀展布，主要分布于木頭垛溝及銅礦溝一帶，與銅山組地層的分布關(guān)系密切，找礦前景較好。③Mo、W、Sn、Bi元素，為一組典型的高溫巖漿熱液指示元素組合，主要分布在西南溝、哈拉虎溝及四六南溝一帶，主成礦元素以Mo為主，異常呈面狀，面積大、強(qiáng)度高、濃集中心突出，反映出與巖漿熱液作用有關(guān)的元素組合信息。④Au、Ag、As、Sb元素，為一組低溫元素組合，主要分布于斷裂帶及花崗巖體外圍遠(yuǎn)端，代表低溫?zé)嵋撼傻V作用。

4 重點(diǎn)異常查證

4.1 木頭垛AP24-甲1綜合異常

4.1.1 異常特征

異常位于木頭垛溝口一帶，面積6.02 km2。異常區(qū)出露地層主要為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組和下奧陶統(tǒng)銅山組；斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為為北東向、北西向次級斷裂構(gòu)造；在異常西南部出露有早白堊世石英二長斑巖、石英閃長巖、二長花崗巖及中侏羅世二長花崗巖等(圖4)。

圖4 AP24-甲1綜合異常剖析圖

異?？傮w呈北東向帶狀展布，由Cu、Pb、Zn、Bi、Ag、Au、Mo、W等13種元素組成，元素組分復(fù)雜，連續(xù)性較好，高中低溫元素分帶有序，成礦地質(zhì)條件良好。主成礦元素以Cu、Pb、Zn為主，強(qiáng)度高，三級濃度分帶發(fā)育齊全，Cu峰值91.1×10-6。As、Sb異常呈北東向帶狀展布，面積大，強(qiáng)度高。

4.1.2 異常查證

地物化綜合剖面顯示Pb、Zn、Cu、Au、Ag、Mo異常重現(xiàn)性較好，異常重現(xiàn)部位可見硅化、綠簾石化、黃鐵礦化，Cu最高值483.7×10-6。施工槽探工程圈定出銅礦體、鉛鋅礦體各1條。銅礦體產(chǎn)于銅山組與花崗閃長巖接觸帶附近，礦體走向約110°，傾向北西，傾角約76°，沿走向斷續(xù)出露約2000 m，寬約6 m，Cu品位1.12%(圖5a)。鉛鋅礦體產(chǎn)于銅山組北東向斷裂帶內(nèi)，斷續(xù)出露約1100 m，厚約15 m，傾向343°，傾角約70°，Pb品位4.65%，Zn 品位1.39%，Ag品位72.56×10-6(圖5b)。

圖5 木頭垛銅礦體(a)、鉛鋅礦體(b)礦石照片

4.1.3 異常評價(jià)

木頭垛AP24—甲1綜合異常，異常面積大，元素組分復(fù)雜，連續(xù)性較好，高中低溫元素分帶有序，位于1∶20萬布特哈旗幅區(qū)域地球化學(xué)測量圈定的HS—20乙2綜合異常的西北部分，異常重現(xiàn)性好。異常區(qū)成礦地質(zhì)背景良好，在異常查證過程中圈定出銅礦體1條、鉛鋅礦體1條，劃定為木頭垛銅、鉛鋅礦A類找礦靶區(qū)，找礦潛力較大。

4.2 西南溝AP31-甲1綜合異常

4.2.1 異常特征

異常位于西南溝一帶，面積3.46 km2。出露地層為上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組和滿克頭鄂博組，測區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，物探推測深部存在中酸性花崗巖體，異常區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育較強(qiáng)的硅化、褐鐵礦化(圖6)。

圖6 AP31-甲1綜合異常剖析圖

異常呈面狀，成礦元素以Mo、W為主，Mo、W異常強(qiáng)度較高，濃集中心突出，連續(xù)性好，Mo元素極大值達(dá)82.13×10-6，高中低溫元素套合規(guī)整有序，異常中心至外圍高中低溫元素水平分帶清晰，主成礦元素Mo異常內(nèi)帶較大，低溫遠(yuǎn)程元素As、Sb分布在綜合異常外圍，為淺剝蝕露頭礦特征。

4.2.2 異常查證

地化剖面顯示Mo、W、Bi、Sn異常重現(xiàn)性較好，異常基本套合，異常重現(xiàn)部位可見硅化、褐鐵礦化，Mo最大值181.60×10-6。異常中心部位Mo、W相對富集，Mo富集系數(shù)可達(dá)9.76。實(shí)施槽探工程圈定出鉬礦化體7處，礦化體賦存于上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組流紋巖中，呈浸染狀、網(wǎng)脈狀，具較強(qiáng)硅化、絹云母化、褐鐵礦化，Mo品位0.010%～0.042%(圖7)。

圖7 西南溝鉬礦體礦石照片

4.2.3 異常評價(jià)

該區(qū)出露有較小面積的早白堊世花崗斑巖，物探解譯出滿克頭鄂博組流紋巖蓋層下有隱伏花崗巖體的存在，具有典型斑巖型鉬礦的特征。區(qū)內(nèi)分布的各類異常強(qiáng)度高、規(guī)模大，Mo、W找礦信息顯著，具有較好的找礦前景，劃定為西南溝鉬礦A類找礦靶區(qū)。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)Cu、Pb、Zn、Co、Ni元素相關(guān)性較好，Cu、Pb、Zn等元素在銅山組地層中最為富集；Mo、W、Sn、Bi元素相關(guān)性較好，滿克頭鄂博組、瑪尼吐組地層中Mo元素相對富集，早白堊世花崗斑巖、二長花崗巖表現(xiàn)出對Mo元素具有極強(qiáng)的成礦專屬性。

(2)木頭垛AP24—甲1綜合異常和西南溝AP31—甲1綜合異常均為礦致異常，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是尋找熱液型銅鉛鋅礦和斑巖型鉬礦的有利地區(qū)，找礦潛力較大。

(3)下奧陶統(tǒng)銅山組是區(qū)內(nèi)重要的致礦異常層位，也是研究區(qū)內(nèi)乃至外圍熱液型銅、鉛鋅礦的賦礦層位，具有明顯的成礦專屬性。斑巖型鉬礦的指示元素為Mo、W、Sn、Bi、As、Sb等，滿克頭鄂博組、瑪尼吐組地層與早白堊世中酸性巖體接觸帶附近是成礦有利部位，找礦潛力巨大。