新疆西南天山地區(qū)水系沉積物測量地球化學(xué)特征及找礦方向

韓慶彬

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)，山東省海岸帶地質(zhì)研究中心，山東 濰坊 261021)

0 引言

研究區(qū)地處西南天山腹地，行政區(qū)劃主體屬新疆烏恰縣管轄。研究區(qū)位于塔里木板塊北緣Fe-Ti-Mn-Cu-Ni-Mo-Pb-Zn-Sn-Au-Sb-白云母-菱鎂礦-鋁土礦-石墨-硅灰石-紅柱石-白云母-石油-天然氣-煤-玉石成礦帶內(nèi)的東阿賴-哈爾克山(復(fù)合島弧帶)Au-Sb-Sn-RM-REE-Mn-Fe礦帶和闊克沙勒嶺(陸緣盆地)Fe-Cu-Pb-Zn-Sn-鋁土礦礦帶，該成礦帶礦產(chǎn)種類繁多，礦產(chǎn)資源豐富，是新疆重要成礦帶[1]。

1∶5萬化探普查工作表明，塔里木板塊北緣(復(fù)合島弧帶)成礦帶中西南天山地區(qū)北部地球化學(xué)異常以鎢、錫、鉬、鉛為主，西部以銻為主，東部以金為主。本次進(jìn)行的1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)測量，對Au、Ag、Cu、Pb、Zn等17種元素進(jìn)行了測試工作，研究了區(qū)內(nèi)地球化學(xué)特征，并進(jìn)一步提出了找礦方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)在構(gòu)造上處于西南天山-霍拉山上疊盆地和東阿萊-哈爾克山弧前增生帶，是一個(gè)典型的陸陸碰撞在褶皺背景下形成的山間凹陷盆地，它經(jīng)歷了海西期、燕山期、喜山期等多期次造山運(yùn)動(dòng)改造[2]。區(qū)域上古生代地層較發(fā)育，沉積盆地內(nèi)地層以穩(wěn)定—次穩(wěn)定型碎屑巖為主。從早古生代志留紀(jì)到新生代先后沉積志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、新近紀(jì)地層[3]。

研究區(qū)構(gòu)造線主要為NW—SE向，局部為近EW向，構(gòu)造帶中擠壓推覆構(gòu)造發(fā)育，由于受多期造山運(yùn)動(dòng)的影響，研究區(qū)斷裂較發(fā)育，斷裂規(guī)模不同，形態(tài)各異，總體上吐爾尕特?cái)嗔押吞K耶克斷裂控制了研究區(qū)的構(gòu)造格局(1)新疆地礦局第四地質(zhì)大隊(duì)，新疆西南天山地區(qū)1∶5萬K43E022012、K43E022013、K43E023011、K43E023012、K43E023013五幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查化探成果報(bào)告，2019年。。

2 工作方法

2.1 野外工作方法

野外采用1∶5萬地形圖做工作手圖，用GPS參照明顯地形、地物方法定點(diǎn)，GPS存儲(chǔ)樣點(diǎn)位置信息，每天下載采樣航跡，從而對采樣工作進(jìn)行航跡監(jiān)控，定點(diǎn)誤差均小于50 m。

取樣在一級水系的末端和分支水系口上，水系較長(如800 m以上)在水系的中間適當(dāng)增加采樣點(diǎn)，在重要的化探綜合異常區(qū)及重點(diǎn)找礦區(qū)，樣品加密為6～8個(gè)/km2，對于研究區(qū)內(nèi)國界緩沖區(qū)、常年冰雪覆蓋區(qū)不進(jìn)行采樣。本次1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)測量面積為1440km2，采集水系沉積物樣品8347件，采樣粒級-10～+80目。

2.2 分析測試方法

樣品分析測試在山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)實(shí)驗(yàn)測試中心完成，共分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Mn、Bi、As、Sb、B、Cr、Ni、Co、Cd共17種元素，分析方法及檢出限見表1[4]。

表1 金屬元素的分析方法及檢出限

3 元素地球化學(xué)特征

3.1 元素背景分布特征

為了解研究區(qū)元素的含量特征及元素在區(qū)域地球化學(xué)場上的含量水平，將研究區(qū)元素的含量與地殼克拉克值、新疆地區(qū)克拉克值對比[5](表2)。

表2 研究區(qū)各元素背景值統(tǒng)計(jì)表

K值相對于1∶20萬區(qū)域背景值，富集的元素為Sn、Pb、Co、Ni、Cr、Sb，其值范圍為1.23～1.48，其他元素范圍在0.89～1.19。表明該區(qū)有Sn、Pb、Co、Ni、Cr、Sb等多金屬元素富集特征。

3.2 重點(diǎn)元素在空間上的分布特征

Cu元素主要的高背景區(qū)分布在闊克布拉克北部、阿克塔什北部、協(xié)依特阿日相南部、薩依闊勒希北東部附近，異常呈橢圓形、近似橢圓形不規(guī)則，具有多級濃度分帶，其中在協(xié)依特阿日相南部新發(fā)現(xiàn)了一處銅礦點(diǎn)。

Pb、Zn元素主要沿闊克莫依諾克套—喀拉一帶，沿尼奇克河呈SW—NE向分布，其次在協(xié)依特阿日相、斯依魯烏托克套附近也有分布，Pb和Zn分布特點(diǎn)極為類似，均呈近橢圓分布。并且發(fā)育有多個(gè)濃集中心和多級濃度分帶，且二者濃集中心套合較好。

Cr、Ni、Co、Mn是區(qū)內(nèi)地球化學(xué)空間分布特征最為相關(guān)的元素組合，高值、特高值區(qū)甚至低值區(qū)都在相同的位置出現(xiàn)，呈東高西低分布形式[6]。第一高值區(qū)分布在研究區(qū)的北部，各元素均呈現(xiàn)高背景，且形態(tài)極為相似，有斷裂通過，斷裂主要呈NW向，據(jù)此可以推斷該區(qū)可能有隱伏的基性或超基性的巖漿在斷裂帶活動(dòng)，但受該區(qū)地球化學(xué)障的阻攔未達(dá)地表，只是形成了鐵族元素在此發(fā)生富集的地球化學(xué)信息[7]；第二高值區(qū)分布在研究區(qū)的東部加尼特克烏托克一帶，主體呈帶狀NW向延伸；第三高值區(qū)分布在研究區(qū)東部喀拉克什爾卡一帶(圖1)。

1—Zn元素異常及數(shù)值；2—Cu元素異常及數(shù)值；3—Pb元素異常及數(shù)值圖1 研究區(qū)Cu、Pb、Zn元素空間分布圖

3.3 主要構(gòu)造的地球化學(xué)特征

研究區(qū)已知的大型斷裂主要分布在調(diào)查區(qū)北部、南西部、東部地區(qū)。其中北部斷層上，As、B、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、Zn沿?cái)嗔逊植加懈弑尘?、高值區(qū)，與深大斷裂構(gòu)造有關(guān)的鐵族元素高背景區(qū)則出現(xiàn)在斷裂帶的附近[8]。從元素組合來看，富集元素基本包括多金屬元素，高、中溫元素富集的多樣性也是該區(qū)的一大特點(diǎn)，因此，總體來看該區(qū)具備以尋找鎳鈷鉻為主的多金屬礦的有利地球化學(xué)條件。

東部斷層上，Ag、Au、Cd、Co、Cr、Cu、Mo、Ni沿?cái)嗔逊植加懈弑尘?、高值區(qū)，與深大斷裂構(gòu)造有關(guān)的親銅元素高背景區(qū)則出現(xiàn)在斷裂帶的附近。從元素組合來看，富集元素主要為多金屬元素，以中高溫?zé)嵋涸貫橹?。元素富集的多樣性也是該區(qū)的一大特點(diǎn)，因此，總體來看該區(qū)具備有尋找以鎳鈷鉻為主的多金屬礦和金銀貴金屬礦的有利地球化學(xué)條件。

南西斷層上，Ag、Au、Cd、Cu、Pb、Sb、Zn沿?cái)嗔逊植加懈弑尘?、高值區(qū)，主要分布于斷裂帶的南側(cè)及南東側(cè)，與深大斷裂構(gòu)造有關(guān)的親銅、鎢鉬族元素高背景區(qū)則出現(xiàn)在斷裂帶的附近。從元素組合來看，富集元素基本包括多金屬元素，以高、中溫元素為主。總體來看該區(qū)具備有以尋找銅、鉛、鋅為主的多金屬礦和金銀貴金屬礦的有利地球化學(xué)條件[9]。

3.4 元素共生組合特征

對研究區(qū)內(nèi)17種元素分析成果進(jìn)行相關(guān)分析和R型聚類分析[10]，其結(jié)果見圖2。

圖2 研究區(qū)17種元素R型聚類分析圖

第一組為Ni、Cr、Co、Cu、Mo、Mn組合，相關(guān)系數(shù)為0.385，反映出該組合與調(diào)查區(qū)內(nèi)基性—超基性侵入巖有關(guān)，應(yīng)注重在區(qū)內(nèi)尋找與基性—超基性有關(guān)的多金屬礦床。 第二組為Pb、Zn、Bi、As、Sb、W組合，相關(guān)系數(shù)為0.391，反映該組合與斷裂活動(dòng)生成的中低溫?zé)嵋河嘘P(guān)，根據(jù)元素相關(guān)性好的特征分析，研究區(qū)具有尋找低溫?zé)嵋盒投嘟饘俚V的較大潛力。 第三組為Au、Ag、Sn、B、Cd組合，相關(guān)系數(shù)為0.285，反映出該組合與斷裂活動(dòng)生成的低溫?zé)嵋河嘘P(guān)。

總結(jié)上述元素組合特征，研究區(qū)元素分布富集主要是侏羅紀(jì)楊葉組、白堊紀(jì)克孜勒蘇組、上新統(tǒng)阿圖什組。地層出露區(qū)，以巖屑長石砂巖、巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、礫巖、炭質(zhì)頁巖、灰?guī)r、礫巖、含泥粗砂巖、(泥質(zhì))粉砂巖夾泥巖為主。從而形成Cu、Pb、Zn、Ag、As、Sb等元素的高背景及異常區(qū)，是一套典型中—低溫?zé)嵋盒驮亟M合[11]。

4 異常特征及找礦遠(yuǎn)景

4.1 重要異常的推斷解釋

在組合異常圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)元素的相關(guān)分析、聚類分析等統(tǒng)計(jì)結(jié)果、元素的地球化學(xué)特征、地質(zhì)成礦條件及區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦化蝕變等信息，確定主成礦元素為Cu、Pb、Zn、NI、Co、Cr，其他元素為伴生元素。根據(jù)本次1∶5萬水系沉積物測量成果和對異常野外查證，結(jié)合前人的地質(zhì)工作成果和研究區(qū)成礦特點(diǎn)，認(rèn)為研究區(qū)具有良好的成礦地質(zhì)條件和地球化學(xué)條件，依據(jù)全區(qū)成礦地質(zhì)背景及1∶5萬地球化學(xué)異常分布特征，確定該區(qū)主攻礦種應(yīng)為銅、鉛、鋅[12]。依據(jù)異常強(qiáng)度、規(guī)模、元素組合等地球化學(xué)特征，結(jié)合所處地質(zhì)背景、已知礦異常的相似性等準(zhǔn)則，區(qū)內(nèi)異常主要分為3類[13]。其中HS-26最具找礦潛力(圖3,表3)

1—下白堊統(tǒng)克孜勒蘇組；2—中侏羅統(tǒng)塔爾尕組；3—沖洪積；4—中泥盆統(tǒng)托格買提組；5—HS-26綜合異常；6—斷層圖3 研究區(qū)HS-26綜合異常剖析圖

表3 研究區(qū)綜合異常分類表

4.1.1 HS-26甲2綜合異常

異常位于整個(gè)圖幅的西南角協(xié)依特阿日相地區(qū)，面積約5km2。異常區(qū)廣泛出露白堊紀(jì)克孜勒蘇組中—粗碎屑沉積、泥盆紀(jì)托格買提組碳酸鹽巖為主夾有少量的細(xì)碎屑巖巖石組合、侏羅紀(jì)塔爾尕組雜色碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積。NW—SE向斷裂從異常區(qū)中部通過，SW—NE向斷裂從異常區(qū)北部通過。

該綜合異常是以Pb、Zn、Cu元素為主的綜合異常，異常呈不規(guī)則狀，近EW向展布。元素異常套和較好，具有面積大，元素種類多等特點(diǎn)，且具有多個(gè)濃集中心，異常強(qiáng)度大，其中Pb含量峰值55.6×10-6，Zn含量峰值447.5×10-6，Cu含量峰值117.2×10-6，在所有異常中排序第一[14]。綜合異常元素特征參數(shù)見表4。

表4 研究區(qū)HS-26號(hào)綜合異常元素特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

該異常位于西南部斷裂上的Pb、Zn、Cu高背景異常區(qū)，規(guī)模較大，中低溫?zé)嵋涸靥缀陷^好，濃度分帶清晰。異常從地質(zhì)條件看，可能與區(qū)域性斷裂中熱液上侵有關(guān)，特別是附近的次級斷裂，是Pb、Zn、Cu等中低溫?zé)嵋涸馗患闹饕氐V因素[15]。

經(jīng)異常查證在異常區(qū)南部發(fā)現(xiàn)有一銅礦點(diǎn)，地表圈有1條銅礦帶，長約200 m，寬1.0～1.5 m，呈近EW向展布，銅含量0.30%～0.59%。從該異常內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的銅礦點(diǎn)來看，說明該綜合異常為礦致異常，綜合異常特征及異常區(qū)成礦地質(zhì)條件分析，異常的形成與斷裂構(gòu)造的后期破壞有著密切的關(guān)系。綜上所述，該異常規(guī)模大，異常強(qiáng)度高，異常元素的聚集明顯，是尋找沉積—改造型砂礫巖銅礦的有利靶區(qū)。地化綜合剖面測量顯示，各元素含量除局部地段相對較高，并具濃集趨勢外，整體較低，且無明顯的濃集。Au、As元素含量相對較高，疊加有Zn、Pb等元素弱異常。

4.1.2 HS-12乙3綜合異常

異常位于圖幅東部蘇克翁庫爾一帶，面積約23.44km2。異常區(qū)內(nèi)有NW—SE向斷層通過，次級斷層發(fā)育。

該綜合異常是以Ni、Co、Cr元素為主的綜合異常，異?？傮w呈不規(guī)則狀，近EW向展布(圖4)。具有面積大，元素種類多等特點(diǎn)[16]，該異常各元素異常套合較好，且具有多個(gè)濃集中心，異常強(qiáng)度大，其中Ni含量峰值193.3×10-6，Co含量峰值50×10-6，Cr含量峰值255.9×10-6。綜合異常元素特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表見表5。

1—下白堊統(tǒng)克孜勒蘇組；2—上白堊統(tǒng)托云組；3—中新統(tǒng)帕卡布拉克組；4—下白堊統(tǒng)輝長玢巖；5—HS-12綜合異常圖4 研究區(qū)HS-12異常剖析圖

表5 研究區(qū)HS-12號(hào)綜合異常元素特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

該異常組合元素較多，具高、中溫?zé)嵋撼傻V元素組合特征。異常主要受托云組和烏恰群的控制，由玄武巖和粗玄武巖引起，玄武巖主要受東部大斷裂的控制，表明該斷裂與地殼深部構(gòu)造，尤其是地幔物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，玄武巖可能由幔源巖漿結(jié)晶而成[17]。

元素濃度分帶明顯，其中Ni、Co、Cr、Cu、Mo等元素強(qiáng)度高套合極好，地球化學(xué)顯示面積大強(qiáng)度高，地表出露的零星玄武巖，不可能產(chǎn)生如此大范圍的異常，推測有隱伏的巖體存在。

研究區(qū)具有尋找熱液型Ni、Co、Cr等多金屬礦的前景。建議對異常采用綜合方法進(jìn)行外圍和深部普查，查清礦化地質(zhì)特征。主攻礦種為熱液型鎳鈷鉻礦。

4.2 成礦遠(yuǎn)景區(qū)

在各個(gè)元素的地球化學(xué)特征基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件、區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)地質(zhì)特征及典型礦床特征[18]，圈定具有一定找礦潛力的遠(yuǎn)景區(qū)3處[19](圖5)。

1—成礦遠(yuǎn)景區(qū);2—找礦靶區(qū)圖5 成礦遠(yuǎn)景區(qū)及找礦靶區(qū)分布圖

4.2.1 阿克塔什Pb、Zn、Cu找礦遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅰ1)

位于研究西南部，由一個(gè)甲類異常9個(gè)乙類異常和3個(gè)丙類異常組成。該區(qū)綜合異常以Pb、Zn、Cu元素為主，具高中低溫?zé)嵋撼傻V元素組合特征，結(jié)合所處的地質(zhì)環(huán)境及地球化學(xué)特征來看，該區(qū)具有多金屬成礦條件[20]。

4.2.2 阿依浪蘇阿舒別勒Ni、Co、Cr找礦遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ1)

位于研究區(qū)東部，總體呈SN向展布，由3個(gè)乙類異常和3個(gè)丙類異常組成。該區(qū)以Ni、Co、Cr異常為主，伴生Au、Ag等元素異常。異常呈不規(guī)則面狀展布，受EW向斷裂控制，異常濃度分帶清晰，濃集中心突出，各元素套合好，具中低溫?zé)嵋撼傻V元素組合特征，顯示出良好的構(gòu)造熱液成礦作用[21]。

4.2.3 蘇約克Ni、Co、Cr找礦遠(yuǎn)景(Ⅱ2)

位于蘇約克一帶，由3個(gè)乙類異常和3個(gè)丙類異常組成。該區(qū)綜合異常是以Ni、Co、Cr元素為主，具高、中低溫?zé)嵋撼傻V元素組合特征，結(jié)合所處的地質(zhì)環(huán)境及地球化學(xué)特征來看，該區(qū)具有多金屬成礦條件，因此認(rèn)為在該異常區(qū)可望尋找具有一定規(guī)模的多金屬礦產(chǎn)[21]。

5 結(jié)論

重點(diǎn)分析研究主要成礦元素的區(qū)域分布特征，研究區(qū)與成礦關(guān)系較為密切的異常主要為Pb、Zn、Cu、Ni、Co、Cr，與這些元素有關(guān)的礦產(chǎn)無疑是今后地質(zhì)找礦工作的主要目標(biāo)。

(1)Pb、Zn、Cu元素的主要異常分布在研究區(qū)中部及調(diào)查區(qū)西南部，呈NW—SE向分布，Pb和Zn分布特點(diǎn)極為類似，均呈近似帶狀分布與斷裂有關(guān)，該類異常里以HS-26為代表，已發(fā)現(xiàn)的銅礦點(diǎn)就位于該異常中。Cr、Ni、Co元素的主要異常區(qū)分布在研究區(qū)的東部及東北部斷裂帶附近，從異常的元素組合和分布規(guī)律可以推斷該區(qū)可能有隱伏的基性或超基性的巖漿在斷裂帶活動(dòng)，但受該區(qū)地球化學(xué)障的阻攔未達(dá)地表，只是形成了鐵族元素在此發(fā)生富集的地球化學(xué)信息。

(2)在總結(jié)元素地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上，初步圈定了3個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)：阿克塔什Pb、Zn、Cu找礦遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅰ1)、阿依浪蘇阿舒別勒Ni、Co、Cr找礦遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ1)、蘇約克Ni、Co、Cr找礦遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ2)，進(jìn)一步在Ⅰ1中圈定4個(gè)找礦靶區(qū)，在Ⅱ1中圈定1個(gè)找礦靶區(qū)，在Ⅱ2中圈定2個(gè)找礦靶區(qū)，為區(qū)內(nèi)尋找銅鉛鋅鎳鈷鉻指明了方向。

(3)初步確定HS-26、HS-12為最具找礦前景的綜合異常。HS-26經(jīng)異常檢查發(fā)現(xiàn)一定規(guī)模的銅礦化現(xiàn)象，目前已在異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)1處銅礦點(diǎn)，地表圈定了1條銅礦(化)體，長約200m，寬1.0～1.5m，呈近EW向展布，銅含量0.30%～0.59%，是尋找薩熱克沉積—改造型砂礫巖銅礦的有利層位。