金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)地球化學(xué)特征及找礦

熊 觀，楊大強(qiáng)，王煥國(guó)，黃 健

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局化探隊(duì)，四川 德陽(yáng) 618000）

金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)位于四川壤塘金成礦帶西段，是我國(guó)著名的川陜甘“金三角”重要組成部分。近20年來(lái)，區(qū)內(nèi)相繼發(fā)現(xiàn)了金木達(dá)、南木達(dá)、如伊溝等多個(gè)金礦（床）點(diǎn)。該區(qū)金豐度高，巖漿活動(dòng)頻繁，構(gòu)造作用強(qiáng)烈，具有良好的找礦遠(yuǎn)景。該區(qū)開(kāi)展了1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量，通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)成礦元素地球化學(xué)特征的分析，圈定了若干有利的找礦靶區(qū)，為部署進(jìn)一步找礦工作提供了重要的基礎(chǔ)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)屬松潘—甘孜地槽褶皺系巴顏喀拉冒地槽褶皺系的東緣[1]，西鄰鮮水河斷裂帶，南接馬爾康弧。在印支末—燕山早期收縮體制下，形成了區(qū)內(nèi)北西西向構(gòu)造的基本輪廓。伴隨巖漿侵位、區(qū)域變質(zhì)，隨后的喜山期青藏高原陸內(nèi)變形等對(duì)該區(qū)進(jìn)行了疊加與改造，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的拉張、俯沖、碰撞、走滑等復(fù)雜地質(zhì)演化。頻繁的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，為礦床形成的源、運(yùn)、聚、存創(chuàng)造了優(yōu)越的條件。

圖1 四川金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況（據(jù)四川川西北地質(zhì)隊(duì)區(qū)調(diào)資料）

該區(qū)屬巴顏喀拉地層區(qū)瑪多—馬爾康地層分區(qū)金川小區(qū)[2]。出露的地層主要有三疊系雜谷腦組（T3z）、侏倭組（T3zw）、新都橋組（T3x），白堊系-下第三系熱魯組（K2-Er）和第四系（Q）（圖1）。雜谷腦組主要為變質(zhì)鈣質(zhì)長(zhǎng)石石英砂巖、石英砂巖夾粉砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)千枚巖；侏倭組主要為薄～厚層狀變質(zhì)長(zhǎng)石石英砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖與粉砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖韻律式互層；新都橋組主要為炭質(zhì)絹云板巖、絹云石英千枚巖、粉砂質(zhì)板巖，該地層為區(qū)內(nèi)金礦的主要賦礦地層；白堊系—下第三系熱魯組主要為礫巖、含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，具山間磨拉石盆地沉積特征；第四系主要由砂、礫、巖石碎屑等組成。

評(píng)價(jià)區(qū)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，具多期疊加與改造的特點(diǎn)，表現(xiàn)為褶皺—斷裂組合。主要的褶皺有魚托寺—中壤塘復(fù)向斜，其核部發(fā)育的斷裂帶中有大量燕山早期的中酸性侵入巖組成的構(gòu)造巖漿巖帶，是該區(qū)重要的金成礦帶。區(qū)內(nèi)除主要的北西西向構(gòu)造外，也伴有北東向、北北東向、近南北向等構(gòu)造。北西西向的斷裂構(gòu)造有金木達(dá)—南木達(dá)斷裂帶、茸木達(dá)斷裂帶、中木達(dá)—中壤塘斷裂帶，該系列斷裂帶與區(qū)內(nèi)的巖漿活動(dòng)、區(qū)域變質(zhì)作用、成礦作用等地質(zhì)事件關(guān)系密切。北東向、北北東向、近南北向斷裂以協(xié)木達(dá)斷層、約木達(dá)斷層、波日阿格斷層、魚郎溝斷層為代表，以切割、錯(cuò)移北西西向斷裂為特征，表現(xiàn)為成礦后的破礦構(gòu)造。受區(qū)域性斷裂帶發(fā)生斷塊抬升作用影響，區(qū)內(nèi)還分布有晚白堊世末—早第三紀(jì)早期斷陷盆地紅色磨拉石建造。

該區(qū)廣泛發(fā)育燕山期中酸性侵入巖，分布廣、規(guī)模小、并集中沿?cái)嗔褞秩搿Ｊ軜?gòu)造改造作用影響，大部分侵入巖脈以構(gòu)造透鏡體形式產(chǎn)出，空間展布方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，呈近北北西向展布。出露巖性主要有閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖，局部發(fā)育煌斑巖脈。

2 樣品的采集、加工和分析

樣品采自一級(jí)水系口和二級(jí)水系中，一級(jí)水系長(zhǎng)度大于300m時(shí)，則布置采樣點(diǎn)2～3個(gè)；二級(jí)水系中少量布設(shè)1個(gè)控制點(diǎn)。樣點(diǎn)密度達(dá)4點(diǎn)/km2，個(gè)別采樣大格10點(diǎn)/km2以上。樣品采集在樣點(diǎn)沿水系上下30m，多處采集粉砂、細(xì)砂組合成一件樣品，過(guò)60目篩后的重不少于200g。分析檢測(cè)的元素為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg 9種。樣品分析由德陽(yáng)地礦檢測(cè)中心完成，外檢樣品分析由國(guó)土資源部成都綜合巖礦測(cè)試中心完成。Au分析采用化學(xué)光譜法；Ag分析采用深孔電極法；As、Sb、Hg、Bi分析采用原子熒光分光光度計(jì)法；Cu、Pb、Zn分析采用原子吸收分光光度計(jì)法。

3 元素地球化學(xué)特征

3.1 元素的含量分布特征

對(duì)分析元素進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)（表1），其分布特征為：Cu、Hg等平均含量均低于中國(guó)大陸西域殼體豐度值，處于區(qū)域低背景場(chǎng)；Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Bi平均含量高于中國(guó)大陸西域殼體豐度值，處于區(qū)域高背景場(chǎng)，其中 As、Sb平均含量為中國(guó)大陸西域殼體豐度值40倍以上，表現(xiàn)出較強(qiáng)的地球化學(xué)活動(dòng)性。從均值與中位數(shù)關(guān)系看，僅 Au、As、Sb的均值大于中位數(shù)，表明它們存在局部活化富集或疊加富集的可能性。根據(jù)元素變異系數(shù)特征，Au、As、Sb的變異系數(shù)在4以上，其單值最高達(dá)1750.00×10-9、5653.00×10-6、3609.00×10-6，已有礦化顯示，這表明其存在較強(qiáng)的后期疊加富集特征，反映了區(qū)內(nèi)是以金的成礦作用為主[3]。綜上所述，結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件、礦床類型，可以確定Au、As、Sb為評(píng)價(jià)區(qū)的主要成礦元素。

圖2 金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)水系沉積物元素R型聚類分析譜系

表1 金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)水系沉積物測(cè)量元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)

3.2 元素的相關(guān)性及因子分析

1）相關(guān)性分析：采用R型聚類分析研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中的9種元素進(jìn)行（圖2），可以分為3類：①Pb-Zn-Cu-Bi，為高-中溫親硫元素組合，反映高-中溫?zé)嵋簩?duì)該區(qū)成礦作用的影響；②Ag-Hg，為低溫親硫元素組合，反映區(qū)內(nèi)低溫?zé)嵋鹤饔茫虎跘u-As-Sb，為低溫親硫元素組合，是區(qū)內(nèi)相關(guān)性最好的一組元素，相關(guān)性系數(shù)達(dá)0.8以上，Au為區(qū)內(nèi)主要成礦元素，而As、Sb作為前緣暈元素對(duì)Au具有一定的指示作用[4]，說(shuō)明后期低溫?zé)嵋鹤饔脤?duì)Au富集成礦起決定性作用。

2）因子分析：對(duì)水系沉積物樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析（表2），以累積百分?jǐn)?shù)65.298%為準(zhǔn)，可提取3個(gè)因子，代表了原始數(shù)據(jù)變量中絕大部分信息，根據(jù)因子荷載大小，F(xiàn)1因子所占的百分比及特征值大，代表主礦化期，主要表現(xiàn)為低溫?zé)嵋褐蠥u、As、Sb的聚集成礦，說(shuō)明區(qū)內(nèi)形成Au、As、Sb礦（點(diǎn)）床的可能性較大，F(xiàn)2（Pb、Zn、Cu、Bi）、F3（Ag、Hg）對(duì)F1因子的影響微弱，說(shuō)明區(qū)內(nèi)Au、As、Sb礦化作用可能比較集中，基本由一次礦化期形成；F2因子所占的百分比及特征值較高，代表區(qū)內(nèi)高—中溫?zé)嵋夯顒?dòng)期，可能與燕山期中酸性巖漿侵位、區(qū)域變質(zhì)等地質(zhì)事件有關(guān)；F3因子代表了區(qū)內(nèi)的低溫?zé)嵋夯顒?dòng)，而F1、F2對(duì)F3因子的影響微弱，反映了評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)成礦過(guò)程中巖漿、熱液活動(dòng)的多期性。

表2 金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)成礦元素因子荷載特征

圖3 評(píng)價(jià)區(qū)9種元素的Q-Q圖

3.3 元素的分布模式

地球化學(xué)元素含量的分布特征反映了地質(zhì)現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)特征，是區(qū)域地質(zhì)過(guò)程和局部地質(zhì)過(guò)程造成的元素富集的結(jié)果[8]。采用Q-Q圖法對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物數(shù)據(jù)中的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg九種元素進(jìn)行對(duì)數(shù)正態(tài)分布檢驗(yàn)（圖3）。從圖3可以看出，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)評(píng)價(jià)區(qū)的9種元素的分布模式均不服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，而是呈明顯的正向偏斜或冪型拖尾分布。

3.4 元素含量的分形特征

地球化學(xué)場(chǎng)是一種非穩(wěn)定場(chǎng)[12]，元素在地球化學(xué)場(chǎng)中的分布本身就具有不均勻性和區(qū)域隨機(jī)性，由于地球化學(xué)取樣和對(duì)樣品進(jìn)行的各種化學(xué)分析結(jié)果常具有不確定性，普通的統(tǒng)計(jì)方法在研究地球化學(xué)元素分布規(guī)律時(shí)并不考慮樣品的空間分布和統(tǒng)計(jì)特征隨空間度量尺度的變化性[13]，而新興的分形幾何是刻畫空間不規(guī)則形體的一種比較有效的工具，且分維值可以表征空間不規(guī)則形體的確定性本質(zhì)[14]。元素的分維特征可以確定元素組合特征，反映元素含量的空間分布規(guī)律，準(zhǔn)確求出元素在某區(qū)域范圍內(nèi)或地質(zhì)體中的背景值，劃分成礦作用及成礦過(guò)程的期次，判定成礦強(qiáng)度的大小，評(píng)價(jià)地質(zhì)體的含礦性[15]。

分?jǐn)?shù)維最基本的定義是:利用粗視化的程度r和在此時(shí)被觀測(cè)的個(gè)數(shù)N（r），通過(guò)定義：D=-lgN（r）/lgr；式中：r表示元素含量；N(r)表示元素含量大于r的樣品數(shù)；D為分形的維數(shù)。如果把r和N(r)標(biāo)繪在雙對(duì)數(shù)圖上，元素含量各點(diǎn)大致在一條線上分布，利用直線的斜率可以求出D值[16]。

評(píng)價(jià)區(qū)元素的多重分維分析可以看出（圖4），9種元素的分維曲線基本相似，均能用兩條直線擬合，其低值區(qū)分維數(shù)D1代表了各元素的背景分布，高值區(qū)分維數(shù)D2代表了與區(qū)內(nèi)礦化作用有關(guān)的元素地球化學(xué)異常分布。Au、As、Sb元素的分維值D2相對(duì)較小，表明主要成礦元素的空間離散程度高，分布范圍廣，易富集形成實(shí)質(zhì)性的地球化學(xué)異常，為尋找金礦(化)體提供了非常有利的線索。Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Hg元素的分維值D2相對(duì)較大，表明這些元素含量的空間離散程度低，分布較均勻，不易形成實(shí)質(zhì)性的地球化學(xué)異常。

表3 金木達(dá)—南木達(dá)地區(qū)水系沉積物元素異常下限值

圖4 評(píng)價(jià)區(qū)9種元素的多重分維

3.5 確定元素異常下限

元素地球化學(xué)異常下限的確定是勘查地球化學(xué)運(yùn)用于地質(zhì)找礦的成敗關(guān)鍵，一般采用均值+2倍標(biāo)準(zhǔn)方差，其計(jì)算的前提是地球化學(xué)數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布。在沒(méi)有受地質(zhì)成礦作用影響的一定區(qū)域空間范圍內(nèi)，微量元素的分布一般均服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，但在地質(zhì)成礦條件較好的區(qū)域，受地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域變質(zhì)、巖漿熱液活動(dòng)等地質(zhì)作用的影響，元素在多次地質(zhì)事件中，經(jīng)歷了不同程度的地球化學(xué)作用，空間分布表現(xiàn)出多重分維特征。研究成果表明，每個(gè)元素的低分?jǐn)?shù)維反映了背景場(chǎng)的自相似性空間結(jié)構(gòu)特征,高分?jǐn)?shù)維反映了區(qū)域地球化學(xué)異常場(chǎng)的空間結(jié)構(gòu)特征，通常情況下，異常場(chǎng)的無(wú)標(biāo)度區(qū)的下界值為異常場(chǎng)的異常下限，這樣確定的異常下限具有數(shù)值穩(wěn)定,不受勘探區(qū)面積影響和理論基礎(chǔ)扎實(shí)的優(yōu)點(diǎn)[18]。因此，分形方法和技術(shù)在區(qū)域化探元素異常下限確定方面得到了眾多學(xué)者的青睞[19-20]。

將傳統(tǒng)方法與分形方法確定的9種元素異常下限進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg九種元素的傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法確定的異常下限均高于分形方法確定的異常下限。根據(jù)表3的數(shù)據(jù)制作兩種方法所確定異常下限的Au元素地球化學(xué)異常圖（圖5），并將該地區(qū)已知礦點(diǎn)與異常圖進(jìn)行了疊合。

從圖5可以看出，傳統(tǒng)方法圈出的異常面積小，數(shù)量少，且與已知礦點(diǎn)不吻合，遺漏了地質(zhì)找礦綜合研究所需的其他礦化異常信息，而應(yīng)用分形方法確定的異常下限圈定的異常區(qū)域與實(shí)際礦（床）點(diǎn)的分布位置吻合完好，未遺漏對(duì)區(qū)內(nèi)找礦有指示作用的弱礦化信息。對(duì)比分析表明在該區(qū)應(yīng)用分形方法確定的元素異常下限進(jìn)行圈定異常時(shí)，可以增大異常的面積，避免漏掉有用的弱異常信息，從而更好地指導(dǎo)區(qū)域找礦工作。

圖5 Au異常空間分布對(duì)比

4 綜合異常特征及找礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分

圖6 如伊溝—卓欽遠(yuǎn)景區(qū)單元素異常分布

在綜合異常評(píng)序、解譯、推斷的基礎(chǔ)上，剔除區(qū)內(nèi)已知金木達(dá)金礦床、南木達(dá)金礦床引起的元素地球化學(xué)異常，經(jīng)過(guò)野外礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)工作，以確定的主成礦元素為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件，圈定了具有一定找礦潛力的的遠(yuǎn)景區(qū)2處，分別為如伊溝—卓欽（Au）找礦遠(yuǎn)景區(qū)、昂闊（Au）找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

4.1 如伊溝—卓欽找礦遠(yuǎn)景區(qū)

如伊溝—卓欽找礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)包括KD2與KD3綜合異常（圖6）。異常區(qū)出露的巖性主要為三疊系新都橋組炭質(zhì)絹云板巖、絹云石英千枚巖、粉砂質(zhì)板巖，為區(qū)內(nèi)主要的金礦賦礦地層；北西西向斷裂十分發(fā)育；出露有較多的閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等中酸性脈巖以構(gòu)造透鏡體形式分布于斷裂帶之中；具褐鐵礦化、硅化等礦化蝕變。KD2綜合異常包含的規(guī)模較大的異常有Au3異常，其中Au3異常面積為9.41km2，w(Au)極大值達(dá)到92.80×10－9，平均異常強(qiáng)度為 3.70×10－9。KD3綜合異常包含Au、As共2種單元素異常，其中規(guī)模較大的異常有Au4、As4兩個(gè)異常，Au4異常面積為15.05km2，w(Au)極大值達(dá)到 89.00×10－9，平均異常強(qiáng)度為 3.30×10－9；As4異常面積為 15.75km2，w(As)極大值達(dá)到 249.00×10-6，平均異常強(qiáng)度為 2.17×10－6（表 4）。

遠(yuǎn)景區(qū)位于已知的金木達(dá)金礦、南木達(dá)金礦之間的延伸地帶，元素異常沿金木達(dá)—南木達(dá)斷裂帶大致呈北西西向帶狀延伸，Au、As異常規(guī)模面積較大，濃集中心明顯，異常值較高，疊加性良好，KD2空間上完全包含了已發(fā)現(xiàn)的如伊溝金礦點(diǎn)，找礦遠(yuǎn)景良好。

表4 如伊溝—卓欽遠(yuǎn)景區(qū)異常參數(shù)統(tǒng)計(jì)

4.2 昂闊找礦遠(yuǎn)景區(qū)

昂闊找礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)主要為KD5綜合異常（圖7）。區(qū)內(nèi)包含的單元素異常有3種（Au、As、Sb），異常所在地區(qū)出露巖性主要為三疊系新都橋組炭質(zhì)絹云板巖、粉砂質(zhì)板巖，三疊系侏倭組砂板巖；發(fā)育一系列北西向斷裂構(gòu)造；出露有較多的閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等巖脈以及石英閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖的小巖體。KD5綜合異常包含的規(guī)模較大的異常有 Au28、As13和Sb5，其中Au28異常面積為1.15km2，w(Au)極大值達(dá)到 105.00×10－9，平均異常強(qiáng)度為 26.38×10－9；As13異常面積為7.81km2，w(As)極大值達(dá)到629.00×10-6，平均異常強(qiáng)度為2.55×10-6；Sb5異常面積為8.46km2，w(Sb)極大值達(dá)到 40.00×10－9，平均異常強(qiáng)度為 2.52×10－9（表 5）。

遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi) Au、As、Sb異常三級(jí)濃度分帶完整，套合性良好，濃集中心明顯，異常展布形態(tài)受金木達(dá)—南木達(dá)斷裂帶控制，呈北西西向似長(zhǎng)條狀分布，Au異常雖然面積不大，但峰值大，平均強(qiáng)度高，As、Sb異常面積大，峰值高，與Au套合性良好，包圍著 Au異常，說(shuō)明遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)剝蝕較淺，深部找礦潛力較大。

表5 昂闊遠(yuǎn)景區(qū)異常參數(shù)統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)論

1）評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)Au、As、Sb的高值點(diǎn)多，離散性強(qiáng)，富集特征明顯；Au異常強(qiáng)度高，規(guī)模大，與As、Sb異常套合好，多富集在三疊系新都橋組地層中，與金木達(dá)—南木達(dá)斷裂帶、燕山期中酸性侵入巖關(guān)系密切；區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多期次復(fù)雜的造山運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造形變—區(qū)域變質(zhì)—巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)及地球化學(xué)成礦條件優(yōu)越，潛力較大。

2）元素相關(guān)性及因子分析等多元素統(tǒng)計(jì)分析表明，評(píng)價(jià)區(qū)中Au—As—Sb低溫?zé)嵋河H硫元素組合代表了主要成礦元素的富集組合，是本區(qū)較好的找礦指示標(biāo)志。

3）元素分形特征顯示，評(píng)價(jià)區(qū)Au、As、Sb元素的分維值D2相對(duì)較小，表明主要成礦元素的空間離散程度高，分布范圍廣，易富集形成實(shí)質(zhì)性的地球化學(xué)異常，為尋找金礦(化)體提供了非常有利的線索。

4）運(yùn)用多重分形異常下限計(jì)算方法，圈定了Au、As、Sb異常，對(duì)比分析表明，在該區(qū)應(yīng)用分形方法確定的元素異常下限進(jìn)行圈定異常時(shí)，可以增大異常的面積，避免漏掉有用的弱異常信息，從而更好地指導(dǎo)區(qū)域找礦工作。

圖7 昂闊遠(yuǎn)景區(qū)單元素異常分布

5）經(jīng)過(guò)野外實(shí)地地質(zhì)工作，結(jié)合元素地球化學(xué)特征及與成礦地質(zhì)條件，優(yōu)選出了卓欽—如伊溝、昂闊2處金找礦遠(yuǎn)景區(qū)，為今后在該區(qū)進(jìn)一步地質(zhì)找礦工作打下了良好基礎(chǔ)。

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