博格達山東段原生暈地球化學異常特征及評價

玉蘇普艾力·喀迪爾

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830047）

·地質與礦業工程·

博格達山東段原生暈地球化學異常特征及評價

玉蘇普艾力·喀迪爾*

（新疆大學地質與礦業工程學院，新疆烏魯木齊830047）

在博格達山東段利用原生暈地球化學研究的方法，對一些成礦元素的原生暈進行了分析與評價。成礦元素定量分析結果表明，Cu、Zn、As等3種元素在研究區為強富集元素，Pb、Co為富集元素；多元統計分析顯示主成礦元素Cu與Zn、Pb具有較強的相關性，其相關系數分別為0.544、0.416，R型聚類劃分出的Cu-Zn-Pb，Hg-Cr-Au組合代表與銅礦化有關的親硫、中溫環境；單元素具有水平分帶性，以單元素異常下限值和陸殼克拉克值為劃分標準，圈定了4個Ⅲ級化探異常帶，并根據原生暈元素富集賦存特征、組合特點及空間分布特征，初步評價認為研究區Cu-Pb-Zn-Cr-Au-Hg多元素疊加異常為找礦有利地段。

博格達山；化探；原生暈；隱伏礦體

研究區大地構造位置屬于天山造山帶東段、天山—興蒙造山系準噶爾弧盆系與準噶爾—吐哈地塊的銜接地帶，北鄰準噶爾盆地，南為吐哈地塊，東鄰卡拉麥里蛇綠巖縫合帶，是個弧后裂陷盆地Cu-Fe-Au-硼—油頁巖—石油—天然氣—磷—鹽類礦帶［1-5］，該區已發現西地銅礦、博斯塘銅礦、克里庫爾銅礦、達烏特薩依銅礦等海相熱液礦床。綜合地質資料及實地踏勘發現，該地區晚石炭紀早期形成的輝綠巖與玄武巖為同源產物，形成于拉張環境，最終呈順層侵入產出［6-7］。博格達山東部銅礦化與中—上石炭統及二疊系中—基性火山巖、火山碎屑巖、及侵入巖關系密切［8］。新疆維吾爾自治區地質調查院在該區域開展1∶20萬和1∶50萬區域化探掃面等研究工作（2004），發現Ag、Au、Cu、Mo、Ni單元素異常發育廣泛，認為區內同類熱液礦床的形成十分有利。本次研究是在前人區域地質—地球化學勘查基礎上，對該區進行大比例尺巖石地球化學掃面工作，并進行系統的分析，結合區域找礦模型，確定研究區主成礦元素的共生組合關系和賦存規律，通過評價原生暈的空間分布特征圈定成礦有利地段，為今后綜合找礦工作提供科學依據。

1　研究區概況

1.1地質特征

區內出露地層主要為上石炭統柳樹溝組、祁家溝組和上二疊統卡拉崗組。柳樹溝組（C2l）巖性組合為下部灰綠色凝灰巖、凝灰質砂巖、灰褐色凝灰巖局部夾英安巖；中部灰綠色—紫紅色玄武巖、杏仁狀安山玄武巖、閃長巖、紫紅色火山角礫巖和輝綠巖；上部為灰綠色—灰色凝灰巖、凝灰質粉砂巖、凝灰質礫巖，局部夾灰巖透鏡體。巖性組合總體由火山碎屑巖—火山巖相建造向細碎屑巖建造演化。祁家溝組（C2qj）巖性組合為底部灰黑色粉砂巖、紫紅色細砂巖、砂礫巖、礫巖，頂部灰色—深灰色細砂巖、粉砂巖夾紫紅色安山巖、灰白—青灰色微晶灰巖，局部夾中基性火山巖。巖石組合表現為一套海陸交互相陸源粗碎屑巖—碳酸鹽巖建造，局部夾有火山巖，屬于一套火山巖—粗碎屑巖組合。卡拉崗組（P2k）巖性以酸性火山巖及碎屑巖為主。下部為灰綠色粗砂巖、凝灰礫巖，凝灰砂巖、火山角礫巖夾霏細斑巖、流紋巖、安山玢巖、凝灰巖及粉砂巖；上部為霏細斑巖、流紋巖、酸性凝灰巖夾鈉長斑巖、安山玢巖、火山角礫巖及粉砂巖。含植物化石，下與上石炭統祁家溝組呈斷層接觸（圖1）。博格達山脈廣泛分布貫穿于石炭紀火山巖地層中的層狀輝綠巖侵入體，主要分布于七角井組、柳樹溝組中。輝綠巖單層厚度約0.5～200余米，個別達1000m，延伸數十到數千米，最長達20km。區內輝綠巖多為順層巖床，產狀與上下巖層平行，和圍巖一起褶皺。輝綠巖為熱侵入，巖體上下接觸面均有1m左右的角巖化帶。區域斷裂活動是成礦物質活化、遷移的主要動力來源。區內的構造主要以斷裂為主，主斷裂的走向西北，與地層走向呈一定的夾角。區內有許多次級斷層，對成礦有一定的控制作用。

1.2區域地球化學特征

據新疆維吾爾自治區地質調查院1∶20萬和1∶50萬區域化探掃面（水系沉積物測量及少部分巖屑測量）資料處理結果，研究區內Ag、Au、Cu、Mo、Ni單元素異常廣泛發育，其中西段以Cu、Mo為主，東段以Au、Ag、Ni為主。

研究區作為東天山地球化學塊體的一部分，其中Au、Mo、Hg、Cu、Sb、Ni、Ag、Pb、Zn、W、Ni元素襯值1.0左右，總體屬正常分布；Au、Mo、Hg等元素襯值大于1.2，趨于明顯富集狀態。除Zn元素外，Au、Hg、Sb、Cu、Ag、Pb、W、Sn、Mo、Ni等元素均處于不均勻分布（變化系數大于1.0），尤其是Au、Hg、Sb、Cu、Ag、Pb、 W、Sn等元素變化系數在1.4以上，Au、Hg、Sb、Cu等個別元素變化系數大于2.0，說明這些元素很容易在局部地區富集成礦。

區域內發育兩處綜合化探異常，博格達—七角井Cu、Au、Zn綜合異常帶和大南湖Cu、Ni、Au綜合異常帶。其中博格達—七角井Cu、Au、Zn綜合異常帶位于東天山博格達—七角井—白石頭一帶，東西向長約500km，以Cu、Au、Zn為主，其次有Pb、Ni、Sb、Sn、As、Hg、Mo等異常。異常強度及面積較小，分布零散，多呈單元素異常分布，僅在少部分地區形成多元素異常集中區：如博格多Cu、Pb、Zn、Ni異常集中區；七角井—吳家莊子Cu、Au、Ni、Sb、Pb異常集中區；沁城Sn、Sb、Cu、Ni、Pb異常集中區。

圖1　研究區區域地質圖1.第四系洪積層；2.第四系沼澤沉積層；3.上二疊統卡拉崗組；4.上石炭統祁家溝組；5.上石炭統柳樹溝組；6.下石炭統七角井組；7.石炭紀花崗巖；8.石炭紀輝綠巖；9.石炭紀閃長巖；10.地質界線；11.斷層/壓性沖斷裂；12.礦化點/礦點；13.銅礦床；14.研究區位置

2　成礦元素統計與分析

原生暈找礦方法是利用礦體或其他地質體周圍賦存在巖石中的地球化學分散暈進行找礦的地球化學方法［9］。國內外金屬礦床原生暈研究表明，原生暈方法是地球化學尋找金屬礦床最有效的方法。應用原生暈方法能在礦床不同勘查階段追蹤盲礦體、確定礦體賦存部位，可指導礦區外圍及區域成礦帶上的礦點或異常分類評價，提高中大比例尺的礦產預測水平，還可為研究控礦因素、礦床成因、礦質來源、圍巖蝕變等提供地球化學證據和基礎資料［9-10］。本次工作首先對研究區基巖33種元素應用高精度X熒光分析儀（innox α-5000）進行測量，分析基巖微量元素特征。前人依據元素的地球化學性質、異常元素的空間組合及成礦關系，將Cu-Pb-Zn型多金屬礦床相關的元素異常劃分為（1）直接指示元素Cu、Pb、Zn；（2）間接指示元素Cd、As、Ag、Bi、Hg等［11］。本文主要對Cu、Pb、Zn、Co、Ni、As、Mo、Cr、Au、Hg等10種元素加以統計和定量分析，研究成礦元素的分布和富集規律。

2.1成礦元素定量分析

由于地質作用過程的長期性、多期性和復雜性，導致部分元素的含量在地質體中呈現富集或貧化。這種富集或貧化是基于區域元素背景值之上的高低變化，與地質體之間存在著一定的函數關系。通過對研究區中的所有剖面上的巖石化探樣的光譜定量分析結果統計，將元素的富集與貧化以濃度克拉克值劃分為4個級別，即小于0.8屬貧化，0.8～1.0正常，1.0～2.0富集，大于2.0強富集。

表1　研究區微量元素地球化學參數表

絕大多數熱液礦床，元素富集地段的礦化蝕變強度高、規模大、種類多、蝕變復雜，即值越大、富集程度越高、分異程度越強烈，成礦的潛力越大［12］。由表1可知Pb、Co元素濃度克拉克值均1.0～2.0，說明這兩種元素在研究區是富集的。Cu、Zn、As元素的濃度克拉克值均大于2，說明Cu、Zn、As等元素在勘查區為強富集元素。Au、Ag、Cr、Ni、Hg元素均低于克拉克值，屬貧乏元素。

2.2成礦元素組合分析

地球化學信息是最直接的找礦信息，在地球化學數據處理中，多元統計分析方法得到越來越廣泛的應用。地球化學元素之間的關系可以通過其量值之間的統計分析途徑揭示，并通過元素量值的統計分析還可以推測元素在成礦過程中的演化特征，進而為預測工作提供有用信息，這些分析方法可以從各種復雜而零亂的數據中提取出種種規律性［13-14］。

相關性分析相關分析是研究現象之間是否存在某種依存關系，并對具體有依存關系的現象探討其相關方向以及相關程度，是研究隨機變量之間的相關關系的一種統計方法。本文主要對研究區上述10種元素（隨機變量）進行相關性分析，檢驗了各元素之間相關程度（表2）。

由表2可知，與主成礦元素Cu相關度較高的元素依次為Zn、Pb、Ni、Hg、Ag、Cr、Co、Au，其中Cu與Zn、Pb具有較強的相關性，其相關系數分別為0.544、0.416。此外，Zn與Co、Ni，Ag與Co、Hg、Au，Hg與Cr、Co、Ni，Cr與Au存在明顯的正相關，其他元素之間相關性不明顯，反映了成礦元素與伴生元素的組合特征和大致的成礦環境。

R型聚類分析聚類分析是根據分類事物個體間關系的緊密程度或近似程度而進行的聚合分類。利用SPSS軟件，對研究區Cu、Pb、Zn、Co、Ni、As、Mo、Cr、Au、Hg等10種元素進行R型層次聚類分析，使用Between-groups linkage（類間平均鏈鎖法），在測量距離上使用適合于R型聚類的Pearson correlation（相關系數距離），聚類譜系圖（圖2）。

根據地球化學原理，在成礦過程中地球化學性質相近的元素，常共同遷移，共同沉積，首先聚集在一起［15］。從圖2中可以看出，當距離系數小于等于5時，可把元素聚類為兩類，第一類為Cu-Zn-Pb組合，表明它們的化學性質基本相同，性質比較活潑，反映了礦體前緣暈元素的組合特征，第二類是Hg-Cr-Au組合，反映了尾暈元素的組合特征，代表與銅礦化有關的親硫、中—高溫環境。當距離系數大于5時，Ni、As、Co、Ag四個元素各成一類，且分別與其它元素聚類呈現正相關水平，反映出高溫成礦元素相對于主成礦元素的異常礦化程度較高，其中各元素之間的相關水平較低可以反映出礦體的形成是一個多階段成礦的過程。總體來說，R聚類分析得出的結果和原生暈相關性分析中前緣暈元素、尾暈元素的組合特征基本一致，（Cu、Zn、Pb）和（Hg、Cr、Au）關系密切，隱伏礦體成礦溫度差異較大，這與研究區成礦在時間上先后，空間上又相互疊加有關。

表2　研究區各元素相關系數表

圖2　研究區各元素聚類分析譜系圖

3　原生暈地球化學異常特征及評價

元素的空間分布規律研究是勘查地球化學的核心，它是揭示地球化學元素空間富集和變化規律的重要途徑之一［16-17］。統計顯示，研究區各元素含量概率分布形式基本符合正太分布，滿足元素含量空間分析的條件。本文選擇成礦共生組合關系密切、相關程度較高的Cu、Pb、Zn、Hg、Au、Cr等6種元素，進行微量元素空間分析。

3.1單元素異常特征

在Arcgis平臺下，以研究區異常含量下限值為標準，運用克里金插值法做出了Cu、Pb、Zn、Hg、Au、Cr 等6種元素的含量等值線圖，直觀反映其空間分布規律和富集程度（圖3）。

Cu異常主要分為3個異常區，其中，異常1區分布在C2l地層中，位于主斷裂帶的南側，異常具有二級分帶性，異常外帶面積較大，異常較明顯，最高值為709× 10-6，該異常在受到北西向斷層控制的同時也受到地層的控制，地層走向近東西，傾向160°，達烏特薩依銅礦位于異常1區的南側，說明該區域成礦條件良好。含有異常的巖石主要為輝綠巖、凝灰巖和閃長巖，地表局部可見褐鐵礦化。異常2區也分布在C2l地層中，面積相對較小，該異常區北側發現小規模的黃鉀鐵釩蝕變帶。異常3區所在的地層為C2qj，發現大量的硅孔雀石，在博格達—哈爾里克成礦帶上硅孔雀石與孔雀石伴生，是尋找銅礦床的重要標識，但地表未見孔雀石化，巖石主要為玄武巖。Zn異常分布面積較大，異常1區元素分布受該區主斷層的控制，斷層北側一帶的富集程度較高，含有異常的巖石主要為基性—中性火山巖為主，異常2區和3區異常面積相對較小，但與Cu異常吻合。Pb異常分布較分散，Pb是Cu的共生元素，Pb異常1區與Cu異常1區套合性較好。Hg是熱液活動的指示元素，異常面積較大，主要分為4個異常區，構造和地層對異常控制較明顯，分布于C2l和C2qj地層中，Hg異常1、2、3區與Cu異常區套合性顯著，說明異常區熱液活動強烈。Cr異常相對集中在異常2區和3區中，與相應的Cu異常相吻合，并異常2區的異常中心較明顯，具有二級分帶性，最高值為4660×10-6，Cr異常的出現可能和較深部輝綠巖有關。研究區Au異常分布比較分散，面積較小，異常2區元素富集相對集中，與Cu異常2區相套合。

3.2綜合異常特征及評價

單元素空間分布規律雖然反映了研究區內成礦的可能性以及具有多期、多源的特點，但單元素的含量異常對于指示礦床所在位置存在著很多不確定性，只有多元素綜合異常才能有效的反映礦體的存在。所以本研究在單元素異常確定的基礎上，根據成礦元素的共生組合規律和空間分布特征，初步圈定了四個Ⅲ級化探綜合異常帶。

綜合異常顯示：異常Ⅰ區位于主斷裂帶的南側異常面積較大，受到北西斷層和地層控制，異常濃集中心較明顯，Pb、Zn、Hg等多元素異常帶與Cu異常相疊加，其中Cu、Zn為強富集元素，Pb為富集元素，Hg為熱液活動的指示元素，達烏特薩依銅礦位于該異常區的南側，說明該區域成礦條件良好；異常Ⅱ區內發現大量的硅孔雀石，在博格達—哈爾里克成礦帶上硅孔雀石與孔雀石伴生，是尋找銅礦床的直接找礦標志，異常的載體巖石主要為玄武巖，Cu異常與Zn、Hg、Cr、Au等多元素異常帶疊加性較好，元素組合復雜，呈不規則狀分布，濃集中心明顯，其中Cu、Zn為強富集元素，Cr為富集元素，Hg為熱液礦床的前緣暈元素，說明銅異常區熱液活動強烈，為中—高溫熱液成礦元素組合；異常Ⅲ區的面積相對較小，異常中心明顯，Cu異常與Zn、Pb、Hg、Cr多元素異常套合性較好，其中Cu、Zn為強富集元素，該區北側發現小規模的黃鉀鐵釩蝕變帶；異常Ⅳ區內Cu、Zn、Pb、Hg異常相疊加，其中Hg異常的面積較大，呈不規則狀分布，但該區Cu、Zn、Pb異常均不顯著，地表未發現礦化蝕變現象，需要進一步查證。

根據大比例尺巖石地球化學測量中的成礦元素空間分布規律和組合特點分析，可以認為礦床的形成與中—基性巖漿巖及成巖后的熱液充填成礦作用有關。具有親銅性的中—基性巖為銅礦床的形成提供了物質來源。在晚石炭紀至早二疊紀期間，該地區轉入碰撞造山階段，逆沖構造極為發育，不僅為成礦過程提供了動力，也為成礦提供了導礦、容礦的空間。另外，該區剝蝕程度相對較淺，異常Ⅰ區深部工程驗證發現礦體主要賦存于24m以下的巖體中。

圖3　研究區單元素異常圖

4　結論

（1）研究區地層和斷裂構造對成礦元素異常的空間分布和富集程度的控制較明顯，C2l、C2qj地層和北西向主斷裂為重要找礦標志；區內Ag、Au、Cu、Mo、Ni單元素異常廣泛發育，并伴隨有銅、金等的礦化，這是銅、金成礦的直接標志。

（2）成礦元素定量分析與多元統計結果表明，Cu、Zn、As等3種元素在勘查區為強富集元素，Pb、Co為富集元素，Au、Ag、Cr、Ni、Hg元素屬貧乏元素；（Cu、Zn、Pb）和（Hg、Cr、Au）關系密切，代表親硫的中—高溫成礦環境。

（3）根據成礦元素共生組合特點、空間分布規律以及所處的地質條件，圈定了具有找礦意義的4個化探綜合異常區。評價認為，Cu-Pb-Zn-Cr-Au-Hg等多元素疊加異常的存在，是博格達東段地區尋找該類銅礦床的重要地球化學標志。

［1］李平，劉偉，朱志新，等.博格達西段三個山石英閃長巖體地球化學特征、年代學及地質意義［J］.新疆地質，2013，9（3）：162-166.

［2］潘桂棠，肖慶輝，陸松年，等.中國大地構造單元劃分［J］.中國地質，2009，36（1）：1-28.

［3］汪幫耀，姜常義，李永軍，等.新疆東準噶爾卡拉麥里蛇綠巖的地球化學特征及大地構造意義［J］.礦物巖石，2009，29（3）：74-82.

［4］李文鉛，馬華東，王冉，等.東天山康古爾塔格蛇綠巖SHRIMP年齡、Nd-Sr同位素特征及構造意義［J］.巖石學報，2008，24（4）：773-780.

［5］董連慧，馮京，等.新疆成礦單元劃分方案研究［J］.新疆地質，2010，28（1）：1-15.

［6］田黎萍，王金榮，等.新疆博格達山東段早石炭世火山巖地球化學特征及其構造意義［J］.蘭州大學學報，2010（8）：30-35.

［7］王金榮，李泰德，等.新疆博格達造山帶晚古生代構造—巖漿演化過程：火山巖組合及地球化學證據［J］.巖石學報，2010，26 （4）：1103-1112.

［8］周錦.新疆東部（博格達—哈爾里克）銅—多金屬成礦帶成礦條件及找礦方向探討［J］.新疆有色金屬，2006.

［9］劉崇民.金屬礦床原生暈研究進展［J］.地質學報，2006，80（10）.

［10］邢利琦，劉炳璋.礦床原生地球化學暈分帶性研究［J］.四川地質學報，2011，31（4）.

［11］劉崇民，李應桂，胡樹起.黃鐵礦型銅多金屬礦床地球化學元素組合及找礦評價標志［J］.物探與化探，2000，24（6）.

［12］王玉璽.新疆博格達山東段晚古生代水系沉積物及成礦意義的研究［M］.蘭州大學出版社，2010.

［13］王曉悅.多元統計分析法及其在古沉積環境研究中的應用［C］//全國數學地球科學與地學信息學術會議論文集，2009.

［14］ Williams TM，Gunn AG.Application of Enzyme Leach Soil Analysis for Epithermal Gold Exploration in the Andes of Ec?uador［J］.Applied Geochemistry，2002（17）：367-385.

［15］劉士林，林舸，周葉，等.南堡凹陷沉積巖化學元素分布特征及多元統計方法研究［J］.地質與資源，2006，9（3）.

［16］柳炳利.原生暈地球化學異常分析及深部盲礦預測［M］.成都理工大學出版社，2012.

［17］鐘仁，趙志軍，廖蕾，等.綜合物化探方法在烏蘭德勒鉬礦勘查中的應用［J］.物探與化探，2010，6（3）：275-280.

Primary Halo Characteristics and Evaluation of GeochemicalAnomalies of Eastern Bogda Mountains

YUSUPUAili
（Institute of Geology and Mining Engineering Xinjiang University，Urumqi Xinjiang 830047，China）

Primary halos of some ore-forming elements are analyzed and evaluated through the primary halo geochemical methods in eastern Bogda Mountains.The trace quantitative analysis results of ore-forming elements in Eastern Bogda Mountains showed that，three kinds of elements Cu，Zn，As are strong enriched elements in the study area and Pb and Co are enriched elements.Multivariate statistical analysis showed that the main metallogenic elements Cu has a strong correlation with Zn and Pb，the correlation coefficients is 0.544 and 0.416 respectively，R clustering of Cu-Zn-Pb combination and Hg-Cr-Au combination represents copper mineralization related to ore-forming elements combination，near sulfur and medium temperature environment.Single element has the horizontal zoning feature，according to the geochemical primary halo of element enrichment and occurrence characteristics and combined the characteristics and spatial distribution characteristics，with a single element anomaly lower limit and continental crust Clark value as the division standard，fence fourⅢgrade geochemical anomaly belt and the anomaly evaluation result inferred that，existing of Cu-Pb-Zn-Cr-Au-Hg multi elements superimposed anomaly is favorable for prospecting in the study area.

Bogda Mountain；geochemical exploration；primary halo；concealed ore body

P632

A

1004-5716（2016）04-0096-06

2015-04-16

2015-04-20

玉蘇普艾力·喀迪爾（1987-），男（維吾爾族），新疆喀什人，新疆大學地質與礦業工程學院在讀碩士研究生，研究方向：地球探測與信息技術。