甘肅梧桐井—舊井地區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征及評(píng)價(jià)

豆小剛，亢松松

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734012）

梧桐井～舊井地區(qū)位于甘肅北山干旱荒漠戈壁景觀區(qū)的梧桐井——舊井一帶[1]，隸屬新金廠～金廟井金、鐵、稀有金屬成礦帶[2]。出露的主要地層為古元古代敦煌巖群，具有長(zhǎng)期復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史。2015年，筆者在梧桐井～舊井地區(qū)開(kāi)展了1：5萬(wàn)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查工作，1：5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量為研究區(qū)重要的地球化學(xué)工作手段，本文在對(duì)測(cè)量成果綜合研究分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)金、鎢等元素的成礦前景進(jìn)行評(píng)價(jià)。重點(diǎn)對(duì)1：5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量成果利用R型聚類分析來(lái)劃分元素組合，從元素組合特征方面分析，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)異常找礦意義。結(jié)合成礦地質(zhì)條件分析、化探異常特征及開(kāi)展礦產(chǎn)檢查工作基礎(chǔ)上，優(yōu)選靶區(qū)，為今后地質(zhì)找礦工作提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

梧桐井-舊井地區(qū)位于塔里木板塊之敦煌地塊，在其漫長(zhǎng)的地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展演化歷程中，該大地構(gòu)造單元內(nèi)，不同地塊、構(gòu)造地體經(jīng)受多期次強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和復(fù)雜的構(gòu)造疊加、復(fù)合、改造及其多期次的構(gòu)造-巖漿熱事件作用，為一多旋回復(fù)合造山帶。具有復(fù)雜的構(gòu)造物質(zhì)組成和地質(zhì)構(gòu)造演化歷史。

研究區(qū)內(nèi)大面積分布的地層為古元古代敦煌巖群。敦煌巖群依其巖石組合特征，分為五個(gè)巖組，其中：小西弓云母石英片巖巖組內(nèi)已發(fā)現(xiàn)石榴石礦點(diǎn)和金礦（化）點(diǎn)多處，有關(guān)資料顯示：該巖組中的云母石英片巖、二云石英片巖（含Au50.25～54.65PPb）和斜長(zhǎng)角閃巖中的金（含Au17.1PPb）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它地段（Au1.43PPb），小西弓中型金礦床的形成與其有關(guān)；這表明，該巖組不僅是變成型非金屬礦產(chǎn)的有利成礦部位，還是金礦的重要成礦層位；黃尖丘斜長(zhǎng)角閃片巖巖組內(nèi)的斜長(zhǎng)角閃片巖仍是成礦有利層位；華窯山藍(lán)晶二云片巖巖組中有魚(yú)脊山藍(lán)晶石礦床、華窯山鎢礦床產(chǎn)出，此外，尚有石英脈型金礦產(chǎn)出，分布在黃尖丘-白山塘一帶，規(guī)模較小。

圖1 梧桐井-舊井地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

研究區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，主要為近東西向褶皺系統(tǒng)和近東西向斷裂系統(tǒng)代表了區(qū)域構(gòu)造線的展布方向，它們的發(fā)生、發(fā)展和構(gòu)造樣式，代表了工作區(qū)構(gòu)造的基本格架[3]。總體上，該近東西向斷褶系以形成時(shí)代早、多期活動(dòng)、密集發(fā)育、性質(zhì)多變等為特點(diǎn)。

東西向斷裂系統(tǒng)以小西弓～華窯山斷裂和東澗泉-大口子?xùn)|山斷裂等為代表。最早形成于四堡晚期，在晉寧晚期伴隨基底的褶皺、隆起開(kāi)始發(fā)育。加里東期斷裂系再次強(qiáng)烈活動(dòng)，部分由壓性轉(zhuǎn)化為壓扭性，并對(duì)加里東期巖漿活動(dòng)有明顯的控制作用。華里西期伴隨近東西向縱彎褶皺又有部分?jǐn)嗔鸦罨６鬄楸蔽飨颉⒈睎|向的斷裂疊加改造、平移錯(cuò)位。

研究區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)極為頻繁，造山帶演化各階段均有不同規(guī)模、不同類型、不同成因的巖漿巖形成，其中華里西期巖漿活動(dòng)達(dá)到了鼎盛時(shí)期，發(fā)育有面積巨大的侵入巖體和雙峰式火山巖。區(qū)內(nèi)巖漿及巖漿作用以多來(lái)源、多成因、多階段、不同層次的巖漿混合為特征。在其后經(jīng)歷的構(gòu)造改造中，由于強(qiáng)烈的構(gòu)造移置、構(gòu)造混雜、變形變質(zhì)，破壞了原生的時(shí)空序列，從而使造山帶巖漿巖現(xiàn)貌更為復(fù)雜多樣。

2 樣品布置及采集

2.1 地球化學(xué)景觀及粒級(jí)選擇

研究區(qū)山勢(shì)不高，地勢(shì)起伏不大，呈中低山、寬淺谷地貌景觀。區(qū)內(nèi)地勢(shì)西高東低，山體走向大致呈東西向展布，海拔一般1550m～1800m，以華窯山最高1822m，相對(duì)高差一般為50m～150m。區(qū)內(nèi)氣候干燥，少雨多風(fēng)，屬典型的大陸性氣候，沙塵暴多，區(qū)內(nèi)植被極其不發(fā)育，僅在夏季溝谷中有稀疏草本植物，無(wú)真正的土壤層發(fā)育，地表多為基巖風(fēng)化的殘坡積物或與風(fēng)沙的混合物。以風(fēng)的吹蝕作用為主，物理風(fēng)化和機(jī)械搬運(yùn)作用強(qiáng)烈，化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用微弱[4]。基于地形、地貌、氣候、雨量、植被、構(gòu)造能力的綜合作用使該區(qū)地球化學(xué)景觀主要表現(xiàn)為干旱荒漠戈壁殘山景觀，其次級(jí)景觀主要為剝蝕戈壁景觀，分布于研究區(qū)的大部分區(qū)域。淺覆蓋區(qū)景觀次之，主要以第四系為主。

研究區(qū)內(nèi)采樣前參照甘肅地礦局以及甘肅有色地勘局其他兄弟單位在北山周邊區(qū)域水系沉積物測(cè)量工作經(jīng)驗(yàn)，采樣粒級(jí)為-4目～+20目，采樣物質(zhì)代表匯水域基巖物質(zhì)成分，避免采集表層存在的干擾物。采集樣品原始質(zhì)量不少于300g，篩后的樣品質(zhì)量不少于150g。

2.2 樣品布置及采樣原則

本次水系沉積物測(cè)量樣品采用正方形格子布樣系統(tǒng)，以一個(gè)1∶5萬(wàn)圖幅為單位，在1∶5萬(wàn)地形圖上以1km2為一采樣大格，按從左到右、從上到下的順序依次編出大格號(hào)碼。每大格從左至右、從上到下平分為A、B、C、D四個(gè)0.25 km2的采樣小格。每個(gè)小格布置1個(gè)～3個(gè)樣品，小格內(nèi)樣品編號(hào)按采樣先后順序，依次為1、2、3，如12大格D小格1號(hào)樣點(diǎn)編號(hào)為12D1。97%以上的樣點(diǎn)布于1級(jí)、2級(jí)水系中，極少樣品布于3級(jí)水系，3級(jí)以上水系不布樣。長(zhǎng)度大于300米的水系均有樣點(diǎn)控制，長(zhǎng)度大于500m的水系視具體長(zhǎng)度加密樣點(diǎn)，使每一個(gè)采樣點(diǎn)控制的匯水盆地的面積大致在0.125km2～0.25km2之間，大于0.25km2的應(yīng)增加采樣點(diǎn)，小于0.125 km2的減少采樣點(diǎn)。

3 地球化學(xué)特征

3.1 原始數(shù)據(jù)處理

本次實(shí)際采樣面積741km2，采樣點(diǎn)4558個(gè)，平均采樣點(diǎn)密度為6.15點(diǎn)/km2，重采樣153件，占樣品數(shù)的3.36%，重分析樣206件，占樣品數(shù)的4.52%。對(duì)樣品進(jìn)行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Ni、Ti、Fe等15種元素的分析。結(jié)合區(qū)內(nèi)區(qū)域地質(zhì)背景、地層、構(gòu)造、巖漿巖成礦條件以及變質(zhì)作用成礦關(guān)系，將全區(qū)劃分為6個(gè)地層單元，運(yùn)用Geoipas軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行背景分析、特征參數(shù)分析、離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化等一系列處理，利用Mapgis軟件進(jìn)行誤差校正，確保地球化學(xué)異常與地質(zhì)底圖進(jìn)行嚴(yán)格配準(zhǔn)。

3.2 地球化學(xué)背景值及異常下限確定

元素的高背景值及高離散度，決定于地層成巖環(huán)境及綜合地質(zhì)作用，不同的地層單元，總表現(xiàn)為不同的富集、分異特征差異。考慮到方法的實(shí)用性、有效性、易操作以及更有利于突出弱異常，本次采用迭代法確定的背景值及異常下限。迭代法處理的步驟：①計(jì)算全區(qū)各元素原始數(shù)據(jù)的均值（X）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）；②按X+3S的條件剔除一批高值后獲得一個(gè)新數(shù)據(jù)集，再計(jì)算此數(shù)據(jù)集的均值（X）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）；③重復(fù)第二步，直至無(wú)特高值點(diǎn)存在，求出最終數(shù)據(jù)集的均值（X）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（S），則X做為背景值C0，X+2S做為異常下限Ca。采用元素含量最高值（Max）、最低值（Min）、均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）、變化系數(shù)（Cv）、富集系數(shù)（q）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。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水系沉積物地球化學(xué)參數(shù)

3.3 化探異常圈定

研究區(qū)的化探采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)屬于三維離散點(diǎn)型，本次采用距離冪函數(shù)反比加權(quán)法及進(jìn)行數(shù)據(jù)矩形網(wǎng)格化處理，網(wǎng)格化間距為0.5km×0.5km，根據(jù)下限值圈定單元素異常，區(qū)內(nèi)共圈定單元素異常129個(gè)。

在單元素異常的基礎(chǔ)上，以R型聚類分析計(jì)算各元素的相系數(shù)為參考，結(jié)合高、中、低溫礦物常用組合方式來(lái)做組合異常圖。根據(jù)所處地質(zhì)背景條件及各元素異常套合在一起，圈定出綜合異常10處。

4 R型因子分析

因子分析的基本目的就是用少數(shù)幾個(gè)因子去描述許多指標(biāo)或因素之間的聯(lián)系，即將相關(guān)比較密切的幾個(gè)變量歸在同一類中，每一類變量就成為一個(gè)因子，以較少的幾個(gè)因子反映原資料的大部分信息。本次水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量利用SPSS軟件中的因子分析模塊對(duì)全部樣品的分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果反映的地球化學(xué)意義進(jìn)行成因分析，以期為本區(qū)水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量綜合異常中元素組合類別的劃分提供參數(shù)依據(jù)（表1）。利用GeoIPAS軟件對(duì)本區(qū)化探分析數(shù)據(jù)進(jìn)行R型聚類分析，分析本區(qū)化學(xué)元素變量之間的相關(guān)性。現(xiàn)對(duì)每種元素組合分述如下。

表2 正交旋轉(zhuǎn)因子負(fù)載矩陣

15個(gè)變量共歸結(jié)為5個(gè)因子，每個(gè)因子代表一個(gè)元素組合，則得到5種地球化學(xué)分區(qū)類型，分區(qū)如下：

F1：Ni、Fe、Mo、Cr、Ti等鐵族元素的組合富集規(guī)律，推斷出基性、超基性巖、玄武巖和太古代、元古代綠巖分布區(qū)。

F2：Pb、Cu、Sn，Pb、Cu為中低溫親硫元素組合，Sn常在酸性巖體中富集。Cu、Pb、Sn等成礦元素的組合富集規(guī)律，推斷含礦斷裂帶和礦化帶。

F3：Au、As該組合都是成礦元素，代表著成礦元素富集規(guī)律，推斷含礦斷裂帶和礦化帶。

F4：W、Bi，W、Bi都屬于高溫成礦元素富集規(guī)律推斷花崗巖體外接觸帶和中酸性巖脈發(fā)育區(qū)。

F5：Ag，表明Ag元素與其它元素的相關(guān)性小，在該地區(qū)的富集比較獨(dú)立。

5 元素異常特征

5.1 金元素異常特征

Au異常，區(qū)域內(nèi)Au異常共有39個(gè)，Au異常主要發(fā)育在小西弓韌性剪切帶中，近東西向帶狀分布，主要Au異常濃集中心明顯，異常形態(tài)以不規(guī)則狀，長(zhǎng)軸狀為主，其地球化學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3。

Au-15異常呈長(zhǎng)軸狀，近東西向延伸，異常延伸方向與區(qū)域性小西弓斷裂走向一致，異常區(qū)處于斷裂交匯部位，地層屬古元古代敦煌巖群華窯山二云片巖組；Au-18異常產(chǎn)出的地質(zhì)特征基本同Au-15號(hào)異常。

5.2 銅元素異常特征

區(qū)內(nèi)與Cu伴生的元素Pb、Zn異常與銅套合性較好，主要在H3號(hào)異常。該處Cu、Pb、Zn異常值均較高，異常規(guī)模最大，異常NAP值最高，濃集中心明顯。具有進(jìn)一步工作價(jià)值（表4）。

表3 區(qū)內(nèi)主要Au異常地球化學(xué)參數(shù)表

表4 區(qū)內(nèi)主要Cu異常地球化學(xué)參數(shù)表

6 結(jié)論與建議

（1）通過(guò)初步工作，確定研究區(qū)內(nèi)綜合異常10處，經(jīng)查證有3處為礦致異常，并有2處異常區(qū)已有礦權(quán)設(shè)置并提交過(guò)普查報(bào)告，說(shuō)明水系沉積物測(cè)量找礦方法在該區(qū)具較好的找礦效果。

（2）根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)異常分布規(guī)律，結(jié)合已知礦產(chǎn)分布和成礦地質(zhì)條件，確定該區(qū)內(nèi)Au、Ag、Cu、W具有較好的成礦潛力。