甘肅梧桐井—舊井地區水系沉積物地球化學特征及評價

豆小剛，亢松松

（甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院，甘肅 張掖 734012）

梧桐井～舊井地區位于甘肅北山干旱荒漠戈壁景觀區的梧桐井——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，具有長期復雜的地質演化歷史。2015年，筆者在梧桐井～舊井地區開展了1：5萬礦產遠景調查工作，1：5萬水系沉積物測量為研究區重要的地球化學工作手段，本文在對測量成果綜合研究分析的基礎上，重點對金、鎢等元素的成礦前景進行評價。重點對1：5萬水系沉積物測量成果利用R型聚類分析來劃分元素組合，從元素組合特征方面分析，評價區內異常找礦意義。結合成礦地質條件分析、化探異常特征及開展礦產檢查工作基礎上，優選靶區，為今后地質找礦工作提供依據。

1 區域地質概況

梧桐井-舊井地區位于塔里木板塊之敦煌地塊，在其漫長的地質構造發展演化歷程中，該大地構造單元內，不同地塊、構造地體經受多期次強烈的構造變形和復雜的構造疊加、復合、改造及其多期次的構造-巖漿熱事件作用，為一多旋回復合造山帶。具有復雜的構造物質組成和地質構造演化歷史。

研究區內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，分為五個巖組，其中：小西弓云母石英片巖巖組內已發現石榴石礦點和金礦（化）點多處，有關資料顯示：該巖組中的云母石英片巖、二云石英片巖（含Au50.25～54.65PPb）和斜長角閃巖中的金（含Au17.1PPb）遠遠高于其它地段（Au1.43PPb），小西弓中型金礦床的形成與其有關；這表明，該巖組不僅是變成型非金屬礦產的有利成礦部位，還是金礦的重要成礦層位；黃尖丘斜長角閃片巖巖組內的斜長角閃片巖仍是成礦有利層位；華窯山藍晶二云片巖巖組中有魚脊山藍晶石礦床、華窯山鎢礦床產出，此外，尚有石英脈型金礦產出，分布在黃尖丘-白山塘一帶，規模較小。

圖1 梧桐井-舊井地區地質簡圖

研究區構造復雜，主要為近東西向褶皺系統和近東西向斷裂系統代表了區域構造線的展布方向，它們的發生、發展和構造樣式，代表了工作區構造的基本格架[3]。總體上，該近東西向斷褶系以形成時代早、多期活動、密集發育、性質多變等為特點。

東西向斷裂系統以小西弓～華窯山斷裂和東澗泉-大口子東山斷裂等為代表。最早形成于四堡晚期，在晉寧晚期伴隨基底的褶皺、隆起開始發育。加里東期斷裂系再次強烈活動，部分由壓性轉化為壓扭性，并對加里東期巖漿活動有明顯的控制作用。華里西期伴隨近東西向縱彎褶皺又有部分斷裂活化。而后為北西向、北東向的斷裂疊加改造、平移錯位。

研究區內巖漿活動極為頻繁，造山帶演化各階段均有不同規模、不同類型、不同成因的巖漿巖形成，其中華里西期巖漿活動達到了鼎盛時期，發育有面積巨大的侵入巖體和雙峰式火山巖。區內巖漿及巖漿作用以多來源、多成因、多階段、不同層次的巖漿混合為特征。在其后經歷的構造改造中，由于強烈的構造移置、構造混雜、變形變質，破壞了原生的時空序列，從而使造山帶巖漿巖現貌更為復雜多樣。

2 樣品布置及采集

2.1 地球化學景觀及粒級選擇

研究區山勢不高，地勢起伏不大，呈中低山、寬淺谷地貌景觀。區內地勢西高東低，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，相對高差一般為50m～150m。區內氣候干燥，少雨多風，屬典型的大陸性氣候，沙塵暴多，區內植被極其不發育，僅在夏季溝谷中有稀疏草本植物，無真正的土壤層發育，地表多為基巖風化的殘坡積物或與風沙的混合物。以風的吹蝕作用為主，物理風化和機械搬運作用強烈，化學風化和生物風化作用微弱[4]。基于地形、地貌、氣候、雨量、植被、構造能力的綜合作用使該區地球化學景觀主要表現為干旱荒漠戈壁殘山景觀，其次級景觀主要為剝蝕戈壁景觀，分布于研究區的大部分區域。淺覆蓋區景觀次之，主要以第四系為主。

研究區內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域水系沉積物測量工作經驗，采樣粒級為-4目～+20目，采樣物質代表匯水域基巖物質成分，避免采集表層存在的干擾物。采集樣品原始質量不少于300g，篩后的樣品質量不少于150g。

2.2 樣品布置及采樣原則

本次水系沉積物測量樣品采用正方形格子布樣系統，以一個1∶5萬圖幅為單位，在1∶5萬地形圖上以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碼。每大格從左至右、從上到下平分為A、B、C、D四個0.25 km2的采樣小格。每個小格布置1個～3個樣品，小格內樣品編號按采樣先后順序，依次為1、2、3，如12大格D小格1號樣點編號為12D1。97%以上的樣點布于1級、2級水系中，極少樣品布于3級水系，3級以上水系不布樣。長度大于300米的水系均有樣點控制，長度大于500m的水系視具體長度加密樣點，使每一個采樣點控制的匯水盆地的面積大致在0.125km2～0.25km2之間，大于0.25km2的應增加采樣點，小于0.125 km2的減少采樣點。

3 地球化學特征

3.1 原始數據處理

本次實際采樣面積741km2，采樣點4558個，平均采樣點密度為6.15點/km2，重采樣153件，占樣品數的3.36%，重分析樣206件，占樣品數的4.52%。對樣品進行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Ni、Ti、Fe等15種元素的分析。結合區內區域地質背景、地層、構造、巖漿巖成礦條件以及變質作用成礦關系，將全區劃分為6個地層單元，運用Geoipas軟件對數據進行背景分析、特征參數分析、離散數據網格化等一系列處理，利用Mapgis軟件進行誤差校正，確保地球化學異常與地質底圖進行嚴格配準。

3.2 地球化學背景值及異常下限確定

元素的高背景值及高離散度，決定于地層成巖環境及綜合地質作用，不同的地層單元，總表現為不同的富集、分異特征差異。考慮到方法的實用性、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計算全區各元素原始數據的均值（X）和標準偏差（S）；②按X+3S的條件剔除一批高值后獲得一個新數據集，再計算此數據集的均值（X）和標準偏差（S）；③重復第二步，直至無特高值點存在，求出最終數據集的均值（X）和標準偏差（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）、標準偏差（S）、變化系數（Cv）、富集系數（q）等地球化學參數來闡明和討論1：5萬水系沉積物地球化學特征及規律。計算結果見表1。

表1 水系沉積物地球化學參數

3.3 化探異常圈定

研究區的化探采樣點數據屬于三維離散點型，本次采用距離冪函數反比加權法及進行數據矩形網格化處理，網格化間距為0.5km×0.5km，根據下限值圈定單元素異常，區內共圈定單元素異常129個。

在單元素異常的基礎上，以R型聚類分析計算各元素的相系數為參考，結合高、中、低溫礦物常用組合方式來做組合異常圖。根據所處地質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幾個因子去描述許多指標或因素之間的聯系，即將相關比較密切的幾個變量歸在同一類中，每一類變量就成為一個因子，以較少的幾個因子反映原資料的大部分信息。本次水系沉積物地球化學測量利用SPSS軟件中的因子分析模塊對全部樣品的分析結果進行數據處理，并對統計結果反映的地球化學意義進行成因分析，以期為本區水系沉積物地球化學測量綜合異常中元素組合類別的劃分提供參數依據（表1）。利用GeoIPAS軟件對本區化探分析數據進行R型聚類分析，分析本區化學元素變量之間的相關性。現對每種元素組合分述如下。

表2 正交旋轉因子負載矩陣

15個變量共歸結為5個因子，每個因子代表一個元素組合，則得到5種地球化學分區類型，分區如下：

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

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律推斷花崗巖體外接觸帶和中酸性巖脈發育區。

F5：Ag，表明Ag元素與其它元素的相關性小，在該地區的富集比較獨立。

5 元素異常特征

5.1 金元素異常特征

Au異常，區域內Au異常共有39個，Au異常主要發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，異常形態以不規則狀，長軸狀為主，其地球化學參數見表3。

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

5.2 銅元素異常特征

區內與Cu伴生的元素Pb、Zn異常與銅套合性較好，主要在H3號異常。該處Cu、Pb、Zn異常值均較高，異常規模最大，異常NAP值最高，濃集中心明顯。具有進一步工作價值（表4）。

表3 區內主要Au異常地球化學參數表

表4 區內主要Cu異常地球化學參數表

6 結論與建議

（1）通過初步工作，確定研究區內綜合異常10處，經查證有3處為礦致異常，并有2處異常區已有礦權設置并提交過普查報告，說明水系沉積物測量找礦方法在該區具較好的找礦效果。

（2）根據測區內異常分布規律，結合已知礦產分布和成礦地質條件，確定該區內Au、Ag、Cu、W具有較好的成礦潛力。