內蒙古古爾班土拉格地區土壤地球化學測量及找礦前景

張永文，李 瑜，鮑麗然，王佳彬

（1.重慶土地質量地質調查重點實驗室，重慶 400030；2.重慶市地質礦產勘查開發局川東南地質大隊，重慶 400030）

土壤地球化學測量是在勘察技術、化學技術與信息技術等快速發展背景下出現的新型技術體系，主要根據土質異常狀況，對異常狀態進行評價與解譯，為地質找礦工作開展提供技術支撐[1]。

目前，內蒙古、青海、云南、甘肅等多個地區在礦產勘察中已開展了大量土壤地球化學測量工作，并取得了良好的找礦效果[2-5]。研究區位于內蒙古自治區西南部，面積總計2345km2。地貌主要為中低山及沙漠戈壁，主山脈為沙拉扎山，總體地勢北西高南東低，海拔高度一般1300m～1500m，地形切割淺，起伏小。氣候為典型的大陸性干旱氣候，常年干燥多風，水源缺乏。無永久性河流，水系不發育，僅有季節性河流。因此，研究區適于進行土壤地球化學測量。

研究區巖漿活動頻繁，斷裂構造發育，具有形成大型礦床的地質背景及較好的找礦遠景。但以往礦產勘查程度較低[6-10]，至今在找礦方面還沒有取得突破。本次研究通過土壤地球化學測量工作，根據土壤中各指標元素含量分布和濃集特征，圈定地球化學異常，發現具有找礦前景的地球化學異常信息，結合區內地層、巖體、構造等地球化學分配特征，可為本區的基礎地質等領域提供地球化學資料，也為今后在類似干旱荒漠戈壁殘山景觀區開展土壤地球化學測量工作提供參考。

1 研究區地質特征

研究區大地構造位置屬于華北板塊北部陸緣增生帶之寶音圖-錫林浩特火山型陸緣；中元古界、古生界屬華北地層大區→內蒙古草原地層區→錫林浩特-盤石地層分區，出露地層有薊縣系哈拉霍疙特組、下奧陶統布龍山組、上石炭統阿木山組；中生界至新生界屬阿拉善地層區→巴丹吉林地層分區[11]。

巖漿活動強烈，晚石炭世、二疊紀及三疊紀以中酸性巖漿侵入活動為主，早白堊世以中基性火山噴發作用為主。火山巖主要出露白堊紀火山巖，零星分布于本區中、東部的扎布斯日諾日、阿日嘎勒、號德地的下白堊統蘇宏圖組中，出露面積為5.21km2，基巖露頭較差，風成沙掩蓋嚴重。變質巖石分布較少，總出露面積為19km2，占研究區總面積的0.81%。

研究區區域構造較復雜，其演化主要經歷了古生界、中生界的多期次構造-巖漿活動，形成了特點各異的構造形跡。構造以斷裂為主，褶皺不發育，斷裂按走向基本可以分為北西向、北東向和東西向三組，又以北西向為主，北東向和東西向為輔。其中東西向斷裂形成較早，被北西向斷裂所截切；北北西向又切割北西向斷裂；北東向斷裂最晚，它切割先期斷裂，但分布較為局限。

2 樣品采集及測試

2.1 樣品采集

研究區地貌地球化學景觀主要為基巖裸露的“殘山區”和第四系、中生代沉積的“沖洪積砂礫區”，不同景觀區分別開展1：5萬土壤測量和1：20萬土壤測量。

采樣密度按照地球化學景觀條件、成礦地質條件、地層出露等情況差別化設置。基巖區為8個點/km2～12個點/km2，中生代沉積地層區為2個點/km2～4個點/km2，第四系覆蓋區為1個點/km2，化探異常、礦產異常區以及成礦條件較好的重點采樣區域適當加密，為16點/km2～20點/km2。

采樣深度根據覆蓋情況靈活變化，中低山殘、坡積發育區小于10cm，丘陵區洪積、風積覆蓋時（10cm～20cm）為20cm～30cm，新生界坳陷邊部區沖積、風積覆蓋區（20cm～50cm）為30cm～60cm[12-14]。

采樣粒級1：5萬采用-4目～+20目，1：20萬為-100目。

2.2 測試分析

樣品分析測試由國土資源部呼和浩特礦產資源監督檢測中心(內蒙古自治區礦產實驗研究所)完成，測試項目為Li、Be、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、Ag、Sn、Sb、W、Pb、Bi、Th、U、As、Au等18個元素。分析質量嚴格按DZ/T0011-2015《地球化學普查規范》[15]執行。

3 元素地球化學特征

3.1 元素富集和分異特征

元素富集程度和分異程度對成礦具有一定的指示意義，一般認為富集、變異程度越高，越有利于成礦。元素的富集和分異程度用濃集系數（k）和變異系數（CV）來衡量[16-18]。

表1 不同景觀區土壤元素地球化學參數統計表

通過對不同景觀區土壤元素濃集系數及變異系數統計（表1），可以看出，在沖洪積砂礫區，相對富集的元素有Ni、Co、Cu、Zn、Ag、Sb、W、Pb、Th、U、Bi，含量相當的元素有Li、Be、Nb、Sn、Au，只有Mo元素稍微貧化，從變異系數來看，只有As有較強的分異性，可能指示了中生代地層中Au、As異常。

在殘山區，相對富集的元素有Co、Cu、Zn、Pb、Th、U，與區域含量相當的元素有Li、Be、Ni、Ag、Sn、Sb、Bi，發生貧化的元素有Nb、Mo、W、As、Au。從變異系數上看，W、Mo、Bi、As有較強的分異性，元素分布很不均勻，而其余元素則無明顯分異性。故在殘山區，Co、Cu、Zn、Pb、Th、U、W、Mo、Bi、As這些元素成礦的可能性較大。

整體來看，沖洪積砂礫區各元素比殘山區要更富集，但元素的分異性很弱，說明了區內多數元素在第四系有次生富集趨勢，但分布卻很均勻，幾乎不可能成礦。

3.2 元素組合及地球化學場特征

利用SPSS進行pearson聚類分析[19]（圖1），可以看到18個元素大致可以分為3個族，Ⅰ族元素有Co、Zn、Cu、Ni、Nb、Ag、Sb，反映了偏基性的中低溫巖漿活動與銅多金屬元素的富集；Ⅱ族元素有Mo、Bi、W、As、Au，顯示了偏酸性巖漿活動與低溫熱液疊加的結果；Ⅲ族元素有Be、Pb、Th、U、Li、Sn，反映了與巖漿活動有關的稀有、放射性元素的富集。以0.5的相關系數為界，Ⅰ族又可以分為Co-Zn-Cu、Ni-Nb、Ag-Sb，它們主要以地球化學性質的親密性聚類在一起；Ⅱ族中的元素則相關性較差，反映了復雜的地質作用，可能與多期次巖漿、構造活動共同作用有關；Ⅲ族可以分為Be-Pb、Th-U、Li-Sn，同樣反映了元素地球化學性質的相關性。

圖1 pearson聚類分析圖

通過對原始數據作因子分析[20]，可以將研究區18種元素的地球化學特征簡化提取出4個主要因子，F1因子有Co、Ni、Cu、Zn、Nb元素，為銅多金屬礦化因子，F2因子有Li、Be、Pb、Th元素，為鈾礦化因子，F3因子有Sb、As元素，為金礦化因子，F4因子有Mo、Bi元素，可能為鎢鉬鉍稀有金屬礦化因子。

4 異常查證及找礦前景分析

4.1 異常查證及推斷解釋

以平均值加2倍標準差確定全區土壤元素的異常下限，綜合地質背景、礦化線索、異常規模、元素組合及套合程度等信息[21]，研究區共圈定了65個綜合異常（圖2），經進一步篩選、實地踏勘，最終確定3處重要綜合異常，并采用大比例尺土壤測量、土壤剖面、地物化綜合剖面等手段進行了查證。

異常主成礦元素為Bi、Cu，主要以W、Mo、Pb、Zn、Ag、As元素為特征組合，異常強度高，套合性較好，各元素濃集中心較為吻合。經查證，異常重現性好，土壤異常濃集中心明顯，異常的強度都顯明增強。以Cu、Bi、Mo、W為主的多元素異常與北西向構造活動關系密切，含礦熱液沿次級裂隙侵入富集成礦。根據區內地質背景及成礦特征，認為石英脈為該異常區主要的賦礦巖石，西向及北東向構造為主要控礦構造，該區是尋找Cu、Mo、W、Bi、Fe等多金屬礦產的良好地段。

該異常近東西向分布，異常強度較高，元素種類較復雜，有2個濃集中心，濃集中心較為明顯，以W、Mo、Au、As為主的異常，元素套合性較好，主成礦元素W，伴生元素As均具三級濃度分帶。經查證，異常的重現性較好，Cu、Mo、Ag、Au、Bi元素有明顯的異常顯示，套合性較好，1：1萬土壤測量的異常形態與原異常形態吻合。從異常顯示和地質條件看，可能隱伏有礦化體，推測該異常區深部有一定鎢、鉬、銅、金等成礦潛力。

該異常規模小，元素組合較簡單，但套合性好，異常主要為Cu、Co、Bi元素的異常，Bi元素具有3級濃度分帶。經查證，Cu、Zn、W、Bi等元素異常重現性較好，異常強度高，地表發現了綠泥石、綠簾石、褐鐵礦、石榴子石等蝕變，推測深部有碳酸鹽巖，在巖漿侵入作用下，其接觸帶產生了石榴子石矽卡巖化，同時也使得W、Bi、Cu等元素富集。在異常濃集中心新發現1處磁鐵礦點。結合地物化資料初步推斷，該異常為礦致異常，異常主要受北東向、近南北向構造控制，與石英脈及矽卡巖化有關，是尋找Fe、Cu、Bi等多金屬礦產的良好地段。

4.2 找礦前景分析

根據研究區成礦規律和已發現的礦（化）點，結合各類異常特征，綜合分析全區成礦條件，進行了成礦遠景區的劃分。研究區共劃分出成礦遠景區4處（圖2），分別為Ⅱ-1銅多金屬成礦遠景區、Ⅱ-2金成礦遠景區、Ⅱ-3金成礦遠景區、Ⅲ-1鈾成礦遠景區。

在異常查證及推斷解釋與評價的基礎上，并結合已知礦床以及查證中發現的礦化線索等，進一步優選圈定出2處找礦靶區（圖2）。

4.2.1 Ⅱ-1-1鐵、鎢、鉍、銅找礦靶區

該區北部出露巖體為中二疊世花崗閃長巖、石英閃長巖，東南部出露地層為上白堊統烏蘭蘇海組深灰色礫巖，南部為第四系沖洪積物覆蓋。構造以北東向、南北向為主，次一級的構造裂隙、節理十分發育。土壤地球化學測量在區內圈定有HS綜合異常，異常查證結果Cu、Zn、W、Bi等元素異常重現性較好，異常強度高，濃集中心較顯著。本次新發現鐵礦化點1處。結合地物化資料分析認為，該區是尋找Fe、W、Bi、Cu等多金屬礦產的良好地段。

4.2.2 Ⅱ-1-2鎢、鉬、鉍、銅找礦靶區

該區出露地層為上白堊統烏蘭蘇海組淺肉紅色礫巖；出露巖體為中二疊世二長花崗巖、早三疊世花崗閃長巖和中三疊世花崗斑巖。發育有1條北西向的平移斷層，次一級的構造裂隙、節理十分發育。土壤地球化學測量在區內圈定有HS綜合異常，主成礦元素為Bi、Cu，主要以W-Mo-Pb-Zn-Ag-As元素為特征組合。結合地物化遙資料分析認為，該區是尋找Cu、Mo、W、Bi等多金屬礦產的良好地段。

圖2 研究區成礦區劃分圖

5 結論

（1）內蒙古古爾班土拉格地區沖洪積砂礫區土壤元素比殘山區更富集，但分異性很弱；殘山區元素相對富集，元素分異性較強，推測這些元素成礦可能性較大。

（2）聚類分析將研究區18個元素分為3個族，Ⅰ族Co、Zn、Cu、Ni、Nb、Ag、Sb，Ⅱ族Mo、Bi、W、As、Au，Ⅲ族Be、Pb、Th、U、Li、Sn。因子分析將元素簡化為4個主要因子，F1因子Co、Ni、Cu、Zn、Nb元素，F2因子Li、Be、Pb、Th，F3因子Sb、As，F4因子Mo、Bi。

（3）研究區共圈定65處綜合異常，篩選出3處進行查證解釋。結果發現，異常重現性好，成礦潛力大，是尋找多金屬礦床的有力地段。

（4）通過地物化遙成礦背景綜合分析，研究區劃分出成礦遠景區4處，Ⅱ級銅多金屬成礦遠景區1處，Ⅱ級金成礦遠景區2處和Ⅲ級鈾成礦遠景區1處；優選出找礦靶區2處，鐵、鎢、鉍、銅找礦靶區和鎢、鉬、鉍、銅找礦靶區。