甘肅石板泉一帶水系沉積物測量地球化學特征及找礦靶區預測

高 翔，邵小鵬，王啟航，趙 瑋

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

甘肅石板泉一帶1:5萬水系沉積物異常評價區位于北山南帶東段，海拔1600m～1900m，呈中低山、寬淺谷地貌景觀丘陵地貌景觀，處于風化夷平過程的后期階段。區內氣候干燥，少雨多風，以風的吹蝕作用為主，物理風化作用強烈。水系多為短暫陣雨形成，一般較短(特別是Ⅰ級水系)，水系沉積物顆粒較粗。在甘肅省景觀區中被劃分為北山—龍首山干旱荒漠、半荒漠區[1]。評價區內地質礦產調查程度較高，已發現較多礦（床）點，其中白山堂銅礦、玉山鎢礦、金塔縣鐵礦等礦（床）點均在開采。該異常區評價依托甘肅省金塔縣石板泉一帶1：5萬礦產遠景調查項目，筆者通過對石板泉幅異常信息地收集和提取，對所圈定的異常特征進行研究，優選找礦靶區，并對該區的找礦潛力作出評估。

1 地質概況

評價區位于哈薩克斯坦板塊的南東緣之北山造山帶南緣，是連接哈薩克斯坦板塊-塔里木板塊-華北板塊的紐帶，具有多旋回造山特征，構造線走向與地層走向基本一致，呈北西西向。斷層多為逆斷層，褶皺以順層掩臥褶皺為主，區內韌性剪切帶十分發達，巖石普遍拉伸變薄并具糜棱巖化。

區內主要出露地層為長城紀古硐井群、薊縣紀平頭山組、早石炭世紅柳園組、晚石炭世干泉組及白堊世新民堡群。侵入巖極為發育，火山巖在石炭紀紅柳園組和干泉組中出露較好。變質巖多為綠片巖相和低綠片巖相。

2 化探異常信息提取

2.1 工作方法

根據干旱荒漠、半荒漠區區域化探工作方法，采用GPS定位，實施GPS航跡全程實時跟蹤，監控采樣點位的到點率及定位精度；采樣粒級-4～+20目[2，3]，采樣密度4～8個/Km2，采樣部位在干涸的現代流水線上，礫石成分復雜地段多點采集組合樣。

2.2 化探原始數據處理

區內1:5萬水系沉積物測量面積391.74Km2，采集樣品1688件，其中重復樣155件，樣品測試由甘肅省中心實驗室承擔。分析元素13種：Ag、As、Au、Cd、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn，由國土資源部蘭州礦產資源監督檢測中心測試，測試質量真實、可靠。分析評價區地質資料，認為本區屬于同一大地構造單元，區域地質背景、地層、巖漿巖分布特征區別不大，故化探數據處理時將工作區作為一個整體，未進行地球化學區塊劃分。原始數據應用Mapgis軟件進行處理。

2.3 地球化學背景值及異常下限確定

由于分析數據中存在特高值和特低值，為合理確定背景值和異常下限，筆者采用平均值加3倍標準偏差對測試數據進行逐級高點剔除[4]，最終余下者作為樣本，求其平均值（X）和標準偏差（S），再按（X+2S）求得各元素的異常下限統計值（表1）。

表1 水系沉積物測量元素特征值統計

2.4 化探異常圈定

工作區的化探采樣點數據屬于離散型，采用以距離為冪的指數加權法進行數據網格化處理，窗口為0.2Km×0.2Km(相當于1:5萬圖上4mm×4mm)，根據選定的下限值圈定各元素異常。共圈定各類元素異常43個。

3 地球化學特征

3.1 區域地球化學特征

所測元素與甘肅北山干旱荒漠、半荒漠區元素背景值[1]比較，Ag、As、Cd、Cu、Mo、Sb、Sn、W、Zn為高背景，Hg、Pb為正常背景，Au為低背景。這與該區1：20萬區域地球化學測量結果基本吻合。利用所測元素變異系數（Cv）和逐級剔除平均值加3倍方差后的元素變異系數（Cv0）的比值，反映元素的相對離散程度（表2）。區內W、Mo變化程度大，反映其高含量數據很多，富集成礦性大，其中W在評價區南部的玉山附近已在開采。其它元素的變化程度相對平穩，高含量數據相對較少，局部有富集成礦的可能性，其中區內的白山堂銅礦已開采多年，西邊有Cu礦化顯示。

綜上所述，區內高背景、離散性大的元素有W、Mo、Cu、Sb，這些元素富集成礦的可能性較大。根據區域成礦地質條件、礦床類型和元素富集、離散特征，確定W、Mo、Cu、Sb為本區主要成礦元素。

表2 水系沉積物測量元素變化系數及比值

3.2 元素聚類分析

為了解區內元素之間的相關程度，分析元素的組合特征，筆者采用R型聚類分析方法[4]，對全區水系沉積物中的元素進行研究（圖1）。區內元素相關系數大于0.7的元素有As、Cu、Ni、Zn、Sb、Hg、Cd，并且這些元素構成一組；相關系數大于0.95的元素有兩組，分別為Cu、Ni、Zn和Sb、Hg，其中Cu、Ni、Zn的密切相關可能與含礦斷裂或礦體有關，一旦Cu成礦，Zn就具有成礦可能。其它元素相關性差，尤其Au、Ag、Pb元素異常在區內僅能獨立出現。

圖1 R型聚類分析譜系圖

3.3 元素因子分析

為研究元素之間的共生組合和成因關系，筆者對全區水系沉積物中的元素進行R型因子分析[4]。分析中，取特征值大于1的前4個因子，其累計方差貢獻值大于70%，進行正交旋轉因子負載矩陣（表3）組合。

由表3可知，F1因子代表元素組合為Pb、Zn、Ag、Mo、Cd。Pb、Zn、Ag為中溫元素，Mo為高溫元素，Cd為親硫稀散元素，是指示斷裂的標型元素[5]。因此，Pb、Zn、Ag、Mo等中、高溫元素元素在斷裂破碎帶中富集成礦可能性大。另外Cd一般在中低溫條件下形成的閃鋅礦中含量最高，故應在Cd的高背景帶中注意尋找閃鋅礦。

F2因子代表元素組合為As、Sb、Hg、W。As、Sb、Hg為低溫元素，與斷裂構造關系密切，W為中溫元素[5]，且在F2中載荷量最大。因此，該元素組合可能與區內斷裂破碎帶控制下的期后中低溫熱液活動相關，W在該成因中成礦可能性極大。

F3因子代表元素組合為Cu、Ni、Sn。Cu為中溫元素，Ni、Sn為高溫元素，Cu、Ni元素在基性、超基性巖中相對富集，或與斷裂構造關系密切，Sn元素在酸性巖中相對富集[5]。在區內僅有少量的超基性、基性巖，因此，該元素組合可能與斷裂破碎帶控制下的酸性巖侵入關系密切。

F4因子代表元素組合為Au。Au為低溫親鐵元素[5]，與其它元素相關性差，說明Au可能獨立成礦。

表3 正交旋轉因子負載矩陣

4 綜合異常評述

區內Cu、Pb、Zn、W、Mo、As、Sb、Sn、Cd、Ni異常分布廣泛，面積大，Hg、Ag、Au多呈單點小異常分布，將各單元素異常表示在同一地球化學圖中，按空間分布和重疊程度進行分區，共分為4個綜合異常區。

1號綜合異常區的元素組合為Cu、Mo、Sn、As、Ni、Sb、Zn、W。以Cu、Mo、Sn為主，規模較大，襯度值較高，具有明顯的濃集中心，重疊性好，伴以As、Ni、Sb、Zn、W，規模較小，分布在銅異常范圍內，這種組合分帶是北山大多數銅礦的分散流異常所具有的特征，是找銅礦的有意義異常。

2號綜合異常區的元素組合為Cu、Mo、As、Sb、Sn、Cd、Ni，以Cu、Mo、As、Sb為主且規模較大，襯度值較高，重疊性好，具明顯的濃集中心，其它元素規模小，有一定的重疊性，分布于銅異常范圍之內，是找銅礦的有意義異常。

3號綜合異常區的元素組合為W、Sb、As、Cd。異常元素規模不大，襯度值較小，組分簡單，但重疊性好，具有明顯濃集中心。W為中溫元素，Sb、As、Cd為低溫元素，與斷裂構造關系密切。因此，異常可能與鎢礦化和斷裂有關，是找鎢礦的有意義異常。

4號綜合異常區的元素組合為W、Cu、Sn、Zn、Cd、Sb、As、Ni。以W、為主，規模最大，襯度值最高，具有明顯的濃集中心，是區內最主要的成礦元素。Cu、Sn、Zn、Cd、Sb、As、Ni異常組分復雜，大多具有內、中、外帶，規模大，襯度值高，重疊性好，對W元素異常有一定的指示作用，分布于鎢異常范圍之內。該異常中已發現規模較大的玉山鎢礦，現正在勘探階段。

5 找礦靶區

從以上異常元素組合特征分析，認為1、2號異常區為找銅礦的遠景區，3、4號異常去為找鎢礦的遠景區，但4號異常已在勘探。經野外檢查、分析，優選出最佳靶區為1號異常。

1號異常區面積約14km2。異常區主要出露長城紀古硐井群，主要巖性為薄層石英巖、砂質板巖、硅質板巖夾絹云千枚巖、巖屑石英砂巖千枚狀板巖、含礫云母片巖、絹云千枚巖夾砂質板巖等。印支期二長花崗巖從南北兩側侵入異常區內，華力西期閃長巖沿區內斷裂侵入異常中部，石英脈和其它脈巖大量發育，大多呈北東-南西走向。異常區內斷裂構造發育，主要有5條斷裂(F1、F2、F3、F4、F5)，F1呈北西走向，其余呈北東走向，其中F2、F3、F4斷裂為華力西期閃長巖的侵入提供了通道。通過野外檢查發現，在F1和F2斷裂之間的石英巖十分破碎，褐鐵礦化、孔雀石化非常明顯，在廢棄采坑中有“鐵帽”出現，廢渣中發現了呈團塊狀、星點狀的黃鐵礦，另有少量的黃銅礦、斑銅礦出現。綜合以上地質背景，結合元素異常特征，該區有較好的找礦前景。

6 結論與建議

由于單元素異常互相分離，各元素信息間的關聯性無法體現，通過R型聚類分析和R型因子分析，將元素劃分為不同的組合，按其組合將異常綜合在同一張圖上，蘊含了多個元素信息，為從整體上認識該區地球化學特征和找礦規律提供了線索。

通過對元素綜合異常區的特征評述和找礦意義，認為1、2、3、4號異常區為找礦遠景區。通過野外檢查、分析，選出1號異常為最佳找礦遠景區，由于地質工作力度欠佳，應及時加大工作投入，對其他遠景區，除了必要的異常查證外，還應做進一步的地質工作。