河北北部棋盤(pán)山-朝陽(yáng)地一帶水系沉積物地球化學(xué)特征及找礦方向

張朋 張志強(qiáng) 張龍升 于文明 王其才

（1.華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊(duì),河北廊坊 065201；2.河北華勘地質(zhì)勘查有限公司,河北廊坊 065201）

0 引言

河北北部棋盤(pán)山-朝陽(yáng)地一帶分為兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，以康保-圍場(chǎng)深斷裂為界，其北為內(nèi)蒙-大興安嶺褶皺系，以南為中朝準(zhǔn)地臺(tái)。太古宙-古元古代發(fā)生了角閃巖相和麻粒巖相區(qū)域變質(zhì)作用，形成了良好金多金屬礦源層；中生代處于燕山陸內(nèi)造山帶北部，經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)和多期強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿活動(dòng)，具有非常有利的金、銀、多金屬成礦地質(zhì)條件。文章根據(jù)水系沉積物測(cè)量成果結(jié)合以往地質(zhì)資料，從元素分布、組合及異常特征等方面分析了棋盤(pán)山-朝陽(yáng)地一帶水系沉積物的地球化學(xué)特征，進(jìn)行了成礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分分析，希望能夠?yàn)檎业V勘探部署提供有價(jià)值的參考材料。

1 地質(zhì)概況

工作區(qū)分為兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，以康保-圍場(chǎng)深斷裂為界，其北為內(nèi)蒙-大興安嶺褶皺系，以南為中朝準(zhǔn)地臺(tái)。區(qū)內(nèi)地層主要有太古界、二疊系、侏羅系、白堊系、上第三系及第四系。其中侏羅系、白堊系出露面積較大。太古界地層主要為一套中深區(qū)域變質(zhì)巖，變質(zhì)程度較高，為測(cè)區(qū)內(nèi)最古老的地層。二疊系地層沿康保-圍場(chǎng)深斷裂分布。為一套變質(zhì)砂礫巖和蝕變安山巖組合。侏羅系地層主要為上侏羅統(tǒng)及下侏羅統(tǒng)，中侏羅統(tǒng)缺失。下侏羅統(tǒng)為一套含煤的砂礫巖巖石組合。上侏羅統(tǒng)可分為張家口組二段、半截川熔巖段、甘溝門(mén)紅色砂礫巖段、五道川火山碎屑巖段。張家口組二段巖性主要為灰色、灰紫色安山巖、安山質(zhì)含集塊火山角礫巖，局部夾流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r。半截川熔巖段為一套流紋巖、石英粗安巖組合。甘溝門(mén)紅色砂礫巖段是一套以河流-湖泊相沉積為主的巖石，伴以小規(guī)模的火山爆發(fā)活動(dòng)產(chǎn)物。五道川火山碎屑巖段為一套凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r組合。白堊系為一套以中性為主的火山-沉積地層，主要巖性為礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖、夾流紋質(zhì)沉（角礫）凝灰?guī)r、流紋質(zhì)熔結(jié)角礫凝灰?guī)r等。上第三系及第四系主要為噴出玄武巖及松散堆積物組成，玄武巖不整合于老地質(zhì)體之上，產(chǎn)狀平緩，柱狀節(jié)理發(fā)育，構(gòu)成獨(dú)特地貌景觀。

根據(jù)區(qū)內(nèi)各地質(zhì)體構(gòu)造形態(tài)，構(gòu)造變形的差異性、巖漿活動(dòng)、褶皺和斷裂生成的時(shí)代，可將測(cè)區(qū)分為如下各級(jí)構(gòu)造單元。

測(cè)區(qū)位于兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元接觸帶上，是巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈的地區(qū)，從太古代到新生代均有活動(dòng)，特別是中生代燕山旋回，巖漿活動(dòng)尤為強(qiáng)烈，既有廣泛分布的火山巖，又有大量深成、淺成、超淺成侵入巖。分別為太-元古代小老溝花崗閃長(zhǎng)巖、古元古代初家灣片麻狀變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖、晚泥盆世興巨德中粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖、華力西期碎裂花崗巖、早侏羅世下伙房中粒含斑狀二長(zhǎng)花崗巖、早侏羅世索虎溝中粒二長(zhǎng)花崗巖、早侏羅世青羊山溝中粗粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖、燕山旋回晚侏羅世中酸性侵入巖、燕山旋回早白堊世中酸性侵入巖。

圖1 測(cè)區(qū)構(gòu)造單元分區(qū)圖

2 地球化學(xué)特征

2.1 樣品采集分析及數(shù)據(jù)處理

工作區(qū)水系發(fā)育，降水及地表徑流充沛，采樣點(diǎn)大多布于一級(jí)水系口，少數(shù)樣點(diǎn)布置在二級(jí)水系中，平均采樣密度為4.9 個(gè)/km2，采樣部位選擇在細(xì)粒物質(zhì)易于聚集處，樣品介質(zhì)為匯水域上游的基巖風(fēng)化物質(zhì)，采樣粒級(jí)-10-+80 目，樣品重量不少于300g（正副樣各大于150g），分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、W、Sn、Mo、Cd、Co、Cr、Ni、Mn17 種元素，經(jīng)檢查采樣質(zhì)量及分析質(zhì)量符合規(guī)范要求。

數(shù)據(jù)處理使用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心研發(fā)的GeoExpl、武漢中地?cái)?shù)碼科技有限公司研發(fā)的MapGis67軟件在計(jì)算機(jī)上完成。采用元素含量最大值（Max）、平均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)差（S0）、濃集系數(shù)（K）、變異系數(shù)（Cv）等參數(shù)來(lái)討論研究區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征和規(guī)律。其中K 為研究區(qū)內(nèi)水系沉積物元素背景值與1：20萬(wàn)棋盤(pán)山幅水系沉積物中元素背景值之比，Cv 為水系沉積物元素含量標(biāo)準(zhǔn)差（S0）與平均值（X）的比值。

2.2 區(qū)域地球化學(xué)特征

工作區(qū)處于兩個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元，內(nèi)蒙-大興安嶺褶皺系和中朝準(zhǔn)地臺(tái)二者地層沉積特征、變質(zhì)和巖漿作用以及構(gòu)造特征均存在很大差異，地球化學(xué)特征存在顯著差異。工作區(qū)工采集樣品4943 件，17種元素地球化學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 普查區(qū)元素地球化學(xué)參數(shù)特征表

注：表中K：指水系沉積物測(cè)量均值（X）與1：20 萬(wàn)棋盤(pán)山幅水系沉積物中元素背景值（X0）之比。

由表1 中可知，除金元素外，測(cè)區(qū)其他元素含量（X）與全省背景值（X0）比較基本相近，金元素為已知朝陽(yáng)灣金礦及朝陽(yáng)地幅小金礦點(diǎn)較多引起的。

元素變化系數(shù)值越大，元素含量分布的起伏越大，越不均勻，其局部分異程度越高，也說(shuō)明元素局部富集的可能性越大，即成礦的可能性也越大。

測(cè)區(qū)元素的變化系數(shù)排序見(jiàn)圖2，依變化系數(shù)（Cv）值大小將元素劃分為：均勻分布（Cv＜0.3）；中等起伏（0.3＜Cv＜0.6）；較大起伏（0.6＜Cv＜1.2）；很大起伏（1.2＜Cv＜2.4）；極大起伏（Cv＞2.4）。

圖2 元素變化系數(shù)排序圖

富集系數(shù)（K）指測(cè)區(qū)各元素的含量均值（X）與1:20萬(wàn)棋盤(pán)山幅水系沉積物中元素背景值（X0）之比。

測(cè)區(qū)各元素富集系數(shù)（K）的排序，依各元素富集系數(shù)（K）的大小將元素貧化富集類(lèi)型劃分為：貧乏（K≤0.8）、正常（0.8＜K≤1.2）、富集（1.2＜K≤2）、強(qiáng)富集（K＞2），見(jiàn)圖3。

圖3 元素富集系數(shù)排序圖

由以上圖、表中可看出：全區(qū)元素富集系數(shù)較高的有Au、Cd、Sb、Bi，屬富集或強(qiáng)富集型（K＞1.2），其中Au 元素屬?gòu)?qiáng)富集型；而變化系數(shù)Au、Sb、Cd、Hg、Ag、Pb、Zn 元素的CV值大于2.4，屬極大起伏型。As、Mo元素屬很大起伏型（1.2＜Cv＜2.4）。

綜上所述，元素Au、Cd、Sb、Ag、Pb等具有較高的富集系數(shù)（K）和較大的變化系數(shù)（Cv），其Cv 值都大于2.4，是區(qū)內(nèi)的主要成礦元素或成礦元素的伴生元素。Au 的富集系數(shù)為3.92，其變化系數(shù)高達(dá)10.28，而元素Hg、Ag、Pb、Zn的富集系數(shù)不是很高但變化系數(shù)均較高屬極大起伏型。說(shuō)明后期經(jīng)歷了多期次的地質(zhì)地球化學(xué)疊加作用，存在明顯的局部富集，是區(qū)內(nèi)最重要的成礦元素。這與本區(qū)分布的扣花營(yíng)錳銀礦相一致。

2.3 元素組合及分類(lèi)特征

采用R 型聚類(lèi)分析，研究各元素之間的相關(guān)程度。對(duì)全區(qū)水系沉積物樣品利用GeoExpl 軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)不取對(duì)數(shù)、對(duì)數(shù)據(jù)不變換，利用相關(guān)系數(shù)法制作R型聚類(lèi)圖（圖4）。

圖4 測(cè)區(qū)R型聚類(lèi)分析圖

根據(jù)該區(qū)元素地球化學(xué)分布并結(jié)合R 型聚類(lèi)分析結(jié)果，大致可看出該區(qū)元素組合特征:

（1）Cu、Co、Ni、Cr 具密切度組合關(guān)系，主要推測(cè)超基性-基性巖的分布區(qū)。

（2）Pb、Zn、Ag、Cd、Mn該組元素為本區(qū)最主要的成礦元素及成礦指示元素。元素高值區(qū)吻合較好，高背景區(qū)的分布受斷裂構(gòu)造控制十分明顯，與中低溫?zé)嵋夯顒?dòng)關(guān)系密切，形成本區(qū)銀、鉛、鋅、錳礦物共生組合。

（3）W、Sn、Bi、Mo 為高溫成礦元素組合，推斷與高溫元素有關(guān)的礦床和中酸性脈巖發(fā)育區(qū)。

（4）Au、As、Sb、Hg 分為一組，主要為與Au 礦床有關(guān)元素及指示元素。

3 異常圈定及異常特征

3.1 異常圈定

異常下限計(jì)算采用X±3S0迭代剔除特高、低值后所獲得的平均值加2倍標(biāo)準(zhǔn)差求得理論異常下限，再根據(jù)各元素的具體情況確定出異常下限的實(shí)用值（表2），然后由計(jì)算機(jī)直接圈定各元素異常。按照上述元素的相關(guān)性和分布特征，分為4 類(lèi)組合異常：銅、鈷、鎳、鉻異常組合，鉛、鋅、銀、鎘、錳異常組合，鎢、錫、鉍、鉬異常組合，金、砷、銻、汞異常組合。在四類(lèi)組合異常圖基礎(chǔ)上，根據(jù)異常元素組合、面積、強(qiáng)度、地質(zhì)環(huán)境等因素進(jìn)行篩選，將在某一地質(zhì)環(huán)境、空間、成因上有明顯聯(lián)系的一組元素異常迭加部分進(jìn)行綜合圈定，全區(qū)共圈定綜合異常42 處，并與1：:20 萬(wàn)水系沉積物測(cè)量異常進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比圖見(jiàn)圖5。

圖5 河北省棋盤(pán)山、朝陽(yáng)灣、朝陽(yáng)地幅1:5萬(wàn)與1:20萬(wàn)水系沉積物測(cè)量異常對(duì)比圖

表2 異常下限統(tǒng)計(jì)表

3.2 異常總體特征

從異常分布的地質(zhì)背景看，Au 多見(jiàn)于太古界黃家營(yíng)子組中，個(gè)別位于晚泥盆世中粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖、早侏羅世中粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖中；Ag、Pb、Zn、Cd、Mo 等異常主要分布于張家口組、華力西期碎裂花崗巖、侏羅系上統(tǒng)中粗?；◢弾r及潛流紋巖中；Hg、Sb、As、Bi 單元素異常大多出現(xiàn)在第四系或大河道或巖體旁，它們多與隱伏斷裂有關(guān)。異常與斷裂構(gòu)造的方向、時(shí)間有密切關(guān)系，多元素組合異常多位于EW、NW、NE 向斷裂附近。晚侏羅世早期火山噴發(fā)旋回成礦元素濃集率高，變化范圍大，該期火山巖漿攜帶有較多的成礦物質(zhì)是區(qū)內(nèi)成礦的關(guān)鍵，成礦作用與火山巖漿噴侵活動(dòng)相伴隨。

4 找礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分

綜合研究區(qū)地球化學(xué)背景、地球化學(xué)異常及地質(zhì)、礦產(chǎn)特征，將分布集中、規(guī)模大、處于相近地質(zhì)環(huán)境的一組異常劃分為成礦遠(yuǎn)景區(qū)，圈定出規(guī)模大、找礦潛力突出的遠(yuǎn)景區(qū)4 處見(jiàn)圖6，分別為扣花營(yíng)～五道川錳銀鉛鋅多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)、小錐子山～下伙房～太平地鉬銀鉛鋅多金屬礦遠(yuǎn)景區(qū)、朝陽(yáng)灣～大光頂金成礦遠(yuǎn)景區(qū)、西卡拉～于家營(yíng)子金成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

圖6 河北北部棋盤(pán)山-朝陽(yáng)地一帶找礦遠(yuǎn)景區(qū)劃圖

4.1 扣花營(yíng)～五道川錳銀鉛鋅多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)

遠(yuǎn)景區(qū)位于小錐子山-朝陽(yáng)灣大斷裂北部，棋盤(pán)山火山機(jī)構(gòu)西南環(huán)狀裂隙發(fā)育部位，面積約70.8km2。

遠(yuǎn)景區(qū)主要出露侏羅系上統(tǒng)張家口組火山碎屑巖，占遠(yuǎn)景區(qū)60%，其次為白堊系下統(tǒng)新?lián)芙M安山巖和侏羅系上統(tǒng)五道川期侵出流紋巖。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈侵入、噴溢均有發(fā)育，侵入巖規(guī)模不大，多以巖珠、巖枝狀產(chǎn)出，受北東向斷裂控制，主要為燕山期花崗斑巖、石英正長(zhǎng)斑巖、流紋巖脈、安山巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈。北西向斷裂是控礦主要構(gòu)造。已知中型錳銀礦1 處，錳礦點(diǎn)3 處，其它還有螢石礦點(diǎn)4 處、泥炭礦點(diǎn)1處。

區(qū)內(nèi)有化探普查異常4 處，其中甲2類(lèi)3 處，丙1類(lèi)1 處，異常以Mn、Ag、Pb、Zn、Hg、Mo 為主，普查所測(cè)成礦、指示（伴生）元素幾乎均有顯示，異常組合復(fù)雜，多具有一定規(guī)模和強(qiáng)度，而且各元素異常疊加程度較好，濃集中心明顯?；谏鲜?，該區(qū)是含礦地層集中分布區(qū)，巖漿上侵，噴溢活動(dòng)強(qiáng)裂，中酸性巖珠、巖枝、巖脈發(fā)育，燕山期NE 向斷裂從遠(yuǎn)景區(qū)穿過(guò)，次級(jí)斷裂、裂隙極為發(fā)育，巖石嚴(yán)重破碎，成礦元素背景高，異常較集中，而且規(guī)模大，礦床、礦點(diǎn)較多，地質(zhì)成礦條件良好，找礦標(biāo)志顯著，根據(jù)已知礦致異常特征分析，該區(qū)是最有找礦遠(yuǎn)景的地段之一，建議繼續(xù)對(duì)該區(qū)開(kāi)展地質(zhì)找礦工作。

4.2 小錐子山～下伙房～太平地鉬銀鉛鋅多金屬礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)

遠(yuǎn)景區(qū)位于康保-赤峰北東向斷裂帶上，面積162km2。

遠(yuǎn)景區(qū)主要出露侏羅系下統(tǒng)水泉溝組砂礫巖、侏羅系上統(tǒng)張家口組半截川流紋巖、白堊系下統(tǒng)新?lián)芙M沙里把安山巖、砂礫巖及潛火山巖-晚侏羅世流紋巖，占遠(yuǎn)景區(qū)面積70%左右，零星出露華力西晚期碎裂花崗巖、晚侏羅世中粗粒黑云母花崗巖、流紋巖，燕山期晚侏羅世中粗?；◢弾r。已知無(wú)煙煤礦點(diǎn)1處，螢石礦點(diǎn)1處，黃鐵礦化點(diǎn)1處。

區(qū)內(nèi)化探異常9 處，其中乙1類(lèi)2 處，乙2類(lèi)1 處，乙3類(lèi)2處，丙1類(lèi)1處，丙2類(lèi)2處，丙3類(lèi)1處。異常以Mo、Ag、Pb、Zn 為主，異常組合復(fù)雜，面積較大，各元素疊加程度較好，濃集中心明顯，2015年對(duì)遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)AS-16異常查證顯示Mo元素異常值較高，1:5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量與1:1 萬(wàn)土壤測(cè)量元素異常對(duì)應(yīng)很好，并在異常值高的地段施工探槽見(jiàn)3.9m 鉬礦（化）體，鉬最高值0.034×10-6，推測(cè)該異常有較好的找礦前景。該遠(yuǎn)景區(qū)位于康保-赤峰北東向斷裂帶上，從地質(zhì)背景及化探異常分布來(lái)看，該區(qū)內(nèi)地質(zhì)成礦條件良好，成礦元素背景高，找礦標(biāo)志顯著，是尋找鉬銀鉛鋅多金屬的有利地段。

4.3 朝陽(yáng)灣～大光頂金成礦遠(yuǎn)景區(qū)

遠(yuǎn)景區(qū)位于小錐子山-朝陽(yáng)灣斷裂帶南側(cè)，面積15.5km2。

遠(yuǎn)景區(qū)主要出露地層太古界黃家營(yíng)子組斜長(zhǎng)角閃巖、片麻巖段及二疊系下統(tǒng)大光頂子組凝灰?guī)r，占遠(yuǎn)景區(qū)70%，零星出露二疊系下統(tǒng)劈柴拌組蝕變安山巖；斷裂構(gòu)造發(fā)育，近東西向斷裂是金礦的儲(chǔ)礦構(gòu)造。圍巖蝕變有綠泥石化、硅化、絹云母化、黃鐵礦化等。已知中型金礦-朝陽(yáng)灣金礦1 處，磁鐵礦點(diǎn)2處，大理巖礦點(diǎn)1處。

區(qū)內(nèi)化探異常2 處，甲2類(lèi)1 處，丙2類(lèi)1 處，異常以Au、Ag、As、Pb、Hg 為主，普查所測(cè)成礦、指示（伴生）元素幾乎均有顯示，異常組合復(fù)雜，多具有一定規(guī)模和強(qiáng)度，而且各元素異常疊加程度較好，濃集中心明顯?；谏鲜?，該區(qū)是含礦地層太古界黃家營(yíng)子組分布區(qū)，近東西向斷裂是金礦的儲(chǔ)礦構(gòu)造，成礦元素背景高，異常較集中、規(guī)模大，已知典型礦床-朝陽(yáng)灣金礦，地質(zhì)成礦條件良好，找礦標(biāo)志顯著，根據(jù)已知礦異常特征分析，該區(qū)有金礦找礦遠(yuǎn)景，建議對(duì)該區(qū)已知礦床南部開(kāi)展地質(zhì)找礦工作。

4.4 西卡拉～于家營(yíng)子金成礦遠(yuǎn)景區(qū)

遠(yuǎn)景區(qū)位于朝陽(yáng)地鄉(xiāng)北側(cè)，西卡拉-于家營(yíng)子一帶，面積9.5km2。

遠(yuǎn)景區(qū)主要出露地層晚古生代興巨德組中粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖、南山組中細(xì)粒斑狀花崗閃長(zhǎng)巖、于家營(yíng)子組中細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖占異常面積50%，遠(yuǎn)景區(qū)中部出露小面積溫珠溝閃長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖，占異常面積6%左右。金成礦地質(zhì)條件較好。

區(qū)內(nèi)化探異常乙3類(lèi)1 處，異常以Au、Sb 為主，Au、Sb異常套和較好，濃集中心明顯，異常值較高，結(jié)合地質(zhì)成礦背景認(rèn)為該區(qū)內(nèi)有一定金的找礦空間，建議繼續(xù)對(duì)該區(qū)進(jìn)行金礦探礦工作。

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)經(jīng)水系沉積物測(cè)量初步確定本區(qū)主要成礦元素為Au、Ag、Mo、Pb、Zn、Mn，伴生元素及成礦指示元素為Sb、Cd、Hg、As等。侏羅系上統(tǒng)張家口組地層中Ag、Pb、Zn、Mn 成礦元素濃集率高、分異性強(qiáng)，火山活動(dòng)熱液中攜帶了較多的成礦物質(zhì)，形成了區(qū)內(nèi)典型礦床-扣花營(yíng)錳銀礦；太古界黃家營(yíng)子組地層中Au、As、Hg 元素濃集率高，分異性強(qiáng)，形成了區(qū)內(nèi)典型礦床-朝陽(yáng)灣金礦。

（2）圈定出成礦遠(yuǎn)景區(qū)4個(gè)：扣花營(yíng)～五道川錳銀鉛鋅多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)、小錐子山～下伙房～太平地鉬銀鉛鋅多金屬礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)、朝陽(yáng)灣～大光頂金成礦遠(yuǎn)景區(qū)、西卡拉～于家營(yíng)子金成礦遠(yuǎn)景區(qū)。