新疆哈拉奇地区地球化学分区特征及地质意义

2013-03-18张辉许鲁宁宋贺民刘晓煌顾松松曾蛟

华北地质 2013年4期

关键词：分区成矿因子

张辉，许鲁宁，宋贺民，刘晓煌，顾松松，曾蛟

（1.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083；2.武警黄金第七支队，烟台 264000）

新疆哈拉奇地区地球化学分区特征及地质意义

张辉1,2，许鲁宁2，宋贺民2，刘晓煌2，顾松松2，曾蛟2

（1.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083；2.武警黄金第七支队，烟台 264000）

水系沉积物测量是勘查地球化学一种重要方法。随着勘查地球化学的深入发展，有关地球化学异常圈定的方法已成为人们关注的焦点。采用R型因子分析方法，对哈拉奇地区水系沉积物测量所取得的数据进行统计处理，提取了具有代表性的5种因子组合类型，同时以因子得分为综合指标，绘制了因子得分等值线图并制作了元素组合分区图。通过综合分析，地球化学分区图反映了不同地段中以相应的元素组合类型为主的地球化学异常及地质成因信息，同时与主要控矿因素的空间分布比较一致，为研究区地质找矿提供新方向。

地球化学；因子分析；组合异常；地球化学分区；新疆哈拉奇地区

哈拉奇地区位于新疆维吾尔自治区的西南天山，行政区划隶属克孜勒苏柯尔克孜自治州阿合奇县管辖。西南天山系中亚南天山的东延部分，境外已发现数十个大型金矿床，包括穆龙套金矿和库姆托尔金矿床，还有数十个大型汞、锑矿床，使得南天山成为世界著名的金、汞、锑成矿带之一。近年来在西南天山也先后发现了萨瓦亚尔顿、大山口、萨恨托亥、布隆等金矿床，呈现出较好的金矿找矿远景[1-3]，是我国重要金和有色金属矿产远景区[4]。勘查地球化学在该区前期的找矿工作发挥着重要的作用，但由于化探数据所反映的与成矿相关的元素分布，既受一定地区的成矿地质条件控制，又受各种后生和表生作用过程的长期影响，使用简单的传统方法处理复杂的化探数据就显得效果不好，因此，化探异常作为找矿标志往往表现出不确定性[5]。近年来，在开展地球化学工作和研究过程中，往往对工作区进行地球化学分区，划分出不同的地球化学块体，针对不同的地球化学区进行异常信息提取，并研究了其地质意义[6]。

笔者试图利用在该区开展的区矿调工作中水系沉积物地球化学测量所取得的数据进行统计计算并作R型因子分析，确定元素组合类型，从整体上提取有用元素的综合地球化学信息，探索不同元素组合在该区的分布特征，从而为该地区地质找矿提供线索。

1 区域地质概况

研究区位于塔里木微板块阔克塔勒晚古生代陆缘盆地与柯平前陆盆地的接触部位。受左行走滑运动影响，区内以NE-近EW向和NW向展布的褶皱和断裂构造为主。主要断裂为迈丹-喀拉铁克断裂带：喀拉铁克断裂带（F1）、可牙克大断裂（F2），喀拉峻-柯坪塔格推覆构造系统：F3、F4、F5纳兰古治尔加断裂带（塔什纳拉他乌弧形逆掩断裂F6、纳兰古治尔加断层F7）；主要褶皱为迈丹它乌复向斜构造，存在两个不整合接触面：晚奥陶-志留纪不整合面和上泥盆-下石炭世不整合面。

研究区地层以古生代地层和新生代地层为主，由老到新出露有：中-上寒武统阿瓦塔格群（∈2-3aw），岩性主要为灰岩、泥岩；下奥陶统丘里塔格群（O1ql）、中奥陶统萨尔干塔格群（O2sr），岩性主要为白云岩、灰岩以及粉砂岩；志留系柯坪塔格组（S k）、下泥盆统台克塔什组（D1t），岩性主要为灰岩和砂岩；下石炭统巴什索贡组（C1b）、上石炭统别根他乌组（C2b）、上石炭统康克林组（C2kk）和喀拉治尔加组（C2kl）、下二叠统巴拉迪尔塔格组（P1b），岩性主要为灰岩、泥灰岩以

及白云质灰岩；新近系上新统西域组（N22-Q1）；第四系中更新统（Q2）、全新统-上更新统（Q3-Q4），主要为砂土和砾石。其中泥盆系的台克塔什组岩性为砂岩、泥岩、粉砂岩等，其二段的灰白色中厚层中粗粒石英砂岩局部矿化较好，已知的布隆金矿、萨喀尔德铜矿均发育在该层内。P1b和C2b有十分相似的地球化学分布特征，Ca、Sr元素含量高，其它元素含量低；D1t和S k两地层高亲铁和B、Ba、Au、W、Zn元素，低As、Ag、Cu、Pb等元素，亲铁元素相对富集。O2sr、O1ql地层Mg、Pb、Mo相对富集，其余元素呈低背景；另外Ag、Hg，有时As、Sb在各地层中富集倾向性不明显，尤其是Ag在全区含量变化不大，近似均匀分布①1∶20万区域化探报告.加俄于台克幅部分、哈拉奇幅、阿合奇西半幅，新疆地矿局第八地质大队，1994.。区内火山岩不发育。区内侵入岩种类单一，主要为沿断裂带分布的脉岩。岩石类型主要为辉绿岩和辉长岩；受构造控制，部分地段发育有不同程度的区域动力变质岩[7]（图1）。

图1 研究区地质简图（据武警黄金第七支队，2013修编）Fig. 1 Geological map of the study area（Modified from No.7 Gold Geological Party, CAPF,2013）

2 地球化学景观以及工作方法和技术指标

区内地貌总体表现为中部高、北部和南部低，海拔一般为2300～3900 m，最高4050 m，相对高差300～500m，局部1000～1600m。为干旱、半干旱高寒山区地球化学景观区，进一步分为中-高山景观区、山前盆地（平缓）景观区。区内山脊岩石裸露（局部地段为冰雪覆盖），水系发育，水系沉积物以附近基岩风化物（岩石碎屑）为主。

此次1∶5万采用水系沉积物测量，采样密度4～8个点/km2，采样粒级及加工粒级-10～+80目。能有效地排除风成物质及有机质的干扰，又能较好地反映

在该粒级段中不同元素地球化学分布的客观规律和异常信息，捕获更多、更丰富的地球化学异常和找矿信息。结合1∶5万采样点位布置图，使用GPS准确定位各个采样点的位置，并利用GPS的航迹监控方法，保证各采样点的到位。采样物质一般以Ⅰ、Ⅱ级水系中的细砂、粗砂为主。个别无法取样地段，采集点位附近的岩屑物质。样品分析严格按照国标要求进行，质量符合要求。

3 地球化学特征

此次水系沉积物地球化学测量的样品分析项目为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Cr、W、Sn、Mo、Bi、Hg、Ba、B、Sn、V、Co和Ni19个元素。各分析元素的统计特征见表1，全区水系沉积物中元素的平均含量普遍较低，其中浓集系数大于1的有Ag、B、Sn、As、Sb、Bi、Ba、W和Pb。表明这些元素处于高背景区，其中B、As较大，显示了较强的地球化学活性，有很强的成矿能力。Au、Hg的浓集系数低于1，但二者的变异系数较大，分散富集程度较高，同样也具有一定的成矿能力[10]。与全国水系沉积物元素平均含量相比，该区的水系沉积物含量基本上低于全国平均水平，除Mo元素与全国相当，显示出该区处于水系沉积物测量的低背景区。

表1 地球化学数据特征Table 1 Statistics of the geochemical element characteristics

4 元素相关性及组合类型

利用SPPS软件对分析测试数据进行统计分析，得到19种元素的相关性系数，其结果见表2。从表中可以看出，Au与Hg、W、Ba等元素呈正相关；其中，Au与Hg的相关系数达到了0.85，强正相关关系，说明在该研究区Hg是Au的主要伴生元素。Hg元素与B、Ti、Cr等元素呈负相关。Co与V、Zn元素相关系数最大，为0.9；V-Co-Zn-Ti-Cr-Ni-Cu-Sn-B-Bi-W相关系数大，呈明显的正相关，代表基性的岩浆热液活动。

地球化学工作中所遇到的变量非常多，为了解某个地球化学问题而采用某种多元统计分析时，要

取得理想的效果，必须首先对变量进行筛选。用来组合和约简变量最常用的多元统计方法是主成分分析和因子分析[11]。元素组合是元素亲合性在地质体内的具体表现，而元素的亲和性又与地质环境相关。本次研究采用主成分分析方法进行R型因子分析。因子分析的前提条件是利用Bartlett球度检验和KMO检验对所选的数据的相关关系进行检验。通过检验得到KMO值为0.904，Bartlett球度检验也符合因子分析的条件，因此本工作区数据适合作因子分析，并且效果较好，能够较好地反应元素之间成因上的联系。正交旋转因子载荷矩阵比原始因子载荷矩阵所反映的元素组合更具合理性和可解释性[12]，对公因子解进行了正交旋转，其结果见表3。在解释方差为78.27%的前提下，可以得到5个因子，将载荷值绝对值大于0.5的作为该因子的主要载荷元素，认为可能有内在成因联系的元素组合。结合研究区地质体的成分特征和元素地球化学特征，对各因子解释如下。

表2 工作区元素相关系数矩阵Table 2 Element correlation matrix in the study area

表3 研究区正交旋转因子载荷矩阵Table 3 Orthometric rotating factor loading matrix in the study area

第一主因子（F1）：主要载荷因子组成为Co-V-Cr-Ti-Zn-Ni-Sn-Cu-B-W-Bi，主要为亲铁性元素，与基性的岩浆热液活动密切相关，在岩浆活动过程中拌有Zn、Cu、W、Sn、Bi的活动，B作为矿化剂，可以作为寻找超基性和基性岩脉以及识别断裂构造因子。

第二主因子（F2）：主要载荷因子组成为As-Sb-Ag-Bi，主要为亲硫性中低温元素组合，是由该地区后期热液作用形成的，As、Sb可作为前缘晕元素组合类型，沿北东方向的断裂构造附近分布，可作为寻找后期硫化物热液矿脉的因子。

第三主因子（F3）：主要载荷因子组成为Au-Hg，Hg熔点很低，具有很强的迁移能力，与构造活动有关，该因子可作为Au的矿化因子，同时说明该区金矿与构造活动有关。

第四主因子（F4）：主要载荷因子为Mo元素，Mo元素受地层控制明显，可作为识别地层的因子。

第五主因子（F5）：主要载荷因子组成为Pb-Ba，反映研究区的Pb、Ba的异常，可作为研究Pb、Ba异常的因子。

5 元素组合分区及找矿意义

为了进一步定量分析每个采样点上元素组合所反映的成矿信息大小，计算了每个采样点上对各主因子的因子得分，因子得分是样点上各元素标准化含量的加权和，其中权系数是各元素的因子载荷，并考虑了各元素之间的相关系数。各因子组合类型中，每一个样品所属的相应分区类型的判别方法是基于因子得分为标准数值，可以相互进行比较[13]。通过计算各样品的因子得分值，然后将同一样品中得分值最高者归属于所对应的因子类型中，把地理位置相邻的同类样品组合为一个分区。据此将全部参加统计的分析样品所反映的因子分类信息划分为与因子组合类型相同的5个元素组合地球化学分区，即Co-V-Cr-Ti-Zn-Ni-Sn-Cu-B-W-Bi、As-Sb-Ag-Bi、Au-Hg、Mo、Pb-Ba分区，绘制出各因子得分等值线图和研究区的地球化学分区图（图2）。

5.1 Co-V-Cr-Ti-Zn-Ni-Sn-Cu-B-W-Bi分区

由表3可知，F1因子的方差贡献率为41.08%，为工作区占主要地位的因子。因此，该分区反映着工作区主要的地质地球化学特征。从地球化学分区图中（图2）可以看出该区主要分布在工作区西北、中部以及东南部，分布面积较大，呈不规则的长条状形态，受断裂构造控制特征明显。结合图1，该分区与喀拉铁克断裂带、可牙克大断裂和纳兰古治尔加断裂带发育的位置相吻合。已发现的萨喀尔德铜矿点及其他几处铜矿点均分布在F1区，F1因子得分等值线图（图2）高值区与地球化学分区展布十分吻合。因此，该分区将是下一步化探异常的查证重点，是研究铜矿化和断裂构造的重点区域。

5.2 As-Sb-Ag-Bi分区

该分区主要呈不连续块体分布在工作区断裂带附近，是由后期热液作用形成的，As、Sb可作为前缘晕元素组合类型，是寻找后期硫化物热液矿脉的重点区域。研究区发现的辉绿岩和辉长岩脉主要分布该区，结合F2因子得分等值线图（图2），该区是深部找矿的重点突破区。

5.3 Au-Hg分区

该分区主要分布在布隆金矿附近以及比勒提图幅的东南部，是寻找金矿床的重点工作区。出露地层（图1）主要为：早泥盆统台克塔什组（D1t）一套千枚岩化砂岩、粉砂岩及泥岩岩系，主要赋矿层位；晚石炭统康克林组（C2kk）一套泥灰岩、泥晶灰岩、微晶灰岩及块状礁灰岩。同时，矿床又位于区域喀拉铁克大断裂附近，矿区断裂构造发育，为热液运移和储矿提供了通道和空间。成矿流体主要与地壳流体活动

有关，成矿作用是通过下渗的大气降水渗至深部，并与少量变质水混合，经加热循环和溶滤地层中的矿质，经活化迁移与富集而成矿[14]。在印支晚期该区深部地质作用异常活跃，对含矿流体的产生、运移、演化及成矿起了至关重要的促进作用[15]。因此，该分区将是今后工作的重点。