柴达木山南坡金铜矿土壤地球化学研究与找矿

2013-12-19王权锋童海奎柳炳利

地质与勘探 2013年6期

徐彬，王权锋，童海奎，柳炳利，张立

(1.成都理工大学数学地质四川省重点实验室，四川成都 610059;2.青海省地质调查院，青海西宁 810012)

0 前言

本预查区位于青海省大柴旦镇塔塔棱河中下游一带，西起超力本陶勒盖，东至宝里土里盖南。自20世纪50年代以来，多家单位在区域内开展地质矿产普查工作:1975～1980年，青海省第一区调队在测区开展“大柴旦幅”1∶20万区域地质调查，初步查明了区内的地质构造及矿产特征，发现一批以铜为主的多金属矿(化)点，为以后的地质工作提供了基础性地质资料;1995年青海省物勘院在区内开展了1∶20万“大柴旦幅”区域化探扫面工作，发现了塔塔棱河流域以金为主的Sn、W、Ag等综合异常，并对部分异常做了踏勘性检查;1996年青海省物勘院在本区选择了1∶20万新圈定的大柴旦东山异常区、达肯大坂异常、超力本陶勒盖异常，进行了小面积1∶5万～1∶2.5万地球化学调查及金异常查证项目，进一步圈定了异常范围，发现了几处找矿线索及矿化显示地段;1999年青海省第二地质队在大柴旦柴达木山南坡开展的1∶5万区域地球化学调查，完成470km2的水系沉积物测量，进一步浓集了异常中心，初步查明了区内的地球化学特征，大致了解了异常区的成矿地质背景。

本文首先对研究区进行了1∶1万地质草测工作，在了解研究区地质特征的基础上，对研究区6km2地区开展1∶1万土壤地球化学采样工作，运用土壤地球化学方法总结元素分布、迁移富集的规律，采用分形含量梯度法进一步圈定异常，最后以探槽工程验证方式对异常进行了查证，圈定了一处找金靶区和一处找铜靶区，为进一步勘查工作提供线索与依据。

1 研究区地质特征

预查区位于柴北缘造山带(南部)与南祁连造山带(北部)两个构造单元交汇处的宗务隆山晚古生代－早中生代裂陷带上(见图1)。所在的宗务隆山裂陷带出露地层主要为下志留统浅海相复理式层系，次为二叠统碎屑岩、灰岩建造。区内有近东西向断裂和北西向次级断裂分布，并有规模不大的破碎蚀变带形成。预查区西北部有塔塔棱河斑状花岗岩体。其中，1∶1万土壤测量工作区在预查区的西岔。

预查区1∶1万地质草测工作主要以穿越法为主，辅以少量追索法。填图单位划分到岩性层，对含矿层位划分到岩性段。与矿化有关的地层、构造蚀变带、矿化带等重点成矿有利部位进行了加密观测与追索。经过1∶1万地质草测工作可知，预查区内大面积出露的地层主要为志留系、二叠系和第四系。第四系主要为含砾砂土构成的冲洪积层。志留系为一套浅变质的砂岩和板岩，岩石类型主要为岩屑砂岩类和千枚岩类两种。二叠系可分为上下两个地层单元:诺音河群和巴音河群，二者连续沉积。根据其岩性组合特征，巴音河群可划分为上部碳酸盐岩组和下部碎屑岩组。巴音河群在预查区内广泛分布，与志留系呈不整合接触，或呈断层接触。沿断裂带附近的志留系、二叠系中发育有黄褐色破碎蚀变带。二叠系地层岩石主要以砂岩、砾岩和砂砾岩为主，砂砾岩主要分布在工区西岔的东边，其中以二叠系巴音河群与金的成矿关系最为密切。图2为预查区地质简图。

预查区内有近东西向断裂和北西向次级断裂分布，并有规模不大的破碎蚀变带形成。区内以发育近东西向构造(宋彪等，2004;徐开礼，2007)为特征，以塔塔棱河东西地段为界，将近东西褶断带分为南、北两个亚带。预查区位于南亚带，该亚带由两组向斜和向斜间一条主干断裂组成，总体走向近东西，部分地段为北东东和北西西向。宗务隆山断裂呈东向西从研究区中部穿过，并切割了北西向断裂的次级构造。根据构造条件，该断裂是研究区重要的控矿及导矿构造，这形成了区内有利的成矿地质环境和赋矿空间。岩浆侵入活动对本预查区金矿化的形成具有重要作用(邱家骧，2001;徐耀鉴，2007)。预查区内常见的是印支期后期形成的脉岩，以及热液活动形成的蚀变岩带，越靠近岩体，蚀变岩带的分布越密集。本区的金矿化不论从成矿时间，还是空间展布(主要赋存在二叠系中)规律上分析，都有自身的特点，其主要成矿时间都应该在印支期。

2 土壤地球化学异常圈定

2.1 地球化学样品采集、加工、测试及背景特征

表1 测量元素的地球化学特征参数表及研究区元素含量背景值Table 1 Parameters of element geochemical characteristics and background values of elements in the study area

根据沿构造接触带找矿的思路，布设原则为沿主断裂走向控制研究区内主要断裂交汇部位、蚀变带和二叠系含矿地层。土壤地球化学测量以100m×20m网度(见图3)为基准。取样对象为土壤B层，深度约30cm，以10m范围内多坑法采样组合成单样，采样面积6km2，采样粒级为－10～+60目，采样密度为551点/km2。

共采集土壤样品3307个，采用化学光谱法对Au元素进行分析，原子荧光法对As和Sb两种元素进行分析，原子吸收法对Cu、Pb和Zn三种元素进行分析。各元素地球化学特征参数如表1所示。

与我国半干旱荒漠区土壤元素平均含量相比，研究区相对富集 Au、As、Cu，而 Pb、Zn 则与半干旱荒漠区元素背景相当，无明显集散，Sb虽然浓集较好，但富集情况较差，因此不能认为其相对富集。其中 Au、As、Sb 和 Cu、Pb、Zn 的在一定程度上揭示研究区成矿(伴生)和非成矿矿种。也就是说，从地球化学角度认为Au、Cu乃研究区主要成矿矿种，As、Sb是一种伴生(指示)元素。

2.2 地球化学数据处理

(1)单元素异常分析

本文采用分形含量面积法(陈聆，2004;李湘凌等，2009;井国正等，2010;陈聆，2011;胡青化等，2011)和分形含量梯度法(吴艳蕾，2006;郭科等，2007;陈聆等，2012;柳炳利，2012)确定各元素的异常下限并圈定异常浓集区域，用分形含量梯度法圈定的分带序列作参考，再结合其所指示地质、矿化意义、异常分布、面积、形状作进一步修正确定其实用分带序列，结果见表2所示。

表2 用分形含量梯度法圈定的分带序列及实际取值Table 2 Zoning sequence delineated by fractal content-gradient method and actual values

各单元素异常图如图4～图9所示:

Au和Cu是该区的主要成矿元素。由各单元素的异常图可以看出，Au、As、Sb的异常区域大致相同，主要分布于土壤地球化学测区的南边和北边;Cu、Pb、Zn的异常区域大致相同，主要分布于土壤地球化学测区的中部。Au、As、Sb 的异常区域与 Cu、Pb、Zn异常区域大致相反。测区内元素含量的空间分布受其区内地质背景和成矿作用的制约，其分布特征亦是区内地质、构造、岩浆岩及矿化特征的反映或指示(程乃福，2011)。因此，圈定的地球化学异常可为区内的地质找矿提供了有效的地球化学异常信息。

(2)组合素异常分析

对研究区六种元素进行因子分析(郭科等，2003;何晓群，2004;时艳香等，2004;蒙勇等，2011;吕文杰等，2012)，研究其元素组合方式。由因子分析的旋转矩阵(见表 3)可以看出，Cu、Zn、Pb、Au、As、Sb六种元素简化成两个因子，每个因子代表一个元素组合，则得到两种地球化学区分类型:一组为Au－As－Sb，其含量分布颇有相似，浓集区域基本位于二叠系，Au和As相对套合较好;另一组为Cu－Pb－Zn，它们在含量分布上既有共性也存在不同，Cu、Zn的浓集区域套合较好，主要见于志留系。

表3 因子分析旋转矩阵Table 3 Rotation matrix of factor analysis

根据元素组合特征，分别绘制Au－As－Sb和Cu－Pb－Zn组合异常图，图10和图11中可以清楚反映元素组合异常与地层的相互关系。

根据异常元素组合、面积强度、地质环境、空间展布等因素进行筛选，剔除个别弱异常，将地质环境、空间、成因上有明显联系的一组元素异常迭加部分及个别高强度单元素异常进行综合圈定。全区共圈定综合异常9处，编号登记9处，分别为HS1综合异常(Cu－Au－Zn－Pb－As－Sb)、HS2综合异常(Au－As)、HS3综合异常(Cu－Pb－Zn)、HS4综合异常(Au－As－Sb)、HS5综合异常(Au－As－Sb)、HS6综合异常(Au－As－Sb)、HS7综合异常(Cu－Pb－Zn)、HS8综合异常(Cu－Pb－Zn)、HS9综合异常(Cu－Pb－Zn)，如图12所示。其中，HS1综合异常(Cu－Au－Zn－Pb－As－Sb)位于研究区东北部。该异常主要位于志留系，该异常面积最大，其Cu，As，Pb套合关系优于其它异常，具有中低温热液Cu多金属矿床组合特征。HS6综合异常(Au－As－Sb)异常位于研究区中部偏西，出露地层主要为二叠系砂砾岩、砾岩、砂岩，该异常元素重合良好，面积大，强度高，浓集中心显著，可以认为此地段具有金多金属矿的成矿前景。HS7综合异常(Cu－Pb－Zn)位于研究区南西部。该异常位于志留系，异常面积大，异常区内Cu，Pb、Zn的背景值明显高于全区，浓集中心套合明显，异常受断层和地层控制明显，成矿地质背景较好。

3 工程验证

为了追索、揭露、系统控制地表矿(化)体和土壤化探测量推断的矿致异常，基本掌握矿(化)体及含矿地质体、含矿蚀变带的分布情况，在研究区的有利地段进行了槽探工作(见图12)。经探槽工程验证，在二叠系地层中，位于HS6综合异常(Au－As－Sb)中的Tc39号和Tc40号探槽经初步化学分析结果发现2处金矿化点。Tc39号探槽的蚀变带位置沿近北西向展布，宽约为8m，两侧延伸50m左右，金的最高品位为1.69g/t，平均品位约为1.1g/t;Tc40号探槽的蚀变带位置沿近北西向展布，宽约为4m，两侧延伸40m左右，金的最高品位为0.99g/t，平均品位约为0.5g/t。在志留系地层中，位于HS1综合异常(Cu－Au－Zn－Pb－As－Sb)的Tc17号和Tc29号探槽经初步化学分析结果发现2处铜矿化体。Tc17号探槽的蚀变带位置沿近北西向展布，宽约为5m，两侧延伸60m左右，铜的最高品位为2.14%，平均品位约为1.0%;Tc29号探槽的蚀变带位置沿近北西向展布，宽约为3m，两侧延伸40m左右，铜的最高品位为1.05%，平均品位约为0.63%。由此，可圈定两个找矿靶区，其中，在志留系地层中的为找铜的主要靶区Cu－I，在二叠系地层中的为找金的主要靶区Au－I，如图12所示。建议对这两处靶区进一步展开找矿工作。

4 认识与结论

(1)本次土壤地球化学测量基本能客观有效地反映测区地球化学场特征，在构造、蚀变发育较好的区域均有化探异常显示。通过槽探工程揭露，品位较好的槽探化学样均位于化探异常圈定的范围内，凸显地球化学找矿效果，为区域矿产地质调查提供了丰富完整的地球化学找矿信息。

(2)统计对比表明，土壤化探样，除As高于岩石平均含量外，其余5种元素与岩石样平均值相当，即土壤元素分布特征客观地展现了研究区元素含量水平。成矿元素组合异常主要受近EW、NW向断裂(带)断裂控制，同时异常的分布与地层密切非常相关，Au、As、Sb单元素异常多见于二叠系地层，个别位于二叠系地层与志留系地层接触带上，Cu、Pb、Zn单元素异常都位于志留系地层。

(3)野外观察及岩矿测试已见到含金矿物及金矿化蚀变现象，岩石中金元素以碎屑岩形式赋存，金含量相对较高符合酸性侵入岩特点。在研究区内二叠系中发现金矿化点，金矿化点呈带状产于二叠系砾岩和砂岩的蚀变带中，地表可见褐铁矿化和赤铁矿化等。在志留系中发现铜矿化体，呈脉状产出于志留系砂板岩的石英脉中，地表可见孔雀石化，脉体中可见黄铜矿化、黄铁矿化等。

Chen Ling，Guo Ke，Liu bing-li，Liang Li.2012.The study of non-linear analysis method of geochemical ore-forming anomaly［J］.Progress in Geophysics，27(4):1701 －1707(in Chinese with English abstract)

Chen Ling，Wei you-hua，Guo Ke.2004.Geochemistry abnormity in dissecting areas defined by content-area method［J］.Journal of Southwest China Normal University(Natural Science)，29(5):867 －869(in Chinese with English abstract)

Chen Ling.2011.The study of non-linear analysis method of geochemical ore-forming anomaly［D］.Chengdu:Chengdu University of Technology:61－65(in Chinese)

Cheng nai-fu.2011.Regional geochemical features and geochemical prognosis of mineralization potential in southern Anhui［J］.Geology of Anhui，27(4):1701 － 1707(in Chinese with English abstract)

Guo Ke，Chen Ling，Tang ju-xing.2007.The exploring of geochemical concentration focus by fractal content-grads method［J］.Earth Science Frontiers，14(5):285 －289(in Chinese with English abstract)

Guo Ke，Gong Hao.2003.Multivariate statistical method and its application［M］.Chengdu:University of Electronic Science＆ Technology Press:13－33(in chinese)

He Xiao-qun.2004.Multivariate statistical analysis［M］.Beijing:China Renmin University Press:167－168(in chinese)

Hu Qing-hua，Xiao Xiao-lin，Cao Heng-hua，Wu Ming-ren，Feng Guosheng，Xiong Wei.2011.Anomaly threshold of geochemistry using the method of fractal content-area:A case study in Yongping，Jiangxi Province［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science)，34(2):107 －110(in Chinese with English abstract)

Jin Guo-zheng，Yan Jie，Wen Xue-feng，Shi Lin，Cai Bang-yong.2010.The appoication of fractal to delineation of geochemical anomalies in Jiangrigama［J］.Mineral Exploration，1(4):375 － 379(in Chinese with English abstract)

Li Xiang-ling，Zhang Ying-hui，Li Xiao-hui，Yuan Feng，Zhou Tao-fa，Zhang Xin，Fan Yu.2009.Determination of metal elements Thresholds in soil with fractal method-A case of Cu in Daxing Area，Hefei［J］.Chinese Journal of Soil Science，40(2):378 －381(in Chinese with English abstract)

Liu Bing-li.2012.Analysis Geochernical nomalies of primary halo for blind ore locating prediction［D］.Chengdu:Chengdu University of Technology:15－49(in Chinese with English abstract)

Lv Wen-jie，Tang Zhen，Fang Fang，Fu Min-jun.2012.Application of factor analysis on the geochemical exploration data processing［J］.West-china Exploration Engineering，21(3):95 － 98(in Chinese with English abstract)

Meng Yong，Huang Nai-pei，Lv Yu-ming.2011.Study on soil geochemistry and ore prospecting of gold polymetallic deposit in Huangdanchong area，Zhaoping，Guangxi［J］.Gold，32(11):16 － 23(in Chinese with English abstract)

Qiu Jia-xiang.2001.Magmatic petrology［M］.Beijing:Geological Publishing House:13－33(in Chinese)

Sin Xiang-yan，Ji Xiao-jin，Lu Ji-long，Ma Li，Duan Guo-zheng.2004.Factor analysis method and aooiucation of stream sediment geochemical partition［J］.Geology and Prospecting，40(5):73 － 76(in Chinese with English abstract)

Wu Yan-lei.2006.The study of geochemical anomaly recognition based on fractal content-grads method［D］.Chengdu:Chengdu University of Technology:15－49(in Chinese)

Xu Kai-li.2007.Structural Geology［M］.Beijing:Geological Publishing House:125－176(in Chinese)

Xu Yao-jian.2007.Magmatic Petrology［M］.Beijing:Geological Publishing House:13－33(in Chinese)

Zhu Zhi-cheng.2004.Structural Geology［M］.Beijing:China Univiersity of Geosciences press:164－203(in Chinese)

［附中文参考文献］

陈聆，郭科，柳炳利，梁莉.2012.地球化学矿致异常非线性分析方法研究［J］.地球物理学进展缘，27(4):1701－1707

陈聆，魏友华，郭科.2004.用含量面积法确定深切割地区地球化学异常［J］.西南师范大学学报(自然科学版)，29(5):867－869

陈聆.2011.地球化学矿致异常非线性分析方法研究［D］.成都:成都理工大学:61－65

程乃福.2011.皖南地区区域地球化学特征及成矿潜力的地球化学预测［J］.安徽地质，21(3):201－206

郭科，陈聆，唐菊兴.2007.分形含量梯度法确定地球化学浓集中心的新探索［J］.地学前缘，14(5):285－289

郭科，龚灏.2003.多元统计方法及其应用［M］.成都:电子科技大学出版社:247－293

何晓群.2004.多元统计分析［M］.北京:中国人民大学出版社:167－168

胡青化，肖晓林，曹圣华，吴明仁，冯国圣，熊伟.2011.地球化学异常下限的含量－面积分形计算方法——以江西永平地区为例［J］.华东理工大学学报(自然科学版)，34(2):107－110