水系沉积物地球化学在建瓯南雅地区地质找矿中的应用

2015-01-13韩志定

福建地质 2015年4期

韩志定

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

水系沉积物对原岩具有继承性，故微观地球化学信息必然反映一定的宏观地质特征[1]。基于这一原理，在区域地质矿产调查过程中，对南雅地区1∶5万水系沉积物资料进行综合研究，利用因子分析，把错综复杂的研究对象归结为数量较少的几个综合因子[2]，分析其地质地球化学意义，为从整体上认识南雅地区的地质、地球化学特征和找矿规律提供线索。南雅地区面积约460 km2。经1∶5万水系沉积物地球化学面积性测量，对水系沉积物样品进行了测试分析，研究区内地球化学特征，并进一步探讨其在地质及找矿方面的应用。

1 区域地质概况

南雅地区位于北武夷隆起区和闽东火山断坳带的交会部位，区域性政和—大埔断裂带斜穿该区。自古元古代以来，区内经历多期次的构造-岩浆活动，使区内变质变形强烈，脆性断裂、韧性剪切变形以及推覆滑脱构造较为发育。在元古代变质岩中见有超基性岩块、基性岩块、硅质岩块、碳酸盐岩岩块等。

区内地层分别构成前寒武纪变质基底和中—新生代沉积盖层。前寒武纪变质地层有古元古代大金山组及新元古代马面山(岩)群*福建省地质调查研究院，福建省区域地质志，2011。收稿日期：2015-07-13作者简介：韩志定(1982-)，工程师，主要从事区域地质调查及地球化学勘查工作。；中—新生代地层有焦坑组、梨山组、长林组、沙县组及第四纪。古、新元古代变质地层在区内广泛分布，中生代沉积地层在中西部多为断块(或断陷盆地)，呈北东向展布(图1)。

图1 南雅地区地质略图Fig.1 Schematic geological map of Nanya study area1—第四系；2—沙县组；3—长林组；4—梨山组；5—焦坑组；6—龙北溪(岩)组；7—大金山组；8—晚侏罗世花岗岩；9—三叠世花岗闪长岩；10—志留纪花岗岩；11—硅质岩块；12—基性岩块；13—角度不整合；14—逆冲推覆；15—断层；16—韧性剪切

区内岩浆活动强烈，从古元古代开始就有岩浆侵入，共分为4期。古元古代侵入岩为酸性花岗岩，呈岩枝状分布于大金山组中；志留纪岩体主要为细粒二云母正长花岗岩及细粒石英闪长岩；晚三叠世岩体分布较为局限，主要为细粒花岗闪长岩；晚侏罗世岩体分布较广，主要岩性为酸性花岗岩。

区内的构造主要受政和—大埔北东向区域性断裂控制，该断裂带经历多期次构造活动，在不同时期有不同的构造活动。晋宁—加里东期控制了新元古代变质岩地层以及志留纪岩浆岩的分布，韧性剪切较为发育；印支期处于隆起剥蚀状态；燕山期发育断陷盆地，控制中生代沉积地层呈北东向展布；喜山期表现为断裂复活及断块差异性隆升。燕山中期逆冲推覆构造广泛分布于南雅地区西部。

2 地球化学特征

2014年，在南雅地区开展1∶5万水系沉积物地球化学测量工作，采集样品2 002件，样品加工采用截取粒级法，样品过-10～+80目(2.00 mm>d>0.180 mm)。样品测试由福建省地质矿产勘查开发局三明实验室完成，分析Ag、As、Au、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、F、Hg、Mo、Nb、Ni、Pb、Rb、Sb、Sn、V、W、Zn元素(表1)。

表1 南雅地区地球化学参数

单位：Hg、Au为ng/g，其它元素为μg/g

注：X1―几何平均值；X2―算术平均值；S―算术标准离差；Cv―算术变异系数，为逐步剔除3倍离差的特高值而统计；MAX为最大值；MIN为最小值；N为剔除特高值后参与统计的样品数；全省均值为全省水系沉积物测量平均值；区域背景值、福建省几何均值资料来源于1∶20万建瓯幅水系沉积物测量地球化学图说明书。

2.1 元素地球化学背景特征

图2 南雅地区元素含量频数分布直方图Fig.2 Frequency distribution histogram of the element content in Nanya study area

(1)由南雅地区各元素含量频数分布直方图(图2)表明，各元素含量频数分布型式为近似对数正态分布，但均存在不同程度的偏离，特别是Ag、Au、Bi、Cd、Mo、Sb、W元素尤为明显，反映了区内元素大部分受后期不同地质作用叠加，经历了不同的地球化学演化旋回。其中Ag、Au 、Bi、Sb、W元素呈明显的富集，为区内有利成矿元素。

(2)相对于区域背景值以及福建省几何平均值，南雅地区Au、Ni、Cr元素相对富集，As、F元素含量大致相当，其余元素有所贫化，显示南雅地区Au、Ni、Cr元素具良好的成矿背景。

(3)南雅地区变异系数在0.5～1的元素有Cu、Zn、As、Cd、Co、Ni、Cr、Ba、V，反映了其含量在空间分布上有较大差异。区内其他元素变异系数均小于0.5。由各元素的最大值与最小值，可见元素在区内的含量域较宽， Cu、Zn是区内有利富集成矿元素。

综上所述，南雅地区以富Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素为特征，区内频繁而强烈的构造运动造成Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素活化、迁移、叠加、富集，是区内有利富集的成矿元素[3]。

2.2 元素因子分析

为探寻区内元素的相关性，采用南雅地区水系沉积物样品22个元素分析数据进行因子分析。由各元素的方差极大旋转因子解(表2)，取累计方差贡献55.75%。区内有F1、F2、F3、F4主因子4个。

F1：Cu-Zn-Co-Ni-Cr-V正载荷组合，因子方差贡献24.40%。以Cu、Co、Ni、Cr、V元素为主，伴有Zn元素，这些元素反映超基性—基性火山岩及钙镁质浅海相泥质、砂质、硅质细碎屑沉积的地球化学特征，该组合和区内的新元古代变质岩关系密切。

F2：Be-Nb-Rb正载荷组合，因子方差贡献11.78%。这些元素主要分布于酸性岩中[4]，与区内大面积出露的燕山期酸性侵入岩关系密切。

F3：As-Sb-Hg正载荷组合，因子方差贡献8.80%。As、Sb同为第V主族元素，属低温半金属两性元素；Hg是熔点很低的金属元素，具有很强的迁移能力，多与构造活动有关。因此，该组合与北东向政和—大埔断裂带分布具有相关性关系。

F4：Pb-Zn-Ag-Cd负载荷组合，因子方差贡献10.76%。这些元素主要为中低温元素，常形成中低温热液硫化物，为中低温成矿元素组合。

3 地球化学在地质及找矿中的应用

通过因子分析方法，得出4个因子组合，并对各个因子在地质以及矿产方面的相关性作了初步阐述。在此基础上，结合南雅地区水系沉积物异常以及地质、矿产等特征，研究探讨地球化学在地质找矿中的应用。为便于对比，绘制了因子组合异常空间分布图(图3)。

3.1 地球化学在地质调查中的应用

南雅地区为变质岩区，风化较强，风化层覆盖厚，给野外地质调查造成了较大的困难，地球化学解译推断可作为区域地质调查的补充。

3.1.1 利用地球化学推断地质体的分布

F1因子组合Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V元素与南雅地区大面积出露的新元古代变质岩关系密切。因子组合元素异常的分布主要集中在高门—大丘村、八外洋，以及石坑—池坑一带，与野外实测新元古代变质岩出露的范围大致相当，可作为区分新元古代变质岩分布范围的辅助参考。

表2 南雅地区各元素方差极大旋转因子解

注：提取方法为主成分分析法、旋转法，具有 Kaiser 标准化的方差最大正交旋转。

图3 因子组合异常空间分布图Fig.3 The spacial distribution plan of each composite anomaly of factor

F2因子组合Be、Nb、Rb元素与南雅地区大面积出露的燕山期酸性侵入岩关系密切。该因子组合元素异常的分布主要集中在百丈岩一带，与百丈岩燕山期酸性岩体出露范围大致相当。因此，该因子组合可作为推断燕山期酸性侵入岩分布范围的参考。

3.1.2 利用地球化学推断岩体期次

F2因子组合Be、Nb、Rb元素与燕山期酸性侵入岩关系密切。该因子组合元素异常除在百丈岩一带反映较强外，Nb元素在上岩一带的晚侏罗世酸性侵入岩中浓集中心套合较好，单元素异常及地球化学异常形态与岩体的分布区域大致相似，但Be、Rb元素在该带几乎未见有异常反映，表明百丈村岩体与上岩岩体在化学成分上存在差异，可能为不同期次侵入的岩体。

3.1.3 利用地球化学推断断裂构造

F3因子组合As、Sb、Hg元素迁移能力强，多与构造活动关系密切。该因子组合元素异常在南雅地区西侧鲁口—奖坑一带呈北东向分布，与政和—大埔断裂大致吻合，在南雅地区中部则呈北东东向分布，与变质岩中韧性剪切带较为吻合。因此，可根据该因子组合异常来佐证、推断断裂构造发育方向。

3.2 地球化学在找矿中的应用

F4因子组合Pb、Zn、Ag、Cd元素为中低温成矿元素，分布范围广。该因子组合元素异常浓集中心套合较好，主要分布于八外洋、大丘村、石坑一带，其分布与燕山期酸性岩体的外接触带关系密切，可为寻找热液型铅锌多金属矿提供线索。已发现的八外洋铅锌矿可作为地球化学应用于地质找矿的有力证据。大丘村及石坑一带是寻找热液型铅锌多金属矿的有利地段。

Ag元素在奖坑一带富集，浓集中心套合较好，异常面积较大，该处位于政和—大埔断裂带中，逆冲推覆构造较为发育。表明Ag元素的分布除与Pb、Zn等元素相关外，还与构造密切相关，在构造作用下易发生元素迁移并富集成矿。已发现的奖坑银金矿可作为构造作用下元素迁移成矿的有力证据。普通村一带是寻找构造作用下元素迁移形成银多金属矿的有利地段。

通过分析，因子组合的地质地球化学意义明确，因子组合元素的分布与地质体、构造断裂以及成矿的关联性密切，可为地质体、构造断裂的分布提供线索，为确定矿床成因、控矿有利部位等提供理论支持(图4)。在因子分析过程中，也有一定的地球化学信息损失。而且，受表生风化作用的影响和水系沉积物的有限位移，地球化学信息与地质特征的局部不吻合现象也在所难免。