金木达—南木达地区地球化学特征及找矿

2015-05-03杨大强王焕国

四川地质学报 2015年2期

熊观，杨大强，王焕国，黄健

（四川省地质矿产勘查开发局化探队，四川德阳 618000）

金木达—南木达地区位于四川壤塘金成矿带西段，是我国著名的川陕甘“金三角”重要组成部分。近20年来，区内相继发现了金木达、南木达、如伊沟等多个金矿（床）点。该区金丰度高，岩浆活动频繁，构造作用强烈，具有良好的找矿远景。该区开展了1∶5万水系沉积物测量，通过对区内成矿元素地球化学特征的分析，圈定了若干有利的找矿靶区，为部署进一步找矿工作提供了重要的基础依据。

1 区域地质概况

金木达—南木达地区属松潘—甘孜地槽褶皱系巴颜喀拉冒地槽褶皱系的东缘[1]，西邻鲜水河断裂带，南接马尔康弧。在印支末—燕山早期收缩体制下，形成了区内北西西向构造的基本轮廓。伴随岩浆侵位、区域变质，随后的喜山期青藏高原陆内变形等对该区进行了叠加与改造，经历了强烈的拉张、俯冲、碰撞、走滑等复杂地质演化。频繁的构造运动和强烈的岩浆活动，为矿床形成的源、运、聚、存创造了优越的条件。

图1 四川金木达—南木达地区区域地质概况（据四川川西北地质队区调资料）

该区属巴颜喀拉地层区玛多—马尔康地层分区金川小区[2]。出露的地层主要有三叠系杂谷脑组（T3z）、侏倭组（T3zw）、新都桥组（T3x），白垩系-下第三系热鲁组（K2-Er）和第四系（Q）（图1）。杂谷脑组主要为变质钙质长石石英砂岩、石英砂岩夹粉砂质板岩、炭质千枚岩；侏倭组主要为薄～厚层状变质长石石英砂岩、细砂岩、粉砂岩与粉砂质板岩、炭质板岩韵律式互层；新都桥组主要为炭质绢云板岩、绢云石英千枚岩、粉砂质板岩，该地层为区内金矿的主要赋矿地层；白垩系—下第三系热鲁组主要为砾岩、含砾石英砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，具山间磨拉石盆地沉积特征；第四系主要由砂、砾、岩石碎屑等组成。

评价区构造变形强烈，具多期叠加与改造的特点，表现为褶皱—断裂组合。主要的褶皱有鱼托寺—中壤塘复向斜，其核部发育的断裂带中有大量燕山早期的中酸性侵入岩组成的构造岩浆岩带，是该区重要的金成矿带。区内除主要的北西西向构造外，也伴有北东向、北北东向、近南北向等构造。北西西向的断裂构造有金木达—南木达断裂带、茸木达断裂带、中木达—中壤塘断裂带，该系列断裂带与区内的岩浆活动、区域变质作用、成矿作用等地质事件关系密切。北东向、北北东向、近南北向断裂以协木达断层、约木达断层、波日阿格断层、鱼郎沟断层为代表，以切割、错移北西西向断裂为特征，表现为成矿后的破矿构造。受区域性断裂带发生断块抬升作用影响，区内还分布有晚白垩世末—早第三纪早期断陷盆地红色磨拉石建造。

该区广泛发育燕山期中酸性侵入岩，分布广、规模小、并集中沿断裂带侵入。受构造改造作用影响，大部分侵入岩脉以构造透镜体形式产出，空间展布方向与区域构造线方向一致，呈近北北西向展布。出露岩性主要有闪长岩、闪长玢岩、石英闪长岩、花岗闪长斑岩，局部发育煌斑岩脉。

2 样品的采集、加工和分析

样品采自一级水系口和二级水系中，一级水系长度大于300m时，则布置采样点2～3个；二级水系中少量布设1个控制点。样点密度达4点/km2，个别采样大格10点/km2以上。样品采集在样点沿水系上下30m，多处采集粉砂、细砂组合成一件样品，过60目筛后的重不少于200g。分析检测的元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg 9种。样品分析由德阳地矿检测中心完成，外检样品分析由国土资源部成都综合岩矿测试中心完成。Au分析采用化学光谱法；Ag分析采用深孔电极法；As、Sb、Hg、Bi分析采用原子荧光分光光度计法；Cu、Pb、Zn分析采用原子吸收分光光度计法。

3 元素地球化学特征

3.1 元素的含量分布特征

对分析元素进行参数统计（表1），其分布特征为：Cu、Hg等平均含量均低于中国大陆西域壳体丰度值，处于区域低背景场；Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Bi平均含量高于中国大陆西域壳体丰度值，处于区域高背景场，其中 As、Sb平均含量为中国大陆西域壳体丰度值40倍以上，表现出较强的地球化学活动性。从均值与中位数关系看，仅 Au、As、Sb的均值大于中位数，表明它们存在局部活化富集或叠加富集的可能性。根据元素变异系数特征，Au、As、Sb的变异系数在4以上，其单值最高达1750.00×10-9、5653.00×10-6、3609.00×10-6，已有矿化显示，这表明其存在较强的后期叠加富集特征，反映了区内是以金的成矿作用为主[3]。综上所述，结合区域成矿地质条件、矿床类型，可以确定Au、As、Sb为评价区的主要成矿元素。

图2 金木达—南木达地区水系沉积物元素R型聚类分析谱系

表1 金木达—南木达地区水系沉积物测量元素参数统计

3.2 元素的相关性及因子分析

1）相关性分析：采用R型聚类分析研究区内水系沉积物中的9种元素进行（图2），可以分为3类：①Pb-Zn-Cu-Bi，为高-中温亲硫元素组合，反映高-中温热液对该区成矿作用的影响；②Ag-Hg，为低温亲硫元素组合，反映区内低温热液作用；③Au-As-Sb，为低温亲硫元素组合，是区内相关性最好的一组元素，相关性系数达0.8以上，Au为区内主要成矿元素，而As、Sb作为前缘晕元素对Au具有一定的指示作用[4]，说明后期低温热液作用对Au富集成矿起决定性作用。

2）因子分析：对水系沉积物样品数据进行因子分析（表2），以累积百分数65.298%为准，可提取3个因子，代表了原始数据变量中绝大部分信息，根据因子荷载大小，F1因子所占的百分比及特征值大，代表主矿化期，主要表现为低温热液中Au、As、Sb的聚集成矿，说明区内形成Au、As、Sb矿（点）床的可能性较大，F2（Pb、Zn、Cu、Bi）、F3（Ag、Hg）对F1因子的影响微弱，说明区内Au、As、Sb矿化作用可能比较集中，基本由一次矿化期形成；F2因子所占的百分比及特征值较高，代表区内高—中温热液活动期，可能与燕山期中酸性岩浆侵位、区域变质等地质事件有关；F3因子代表了区内的低温热液活动，而F1、F2对F3因子的影响微弱，反映了评价区内成矿过程中岩浆、热液活动的多期性。

表2 金木达—南木达地区成矿元素因子荷载特征

图3 评价区9种元素的Q-Q图

3.3 元素的分布模式

地球化学元素含量的分布特征反映了地质现象的结构特征，是区域地质过程和局部地质过程造成的元素富集的结果[8]。采用Q-Q图法对评价区1∶5万水系沉积物数据中的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg九种元素进行对数正态分布检验（图3）。从图3可以看出，严格来说评价区的9种元素的分布模式均不服从正态分布或对数正态分布，而是呈明显的正向偏斜或幂型拖尾分布。

3.4 元素含量的分形特征

地球化学场是一种非稳定场[12]，元素在地球化学场中的分布本身就具有不均匀性和区域随机性，由于地球化学取样和对样品进行的各种化学分析结果常具有不确定性，普通的统计方法在研究地球化学元素分布规律时并不考虑样品的空间分布和统计特征随空间度量尺度的变化性[13]，而新兴的分形几何是刻画空间不规则形体的一种比较有效的工具，且分维值可以表征空间不规则形体的确定性本质[14]。元素的分维特征可以确定元素组合特征，反映元素含量的空间分布规律，准确求出元素在某区域范围内或地质体中的背景值，划分成矿作用及成矿过程的期次，判定成矿强度的大小，评价地质体的含矿性[15]。

分数维最基本的定义是:利用粗视化的程度r和在此时被观测的个数N（r），通过定义：D=-lgN（r）/lgr；式中：r表示元素含量；N(r)表示元素含量大于r的样品数；D为分形的维数。如果把r和N(r)标绘在双对数图上，元素含量各点大致在一条线上分布，利用直线的斜率可以求出D值[16]。

评价区元素的多重分维分析可以看出（图4），9种元素的分维曲线基本相似，均能用两条直线拟合，其低值区分维数D1代表了各元素的背景分布，高值区分维数D2代表了与区内矿化作用有关的元素地球化学异常分布。Au、As、Sb元素的分维值D2相对较小，表明主要成矿元素的空间离散程度高，分布范围广，易富集形成实质性的地球化学异常，为寻找金矿(化)体提供了非常有利的线索。Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Hg元素的分维值D2相对较大，表明这些元素含量的空间离散程度低，分布较均匀，不易形成实质性的地球化学异常。

表3 金木达—南木达地区水系沉积物元素异常下限值

图4 评价区9种元素的多重分维

3.5 确定元素异常下限

元素地球化学异常下限的确定是勘查地球化学运用于地质找矿的成败关键，一般采用均值+2倍标准方差，其计算的前提是地球化学数据符合正态分布或对数正态分布。在没有受地质成矿作用影响的一定区域空间范围内，微量元素的分布一般均服从正态分布或对数正态分布，但在地质成矿条件较好的区域，受地质构造、区域变质、岩浆热液活动等地质作用的影响，元素在多次地质事件中，经历了不同程度的地球化学作用，空间分布表现出多重分维特征。研究成果表明，每个元素的低分数维反映了背景场的自相似性空间结构特征,高分数维反映了区域地球化学异常场的空间结构特征，通常情况下，异常场的无标度区的下界值为异常场的异常下限，这样确定的异常下限具有数值稳定,不受勘探区面积影响和理论基础扎实的优点[18]。因此，分形方法和技术在区域化探元素异常下限确定方面得到了众多学者的青睐[19-20]。

将传统方法与分形方法确定的9种元素异常下限进行对比发现，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg九种元素的传统统计方法确定的异常下限均高于分形方法确定的异常下限。根据表3的数据制作两种方法所确定异常下限的Au元素地球化学异常图（图5），并将该地区已知矿点与异常图进行了叠合。

从图5可以看出，传统方法圈出的异常面积小，数量少，且与已知矿点不吻合，遗漏了地质找矿综合研究所需的其他矿化异常信息，而应用分形方法确定的异常下限圈定的异常区域与实际矿（床）点的分布位置吻合完好，未遗漏对区内找矿有指示作用的弱矿化信息。对比分析表明在该区应用分形方法确定的元素异常下限进行圈定异常时，可以增大异常的面积，避免漏掉有用的弱异常信息，从而更好地指导区域找矿工作。

图5 Au异常空间分布对比

4 综合异常特征及找矿远景区划分

图6 如伊沟—卓钦远景区单元素异常分布

在综合异常评序、解译、推断的基础上，剔除区内已知金木达金矿床、南木达金矿床引起的元素地球化学异常，经过野外矿产地质调查评价工作，以确定的主成矿元素为基础，结合区域成矿地质条件，圈定了具有一定找矿潜力的的远景区2处，分别为如伊沟—卓钦（Au）找矿远景区、昂阔（Au）找矿远景区。

4.1 如伊沟—卓钦找矿远景区

如伊沟—卓钦找矿远景区内包括KD2与KD3综合异常（图6）。异常区出露的岩性主要为三叠系新都桥组炭质绢云板岩、绢云石英千枚岩、粉砂质板岩，为区内主要的金矿赋矿地层；北西西向断裂十分发育；出露有较多的闪长玢岩、花岗闪长斑岩等中酸性脉岩以构造透镜体形式分布于断裂带之中；具褐铁矿化、硅化等矿化蚀变。KD2综合异常包含的规模较大的异常有Au3异常，其中Au3异常面积为9.41km2，w(Au)极大值达到92.80×10－9，平均异常强度为 3.70×10－9。KD3综合异常包含Au、As共2种单元素异常，其中规模较大的异常有Au4、As4两个异常，Au4异常面积为15.05km2，w(Au)极大值达到 89.00×10－9，平均异常强度为 3.30×10－9；As4异常面积为 15.75km2，w(As)极大值达到 249.00×10-6，平均异常强度为 2.17×10－6（表 4）。

远景区位于已知的金木达金矿、南木达金矿之间的延伸地带，元素异常沿金木达—南木达断裂带大致呈北西西向带状延伸，Au、As异常规模面积较大，浓集中心明显，异常值较高，叠加性良好，KD2空间上完全包含了已发现的如伊沟金矿点，找矿远景良好。

表4 如伊沟—卓钦远景区异常参数统计

4.2 昂阔找矿远景区

昂阔找矿远景区内主要为KD5综合异常（图7）。区内包含的单元素异常有3种（Au、As、Sb），异常所在地区出露岩性主要为三叠系新都桥组炭质绢云板岩、粉砂质板岩，三叠系侏倭组砂板岩；发育一系列北西向断裂构造；出露有较多的闪长玢岩、花岗闪长斑岩等岩脉以及石英闪长岩、闪长岩的小岩体。KD5综合异常包含的规模较大的异常有 Au28、As13和Sb5，其中Au28异常面积为1.15km2，w(Au)极大值达到 105.00×10－9，平均异常强度为 26.38×10－9；As13异常面积为7.81km2，w(As)极大值达到629.00×10-6，平均异常强度为2.55×10-6；Sb5异常面积为8.46km2，w(Sb)极大值达到 40.00×10－9，平均异常强度为 2.52×10－9（表 5）。

远景区内 Au、As、Sb异常三级浓度分带完整，套合性良好，浓集中心明显，异常展布形态受金木达—南木达断裂带控制，呈北西西向似长条状分布，Au异常虽然面积不大，但峰值大，平均强度高，As、Sb异常面积大，峰值高，与Au套合性良好，包围着 Au异常，说明远景区内剥蚀较浅，深部找矿潜力较大。