博格达山东段原生晕地球化学异常特征及评价

玉苏普艾力·喀迪尔

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

·地质与矿业工程·

博格达山东段原生晕地球化学异常特征及评价

玉苏普艾力·喀迪尔*

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

在博格达山东段利用原生晕地球化学研究的方法，对一些成矿元素的原生晕进行了分析与评价。成矿元素定量分析结果表明，Cu、Zn、As等3种元素在研究区为强富集元素，Pb、Co为富集元素；多元统计分析显示主成矿元素Cu与Zn、Pb具有较强的相关性，其相关系数分别为0.544、0.416，R型聚类划分出的Cu-Zn-Pb，Hg-Cr-Au组合代表与铜矿化有关的亲硫、中温环境；单元素具有水平分带性，以单元素异常下限值和陆壳克拉克值为划分标准，圈定了4个Ⅲ级化探异常带，并根据原生晕元素富集赋存特征、组合特点及空间分布特征，初步评价认为研究区Cu-Pb-Zn-Cr-Au-Hg多元素叠加异常为找矿有利地段。

博格达山；化探；原生晕；隐伏矿体

研究区大地构造位置属于天山造山带东段、天山—兴蒙造山系准噶尔弧盆系与准噶尔—吐哈地块的衔接地带，北邻准噶尔盆地，南为吐哈地块，东邻卡拉麦里蛇绿岩缝合带，是个弧后裂陷盆地Cu-Fe-Au-硼—油页岩—石油—天然气—磷—盐类矿带［1-5］，该区已发现西地铜矿、博斯塘铜矿、克里库尔铜矿、达乌特萨依铜矿等海相热液矿床。综合地质资料及实地踏勘发现，该地区晚石炭纪早期形成的辉绿岩与玄武岩为同源产物，形成于拉张环境，最终呈顺层侵入产出［6-7］。博格达山东部铜矿化与中—上石炭统及二叠系中—基性火山岩、火山碎屑岩、及侵入岩关系密切［8］。新疆维吾尔自治区地质调查院在该区域开展1∶20万和1∶50万区域化探扫面等研究工作（2004），发现Ag、Au、Cu、Mo、Ni单元素异常发育广泛，认为区内同类热液矿床的形成十分有利。本次研究是在前人区域地质—地球化学勘查基础上，对该区进行大比例尺岩石地球化学扫面工作，并进行系统的分析，结合区域找矿模型，确定研究区主成矿元素的共生组合关系和赋存规律，通过评价原生晕的空间分布特征圈定成矿有利地段，为今后综合找矿工作提供科学依据。

1　研究区概况

1.1地质特征

区内出露地层主要为上石炭统柳树沟组、祁家沟组和上二叠统卡拉岗组。柳树沟组（C2l）岩性组合为下部灰绿色凝灰岩、凝灰质砂岩、灰褐色凝灰岩局部夹英安岩；中部灰绿色—紫红色玄武岩、杏仁状安山玄武岩、闪长岩、紫红色火山角砾岩和辉绿岩；上部为灰绿色—灰色凝灰岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质砾岩，局部夹灰岩透镜体。岩性组合总体由火山碎屑岩—火山岩相建造向细碎屑岩建造演化。祁家沟组（C2qj）岩性组合为底部灰黑色粉砂岩、紫红色细砂岩、砂砾岩、砾岩，顶部灰色—深灰色细砂岩、粉砂岩夹紫红色安山岩、灰白—青灰色微晶灰岩，局部夹中基性火山岩。岩石组合表现为一套海陆交互相陆源粗碎屑岩—碳酸盐岩建造，局部夹有火山岩，属于一套火山岩—粗碎屑岩组合。卡拉岗组（P2k）岩性以酸性火山岩及碎屑岩为主。下部为灰绿色粗砂岩、凝灰砾岩，凝灰砂岩、火山角砾岩夹霏细斑岩、流纹岩、安山玢岩、凝灰岩及粉砂岩；上部为霏细斑岩、流纹岩、酸性凝灰岩夹钠长斑岩、安山玢岩、火山角砾岩及粉砂岩。含植物化石，下与上石炭统祁家沟组呈断层接触（图1）。博格达山脉广泛分布贯穿于石炭纪火山岩地层中的层状辉绿岩侵入体，主要分布于七角井组、柳树沟组中。辉绿岩单层厚度约0.5～200余米，个别达1000m，延伸数十到数千米，最长达20km。区内辉绿岩多为顺层岩床，产状与上下岩层平行，和围岩一起褶皱。辉绿岩为热侵入，岩体上下接触面均有1m左右的角岩化带。区域断裂活动是成矿物质活化、迁移的主要动力来源。区内的构造主要以断裂为主，主断裂的走向西北，与地层走向呈一定的夹角。区内有许多次级断层，对成矿有一定的控制作用。

1.2区域地球化学特征

据新疆维吾尔自治区地质调查院1∶20万和1∶50万区域化探扫面（水系沉积物测量及少部分岩屑测量）资料处理结果，研究区内Ag、Au、Cu、Mo、Ni单元素异常广泛发育，其中西段以Cu、Mo为主，东段以Au、Ag、Ni为主。

研究区作为东天山地球化学块体的一部分，其中Au、Mo、Hg、Cu、Sb、Ni、Ag、Pb、Zn、W、Ni元素衬值1.0左右，总体属正常分布；Au、Mo、Hg等元素衬值大于1.2，趋于明显富集状态。除Zn元素外，Au、Hg、Sb、Cu、Ag、Pb、W、Sn、Mo、Ni等元素均处于不均匀分布（变化系数大于1.0），尤其是Au、Hg、Sb、Cu、Ag、Pb、 W、Sn等元素变化系数在1.4以上，Au、Hg、Sb、Cu等个别元素变化系数大于2.0，说明这些元素很容易在局部地区富集成矿。

区域内发育两处综合化探异常，博格达—七角井Cu、Au、Zn综合异常带和大南湖Cu、Ni、Au综合异常带。其中博格达—七角井Cu、Au、Zn综合异常带位于东天山博格达—七角井—白石头一带，东西向长约500km，以Cu、Au、Zn为主，其次有Pb、Ni、Sb、Sn、As、Hg、Mo等异常。异常强度及面积较小，分布零散，多呈单元素异常分布，仅在少部分地区形成多元素异常集中区：如博格多Cu、Pb、Zn、Ni异常集中区；七角井—吴家庄子Cu、Au、Ni、Sb、Pb异常集中区；沁城Sn、Sb、Cu、Ni、Pb异常集中区。

图1　研究区区域地质图1.第四系洪积层；2.第四系沼泽沉积层；3.上二叠统卡拉岗组；4.上石炭统祁家沟组；5.上石炭统柳树沟组；6.下石炭统七角井组；7.石炭纪花岗岩；8.石炭纪辉绿岩；9.石炭纪闪长岩；10.地质界线；11.断层/压性冲断裂；12.矿化点/矿点；13.铜矿床；14.研究区位置

2　成矿元素统计与分析

原生晕找矿方法是利用矿体或其他地质体周围赋存在岩石中的地球化学分散晕进行找矿的地球化学方法［9］。国内外金属矿床原生晕研究表明，原生晕方法是地球化学寻找金属矿床最有效的方法。应用原生晕方法能在矿床不同勘查阶段追踪盲矿体、确定矿体赋存部位，可指导矿区外围及区域成矿带上的矿点或异常分类评价，提高中大比例尺的矿产预测水平，还可为研究控矿因素、矿床成因、矿质来源、围岩蚀变等提供地球化学证据和基础资料［9-10］。本次工作首先对研究区基岩33种元素应用高精度X荧光分析仪（innox α-5000）进行测量，分析基岩微量元素特征。前人依据元素的地球化学性质、异常元素的空间组合及成矿关系，将Cu-Pb-Zn型多金属矿床相关的元素异常划分为（1）直接指示元素Cu、Pb、Zn；（2）间接指示元素Cd、As、Ag、Bi、Hg等［11］。本文主要对Cu、Pb、Zn、Co、Ni、As、Mo、Cr、Au、Hg等10种元素加以统计和定量分析，研究成矿元素的分布和富集规律。

2.1成矿元素定量分析

由于地质作用过程的长期性、多期性和复杂性，导致部分元素的含量在地质体中呈现富集或贫化。这种富集或贫化是基于区域元素背景值之上的高低变化，与地质体之间存在着一定的函数关系。通过对研究区中的所有剖面上的岩石化探样的光谱定量分析结果统计，将元素的富集与贫化以浓度克拉克值划分为4个级别，即小于0.8属贫化，0.8～1.0正常，1.0～2.0富集，大于2.0强富集。

表1　研究区微量元素地球化学参数表

绝大多数热液矿床，元素富集地段的矿化蚀变强度高、规模大、种类多、蚀变复杂，即值越大、富集程度越高、分异程度越强烈，成矿的潜力越大［12］。由表1可知Pb、Co元素浓度克拉克值均1.0～2.0，说明这两种元素在研究区是富集的。Cu、Zn、As元素的浓度克拉克值均大于2，说明Cu、Zn、As等元素在勘查区为强富集元素。Au、Ag、Cr、Ni、Hg元素均低于克拉克值，属贫乏元素。

2.2成矿元素组合分析

地球化学信息是最直接的找矿信息，在地球化学数据处理中，多元统计分析方法得到越来越广泛的应用。地球化学元素之间的关系可以通过其量值之间的统计分析途径揭示，并通过元素量值的统计分析还可以推测元素在成矿过程中的演化特征，进而为预测工作提供有用信息，这些分析方法可以从各种复杂而零乱的数据中提取出种种规律性［13-14］。

相关性分析相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间的相关关系的一种统计方法。本文主要对研究区上述10种元素（随机变量）进行相关性分析，检验了各元素之间相关程度（表2）。

由表2可知，与主成矿元素Cu相关度较高的元素依次为Zn、Pb、Ni、Hg、Ag、Cr、Co、Au，其中Cu与Zn、Pb具有较强的相关性，其相关系数分别为0.544、0.416。此外，Zn与Co、Ni，Ag与Co、Hg、Au，Hg与Cr、Co、Ni，Cr与Au存在明显的正相关，其他元素之间相关性不明显，反映了成矿元素与伴生元素的组合特征和大致的成矿环境。

R型聚类分析聚类分析是根据分类事物个体间关系的紧密程度或近似程度而进行的聚合分类。利用SPSS软件，对研究区Cu、Pb、Zn、Co、Ni、As、Mo、Cr、Au、Hg等10种元素进行R型层次聚类分析，使用Between-groups linkage（类间平均链锁法），在测量距离上使用适合于R型聚类的Pearson correlation（相关系数距离），聚类谱系图（图2）。

根据地球化学原理，在成矿过程中地球化学性质相近的元素，常共同迁移，共同沉积，首先聚集在一起［15］。从图2中可以看出，当距离系数小于等于5时，可把元素聚类为两类，第一类为Cu-Zn-Pb组合，表明它们的化学性质基本相同，性质比较活泼，反映了矿体前缘晕元素的组合特征，第二类是Hg-Cr-Au组合，反映了尾晕元素的组合特征，代表与铜矿化有关的亲硫、中—高温环境。当距离系数大于5时，Ni、As、Co、Ag四个元素各成一类，且分别与其它元素聚类呈现正相关水平，反映出高温成矿元素相对于主成矿元素的异常矿化程度较高，其中各元素之间的相关水平较低可以反映出矿体的形成是一个多阶段成矿的过程。总体来说，R聚类分析得出的结果和原生晕相关性分析中前缘晕元素、尾晕元素的组合特征基本一致，（Cu、Zn、Pb）和（Hg、Cr、Au）关系密切，隐伏矿体成矿温度差异较大，这与研究区成矿在时间上先后，空间上又相互叠加有关。

表2　研究区各元素相关系数表

图2　研究区各元素聚类分析谱系图

3　原生晕地球化学异常特征及评价

元素的空间分布规律研究是勘查地球化学的核心，它是揭示地球化学元素空间富集和变化规律的重要途径之一［16-17］。统计显示，研究区各元素含量概率分布形式基本符合正太分布，满足元素含量空间分析的条件。本文选择成矿共生组合关系密切、相关程度较高的Cu、Pb、Zn、Hg、Au、Cr等6种元素，进行微量元素空间分析。

3.1单元素异常特征

在Arcgis平台下，以研究区异常含量下限值为标准，运用克里金插值法做出了Cu、Pb、Zn、Hg、Au、Cr 等6种元素的含量等值线图，直观反映其空间分布规律和富集程度（图3）。

Cu异常主要分为3个异常区，其中，异常1区分布在C2l地层中，位于主断裂带的南侧，异常具有二级分带性，异常外带面积较大，异常较明显，最高值为709× 10-6，该异常在受到北西向断层控制的同时也受到地层的控制，地层走向近东西，倾向160°，达乌特萨依铜矿位于异常1区的南侧，说明该区域成矿条件良好。含有异常的岩石主要为辉绿岩、凝灰岩和闪长岩，地表局部可见褐铁矿化。异常2区也分布在C2l地层中，面积相对较小，该异常区北侧发现小规模的黄钾铁钒蚀变带。异常3区所在的地层为C2qj，发现大量的硅孔雀石，在博格达—哈尔里克成矿带上硅孔雀石与孔雀石伴生，是寻找铜矿床的重要标识，但地表未见孔雀石化，岩石主要为玄武岩。Zn异常分布面积较大，异常1区元素分布受该区主断层的控制，断层北侧一带的富集程度较高，含有异常的岩石主要为基性—中性火山岩为主，异常2区和3区异常面积相对较小，但与Cu异常吻合。Pb异常分布较分散，Pb是Cu的共生元素，Pb异常1区与Cu异常1区套合性较好。Hg是热液活动的指示元素，异常面积较大，主要分为4个异常区，构造和地层对异常控制较明显，分布于C2l和C2qj地层中，Hg异常1、2、3区与Cu异常区套合性显著，说明异常区热液活动强烈。Cr异常相对集中在异常2区和3区中，与相应的Cu异常相吻合，并异常2区的异常中心较明显，具有二级分带性，最高值为4660×10-6，Cr异常的出现可能和较深部辉绿岩有关。研究区Au异常分布比较分散，面积较小，异常2区元素富集相对集中，与Cu异常2区相套合。

3.2综合异常特征及评价

单元素空间分布规律虽然反映了研究区内成矿的可能性以及具有多期、多源的特点，但单元素的含量异常对于指示矿床所在位置存在着很多不确定性，只有多元素综合异常才能有效的反映矿体的存在。所以本研究在单元素异常确定的基础上，根据成矿元素的共生组合规律和空间分布特征，初步圈定了四个Ⅲ级化探综合异常带。

综合异常显示：异常Ⅰ区位于主断裂带的南侧异常面积较大，受到北西断层和地层控制，异常浓集中心较明显，Pb、Zn、Hg等多元素异常带与Cu异常相叠加，其中Cu、Zn为强富集元素，Pb为富集元素，Hg为热液活动的指示元素，达乌特萨依铜矿位于该异常区的南侧，说明该区域成矿条件良好；异常Ⅱ区内发现大量的硅孔雀石，在博格达—哈尔里克成矿带上硅孔雀石与孔雀石伴生，是寻找铜矿床的直接找矿标志，异常的载体岩石主要为玄武岩，Cu异常与Zn、Hg、Cr、Au等多元素异常带叠加性较好，元素组合复杂，呈不规则状分布，浓集中心明显，其中Cu、Zn为强富集元素，Cr为富集元素，Hg为热液矿床的前缘晕元素，说明铜异常区热液活动强烈，为中—高温热液成矿元素组合；异常Ⅲ区的面积相对较小，异常中心明显，Cu异常与Zn、Pb、Hg、Cr多元素异常套合性较好，其中Cu、Zn为强富集元素，该区北侧发现小规模的黄钾铁钒蚀变带；异常Ⅳ区内Cu、Zn、Pb、Hg异常相叠加，其中Hg异常的面积较大，呈不规则状分布，但该区Cu、Zn、Pb异常均不显著，地表未发现矿化蚀变现象，需要进一步查证。

根据大比例尺岩石地球化学测量中的成矿元素空间分布规律和组合特点分析，可以认为矿床的形成与中—基性岩浆岩及成岩后的热液充填成矿作用有关。具有亲铜性的中—基性岩为铜矿床的形成提供了物质来源。在晚石炭纪至早二叠纪期间，该地区转入碰撞造山阶段，逆冲构造极为发育，不仅为成矿过程提供了动力，也为成矿提供了导矿、容矿的空间。另外，该区剥蚀程度相对较浅，异常Ⅰ区深部工程验证发现矿体主要赋存于24m以下的岩体中。

图3　研究区单元素异常图

4　结论

（1）研究区地层和断裂构造对成矿元素异常的空间分布和富集程度的控制较明显，C2l、C2qj地层和北西向主断裂为重要找矿标志；区内Ag、Au、Cu、Mo、Ni单元素异常广泛发育，并伴随有铜、金等的矿化，这是铜、金成矿的直接标志。

（2）成矿元素定量分析与多元统计结果表明，Cu、Zn、As等3种元素在勘查区为强富集元素，Pb、Co为富集元素，Au、Ag、Cr、Ni、Hg元素属贫乏元素；（Cu、Zn、Pb）和（Hg、Cr、Au）关系密切，代表亲硫的中—高温成矿环境。

（3）根据成矿元素共生组合特点、空间分布规律以及所处的地质条件，圈定了具有找矿意义的4个化探综合异常区。评价认为，Cu-Pb-Zn-Cr-Au-Hg等多元素叠加异常的存在，是博格达东段地区寻找该类铜矿床的重要地球化学标志。

［1］李平，刘伟，朱志新，等.博格达西段三个山石英闪长岩体地球化学特征、年代学及地质意义［J］.新疆地质，2013，9（3）：162-166.

［2］潘桂棠，肖庆辉，陆松年，等.中国大地构造单元划分［J］.中国地质，2009，36（1）：1-28.

［3］汪帮耀，姜常义，李永军，等.新疆东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩的地球化学特征及大地构造意义［J］.矿物岩石，2009，29（3）：74-82.

［4］李文铅，马华东，王冉，等.东天山康古尔塔格蛇绿岩SHRIMP年龄、Nd-Sr同位素特征及构造意义［J］.岩石学报，2008，24（4）：773-780.

［5］董连慧，冯京，等.新疆成矿单元划分方案研究［J］.新疆地质，2010，28（1）：1-15.

［6］田黎萍，王金荣，等.新疆博格达山东段早石炭世火山岩地球化学特征及其构造意义［J］.兰州大学学报，2010（8）：30-35.

［7］王金荣，李泰德，等.新疆博格达造山带晚古生代构造—岩浆演化过程：火山岩组合及地球化学证据［J］.岩石学报，2010，26 （4）：1103-1112.

［8］周锦.新疆东部（博格达—哈尔里克）铜—多金属成矿带成矿条件及找矿方向探讨［J］.新疆有色金属，2006.

［9］刘崇民.金属矿床原生晕研究进展［J］.地质学报，2006，80（10）.

［10］邢利琦，刘炳璋.矿床原生地球化学晕分带性研究［J］.四川地质学报，2011，31（4）.

［11］刘崇民，李应桂，胡树起.黄铁矿型铜多金属矿床地球化学元素组合及找矿评价标志［J］.物探与化探，2000，24（6）.

［12］王玉玺.新疆博格达山东段晚古生代水系沉积物及成矿意义的研究［M］.兰州大学出版社，2010.

［13］王晓悦.多元统计分析法及其在古沉积环境研究中的应用［C］//全国数学地球科学与地学信息学术会议论文集，2009.

［14］ Williams TM，Gunn AG.Application of Enzyme Leach Soil Analysis for Epithermal Gold Exploration in the Andes of Ec⁃uador［J］.Applied Geochemistry，2002（17）：367-385.

［15］刘士林，林舸，周叶，等.南堡凹陷沉积岩化学元素分布特征及多元统计方法研究［J］.地质与资源，2006，9（3）.

［16］柳炳利.原生晕地球化学异常分析及深部盲矿预测［M］.成都理工大学出版社，2012.

［17］钟仁，赵志军，廖蕾，等.综合物化探方法在乌兰德勒钼矿勘查中的应用［J］.物探与化探，2010，6（3）：275-280.

Primary Halo Characteristics and Evaluation of GeochemicalAnomalies of Eastern Bogda Mountains

YUSUPUAili
（Institute of Geology and Mining Engineering Xinjiang University，Urumqi Xinjiang 830047，China）

Primary halos of some ore-forming elements are analyzed and evaluated through the primary halo geochemical methods in eastern Bogda Mountains.The trace quantitative analysis results of ore-forming elements in Eastern Bogda Mountains showed that，three kinds of elements Cu，Zn，As are strong enriched elements in the study area and Pb and Co are enriched elements.Multivariate statistical analysis showed that the main metallogenic elements Cu has a strong correlation with Zn and Pb，the correlation coefficients is 0.544 and 0.416 respectively，R clustering of Cu-Zn-Pb combination and Hg-Cr-Au combination represents copper mineralization related to ore-forming elements combination，near sulfur and medium temperature environment.Single element has the horizontal zoning feature，according to the geochemical primary halo of element enrichment and occurrence characteristics and combined the characteristics and spatial distribution characteristics，with a single element anomaly lower limit and continental crust Clark value as the division standard，fence fourⅢgrade geochemical anomaly belt and the anomaly evaluation result inferred that，existing of Cu-Pb-Zn-Cr-Au-Hg multi elements superimposed anomaly is favorable for prospecting in the study area.

Bogda Mountain；geochemical exploration；primary halo；concealed ore body

P632

A

1004-5716（2016）04-0096-06

2015-04-16

2015-04-20

玉苏普艾力·喀迪尔（1987-），男（维吾尔族），新疆喀什人，新疆大学地质与矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：地球探测与信息技术。