黑龙江省新林—塔源地区地球化学特征及成矿远景预测

2018-06-21乌日根李新鹏

中国地质调查 2018年3期

乌日根，庄倩，李新鹏

(黑龙江省地质调查研究总院，哈尔滨 150036)

0 引言

地球化学数据的统计特征可以刻画元素的地球化学分布规律[1]。利用多元统计方法，不仅可以划分地球化学背景与异常，还可以描述元素的共生组合规律[2-3]。常用的多元统计方法是因子分析和聚类分析。黑龙江省内的1∶5万化探工作开展较少，20世纪80年代以后，陆续在省内的主要矿集区(带)开展了1∶5万的化探查证工作[4-5]，而新林—塔源地区曾经为1∶5万水系沉积物测量的空白区。本文在“黑龙江省大兴安岭地区呼中—塔源铅锌多金属成矿区矿产调查评价”项目工作的基础上，对新林—塔源地区成矿地球化学条件进行综合研究，总结区域地球化学特征，结合分类组合异常解释评价，为新林—塔源地区矿产勘查工作提供参考。

1 研究区地质背景

研究区位于额尔古纳地块的东段，属额尔古纳燕山期铜、铅、锌、金、银、钼、铀 Ⅲ级成矿区(带)。大地构造位置处于大兴安岭额尔古纳地块与大兴安岭早古生代陆缘增生带结合部位。研究区地质发展历史漫长，自新元古代以来经历了漫长的沉积盖层发育及多期次强烈的构造岩浆活动，尤其燕山期的岩浆活动最为强烈，对成矿起决定性作用。区内已发现中型矿床1处、小型矿床1处，矿(化)点多处。

1.全新统现代堆积层； 2.上更新统阶地冲积层； 3.下白垩统甘河组； 4. 下白垩统光滑组； 5. 下白垩统白音高老祖； 6.上侏罗统塔木兰沟组； 7.上石炭统新伊根河组； 8.下石炭统红水泉组； 9.下寒武统—新元古界倭勒根岩群大网子组； 10.下寒武统—新元古界倭勒根岩群吉祥沟组； 11.古元古界兴华渡口岩群； 12.早白垩世正长花岗岩； 13.早白垩世石英二长岩； 14.早白垩世二长花岗岩； 15.早白垩世花岗闪长岩； 16.晚侏罗世正长花岗岩； 17.晚侏罗世石英二长岩； 18.晚侏罗世花岗闪长岩； 19. 晚侏罗世石英二长闪长岩； 20.早石炭世碱长花岗岩； 21.早石炭世正长花岗岩； 22.早寒武世花岗岩； 23.早寒武世花岗闪长岩； 24.早寒武世石英闪长岩； 25.早寒武世变辉长岩； 26.花岗斑岩； 27.闪长岩； 28.实测断层； 29.火山线、环型构造； 30.推测断层； 31.矽卡岩型铅锌铜矿； 32.热液型铅锌铜矿； 33.火山热液型铅锌矿； 34.火山热液型钼矿； 35.接触交代型铜矿

图1研究区区域地质矿产简图

Fig.1Sketchofgeologyandmineralresourcesofthestudyarea

2 地球化学特征

水系沉积物测量工作的采样密度为4～5点/ km2。采样点布置在最大限度控制汇水面积处，布置合理均匀分布，采样点主要分布在二级水系的上游区段和一级水系沟口，当一级水系较长时，在水系中间再布置采样点，使每个采样点控制的汇水面积在0.125～0.25 km2之间。采样介质为可以代表基岩成分的岩屑物质，在采样点沿水系上下20～30 m范围内多点采集合成一个样品，过筛粒级为-10～+60目。无法采取水系沉积物样品的山坡或山脊处，采用残坡积层土壤样品代替水系沉积物样品，土壤样品采集深度一般在50～60 cm，选取的粒度为-10目。

2.1 变异系数特征

Pb、Sb、Bi 3种元素在各地质体中变异系数变化较大： Pb，0.38～3.62； Sb，0.34～2.58； Bi，0.62～6.63。这表明上述元素在各地质体中分布不均匀，可能在局部发生富集。在白音高老组、倭勒根岩群地质体中各元素变异系数相差较大，变异系数大的元素可能受矿化作用的影响而发生了局部富集。因此，在白音高老组及倭勒根岩群地质体中应注意寻找金、银、铜、铅等以铜为主的有色金属矿产。研究区内各地质体中的元素变异系数特征如表1所示。

表1 研究区元素地球化学参数统计表

(续表)

2.2 相关性分析

由各元素相关系数统计(表2)可以看出，Cr与Ni为强正相关关系，Cr、Ni与Mo呈负相关关系，表明富Cr、Ni的地质体中W、Mo等元素相对贫瘠。Cu与Pb、Zn有中等的正相关关系，与其他元素的相关系数均相对较小，表明研究区主成矿元素中Cu、Pb、Zn与其他成矿元素没有强烈的相关关系，这进一步说明了Cu、Pb、Zn 3种元素成矿可能来自同一岩体或同一成矿阶段[6]。Au仅与Ag、As、Cu呈中等的正相关关系，表明Au若发生成矿作用，很可能与Ag、As、Cu相伴，而其成矿可能与其他元素形成于不同的阶段。Mo的表现很特殊，趋于独立分布，说明Mo成矿作用的发生可能来自某一岩体或形成于某一独立的成矿阶段[7-8]。

表2 各元素相关系数统计

注：样品数n=5 125，在0.01水平上显著相关。

2.3 因子分析与聚类分析

2.3.1 因子分析

为进一步了解研究区元素之间的相关性及其空间分布特征，对研究区水系沉积物样品中的13种元素进行R型因子分析(表3)。由计算结果可知，前4个因子的特征值大于1且方差贡献率最大，累计方差贡献率为57.15%，基本可代表各元素的地球化学信息。把特征值>1作为入选主因子的标准，共抽取了4个主因子(f1—f4)，方差贡献率分别为24.19%、14.60%、10.39%、7.96%。

由于主因子的初始因子模型并不符合简单结构准则，中等负荷载的较多出现不利于对因子进行合理的地质解译[9-10]。因此，在使用主成分方法提取因子后，对其进行正交旋转，表4为旋转后的因子模型。由表4可知，各变量在正交旋转因子上的负荷载差异明显，同一因子的正交旋转因子向两级分化，中等负荷载趋于消失，所以经过正交旋转法获得的因子模型更有利于进行合理的地质解译。

然而这仅仅是一个对比吗？一个海德格尔由之引出文章主题的对比？确实，这个对比至少提供了一种区分，表明柏拉图的真之学说不是一种现成可用的知识。不过，这种对比是如何可能的？我们从何处来看、又着眼于何处才可能把那并非现成摆在面前供人使用的“未被道说者”放在可把握的科学知识之旁并且还要形成“对比”？我们已经看到，在这两句话表达出的“对比”中，“对比点”恰恰在于人与“知识”或“学说”的关系，在两种关系中，人处在不同的位置上。知识被置于人们面前，人们使用知识；人遭受学说，为学说用力。这里发生了一种位置的转变。稍加细心还会发现，随着这种转变，“人”也从复数变成了单数。

表3 元素因子分析相关结果

表4 元素初始因子与正交旋转因子模型

F4为W、Mo、Bi组合，是热液矿床中的尾晕元素[8]。三者的地球化学特征相近，多受酸性岩体的影响在局部发生富集。从元素的地球化学分布特征发现，该组合与燕山期的花岗岩关系最为密切，研究区内W、Mo、Bi主要富集在早白垩世及晚侏罗世的正长花岗岩、二长花岗岩体中。

2.3.2 聚类分析

根据R型聚类分析谱系图2可以看出，在0.2的相似水平上，区内13种元素可以分为4种组合关系。

图2 各元素R型聚类分析谱系图

(3)W、Bi组合。研究区内的高温成矿元素，主要富集在早白垩世及晚侏罗世的正长花岗岩、二长花岗岩体中。

从聚类分析结果发现，研究区内主要成矿元素中Pb与Cu的关系最为密切。通过聚类分析与因子分析结果的比较，二者对区内元素共生组合类型的划分基本一致。不同点为聚类分析中Mo独立分布，考虑到Mo与W、Bi同为高温热液成矿元素，Mo的分布又与酸性侵入体的关系密切，所以本文把Mo与W、Bi放在同一组讨论。

3 元素组合异常特征与解释评价

结合异常区出露的地质与构造环境，通过对矿集区成矿元素、前缘晕元素、尾晕元素组合异常特征的探讨，总结出矿集区内异常出现的地质意义。各元素异常下限的计算公式为

T=C0+K×S

。

(1)

式中：T为异常下限；C0为背景平均值；S为标准离差；K为可靠性系数，取值为2。最终按各元素异常下限的1、2、8倍圈定异常的外、中、内带。参考元素因子分析与聚类分析的结果，将13种元素划分为4个组合类型，分别探讨各元素组合在新林—塔源地区的分布特征并解释其出现的地质意义，并运用原生晕分带性原理推测区内具有找矿潜力的组合异常地段[12]。

3.1 铬镍组合异常

由图3可以看出，Cr、Ni在区内异常强度、面积虽然较小，但异常一般都是同时出现，在空间分布上基本重合。在塔源东部二者均有明显的富集趋势，这主要受控于该区域出露的早寒武世变辉长岩(基性岩体)，并不能反映为矿致异常。在矿集区Cr、Ni没有明显异常出现，原因是矿集区的赋矿地层主要为白音高老组的酸性火山岩及火山碎屑岩，因此可以推断与成矿有关的幔源岩浆活动中Cr、Ni等铁族元素的含量较少，在矿集区未形成明显Cr、Ni异常。矿集区南部出现的Cr、Ni异常与主成矿元素异常套合，该Cr、Ni异常是否为矿致异常的伴生异常还需要进一步的查证工作去验证。

图3 铬镍区域地球化学组合异常

3.2 金银砷锑汞组合异常

该组元素是与热液活动及构造运动关系密切的元素组合，也是热液矿床的前缘晕元素。Au和Hg的异常出露情况前文已经描述，二者异常范围小、强度弱，Au主要在倭勒根岩群老变质岩地质体中有异常显示。Hg异常展布与研究区发育的NEE向构造线方向吻合。

由图4看出，Ag、As、Sb组合作为热液矿床的前缘晕元素组合，Ag、Sb在塔源南部的矿集区均有大面积的异常出露。二者套合紧密，分带清晰，呈多个浓集中心富集。在矿集区的北部、南部Ag、Sb也体现出很好的伴生关系，作为铅锌多金属矿的指示元素[7]，在区域上出现该元素组合异常可以指示铅锌多金属矿存在的可能。

3.3 铜铅锌组合异常

Cu、Pb、Zn为研究区内的主要成矿元素，由图5可以看出，Pb、Zn在空间上基本重合，在塔源南部矿集区附近Cu、Pb、Zn明显富集，三者均有大面积、高强度异常出露，浓集中心明显。该元素组合异常位于NNE向和NE向断裂交汇部位，与已发现的矿床(点)吻合程度比较高。从异常出露的范围与强度来看，该元素组合异常可能由大面积的赋矿岩体所引起。

图4 金银砷锑汞区域地球化学组合异常

图5 铜铅锌区域地球化学组合异常

Pb、Zn在矿集区北部和南部也有明显的异常分布，二者异常套合紧密，分带清晰。北部组合异常主要出露在白音高老组酸性火山岩与晚侏罗世花岗闪长岩及正长花岗岩接触带，该组合异常区潜火山岩发育。矿集区南部组合异常出露的地层有白音高老组酸性火山岩及新元古界—下寒武统倭勒根岩群老变质岩，侵入岩以早白垩世和早石炭世的花岗岩为主，异常区发育SN向、NW向、NEE向次级断裂。

在新林—林海一带，Cu、Pb、Zn亦有小范围的组合异常出露，但异常强度较弱，三者均以外带为主。组合异常主要出露在燕山期的花岗岩中，异常可能由花岗岩体中广泛发育的石英脉、闪长岩脉等脉体引起，异常出露的范围与强度均较小，不具备地层、构造的成矿有利条件。

3.4 钨钼铋组合异常

该组元素均为热液矿床中的高温尾晕元素，在矿集区三者均有大面积的异常出露(图6)，异常套合紧密，呈多个浓集中心富集，与成矿元素异常叠加。尾晕元素与成矿元素组合异常叠加表明，矿集区中的矿(化)体已受到风化剥蚀作用的影响，在地表、近地表就有出露，这与矿集区所发现的矿(化)体埋藏浅的特征相吻合。

图6 钨钼铋区域地球化学组合异常

W、Mo、Bi在矿集区北部同样形成了大范围的组合异常，Bi异常范围最大，W、Mo异常套合其中。此处尾晕元素组合与成矿元素组合在空间上对应，套合较好。出露的地层为白音高老组酸性火山岩及火山碎屑岩，侵入岩为晚侏罗世正长花岗岩，异常位于NNE向与NE向断裂交汇部位，具备地层、侵入岩、构造等有利的成矿地质条件，是找到表生铅锌多金属矿体的有利地段。

W、Mo、Bi在矿集区的南部异常明显收敛，范围小，强度弱，结合上文中前缘晕元素与成矿元素在该区域组合异常大面积出露的情况推断，该区域具备了找到隐伏铅锌多金属矿体的成矿地球化学条件。

4 结论

(1)通过对13种元素在不同地质体中平均值、标准离差、变异系数的分析得出，新元古界—下寒武统倭勒根岩群老变质岩地质体中Au、Ag、As、Cu4种元素含量最高，且各元素的变异系数最大。白音高老组酸性火山岩地质体中Pb、Zn含量高于其他地质体，Mo受酸性侵入体的影响在局部发生富集，而Cr、Ni的富集主要受基性岩体的影响。

(2)通过元素的相关性分析、因子分析及聚类分析，研究区内的13种元素共分为以下4种组合类型： ①Cr、Ni，与区内基性岩体的分布关系密切； ②Cu、Pb、Zn，是区内的主要成矿元素组合； ③As、Sb、Ag、Hg、Au，是典型的与热液活动及构造运动关系密切的元素组合； ④W、Mo、Bi，与燕山期的花岗岩分布关系较密切。由元素在不同晕元素与成矿元素在该区域组合异常大面积出露的情况推断，该区域具备了找到隐伏铅锌多金属矿体的成矿地球化学条件。地质体中的地球化学分布特征可知，富Cr、Ni的地质体中W、Mo等元素相对贫瘠，这正与Cr、Ni与Mo呈弱负相关性吻合。

(3)矿集区北部出露的地层和侵入岩与矿集区相似，主要为白音高老组酸性火山岩和燕山中晚期的花岗岩体。北部前缘晕元素、主成矿元素及尾晕元素异常均有大面积出露，但异常套合一般，从研究区成矿地质条件和化探异常分析，矿集区北部有找到表生铅锌多金属矿的可能。矿集区南部出露的地层有白音高老组和光华组酸性火山岩、倭勒根岩群老变质岩，侵入岩主要为早白垩世和早石炭世酸性侵入岩，NW向和NE向次级断裂发育。南部前缘晕元素和主成矿元素异常均有大面积出露，套合较紧密，浓集中心明显，尾晕元素无异常显示。由此推断，矿集区南部同样具备了地层、侵入岩、构造等成矿地质条件，是寻找隐伏铅锌多金属矿体的有利地段。

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