内蒙古乌拉盖地区土壤地球化学异常特征及找矿靶区

2019-04-19邓志军

福建地质 2019年1期

邓志军

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

研究区位于内蒙古中东部半干旱地区，沟系不发育，不适宜进行水系沉积物测量，因此采用了土壤地球化学测量。为避开风积砂的影响，采样粒级选择0.85～4.75 mm的岩屑。依据土壤测量资料，结合前人的工作成果[1-5]，对元素分布、单元素异常及异常元素组合等特征进行了研究，划分出42处综合异常。采用大比例尺地质填图、化探、槽探工程等勘察方法对矿产研究区进行了查证，进一步圈定了找矿靶区。

1 研究区地质概况

研究区位于内蒙古高原中东部、大兴安岭中段西麓，锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗东北部，东边与兴安盟科尔沁右翼前旗接壤，属山势低缓的丘陵地貌，海拔在900～1 300 m，相对高差不大。区域内出露的地层从老到新主要为晚侏罗世满克头鄂博组和玛尼吐组、早白垩世白音高老组、晚新近世五叉沟组、第四系等(图1)。满克头鄂博组为一套陆相酸性火山岩系，玛尼吐组以中性火山熔岩、中酸性火山碎屑岩为主，白音高老组岩性以杂色酸性火山碎屑岩、酸性熔岩、酸性熔结凝灰岩为主，五叉沟组为一套玄武岩为主的基性熔岩，第四系细分为湖沼积、冲湖积、冲洪积及风积。

图1 研究区地质简图Fig.1 Geological schematic map of the study area1—第四系；2—晚新近世五叉沟组；3—早白垩世白音高老组；4—晚侏罗世玛尼吐组；5—晚侏罗世满克头鄂博组；6—断层

2 样品采集与分析

2.1 工作方法

1∶5万土壤测量按照地球化学普查规范[6]进行，采样密度基岩区为9.3个/km2，第四系为2.3个/km2。为避免风积砂的影响，采样粒级选择0.85～4.75 mm，采样介质主要为棱角状的岩屑，样品由采样点附近30 m范围内多点采集组合而成。

2.2 测试分析

研究区总面积720 km2，基本采样数4 956个，重复样数124个。测试单位为福建省地质测试研究中心，分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Hg、Cr、Cd、Co、Ni等16个元素，重复样合格率在93%～100%，检出限达标，报出率大于97.5%，准确度、精密度合格率均为100%，内检监控样合格率大于97.2%，各项分析质量参数均达到地球化学普查规范要求，分析数据准确可靠。

2.3 地球化学背景值及异常下限确定

将原始数据转换为常用对数，然后利用平均值加减3倍标准偏差进行逐级高点剔除，直至无离群可剔除数据为止，剔除高值后的数据基本服从对数正态分布。统计剔除后数据的几何平均值(Xg) 和标准偏差(Sg)，通过对Xg+2Sg取反对数，即得到异常下限值(表1) 。在地形图上初步圈定异常后，拟定比较合理的异常下限使用值。

3 元素地球化学特征

3.1 元素的含量特征

采用元素含量最高值(MAX)、中位数(Me) 、算术平均值(X)、变异系数(Cv)，逐级剔除3倍离差后的算术平均值(Xo)、标准离差(So)、几何平均值(Xg)、浓度克拉克值(Kk)[7]等地球化学参数来阐明和讨论研究区地球化学特征及规律。

浓度克拉克值越大，表明元素在土壤中分布越富集；反之，则越分散。研究区内Pb、Ag、W、Sn、As、Sb、Bi元素浓度克拉克值大于1，处于高背景场，其中Pb、As、Sb、Bi浓集值大于2, 富集强烈；Au、Cu、Ni、Co、Cr、Cd浓度克拉克值小于0.5，呈贫乏或亏损型。

表1研究区地球化学参数(样本数=4956，剔除后的不作统计)

Table1Geochemicalparametersofthestudyarea(Numberofsamples=4956,Nottobecountedafterelimination)

元素MAXMeXCvXoSoXg克拉克值KkMa计算异常下限采用异常下限Au13.380.60.720.530.690.230.6240.180.100.861Ag7.490.0570.082.100.060.020.060.071.142.390.110.2Cu138.88.310.520.7410.296.768.22550.190.1433.7625Pb1 90819.931.882.6320.257.8119.1512.52.556.7134.1080Zn1 84254.159.861.1454.0822.4249.90700.860.98119.54120W16.101.551.700.641.620.841.481.51.130.724.023Sn16.981.962.140.552.000.611.9121.070.593.414Mo35.340.71.161.500.890.650.741.50.771.162.353Bi31.870.240.372.980.250.130.230.172.186.500.631As379.17.5510.321.538.105.127.031.85.738.7724.4525Sb74.020.480.762.580.530.300.470.23.809.801.432Hg0.480.0150.020.700.020.010.010.030.670.470.040.04Cr227.426.433.670.9729.4721.3121.641000.340.33163.45100Cd10.050.0710.102.510.080.030.070.20.501.260.160.2Co56.296.397.920.867.044.555.90250.320.2828.9425Ni180.310.115.561.4311.917.909.19750.210.3045.6540

注：①Kk=X/克拉克值。克拉克值据泰勒(1964)；②单位：Au为10-9，其他元素为10-6。

从变异系数(Cv)来看，Pb、Zn、Ag、Mo、Bi、As、Sb、Cd、Ni均大于1，反映了其含量在空间分布上差异显著。

由于成矿过程具有长期性、多期性和复杂性，有些地质体元素含量较高,分异弱，而不易成矿；有些地质体元素含量并不太高，但呈强分异，反而容易成矿。据此，笔者参考周斌等[8]的“元素成矿有利度系数(Ma)”，公式为Ma=Kk×Cv，并认为Ma值越大，元素成矿可能性越大。Ma值较大的有Sb、As、Pb、Bi、Ag(由大到小)，为研究区有利富集成矿元素。

3.2 元素相关性及空间分布规律

为探寻研究区内元素的相关性，采用研究区4 956个土壤样品16个元素分析数据进行R型聚类分析(图2)。从研究区R型聚类分析谱系图中可见，以0.6相关系数为界，Mo、As、Sb，Ag、Bi、Pb、Zn、Cd，Cr、Co、Cu、Ni为3组元素组。各组元素组代表了不同的地质成因。

根据KMO检验，KMO值为0.747，适合进行因子分析。各元素的方差极大旋转因子解(表2)表明，研究区形成5个元素组合组。

F1——Cr、Co、Cu、Ni正载荷组合，因子方差贡献21.11%；为基性-超基性岩典型的元素组合，代表了研究区东部玄武岩的元素富集组合。

图2 研究区R型聚类分析谱系图Fig.2 R-type cluster analysis pedigree diagram of the study area

元素F1F2F3F4F5J2Hg0.1090.0430.017-0.0560.7860.522Au0.066-0.0230.0010.0520.7590.698Cu0.7460.220.0920.3220.3060.684Cr0.96-0.094-0.012-0.0920.1380.908As-0.0120.8820.0410.0610.1080.871Co0.943-0.0650.06-0.0810.0580.472Sb0.0150.8-0.0480.2280.0390.680Ag0.0410.6420.2180.4710.0340.810Pb-0.020.5740.5960.2820.0280.766W-0.2550.1980.2560.550.0240.831Cd-0.0110.1040.9270.0070.020.959Zn0.12700.8970.107-0.0050.914Sn0.0160.0790.0210.831-0.0080.584Bi0.0350.3550.0070.744-0.0120.696Ni0.946-0.0720.012-0.095-0.0690.795Mo-0.1170.6870.1070.103-0.1190.635方差3.3772.8832.162.0591.347 -贡献(%)21.1118.0213.5012.878.42 -累积(%)21.1139.1352.6365.5073.91-

F2——As、Sb、Mo、Ag、Pb正载荷组合，因子方差贡献18.02%；代表研究区内中、低温热液作用成矿元素组合。

F3——Pb、Zn、Cd正载荷组合，因子方差贡献13.5%；同为亲硫元素，地球化学性质相近，以Zn、Cd为主，代表了研究区内火山-次火山地质作用的元素富集组合。

F4——W、Sn、Bi正载荷组合，因子方差贡献12.87%；代表了研究区内高温热液成矿作用的元素组合。

F5——Hg、Au正载荷组合，因子方差贡献不足10%；可能与研究区金活化富集有关。

F1组合的Cr、Co、Cu、Ni异常均落在研究区东部五叉沟组玄武岩中，呈南北向带状分布，4个元素中外带套合较好，中带面积大。

F2组合的As、Sb、Mo、Ag、Pb异常，以及F3组合的Pb、Zn、Cd异常主要落于晚侏罗世满克头鄂博组流纹质晶屑(熔结)凝灰岩中，异常分布明显受北西向构造的影响。主要分布于研究区中部曩辛希勒—巴嘎努如—呼和楚鲁火山口附近，异常呈“凸”字形等轴状，异常总体为北西向展布。

F4组合的W、Sn、Bi异常为高温热液成矿元素，异常明显受北东向构造影响，呈北东向断续分布。其在研究区中部巴嘎努如—呼和楚鲁一带有大面积分布。

F5组合的Hg、Au多呈低缓异常分布在研究区西北部桑杰敖包一带，落于白音高老组流纹岩及流纹质晶屑凝灰岩中，异常展布受北西向断层控制。

3.3 不同地质单元中元素的含量分布特征

根据采样点所处的地质单元(以组为单位)，取统计样本数大于100件的地质单元，分别统计各地质单元的平均值(表3)，用以探讨研究区内不同地质单元元素含量分布特征，为区内找矿查明相对有利地质单元。

表3 各地质单元均值

注：①统计值为逐步剔除3倍离差后统计的算术平均值；②单位：Au为10-9，其他元素为10-6。

新近世五叉沟组Ni、Cr、Co、Cu等明显高于全区均值，对比所属的内蒙古兴安—吉黑造山带玄武岩区Ni、Cr、Co、Cu等元素丰度分别为35×10-6、135×10-6、36×10-6、26×10-6[9]，除Ni外，其他均大于五叉沟玄武岩区均值。因此五叉沟组Cr、Co、Cu找矿前景较差，Ni具找矿前景。

第四系、白音高老组、玛尼吐组元素含量与全区含量相当。

满克头鄂博组Mo、W、Pb、Ag、As等均值明显高于全区，是区内有利成矿地质单元。

3.4 主要单元素异常特征

根据研究区地球化学参数确定的异常下限值，圈定出单元素异常328个，浓度分带采用1，2，4倍异常下限值(Cd、Pb采用1，4，8倍)确定。评价区找矿意义较大的单元素异常特征值统计(表4)。

表4 主要成矿元素异常特征值统计

注：①衬度=均值/异常下限；规模=面积×衬度；②单位：面积、规模为km2；Au元素含量值为10-9，其他元素为10-6。

3.5 综合异常及找矿靶区划分

研究区共划分42处综合异常，多数异常与区内矿产关系密切,在已知矿产出露区均出现不同组合的元素异常。通过对异常区内的元素组合、地质、构造和成矿规律分析，划分出曩辛希勒—巴嘎努如矿产检查区，出露主要岩性为晚侏罗世潜正长斑岩、满克头鄂博组上段流纹质含角砾晶屑凝灰岩，处于中低温热液作用与火山-次火山作用的成矿有利区，此次圈定了2处综合异常，通过大比例尺填图、化探、槽探等异常查证，找矿前景好，确定为找矿靶区。

曩辛希勒—巴嘎努如铅锌银多金属找矿靶区有曩辛希勒(WNHT-17)、巴嘎努如(WNHT-23)2个综合异常，以Pb、Ag、Zn异常为主，异常浓度分带明显、规模较大。

3.5.1 曩辛希勒Zn、Pb、Ag、Cd综合异常(WNHT-17)

异常位于研究区的中部，呈长椭圆形北东向展布，面积约4 km2，已有铅锌矿点，故列为甲2类异常。异常以Zn、Pb为主，伴生Ag、Cd等异常(图3)。

图3 曩辛希勒综合异常剖析图(WNHT-17)Fig.3 Synthetic anomaly analysis map in Past Schiller (WNHT-17)1—第四系、晚侏罗世满克头鄂博组二段；2—侏罗世正长斑岩；3—流纹岩/流纹质晶屑熔结凝灰岩；4—流纹质晶屑凝灰岩/含角砾；5—硅化/褐铁矿化；6—火山喷发中心/铅锌银矿点；7—地质界线/正断层；8—岩性界线/岩相界线；9—面理产状/层理产状

Pb-11、Zn-3、Zn-6异常规模最大，均呈北北东向展布, Pb-11与Zn-6浓度内中带较吻合。Pb-11浓集中心最高值1 909×10-6，衬度9.2，规模2.8 km2，浓度梯度北东陡、南西缓，异常强度已达内带级别；Zn-3具浓度内带，最高值957×10-6，异常强度已达内带级别；Zn-6呈条带状南北向分布，具2个浓集中心，浓集中心最高值分别为1 022×10-6、1 374×10-6，面积达1.8 km2。伴生Cd异常具浓度分带特征，Cd-7与Zn-3内、中、外浓度带均相吻合，内带与Pb-8中带套合。Ag内带面积较小，外带与Pb套合较好。

异常经1∶1万土壤测量剖面检查，主要为Pb、Zn、Ag、Mn异常，最高值分别为Pb 4 313×10-6；Zn 3 938×10-6；Ag 7.9×10-6；Mn 76 217×10-6，各元素异常重现性好，浓集中心吻合。通过1∶1万地质填图、槽探查证，于异常区内圈定出铅锌多金属矿体7条，综合异常区矿体特征(表5)，其中Ⅱ矿体宽3 m，长260 m，Ag 110.3×10-6、Pb 0.72%～2.51%，Pb平均品位1.62%，已达工业品位；Ⅺ矿体宽7 m，长30 m，品位Zn 2.44%、Mn 45.74%，已达工业品位。

异常区出露晚侏罗世潜正长斑岩，满克头鄂博组上段流纹质含角砾晶屑凝灰岩。多条北西向断层通过异常区，但各元素异常长轴方向与区域构造北北东向一致，可知该异常受区域构造控制。地表矿化蚀变强，已有铅锌多金属矿点，该异常是由铅锌银多金属矿体引起，为矿致异常，找矿前景良好。

表5 曩辛希勒综合异常区矿体特征

3.5.2 巴嘎努如Pb、Ag、Zn综合异常(WNHT-23)

该异常区距离曩辛希勒异常区较近，异常呈等轴状，面积达7.3 km2，为乙1类异常。异常以Pb、Ag、Zn为主，伴有Sn、Cd、W、As、Cu、Mo、Bi、Sb等异常(图4)。异常元素多、面积大、套合好。

各元素异常均具浓度分带特征，浓度梯度总体为西北陡、东南缓，各元素相互之间套合较好，Pb、Ag、Bi浓集中心吻合。其中Pb异常呈“凸”字形等轴状，异常面积4.5 km2，衬度3.5，异常规模15.5 km2，具3个浓集中心，浓集中心最高值分别为1 400×10-6、1 162×10-6、1 317×10-6；Ag异常面积3.4 km2，衬度3.6，异常规模9.7 km2，具5个浓集中心，浓集中心最高值分别为1.92×10-6、2.8×10-6、1.6×10-6、2.28×10-6、1.17×10-6。Bi、W、As、Sb异常具有清晰的三级浓度分带，内带面积较大，有多个浓集中心，峰值分别为：Bi 32×10-6、W 12.6×10-6、As 117×10-6、Sb 40×10-6。Zn异常面积较大，但仅具浓度中带，浓度梯度较缓。Cd异常面积较大，且具3级浓度分带，但内带面积小，浓度梯度缓。

图4 巴嘎努如综合异常剖析图(WNHT-23)Fig.4 Statistics of abnormal eigenvalues of main metallogenic elements1—第四系/上侏罗统满克头鄂博组二段；2—侏罗世正长斑岩；3—流纹岩/流纹质晶屑熔结凝灰岩；4—流纹质晶屑凝灰岩/岩脉；5—含角砾/角砾；6—褐铁矿化/黄铁矿化；7—硅化/云英岩化；8—面理产状/断层及产状；9—岩性界线/岩相界线

异常区主要出露于满克头鄂博组上段，含角砾流纹质晶屑(熔结)凝灰岩。地表岩石褐铁矿化强，区域上断裂构造发育，有多条北西向断层及一条北东向断层横穿异常区。已进行异常查证，地表岩石矿化强烈，并圈定矿体4处，综合异常区矿体品位特征(表6)，矿体均产于北西向断层破碎带，位置与异常位置吻合。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿体宽1.3～2.5 m，Pb品位均在0.9%～2.37%、平均品位分别为1.72%、1.81%、1.41%，全都达到工业品位；Ⅰ矿体Ag平均品位328.5×10-6，达到工业品位；Ⅲ矿体Ag平均品位103.1×10-6，已达工业品位。根据良好的地质成矿条件和异常元素组合特征分析，该异常是由铅锌多金属矿体引起，找矿前景非常好。

表6巴嘎努如综合异常区矿体特征

Table6CharacteristicsoforebodiesinBaganusyntheticanomalousareas(industrialgradefontthickening)

矿体宽(m)矿体中各单个刻样品位Ag(×10-6)Pb(%)Zn(%)Mn(%)Ⅰ银铅矿体2.53811.740.219.092761.710.168.2Ⅱ铅矿体1.516.50.90.14.8328.72.370.1811.1728.92.170.1610.35Ⅲ铅锰银矿体1.3～1.741.31.070.137.831121.770.2819.531561.390.3829.49Ⅳ锰矿体-50.50.56--34--23.11

3.5.3 找矿靶区

综上所述，曩辛希勒—巴嘎努如矿产检查区北西向断裂构造发育，处于中低温热液作用与火山-次火山作用的成矿有利区，已发现有铅锌多金属矿点。此次研究工作圈定了2处综合异常，异常元素多、规模大、浓度高、套合好。通过大比例尺填图、化探、槽探等异常查证，新发现有11条矿体，矿体位置与异常浓集中心相吻合。该区为最具找铅、锌、银矿潜力的靶区。