青海省刚察县哈尔盖地区找金前景地球化学预测

熊寿加, 何 皎, 白宗海, 李永虎,黄青华, 保善东

(1.青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，西宁 810012；2.青海省地质调查院，西宁 810012)

0 引言

地球化学找矿是矿产资源勘查的重要手段之一，是寻找金矿较为直接的手段，对数据进行分析处理，确定区内元素组合及成矿有利元素，并采用合理的下限圈定综合异常，结合区内地质特征，布设更大比例尺化探工作寻找异常源，基本能取得较好的找矿效果。在金矿找矿过程中，已有大量的学者运用土壤地球化学测量、水系沉积物地球化学测量等方法，通过数据处理，圈定Au及其伴生元素综合异常进行金矿找矿预测，取得了较好的效果[1-2,5-6]。顾瑛等[3]通过地球化学扫面及异常查证，在刚察县纳耳扎地区均发现有较好的Au、As、Sb、Hg 组合异常显示，认为该区金矿成矿地质环境有利，具有进一步扩大资源量的潜力和前景;李厚民等[4]通过对东昆仑地区产于蚀变岩中的金矿研究，发现Au在整个原生晕中均是特征直接指示元素。还有许多学者利用金的综合异常开展金矿找矿预测[7-15]，取得了较好的效果。

青海省刚察县哈尔盖地区位于祁连成矿省中祁连加里东期钨、稀有、铜(钛、锑、金)成矿带和南祁连加里东期(钨、锡、金、铜)成矿带。区域上已知成矿事实较多，在主要构造——拉脊山混杂岩带内发现了多处金矿床，如化隆尼旦沟金矿、乐都槽子沟金矿、民和硖门金矿、民和西沟金矿等。

笔者以“青海省刚察县哈尔盖地区J47E016017、J47E016018、J47E017017、J47E017018四幅1∶50 000水系沉积物测量”项目获得的分析数据为基础，对21种元素原始数据进行离散度分析、因子分析等确定Au元素为区内找矿潜力最大的元素，并分析出与之相关性较好的组合元素。结合地质背景，合理确定异常下限值，圈定异常，择优进行异常检查，从而对研究区的找金前景作出地球化学预测。

1 地质背景

研究区地层以F1、F2断裂为界，F1断裂以北属中祁连地层分区、F1、F2断裂中间地段属拉脊山构造混杂岩带，F2断裂以南为南祁连地层分区(见图1)。主要出露地层有古元古代化隆岩群(Pt1H)片麻岩、片岩、托赖岩群(Pt1T)片麻岩,为本区的结晶基底岩系。晚寒武世六道沟组(∈3l)糜棱岩；晚奥陶世药水泉组(O3ys)砂岩、玄武安山岩；二叠纪勒门沟组(P1-2l)砾岩、砂岩，草地沟组(P1-2c)灰岩，哈吉尔组(P3h)砂岩夹粉砂岩、灰岩，忠什公组(P3z)砂岩夹粉砂岩、泥岩；三叠纪下环仓组(T1-2xh)砂岩，江河组(T1-2j)砂岩夹粉砂岩，大加连组(T1-2d)灰岩，切尔玛沟组(T1-2q)砂岩夹粉砂岩，阿塔寺组(T3a)砂岩、尕勒得寺组(T3g)砂岩；白垩纪民和组(K2m)砂岩、砾岩及第四纪冲洪积物。

岩浆岩以加里东期侵入岩为主，岩性以花岗闪长岩、二长花岗岩为主。

构造主要有韧性剪切带、断裂构造、褶皱构造等。不同时期、不同构造背景形成的构造变形形迹特征有所不同，而且主要构造发育在拉脊山构造混杂带及中祁连构造带各单元中，南祁连构造带中多发育次级构造(图1)。根据青海省三轮区划，测区位于祁连成矿省中祁连加里东期钨、稀有、铜(钛、锑、金)成矿带和南祁连加里东期(钨、锡、金、铜)成矿带。区域上已知成矿事实多，成因类型各异。在该带内发现了极为丰富的矿产资源。在主要构造拉脊山混杂岩带内发现了多处金矿床。这些矿产信息的发现，为该区矿产资源评价工作提供了丰富的资料，凸现了该地区找矿工作的优越条件。

图1 刚察哈尔盖地区构造纲要图Fig.1 Structural outline map of Gangcha area

根据青海省三轮区划，测区位于祁连成矿省中祁连加里东期钨、稀有、铜(钛、锑、金)成矿带和南祁连加里东期(钨、锡、金、铜)成矿带。区域上已知成矿事实多，成因类型各异。在该带内发现了极为丰富的矿产资源。在主要构造拉脊山混杂岩带内邻区已发现了多处金矿床；研究区由于工作程度低目前只发现了一处铜矿点(图1)，拉脊山混杂岩带内找矿尚未取得突破。这些矿产信息的发现，为研究区矿产资源评价工作提供了丰富的资料，凸现了研究区找矿工作的优越条件。

2 样品采集

本次研究采用1∶50 000水系沉积物测量。据青海省地球化学景观研究资料，研究区风成细粒沉降物(黄土)对本域地球化学模式有普遍的稀释性干扰，在细粒段中的异常受到明显的稀释性弱化，主要异常载荷粒级段偏向于中粗粒段(-20～+80)；在风成沙干扰明显地段，采用截取粒级还应当偏粗[16-17]。因此，研究区确定采样粒级为-10目～+60目。

实际采样面积为1 103 km2，采集样点为5 572个，平均采样密度为5.08个点/km2。

分析元素为Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Co、Ni、V、Ti、Nb、La、Th、U等21种。

3 地球化学数据处理

R型因子分析的目的是简化变量，用有限变量所揭示的物质属性及其由量级表达的结构形态、展布趋势来描述区域地球化学场，以地球化学视角认识地质构造和控矿格局。

去除区内成矿可能不大的因子(Nb、La、Th、U四种元素，在区内均为低背景分布，基本未圈定出异常)，在17种元素(化合物)相关矩阵的基础上进行因子分析，截取各因子特征根较大、累计贡献率达85%的前10个因子作为主要因子，对其作方差极大斜交旋转，得到旋转后因子模型。依据主因子模型计算各数据点各该因子计量值，制作因子计量图(只讨论金，故只展示金因子计量图)。经KMO和Bartlett的检验，该因子较为合理。

各因子的物质属性主要是载荷绝对值较大的一些元素决定的，所以取其载荷绝对值较大的前若干元素作为各该因子的主要载荷元素；对于特征根最大、次大的前1、2因子，因载荷绝对值较大的元素众多，以≥0.4的元素作为其主要载荷元素。前9个因子特征根、主要载荷元素及其载荷值、因子结构式见表1。

F1因子极高值区(>1.28)位于工区中部，呈北西向展布，与区内主体构造较为一致(图2)。载荷因子主要为反映基性-超基性岩的元素，与区内六道沟组地层较为吻合。

F7因子极高值区(>0.27)总体同样呈现了北西向展布的特征，是反映区内金成矿作用的矿化因子(图3)，HS36号异常出露部位，位于Au载荷因子的极高值区，同样与区内六道沟组地层较为吻合。反映了该异常在该区金富集成矿的可能性极大。

F1、F7因子极高值区只在拉脊山混杂带的六道沟组分布地段较为吻合，说明基性-超基性岩叠加断裂活动是研究区金成矿的最重要控制因素。因此，在异常查证中，需要特别注意六道沟组分布地段有构造活动的区段。

表1 因子结构式表Tab.1 Factor structure table

图2 F1因子计量图Fig.2 F1 factor metrology map

图3 F7因子计量图Fig.3 F7 factor metrology map

4 元素异常特征

4.1 元素分布特征

区内各元素原始数据集的变化系数(CV1)和背景数据变化系数(CV2)分别反映两类数据集的离散程度；CV1/CV2比值则反映背景拟合处理时对离散值(特高值、特低值)的削平程度。利用CV1和CV1/CV2比值制作出变化系数解释图(图4)，从图中可以看出如下特点：

图4 刚察哈尔盖地区元素地球化学变化系数图Fig.4 Geochemical variation coefficient map of elements in gangcha area

图5 刚察哈尔盖地区Au、As、Sb、Hg元素在不同地质单元中相对丰度图Fig.5 Relative abundance maps of Au, As, Sb and Hg elements in different geological units in Gangcha area

1)含量变化幅度很大、高强数据很多、富集成矿可能性很大的元素只有Hg、Au两个元素。Hg富集区主要在区内沙柳河、哈尔盖河等宽大河流附近，多与区内构造活动有关，但富集成矿可能较小。目前在该成矿带内，也未发现有较好的Hg成矿事实。且Hg元素与区内的金相关性较差，在后期异常查证中，也未见有汞矿化信息，推测可能是其他非矿化因素引起。Au则可能构成研究区主要成矿元素，按照地质和构造背景，成矿可能性较大，本次异常查证结果，也证实了这一点。

2)含量变化幅度较大，高强数据较多，成矿可能性较大的元素有Cu、Cr、Ni、As、Sb、Bi、Ag、W、Mo、La等。Cu、Cr、Ni等元素的富集主要与区内拉脊山混杂带中基性-超基性岩分布有关，As、Sb、Ag等与区内构造活动较为发育有关。Bi、W、Mo、La主要与区内北侧广泛分布的中酸性侵入岩体有关。但从异常查证的情况来看，只有Cu发现了矿化信息(图1)，其他元素未发现较好的矿化信息。因此这类元素多反映区内的地质背景或构造活动。

3)含量变化幅度小，高强数据少的元素有V、Co、Zn、Ti、Pb、Sn、U、Th、Nb等，说明该类元素在区内富集成矿的可能相对较小。

通过对区内Au、As、Sb、Hg元素在各个地层单元及主要侵入体中的平均值(不剔值)进行统计，制作元素相对丰度图，发现Au元素在寒武系六道沟组地层中呈高背景分布，基本达到了区内平均值的12倍(图5)。

4.2 综合异常圈定

4.2.1 单元素数据处理

对测区内21种元素的原始数据集和成矿区数据集进行离群点(最高值、最低值)的迭代处理，以(X±3S)迭代，对大于X+3S或小于X-3S的值依次迭代，直到无离群数值可剔除为止，形成背景数据集，求出背景值(C0)、背景标准离差(S0)、背景变化系数(CV0)，作为确定异常下限的基础。由于区内元素的背景值均较低，而区内成矿有利地层六道沟组内元素背景值部分高于全区背景值，单一使用迭代法，计算出的异常下限太低。因此在参考了迭代法计算出的下限后，结合区内实际情况，做出了部分调整，兼顾了在找矿有利区圈定出异常的前提下，尽量不漏圈其余区域异常。再以青海省区域1:250 000化探报告及邻区异常下限为参考(本次仅列出与区内成矿关系密切的12种元素)，确定出测区各元素使用的异常下限(表2)。

由表2可以看出，单纯按全区的元素背景值作为参考，利用迭代法计算出的异常下限值，多数元素均偏低。这样会圈定出大量对找矿无意义的异常，对查证工作将造成较大影响。而单独参考六道沟组的元素背景值作为异常下限，发现大部分与基性-超基性火山岩有关的元素(Cr、Co、Ni、V、Ti等)下限会大大提高，会造成该类元素在其他地层区无法圈定出异常，区内Au元素会仅仅作为单元素异常出现。最终集合多种信息确定下限，并在查证中发现了较为有利的矿化信息。

4.2.2 综合异常圈定与筛选

在各元素异常图基础上，将21种元素的单元素异常转绘在一张图上，再对全区所有异常进行筛选的基础上制作。进入综合异常的各单元素异常，进行异常组合特征值计算，即分别统计异常点数，计算异常下限、峰值、平均值、标准离差、面积、衬度、变化系数等参数，进而计算异常规模和相对规模。

表2 单元素异常下限一览表Tab .2 List of element anomalies lower limits

ω(Ag、Au、Hg)/10-9，其他元素含量单位ω(*)/10-6

表综合异常特征表Tab .3 Comprehensive anomaly feature table of

ω(Ag、Au、Hg)/10-9，其他元素含量单位ω(*)/10-6，异常规模：衬度×面积，相对规模：异常规模/规模之和×100

图综合异常剖析图Fig.6 Comprehensive anomaly profile of

在工区西南部也有小面积极值区分布；出露地层主要为早中三叠世大加连组、江河组，岩性为灰岩、石英砂岩、长石砂岩为主，具有富集成矿的可能。

As、Sb、Hg元素，在研究区内各地层中的分布趋势并不一样(图5)，表明区内不能按照常规的元素组合寻找Au矿，应依据工区实际情况，确定研究区金矿指示元素组合。根据各元素地球化学图中，元素高值区分布特征，确定出研究区找金指示元素组合为Au、V、Co、Ti(图6和图7)。

全区Au平均值0.57×10-9，最大值707×10-9。在HS36号异常区内，Au、V、Co、Ti四元素均处于极高背景状态，说明异常区具有良好的找金前景。

5 异常检查

对圈定的26处具有一定成矿可能的异常进行了查证，其中金综合异常5处。

根据异常的特征，采用路线地质踏勘、1∶10 000地质剖面、1∶10 000土壤测量、1∶10 000土壤剖面测量、1∶10 000磁法剖面测量、1∶10 000激电中梯剖面测量、1∶10 000地质草测等方法，进行了异常查证工作。

5.1 异常检查成果

在HS36异常区及其周边范围内，开展了1∶10 000土壤测量工作，圈定出的金单元素异常基本呈带状分布(图8)，以Au为主元素的综合异常7个，异常形态明显呈带状展布，与构造极为吻合，并且异常峰值较高，最高值达到33 704×10-9。详查土壤中As最大值为31.7×10-6，Sb最大值为1.82×10-6，值均较低，说明As和Sb在这里对找金的指示意义有限。

HS22异常查证中，通过1∶10 000土壤测量工作，共圈定土壤综合异常5个，其中以Au为主元素的综合异常2个，Au最高值达到76.3×10-9(高值点出现在AP3中)。

图7 刚察哈尔盖地区Au、V、Co、Ti地球化学图Fig.7 Geochemical maps of Au, V, Co and Ti in Gangcha area(a)Au; (b)V;(c)Co;(d)Ti

图8 HS36异常1∶10 000土壤测量Au元素异常图Fig.8 1:10 000 soil survey anomaly map of Au elements in HS36 anomaly

图9 Au综合异常浓度分带图Fig.9 Au comprehensive abnormal concentration zoning map

HS15异常查证中，通过1∶10 000土壤测量，在异常区内圈定综合异常8个，其中以Au为主元素的综合异常3个，Au最高值为56.2×10-9。

研究区西南角出现的金高背景区为单一的金高值点引起，没有其他的伴生元素。通过踏勘性异常检查，发现异常区主要出露中下三叠系碎屑岩，构造活动很弱，也未发现与金有关的矿化信息。因此，推测可能为地层局部富集引起，认为该金异常找金意义很小。

5.2 检查成果评述

通过异常查证，发现区内具有进一步找金工作价值的异常(HS36、HS22、HS15)，主要集中在工区中部拉脊山构造混杂岩带中或邻近地段(图9)，查证后均有较好的找金发现(表4)。其中，成金矿可能性最大的异常为HS36。

HS15异常区内检查后，金有较好地显示。虽然未在拉脊山构造混杂岩带内，但异常区内的构造活动，推测多为拉脊山构造运动所发育的次级断裂，与之关系密切。而在其他低背景区内，进行的异常检查，效果均不太理想，均未发现较好异常及矿化信息。如HS3、HS32和研究区西南角Au异常，由于处于低背景地层中，虽然也有极少构造活动，但查证中均无较好的发现。推测仅为元素的局部富集，与成矿关系不大。

6 结论

通过本次研究，获得如下初步结论：

1)合理确定各元素异常下限很重要，不能一味的根据一般下限计算法确定，应结合区域上已有的化探工作成果，才能得到合理的异常下限。在此基础上，根据地球化学图、因子计量图等确定元素组合，结合地层含矿性分析，合理圈定综合异常，才能取得较好的找金效果。

2)通过元素变化系数图，大致可以确定区内容易富集成矿的元素为Au。同时，金元素的高值点是寻找与金有关矿产的直接指示，特别在调查区成矿有利部位-拉脊山构造混杂岩带。在逐步加大比例尺的化探工作中，金的强度也会随之逐渐变大。

3)研究区内Au元素与V、Co、Ti等元素关系密切，构成了研究区找金特征元素组合。单独采用常规的Au、As、Sb、Hg组合来作为找金矿的依据，不符合区内的实际情况。后续的异常查证工作也证明了这一点，这对拉脊山构造混杂岩带中的找金预测具有重要意义。

4)区内寒武纪六道沟组是寻找金矿化的有利部位，Au、V、Co、Ti等找金特征元素组合异常多出现在此地层分布地段。而研究区其余地层金背景较低，构造活动不甚发育，找金效果一般较差。特别是部分金单点异常，引起原因多为地层的局部富集，成矿可能性较小。因此在其他区域相同地质背景情况下寻找金矿，该类问题应引起重视。

表4 刚察地区金异常检查情况一览表Tab .4 Checklist of gold anomalies in Gangcha area

主元素峰值单位为10-9