山西省五台县刘铺沟一带三稀元素地球化学特征及找矿前景分析

作者简介：杨永亮（1985-），山西阳泉人，男，工程师，本科，毕业于中国地质大学（北京）地球化学专业，从事矿产、环境等地球化学勘查研究。

摘 要： 山西省1∶5区域化探成果显示山西省五台县刘铺沟一带La、P、Nb含量相对较高，Nb最高值可达116ppm，区内Zn含量背景值较高，大于山西省背景值，从异常剖析图可见La、Nb异常主要对应地层为太古代榆林坪组地层，该地层不可能存在三稀元素高背景区，故对该区进行了系统的比较详细的地球化学调查，取得了较好的效果，分析认为研究区寻找Nb、Ta等三稀元素前景较好。

关键词： 地球化学特征;找矿前景;伟晶岩;Nb、Ta

【中图分类号】P618.4 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.007

1  引言

山西省1：5万区域化探成果显示山西省五台县刘铺沟一带La、Nb异常强度高，面积大，浓集趋势明显，具有找矿价值，为本次工作圈定的重要成矿靶区，对该区进行了异常检查及1：1万岩石剖面测量等工作，进一步缩小找矿靶区，为后续立项找矿工作提供了地球化学信息。

2 地质背景

异常区位于太行山西侧，在大地构造位置上，预查区构造单元划分上依次属华北板块区（Ⅰ）、山西省板内造山带（Ⅱ级），五台山—吕梁山板隆（Ⅲ级），阜平—西烟块凸（Ⅳ级）的东北部。在长期的地质演化发展过程中，区域上经历了多时段的沉积、多期次构造变形、变质及岩浆等地质作用。

区内主要分布地层为太古界和新生界地层，其中太古界地层主要为新太古界阜平岩群榆林坪岩组（Ar3Fy）和宋家口岩组（Ar3Fs），榆林坪岩组主要为黑云斜长片麻岩（Ar3Fybpg）及斜长角闪岩（Ar3Fyabl）;宋家口岩组主要为钙硅酸盐岩（Ar3FsGs），厚度变化较大但横向出露稳定。新生界主要为第四系，包括更新世黄土（Q3）和全新世河流冲洪积物（Q4）。

区内大面积出露新太古代岩浆岩，包括车轮片麻岩类、龙泉关眼球状片麻岩（Ar3Lgn）、岗南含磁铁黑云二长片麻岩（Ar3G Mtbηg）及蔡树庄黑云二长片麻岩（Ar3C bηg）等。其中车轮片麻岩类可以细分为黑云二长片麻岩（Ar3C bηg）、黑云钾长片麻岩（Ar3C bξg）及黑云角闪二长片麻岩（Ar3C bhηg）。

脉岩类主要为中元古代辉绿岩脉（Pt2βμ）、古元古代伟晶岩脉（Pt1ρ）和新太古代斜长角闪岩脉（Ar3N）。其中以古元古代花岗伟晶岩脉分布最为广泛，根据伟晶岩脉矿物含量的不同，细分为正长伟晶岩脉（Pt1ξρ）、花岗伟晶岩脉（Pt1γρ）和斜长伟晶岩脉（Pt1oρ）。

区内构造总体较简单，以五台期变形构造为主，表现为一系列近S-N向和NNE-SSW向展布的片麻岩系，宏观上呈似层状，整体与区域构造线近一致。

3 地球化学特征

3.1 1：5萬水系沉积物测量地球化学异常特征

山西省1：5万区域地球化学测量分析了Cu、Pb、Zn、Ag、Au、As、Sb、W、Mo、Co、Ni、Hg、Bi、Sn、Fe、B、P、Mn、Nb、La等20种元素地球化学指标，通过综合研究分析在五台县刘铺沟一带圈出La、Nb综合异常区（见图1）。其中La单元素异常2各，Nb单元素异常2个，均为3级浓度分带，异常分带明显，具有找矿意义。

其中La30异常面积6.37平方公里，异常点数25，异常强度92.96ppm，异常极大值233ppm，异常衬度值1.86;La32异常面积6.37平方公里，异常点数4，异常强度106ppm，异常极大值149ppm，异常衬度值2.11;Nb24异常面积13.72平方公里，异常点数57，异常强度53.59ppm，异常极大值132ppm，异常衬度值2.14;Nb26异常面积2.63平方公里，异常点数12，异常强度66.79ppm，异常极大值328ppm，异常衬度值2.67;可见异常区La、Nb异常面积较大、异常强度高、异常衬度值大于1.5、且两者套合较好，从地球化学成矿背景来看，异常区具有寻找三稀元素矿床的价值。

3.2 岩石剖面地球化学特征

对异常区水系沉积物测量分析结果高值点进行了检查并采取捡块法于高值点附近采取了岩石样，高值点检查异常重现性较好，岩石捡块样分析结果显示个别点位Nb最大值为3000ppm，对应伟晶岩脉，远大于工业品位要求，可见有进一步工作价值。

对该区进行了1：1万岩石地球化学测量，本次1∶10000地质岩石综合剖面测量（点距20m）工作量130km。其中在南部重点工作区按线距200m，在北部工作区按线距500-1000m布设地质岩石综合剖面，在实际工作中根据地形及基岩出露情况对线距进行合理调整。本次地质、岩石综合测量分析项目确定为Nb、Ta、Li、Be、Zr、Rb、Cs、Ce组稀土（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu）、Y、U、Th、Sn、Zn等共18项元素。

1：1万岩石地球化学地球化学特征：统计了普查区6335件样品（剔除重复样）含量特征，见下表，其中背景值为用逐步剔除法剔除x±3S范围外的值后，求元素的平均值x。富集系数为算术平均值/背景值。见表1。

表1显示测区Ce、La、Li、Nb、Nb、Pr、Sm、Ta、U等变异系数大于1，离散程度大，局部富集，应针对这几种元素进行重点找矿。从富集系数来看，Cs、La、Li、Nb、Nd、Pr、Sm、Ta、U等三稀元素元素高于异常区背景值，说明局部富集。

异常区地质单元简单，根据不同地区、成分等划分为14个主要岩类，统计了不同地质单元中元素含量特征，其中正长伟晶岩U、Ta、Nb、Be、Y含量偏高，其中U、Ta、Nb比值大于1.5;花岗伟晶岩U、Be含量偏高;斜长伟晶岩中U、Be、Rb含量偏高。说明不同岩类高含量特征元素不同，U、Ta、Nb高含量区主要位于伟晶岩岩段。

本次 1：1万岩石地球化学测量工作聚类分析显示：以大于0.5相关度，元素分为4个不相关的簇群（图4-20），说明区内物源可分为4类，Nd、Pr、La、Sm、Ce、Eu、Zn、Zr为一族， 为Nd、Pr、La、Sm、Ce、Eu及Zn、Zr元素组合，反应了测区岩性分异演化特征。Sn、Y、Nb、Ta为伟晶岩组合特特征，反应了区内Nb、Ta物质来源;Rb、Cs为放射性元素组合，为碱性岩物质来源;U、Th为放射性元素组合，为中、酸性岩物质来源。进一步说明伟晶岩为Nb、Ta主要来源。

本次 1：1万岩石地球化学测量工作工作圈定了454个单元素异常，分为4类圈出16个总合异常（图2），其中5个综合异常具有找矿意义，测区主要综合异常为Nb、Ta、U、Y异常，其中综合长1、2、4、5与元古代伟晶岩套合较好，具有找矿意义，测区西北端Rb、Ce综合异常6对应碱性花岗岩，与综合异常1重合，可能具有找矿意义;测区Ce、La、Pr、Nd、Sm、Eu综合异常主要分布于新太古代黑云母二长花岗岩与黑云母钾长片麻岩中接触带上，可为岩性划分提供指导性意见。

4 找矿前景分析

（1）岩石剖面測量分析结果与水系沉积物测量异常区域、岩石捡块高值点区域套合较好，可见区内有寻找Nb、Ta等稀有元素矿产的价值。

（2）本次 1：1万岩石地球化学测量工作分析元素18种，主要以三稀元素为主，通过综合分析，确定了测区主要综合异常为Nb、Ta、U、Y异常，其主要对应元古代伟晶岩，区内花岗伟晶岩呈脉状分布，规模较大，具有一定找矿前景。

（3）通过逐步工作，确定了大塔南Nb、Ta、U、Y、Rb、CsⅡ级远景靶区，主要由AS1、AS2、AS4、AS5、AS6（图2）5个综合异常组成，主要对应新太古代黑云角闪二长片麻岩、黑云二长片麻岩，元古代花岗伟晶岩脉、正常伟晶岩脉，成矿地质条件较好，异常组合明显，以Nb、Ta为主，异常强度高，具有找矿意义，

参考文献

[1] 蒋敬业.应用地球化学[M].北京：中国地质大学出版社.2006：

[2] 张弘.化探异常研究评价的基本内容及对找矿的意义[J].华北国土资源.2011（04）：23-25.

[3] 王建武、杨永亮等.山西省1：5万区域化探.