沂南贺家沟地区化探异常特征及找矿方向研究

武斌，孙天柱*，张海瑞，刘继勇，王秀芬

(1.山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊 261021；2.山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250000)

0 引言

沂南贺家沟地区HS1化探综合异常是根据1∶5万半程幅水系沉积物测量工作圈定，研究区地球化学景观分区属于低山丘陵区[1]，地势总体起伏不大。贺家沟地区距离沂南金矿区直线距离仅28km，属于其外围地区[2]。在研究区内开展了1∶5万水系沉积物测量工作，圈定了主攻矿种Au，Cu等多金属异常，分析了样品测量数据，总结了该区的化探异常特征，明确了下一步的找矿方向。

1 地质背景

山东省沂南贺家沟地区位于鄌郚-葛沟断裂西侧，鲁中隆起的东南边缘(图1)[3]，区域内断裂构造发育，致使该地区地层、岩石等发生破碎，形成脆弱地带，给后期岩浆活动和成矿热液活动提供了有利条件[4]。研究区内出露地层相对简单(图2)，寒武纪李官组、朱砂洞组等，在该区东部呈NW—SE向条带状展布，其中佟家庄组地层与下伏新太古代蒋峪单元岩浆岩呈角度不整合接触，与上覆李官组呈平行不整合接触[5]。发育震旦纪土门群佟家庄组[6]，东北部为第四纪沉积物覆盖，且向东第四系厚度逐渐增厚。

区内岩浆岩以新太古代岩浆岩为主，包括王家沟单元石英闪长岩，蒋峪单元二长花岗岩；中生代燕山晚期岩浆岩多分布在该区北部，主要为大有单元中细粒闪长岩、大朝阳单元石英闪长玢岩、于山单元二长花岗斑岩。

2 地球化学特征

2.1 元素异常下限

本次水系沉积物样品各元素数据基本符合正态分布[7]，故可以全区确定异常下限(表1)[8]。异常下限由平均值加两倍的标准离差求得[9]。

1—二级单元界线；2—三级单元界线；3—四级单元界线；4—五级单元界线；5—断层及推测断层；6—不整合界线；7—凹陷区；8—隆起区；9—研究区；10—昌邑-大店断裂；11—安丘-莒县断裂；12—鄌郚-葛沟断裂图1 研究区大地构造位置示意图(据山东省大地构造划分图，2014)

2.2 化探异常特征

由贺家沟地区水系沉积物测量综合异常图可以看出(图2)，该综合异常中Au，Ag，Cu等主要元素的异常空间分布与中生代燕山晚期侵入岩出露范围基本一致。Au，Cu，Mo，Sb等元素异常套合性较好，关联性较强。该综合异常以Au为主元素，特征组合元素为Cu，Ag，As，Mo，Sb，W等；另有Mn，Bi，Sn，Hg元素异常。主元素Au在该综合异常中异常面积最大为2.35km2,三级浓度分带较为明显，Au异常与北部图幅边界整体呈倒“凹”型，向北未封闭延伸出界，在Au元素异常中具有4个浓集中心，其中规模最大的浓集中心峰值为10.1×10-9，平均值为3.6×10-9，衬度2.13；因为Au元素的地球化学属性较稳定，其活动性相对较低[10]，不易形成次生富集现象，这为异常检查工作提供了思路。Ag异常由3处组成，整体与Au异常交叉嵌套，最北部异常亦未封闭，面积0.61km2，最高具有二级浓度分带，峰值为213.3×10-9，平均值为152.0×10-9，衬度1.44。Cu异常亦由3处组成，异常形状与Ag异常相似，且与Au，Ag异常套合性均较好，面积0.48km2，最高具有二级浓度分带，峰值为156.0×10-6，平均值为8.9×10-6，衬度2.08。其他元素异常特征参数值见表2。

2.3 组合分类特征

元素之间的组合关系可以有效反映异常的存在，揭示区内经历的主要地质作用[11]、地质背景、构造环境、成矿规律等地质特征，因此科学合理的分析和提取元素组合分类，对地球化学异常的解释、成矿预测等至关重要[12]。用SPSS数据处理软件，结合区内实际地质概况，采用因子分析法对大量的原始变量进行降维分析，从而更好地提取区内找矿信息。

表1 主要元素地球化学参数

对水系沉积物测量样品数据进行相关性分析[13]，得出相关系数矩阵(表3)[14]。由表3可知，Au与As相关系数为0.397，呈一般相关；Ag与Au，Sn，Cu，Bi，Sb，As，Mo，W，Mn等元素相关系数集中在0.116～0.213，呈弱相关；Hg与Au，Sb元素呈弱相关；Sn与Ag，Cu，Bi，Sb，As，Mo，W相关系数为0.143～0.191，呈弱相关；Cu与Sb相关系数为0.36，呈一般相关；Bi与As，W，Mn元素相关系数为0.301～0.488，呈一般相关，另与Au，Ag，Sn，Cu，Mo也有一定相关性；Sb与Cu相关系数为0.360，呈一般相关，另与Au，Ag，Hg，Sn，Bi，As，W等呈相关性；As与Au，Bi，W，Mn相关系数为0.397～0.488，呈一般相关，另与Ag，Sn，Sb，Mo等元素也具相关性。从表3可以看出，Au，As，W，Bi，Mn元素组相关性均较为显著。

1—第四系沉积物；2—寒武纪朱砂洞组；3—寒武纪李官组；4—震旦纪佟家庄组；5—花岗斑岩；6—石英闪长玢岩；7—闪长岩；8—二长花岗岩；9—石英闪长岩；10—角度不整合界线；11—平行不整合界线；12—断裂；13—产状；14—Au异常；15—一级浓度分带；16—二级浓度分带；17—三级浓度分带；18—Ag异常；19—As异常；20—Bi异常；21—Cu异常；22—Hg异常；23—Mn异常；24—Mo异常；25—Sb异常；26—Sn异常；27—W异常图2 贺家沟地区综合异常特征简图(据刘继勇等，2019)

表2 贺家沟一带综合异常特征参数

表3 贺家沟地区化探元素相关系数矩阵

对区内水系样品化学分析数据利用主成分分析法作出旋转因子三维空间载荷分布图(图3)[15]，并计算得到主成分特征值、贡献率和累计贡献率，结果如表4所示[16]，F1，F2，F3主因子累计贡献率达51.52%，说明F1，F2，F3因子能够代表大部分水系样品数据信息。

图3 旋转因子三维空间载荷分布图解

从图3、表4中可以看出，所有水系样品数据受组件1、组件2、组件3主成分因子影响，各元素在其三维空间载荷分布图上明显分为3个集团。

表4 主成分因子解释总方差及元素组合特征

集团1包括Au，W，Bi，Mn，As元素，这一元素组合表现出亲硫的地球化学亲合性，指示层控、低温热液富集成矿特征；集团2包括Ag，Sn，Cu，Sb，Mo元素，这一元素组合表现出亲硫、亲酸性岩的地球化学亲合性，指示气化—热液阶段的富集成矿特征；集团3只有Hg元素，且在主成分因子组件1、组件2、组件3上载荷值均为负值，说明Hg元素成矿指示性较差，这与其挥发性、络合性的地球化学特征有关。由此可以看出Au，W，Bi，Mn，As这一组合元素可以作为该地区Au的地球化学找矿指示元素。

2.4 元素分布特征

为了探讨元素在不同地质体的分布特征及可能与地质成矿有关的地球化学过程，将全区不同地质单元汇水域内水系沉积物各元素的统计特征值列表(表5)[17]，并制作每个地质单元中各元素均值相对全区各元素均值比值的对数曲线图(图 4)[18]，可以看出元素的富集、贫化与地层、岩浆岩具明显的相关性[19-20]。

表5 全区及各地质单元内元素含量特征值参数

图4 各地质分区中元素含量变化标准曲线图

单就地表岩石类型代表的找矿时限来看(暂不考虑各时期地质构造情况下)，寒武纪地层区元素分布具有一定波动特征，多数元素出现小波峰，自寒武系以后基本呈下行或者平稳态势；第四纪地层元素分布较为平稳，波动不大；新太古代峄山序列和傲徕山序列侵入岩幅值变化亦不大；燕山晚期的沂南序列侵入岩中大多数元素出现曲线图中的最高波峰。由上述分析可以初步认为该区寒武纪地层与中生代燕山晚期侵入岩出露区的主攻矿种元素富集特征较为明显。

3 结论

(1)贺家沟地区Au与As，W，Bi、Mn异常相关性明显，而W，Bi具有亲氧、亲酸的亲合性，推测与中酸性侵入岩具有很大关系，其中As作为探途元素意义显著，这可能与区内构造中的褐铁矿化有关，因表生作用下氢氧化铁对As有一定吸附作用。异常查证工作阶段在该异常区内发现了多处Au矿化，矿化体多成透镜状沿中生代侵入岩与其围岩接触带不均匀分布，其矿化品位亦不均匀，刻槽样Au元素的品位为(1.0～10.5)×10-6。

(2)区内主攻矿种Au的找矿方向应主要围绕Au元素异常的浓集中心及其周围的断裂构造带和中生代侵入岩及其围岩蚀变带展开，现阶段已经取得较好成效。

(3)本文通过研究区内的化探异常的特征，从地球化学勘查角度分析区内成矿有利部位，明确了区内找矿方向，提高找矿效率，为下一步圈定找矿靶区提供了可靠的依据。