黑龙江省漠河地区1∶5万水系沉积物地球化学特征及找矿方向

2021-03-10王冶董峰张坤梁坤王东暄

矿产勘查 2021年12期

王冶，董峰，张坤，梁坤，王东暄

（黑龙江省第五地质勘查院，黑龙江哈尔滨 150090）

0 引言

大兴安岭成矿带是中国重要的成矿带之一，受古亚洲成矿域和滨太平洋成矿域的影响，岩浆、构造活动剧烈，区域成矿潜力巨大（邵积东等，2007；肖克炎等，2016），近年来在此区域找矿成果突出，发现一系列大型-超大型矿床（牛树银等，2008；邵积东等，2009；李俊建等，2015），主要矿种包括Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo等。研究区处于漠河县西南50 km处，坐标范围为东经121°45′～122°15′，北纬52°30′～52°40′。位于大兴安岭成矿带北侧，处于额尔古纳Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au成矿亚带（Ⅳ）（马玉波等，2016），富克山 -霍洛台Cu-Mo-Au矿集地（Ⅴ）内，成矿地质条件优越，是寻找热液型多金属矿的有利地段。

2008—2012年，由黑龙江省地调院实施完成了1∶25万《漠河县幅》区域化探工作（李中会等，2012①），在研究区圈定甲1类异常1处，乙2类异常2处，乙3类异常2处，具寻找Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo矿产潜力，为进一步找矿奠定了基础。本文根据研究区1∶5万水系沉积物地球化学测量成果，开展水系沉积物地球化学特征的研究，单元素异常、综合异常的圈定，结合因子分析，建立了地球化学找矿模型，为研究区提供下一步找矿方向。

1 研究区地质概况

1.1 研究区地质特征

研究区地层出露新元古界兴华渡口岩群兴华岩组和第四系全新统河流松散洪冲积物。兴华岩组受后期构造作用和岩浆侵入作用影响，岩石相互间多为断层接触或脉岩切割，呈孤岛状或捕虏体零星分布（图1），岩性主要为大理岩。第四系全新统河流松散洪冲积物主要分布在区内河床中，主要由粘土、细砂、粗砂、细砾、粗卵石组成。

图1 研究区大地构造位置（a）及地质简图（b）（据王东暄等，2019②）

研究区岩浆岩分布广泛，主要有中元古代花岗质片麻杂岩；寒武纪—中奥陶世二长花岗岩；晚三叠世正长花岗岩；早侏罗世细粒石英闪长岩、细中粒石英二长岩、中粒花岗闪长岩、细中粒二长花岗岩、细中粒似斑状二长花岗岩；晚侏罗世中细粒（似斑状）二长花岗岩、中细粒正长花岗岩。研究区脉岩较发育，主要有流纹斑岩、闪长玢岩、花岗斑岩等。

研究区整体分为SN 向、NE 向、NW 向3 组构造，以断裂为主，在断裂两侧发育次级断裂。NW、NE向断裂为区域上主要的导矿、容矿构造。北东向断裂主要有霍洛台山断裂（F1）、霍洛台河断裂（F3）等。

1.2 区域典型矿（点）床特征

研究区内典型的矿床主要有：霍洛台Ⅰ区南铜钼矿床、霍洛台Ⅱ区银铅锌矿床、霍洛台Ⅳ区钼铜矿床，矿床主要特征见表1。

表1 研究区典型矿床特征一览表

霍洛台Ⅰ区南铜钼矿床处于研究区北东角，矿体受NNE向次级构造控制，多发育于似斑状二长花岗岩内，以铜矿化为主，矿床处于本次1∶5万水系HS-5综合异常内。霍洛台Ⅱ区银铅锌矿床处于研究区中东部，矿体受NNW向次级构造控制，处于新元古界兴华渡口群与似斑状二长花岗岩接触带附近糜棱化石英闪长岩内，以铅锌银矿化为主，处于本次1∶5万水系HS-8综合异常内。霍洛台Ⅳ区钼铜矿床处于研究区中南部，矿体受NNE向次级构造控制，发育于似斑状二长花岗岩内，以钼矿化为主，处于本次1∶5万水系HS-11综合异常内。

2 元素地球化学特征

2.1 样品采集与分析

水系沉积物地球化学测量比例尺为1∶5万，采样密度为4～5个点/km2，由黑龙江省第四地质勘察院完成。全区共采集水系沉积物样品2380件，测试Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、W、Mo、Sn、Hg等十二种元素，分析测试由黑龙江省第四地质勘察院承担，分析方法、检出限见表2。

表2 分析方法及检出限

2.2 水系沉积物地球化学特征参数

对研究区水系沉积物分析结果利用SPSS软件进行数据处理（薛薇，2004），对其特征参数进行了统计（表3），结果显示区内各元素平均值均较高，Au、Ag、Pb、As、Sb、Bi、W、Mo元素平均值高于中国水系沉积物背景值，说明区内这些元素与中国水系沉积物背景值相比，均发生了不同程度的富集。各元素的偏度值均较大，呈明显的右偏特征，说明数据右端有较多的极端值，数据离散程度强，以Au、Pb、As、Sb、Mo、Hg数据离散程度最强；元素的峰度值除Sn外，其他元素均较高，呈明显的尖顶峰状，元素的分布形态较陡，说明除Sn元素外，其余元素数据受特高值影响较大，离散程度强，在成矿有利地段易富集成矿。

表3 研究区水系沉积物地球化学参数统计

根据各元素的标准离差特征可知，Au、Cu、Pb、Zn、As、Sb标准离差值大于10，说明这些元素数据波动剧烈，元素活动性强；Ag、Bi、Sn、Hg标准离差数值较低，说明元素数据波动较为稳定，其元素活动性较差。在各元素的变异系数中，Sb元素变异系数最大，As和Au元素次之；Au、Cu、Pb、As、Sb、Bi、W、Mo变异系数均大于3，表明这些元素数据波动剧烈，元素活动性最强，属于强分异型，在成矿有利部位极易富集成矿；Ag、Zn、Hg变异系数在1～2之间，元素活动性较强，属于分异型；Sn元素变异系数在0.25～0.5之间，属于不均匀型，元素活动性较差。根据各元素浓集系数可知，在不同的酸性和碱性环境中，除了Sn元素没有明显的富集外，其余元素均在本区土壤中次生富集明显，属于富集型。

2.3 单元素异常

研究区元素异常下限的计算方法为：先将数据转换为对数，迭代剔除大于X+3S的数值和小于X-3S的数值，使剔除后的数据服从对数正态分布。最后采用T=X+2.5S公式计算异常下限，返回异常下限真值，其中，X为迭代剔除特高值和特低值后数据的背景平均值；S为标准离差；T为异常下限。本文将异常下限、2倍异常下限、8倍异常下限作为外带、中带、内带的分带值（表4），圈定了单元素异常（图2）。

表4 元素异常浓度分带表

由单元素异常图（图2）可以看出，Au、Cu、Pb、Mo元素异常规模大，强度高，为研究区的目标矿种；Cu、Mo元素异常主要呈北东向分布于研究区中部，Cu元素异常主要分布于Mo元素异常外围，局部有一定程度的重叠；Pb、Zn、Ag元素异常呈北东向分布于研究区中部，各元素异常套合较好，异常面积大于高温元素W、Mo、Bi等，且多叠加于高温元素异常之上。Au、As、Sb、Ag、Cu、Pb、Bi、W、Mo元素具内带，Cu元素最高值为355.3×10-6、Pb元素最高值为7329.6×10-6、Mo元素最高值为226.51×10-6、Au元素最高值为507.8×10-9；Sn、Hg元素异常较弱。Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo元素异常分布位置大致相同，整体呈北东向展布，与物探工作推断的北东向断裂走向一致；Au元素异常主要呈北东向分布于研究区东南侧和北西侧，与其余元素异常空间分布关系不大，但在成因上可能具有一定联系；Sn、Hg元素异常较弱，分布无明显规律。

图2 研究区水系沉积物测量单元素异常图

2.4 组合异常

本文根据水系沉积物分析元素相关性和因子分析确定元素组合。利用IBM SPSS Statistics19软件完成了元素相关系数矩阵（表5）和因子分析正交旋转载荷表（表6）。

表6 研究区因子分析正交旋转因子载荷矩阵

通过水系沉积物元素相关系数表5可知，Ag-Pb、Ag-Zn、Ag-As、Ag-Sb、Ag-Bi、Pb-As、Pb-Sb、Pb-Bi、As-Sb、As-Bi、Sb-Bi具有较高的相关性，其中以Pb-As、Pb-Sb、As-Sb相关性最高，相关系数分别为0.948、0.947、0.999。

表5 研究区元素相关系数矩阵

本文以特征值大于0.9的标准，采用主成份分析法提取了5个主因子，即5个元素组合，并根据单元素异常圈定规则圈定了因子得分等值线图（图3）。

图3 研究区水系沉积物地球化学测量因子得分等值线图

F1因子为As-Sb-Pb-Bi-Ag组合，为区内主要的成矿元素组合，其中As、Sb元素相关系数达0.999，为前缘元素组合类型，As、Sb元素分布情况充分体现了低温元素的易迁移特征（刘洪等，2015）；Bi、As是与中酸性岩浆作用有关的热液硫化物矿床中的伴生元素，其在早期的岩浆中含量较低（陈力子等，2015），说明本区成矿的多期性和复杂性；Pb元素为亲硫元素，为本区主要成矿元素，与区内已发现的铅矿化相符，Pb元素从超基性岩到花岗岩含量不断增加，其成矿与研究区内酸性侵入岩体有关。该元素组合主要分布于早侏罗世中（细）粒二长花岗岩和中细粒似斑状二长花岗岩岩体内，呈北东向展布，说明该组合异常或铅矿化受酸性侵入体和北东向构造及次级构造控制，是寻找热液型矿床的有利部位。

F2因子为Hg-Cu-Ag-Zn中低温元素组合，Cu、Ag、Zn为亲硫元素，是与中低温热液金属硫化物成矿作用有关的成矿元素组合，而在中低温热液硫化物矿床中Ag易与Cu、Zn共生（张运强等，2015）。Hg元素多与构造活动有关（宋昊等，2015）。因此，Hg-Cu-Ag-Zn元素组合反映了区内与构造作用有关的Cu、Ag、Zn矿产分布规律。该元素组合主要分布于早侏罗世中（细）粒二长花岗岩和中细粒似斑状二长花岗岩岩体内，少部分分布于新元古代二长质花岗片麻岩范围内。

F3因子为Sn-W-Zn中高温元素组合。Sn、W为高温元素，W为中等可溶元素，Sn为不可溶元素，在表生作用中W、Sn化合物具难溶、化学性质稳定的特征，主要以物理风化和机械搬运为主。Sn、W元素组合可能反映区域内含Sn、W元素较高的酸性岩体的分布特征。Zn元素活动性相当高，迁移能力强，在水系沉积物中易形成异常，所以它可能在各种元素组合中出现（戴慧敏等，2010）；该元素组合主要分布于早侏罗世中细粒二长花岗岩和中细粒似斑状二长花岗岩内，少部分分布于新元古代二长质花岗片麻岩范围内，可以发现该元素组合受北东向和北西向两组构造控制。

F4因子为Mo单元素组合，为区内成矿元素组合，其因子高分分布区与Mo异常分布区一致，在Mo异常值区发现多条钼矿体，因此，该元素组合反映了区内钼矿化分布特征。该元素组合主要分布于早侏罗世中细粒二长花岗岩和中细粒似斑状二长花岗岩内，少部分分布于新元古代二长质花岗片麻岩范围内。

F5因子为Au单元素组合，其分布与Au单元素异常分布范围一致，主要分布于早侏罗世中细粒二长花岗岩和中细粒似斑状二长花岗岩内。

F1、F2、F4、F5因子在空间上分布具有分带性，F1、F2、F4因子主要为中高温成矿元素组合，沿研究区中部北东向构造分布，具有高度重叠的特征，说明其在成因上具有一定的联系；F5因子为低温成矿元素组合，呈北东向分布于F1、F2、F4因子所在空间的外围，暗示其成因上具有较强的联系。F1、F2、F4、F5因子在空间上分布的分带性，可能代表一套由高温元素Mo，到中温元素Cu-Pb，再到低温元素Au的成矿系统，与研究区已发现的斑岩型成矿系统相符。

2.5 综合异常

根据各元素与成矿地质体的关系、各元素的套合情况，在研究区共圈定17个综合异常（图4）。其中以HS-1、HS-5、HS-6、HS-8、HS-11、HS-12、HS-15异常规模大、套合好、强度高、异常元素种类多。HS-9综合异常为金单元素异常，异常强度高。

图4 研究区综合异常图

HS-1综合异常出露早侏罗世中细粒似斑状二长花岗岩，主要由F1（As-Sb-Pb-Bi-Ag）和F2（Hg-Cu-Ag-Zn）两个元素组合，19个单元素异常构成，异常面积约11.7 km2，两种元素组合相互套合，显示其同源特征；Cu、Pb异常规模大，强度高，具寻找铜铅矿产潜力。

HS-5综合异常出露早侏罗世中细粒似斑状二长花岗岩，由F2：Cu-Ag和F5：Au两个元素组合，3个单元素异常构成，异常面积约2.1 km2，异常浓集中心明显，均与Cu元素套合，Cu异常强度高，具内带，该综合异常为霍洛台斑岩型铜钼矿床出露位置，见多条铜矿体。

HS-6综合异常出露早侏罗世中细粒似斑状二长花岗岩和中细粒花岗闪长岩，由F5：Au和Hg元素组合，3个单元素异常构成，异常面积约7.1 km2，Au元素异常具内带，强度高，规模大，具寻找金矿产潜力。

HS-8综合异常为霍洛台银铅锌矿所处位置，见多条铅锌矿体，主要由F1：Ag-Pb-As-Sb-Bi元素组合，18个单元素异常构成，异常面积约21.0 km2，局部出现F5：Au、F2：Ag-Cu-Zn、F4：Mo元素异常，但多与F1：Ag-Pb-As-Sb-Bi元素组合套合，异常出露早侏罗世中细粒似斑状二长花岗岩和新元古代二长质花岗片麻岩，异常浓集中心处于两种岩性的接触带处，显示其来源的复杂性。

HS-9综合异常出露早侏罗世中细粒似斑状二长花岗岩，由F5:Au元素组合构成，异常面积约2.1 km2，金异常强度高，具内带，最高值117.0×10-9，经地质调查发现，该区岩石硅化、绢云母化、黄铁矿化发育，说明该区热液活动强烈，具有很好的找Au矿产潜力。

HS-11综合异常出露早侏罗世中（细）粒二长花岗岩，主要由F4：Mo、F1：Pb-Bi、F2：Cu-Zn三种元素组合，17个单元素异常构成，异常面积约17.3 km2，Mo、Bi异常强度高，其余元素异常强度中等，异常均以Mo元素异常为浓集中心，钼异常浓集中心处为霍洛台钼铜斑岩型矿床位置，见多条钼矿体。

HS-12综合异常出露早侏罗世中（细）粒二长花岗岩和新元古代细粒石英闪长岩，异常主要由F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag、F2：Cu-Ag-Zn、F4：Mo异常，29个单元素异常构成，异常面积约19.7 km2，异常套合散乱，暗示异常受多期热液活动影响；As、Sb等前缘元素异常不明显，可能受剥蚀作用影响，Ag、Pb、Zn异常规模大，但强度中等，该异常具寻找斑岩型钼、热液型铅锌矿产潜力。

HS-15综合异常出露早侏罗世中（细）粒二长花岗岩，主要由F1：Pb-Bi-Ag和F2：Cu-Zn两个元素组合，11个单元素异常构成，异常面积约10.7 km2，两种元素组合套合较好，显示其同源特征，该异常Cu、Pb异常规模较大，具寻找其矿产潜力。

3 地球化学找矿模型及找矿靶区

3.1 地球化学找矿模型

结合研究区典型矿床及水系沉积物异常特征，总结了区内地球化学找矿模型。

（1）地质找矿标志：①赋矿岩性，似斑状花岗岩和各类斑岩；②断裂构造，铜矿体与北北东向及其次生构造关系密切、钼和铅锌矿体与北西向及其次生构造关系密切；③围岩蚀变，主要表现为中心硅化和绢云母化带，向外过渡为绢云母化、钾化、绿泥石化、褐铁矿化带，外围为泥化带。

（2）水系沉积物地球化学标志：霍洛台斑岩型铜钼矿床所处位置均为铜、钼异常内带，因此，区域上铜、钼矿床最直接的地球化学找矿标志为铜、钼异常内带；而银铅锌矿床地球化学找矿标志为F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag和F2：Hg-Cu-Ag-Zn因子元素组合异常部位。

3.2 找矿方向

研究区内已发现的矿床有斑岩型铜钼矿床、斑岩型钼铜矿床和中低温热液型铅锌矿床，整体呈北东向分布，与物探推断断裂方向一致，中低温热液型铅锌矿床分布与斑岩型铜钼矿床外围，整体构成了一个斑岩型成矿模型，因此斑岩型铜钼矿床附近铅锌异常较好处具有很好的寻找热液型铅锌矿产潜力，而其外围金银异常较好处具有很好的寻找热液型金银矿产潜力。

3.3 找矿靶区

根据地球化学找矿模型，共确定两种类型找矿靶区（图5）：①斑岩型铜或钼、热液型铅锌找矿靶区，靶区主要出露早侏罗世二长花岗岩和似斑状二长花岗岩，脉岩发育，受北东和北西向两组构造控制，地球化学特征主要表现为Cu、Mo异常内带，并伴有F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag和F2：Hg-Cu-Ag-Zn因子元素组合异常，异常区内岩石见有明显的铅锌矿化、硅化和褐铁矿化，局部见有孔雀石化，是寻找斑岩型铜钼和热液型铅锌矿产有利区域；②低温热液型金矿找矿靶区，靶区主要出露早侏罗世二长花岗岩和似斑状二长花岗岩，脉岩发育，受北东向构造控制明显，地球化学特征表现为F5：Au组合异常明显，具Au异常内带，岩石内石英脉发育，经化学分析，Au元素具矿化显示，异常区岩石发育硅化、绢云母化、黄铁矿化，是寻找热液型金矿产有利区域。