甘肃白银厂及外围地区1∶5万地球化学特征及找矿远景

刘彦良 高雅 任育智 季文中

摘  要：甘肃白银厂及外围地区是北祁连铜多金属成矿带的主要地段。通过研究1∶5万水系沉积物地球化学实测资料，阐明了该区的元素含量特征、元素离散程度、元素组合特征、单元素异常特征、组合异常特征、综合异常特征等，发现该区Au，Ag，Cu，Pb，Zn，Mn，Fe等元素具一定成矿潜力。结合野外异常查证，推断多数异常受岩浆和构造作用控制，区内与海相火山岩有关且强度较高、元素组合较好的异常区有利于成矿。据地球化学异常，结合成矿地质构造背景，进一步优选出找矿远景区9处，为该区下一步的找矿工作提供了依据和参考。

关键词：甘肃白银厂;地球化学特征;找矿远景区

甘肃白银厂及外围地区位于白银市区北侧，大地构造位置属祁连造山带东段的北祁连褶皱带（图1），为我国著名的多金属成矿带[1-3]。

1956—2004年，区域上先后完成了1∶20万区域地质调查、矿产地质调查、区域地球化学调查，1∶25萬兰州幅区域地质调查，但缺少较为精细的矿产远景预测。本文以2016年完成的“甘肃省白银厂及外围地区矿产远景调查”项目中1∶5万水系沉积物测量成果为基础，详尽地研究了该区的水系沉积物地球化学特征，圈定综合异常及优选找矿远景区，为该地区下一步找矿工作提供依据和参考。

1  区域地质概况

研究区西起永登县双龙泉，东达靖远刘川，南起白银厂北到景泰县正路堡，地理坐标：东经103°30′～ 104°30′，北纬36°34′～ 36°55′。该区地处青藏高原和黄土高原结合部，海拔1 700～4 000 m，山脊和坡谷较陡，属半干旱气候，区内树枝状、羽毛状水系较发育，适合开展水系沉积物地球化学测量工作。样品的分析测试工作由甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院测试中心承担，分析Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，Hg，Cr，Ni，Co，Mn，Fe，W，Sn，Mo 17种元素，分析结果与质量精准可靠。

研究区可划分出高山断裂构造混杂岩带、白银火山岛弧、银洞沟弧后盆地、皋兰隆起带4个二级构造单元（图4）。研究区出露新元古界皋兰岩群、震旦系白银岩群、寒武系黑茨沟组、奥陶系阴沟群、中堡群、志留系肮脏沟组、泥盆系沙流水组、石炭系前黑山组、臭牛沟组、羊虎沟组、二叠系大黄沟组、红泉组、三叠系五佛寺组、丁家窑组、南营儿组、侏罗系芨芨沟组、白垩系河口群、古近系西柳沟组、野狐城组、新近系甘肃群和第四系等（图1）。新元古界和古生界为研究区内主要的成矿地质体，形成了一系列金属矿床，包括沉积变质型铁锰矿、火山沉积-热液型铜铅锌矿、热液脉型金矿和沉积型砂金等 （图4）。

2  地球化学特征

2.1  元素地球化学特征

通过对17种元素含量统计分析对比发现（表1），研究区水系沉积物中元素的几何平均值与全国及秦祁昆成矿带（甘肃全省）水系沉积物相比[6-7]，Au，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Cr，Co，Ni，Mn高于全国和秦祁昆成矿带（甘肃全省），其中Au，As，Sb和Cr均高于全国和秦祁昆成矿带的2倍，Fe低于全国和秦祁昆成矿带，Ag，Hg高于全国且低于秦祁昆成矿带，W，Sn，Bi，Mo低于全国且略高于秦祁昆成矿带。元素分异度研究表明（表2），Au，Cu，Pb，Zn，Sb，Hg，Mn元素的变异系数大于2.00，属强起伏分布型元素，这些元素在地质体内分布极不均匀;Ag，Ni，As，Cr，Co，Fe的变异系数在2.00～1.00之间，含量起伏变化较大，在地质体中分布不均匀-较均匀之间，具一定分异性;Mo，W，Bi，Sn元素变异系数小于1.00，分布均匀，分异程度不高。该特征与白银厂矿区Au，Cu，Pb，Zn，Ag，As，Sb，Co，Mn元素衬值高，浓集中心明显的特征吻合[12]。

元素的R型聚类分析研究表明（图2），在相关系数为0.2的水平上，可将17种元素分为4组：第一组是Au，As，Hg元素，主要富集在岩浆活动强烈的地段和元古代老变质岩地质体中;As，Hg为热液矿床中的前缘元素，是深源岩浆活动与地层接触带及深大断裂构造蚀变带发育的最好指示，为研究区内与岩浆活动、断裂构造（韧性剪切构造带）有关的金矿化的重要找矿标志。第二组包括Ag，Cu，Mo，Zn，Pb元素，主要表现为亲硫性，与岩浆岩及热液活动关系密切，常见银铅锌、铜铅锌、铜钼矿等共生组合，该类元素异常具有重要找矿意义，如白银厂矿区出现铜、铅、锌、银的组合，很好的指示了铜多金属矿的存在。第三组为Bi，Sn元素，是热液矿床中的尾晕元素，二者地球化学特征相近，多受酸性岩体的影响在局部发生富集，该组合与花岗岩类岩浆活动关系最为密切。第四组包括Cr，Co，Fe，Mn，Ni元素，是所有元素中相关性最强的一组元素，属典型的亲铁元素组合，化学性质非常相似，与基性、超基性岩的分布关系密切。研究区内主要富集在变辉长辉绿岩、了高山蛇绿混杂岩套、寒武纪及其更老的变质岩地质体中。此外，W和Sb元素呈现出相对独立的地球化学行为，与其他元素关联度较低。上述元素组合为提取组合异常提供了参考依据[8]。

2.2  异常特征

根据公式Ct=X+2S（X为背景平均值，S为标准离差，Ct为异常下限）求得研究区实际用的异常下限（表3），以异常下限值的1倍、2倍、4倍分别划定各元素的异常外带、中带和内带，利用GeoIPAS软件做出各元素异常图（图3）。甘肃白银厂及外围地区单元素异常特征为：Au，Ag，As，Sb，Hg元素异常面积较大，异常数量较多，具内、中、外浓度带，内带范围较大，其次为Cu，Pb，Zn，Bi元素，再次为Fe，Cr，Mn，Co，Ni元素，这些异常虽具内、中、外浓度带，但内带面积较小、数量也较少，W，Sn，Mo元素异常面积最小、异常数量少。

结合研究区矿产地质简图，Au，As，Sb，Hg元素的强异常大致和了高山韧性剪切带的展布吻合，对应的主要地质体为了高山构造杂岩、新元古界皋兰岩群和寒武系、奥陶系等。元素组合异常的浓集中心和已经发现的矿床（点）吻合较好，具较好的找矿指示意义。Cu，Ag，Pb，Zn元素的强异常在空间分布上主要围绕白银厂铜矿床发育，空间分布主体受寒武纪白银火山盆地的控制，具同源性特征。白银厂铜矿具显著的异常特征，有很好的找矿指示意义。研究区北西部近EW向断裂带等其他断裂构造带上，也可见小规模异常，是对深部成矿条件良好的指示。Fe，Cr，Mn，Co，Ni元素的强异常在空间分布上具沿断裂带和基性超基性岩发育大面积平缓异常的特征，在三道弯、东涧沟、营盘沟等地可见有一定规模的高强度组合异常，浓集中心套合较好，异常梯度带发育，有一定找矿参考价值。W，Sn，Bi，Mo元素的强异常总体位于了高山韧性剪切带及西南侧，有一定规模和强度的异常围绕白银厂铜矿床发育，和皋兰岩群、古生代基性火山岩的分布密切相关，对进一步找矿有一定的启发。

据元素的空间分布和叠加组合特征，将空间位置叠合的一组元素异常作为一个综合异常。甘肃白银厂及外围地区共圈定水系沉积物地球化学综合异常40处（图4，表4）。据异常所处的成矿地质背景和异常强度、规模、元素组合及矿产信息等将异常分成3类，其中甲类（已知矿床引起）异常4处，乙类（最具有找矿远景）异常20处，丙类（找矿意义不明）异常16处，多数综合异常规模较大、组合复杂、具一定浓集中心（表4）。

3  找矿远景区

在综合研究区域成矿规律和地球化学特征的基础上[1，9]，主要依据本次地球化学综合异常集中区的范围、规模、排序等，综合考虑已知或新发现的矿床或矿点的空间分布，在研究区优选出找矿远景区9处（图4），其中A级（有已发现的矿床）3处，B级（有矿点）3处，C级（矿化点）3处。现就A级找矿远景区特征简述如下：

3.1  石青硐地区铜铅锌金多金属成矿远景区（Ⅴ2-A- 1）

呈NW向展布，面积约18 km2。区内发育Hs-13、Hs-17，元素组合为Au，As，Sb，Hg，Cu，Ag，Pb，Zn，Mo，Fe，Ni，Mn，其中Au，Ag，Sb，Cu，Pb，Zn套合好，浓集中心明显，具三级浓度分带。Hs-13的浓集中心和石青硐铜铅锌多金属矿床（K4）吻合。区内出露震旦系白银岩群，石青硐矿产于其中。区内岩脉和次火山岩发育，构造复杂，褶皱及断裂均很发育，断裂构造总体方向为NWW向的逆断层，一定程度上对矿的局部次生富集有利。远景区异常查证工作显示，异常浓集中心与石英角斑岩和大理岩质碎裂岩的接触蚀变带吻合。该带黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等矿化现象发育，1∶5千地质、地球化学综合剖面查证结果显示，所有异常元素都有对应的峰值重现，证明远景区地球化学异常为稳定的矿致异常，具找矿指导价值。该区主要找矿方向是在石青硐矿的周缘，特别是东延部分及矿床的深部进一步拓展石青硐矿的规模[10]，同时兼具巨大的热液脉型和韧性剪切带型金矿的找矿潜力。

3.2  西湾地区金成矿远景区（Ⅴ7-A-2）

呈NW向展布，面积约30 km2。区内发育Hs-33，元素组合为Au，As，Sb，Hg，Cu，Ag，Pb，Zn，W，Bi，Mn，其中Au，Pb，Ag，Mn，Bi套合好，浓集中心明显，具三级浓度分带，As，Sb，Cu，Zn具二级浓度分带。区内出露中寒武统黑茨沟组、下白垩统河口群等，其中黑茨沟组中发现中庄锰矿、东涧沟锰矿、胜家梁铅矿，西湾白石宫砂金矿和西湾岩金矿的赋矿层位分别为第四系冲积砾石层底部和下白垩统河口群。区内岩脉发育，石英脉不同程度含金，为NW向、NE向区域断裂交汇部位，构造复杂。远景区异常查证时发现多处铁质结核带，强赤铁矿化、硅化;地层中顺层石英脉发育，伴随褐铁矿化、黄钾铁钒化等蚀变。1∶5千地质、地球化学综合剖面重现了所有异常元素峰值，特别是Au，Ag，Pb，Zn，Mn等高值点。该区今后的重点是对与地球化学异常浓集中心吻合的已发现矿的周缘和深部开展工作，是寻找热液脉型金、沉积型砂金和海底火山喷流型锰矿十分有利的靶区[11]。

3.3  银洞沟地区铜铅锌金银成矿远景区（Ⅴ9-A-3）

呈NW向展布，面积约96 km2。区内发育Hs-15、Hs-20，元素组合为Au，As，Sb，Hg，Cu，Ag，Pb，Zn，Bi，Fe，Co，Ni，Cr，Mn，其中Au，Ag，Cu，Pb，Zn，Fe，Co套合好，浓集中心明显，具三级浓度分带，As，Sb，Hg，Cr，Mn，Ni具二级浓度分带。区内出露下奥陶统阴沟群、下志留统肮脏沟组和未分组的蛇绿构造混杂岩等。银洞沟铜铅锌多金属矿主要产于火山杂岩层下部和细碧岩层中。岩浆侵入活动剧烈，主要可见辉石闪长岩、石英闪长岩及花岗岩脉、长英岩脉及辉长岩脉，构造活跃，银硐沟断裂为主要控矿构造。该区主要找矿方向为银洞沟矿周缘，特别是东西延部分及礦床的深部，可进一步拓展银洞沟铜铅锌多金属矿规模，兼顾金银矿的寻找，特别要注意钠长石化（或钠黝帘石化）、纤闪石化、阳起石化、绿泥石化、碳酸盐化、绢云母化及硅化等蚀变的找矿指示意义[12]。

4  结论

（1） 本文阐明了甘肃白银厂及外围地区Au，Ag，Cu，Pb，Zn，As，Sb，Bi，Hg，Cr，Ni，Co，Mn，Fe，W，Sn，Mo等17种元素的含量特征、离散程度、组合特征及异常特征等。共圈定水系沉积物地球化学综合异常40处，并对异常进行分类，指出了今后找矿重点地段。主要潜力矿种为铜（铅锌）矿、金矿、银（铅锌）、锰矿、铁矿等。

（2） 分析区域地质矿产特征、地球化学特征，推断大多数异常受岩浆和构造作用控制，区内与海相火山岩有关矿产是今后主要找矿目标。

（3） 在综合研究区域成矿规律和地球化学特征的基础上，依据地球化学异常，结合已知或新发现的矿床、矿点的空间分布，圈定找矿远景区9处，其中A级3处，B级3处，C级3处。同时，简述了A级找矿远景区的特征，分析了成矿潜力，指明了找矿方向，为下一步的找矿工作提供了依据和参考。

致谢：甘肃省有色地质调查院赵军高级工程师和何海蛟高级工程师等同志参加了本次野外矿产地质调查工作，甘肃有色地质勘查局周俊烈教授级高级工程师、韩要权高级工程师对本文提出了宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢！

参考文献

[1]    刘彦良，高雅，季文中.甘肃白银厂及其外围地区金属矿成矿规律及矿产预测[J].中国地质调查，2020，7（4）：43-53.

[2]    高兆奎，陈守宇，韩要权，等.甘肃省白银矿田火山岩型铜多金属矿床找矿方向探讨[J].甘肃地质，2009， 18（3）：1-5.

[3]    宋叔和.对祁连山黄铁矿型铜矿地质的一些补充意见[J].地质学报，1957，37（1）：57-79.

[4]    张建新，许志琴.北祁连造山带东段白银地区的构造单元划分及韧性变形[J].高校地质学报，1996，2（2）：146-154.

[5]    丁吉顺，陈伟，周恒，等.西藏雄梅地区1：5万水系沉积物地球化学特征及找矿远景[J].地质与勘探，2019，55（1）：48-63.

[6]    鄢明才，迟清华，顾铁新，等.中国各类沉积物化学元素平均含量[J].物探与化探，1995，19（6）：458-72.

[7]    史长义，梁萌，冯斌.中国水系沉积物39种元素系列背景值[J].原   子能科学技术，2016，41（2）： 234-51.

[8]    李申，赵润东，宋岳庭，等.相关性分析、聚类分析、因子分析的可靠性对比-以嘎拉勒和躬琼左波两条剖面为例[J].地质与勘探，2018，54（3）：574-583.

[9]    廖桂香，王世称，许亚明，等.白银厂矿区及外围区域地质背景、地  球化学异常特征及找矿潜力[J].地质与勘探，2007，43（2）：28-32.

[10]  吴辉.石青硐地区成矿地质条件分析和成矿预测[J].甘肃冶金，2005，27（3）：75-77.

[11]  曹国堂.朵家滩金矿矿床成矿模式探讨[J].中国矿山工程，2011，40（1）：29-31.

[12]  刘崇民.白银厂矿田折腰山海相火山岩型铜矿床地球化学异常特征[J].地质与勘探，1999，35（5）：28-30.