河北北部棋盘山-朝阳地一带水系沉积物地球化学特征及找矿方向

张朋 张志强 张龙升 于文明 王其才

（1.华北地质勘查局综合普查大队,河北廊坊 065201；2.河北华勘地质勘查有限公司,河北廊坊 065201）

0 引言

河北北部棋盘山-朝阳地一带分为两个一级构造单元，以康保-围场深断裂为界，其北为内蒙-大兴安岭褶皱系，以南为中朝准地台。太古宙-古元古代发生了角闪岩相和麻粒岩相区域变质作用，形成了良好金多金属矿源层；中生代处于燕山陆内造山带北部，经历了印支运动、燕山运动和多期强烈的构造岩浆活动，具有非常有利的金、银、多金属成矿地质条件。文章根据水系沉积物测量成果结合以往地质资料，从元素分布、组合及异常特征等方面分析了棋盘山-朝阳地一带水系沉积物的地球化学特征，进行了成矿远景区划分分析，希望能够为找矿勘探部署提供有价值的参考材料。

1 地质概况

工作区分为两个一级构造单元，以康保-围场深断裂为界，其北为内蒙-大兴安岭褶皱系，以南为中朝准地台。区内地层主要有太古界、二叠系、侏罗系、白垩系、上第三系及第四系。其中侏罗系、白垩系出露面积较大。太古界地层主要为一套中深区域变质岩，变质程度较高，为测区内最古老的地层。二叠系地层沿康保-围场深断裂分布。为一套变质砂砾岩和蚀变安山岩组合。侏罗系地层主要为上侏罗统及下侏罗统，中侏罗统缺失。下侏罗统为一套含煤的砂砾岩岩石组合。上侏罗统可分为张家口组二段、半截川熔岩段、甘沟门红色砂砾岩段、五道川火山碎屑岩段。张家口组二段岩性主要为灰色、灰紫色安山岩、安山质含集块火山角砾岩，局部夹流纹质角砾凝灰岩。半截川熔岩段为一套流纹岩、石英粗安岩组合。甘沟门红色砂砾岩段是一套以河流-湖泊相沉积为主的岩石，伴以小规模的火山爆发活动产物。五道川火山碎屑岩段为一套凝灰岩、熔结凝灰岩组合。白垩系为一套以中性为主的火山-沉积地层，主要岩性为砾岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、夹流纹质沉（角砾）凝灰岩、流纹质熔结角砾凝灰岩等。上第三系及第四系主要为喷出玄武岩及松散堆积物组成，玄武岩不整合于老地质体之上，产状平缓，柱状节理发育，构成独特地貌景观。

根据区内各地质体构造形态，构造变形的差异性、岩浆活动、褶皱和断裂生成的时代，可将测区分为如下各级构造单元。

测区位于两个一级构造单元接触带上，是岩浆活动较强烈的地区，从太古代到新生代均有活动，特别是中生代燕山旋回，岩浆活动尤为强烈，既有广泛分布的火山岩，又有大量深成、浅成、超浅成侵入岩。分别为太-元古代小老沟花岗闪长岩、古元古代初家湾片麻状变质二长花岗岩、晚泥盆世兴巨德中粒斑状二长花岗岩、华力西期碎裂花岗岩、早侏罗世下伙房中粒含斑状二长花岗岩、早侏罗世索虎沟中粒二长花岗岩、早侏罗世青羊山沟中粗粒斑状二长花岗岩、燕山旋回晚侏罗世中酸性侵入岩、燕山旋回早白垩世中酸性侵入岩。

图1 测区构造单元分区图

2 地球化学特征

2.1 样品采集分析及数据处理

工作区水系发育，降水及地表径流充沛，采样点大多布于一级水系口，少数样点布置在二级水系中，平均采样密度为4.9 个/km2，采样部位选择在细粒物质易于聚集处，样品介质为汇水域上游的基岩风化物质，采样粒级-10-+80 目，样品重量不少于300g（正副样各大于150g），分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、W、Sn、Mo、Cd、Co、Cr、Ni、Mn17 种元素，经检查采样质量及分析质量符合规范要求。

数据处理使用中国地质调查局发展研究中心研发的GeoExpl、武汉中地数码科技有限公司研发的MapGis67软件在计算机上完成。采用元素含量最大值（Max）、平均值（X）、标准差（S0）、浓集系数（K）、变异系数（Cv）等参数来讨论研究区水系沉积物地球化学特征和规律。其中K 为研究区内水系沉积物元素背景值与1：20万棋盘山幅水系沉积物中元素背景值之比，Cv 为水系沉积物元素含量标准差（S0）与平均值（X）的比值。

2.2 区域地球化学特征

工作区处于两个一级大地构造单元，内蒙-大兴安岭褶皱系和中朝准地台二者地层沉积特征、变质和岩浆作用以及构造特征均存在很大差异，地球化学特征存在显著差异。工作区工采集样品4943 件，17种元素地球化学参数见表1。

表1 普查区元素地球化学参数特征表

注：表中K：指水系沉积物测量均值（X）与1：20 万棋盘山幅水系沉积物中元素背景值（X0）之比。

由表1 中可知，除金元素外，测区其他元素含量（X）与全省背景值（X0）比较基本相近，金元素为已知朝阳湾金矿及朝阳地幅小金矿点较多引起的。

元素变化系数值越大，元素含量分布的起伏越大，越不均匀，其局部分异程度越高，也说明元素局部富集的可能性越大，即成矿的可能性也越大。

测区元素的变化系数排序见图2，依变化系数（Cv）值大小将元素划分为：均匀分布（Cv＜0.3）；中等起伏（0.3＜Cv＜0.6）；较大起伏（0.6＜Cv＜1.2）；很大起伏（1.2＜Cv＜2.4）；极大起伏（Cv＞2.4）。

图2 元素变化系数排序图

富集系数（K）指测区各元素的含量均值（X）与1:20万棋盘山幅水系沉积物中元素背景值（X0）之比。

测区各元素富集系数（K）的排序，依各元素富集系数（K）的大小将元素贫化富集类型划分为：贫乏（K≤0.8）、正常（0.8＜K≤1.2）、富集（1.2＜K≤2）、强富集（K＞2），见图3。

图3 元素富集系数排序图

由以上图、表中可看出：全区元素富集系数较高的有Au、Cd、Sb、Bi，属富集或强富集型（K＞1.2），其中Au 元素属强富集型；而变化系数Au、Sb、Cd、Hg、Ag、Pb、Zn 元素的CV值大于2.4，属极大起伏型。As、Mo元素属很大起伏型（1.2＜Cv＜2.4）。

综上所述，元素Au、Cd、Sb、Ag、Pb等具有较高的富集系数（K）和较大的变化系数（Cv），其Cv 值都大于2.4，是区内的主要成矿元素或成矿元素的伴生元素。Au 的富集系数为3.92，其变化系数高达10.28，而元素Hg、Ag、Pb、Zn的富集系数不是很高但变化系数均较高属极大起伏型。说明后期经历了多期次的地质地球化学叠加作用，存在明显的局部富集，是区内最重要的成矿元素。这与本区分布的扣花营锰银矿相一致。

2.3 元素组合及分类特征

采用R 型聚类分析，研究各元素之间的相关程度。对全区水系沉积物样品利用GeoExpl 软件对原始数据不取对数、对数据不变换，利用相关系数法制作R型聚类图（图4）。

图4 测区R型聚类分析图

根据该区元素地球化学分布并结合R 型聚类分析结果，大致可看出该区元素组合特征:

（1）Cu、Co、Ni、Cr 具密切度组合关系，主要推测超基性-基性岩的分布区。

（2）Pb、Zn、Ag、Cd、Mn该组元素为本区最主要的成矿元素及成矿指示元素。元素高值区吻合较好，高背景区的分布受断裂构造控制十分明显，与中低温热液活动关系密切，形成本区银、铅、锌、锰矿物共生组合。

（3）W、Sn、Bi、Mo 为高温成矿元素组合，推断与高温元素有关的矿床和中酸性脉岩发育区。

（4）Au、As、Sb、Hg 分为一组，主要为与Au 矿床有关元素及指示元素。

3 异常圈定及异常特征

3.1 异常圈定

异常下限计算采用X±3S0迭代剔除特高、低值后所获得的平均值加2倍标准差求得理论异常下限，再根据各元素的具体情况确定出异常下限的实用值（表2），然后由计算机直接圈定各元素异常。按照上述元素的相关性和分布特征，分为4 类组合异常：铜、钴、镍、铬异常组合，铅、锌、银、镉、锰异常组合，钨、锡、铋、钼异常组合，金、砷、锑、汞异常组合。在四类组合异常图基础上，根据异常元素组合、面积、强度、地质环境等因素进行筛选，将在某一地质环境、空间、成因上有明显联系的一组元素异常迭加部分进行综合圈定，全区共圈定综合异常42 处，并与1：:20 万水系沉积物测量异常进行了对比，对比图见图5。

图5 河北省棋盘山、朝阳湾、朝阳地幅1:5万与1:20万水系沉积物测量异常对比图

表2 异常下限统计表

3.2 异常总体特征

从异常分布的地质背景看，Au 多见于太古界黄家营子组中，个别位于晚泥盆世中粒斑状二长花岗岩、早侏罗世中粒斑状二长花岗岩中；Ag、Pb、Zn、Cd、Mo 等异常主要分布于张家口组、华力西期碎裂花岗岩、侏罗系上统中粗粒花岗岩及潜流纹岩中；Hg、Sb、As、Bi 单元素异常大多出现在第四系或大河道或岩体旁，它们多与隐伏断裂有关。异常与断裂构造的方向、时间有密切关系，多元素组合异常多位于EW、NW、NE 向断裂附近。晚侏罗世早期火山喷发旋回成矿元素浓集率高，变化范围大，该期火山岩浆携带有较多的成矿物质是区内成矿的关键，成矿作用与火山岩浆喷侵活动相伴随。

4 找矿远景区划分

综合研究区地球化学背景、地球化学异常及地质、矿产特征，将分布集中、规模大、处于相近地质环境的一组异常划分为成矿远景区，圈定出规模大、找矿潜力突出的远景区4 处见图6，分别为扣花营～五道川锰银铅锌多金属成矿远景区、小锥子山～下伙房～太平地钼银铅锌多金属矿远景区、朝阳湾～大光顶金成矿远景区、西卡拉～于家营子金成矿远景区。

图6 河北北部棋盘山-朝阳地一带找矿远景区划图

4.1 扣花营～五道川锰银铅锌多金属成矿远景区

远景区位于小锥子山-朝阳湾大断裂北部，棋盘山火山机构西南环状裂隙发育部位，面积约70.8km2。

远景区主要出露侏罗系上统张家口组火山碎屑岩，占远景区60%，其次为白垩系下统新拨组安山岩和侏罗系上统五道川期侵出流纹岩。区内岩浆活动强烈侵入、喷溢均有发育，侵入岩规模不大，多以岩珠、岩枝状产出，受北东向断裂控制，主要为燕山期花岗斑岩、石英正长斑岩、流纹岩脉、安山岩脉、闪长玢岩脉。北西向断裂是控矿主要构造。已知中型锰银矿1 处，锰矿点3 处，其它还有萤石矿点4 处、泥炭矿点1处。

区内有化探普查异常4 处，其中甲2类3 处，丙1类1 处，异常以Mn、Ag、Pb、Zn、Hg、Mo 为主，普查所测成矿、指示（伴生）元素几乎均有显示，异常组合复杂，多具有一定规模和强度，而且各元素异常叠加程度较好，浓集中心明显。基于上述，该区是含矿地层集中分布区，岩浆上侵，喷溢活动强裂，中酸性岩珠、岩枝、岩脉发育，燕山期NE 向断裂从远景区穿过，次级断裂、裂隙极为发育，岩石严重破碎，成矿元素背景高，异常较集中，而且规模大，矿床、矿点较多，地质成矿条件良好，找矿标志显著，根据已知矿致异常特征分析，该区是最有找矿远景的地段之一，建议继续对该区开展地质找矿工作。

4.2 小锥子山～下伙房～太平地钼银铅锌多金属矿成矿远景区

远景区位于康保-赤峰北东向断裂带上，面积162km2。

远景区主要出露侏罗系下统水泉沟组砂砾岩、侏罗系上统张家口组半截川流纹岩、白垩系下统新拨组沙里把安山岩、砂砾岩及潜火山岩-晚侏罗世流纹岩，占远景区面积70%左右，零星出露华力西晚期碎裂花岗岩、晚侏罗世中粗粒黑云母花岗岩、流纹岩，燕山期晚侏罗世中粗粒花岗岩。已知无烟煤矿点1处，萤石矿点1处，黄铁矿化点1处。

区内化探异常9 处，其中乙1类2 处，乙2类1 处，乙3类2处，丙1类1处，丙2类2处，丙3类1处。异常以Mo、Ag、Pb、Zn 为主，异常组合复杂，面积较大，各元素叠加程度较好，浓集中心明显，2015年对远景区内AS-16异常查证显示Mo元素异常值较高，1:5万水系沉积物测量与1:1 万土壤测量元素异常对应很好，并在异常值高的地段施工探槽见3.9m 钼矿（化）体，钼最高值0.034×10-6，推测该异常有较好的找矿前景。该远景区位于康保-赤峰北东向断裂带上，从地质背景及化探异常分布来看，该区内地质成矿条件良好，成矿元素背景高，找矿标志显著，是寻找钼银铅锌多金属的有利地段。

4.3 朝阳湾～大光顶金成矿远景区

远景区位于小锥子山-朝阳湾断裂带南侧，面积15.5km2。

远景区主要出露地层太古界黄家营子组斜长角闪岩、片麻岩段及二叠系下统大光顶子组凝灰岩，占远景区70%，零星出露二叠系下统劈柴拌组蚀变安山岩；断裂构造发育，近东西向断裂是金矿的储矿构造。围岩蚀变有绿泥石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化等。已知中型金矿-朝阳湾金矿1 处，磁铁矿点2处，大理岩矿点1处。

区内化探异常2 处，甲2类1 处，丙2类1 处，异常以Au、Ag、As、Pb、Hg 为主，普查所测成矿、指示（伴生）元素几乎均有显示，异常组合复杂，多具有一定规模和强度，而且各元素异常叠加程度较好，浓集中心明显。基于上述，该区是含矿地层太古界黄家营子组分布区，近东西向断裂是金矿的储矿构造，成矿元素背景高，异常较集中、规模大，已知典型矿床-朝阳湾金矿，地质成矿条件良好，找矿标志显著，根据已知矿异常特征分析，该区有金矿找矿远景，建议对该区已知矿床南部开展地质找矿工作。

4.4 西卡拉～于家营子金成矿远景区

远景区位于朝阳地乡北侧，西卡拉-于家营子一带，面积9.5km2。

远景区主要出露地层晚古生代兴巨德组中粒斑状二长花岗岩、南山组中细粒斑状花岗闪长岩、于家营子组中细粒花岗闪长岩占异常面积50%，远景区中部出露小面积温珠沟闪长辉长岩，占异常面积6%左右。金成矿地质条件较好。

区内化探异常乙3类1 处，异常以Au、Sb 为主，Au、Sb异常套和较好，浓集中心明显，异常值较高，结合地质成矿背景认为该区内有一定金的找矿空间，建议继续对该区进行金矿探矿工作。

5 结论

（1）研究区经水系沉积物测量初步确定本区主要成矿元素为Au、Ag、Mo、Pb、Zn、Mn，伴生元素及成矿指示元素为Sb、Cd、Hg、As等。侏罗系上统张家口组地层中Ag、Pb、Zn、Mn 成矿元素浓集率高、分异性强，火山活动热液中携带了较多的成矿物质，形成了区内典型矿床-扣花营锰银矿；太古界黄家营子组地层中Au、As、Hg 元素浓集率高，分异性强，形成了区内典型矿床-朝阳湾金矿。

（2）圈定出成矿远景区4个：扣花营～五道川锰银铅锌多金属成矿远景区、小锥子山～下伙房～太平地钼银铅锌多金属矿成矿远景区、朝阳湾～大光顶金成矿远景区、西卡拉～于家营子金成矿远景区。