河南崔家庄铅矿区四岔口组下段地球化学特征及找矿意义

2022-03-31付中李文超高启荣

地质找矿论丛 2022年1期

付中，李文超，高启荣

(河南省地质矿产勘查开发局第四地质矿产调查院，郑州 451464)

0 引言

东秦岭地区是典型的贵金属、有色金属集中成矿区[1]，该区出露的宽坪群显示有较好的地球化学异常特征[2-3]。崔家庄铅矿区位于河南省卢氏县东南约20 km处，属于瓦穴子—乔端断裂带和黑沟—栾川断裂带之间夹持地带，宽坪群受控于南北深大断裂，区内成矿地质背景较好。通过1∶1万土壤化探剖面测量工作，圈定了新的化探异常区，并获得初步找矿成果。前期成果显示，东秦岭铅锌银矿多发现于华熊陆缘带、北秦岭构造带二郎坪群和宽坪群谢湾组，本次在宽坪群四岔口组下段发现铅矿床(伴生银、锌)具一定的研究价值。开展宽坪群四岔口组地球化学特征研究，对指导矿区及邻区铅银矿的勘查具有一定借鉴意义。

1 成矿地质背景

矿区大地构造位置处于华北陆块南缘北秦岭板内增生带，构造区划属北秦岭褶皱系。区域出露地层有中—上元古界宽坪群四岔口组和谢湾岩组、下古生界陶湾岩群秋木沟组、下古生界二郎坪群火神庙组和上三叠统五里川组(图1)。其中，宽坪群四岔口组下段为崔家庄铅矿主要赋矿地层。

宽坪群形成于1850 Ma—1000 Ma[4]，为一套变质中基性火山岩-陆源碎屑岩建造[5]。多期次的区域变质作用，为宽坪群中Pb、Zn、Ag等元素的活化迁移聚集提供了物质基础和动力条件[6]，变质程度达绿片岩相-低角闪岩相[7]；宽坪群物质来源于华北陆块、北秦岭陆块及扬子陆块[8]。

黑沟—栾川断裂带和瓦穴子—乔端断裂带分别位于矿区北、南二侧，控制了该区总体构造格架，区内断裂构造线方向呈NWW向。黑-栾断裂带是东秦岭北部分割秦岭地槽与华北地台的边界断裂[9]，属造山带前缘斜向汇聚—拼合带，具有NE-SW向俯冲兼左旋走滑性质[10]，由多条脆性破碎带及韧性构造岩带组成。瓦-乔断裂带是由不同变形层次剪切带共同组成的变形-变质带[11]，早期表现为韧性特征，剪切面理多为向南陡倾；晚期为脆性特征，断面多为北倾[12]。

区域岩浆活动强烈，侵入活动主要有加里东期、华力西期和燕山晚期。前人研究成果表明，华力西期与印支末期—燕山期是秦岭造山带成矿大爆发期[13]，东秦岭金、银、多金属矿床，受地层、构造、岩浆岩控制[14]。多期岩浆大规模上侵，形成构造热蚀变成矿背景，区域成矿地质条件十分有利。

2 矿区土壤地球化学特征

2.1 样品的采集与分析方法

土壤中微量元素的丰度主要取决于形成土壤的原岩，间接反映基岩的地球化学背景。土壤化探测量是地球化学普查和地球化学详查的重要方法[15]，可直接查明找矿有利地段。崔家庄矿区1∶1万土壤化探剖面测量线距为200 m、点距20 m，样品均采自地表以下20～30 cm原地风化残积物或坡积物B层(淋积层)或C层(母质层)的细粒级物质，采样重量500～600 g，共计采集样品2716件(含重复样132件)。样品按照干燥—碎样—过筛(60目)—称重—分装—装箱程序进行处理。

测试工作由河南省地矿局第一地质矿产调查院完成。As、Sb、Bi采用原子荧光分析法，Ag、Sn为发射光谱法，Au为化学-石墨炉原子吸收法，Cu、Pb、Zn、W、Mo为电感耦合等离子体发射光谱法。

图1 研究区区域地质简图Fig.1 Regional geological sketch of study area1.上三叠统五里川组上段；2.上三叠统五里川组中段；3.上三叠统五里川组下段；4.下古生界火神庙组；5.下古生界秋木沟组下段；6.中-新元古界谢湾组上段；7.中-新元古界谢湾组下段；8.中-新元古界四岔口组下段；9.燕山晚期二长花岗岩；10.燕山晚期黑云母二长花岗岩；11.华力西期二长花岗岩；12.加里东期黑云斜长花岗岩；13.加里东期石英二长岩；14.加里东期黑云母闪长岩；15.二长花岗岩脉；16.地质界线；17.正断层；18.逆断层；19.性质不明断层；20.推测断层；21.研究区

表1 崔家庄矿区土壤元素地球化学参数统计结果Table 1 Statistics of geochemical parameters of element in soil of the Cuijiazhuang area

2.2 元素富集特征

测试数据统计分析结果(表1)显示，崔家庄矿区土壤中Bi、As、Pb、Ag、W元素富集强烈，Zn、Mo、Sb元素相对富集；元素As、Pb、Ag、W变化系数>1，表明其地球化学活动性极强，分布极不均匀，属强分异型，易于局部富集，成矿潜力大；元素Zn、Bi变化系数0.5～1.0，区内分布不均匀，属分异型，成矿潜力中等；元素Mo、Sb变化系数<0.5，分布均匀，化学活动性弱，属弱分异型，其成矿潜力小。

2.3 元素组合特征

相关分析是利用元素间的相关系数衡量元素间相关性的统计学算法[16]。运用SPSS软件对样品测试数据进行相关性分析，可直接研究元素间的亲合性。崔家庄矿区土壤地球化学数据相关分析结果(表2)显示，测区Pb、Ag、As元素间呈显著正相关，Zn与Ag、Pb、As呈正强相关，显示中低温元素组合特征，推测该区主要为中低温热液成矿；Sb与Pb、Ag、As相关性中等，可作为找矿指示元素；Au、Cu、Zn元素间有一定的相关性。

R型聚类分析能够揭示元素在成矿过程中的聚合趋势、成因联系，较好地说明元素在地质作用中的亲疏关系[17]。采用SPSS软件对崔家庄矿区土壤地球化学原始数据进行R型聚类分析，结合元素相关关系，相关系数水平值取0.3，聚类过程中元素可划分为5类组合(图2)：①第1组Ag、Pb、As、Zn、Sb、Au，②第2组Cu、Bi，③第3组Mo，④第4组Sn，⑤第5组W。由此可见，第1组为反映中低温热液活动有关的元素及矿化信息；第2组反映中温热液对成矿的改造；第3、4、5组为反映高温热液活动有关的元素及矿化信息，与岩浆活动有关。聚类过程中，Ag、Pb、As最先聚类，空间联系最紧密，是成矿的主要阶段；随后Zn、Sb聚类，Cu、Bi聚类，Au次之。

综合成矿地质背景、元素富集分异和组合特征表明，矿区成矿具阶段性，Pb、Ag为该区主要成矿元素，属中低温热液成矿。

3 地球化学异常特征

3.1 背景值及异常下限的确定

表2 崔家庄矿区土壤地球化学数据相关系数矩阵Table 2 Matrix of correlation coefficient of soil geochemical data of the Cuijiazhuang area

图2 元素R型聚类分析谱系图Fig.2 Pedigree of element R type cluster analysis

3.2 单元素异常特征

为探讨元素异常分布特征及规律，绘制了崔家庄矿区单元素地球化学异常图(图3)，浓度分带按异常下限的1、2、4倍划分外中内带。从图3可见，Pb、Ag、Au、As、Zn元素异常吻合较好，异常主要分布于F2构造带，显示与断裂构造关系密切。其中，Pb最高5566×10-6，平均42.736×10-6，异常下限为59×10-6，强异常明显；Ag最高14.91×10-6，平均0.139×10-6，异常下限为0.22×10-6，亦呈强异常。主成矿元素Pb、Ag异常强度大、浓集中心明显、异常套合好、浓度分带清晰，异常分布于成矿有利部位。As异常面积小，分布零星，可作为铅银矿找矿指示元素。

3.3 综合异常圈定

结合成矿地质背景、元素共生组合关系、空间套合程度，测区共圈出7处土壤化探综合异常(图4)，并依据异常面积、异常平均衬度、规格化面金属量、总序数进行评序。AP6因异常面积小、异常强度低，找矿前景小未做评述。综合异常特征，见表3。

图3 崔家庄矿区土壤地球化学测量单元素异常图Fig.3 Single element anomalies’ map of soil geochemical survey through the deposit of the Cuijiazhuang area1.斜长黑云石英片岩；2.钠长二云石英片岩；3.石英岩；4.石英片岩；5.碎裂岩；6.断层；7.二长花岗岩；8.二长闪长岩；9.矿体；10.矿区

图4 崔家庄矿区综合异常简图Fig.4 Integrated geochemical anomaly map of Cuijiazhuang area1.第四系；2.四岔口组下段斜长黑云石英片岩；3.四岔口组下段钠长二云石英片岩；4.四岔口组下段石英岩；5.四岔口组下段碎裂岩；6.二长闪长岩；7.燕山晚期二长花岗岩；8.性质不明断层；9.推测断层；10.逆断层；11.矿化体；12.金异常；13.银异常；14.铅异常；15.锌异常；16.铜异常；17.钨异常；18.锡异常；19.钼异常；20.铋异常；21.砷异常；22.锑异常；23.综合异常区；24.碎裂岩