福建书坊地区水系沉积物地球化学特征及找矿远景区划分

罗时安

(福建省闽北地质大队，邵武，354000)

书坊地区大地构造位于华夏地块北武夷隆起区浦城—顺昌基底隆起区中部，属武夷山成矿带浦城—顺昌成矿亚带内。通过分析书坊地区1 ∶5 万水系沉积物元素地球化学特征及分布规律，结合区内成矿地质条件和已有矿床（点）分布特征，划分了找矿远景区，为区内找矿工作提供可靠依据。

1 研究区地质概况

研究区为1 ∶5 万书坊幅，面积为457 km2。研究区位于崇安—石城北东向断裂带东侧，南平—宁化北东东向构造-岩浆带北侧，浦城山下—顺昌杨厝北东向韧性剪切带贯穿全区，属闽西北隆起带的中段①福建地质调查研究院，福建省泰宁—建阳铜铅锌银资源评价报告，2002。。区内地壳运动频繁，经历了基底变质、沉积盖层的形成和构造变动、岩浆活动的长期多旋回发展演化过程。区域性断裂（带）控制着各地质构造单元边界、各单元块体的升降、岩浆岩带和成矿带的形成。

地层出露主要有古元古代黑云斜长变粒岩，黑云母（石英）片岩等，原岩为夹少量基-中基性火山岩的砂泥质类复理石，形成于活动-稳定大陆边缘的浅海环境。新元古代原岩为砂泥质-碳酸盐岩的变质岩，为较为稳定的陆缘浅海环境[1]。早侏罗世河湖沼相碎屑岩，晚侏罗世含火山碎屑河流碎屑岩，早白垩世酸性火山碎屑岩（图1）。

图1 研究区地质简图Fig.1 Geological sketch of the study area

构造岩浆活动强烈,主要形成于加里东期和燕山期，活动强度和规模较大，具有多阶段、多期次活动特点。侵入岩大部分呈岩基、岩株产出，少数呈岩瘤、岩（墙）脉产出。岩性主要有正长花岗岩、二长花岗岩。受北武夷隆起区及浦城—顺昌基底隆起区构造单元及崇安－石城北东向断裂带、浦城－尤溪北北东向断裂带的影响①福建省地质科学研究所，福建省金矿成矿特征和成矿预测研究，2001。，在区内主要形成一系列北东向、北北东向及北西向断裂带，为研究区形成丰富的金多金属矿提供了充分的矿源、热源及成矿空间。金、铜多金属矿为研究区主要的矿种，目前已发现小型金矿床4 处，小型铜多金属矿床1处，金矿点4 处，金矿化点3 处。其他有萤石、石墨矿等，分布较为局限。

2 元素地球化学特征

2.1 元素含量总体特征

研究区共采集了1 872 个水系沉积物样品，采样粒级为2.00 ～0.18 mm，分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn 等18 种元素，各元素的地球化学参数（表1）。

表1 研究区元素地球化学参数Table 1 Elemental geochemical parameters of the study area

相对于全省平均值而言，研究区水系沉积物中Cu、Cr、Ni 为强富集，Au、Zn、Co、Cd、F 为相对富集，Hg、W、Mo、Bi 相对贫化，其他元素与全省平均值大致相当。Cd 元素的变异系数大于1，Au、Bi、Pb、Zn、Ag、Mo 元素的变异系数为0.6～1.0，Cu、Sn、As、Hg 元素的变异系数为0.45～0.60，其余元素小于0.4，反映各种元素含量在空间分布上有一定的差异性。Au、Cu、Pb、Zn、Ag元素含量域较宽，表明该类元素参与了成矿作用。各元素含量频数均为近似正态分布，且存在不同程度偏离。反映区内元素大部分均受后期地质作用叠加，经历了不同的地球化学演化旋回，成矿元素Au、Cu、Pb、Zn、Ag 存在后期活化迁移、叠加富集。

2.2 不同地质单元中水系沉积物元素的含量特征

取统计样本数大于30 的地质单元，将研究区划分为下渡组、长林组、梨山组、龙北溪（岩）组、南山岩组变粒岩段与片岩段、大金山岩组变粒岩段与片岩段、晚侏罗世正长花岗岩、志留纪二长花岗岩等10 个地质单元。分别统计各地质单元中水系沉积物元素的平均值（表2），用以探讨研究区内不同地质单元水系沉积物元素含量分布特征，为区内找矿查明相对有利地质单元。

表2 研究区地质单元中水系沉积物元素均值Table 2 Mean Value of the drainage sediments elements in the geological units of the study area

与全省平均值对比，区内长林组、大金山岩组变粒岩段中Au、As 等元素含量与研究区及其他地质单元对比明显富集，是区内金矿成矿的有利地质单元。龙北溪(岩)组、南山岩组变粒岩段Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、Sn、W、Bi 等元素含量与其他地质单元相比明显富集，是区内铜多金属矿有利成矿地质单元。志留纪侵入体可能与金矿成矿元素受到构造岩浆活动富集成矿有关，燕山期侵入体可能与铜多金属成矿元素受到构造岩浆活动富集成矿有关。Ag 元素在南山组黏土岩类中分布极不稳定，偏态明显，可能与多金属矿化有关[2]。

2.3 水系沉积物元素时间变化规律

以地质单元时间为轴，观察各水系沉积物元素随时间的变化而变化的规律，研究区内地球化学演化较为复杂，从老到新大部分元素含量呈逐渐缓慢降低，含量随时间变化呈波浪状分布的特征，各元素呈多处波峰波谷的特征，区内Au、As 等元素在大金山岩组变粒岩段、长林组形成峰值，Au 元素在志留纪二长花岗岩形成峰值区；Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、W、Sn、Bi 等元素在南山岩组变粒岩段、龙北溪(岩)组形成峰值，在晚侏罗世正长花岗岩形成次峰值区（图2）。由此，可认定区内金元素成矿作用可能存在二期，即古元古代沉积-变质作用和加里东期岩浆热液作用，铜多金属成矿作用也存在二期，即元古代火山喷发沉积-变质作用和燕山晚期岩浆热液作用。大多数研究者认为大金山岩组变粒岩段是研究区金矿主要的矿源层之一，加里东期构造岩浆活动使得金富集最终成矿[3-4]；南山岩组变粒岩段、龙北溪（岩）组是研究区铜多金属矿的主要矿源层，燕山晚期构造岩浆活动使得富集成矿①福建省地质调查研究院，福建省泰宁—建阳铜铅钵银资源评价报告，2002。。

2.4 元素相关性特征

2.4.1 聚类分析

为了解元素间的相关性，使用DGSInfo 软件对研究区的18 种元素按相关系数进行聚类分析[5]，得出聚类分析谱系图(图3)。以相关系数0.35 为界，结合异常所处地质矿产条件分析其组合分布规律。研究区划分为3 个元素组合。Ag、Cd、Bi、Pb、Sb、W 组合反映了中-高温热液成矿作用与火山岩浆活动。Hg-Sn 组合反映了元素的富集与岩浆热液成矿关系密切。As、Au、Co、Cr、Ni、Cu、Zn、Ba 组合反映了中低温变质热液成矿作用与北东向断层控制明显。

2.4.2 因子分析

为研究区内元素的相关性，对研究区水系沉积物18 个元素1 872 个分析数据进行演算。各元素的方差极大旋转因子解，选取其累计方差贡献率为73.36%（表3）。

研究区形成6 个元素组合。以因子载荷0.5 为界，元素组合为F1 为Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、Co、Ni、Sn 正载荷组合，因子方差贡献率为26.34%。表明了区内中、低温热液成矿作用的元素组合，与铜多金属矿化有关。F2 为Co、Ni、Cr 正载荷组合，因子方差贡献率为13.36%，表明可能与变质原岩为中基性岩有关。F3 为Sb、As 正载荷组合，因子方差贡献率为10.66%，可能与研究区金活化富集有关。F4 为W、Bi 正载荷组合，因子方差贡献率为9.08%，可能代表了区内高温热液成矿作用的元素组合。F5 为F、Ba 正载荷组合，因子方差贡献率为7.32%，可能代表了研究区低温热液成矿作用的元素组合，可能与萤石矿化有关。F6为Au、Hg 正载荷组合，因子方差贡献率为6.61%，可能代表了工作区低温热液成矿作用的元素组合，与金矿化有关。

2.5 元素异常特征

研究区内元素异常主要受地层、构造、岩浆岩的综合影响。根据研究区1 ∶5 万水系沉积物测量成果，异常主要指示主成矿元素的分布特征，多呈北东向带状分布，受地层、断裂控制，在特殊地层、岩体位置异常明显增高，是成矿有利地段。

2.5.1 典型矿床元素异常特征

研究区内工作程度较高的矿床有太阳山、铜锣形（江墩）、中窑金矿和高车小型金矿以及大金山铜多金属矿。这些矿床元素异常特征对研究区寻找相似矿床具有一定的参考意义。

太阳山金矿：破碎带蚀变岩型，岩性以二云变粒岩、黑云变粒岩、石墨变粒岩为主，麻源群大金山岩组变质岩为主要的贮矿围岩，金矿体主要受断裂控制，黄铁矿化同位素测定结果δ34S（‰）为5.34‰～8.46‰具正向偏离幔源的特点，表明硫源来自大金山组①华东有色地质勘查局八○七队，福建省建阳县太阳山金矿普查地质报告，1995。，加里东运动的岩浆岩，使金活化、转移、富集成矿，水系沉积物异常元素组合为Au、Ag、Cu、Hg、Co、Ni，其中Au 异常强度规模较大，其他元素异常面积、规模均较小，与Au 异常浓度中外带部分套合。

铜锣形（江墩）金矿：破碎带蚀变岩型，金矿体主要贮存于麻源群大金山岩组中，受北东向控制，元古代末期经区域热动力变质作用使金元素活化转移，形成初始矿源层，为金元素的富集阶段[6]。加里东期的岩浆-构造活动频繁，据前人资料[7]测得建阳大金山金矿（江墩矿段）含金石英脉的石英矿物包裹体Rb-Sr 等时线年龄为(419±6) Ma，为加里东期金矿床。异常元素组合为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As，以Au 元素异常为主，具多个明显浓集中心。

此外，高车小型金矿床[8]显示黄铁矿化同位素测定结果δ34S（‰）为-11.4‰～9.9‰，表明硫源来自大金山组和多期次岩浆流体。

大金山铜多金属矿：岩浆热液型，矿体贮存于古元古代南山岩组中，燕山晚期石英斑岩、闪长玢岩脉发育，周边有晚侏罗世正长花岗岩体，成矿热液主要来源于燕山晚期岩浆[9]。北东-北北东向断裂发育，铜多金属矿化体均受该向断裂或裂隙带控制。异常元素组合为Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd，以Cu、Pb、Zn、Ag 异常为主，异常规模、强度大，具有多个异常浓集中心，套合好，局部有Au 异常，伴生元素异常主要有Mo、W、Co、Ni、As、Sb 等，剥蚀程度中等。

上述矿床的元素异常特征表明套合较好的Au、Ag、Cu、（Pb、Zn、As），Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd 组合异常分别是研究区金矿化、铜多金属矿化重要的找矿标志。

在区域成矿特征、成矿要素的基础上，建立了研究区以金、铜多金属为主的成矿模式（图4），展示了各种地质构造环境的不同成矿作用发育的2种重要矿床式及其相互联系，更能直观反映不同类型的矿床成因，为今后找矿提供依据。

图4 研究区成矿模式图Fig.4 Metallogenic model map of the study Area

2.5.2 主成矿元素异常特征

研究区内的主要成矿元素有Au、Cu、Pb、Zn、Ag，其中异常面积大于1 km2，且异常规模大于3 的Au、Cu、Pb、Zn、Ag 元素异常分别为10 处、3 处、2 处、2 处、2 处。

Au 异常：研究区圈定Au 异常42 处，主要分布区内北东向韧性剪切带的西北侧，规模较大异常主要分布于古元古代大金山岩组变粒岩段中，受北东向断裂带及北西向断裂带控制明显。异常形态主要呈北东向、北西向、北北西向条带状和椭圆状，次为不规则状。江墩—中窑（Au25）、太阳山（Au17）一带金异常强度、规模最大，贵溪—源头一带金异常强度、规模中等，空间上较为连续，表明研究区金矿化较为集中，金异常的分布与已知金矿床（点）的吻合度较高（表4）。剔除已有矿权范围，异常强度较大、具有一定规模、成矿地质条件较好的金异常有Au1、Au19、Au21、Au22、Au24、Au30 等6 处。

表4 研究区主要Au 元素异常特征Table 4 Anomalous characteristics of Au in the study area

Cu、Pb、Zn、Ag 异常：据测区Cu、Pb、Zn、Ag 异常下限分别为55，110，220，0.3 g/t，分别圈定异常17，9，8，17 处(图5)。异常主要分布于区内北东向韧性剪切带的东南侧大金山—唐科一带，研究区内异常形态总体呈北东不规则条带状，次为椭圆状，主要分布于古元古代南山岩组、次为新元古代龙北溪(岩)中，少量异常零星分布于古元古代大金山岩组中，受北东向断裂带控制明显。大金山—唐科一带铜多金属异常强度、规模最大，与区内铜多金属矿（床）点分布基本吻合（表5）。剔除已有矿权范围，异常强度较大、具有一定规模、成矿地质条件较好的铜多金属综合异常有东徐铜多金属异常（HS-13）、大金山铜多金属异常（HS-14）2 处。

图5 研究区主成矿元素异常剖析图Fig.5 Anomaly map of main metallogenic elements in the study area

表5 研究区主要Cu、Pb、Zn、Ag 元素异常特征Table 5 Anomalous characteristics of Cu、Pb、Zn、Ag in the study area

3 找矿远景区划分

研究区内共圈定了水系沉积物地球化学综合异常24 处（表6），多数综合异常规模较大，组合复杂，具一定的浓集中心。结合区内控矿地质条件、成矿规律及矿产分布情况划分了3处找矿远景区（图6）。

表6 研究区水系沉积物综合异常特征Table 6 Comprehensive anomaly characteristics of river sediment in the study area

3.1 太阳山—花园岭金矿找矿远景区

远景区位于测区中西部太阳山—花园岭一带，面积约45.5 km2。该远景区内地层以古元古代大金山岩组为主，西南侧分布于早侏罗世梨山组，有晚侏罗世正长花岗岩体侵入。区内构造以北西向-北北西向构造为主，东南部与北东向断裂交会，成矿地质条件优越。

1 ∶5 万水系沉积物综合异常5 处分别为HS-8（甲2）、HS-9（乙3）、HS-10（乙3）、HS-11（乙2）、HS-15（乙2)及Au19、Au24 单金异常，主要为金综合异常，呈北东向条带状展布，异常强度、规模较大。在HS-8 已发现了太阳山金矿床，前人在贵溪发现的金矿点，在HS-10（乙3）、HS-15(乙2)及Au-24(甲2)等以Au 为主的异常通过1 ∶1 万土壤测量，证实了Au 异常存在，此次研究在小桃源、源头发现了(金矿化)构造蚀变带，说明Au 异常主要由金矿化引起。初步认为区内金矿床成因类型为破碎带蚀变岩型。

3.2 华家山—江墩—湖桥金矿找矿远景区

远景区位于测区中北部华家山—江墩—湖桥一带，面积约44.1 km2。该远景区地层以古元古代大金山岩组为主，在中部乌沙垄、盖源垄一带，零星分布有晚侏罗世长林组。地层总体以北北东-北东走向，倾向南东为主。区内有志留纪二长花岗岩及各类中酸性岩脉侵入。区内构造以北北东向为主，多组构造显示区内经历多期多次的构造活动，为成矿形成了有利的构造条件。区内蚀变较发育，主要为硅化、绢云母化、黄铁矿化。

1∶5 万水系沉积物综合异常5 处分别为HS-3（乙2）、HS-4（乙3）、HS-7（乙2）、HS-12（甲2）、HS-16（乙3)，主要为金异常，呈北东向条带状展布，异常强度、规模较大。在HS-3（乙2）、HS-7（乙2）、HS-12（甲2）均发现了金矿床（点），金异常主要由金矿化引起。区内已发现中窑、铜锣形（江墩）等2 个小型金矿床，以及此次新发现的黄南、石岭子金矿点和盖源垄金矿点。初步认为区内金矿床成因类型为破碎带蚀变岩型。

3.3 唐科—大金山—东徐铜多金属矿找矿远景区

远景区位于测区东南部唐科—大金山—东徐一带，面积约101.9 km2，出露元古代变质基底，主要有南山岩组和龙北溪（岩）组，为中深变质岩系。远景区内燕山期侵入岩不甚发育，多沿断裂带或其旁侧贯入，走向与断裂构造线一致。区内北东-北东东向断裂发育，北东东向推覆构造较为发育，尤以印支-燕山期为著，晚期以北西向左行走滑断层为主。多组构造显示该区经历多期多次的构造活动，为成矿形成了有利的构造条件。区内蚀变种类多，主要为硅化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化。

1 ∶5 万水系沉积物综合异常6 处分别为HS-13（乙2）、HS-14（甲1）、HS-17（乙2）、HS-21（丙）、HS-22（乙3）、HS-23（乙3），异常元素齐全，主要为Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd 等组合，异常强度、规模均较大。具有较为典型岩浆热液型铜多金属矿异常组合，具有良好的地球化学找矿条件。已发现了唐科铜多金属矿床，小坑龙银多金属矿点、东坑铅锌矿点，以及此次新发现的东徐铜多金属矿点、岩前铅锌矿点，异常与发现的矿床点吻合度高，说明化学异常具有良好的找矿指示作用，初步认为矿床成因类型为岩浆热液型。

4 结论

（1）研究区以富集成矿元素Au 为特征，Au、Ag、Cu、Pb、Zn 为主要成矿元素，金元素异常主要分布于区内北东向韧性剪切带西北侧，Cu、Pb、Zn、Ag 元素异常主要分布于区内北东向韧性剪切带东南侧。

（2）研究区内Au、As 等元素在大金山岩组变粒岩段、长林组形成峰值，Cu、Pb、Zn、Ag、Cd等元素在南山岩组变粒岩段、龙北溪(岩)组形成峰值，结合区内典型矿床研究分析，认为金矿主要贮存在大金山岩组变粒岩段，成矿期为加里东期。铜多金属矿主要贮存在南山岩组变粒岩段，主成矿期为燕山期。

（3）研究区是Au、Cu 多金属找矿潜力区，北东向断裂带及其两侧北西向、北东向构造交会处及已知矿床外围Au、Cu 等成矿元素富集区是寻找Au、Cu 多金属矿的有利地段。高强度大规模的Au、Ag、Cu（Pb、Zn、As），Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd 组合异常分别是研究区金矿化、铜多金属矿化重要的找矿标志。

（4）结合区内控矿地质条件、成矿规律及矿产分布情况，圈定了太阳山—花园岭金矿找矿远景区、华家山—江墩—湖桥金矿找矿远景区、唐科—大金山—东徐铜多金属矿找矿远景区。