张 晶，杨 博，李宝强，李慧英

(中国地质调查局 西安地质调查中心，陕西 西安 710054)

0 引 言

1979年，陕西省和青海省在全国率先开展区域化探试点[1-2]。此后，甘肃省于1980年开展区域化探工作[3]，宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区于1985年开始区域化探工作[4-5]。1979年至今，我国西北地区共完成1∶20万水系沉积物测量140.69万 km2，1∶20万土壤测量6.76万 km2，已基本覆盖西北地区具备开展区域地球化学调查条件的基岩出露区，为我国西北地区地质找矿工作提供了重要依据[6-8]，目前共获得区域尺度39种分析元素的数据三十余万条。本文依据这些数据，探讨我国西北地区地球化学景观区的划分、地球化学分区的划分、成矿元素地球化学特征和地球化学异常特征。地球化学方法是矿产资源潜力评价的重要手段[9],本文利用区域地球化学数据来分析判断该区成矿有利区段，为进一步寻找有利矿种奠定基础。

1 地质矿产概况

1.1 地质背景

我国西北地区地处大陆腹地，包括陕西、甘肃、宁夏、青海和新疆5个省区。该区以塔里木陆块为主体，东接华北地台西段的阿拉善地块，南、北分别由众多微陆块镶嵌的显生宙造山系构成。北造山系以天山—兴安岭华力西造山系的西段为主体，向北接有阿尔泰—额尔古纳加里东造山系，间有准噶尔、伊犁等微地块。南造山系则自北向南依次由秦-祁-昆中央造山系中西段、松潘—甘孜造山系等组成，间有中祁连、柴达木等微地块，构造复杂，是典型的陆内造山带发育地区。总体上处于古亚洲造山区，南接特提斯造山区，东与环太平洋造山区重合[10-11]。地层划分详见图1。

1.2 构造岩浆带划分

我国西北地区经历过长期复杂的构造岩浆演化，岩浆岩分布相当广泛，构造活动跨越新太古代、古元古代、中元古代、新元古代、早古生代、晚古生代及中新生代。我国西北地区共划分为4个构造岩浆岩域，并进一步划分出31个构造岩浆带(图2)[12]。

1.3 矿产资源概况

我国西北地区主要矿种有：黑色金属铁、钛、钒(锰、铬)，有色金属铜、镍、钴、铅、锌、汞、锑、钨、钼(锡)，贵金属金(银、铂族)，稀有金属铍、锂、铌、钽和稀土金属等。镍金属储量占全国的76.7%，铂金属储量占58.1%，但有部分重要金属矿产储量(如铅、铁、锌、铜等)还不足全国的20%[12]。

近年来，西北地区所发现的重要矿床主要为铁、镍、铜、铅锌、金、钨(锡)和钾盐等矿产，大多分布于过去地质工作程度较低的地区，例如新疆的西天山、西昆仑、阿尔金、北山、青海的东昆仑和三江北带等高海拔或人烟稀少的区域。同时，在工作程度较高的新疆东天山、甘肃和陕西交界的西秦岭也有重要的发现[11]。

1.4 地球化学景观划分

依据全国地球化学一级、二级景观区的划分原则及依据，根据我国西北地区的地理地貌特点，结合地球化学特征及开展的地球化学工作条件，将我国西北地区划分为10个一级景观区，即湿润-半湿润中低山景观区、黄土覆盖景观区、高山峡谷景观区、高寒湖泊丘陵景观区、干旱-半干旱高寒山区景观区、干旱荒漠戈壁残山景观区、湿润-半湿润高寒山区景观区、高原丘陵景观区、冲积平原景观区、堆积戈壁沙漠景观区[13]；细分出16个二级景观区(图3)。

陕西省北部、甘肃省东部、宁夏南部地区属于黄土覆盖景观区；秦岭地区属于湿润-半湿润中低山景观区；新疆的西昆仑、阿尔金山、西天山和阿尔泰山，青海省北部和甘肃省南部祁连山地区属于干旱-半干旱高寒山区景观区；青海省南部属于湿润-半湿润高寒山区景观区；新疆准格尔盆地周缘及东天山地区、甘肃北山主要为干旱荒漠残山景观区。另外，我国西北地区亦有较大面积的堆积戈壁、沙漠景观区(图3)。

2 地球化学分区

2.1 数据来源

本文所引用数据为我国西北地区32.2万条1∶20万区域地球化学数据，分析了Au、Ag、Cu、Pb等39种元素，样品采集和测试分析均按照我国“区域地球化学勘查规范”实施，数据主要分布在西北地区主要基岩出露区，覆盖面积为147.45万km2[14]。

2.2 划分依据

在研究区内共划分地球化学域、地球化学区和地球化学亚区三级地球化学分区(图4)。地球化学域的划分主要依据具有明显区域背景差异的常量元素区域地球化学背景分布特征，同时结合大地构造单元划分情况进行划分[15-16]。

在地球化学域内，主要依据其局部地球化学背景结构特征的差异，适当结合构造地质背景在地球化学域内进行地球化学区的划分[17]。

在地球化学区内根据地球化学背景的局部差异，结合区域元素异常的分布、组合等特征，划分地球化学亚区[18-19]。

2.3 我国西北地区地球化学分区的划分

依据三级地球化学分区原则，全区共划分出4个地球化学域、15个地球化学分区和46个地球化学亚区，亚区中包括3个数据空白区。地球化学域、分区、亚区的具体划分结果详如图4所示。

3 成矿元素区域地球化学特征

作者对全区W、Sn、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Ni等9个成矿元素的平均值进行了统计，按15个地球化学区分别统计了这些成矿元素的平均值，各地球化学分区元素平均值与全区元素平均值相比得出富集系数。富集系数大于1的元素为相对富集元素(表1)。

从研究区成矿元素富集系数(表1)可以看出，多数元素富集的地球化学区为Ⅳ-1、Ⅳ-2和Ⅳ-3等3个地球化学区内。 其中Ⅳ-1 祁连地球化学区富集的元素为Ag、Pb、Mo、Zn、W、Au等，Ni和Sn等元素表现为相对富集。该区内岩浆岩类型主要为中酸性侵入岩和基性-超基性岩，在南祁连发生青白口纪及奥陶纪的基性-超基性岩浆作用，形成橄榄岩-辉石岩-闪长岩杂岩体。已发现的主要矿产有Ag、Pb、Zn、Au、Cu、Fe、Cr、Ni、REE、硫铁矿、石棉、重晶石、磷等。成矿元素富集情况与已发现矿产基本相对应，从地球化学参数统计结果和岩浆岩条件来分析，该区内W和Sn等亦可作为优势矿种。

Ⅳ-2 秦岭地球化学区主要富集Au、Ag、Zn、Cu、Ni，同时Pb和W等元素也相对富集。区内中酸性和基性岩均有出露，该区西部矿产以Au、Pb、Zn、Cu(Fe)、Hg、Sb为主，东部矿产以Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Mo、Sb及非金属为主。

Ⅳ-3碧口地块地球化学区主要富集Ag、Pb和Zn等元素，Cu和Ni等元素略高于全区平均值。该区内发现的主要矿产有Ag、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、Fe、Au等。

此外，Ⅳ-4汉南地球化学区主要富集Ag和Mo元素。Ⅳ-7西昆仑地球化学区中的Ag元素略高于全区平均值。Ⅳ-8 麻扎达坂—甜水海地球化学区和Ⅳ-9青南三江地球化学区主要富集Pb。 Ⅰ-1 准噶尔—阿尔泰地球化学区主要富集Ag和Mo。Ⅰ-2 天山—北山地球化学区和Ⅲ-1 阿拉善陆块及其南缘地球化学区仅Ag富集。

通过计算富集系数，仅能了解各地球化学区元素的相对富集情况，对地球化学异常的评价则要综合考虑平均值、异常面积等参数。

表1 我国西北地区各地球化学区成矿元素富集系数表

注：数据来自中国地质调查局西安地质调查中心[14]；表2—表4同。

4 成矿元素地球化学异常特征分析

本文对15个地球化学区内的W、Sn、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Ni等9种成矿元素的异常数、异常规模和异常显著度进行了统计计算(表2—表4)，利用异常显著程度来判断哪个地球化学区成矿最为有利。

4.1 参数定义

(1)

将异常规模Ad(Anomaly Dimension)定义为表征异常面积(S)大小与异常强度的综合性参数[20]：

Ad=Ai×S

(2)

地质研究工作中描述化探异常时，经常会提到某元素异常显著或不显著，通常是研究者凭借自己的感觉所做的定性描述，但是当评价两个形态相似的地球化学异常时，却无法判断哪个异常更显著。本文用特定地质单元内单位面积的某元素异常规模来定量表述某元素异常显著程度。某地质单元的异常显著度具体定义为：

(3)

式中：Mi为异常显著度(Significant Index)；Adi为异常规模(Anomaly Dimension)；S0为地质单元的总面积；n为异常个数。

将某地质单元内所有参加计算元素的异常显著度之和定义为综合异常显著度(Mz)，其中m表示参与计算的元素个数：

(4)

4.2 地球化学区成矿元素异常显著度

本文计算了各地球化学分区的异常显著度(表2为Ⅳ-2秦岭地球化学区的异常显著度和综合异常显著度)，同时计算了各区的综合异常显著度。通过我国西北地区各地球化学分区的综合异常显著度(表3)可以看出，Ⅳ-2秦岭地球化学区和Ⅳ-3碧口地块地球化学区的综合异常显著度最高，其次为Ⅳ-4汉南地球化学区和Ⅳ-7西昆仑地球化学区，再次为Ⅱ-2 敦煌地块及周缘地球化学区、Ⅰ-2 天山—北山地球化学区和Ⅱ-1塔里木克拉通北缘地球化学区等。

表2Ⅳ-2秦岭地球化学区内成矿元素地球化学异常显著度

Table2GeochemicalanomalysignificanceofmetallogenicelementsinⅣ-2Qinlinggeochemicalregion

元素异常数异常规模异常显著度W16835 1630.27Sn20814 1800.11Mo131290 6382.21Cu20621 4440.16Pb19421 3750.16Zn18824 0320.18Au28272 4790.55Ag20848 3340.37Ni473 4650.03综合异常显著度4.67

表3我国西北地区各地球化学分区综合异常显著度

Table3ComprehensivegeochemicalanomalysignificanceofeachgeochemicalsubregioninNorthwestChina

序号地球化学分区综合异常显著度1Ⅰ-1准噶尔—阿尔泰构造地球化学区1.581 2562Ⅰ-2 天山—北山构造地球化学区2.237 4063Ⅱ-1塔里木克拉通北缘构造地球化学区2.116 6114Ⅱ-2 敦煌地块及周缘构造地球化学区2.447 8915Ⅲ-1 阿拉善陆块及其南缘构造地球化学区1.356 7616Ⅲ-2河西走廊构造地球化学区1.650 8887Ⅳ-1祁连构造地球化学区1.703 7888Ⅳ-2 秦岭构造地球化学区4.671 3519Ⅳ-3碧口地块构造地球化学区4.016 45610Ⅳ-4汉南构造地球化学区4.849 42611Ⅳ-5 柴达木地块及其周缘构造地球化学区0.873 68812Ⅳ-6 木孜塔格—巴颜喀拉构造地球化学区1.213 75713Ⅳ-7 西昆仑构造地球化学区2.623 35414Ⅳ-8 麻扎达坂—甜水海构造地球化学区0.873 68815Ⅳ-9 青南三江构造地球化学区1.512 327

IV-2秦岭地球化学区、IV-3碧口地块地球化学区和IV-4汉南地球化学区是秦岭成矿带中重要的成矿区，花岗岩在地表大面积出露，火山岩类型较为复杂，有基性岩、中性岩和酸性岩。该区矿产丰富，包括Cu、Pb、Zn、Mo、Au、Ag、Mn等多种金属矿产。依据前文论述，此几个地区化学区内Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Au、Ag、Ni等元素的富集系数也较高。故推测利用综合异常显著度可以有效地反映各地球化学分区的异常特征，综合异常显著度越大的区，有着更好的地球化学特征，对找矿更有利。

表4 西北地区地球化学亚区综合异常显著度一览表

4.3 地球化学亚区成矿元素异常显著度

对全区46个地球化学亚区W、Sn、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Ni等元素的异常规模和异常显著度进行统计，并统计了此9种元素的综合异常显著度，结果见表4，因其他3个亚区为数据空白区，故表中只列举了43个亚区的统计结果，依据综合异常显著度进行了排序。从表4中可以看出，排序前三的亚区分别为Ⅳ-2-4 小秦岭地球化学亚区、Ⅳ-2-5 东秦岭北带地球化学亚区和Ⅳ-2-6 东秦岭南带地球化学亚区，均位于综合异常显著度排名第一的IV-2秦岭地球化学区内。

小秦岭地球化学亚区内，除Ni之外，Mo、Au等元素异常均较为突出。其中Mo元素异常显著度最高、异常规模最大。Au元素异常显著度和异常规模次之，这与小秦岭地球化学亚区内分布有较多黑色岩系金矿的事实相一致。Mo、Au元素异常显著度在1以上，其余元素均在1以下。从异常显著度排序来看，前六种元素是Mo、Au、W、Pb、Ag、Zn，主要为亲硫元素，其次为亲铁元素，显示中温元素组合特征。

东秦岭北带地球化学亚区内，9种元素的异常都较为突出，其中以Au异常显著度最高，Mo、W、Ag、Cu、Zn、Pb、Sn等元素显著度均在1以下。异常数以Cu最多，其次为Au、Zn、Ag、Pb等元素。从异常显著度排序来看，前五种元素是Au、Mo、W、Ag、Cu，主要为亲铁元素，显示中高温元素组合特征。

东秦岭南带地球化学亚区内仅Ni元素异常不突出，其他元素异常均较为突出。其中，Mo元素异常显著度最高、异常规模最大， Au元素异常显著度、异常规模次之。二者异常显著度均在1以上。其余如Ag、Zn、Cu、Pb、Sn、W等元素显著度均在1以下。异常出现次数以Zn最多，其次为Cu、Au、Ag等元素。从异常显著度排序来看，排序前四种元素是Mo、Au、Ag、Zn，主要为亲铁元素、亲石元素，显示中温元素组合特征。

5 结论及建议

(1) 依据我国西北地区资源潜力地区化学评价的研究成果[14]，西北地区共划分为4个地球化学域、15个地球化学分区和46个地球化学亚区。W、Sn、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Ni等9项成矿元素集中富集在Ⅳ华南(泛扬子)板块地球化学域。其中在Ⅳ-1 祁连地球化学区和Ⅳ-2 秦岭地球化学区中， Ag、Au等优势矿种的成矿元素富集。

(2) 通过计算各地球化学区和亚区中W、Sn、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Ni等9项成矿元素异常显著度和综合异常显著度，其中IV-2秦岭地球化学区和IV-3碧口地块地球化学区9种元素的综合异常显著度最高，Ⅳ-2-4 小秦岭地球化学亚区、Ⅳ-2-5 东秦岭北带地球化学亚区和Ⅳ-2-6 东秦岭南带地球化学亚区的综合异常显著度最高，通过与各区已发现矿产情况对比认为，综合异常显著度可以作为判断异常地球化学特征的参数，亦可作为判断各区成矿有利程度的参数，排序的结果可以用作地质勘查工作部署的依据。

(3)利用地球化学参数判断成矿有利区域时，可先计算富集系数，初步判断元素富集的区域，然后应用异常显著度和综合异常显著度来进一步判断该区域的异常显著强弱。

致谢：中国地质大学(北京)龚庆杰老师对论文修改提出宝贵建议和意见；中国地质调查局西安地质调查中心刘明义工程师协助绘图；在此一并表示衷心感谢。