刘 洪, 夏祥标, 黄瀚霄, 张林奎, 兰双双, 吕梦鸿, 艾金彪, 解 惠

(1.中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心),成都 610081;2.四川省冶金地质勘查院,成都 610051)

拉萨地块, 北以班公湖-怒江结合带为界(图1a), 南以印度河-雅鲁藏布结合带为界[1-3], 被狮泉河-纳木错蛇绿岩混杂带、 隆格尔-措麦断裂带和洛巴堆-米拉山断裂带分割为北拉萨微陆块、 中拉萨微陆块、 冈底斯弧背断隆带和南拉萨微陆块等4个次级单元[4-6]。 冈底斯斑岩型铜矿带位于拉萨地块的南部, 其西段的南木林-措勤地区广泛发育中-新生代与岩浆活动有关的斑岩-浅成低温热液型铜多金属矿床[7-9], 主要包括斯弄多、 雄村、 吉如、 罗布真、 朱诺、 冲江、 厅宫等[10-19](图1b)。 目前, 冈底斯成矿带发现的主要矿床(点)主要集中在东段(E88°以东的地区)[20]。 2016—2018年, 中国地质调查局成都地质调查中心在冈底斯西段的打加错地区开展矿产地质调查工作, 发现了产于晚三叠世中酸性岩浆岩体中的鲁尔玛铜矿点[21](图1b), 该铜矿是继雄村铜矿之后在冈底斯成矿带发现的第2个俯冲型斑岩型矿床, 其形成于晚三叠世(～212 Ma), 它的发现和进一步研究有望将冈底斯成矿带斑岩型矿床成矿的开始时间前推约40 Ma, 并将冈底斯斑岩型成矿带西延近200 km[22-23]。 为评价鲁尔玛周围的找矿潜力, 中国地质调查局成都地质调查中心在该地区开展了1∶5万水系沉积物调查工作。 本文运用因子分析、聚类分析等多元统计方法, 研究鲁尔玛铜矿东侧的学修玛尔幅(H45E013008, E85°45′—86°00′, N29°50′—30°00′)地球化学元素组合特征, 探讨该图幅内找矿潜力和方向。

1 地质背景

学修玛尔幅大地构造位置(图1b)属于拉达克-冈底斯-察隅弧盆系(拉萨地块), 拉达克-冈底斯-下察隅岩浆弧带(南拉萨微陆块), 地层分区属冈底斯-喜马拉雅地层大区,冈底斯-腾冲地层区, 拉隆格尔-南木林地层分区。 根据甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院学修玛尔幅地质资料,本图幅除西北角的江让组(T3j)和沟谷河滩的第四系(Q)外, 广泛分布火山岩。 主要出露地层有(图2): 上三叠统江让组(T3j)细粒砂岩夹薄层状生物碎屑泥微晶灰岩、 细砾岩、 安山岩, 小面积出露在学修玛尔幅西北角弄强一带; 古新统典中组(E1d)流纹岩 、英安岩、 安山岩及凝灰岩等, 该组地层在图幅内广泛分布, 不整合于江让组之上;中新统布嘎寺组(N1bg)，主要为灰绿色粗安岩、灰黑色安山质含角砾岩屑晶屑凝灰岩,出露在图幅东部和南部区域,分布在地形较高地段,形状不规则,不整合在典中组之上； 第四系主要分布在沟谷和河滩处。本图幅的侵入岩主要为始新世石英二长斑岩(ηοπE2),主要分布在图幅西南角打加错北侧的学修玛尔地区,在图幅东部地区也有小规模分布,呈不规则岩墙、岩株状产出,平面形态多呈长条状、树枝状,多数近NW向产出。

图1 青藏高原及周缘地质简图(a,据文献[24-25]修改)及措勤-南木林地区地质简图(b,据文献[26]修改)Fig.1 Regional geological map of Qinghai-Tibet Plateau(a)and Coqen-Namling area(b)1—中新世侵入岩; 2—古新世侵入岩; 3—白垩纪侵入岩; 4—侏罗纪侵入岩; 5—三叠纪侵入岩; 6—古近系林子宗群火山岩; 7—金矿床(点); 8—铁矿床(点); 9—铅锌矿床(点); 10—铜矿床(点); 11—钼矿床(点); QT—羌塘地块; BNS—班公湖-怒江缝合带; LS—拉萨地块; IYS—印度河-雅鲁藏布缝合带; NL—北拉萨微陆块; SNJ—狮泉河-纳木错缝合带; ML—中拉萨微陆块; LCF—隆格尔-措麦断裂带; GRUB—冈底斯弧背断隆带; LMF—洛巴堆-米拉山断裂带; SL—南拉萨微陆块; HM—喜马拉雅地块

图2 学修玛尔地区地质简图Fig.2 Regional geological map of Xuexiumaer area Q—第四系;N1bg—中新统布嘎寺组;E1d—古新统典中组;T3j—上三叠统江让组;ηοπE2—始新世石英二长斑岩

2 水系沉积物地球化学分析

2.1 原理与方法

相对于传统的化探数据处理方法,运用因子分析、聚类分析、相关分析等多元统计分析方法,能科学有效地提高数据信息利用率,更完整地挖掘化探数据中的找矿信息,因而被广泛运用于地球化学勘查中。多元统计方法[27-32]可将纷繁复杂的各种化探元素综合压缩为几个主要变量,结合合理的地质解释,为地质找矿提供有用的信息,从整体上寻求其地质地球化学特征和规律[33-35]。

2.2 样品采集及分析测试情况

研究区位于藏北高原干旱地区,少有植被覆盖,基岩呈风化、半风化, 水系沟谷发育。 该地区水系多为间歇性沟谷, 雨季或者暴雨时有大流量泥沙含量高的急湍洪流, 旱季为干涸的深大沟谷, 底部具有大量泥沙。 依据西藏自治区地质调查院完成的《措勤幅、雄玛幅、萨嘎幅、吉隆幅地球化学图说明书(1∶20万)》, 测区水系沉积物中有机质的干扰主要出现在-60目(<0.3 mm)各个粒级段。 因此, 选择-10～+60目(2～0.3 mm)粒级段的水系沉积物作为采样介质既可获取最丰富的地球化学信息, 同时也能很好地避免地表有机质(如草及植物根系等腐殖质)及风成沙和风成黄土的影响，因此在该区开展1∶5万的水系沉积物测量是较为有效的化探测量方法。 样品主要采集于干河道或极少量水流的河道中、 河床底部，选择有利于沉积物聚集的水流变缓处、 河道转弯内侧、 大转石背后有较多细粒物质聚集处。 在全区435 km2内, 共采集水系沉积物样品1 993件, 分析了Au、 Ag、 Cu、 Pb、 Zn、 As、 Sb、 Bi、 Hg、 W、 Sn、 Mo、 Cd、 Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Ti等18种元素。

样品测试工作由西南冶金地质测试中心承担,依据行业标准DZ/T 01304—2006, 各元素标准物质单次测定合格率均为100%,各元素的报出率100%,各元素的重复分析合格率97%,其精密度、准确度、检出限、报出率符合上述规范要求,分析结果准确。

3 讨 论

3.1 元素组合统计分析

据学修玛尔图幅的1 993件样品的18种元素(变量)分析成果, 进行R型(对变量)相关分析和聚类分析(表1, 图3)。 以相关系数(r)大于0.5为

表1 学修玛尔幅元素(变量)相关系数矩阵Table 1 Correlation matrix of elements(variable) for Xuexiumaer area

图3 学修玛尔幅元素(变量)聚类分析图解Fig.3 Cluster analysis diagram of elements(variable) for Xuexiumaer area

标准,被测元素大致分为3个群:Co-Ni-Ti-Cr组合、Cu-Mo-Au-Bi-As-Sn组合、Pb-Zn-Ag-Cd组合,而Hg、Sb、W、Mn为离群元素。因子分析的主要目的是将具有相近因子载荷的各个变量置于一个因子变量之下,旋转因子载荷矩阵比初始因子载荷矩阵更具合理性和可解释性,故采用旋转因子载荷矩阵来划分元素组合类型(表2),根据旋转因子载荷得到以下几个因子变量对应的元素组合类型:f1代表Pb-Zn-Ag-Cd-Mn元素组合;f2代表Cu-Mo-Au-Bi-Sn-As元素组合;f3代表Co-Ni-Ti-Cr元素组合。与相关分析和聚类分析结果相似。

根据区内典型矿床、元素地球化学特征及单异常特征等, 结合元素离散程度及相关性,将元素分为4个组合, 即：f1因子，与中酸性岩浆热液活动密切相关的中低温成矿元素组合Pb-Zn-Ag-Cd,结合附近图幅已发现的矿床,认为Pb、 Zn可能为成矿元素, Ag为伴生元素;f2因子，与斑岩成矿作用有关的高温成矿元素组合Cu-Mo-Au-Bi-As-Sn, 其中Cu可能为成矿元素, 而Au、 Mo、 Bi、 As、 Sn可能为伴生元素;f3因子， 铁族元素组合Co-Ni-Ti-Cr；f4因子， 背景元素组合Hg-Sb-W-Mn。 其中,f1和f2因子为本图幅的有利元素组合, 即本图幅有利成矿元素为Pb、 Zn 、 Cu, 伴生元素为Ag、 Bi、 As、 Sn、 Au、 Mo。

3.2 主要地质体地球化学统计分析

任何地区都有元素的聚集与分散, 这种特征与该区的地质背景有密切的关系, 根据不同地质体(分区)中元素的含量高低, 可以快速查明元素异常分布与地质体的成因联系, 缩小找矿靶区, 提供找矿方向。 本图幅有利成矿元素为Pb、 Zn、 Cu, 其伴生元素为Au、 Mo、 Ag、 Bi、 As、 Sn, 为了解这9种元素在各地质单元的背景分布特征, 用各地质单元的水系沉积物平均值与中国水系沉积物平均值之比的富集系数来描述, 初步阐述本区内各元素的分散、 富集等分布分配特征和元素间的亲疏关系(表3), 利用各地质单元汇水域中水系沉积物测量成果(表4)来讨论元素在各地质单元的分布特征, 以期揭示区内主要地质体的地球化学特征并探讨找矿方向。

3.3 主要地球化学异常特征

区内Pb、 Zn、 Cu等元素的富集程度较高, 而Au、 Mo、 Ag、 Bi、 As、 Sn等元素的富集趋势不明显(表3)。 Pb、 Zn、 Cu等元素主要集中在始新统典中组及古新世石英二长斑岩中。 Pb在典中组的平均值μ=50.7×10-6, 富集系数k=45.6(一般认为k≥21.2时为相对富集,k<0.8为相对贫化), 变异系数Cv=1.6； Pb在石英二长斑岩中的平均值μ=31.2×10-6,k=36.7,Cv=2.0。 Zn在典中组的平均值μ=64.9×10-6,k=68.6,Cv=0.9； Zn在石英二长斑岩中的平均值μ=61.4×10-6,k=67.3,Cv=0.8。Cu在典中组的平均值μ=19×10-6,k=21.2,Cv=1.4; Cu在石英二长斑岩中的平均值μ=15.8×10-6,k=19.1,Cv=1.2; Au在典中组的平均值μ=0.9×10-6,k=1.5,Cv=3.6； Au在石英二长斑岩中的平均值μ=0.4×10-6,k=0.4,Cv=1.0。

除第四系外,地层由新到老,各元素富集或贫化规律不一。 整体上看, Pb、 Zn、 Cu等主要成矿元素的富集状态与地质体相关, 这些元素的异常主要集中在始新统典中组及古新世石英二长斑岩中及边缘。学修玛尔地区最佳成矿元素为Pb、Zn、 Cu, 典中组及古新世石英二长斑岩为最有可能发现Pb、Zn、Cu矿化的地质体, 针对这些元素异常的地区开展工作, 有望发现与古新世或者始新世岩浆热液作用有关的Pb、Zn、Cu矿床。

表2 学修玛尔图幅R型因子分析正交旋转因子载荷矩阵Table 2 Orthometric rotating factor loading matrix of R-factor analysis in Xuexiumaer area

表3 主要地质单元地球化学参数Table 3 Geochemical parameters of main geological units

注:μ为几何平均值,wB/10-6；k为相对于中国水系沉积物平均值的富集系数；Cv(变异系数)=标准差/几何平均值。

表4 学修玛尔地区水系沉积物测量元素参数特征Table 4 Geochemical parameters of stream sediment in Xuexiumaer area

注: 元素含量单位,w(Hg, Au)/10-9, 其余为wB/10-6; 富集系数为相对于中国水系沉积物平均值;T为异常下限; 异常外带,T～2T; 异常中带, 2T～4T; 异常内带, >4T。

表5 学修玛尔地区地球化学异常统计Table 5 Statistics of geochemical anomalies in Xuexiumaer area

注: 元素异常含量单位w(Au)/10-9, 其余为wB/10-6;T为本地区异常下限。 乙类异常:推断的矿异常, 或推断的反映含矿, 控矿或对找矿有其他指示作用的地质体, 地质构造部位或构造形式的异常; 丙类异常: 工作不够充分, 目前尚解释不了的异常。

图4 学修玛尔幅矿远景区划分Fig.4 Prospecting areas of Xuexiumaer area

3.4 找矿方向与远景区划分

通过上述对学修玛尔幅地球化学场的分析, 在异常分类、 评述及对各综合异常推断解释与评价的基础上, 对区内异常依其元素组合特征、 主元素规模、 异常地质成矿条件是否有利, 并结合区域异常内已发现的矿床、 矿化线索等进行综合类比, 认为找矿希望大,可优先安排异常查证, 按找矿价值及意义划分不同级次的找矿远景区有3处(表6)： B级找矿远景区1处， C级找矿远景区2处。

(1)弄强B级远景区。 弄强B级远景区位于学修玛尔幅的弄强西部一带, 呈近南北向带状展布。 远景区内地层以林子宗群典中组和江让组组成, 其中典中组主要为一套安山质火山角砾岩、 浅灰色英安质火山角砾岩、 安山岩等组成, 江让组主要为深灰色变粉砂岩、 灰色薄层变岩屑长石砂岩、 浅灰色变岩屑石英砂岩、夹灰白色中薄层生物碎屑灰岩、细砾岩、安山岩。

图5 弄强地区各元素地球化学异常平面等值线图Fig.5 Contour map of element geochemical anomaly in Nongqiang area1—异常内带(>4倍异常下限);2—异常中带(2～4倍异常下限);3—异常外带(1～2倍异常下限)

表6 找矿远景区特征一览表Table 6 Characteristics of prospecting areas

区内可见多条花岗细晶岩脉以及花岗斑岩、石英二长斑岩转石。构造上位于近东西向和南北向断裂交汇部位南侧,成矿条件较为有利。靠近异常附近地段,发现褐铁矿化和孔雀石化转石,与异常范围较为一致,推测为矿致异常。

远景区南北长约3 km,东西宽约2 km,由2个Cu-Zn-Au-Pb综合异常组成,2个Cu元素异常封闭, 在评序中位于本区的第1和第2位,均具有多金属组合异常特征,异常浓度分带特征明显,异常面积较大。测区以Cu-Zn-Au-Pb等中低温-中高温成矿元素为主,同时伴有Ag-As-Bi-Sn-Mo异常(图5),踏勘发现该地区地表的火山岩具有孔雀石等蚀变,推测该异常与典中组火山活动有关,成矿地质条件较为有利,有一定的找矿前景。

远景区异常元素组合多样,浓集中心较明显,元素套合好,强富集元素、富集元素多，构造活动强烈,为矿质的运移、富集提供了有利的条件，是寻找中低温热液型铜、铅、锌多金属矿床的有利靶区。确定本远景区分类为B级远景区,可开展1∶1万地质填图和1∶1万土壤化探等进一步工作来验证该预测区,通过进一步工作,在该预测区有望发现小-中型以上规模的岩浆热液Cu-Zn-Au-Pb矿床。

(2)布耳玛和边马勒C级远景区。C级远景区均处于低背景地球化学分区中,呈不规则带状展布。圈定C级远景区2个,分别为布耳玛Cu-Au远景区、边马勒Pb-Au-Mo远景区。布耳玛远景区主要存在1个Cu-Au综合异常,边马勒远景区主要存在1个Pb-Au-Mo综合异常,这两个异常强度和规模一般,主要出露于典中组火山岩和布嘎寺组火山岩中,踏勘暂未见明显转石，在地表未见矿化蚀变,建议安排少量地表异常查证工作,以便发现与火山作用有关的有价值的Cu-Au-Pb-Zn矿化线索。

4 结 论

(1)学修玛尔幅的最佳地球化学标志元素组合为Cu-Pb-Zn-Au,地球化学异常主要与古新世典中组火山岩和中新世布嘎寺组火山岩有关。

(2)通过水系沉积物测量工作,在学修玛尔幅划分出了1个B级找矿远景区(弄强Cu-Zn-Au-Pb B级找矿远景区),2个C级找矿远景区(布耳玛Cu-Au C级找矿远景区和边马勒Pb-Au-Mo C级找矿远景区)。

(3)弄强远景区具有寻找小-中型以上规模的岩浆热液Cu-Pb-Zn矿床的良好条件,可开展1∶1万地质填图和1∶1万土壤化探等进一步工作来验证。而布耳玛和边马勒地区可安排踏勘工作来进一步验证,以期发现有价值的矿化线索。

致谢:在野外调查和论文撰写过程中得到了中国地质调查局成都地质调查中心李光明研究员、黄勇高级工程师、曹华文高级工程师和梁维工程师，四川冶金地质勘查院周维德教授级高级工程师、袁剑飞高级工程师、魏宇高级工程师、邓学国高级工程师和王治颖工程师等的帮助，审稿专家对论文提出了宝贵修改意见，在此一并表示衷心的感谢！