青海沟里园以地区地球化学测量信息提取与远景区划分

2022-01-04王海丰胡月王双王晓云魏俊浩

地质找矿论丛 2021年4期

王海丰，胡月，王双，王晓云，魏俊浩

(1.西部矿业股份有限公司，西宁 810001；2.中国地质大学(武汉)资源学院，武汉 430074；3.青海省有色第三地质勘查院，西宁 810012)

0 引言

青海沟里园以地区位于东昆仑成矿区带，该区成矿地质条件优异，岩浆活动频繁、强烈，有利于寻找金多金属矿床，近年来在该区发现了多处大、中型金矿床，其中有代表性的有果洛龙洼金矿、园以金矿和按纳格金矿等金多金属矿床(点)[1-2]。由于当前在地表通过地质填图工作来寻找矿床越来越难，而运用水系沉积物地球化学测量信息提取来寻找金属矿产的方法越来越有效[3]。本文在对该区现有地质找矿资料进行信息提取以及在沟里园以地区开展1∶5万水系沉积物地球化学测量工作的基础上，通过聚类分析、相关性分析和因子分析来确定研究区主成矿元素，并结合成矿区域地质背景来确定指示元素的分布范围、异常元素组合等特征划分找矿远景区，为后续沟里园以地区找矿工作提供参考。

1 地质概况

1.1 区域地质概况

图1 东昆仑造山带构造分区(a)、沟里地区构造位置(b)、研究区地质矿产图(c)Fig.1 Map showing structural division of the East Kunlun Orogenic belt (a), structural locality of Gouli area (b) and mineral resources distribution(c)1.第四系；2.浩特洛洼组；3.哈拉郭勒组；4纳赤台群；5.小庙组；6.金水口岩群；7.中晩印支期闪长岩；8.早印支期二长花岗岩；9.晩印支期花岗闪长岩；10.晩华力西期花岗闪长岩；11.晩华力西期石英二长闪长岩；12.早华力西期二长花岗岩；13.中加里东期花岗闪长岩；14.辉绿玢岩脉；15.蛇绿岩片；16.辉绿岩；17.闪长玢岩脉；18.矿点；19.断层；20.地质界线

东昆仑造山带位于中央造山带西段(图1a)，是我国重要的多金属成矿带之一，毗邻西秦岭单元—巴沟逆冲滑脱构造带，跨越了东昆仑中岩浆弧带、东昆仑南坡俯冲碰撞杂岩带等构造带[4-5]。区域内出露的地层具有时代跨度大的特点，元古宇至新生界均有出露，区内的断裂构造十分发育，以压性或压扭性断裂为主，构成整个断裂带的主干构造，走向为北西西—近东西向。发育数量众多的次级张性和扭性断裂，多为北西向和北东向，具有多期次活动的特点[6]。区内侵入岩丰富多样，岩浆活动强烈，岩浆岩在全区均有分布[6-10]，岩性从超基性岩到中性及酸性均有出露，各期岩浆岩组合存在一定差异，代表了研究区构造演化的不同阶段，与该区的多期造山作用相耦合[11-12]。

1.2 研究区地质概况

青海沟里园以地区大地构造位置上处于东昆仑造山带的南东地区(图1b)，研究区出露的地层主要有纳赤台岩群(ON)、上古生界上石炭统-下二叠统浩特洛洼组(C2P1ht)、下石炭统哈拉郭勒组(C1hl)、古元古界金水口岩群(Pt1J)、长城系小庙组(Chx)、第四系(Qh)，其分布情况如图1c所示。金水口岩群岩性为片麻岩、片岩、大理岩组成的中、高级变质岩系；小庙组岩性主要是角闪岩和变粒岩；纳赤台岩群岩性主要是千枚岩、硅质岩灰岩；哈拉郭勒组岩石组合为灰绿色、黄灰色强-弱片理化的变杂砂岩与粉砂质板岩夹火山岩；浩特洛洼组岩性为粉砂质板岩、泥质板岩。

图2 果洛龙洼金矿床地质图(a)、剖面图(b)(据文献[5]，修改)Fig.2 Geological map (a) and section (b) of Guoluolongwa Au deposit

区内构造比较发育，主要为NWW或近EW的不同等级、不同次序的断裂，次为具有生成联系的NW、NE向2组断裂，走向为NWW—近EW向，构造组以压性或压扭性断裂为主，构成主干构造，具多期活动的特点。

研究区内岩浆岩广泛发育(图1c)，从老至新依次为中加里东期花岗闪长岩(O2γδ)、早华力西期二长花岗岩(D2ηγ)、华力西期花岗闪长岩(P3γδ)、石英二长闪长岩(P1οηδ)、早印支期二长花岗岩(T1ηγ)、中晚印支期石英闪长岩(T2-3δο)、晚印支期花岗闪长岩(T3γδ)。脉岩发育有辉绿玢岩脉(βμ)、蛇绿岩片(Σ)、闪长玢岩脉(δμ)。

2 研究区典型矿床地质特征

果洛龙洼金矿床是沟里地区发现的一个大型中温热液石英脉型金矿床，矿区内由北向南出露的地层依次为：元古代金水口群云母石英片岩，纳赤台群千糜岩、千枚岩和变砂岩，牦牛山组变质砾岩夹变砂岩与千枚岩；矿区地层构成走向近东西、向南倾角陡、缓变化大的单斜构造；区内东西向断裂较发育，是主要的含矿构造，其延伸远、规模大，控制着区内岩体、矿体及异常的分布。

果洛龙洼金矿体形态比较简单，以脉状为主，部分呈透镜状、囊状或串珠状产出(图2)。矿区共圈出6条金矿带(AuⅠ—AuⅥ)，各矿带内矿体并不连续，矿化极不均匀，矿体长度变化也很大。各矿体走向与区域上“昆中断裂”基本一致，为东西向或近东西向，矿体向南倾，倾角变化较大(45°～75°)，总体较陡[13-15]。

矿石结构有自形-半自形粒状结构、半自形-它形晶粒状结构、脉状穿插或者网脉状结构、固溶体分离结构，矿石的构造主要有脉状、网脉状构造，块状、细脉浸染状构造，星点状构造和条带状构造。

热液蚀变类型最主要有硅化、绢英岩化、绿泥-绿帘石化和石英碳酸盐化。果洛龙洼金矿床的成矿作用可以划分为热液成矿期和表生风化淋滤富集期2个成矿期[16]。

综上所述，果洛龙洼金矿床的地质特征，可归纳如表1所述。

表1 果洛龙洼金矿床地质特征Table 1 Geological characteristics of Guoluolongwa Au deposit

3 水系沉积物地球化学特征

3.1 地球化学数据统计特征

本文分析的元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Co共12种。本次对区内2103件水系沉积物元素地球化学参数进行统计，结果如表2所述。

从表2可以看出Au、Cu、Pb、Zn、W、As、Co元素质量分数均值(X)与东昆仑沟里地区背景值(S)之比大于1，说明该7种元素为富集元素；Au、Pb元素的变异系数均大于1，表明Au、Pb具有局部富集的趋势。Ag元素质量分数均值(X)与东昆仑地区背景值(S)之比虽然小于1，但是其变异系数(标准差/均值)为2.74，且极大值远大于均值，这在一定程度上表明，Ag元素也具有局部富集的趋势。Au、Cu、Co在研究区内已有矿化显示。

3.2 元素组合特征

为了确定主成矿元素组合，需对元素数据用基于多元正态分布理论的多指标综合化探异常处理方法进行处理，目前通常使用的分析方法是聚类分析、相关分析和因子分析。

(1)聚类分析

聚类分析是以数字特征为依据进行分类的方法，可以了解个别变量之间以及各变量组合之间的亲疏程度，所得结果是一张树枝状谱系图，对研究区内12种元素进行聚类分析，得出聚类分析图如图3所示。

可以看出当相关性系数小于15时，可将元素分成两组相关型元素。第一组为Ag、Pb、Au、W、Sn、Bi、As、Sb、Zn元素组合，Ag、Pb的相关系数在1左右，相关性强，可反映Ag、Pb、Au、W、Sn、Bi、As、Sb、Zn元素的富集主要受岩浆热液作用的影响。第二组为Co、Cu、Mo元素组合，三者相关性较好，该元素组合的出现反映与区内基性岩的分布相关。

表2 园以幅地区水系沉积物元素地球化学参数统计Table 2 Statistics of the elemental geochemical parameters of stream sediment in the Yuanyi sheet

图3 R型聚类分析图谱Fig.3 Diagram of R-type cluster analysis

(2)相关分析

相关分析是一种简单又直接的研究元素之间相关性的方法，因此对标准化后的元素数据计算了各元素之间的相关系数，得到了各元素之间的相关系数矩阵[17-19](表3)。由表3可以看出：Ag、Pb元素之间相关性最好，呈正强相关，相关系数高达0.81；其次为Cu、Co元素，相关系数为0.77；另外Au与Ag元素和Cu与Zn元素之间也具有一定的相关性。

(3)因子分析

为更好地研究元素之间的相关复杂信息，在相关分析的基础上又进行了因子分析，提取了4个主因子(表4)：第一主因子由Ag、Pb、Zn、Bi、As、Sb六种元素组成，该组合包含了中、低温元素，其反映了元素组合与分布与岩浆热液活动有关，从元素的亲和性看，Ag、Pb、Zn等表现为亲硫性，与中酸性岩浆岩有关，As元素具有较强的迁移能力，分布多受断裂构造的控制，Bi、Sb在中酸性花岗岩中含量较高，所以该F1因子代表了研究区的中酸性岩体；第二主因子元素组合为Cu、Co，二者主要为亲硫元素，反映了区内存在多金属硫化物矿化的成矿潜力；第三主因子主要由W、Sn元素组成，昆仑地区金成矿多为构造控矿，二者都属于高温元素，表现为亲氧性，常常易于在中酸性岩体中富集，可能与研究区内岩浆活动有关；第四主因子元素相关系数普遍低即相关性较差。

表3 相似系数矩阵Table 3 Matrix of the similar coefficient

表4 因子分析成分矩阵(旋转后)Table 4 Matrix of factor analysis component(after rotation)

4 异常信息提取与异常特征

4.1 元素异常特征

对元素结合峰度、偏度检验与元素对数含量分布直方图(图4)确定了元素含量基本不符合正态分布，对元素进行剔值处理后，求得各元素的异常下限列于表5。

在研究区内共圈定异常120处，沟里园以地区单元素异常特征(图5，表6)为：异常主要分布在研究区的东北部、西南部与南部，中部异常不发育；Ag、Cu、Pb、W、Bi、Co元素异常强度较大，具有明显的三级浓度分带，Ag与Pb元素异常呈北西向的椭圆状分布，二者异常分布特征比较相似，套合程度也很好，这与相关分析的结果一致；W与Sn元素异常多在西南部与西北部分布；Cu、Co等元素异常强度从南到北逐渐减低，在南部有比较明显的三级异常浓度分带，异常分布特征较为相似，套合程度也很好，这也与相关分析的结果一致；Bi与Sb元素异常在研究区西北部分布特征较为相似，套合程度较好；Zn元素异常在研究区中南部呈大面积分布，大多仅有异常外带；As元素在主要在研究区北部分布较为集中。

4.1.1 金异常

金异常13个，具备成矿远景的有4处(表7)，异常衬值较大，且Au-8异常具有明显的3级浓度分带。其中Au-3异常分布于金水口岩群，呈东西向展布，受近东西向构造断裂的控制。Au-9异常分布于印支期中酸性侵入岩的边部，且与Pb、Ag等亲硫元素套合较好。Au-6、Au-7异常呈近东西向展布，明显受到印支期东西向断裂构造控制，且异常与Ag元素套合较好，局部具明显矿化富集现象，在该异常内已发现有多金属矿化点，找矿潜力较大。

图4 青海沟里地区水系沉积物元素对数含量分布直方图Fig.4 Logarithmic content distribution histogram of elements in stream sedimentary of Gouli area

表5 水系沉积物元素异常下限统计Table 5 Statistics of lower limits of elemental anomalies in stream sediments

图5 青海沟里地区水系沉积物地球化学测量单元素异常图Fig.5 Single element anomaly from stream sediment survey in Gouli area

表6 单元素地球化学异常特征Table 6 Characteristics of single element geo chemical anomalies

4.1.2 银异常

银异常10个，具备成矿远景的有4处，圈定的异常区内点数较多(表7)，异常衬值较大，且Ag-2异常具有明显的3级浓度分带。Ag-2异常分布于古元古界金水口岩群、长城系小庙组中，整体呈北西向分布，可能与该地区一个北西向深大断裂有关，且与其它亲硫元素Pb、Zn、Bi、Sb等套合较好。Ag-7异常分布于古元古界金水口岩群中，大体呈北西向展布，异常均与Pb、Sb等元素套合较好，局部具较明显矿化富集现象。Ag-9异常分布于华力西期中酸性侵入岩的边部，整体呈近南北向分布。Ag-6异常分布于纳赤台岩群中，大体呈东西向展布，受印支期东西向断裂控制，可能与中酸性脉岩有关，与其它亲硫的Pb、Au等元素套合较好，具有进一步找矿潜力。

4.1.3 铅异常

铅异常10个，有成矿远景的3处，均由多点异常构成(表7)，异常衬值较大，且普遍具有异常规模显著，异常3级分带明显的特征。其中Pb-2异常分布于古元古界金水口岩群、长城系小庙组中，整体呈北西向分布，可能与该地区一个北西向深大断裂有关，且与其它亲硫元素Ag、Zn、Bi、Sb等套合较好。Pb-4异常分布于古元古界金水口岩群中，大体呈北西向展布，受北西向断裂控制，且异常均与Ag、Sb等元素套合较好，与加里东期中酸性火山岩和侵入岩紧密相关。Pb-10异常与Ag、Zn等元素套合较好，局部具较明显矿化富集现象，具有进一步找矿潜力。

表7 单元素异常特征Table 7 Characteristics of single element anomaly

4.1.4 铜、钴异常

铜异常12个，有成矿远景的4处；钴异常13个，有成矿远景的3处(见表7)。Cu、Co异常套合程度高，二者主要分布在下石炭统哈拉郭勒组、古元古界金水口岩群周围，所处的近东西向断裂构造十分发育，元素的浓集中心和展布特征与该地层的基性岩床分布特征相似，因此引起二者在此处异常明显的原因可能是基性岩床(辉绿岩)本身就富集Cu、Co。Cu-9与Co-10、Cu-10与Co-11和Cu-11与Co-12均呈近东西向分布，明显受到华力西期东西向断裂构造控制，成矿潜力较大。

4.2 组合异常

地球化学异常能够有效地指导找矿工作，但往往也存在不能与已知的矿点或矿床相对应的现象，即存在异常而无矿化或不存在异常而有矿化[26]。由于指示元素之间的相关性相互交叉，错综复杂，因此本次研究在验证化探数据满足正态分布的前提下采用平均值±3倍标准差方法来划分背景与异常，根据元素的相关性将研究区的元素划分为两组，其组合异常图如图6所示。

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第一组元素为Cu-Co(图6b)，该组元素的套合性和相关性比较好，元素组合与基性、超基性岩具有密切的联系，研究区内出露的超基性岩脉附近均形成了较好的元素晕，具有明确的异常浓集中心。

图6 青海沟里地区水系沉积物测量组合异常图Fig.6 Map of combination anomaly of stream sediment survey in Gouli area1.第四系；2.浩特洛洼组；3.哈拉郭勒组；4纳赤台群；5.小庙组；6.金水口岩群；7.中晩印支期闪长岩；8.早印支期二长花岗岩；9.晩印支期花岗闪长岩；10.晩华力西期花岗闪长岩；11.晩华力西期石英二长闪长岩；12.早华力西期二长花岗岩；13.中加里东期花岗闪长岩；14.辉绿玢岩脉；15.蛇绿岩片；16.辉绿岩；17.闪长玢岩脉；18.矿点；19.Cu元素异常范围；20.Co元素异常范围；21.Ag元素异常范围；22.Bi元素异常范围；23.Pb元素异常范围；24.Zn元素异常范围

第二组元素为Ag-Bi-Pb-Zn(图6c)，该组元素的异常套合性也比较好，主要呈椭圆状分布，主要为热液活动的中高温元素，形成于矿体的中下部，具有明确的异常浓集中心。

5 找矿远景区

图7 园以幅地区水系沉积物找矿远景区划分Fig.7 Map showing division of potential areas for further stream sediments prospecting in Yuanyi sheet1.第四系；2.浩特洛洼组；3.哈拉郭勒组；4.纳赤台群；5.小庙组；6.金水口岩群；7.中晩印支期闪长岩；8.早印支期二长花岗岩；9.晩印支期花岗闪长岩；10.晩华力西期花岗闪长岩；11.晩华力西期石英二长闪长岩；12.早华力西期二长花岗岩；13.中加里东期花岗闪长岩；14.辉绿玢岩脉；15.蛇绿岩片；16.辉绿岩；17.闪长玢岩脉；18.矿点；19.地质界线；20.Cu元素异常范围；21.Co元素异常范围；22.Ag元素异常范围；23.Bi元素异常范围；24.Pb元素异常范围；25.Zn元素异常范围；26.远景区范围

在对水系沉积物异常圈定及主要异常解释推断的基础上，共圈定出两种组合异常，结合研究区地层、构造、岩浆岩等地质特征，并与研究区内果洛龙洼金多金属矿床所处的地质及元素异常特征进行对比分析，圈定出具有一定找矿潜力的远景区3处(图7)。

(1)远景区1

图8 远景区1地球化学异常剖析Fig.8 Interpretation map of geochemical anomalies of potential area 1

地处研究区中部，面积约13.31 km2，出露地层主要有金水口群岩组，发育有深灰-灰黑色石英片岩夹大理岩、硅质岩、二云二长片麻岩。小庙组岩群组合：下部为黑云母斜长片麻岩+斜长角闪岩和大理岩，中部为云母绿帘石斜长片麻岩+石榴石钙硅片麻岩，上部为中厚层云母大理岩。纳赤台岩群：由灰色变砂岩、糜棱岩、浅灰色绢云石英片岩和深灰-黑色板岩组成(图8)。

异常主要是由Ag、Bi、Pb、Zn组成，异常总体走向为北西向，各元素异常均呈不规则椭圆状，相互套合较好，尤其Pb、Bi异常与Ag异常套合紧密。Ag、Pb、Bi异常分外、中、内三级浓度带，规模大，衬度高。主成矿元素为Ag、Pb，远景区内Ag异常面积为5.69 km2，平均值543.45×10-9，极大值2434×10-9，具明显的三级浓度分带。该远景区在成因上主要受控于地层及构造破碎带，发育大量的断层、裂隙及破碎带为各元素的富集提供了通道和场所。主要的找矿方向为Ag元素，兼顾Pb、Zn等元素。

(2)远景区2

位于研究区中部，面积约10.94 km2，出露地层主要有金水口岩群，发育有深灰-灰黑色石英片岩夹大理岩、硅质岩、二云二长片麻岩。小庙组岩群组合：下部为黑云母斜长片麻岩+斜长角闪岩和大理岩，中部为云母绿帘石斜长片麻岩+石榴石钙硅片麻岩，上部为中厚层云母大理岩。第四系残坡积物，侵入岩出露中加里东期灰白色中细粒花岗闪长岩。远景区构造较发育，受近东西向断裂控制，异常体多数沿构造方向展布(图9)。

区内异常主要是由Ag、Pb、Bi引起，主成矿元素为Pb、Ag，异常总体走向为北西向，各元素异常均呈不规则椭圆状，远景区内Ag异常规模最大，面积3.98 km2，平均值109.35×10-9，极大值608×10-9，具明显的三级浓度分带；其中Ag、Pb的异常套和较好。远景区北西向断裂发育，对成矿较有利，可能会引起多金属矿化，该区铅银具较好的找矿潜力。

图9 远景区2地球化学异常剖析Fig.9 Interpretation map of geochemical anomalies of potential area 2

(3)远景区3

位于研究区南部，面积约35.64 km2。出露地层主要有：浩特洛洼组岩性以粉砂质板岩、泥质板岩为主；哈拉郭勒组岩群灰绿色、黄灰色强-弱片理化的变杂砂岩与粉砂质板岩、泥质板岩、黑色炭泥质板岩互层；金水口岩群深灰-灰黑色石英片岩夹大理岩、硅质岩、二云二长片麻岩。侵入岩有早华力西期二长花岗岩、晚华力西期灰白色中粒花岗闪长岩、晋宁期的蛇绿岩脉、辉绿玢岩脉。断裂构造较发育，并沿断裂发育有脉岩，受北西向断裂控制，异常体基本沿构造方向展布，断裂带内碎裂岩类构造岩发育。

远景区3进一步划分为3个子区：远景区3-1(图10)；远景区3-2；远景区3-3(图11)。3个分区成矿地质条件相似，元素异常大致相同，套合程度都挺高，其中的主要成矿分区为远景区3-2。

图10 远景区31地球化学异常剖析Fig.10 Interpretation map of geochemical anomalies of potential area 3-1图11 远景区33地球化学异常剖析Fig.11 Interpretation map of geochemical anomalies of potential area 3-3

图12 远景区3-2地球化学异常剖析Fig.12 Interpretation map of geochemical anomalies of potential area 3-2

远景区3-2异常包含多处Cu、Co、Ag、Zn等单元素异常(图12)，各元素异常均呈不规则椭圆状，主成矿元素为Cu、Co，其中Cu异常面积最大为4.36 km2，平均值93.5×10-6，极大值126.66×10-6，具较明显的三级浓度分带。此远景区的哈拉郭勒组发育基性岩床，北西向与近东西向断裂构造发育，创造了有利的成矿空间；该异常可能与基性岩床叠加晚期岩浆热液有关，造成了后期的Cu-Co矿化，远景区内铜具有较好的找矿潜力。因此，扩大找矿范围，可能在异常区内找到新的伴生或次生矿床。