張輝，許魯寧，宋賀民，劉曉煌，顧松松，曾蛟

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.武警黃金第七支隊(duì)，煙臺 264000）

新疆哈拉奇地區(qū)地球化學(xué)分區(qū)特征及地質(zhì)意義

張輝1,2，許魯寧2，宋賀民2，劉曉煌2，顧松松2，曾蛟2

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.武警黃金第七支隊(duì)，煙臺 264000）

水系沉積物測量是勘查地球化學(xué)一種重要方法。隨著勘查地球化學(xué)的深入發(fā)展，有關(guān)地球化學(xué)異常圈定的方法已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。采用R型因子分析方法，對哈拉奇地區(qū)水系沉積物測量所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，提取了具有代表性的5種因子組合類型，同時(shí)以因子得分為綜合指標(biāo)，繪制了因子得分等值線圖并制作了元素組合分區(qū)圖。通過綜合分析，地球化學(xué)分區(qū)圖反映了不同地段中以相應(yīng)的元素組合類型為主的地球化學(xué)異常及地質(zhì)成因信息，同時(shí)與主要控礦因素的空間分布比較一致，為研究區(qū)地質(zhì)找礦提供新方向。

地球化學(xué)；因子分析；組合異常；地球化學(xué)分區(qū)；新疆哈拉奇地區(qū)

哈拉奇地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)的西南天山，行政區(qū)劃隸屬克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿合奇縣管轄。西南天山系中亞南天山的東延部分，境外已發(fā)現(xiàn)數(shù)十個(gè)大型金礦床，包括穆龍?zhí)捉鸬V和庫姆托爾金礦床，還有數(shù)十個(gè)大型汞、銻礦床，使得南天山成為世界著名的金、汞、銻成礦帶之一。近年來在西南天山也先后發(fā)現(xiàn)了薩瓦亞爾頓、大山口、薩恨托亥、布隆等金礦床，呈現(xiàn)出較好的金礦找礦遠(yuǎn)景[1-3]，是我國重要金和有色金屬礦產(chǎn)遠(yuǎn)景區(qū)[4]?？辈榈厍蚧瘜W(xué)在該區(qū)前期的找礦工作發(fā)揮著重要的作用，但由于化探數(shù)據(jù)所反映的與成礦相關(guān)的元素分布，既受一定地區(qū)的成礦地質(zhì)條件控制，又受各種后生和表生作用過程的長期影響，使用簡單的傳統(tǒng)方法處理復(fù)雜的化探數(shù)據(jù)就顯得效果不好，因此，化探異常作為找礦標(biāo)志往往表現(xiàn)出不確定性[5]。近年來，在開展地球化學(xué)工作和研究過程中，往往對工作區(qū)進(jìn)行地球化學(xué)分區(qū)，劃分出不同的地球化學(xué)塊體，針對不同的地球化學(xué)區(qū)進(jìn)行異常信息提取，并研究了其地質(zhì)意義[6]。

筆者試圖利用在該區(qū)開展的區(qū)礦調(diào)工作中水系沉積物地球化學(xué)測量所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算并作R型因子分析，確定元素組合類型，從整體上提取有用元素的綜合地球化學(xué)信息，探索不同元素組合在該區(qū)的分布特征，從而為該地區(qū)地質(zhì)找礦提供線索。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于塔里木微板塊闊克塔勒晚古生代陸緣盆地與柯平前陸盆地的接觸部位。受左行走滑運(yùn)動影響，區(qū)內(nèi)以NE-近EW向和NW向展布的褶皺和斷裂構(gòu)造為主。主要斷裂為邁丹-喀拉鐵克斷裂帶：喀拉鐵克斷裂帶（F1）、可牙克大斷裂（F2），喀拉峻-柯坪塔格推覆構(gòu)造系統(tǒng)：F3、F4、F5納蘭古治爾加斷裂帶（塔什納拉他烏弧形逆掩斷裂F6、納蘭古治爾加斷層F7）；主要褶皺為邁丹它烏復(fù)向斜構(gòu)造，存在兩個(gè)不整合接觸面：晚奧陶-志留紀(jì)不整合面和上泥盆-下石炭世不整合面。

研究區(qū)地層以古生代地層和新生代地層為主，由老到新出露有：中-上寒武統(tǒng)阿瓦塔格群（∈2-3aw），巖性主要為灰?guī)r、泥巖；下奧陶統(tǒng)丘里塔格群（O1ql）、中奧陶統(tǒng)薩爾干塔格群（O2sr），巖性主要為白云巖、灰?guī)r以及粉砂巖；志留系柯坪塔格組（S k）、下泥盆統(tǒng)臺克塔什組（D1t），巖性主要為灰?guī)r和砂巖；下石炭統(tǒng)巴什索貢組（C1b）、上石炭統(tǒng)別根他烏組（C2b）、上石炭統(tǒng)康克林組（C2kk）和喀拉治爾加組（C2kl）、下二疊統(tǒng)巴拉迪爾塔格組（P1b），巖性主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r以

及白云質(zhì)灰?guī)r；新近系上新統(tǒng)西域組（N22-Q1）；第四系中更新統(tǒng)（Q2）、全新統(tǒng)-上更新統(tǒng)（Q3-Q4），主要為砂土和礫石。其中泥盆系的臺克塔什組巖性為砂巖、泥巖、粉砂巖等，其二段的灰白色中厚層中粗粒石英砂巖局部礦化較好，已知的布隆金礦、薩喀爾德銅礦均發(fā)育在該層內(nèi)。P1b和C2b有十分相似的地球化學(xué)分布特征，Ca、Sr元素含量高，其它元素含量低；D1t和S k兩地層高親鐵和B、Ba、Au、W、Zn元素，低As、Ag、Cu、Pb等元素，親鐵元素相對富集。O2sr、O1ql地層Mg、Pb、Mo相對富集，其余元素呈低背景；另外Ag、Hg，有時(shí)As、Sb在各地層中富集傾向性不明顯，尤其是Ag在全區(qū)含量變化不大，近似均勻分布①1∶20萬區(qū)域化探報(bào)告.加俄于臺克幅部分、哈拉奇幅、阿合奇西半幅，新疆地礦局第八地質(zhì)大隊(duì)，1994.。區(qū)內(nèi)火山巖不發(fā)育。區(qū)內(nèi)侵入巖種類單一，主要為沿?cái)嗔褞Х植嫉拿}巖。巖石類型主要為輝綠巖和輝長巖；受構(gòu)造控制，部分地段發(fā)育有不同程度的區(qū)域動力變質(zhì)巖[7]（圖1）。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖（據(jù)武警黃金第七支隊(duì)，2013修編）Fig. 1 Geological map of the study area（Modified from No.7 Gold Geological Party, CAPF,2013）

2 地球化學(xué)景觀以及工作方法和技術(shù)指標(biāo)

區(qū)內(nèi)地貌總體表現(xiàn)為中部高、北部和南部低，海拔一般為2300～3900 m，最高4050 m，相對高差300～500m，局部1000～1600m。為干旱、半干旱高寒山區(qū)地球化學(xué)景觀區(qū)，進(jìn)一步分為中-高山景觀區(qū)、山前盆地（平緩）景觀區(qū)。區(qū)內(nèi)山脊巖石裸露（局部地段為冰雪覆蓋），水系發(fā)育，水系沉積物以附近基巖風(fēng)化物（巖石碎屑）為主。

此次1∶5萬采用水系沉積物測量，采樣密度4～8個(gè)點(diǎn)/km2，采樣粒級及加工粒級-10～+80目。能有效地排除風(fēng)成物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)的干擾，又能較好地反映

在該粒級段中不同元素地球化學(xué)分布的客觀規(guī)律和異常信息，捕獲更多、更豐富的地球化學(xué)異常和找礦信息。結(jié)合1∶5萬采樣點(diǎn)位布置圖，使用GPS準(zhǔn)確定位各個(gè)采樣點(diǎn)的位置，并利用GPS的航跡監(jiān)控方法，保證各采樣點(diǎn)的到位。采樣物質(zhì)一般以Ⅰ、Ⅱ級水系中的細(xì)砂、粗砂為主。個(gè)別無法取樣地段，采集點(diǎn)位附近的巖屑物質(zhì)。樣品分析嚴(yán)格按照國標(biāo)要求進(jìn)行，質(zhì)量符合要求。

3 地球化學(xué)特征

此次水系沉積物地球化學(xué)測量的樣品分析項(xiàng)目為Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Cr、W、Sn、Mo、Bi、Hg、Ba、B、Sn、V、Co和Ni19個(gè)元素。各分析元素的統(tǒng)計(jì)特征見表1，全區(qū)水系沉積物中元素的平均含量普遍較低，其中濃集系數(shù)大于1的有Ag、B、Sn、As、Sb、Bi、Ba、W和Pb。表明這些元素處于高背景區(qū)，其中B、As較大，顯示了較強(qiáng)的地球化學(xué)活性，有很強(qiáng)的成礦能力。Au、Hg的濃集系數(shù)低于1，但二者的變異系數(shù)較大，分散富集程度較高，同樣也具有一定的成礦能力[10]。與全國水系沉積物元素平均含量相比，該區(qū)的水系沉積物含量基本上低于全國平均水平，除Mo元素與全國相當(dāng)，顯示出該區(qū)處于水系沉積物測量的低背景區(qū)。

表1 地球化學(xué)數(shù)據(jù)特征Table 1 Statistics of the geochemical element characteristics

4 元素相關(guān)性及組合類型

利用SPPS軟件對分析測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到19種元素的相關(guān)性系數(shù)，其結(jié)果見表2。從表中可以看出，Au與Hg、W、Ba等元素呈正相關(guān)；其中，Au與Hg的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.85，強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，說明在該研究區(qū)Hg是Au的主要伴生元素。Hg元素與B、Ti、Cr等元素呈負(fù)相關(guān)。Co與V、Zn元素相關(guān)系數(shù)最大，為0.9；V-Co-Zn-Ti-Cr-Ni-Cu-Sn-B-Bi-W相關(guān)系數(shù)大，呈明顯的正相關(guān)，代表基性的巖漿熱液活動。

地球化學(xué)工作中所遇到的變量非常多，為了解某個(gè)地球化學(xué)問題而采用某種多元統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，要

取得理想的效果，必須首先對變量進(jìn)行篩選。用來組合和約簡變量最常用的多元統(tǒng)計(jì)方法是主成分分析和因子分析[11]。元素組合是元素親合性在地質(zhì)體內(nèi)的具體表現(xiàn)，而元素的親和性又與地質(zhì)環(huán)境相關(guān)。本次研究采用主成分分析方法進(jìn)行R型因子分析。因子分析的前提條件是利用Bartlett球度檢驗(yàn)和KMO檢驗(yàn)對所選的數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)。通過檢驗(yàn)得到KMO值為0.904，Bartlett球度檢驗(yàn)也符合因子分析的條件，因此本工作區(qū)數(shù)據(jù)適合作因子分析，并且效果較好，能夠較好地反應(yīng)元素之間成因上的聯(lián)系。正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣比原始因子載荷矩陣所反映的元素組合更具合理性和可解釋性[12]，對公因子解進(jìn)行了正交旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果見表3。在解釋方差為78.27%的前提下，可以得到5個(gè)因子，將載荷值絕對值大于0.5的作為該因子的主要載荷元素，認(rèn)為可能有內(nèi)在成因聯(lián)系的元素組合。結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)體的成分特征和元素地球化學(xué)特征，對各因子解釋如下。

表2 工作區(qū)元素相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Element correlation matrix in the study area

表3 研究區(qū)正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣Table 3 Orthometric rotating factor loading matrix in the study area

第一主因子（F1）：主要載荷因子組成為Co-V-Cr-Ti-Zn-Ni-Sn-Cu-B-W-Bi，主要為親鐵性元素，與基性的巖漿熱液活動密切相關(guān)，在巖漿活動過程中拌有Zn、Cu、W、Sn、Bi的活動，B作為礦化劑，可以作為尋找超基性和基性巖脈以及識別斷裂構(gòu)造因子。

第二主因子（F2）：主要載荷因子組成為As-Sb-Ag-Bi，主要為親硫性中低溫元素組合，是由該地區(qū)后期熱液作用形成的，As、Sb可作為前緣暈元素組合類型，沿北東方向的斷裂構(gòu)造附近分布，可作為尋找后期硫化物熱液礦脈的因子。

第三主因子（F3）：主要載荷因子組成為Au-Hg，Hg熔點(diǎn)很低，具有很強(qiáng)的遷移能力，與構(gòu)造活動有關(guān)，該因子可作為Au的礦化因子，同時(shí)說明該區(qū)金礦與構(gòu)造活動有關(guān)。

第四主因子（F4）：主要載荷因子為Mo元素，Mo元素受地層控制明顯，可作為識別地層的因子。

第五主因子（F5）：主要載荷因子組成為Pb-Ba，反映研究區(qū)的Pb、Ba的異常，可作為研究Pb、Ba異常的因子。

5 元素組合分區(qū)及找礦意義

為了進(jìn)一步定量分析每個(gè)采樣點(diǎn)上元素組合所反映的成礦信息大小，計(jì)算了每個(gè)采樣點(diǎn)上對各主因子的因子得分，因子得分是樣點(diǎn)上各元素標(biāo)準(zhǔn)化含量的加權(quán)和，其中權(quán)系數(shù)是各元素的因子載荷，并考慮了各元素之間的相關(guān)系數(shù)。各因子組合類型中，每一個(gè)樣品所屬的相應(yīng)分區(qū)類型的判別方法是基于因子得分為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，可以相互進(jìn)行比較[13]。通過計(jì)算各樣品的因子得分值，然后將同一樣品中得分值最高者歸屬于所對應(yīng)的因子類型中，把地理位置相鄰的同類樣品組合為一個(gè)分區(qū)。據(jù)此將全部參加統(tǒng)計(jì)的分析樣品所反映的因子分類信息劃分為與因子組合類型相同的5個(gè)元素組合地球化學(xué)分區(qū)，即Co-V-Cr-Ti-Zn-Ni-Sn-Cu-B-W-Bi、As-Sb-Ag-Bi、Au-Hg、Mo、Pb-Ba分區(qū)，繪制出各因子得分等值線圖和研究區(qū)的地球化學(xué)分區(qū)圖（圖2）。

5.1 Co-V-Cr-Ti-Zn-Ni-Sn-Cu-B-W-Bi分區(qū)

由表3可知，F(xiàn)1因子的方差貢獻(xiàn)率為41.08%，為工作區(qū)占主要地位的因子。因此，該分區(qū)反映著工作區(qū)主要的地質(zhì)地球化學(xué)特征。從地球化學(xué)分區(qū)圖中（圖2）可以看出該區(qū)主要分布在工作區(qū)西北、中部以及東南部，分布面積較大，呈不規(guī)則的長條狀形態(tài)，受斷裂構(gòu)造控制特征明顯。結(jié)合圖1，該分區(qū)與喀拉鐵克斷裂帶、可牙克大斷裂和納蘭古治爾加斷裂帶發(fā)育的位置相吻合。已發(fā)現(xiàn)的薩喀爾德銅礦點(diǎn)及其他幾處銅礦點(diǎn)均分布在F1區(qū)，F(xiàn)1因子得分等值線圖（圖2）高值區(qū)與地球化學(xué)分區(qū)展布十分吻合。因此，該分區(qū)將是下一步化探異常的查證重點(diǎn)，是研究銅礦化和斷裂構(gòu)造的重點(diǎn)區(qū)域。

5.2 As-Sb-Ag-Bi分區(qū)

該分區(qū)主要呈不連續(xù)塊體分布在工作區(qū)斷裂帶附近，是由后期熱液作用形成的，As、Sb可作為前緣暈元素組合類型，是尋找后期硫化物熱液礦脈的重點(diǎn)區(qū)域。研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的輝綠巖和輝長巖脈主要分布該區(qū)，結(jié)合F2因子得分等值線圖（圖2），該區(qū)是深部找礦的重點(diǎn)突破區(qū)。

5.3 Au-Hg分區(qū)

該分區(qū)主要分布在布隆金礦附近以及比勒提圖幅的東南部，是尋找金礦床的重點(diǎn)工作區(qū)。出露地層（圖1）主要為：早泥盆統(tǒng)臺克塔什組（D1t）一套千枚巖化砂巖、粉砂巖及泥巖巖系，主要賦礦層位；晚石炭統(tǒng)康克林組（C2kk）一套泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r及塊狀礁灰?guī)r。同時(shí)，礦床又位于區(qū)域喀拉鐵克大斷裂附近，礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，為熱液運(yùn)移和儲礦提供了通道和空間。成礦流體主要與地殼流體活動

有關(guān)，成礦作用是通過下滲的大氣降水滲至深部，并與少量變質(zhì)水混合，經(jīng)加熱循環(huán)和溶濾地層中的礦質(zhì)，經(jīng)活化遷移與富集而成礦[14]。在印支晚期該區(qū)深部地質(zhì)作用異?；钴S，對含礦流體的產(chǎn)生、運(yùn)移、演化及成礦起了至關(guān)重要的促進(jìn)作用[15]。因此，該分區(qū)將是今后工作的重點(diǎn)。

圖2 各因子得分等值線圖和地球化學(xué)分區(qū)圖Fig. 2 Contour map of the factor score and geochemical subdivision map

5.4 Mo分區(qū)和Pb-Ba分區(qū)

該分區(qū)分布與Mo、Pb、B a元素異常分布一致，尤其Mo分區(qū)受下奧陶統(tǒng)丘里塔格群（O1ql）地層控制明顯，可作為識別地層的因子。成礦作用不明顯，找礦前景不大。

綜上所述，結(jié)合圖1、圖2和表3，喀拉鐵克斷裂帶、可牙克大斷裂、納蘭古治爾加斷裂帶和布隆金礦、薩喀爾德銅礦區(qū)將是下一步工作重點(diǎn)，找礦前景大?？δ蔡啬喜渴蹻1、F2、F3、F4、F5綜合控制，同時(shí)物探圈定了大的磁異常，因此也將是尋找隱伏礦床的主要突破區(qū)。

6 結(jié)語

本次研究對工作區(qū)地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用R型因子分析，查明了進(jìn)一步找礦有指示意義的元素組合，并進(jìn)行了地球化學(xué)分區(qū)，得到以下主要認(rèn)識。

（1）具有找礦意義的元素組合是：

（2）各元素地球化學(xué)分布規(guī)律及成礦條件受地層、構(gòu)造、脈巖、熱液等幾個(gè)因素聯(lián)合控制。

（3）喀拉鐵克斷裂帶、可牙克大斷裂、納蘭古治爾加斷裂帶和布隆金礦、薩喀爾德銅礦區(qū)將是下一步工作重點(diǎn)，找礦前景較大?？δ蔡啬喜渴蹻1、F2、F3、F4、F5因子綜合控制，是尋找隱伏礦床的突破區(qū)。

（4）利用R型因子分析可以找出各成礦元素之間的共生組合，地球化學(xué)分區(qū)能夠較清晰的反映地球化學(xué)特征和下一步重點(diǎn)工作區(qū)，為研究工作提供可靠的依據(jù)。

致謝：工作過程中得到劉曉煌博士的大力幫助，數(shù)據(jù)處理過程得到王建平教授和劉沖昊指導(dǎo)，審稿專家提出了建設(shè)性意見，在此一并表示感謝。

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：1672-4135（2013）04-0256-07

2013-08-01

中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目：西部地區(qū)重要金屬礦產(chǎn)資源調(diào)查評價(jià)（1212011120495）

張輝（1988-），男，安徽合肥人，礦床地球化學(xué)碩士學(xué)位在讀，主要從事地球化學(xué)、礦產(chǎn)普查與勘探，

E-mail∶cugb015061271@163.com。