徐 山，潘海濱，劉長(zhǎng)純，汪志剛

1.吉林省第一地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長(zhǎng)春 130033；2.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽(yáng) 110034

0 引言

遼東地區(qū)是我國(guó)重要的金礦成礦區(qū)，目前已發(fā)現(xiàn)有上百個(gè)金礦床（點(diǎn)），其中包括貓嶺、五龍、白云、小佟家堡子和四道溝等大型、超大型金礦，成礦遠(yuǎn)景極為廣闊。本文以遼東地區(qū)Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W 和 Zn 等 11種元素的1/200 000化探數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析方法和定性數(shù)據(jù)分析方法，從元素組合及其空間分布特征角度出發(fā)[1-4]，識(shí)別并綜合評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)Au地球化學(xué)異常，為下一步地質(zhì)勘查及找礦工作提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

遼東古元古裂谷是發(fā)育在太古代克拉通之上的陸間裂谷，由厚度近萬(wàn)米的古元古代遼河群地層以及不同演化階段的巖漿巖組成。裂谷的形成大致可分為拉張裂解、快速沉降、慢速沉降、回返消亡等4個(gè)階段[5-7]。

裂谷區(qū)內(nèi)遼河群地層自下而上依次為：浪子山組、里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組。位于下部的浪子山組、高家峪組及里爾峪組，巖性主要以變粒巖、淺粒巖、變質(zhì)火山巖為主，夾白云質(zhì)大理巖。中部的大石橋組，巖性有條帶狀方解大理巖、石英方解大理巖、黑云變粒巖、矽線二云片巖、透閃大理巖、白云大理巖夾變粒巖、千枚巖片巖等。上部的蓋縣組，其原巖是一套粘土—半粘土巖夾陸源碎屑巖建造，全組按巖性下部層位以二云片巖為主，夾石榴十字二云片巖、矽線二云片巖，上部層位以絹云綠泥片巖、千枚巖為主，夾變質(zhì)砂巖及板巖。

裂谷區(qū)經(jīng)歷了兩次重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)——古元古代造山運(yùn)動(dòng)和中生代造山運(yùn)動(dòng)。前者形成的近東西向巨型復(fù)式褶皺和同方向的斷裂構(gòu)造貫穿全區(qū)，共同構(gòu)成了本區(qū)的區(qū)域構(gòu)造格架。后者形成的斷裂構(gòu)造疊加在這個(gè)構(gòu)造格架之上，使得區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造面貌變得更加復(fù)雜。其中最為發(fā)育的北東向、北北東向和北西向斷裂構(gòu)造對(duì)工作區(qū)內(nèi)中生代巖漿活動(dòng)以及金礦成礦起到了關(guān)鍵性的作用。

工作區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)十分強(qiáng)烈，且具多期性，按巖漿活動(dòng)時(shí)代可劃分為兩期。第一期是發(fā)生在元古宙（主要是古元古代及中元古代時(shí)期）的中基性—中酸性巖漿活動(dòng)，包括雙峰式火山巖、條痕狀花崗巖以及二長(zhǎng)花崗巖等；第二期是在中生代發(fā)生的以中酸性為主的巖漿侵入活動(dòng)，三股流、臥龍泉、雙頂溝等花崗巖類(lèi)巖體即為此期的產(chǎn)物?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，中生代的巖漿活動(dòng)與裂谷內(nèi)金礦的形成起著至關(guān)重要的作用[8-9]。

2 區(qū)域地球化學(xué)特征

2.1 金及其指示元素的基本地球化學(xué)參數(shù)

研究區(qū)內(nèi) Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W和Zn等11種元素地球化學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表中數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)內(nèi)金平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.23×10-9，低于華北地臺(tái)北緣水系沉積物中金的背景值1.82×10-9[10]，但其變異系數(shù)較高，接近于3，表明區(qū)內(nèi)金離散程度高、局部富集的趨勢(shì)明顯，利于金的成暈成礦。

2.2 Au含量空間分布特征

圖1為工作區(qū)金等值線圖。由圖可見(jiàn)，工作區(qū)內(nèi)Au含量分布具有以下特征：

(1)金含量總體上具有西高東低的特點(diǎn)，在東西方向上呈波動(dòng)性變化，表現(xiàn)為自西向東的高—低—次高的變化特點(diǎn)；

(2)3條含量帶均呈北東 向展布，自西向東分別為：臥龍泉—隆昌高含量帶、大營(yíng)子—灌水低含量帶和五龍—下露河次高含量帶。

(3)與3條含量帶對(duì)應(yīng)的地質(zhì)單元分別是：臥龍泉—隆昌高含量帶以遼河群蓋縣組、大石橋組以及中生代花崗雜巖為主；大營(yíng)子—灌水低含量帶則以遼河群之里爾峪組、高家峪組以及古元古代條痕狀花崗巖為主，中生代花崗巖次之；五龍—下露河次高含量帶以遼河群地層為主，但蓋縣組、大石橋組所占比例明顯較西部要少，丹東五龍地區(qū)巖漿活動(dòng)較為發(fā)育，廣泛出露元古代及中生代花崗巖。

表 1 遼東地區(qū)區(qū)域化探11種元素地球化學(xué)參數(shù)特征表Table 1 Geochemical parameters features of regional geochemical exploration of 11 elements in Liaodong area

圖 1 遼東地區(qū)金等值線圖Fig.1 The contour line map of Au in the East Liaoning area

3 金及其指示元素的地球化學(xué)異常特征

3.1 金地球化學(xué)異常分布特點(diǎn)

研究區(qū)內(nèi)金地球化學(xué)異常明顯具有北東成帶以及局部成群的分布特征（見(jiàn)圖2）。

（1）區(qū)內(nèi)異常自西向東可劃分為2個(gè)平行分布的北東向金異常帶，即西部臥龍泉—隆昌金異常帶和東部丹東—桓仁鴨綠江金異常帶。西部金異常帶規(guī)模及帶內(nèi)異常數(shù)量均遠(yuǎn)超東部金異常帶。

（2）區(qū)內(nèi)金異常分布還具有局部成群的特征，形成多個(gè)相對(duì)集中的金異常集中區(qū)，規(guī)模較大的異常集中區(qū)有貓嶺集中區(qū)、青城子集中區(qū)以及五龍集中區(qū)。

3.2 典型Au異常

本次研究共收集遼東地區(qū)金礦床（點(diǎn)）,其中61個(gè)金礦床（點(diǎn)）與金異常套合關(guān)系較好。這些金礦床可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是與古元古代地層有關(guān)的金礦，典型金礦床為白云、貓嶺和小佟家堡子金礦床；另一類(lèi)則是與中生代侵入巖有關(guān)的金礦床，典型金礦床為五龍金礦床。在本次研究中將與典型礦床對(duì)應(yīng)的異常稱之為典型異常，分別命名為為白云式、貓嶺式、五龍式、小佟家堡子式典型金地球化學(xué)異常。

3.2.1 典型異常特征

圖 2 遼東地區(qū)金地球化學(xué)異常及金礦分布圖Fig.2 Comprehensive map of Au geochemical anomalies and gold deposits in the East Liaoning area

表2顯示，典型礦床金異常特點(diǎn)鮮明：異常規(guī)模大、含量高，具有多個(gè)濃集中心，異常分帶明顯，異常主要受北東向斷裂構(gòu)造控制作用明顯。

3.2.2 典型異常相關(guān)元素組合異常研究

為查明研究區(qū)內(nèi)金地球化學(xué)組合異常及其特征，本次工作以典型異常為研究對(duì)象，分別應(yīng)用聚類(lèi)分析和因子分析[11]等多元統(tǒng)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)典型異常中 Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W和Zn等11種元素的分類(lèi)及相關(guān)性研究，進(jìn)而總結(jié)出不同典型異常的元素組合特征。

（1）R型聚類(lèi)分析方法：以4個(gè)典型異常內(nèi)Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W、Zn等11種元素為研究對(duì)象， 采用R型聚類(lèi)分析方法定量分析元素間的親疏程度，從而找出不同典型異常的組合異常元素，R型聚類(lèi)分析成果見(jiàn)圖3。依據(jù)聚類(lèi)分析譜系圖，不同典型礦床元素組合可以歸納為：白云金礦床組合異常為Ag、Au、Pb、Zn、Hg；貓嶺金礦床組合異常為Ag、Cu、Pb、Zn、Au、Hg；小佟家堡子金礦床組合異常為As、Au、Cu、Sb、Zn、Hg；五龍金礦床組合異常為As、Bi、Au、W。

（2）R型因子分析方法：R型因子分析方法是甄別典型礦床成礦指示元素的一種有效方法。通過(guò)對(duì)4個(gè)典型礦床礦區(qū)內(nèi)化探數(shù)據(jù)進(jìn)行R型因子分析的結(jié)果顯示，不同類(lèi)型金礦床成礦因子的元素組合存在一定的差異性，可以歸納出不同的元素組合結(jié)構(gòu)：白云金礦床組合異常為Au、Ag、Hg、Pb、Sb、Zn、As；貓嶺金礦床組合異常為Au、Ag、Pb、Zn、Sb、Cu；小佟家堡子金礦床組合異常為Au、As、Cu、Hg、Sb、Zn、Pb、Bi；五龍金礦床組合異常為Au、As、Bi、W。

表 2 典型金異常特征統(tǒng)計(jì)表Table 2 The characteristics of Au geochemical anomalies of typical anomalies

圖 3 遼東地區(qū)典型金礦床元素聚類(lèi)分析圖Fig.3 Cluster analysis of typical gold deposits in the East Liaoning area

最后，通過(guò)對(duì)比上述不同方法的研究成果，依據(jù)結(jié)果中元素的重現(xiàn)性，得出4種類(lèi)型金礦典型礦床的元素組合異常結(jié)構(gòu)：白云金礦床為Au-As-Sb型，貓嶺金礦床為Au-As-Bi-Mo型，小佟家堡子金礦床為Au-As-Bi-Mo-Sb型，五龍金礦床為Au-As-Bi-W型。

4 影響Au地球化學(xué)異常形成及分布的有關(guān)因素

研究表明，研究區(qū)內(nèi)影響金地球化學(xué)異常分布的主要有地層（大石橋組、蓋縣組）、巖漿活動(dòng)（中生代中酸性花崗巖類(lèi)）、斷裂構(gòu)造等因素[12]。

（1）遼河群大石橋組、蓋縣組地層是影響遠(yuǎn)景區(qū)Au地球化學(xué)異常分布的重要因素之一。研究區(qū)內(nèi)蓋縣組、大石橋組在區(qū)內(nèi)具有分布廣泛、厚度巨大的特點(diǎn)，這兩組地層中的陸源碎屑巖中微金質(zhì)量分?jǐn)?shù)約2.5×10-9，遠(yuǎn)高于遼河群的背景值1.0×10-9[13]，可以為金礦的成礦、成暈提供充足的物源；而蓋縣組、大石橋組中富含的的石墨、砷等元素，也是區(qū)域內(nèi)金的富集的有利條件。

（2）中生代中酸性巖漿侵入活動(dòng)是研究區(qū)內(nèi)影響Au富集、活化的另一個(gè)重要因素。中生代強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)在為研究區(qū)內(nèi)金的活化、遷移提供了充足的熱源的同時(shí)，也為該地區(qū)金元素的成暈、成礦作用提供了具有部分物源的熱液。

（3）研究區(qū)內(nèi)以北東向、北西向?yàn)橹鞯臄嗔褬?gòu)造系統(tǒng)也是控制研究區(qū)內(nèi)金地球化學(xué)異常分布的主要因素。

5 金地球化學(xué)異常綜合評(píng)價(jià)

本次金地球化學(xué)異常評(píng)價(jià)的目的是在已圈定的金地球化學(xué)異常中優(yōu)選出礦致異常，并完成礦致異常分類(lèi)，從而為未來(lái)金礦勘查工作指明找礦方向。

5.1 礦致異常優(yōu)選

本次研究中礦致異常的優(yōu)選、分類(lèi)采用的數(shù)據(jù)處理方法為特征分析和對(duì)應(yīng)分析方法。

特征分析是一種定性數(shù)據(jù)處理方法，它首先建立已知含礦異常的成礦概率與地球化學(xué)變量之間的關(guān)系，并以之為模型來(lái)評(píng)價(jià)未知異常的成礦可能性，對(duì)未知異常是否含礦作出評(píng)價(jià)。

5.1.1 定量評(píng)價(jià)模型

以含有金礦化的21個(gè)異常（即含礦異常）作為模型單元，選擇與金異常相關(guān)的地質(zhì)信息和地球化學(xué)信息共計(jì)37個(gè)為變量，應(yīng)用特征分析方法構(gòu)建了定量評(píng)價(jià)模型：

式中：yi為單元聯(lián)系度，用以表征第i個(gè)單元成礦可能性的大??；i為預(yù)測(cè)單元編號(hào)，i =1，2，3，4… 21；j為變量順序號(hào)，j=1,2,3，…20；aj為第j個(gè)變量權(quán)系數(shù)，用以表達(dá)變量與單元聯(lián)系度之間的親近程度；Xij為第i個(gè)單元第j個(gè)變量取值。

通過(guò)評(píng)價(jià)模型計(jì)算，21個(gè)含礦異常中最小的單元聯(lián)系度值為0.404 2。

5.1.2 礦致異常判別結(jié)果

應(yīng)用已建立的定量評(píng)價(jià)模型計(jì)算出每個(gè)異常的聯(lián)系度yi，以21個(gè)含礦異常中最小的單元聯(lián)系度值為0.404 2為閥值，優(yōu)選出62個(gè)超過(guò)閥值的異常。依據(jù)特征分析原理，可將該62個(gè)異常視之為礦致異常。再根據(jù)礦致異常聯(lián)系度分布特點(diǎn)，以聯(lián)系度0.75、0.60、0.50為分界線，最終將異常分為A、B、C、D等4個(gè)級(jí)別（圖4）。分類(lèi)結(jié)果為：A級(jí)異常7個(gè)，B級(jí)異常20個(gè)，C級(jí)異常12個(gè)，D級(jí)異常23個(gè)，其中A級(jí)異常聯(lián)系度超過(guò)0.75，成礦概率最高。

5.2 礦致異常分類(lèi)

礦致異常分類(lèi)采用對(duì)應(yīng)分析方法，由于白云、貓嶺、小佟家堡子和五龍等4個(gè)典型異常分別分布在4個(gè)不同的簇群中，根據(jù)對(duì)應(yīng)分析原理，每個(gè)簇群中的異常與相對(duì)應(yīng)的典型異常具有相似或相近的特征，可以將其劃分為同一種異常類(lèi)型。據(jù)此將每個(gè)異常群以典型異常分別命名為白云式異常、貓嶺式異常、五龍式異常和小佟家堡子式異常，每種異常類(lèi)型的數(shù)量分別是：4個(gè)白云式異常，36個(gè)貓嶺式異常，11個(gè)五龍式異常，11個(gè)小佟家堡子式異常。異常分類(lèi)結(jié)果見(jiàn)（圖5）。

5.3 評(píng)價(jià)

5.3.1 礦致異常分布特征

依據(jù)異常的空間分布形態(tài)看，遼東地區(qū)金地球化學(xué)異常在空間上呈北東向平行分布的東、西兩個(gè)異常帶。

圖 4 礦致異常聯(lián)系度曲線圖Fig.4 The connection diagram of ore-caused anomalies

圖 5 遼東地區(qū)金地球化學(xué)異常分類(lèi)圖Fig.5 The classifi cation of Au geochemical anomalies in Liaodong area

東部金異常帶規(guī)模規(guī)模較小，可細(xì)分成兩個(gè)區(qū)帶：丹東五龍異常區(qū)帶異常數(shù)量?jī)H有5個(gè)，但異常規(guī)模較大且相對(duì)集中，并均有礦化；長(zhǎng)甸—太平哨異常區(qū)帶異常數(shù)量13個(gè)，但異常面積小，且相對(duì)分散，含礦異常僅有1個(gè)。

從數(shù)量和規(guī)模上看，西部金異常帶遠(yuǎn)超東部，南自蓋縣貓嶺起，經(jīng)岫巖縣至鳳城青城子、草河口形成一條大約300 km的金異常帶，整體上自西向東可分為3個(gè)北東向的異常區(qū)帶：高屯—析木鎮(zhèn)異常區(qū)帶異常數(shù)量為10個(gè)，主要分布在大石橋高屯鎮(zhèn)—海城析木鎮(zhèn)一帶，其中含礦異常3個(gè)；萬(wàn)?！喑亲赢惓^(qū)帶異常數(shù)量為20個(gè)，異常沿蓋州萬(wàn)福鎮(zhèn)—鳳城青城子—草河口一線分布，含礦異常9個(gè)；臥龍泉子—黃花甸異常區(qū)帶異常數(shù)量14個(gè)，異常主要在蓋州臥龍泉—鳳城黃花甸一帶分布，其中含礦異常3個(gè)。

5.3.2 找礦方向

根據(jù)以上研究成果，各異常分區(qū)內(nèi)異常分布特征及找礦建議見(jiàn)表3。

表 3 異常分布特征及找礦建議Table 3 Distribution features of anomalies and prospecting suggestions

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