劉 洪, 夏祥標(biāo), 黃瀚霄, 張林奎, 蘭雙雙, 呂夢鴻, 艾金彪, 解 惠

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心(西南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心),成都 610081;2.四川省冶金地質(zhì)勘查院,成都 610051)

拉薩地塊, 北以班公湖-怒江結(jié)合帶為界(圖1a), 南以印度河-雅魯藏布結(jié)合帶為界[1-3], 被獅泉河-納木錯蛇綠巖混雜帶、 隆格爾-措麥斷裂帶和洛巴堆-米拉山斷裂帶分割為北拉薩微陸塊、 中拉薩微陸塊、 岡底斯弧背斷隆帶和南拉薩微陸塊等4個次級單元[4-6]。 岡底斯斑巖型銅礦帶位于拉薩地塊的南部, 其西段的南木林-措勤地區(qū)廣泛發(fā)育中-新生代與巖漿活動有關(guān)的斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒豌~多金屬礦床[7-9], 主要包括斯弄多、 雄村、 吉如、 羅布真、 朱諾、 沖江、 廳宮等[10-19](圖1b)。 目前, 岡底斯成礦帶發(fā)現(xiàn)的主要礦床(點(diǎn))主要集中在東段(E88°以東的地區(qū))[20]。 2016—2018年, 中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在岡底斯西段的打加錯地區(qū)開展礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作, 發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)于晚三疊世中酸性巖漿巖體中的魯爾瑪銅礦點(diǎn)[21](圖1b), 該銅礦是繼雄村銅礦之后在岡底斯成礦帶發(fā)現(xiàn)的第2個俯沖型斑巖型礦床, 其形成于晚三疊世(～212 Ma), 它的發(fā)現(xiàn)和進(jìn)一步研究有望將岡底斯成礦帶斑巖型礦床成礦的開始時間前推約40 Ma, 并將岡底斯斑巖型成礦帶西延近200 km[22-23]。 為評價魯爾瑪周圍的找礦潛力, 中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在該地區(qū)開展了1∶5萬水系沉積物調(diào)查工作。 本文運(yùn)用因子分析、聚類分析等多元統(tǒng)計方法, 研究魯爾瑪銅礦東側(cè)的學(xué)修瑪爾幅(H45E013008, E85°45′—86°00′, N29°50′—30°00′)地球化學(xué)元素組合特征, 探討該圖幅內(nèi)找礦潛力和方向。

1 地質(zhì)背景

學(xué)修瑪爾幅大地構(gòu)造位置(圖1b)屬于拉達(dá)克-岡底斯-察隅弧盆系(拉薩地塊), 拉達(dá)克-岡底斯-下察隅巖漿弧帶(南拉薩微陸塊), 地層分區(qū)屬岡底斯-喜馬拉雅地層大區(qū),岡底斯-騰沖地層區(qū), 拉隆格爾-南木林地層分區(qū)。 根據(jù)甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院學(xué)修瑪爾幅地質(zhì)資料,本圖幅除西北角的江讓組(T3j)和溝谷河灘的第四系(Q)外, 廣泛分布火山巖。 主要出露地層有(圖2): 上三疊統(tǒng)江讓組(T3j)細(xì)粒砂巖夾薄層狀生物碎屑泥微晶灰?guī)r、 細(xì)礫巖、 安山巖, 小面積出露在學(xué)修瑪爾幅西北角弄強(qiáng)一帶; 古新統(tǒng)典中組(E1d)流紋巖 、英安巖、 安山巖及凝灰?guī)r等, 該組地層在圖幅內(nèi)廣泛分布, 不整合于江讓組之上;中新統(tǒng)布嘎寺組(N1bg)，主要為灰綠色粗安巖、灰黑色安山質(zhì)含角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r,出露在圖幅東部和南部區(qū)域,分布在地形較高地段,形狀不規(guī)則,不整合在典中組之上； 第四系主要分布在溝谷和河灘處。本圖幅的侵入巖主要為始新世石英二長斑巖(ηοπE2),主要分布在圖幅西南角打加錯北側(cè)的學(xué)修瑪爾地區(qū),在圖幅東部地區(qū)也有小規(guī)模分布,呈不規(guī)則巖墻、巖株狀產(chǎn)出,平面形態(tài)多呈長條狀、樹枝狀,多數(shù)近NW向產(chǎn)出。

圖1 青藏高原及周緣地質(zhì)簡圖(a,據(jù)文獻(xiàn)[24-25]修改)及措勤-南木林地區(qū)地質(zhì)簡圖(b,據(jù)文獻(xiàn)[26]修改)Fig.1 Regional geological map of Qinghai-Tibet Plateau(a)and Coqen-Namling area(b)1—中新世侵入巖; 2—古新世侵入巖; 3—白堊紀(jì)侵入巖; 4—侏羅紀(jì)侵入巖; 5—三疊紀(jì)侵入巖; 6—古近系林子宗群火山巖; 7—金礦床(點(diǎn)); 8—鐵礦床(點(diǎn)); 9—鉛鋅礦床(點(diǎn)); 10—銅礦床(點(diǎn)); 11—鉬礦床(點(diǎn)); QT—羌塘地塊; BNS—班公湖-怒江縫合帶; LS—拉薩地塊; IYS—印度河-雅魯藏布縫合帶; NL—北拉薩微陸塊; SNJ—獅泉河-納木錯縫合帶; ML—中拉薩微陸塊; LCF—隆格爾-措麥斷裂帶; GRUB—岡底斯弧背斷隆帶; LMF—洛巴堆-米拉山斷裂帶; SL—南拉薩微陸塊; HM—喜馬拉雅地塊

圖2 學(xué)修瑪爾地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Regional geological map of Xuexiumaer area Q—第四系;N1bg—中新統(tǒng)布嘎寺組;E1d—古新統(tǒng)典中組;T3j—上三疊統(tǒng)江讓組;ηοπE2—始新世石英二長斑巖

2 水系沉積物地球化學(xué)分析

2.1 原理與方法

相對于傳統(tǒng)的化探數(shù)據(jù)處理方法,運(yùn)用因子分析、聚類分析、相關(guān)分析等多元統(tǒng)計分析方法,能科學(xué)有效地提高數(shù)據(jù)信息利用率,更完整地挖掘化探數(shù)據(jù)中的找礦信息,因而被廣泛運(yùn)用于地球化學(xué)勘查中。多元統(tǒng)計方法[27-32]可將紛繁復(fù)雜的各種化探元素綜合壓縮為幾個主要變量,結(jié)合合理的地質(zhì)解釋,為地質(zhì)找礦提供有用的信息,從整體上尋求其地質(zhì)地球化學(xué)特征和規(guī)律[33-35]。

2.2 樣品采集及分析測試情況

研究區(qū)位于藏北高原干旱地區(qū),少有植被覆蓋,基巖呈風(fēng)化、半風(fēng)化, 水系溝谷發(fā)育。 該地區(qū)水系多為間歇性溝谷, 雨季或者暴雨時有大流量泥沙含量高的急湍洪流, 旱季為干涸的深大溝谷, 底部具有大量泥沙。 依據(jù)西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院完成的《措勤幅、雄瑪幅、薩嘎幅、吉隆幅地球化學(xué)圖說明書(1∶20萬)》, 測區(qū)水系沉積物中有機(jī)質(zhì)的干擾主要出現(xiàn)在-60目(<0.3 mm)各個粒級段。 因此, 選擇-10～+60目(2～0.3 mm)粒級段的水系沉積物作為采樣介質(zhì)既可獲取最豐富的地球化學(xué)信息, 同時也能很好地避免地表有機(jī)質(zhì)(如草及植物根系等腐殖質(zhì))及風(fēng)成沙和風(fēng)成黃土的影響，因此在該區(qū)開展1∶5萬的水系沉積物測量是較為有效的化探測量方法。 樣品主要采集于干河道或極少量水流的河道中、 河床底部，選擇有利于沉積物聚集的水流變緩處、 河道轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)、 大轉(zhuǎn)石背后有較多細(xì)粒物質(zhì)聚集處。 在全區(qū)435 km2內(nèi), 共采集水系沉積物樣品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種元素。

樣品測試工作由西南冶金地質(zhì)測試中心承擔(dān),依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T 01304—2006, 各元素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)單次測定合格率均為100%,各元素的報出率100%,各元素的重復(fù)分析合格率97%,其精密度、準(zhǔn)確度、檢出限、報出率符合上述規(guī)范要求,分析結(jié)果準(zhǔn)確。

3 討 論

3.1 元素組合統(tǒng)計分析

據(jù)學(xué)修瑪爾圖幅的1 993件樣品的18種元素(變量)分析成果, 進(jìn)行R型(對變量)相關(guān)分析和聚類分析(表1, 圖3)。 以相關(guān)系數(shù)(r)大于0.5為

表1 學(xué)修瑪爾幅元素(變量)相關(guān)系數(shù)矩陣Table 1 Correlation matrix of elements(variable) for Xuexiumaer area

圖3 學(xué)修瑪爾幅元素(變量)聚類分析圖解Fig.3 Cluster analysis diagram of elements(variable) for Xuexiumaer area

標(biāo)準(zhǔn),被測元素大致分為3個群:Co-Ni-Ti-Cr組合、Cu-Mo-Au-Bi-As-Sn組合、Pb-Zn-Ag-Cd組合,而Hg、Sb、W、Mn為離群元素。因子分析的主要目的是將具有相近因子載荷的各個變量置于一個因子變量之下,旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣比初始因子載荷矩陣更具合理性和可解釋性,故采用旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣來劃分元素組合類型(表2),根據(jù)旋轉(zhuǎn)因子載荷得到以下幾個因子變量對應(yīng)的元素組合類型:f1代表Pb-Zn-Ag-Cd-Mn元素組合;f2代表Cu-Mo-Au-Bi-Sn-As元素組合;f3代表Co-Ni-Ti-Cr元素組合。與相關(guān)分析和聚類分析結(jié)果相似。

根據(jù)區(qū)內(nèi)典型礦床、元素地球化學(xué)特征及單異常特征等, 結(jié)合元素離散程度及相關(guān)性,將元素分為4個組合, 即：f1因子，與中酸性巖漿熱液活動密切相關(guān)的中低溫成礦元素組合Pb-Zn-Ag-Cd,結(jié)合附近圖幅已發(fā)現(xiàn)的礦床,認(rèn)為Pb、 Zn可能為成礦元素, Ag為伴生元素;f2因子，與斑巖成礦作用有關(guān)的高溫成礦元素組合Cu-Mo-Au-Bi-As-Sn, 其中Cu可能為成礦元素, 而Au、 Mo、 Bi、 As、 Sn可能為伴生元素;f3因子， 鐵族元素組合Co-Ni-Ti-Cr；f4因子， 背景元素組合Hg-Sb-W-Mn。 其中,f1和f2因子為本圖幅的有利元素組合, 即本圖幅有利成礦元素為Pb、 Zn 、 Cu, 伴生元素為Ag、 Bi、 As、 Sn、 Au、 Mo。

3.2 主要地質(zhì)體地球化學(xué)統(tǒng)計分析

任何地區(qū)都有元素的聚集與分散, 這種特征與該區(qū)的地質(zhì)背景有密切的關(guān)系, 根據(jù)不同地質(zhì)體(分區(qū))中元素的含量高低, 可以快速查明元素異常分布與地質(zhì)體的成因聯(lián)系, 縮小找礦靶區(qū), 提供找礦方向。 本圖幅有利成礦元素為Pb、 Zn、 Cu, 其伴生元素為Au、 Mo、 Ag、 Bi、 As、 Sn, 為了解這9種元素在各地質(zhì)單元的背景分布特征, 用各地質(zhì)單元的水系沉積物平均值與中國水系沉積物平均值之比的富集系數(shù)來描述, 初步闡述本區(qū)內(nèi)各元素的分散、 富集等分布分配特征和元素間的親疏關(guān)系(表3), 利用各地質(zhì)單元匯水域中水系沉積物測量成果(表4)來討論元素在各地質(zhì)單元的分布特征, 以期揭示區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)體的地球化學(xué)特征并探討找礦方向。

3.3 主要地球化學(xué)異常特征

區(qū)內(nèi)Pb、 Zn、 Cu等元素的富集程度較高, 而Au、 Mo、 Ag、 Bi、 As、 Sn等元素的富集趨勢不明顯(表3)。 Pb、 Zn、 Cu等元素主要集中在始新統(tǒng)典中組及古新世石英二長斑巖中。 Pb在典中組的平均值μ=50.7×10-6, 富集系數(shù)k=45.6(一般認(rèn)為k≥21.2時為相對富集,k<0.8為相對貧化), 變異系數(shù)Cv=1.6； Pb在石英二長斑巖中的平均值μ=31.2×10-6,k=36.7,Cv=2.0。 Zn在典中組的平均值μ=64.9×10-6,k=68.6,Cv=0.9； Zn在石英二長斑巖中的平均值μ=61.4×10-6,k=67.3,Cv=0.8。Cu在典中組的平均值μ=19×10-6,k=21.2,Cv=1.4; Cu在石英二長斑巖中的平均值μ=15.8×10-6,k=19.1,Cv=1.2; Au在典中組的平均值μ=0.9×10-6,k=1.5,Cv=3.6； Au在石英二長斑巖中的平均值μ=0.4×10-6,k=0.4,Cv=1.0。

除第四系外,地層由新到老,各元素富集或貧化規(guī)律不一。 整體上看, Pb、 Zn、 Cu等主要成礦元素的富集狀態(tài)與地質(zhì)體相關(guān), 這些元素的異常主要集中在始新統(tǒng)典中組及古新世石英二長斑巖中及邊緣。學(xué)修瑪爾地區(qū)最佳成礦元素為Pb、Zn、 Cu, 典中組及古新世石英二長斑巖為最有可能發(fā)現(xiàn)Pb、Zn、Cu礦化的地質(zhì)體, 針對這些元素異常的地區(qū)開展工作, 有望發(fā)現(xiàn)與古新世或者始新世巖漿熱液作用有關(guān)的Pb、Zn、Cu礦床。

表2 學(xué)修瑪爾圖幅R型因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣Table 2 Orthometric rotating factor loading matrix of R-factor analysis in Xuexiumaer area

表3 主要地質(zhì)單元地球化學(xué)參數(shù)Table 3 Geochemical parameters of main geological units

注:μ為幾何平均值,wB/10-6；k為相對于中國水系沉積物平均值的富集系數(shù)；Cv(變異系數(shù))=標(biāo)準(zhǔn)差/幾何平均值。

表4 學(xué)修瑪爾地區(qū)水系沉積物測量元素參數(shù)特征Table 4 Geochemical parameters of stream sediment in Xuexiumaer area

注: 元素含量單位,w(Hg, Au)/10-9, 其余為wB/10-6; 富集系數(shù)為相對于中國水系沉積物平均值;T為異常下限; 異常外帶,T～2T; 異常中帶, 2T～4T; 異常內(nèi)帶, >4T。

表5 學(xué)修瑪爾地區(qū)地球化學(xué)異常統(tǒng)計Table 5 Statistics of geochemical anomalies in Xuexiumaer area

注: 元素異常含量單位w(Au)/10-9, 其余為wB/10-6;T為本地區(qū)異常下限。 乙類異常:推斷的礦異常, 或推斷的反映含礦, 控礦或?qū)φ业V有其他指示作用的地質(zhì)體, 地質(zhì)構(gòu)造部位或構(gòu)造形式的異常; 丙類異常: 工作不夠充分, 目前尚解釋不了的異常。

圖4 學(xué)修瑪爾幅礦遠(yuǎn)景區(qū)劃分Fig.4 Prospecting areas of Xuexiumaer area

3.4 找礦方向與遠(yuǎn)景區(qū)劃分

通過上述對學(xué)修瑪爾幅地球化學(xué)場的分析, 在異常分類、 評述及對各綜合異常推斷解釋與評價的基礎(chǔ)上, 對區(qū)內(nèi)異常依其元素組合特征、 主元素規(guī)模、 異常地質(zhì)成礦條件是否有利, 并結(jié)合區(qū)域異常內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床、 礦化線索等進(jìn)行綜合類比, 認(rèn)為找礦希望大,可優(yōu)先安排異常查證, 按找礦價值及意義劃分不同級次的找礦遠(yuǎn)景區(qū)有3處(表6)： B級找礦遠(yuǎn)景區(qū)1處， C級找礦遠(yuǎn)景區(qū)2處。

(1)弄強(qiáng)B級遠(yuǎn)景區(qū)。 弄強(qiáng)B級遠(yuǎn)景區(qū)位于學(xué)修瑪爾幅的弄強(qiáng)西部一帶, 呈近南北向帶狀展布。 遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)地層以林子宗群典中組和江讓組組成, 其中典中組主要為一套安山質(zhì)火山角礫巖、 淺灰色英安質(zhì)火山角礫巖、 安山巖等組成, 江讓組主要為深灰色變粉砂巖、 灰色薄層變巖屑長石砂巖、 淺灰色變巖屑石英砂巖、夾灰白色中薄層生物碎屑灰?guī)r、細(xì)礫巖、安山巖。

圖5 弄強(qiáng)地區(qū)各元素地球化學(xué)異常平面等值線圖Fig.5 Contour map of element geochemical anomaly in Nongqiang area1—異常內(nèi)帶(>4倍異常下限);2—異常中帶(2～4倍異常下限);3—異常外帶(1～2倍異常下限)

表6 找礦遠(yuǎn)景區(qū)特征一覽表Table 6 Characteristics of prospecting areas

區(qū)內(nèi)可見多條花崗細(xì)晶巖脈以及花崗斑巖、石英二長斑巖轉(zhuǎn)石。構(gòu)造上位于近東西向和南北向斷裂交匯部位南側(cè),成礦條件較為有利?？拷惓８浇囟?發(fā)現(xiàn)褐鐵礦化和孔雀石化轉(zhuǎn)石,與異常范圍較為一致,推測為礦致異常。

遠(yuǎn)景區(qū)南北長約3 km,東西寬約2 km,由2個Cu-Zn-Au-Pb綜合異常組成,2個Cu元素異常封閉, 在評序中位于本區(qū)的第1和第2位,均具有多金屬組合異常特征,異常濃度分帶特征明顯,異常面積較大。測區(qū)以Cu-Zn-Au-Pb等中低溫-中高溫成礦元素為主,同時伴有Ag-As-Bi-Sn-Mo異常(圖5),踏勘發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地表的火山巖具有孔雀石等蝕變,推測該異常與典中組火山活動有關(guān),成礦地質(zhì)條件較為有利,有一定的找礦前景。

遠(yuǎn)景區(qū)異常元素組合多樣,濃集中心較明顯,元素套合好,強(qiáng)富集元素、富集元素多，構(gòu)造活動強(qiáng)烈,為礦質(zhì)的運(yùn)移、富集提供了有利的條件，是尋找中低溫?zé)嵋盒豌~、鉛、鋅多金屬礦床的有利靶區(qū)。確定本遠(yuǎn)景區(qū)分類為B級遠(yuǎn)景區(qū),可開展1∶1萬地質(zhì)填圖和1∶1萬土壤化探等進(jìn)一步工作來驗(yàn)證該預(yù)測區(qū),通過進(jìn)一步工作,在該預(yù)測區(qū)有望發(fā)現(xiàn)小-中型以上規(guī)模的巖漿熱液Cu-Zn-Au-Pb礦床。

(2)布耳瑪和邊馬勒C級遠(yuǎn)景區(qū)。C級遠(yuǎn)景區(qū)均處于低背景地球化學(xué)分區(qū)中,呈不規(guī)則帶狀展布。圈定C級遠(yuǎn)景區(qū)2個,分別為布耳瑪Cu-Au遠(yuǎn)景區(qū)、邊馬勒Pb-Au-Mo遠(yuǎn)景區(qū)。布耳瑪遠(yuǎn)景區(qū)主要存在1個Cu-Au綜合異常,邊馬勒遠(yuǎn)景區(qū)主要存在1個Pb-Au-Mo綜合異常,這兩個異常強(qiáng)度和規(guī)模一般,主要出露于典中組火山巖和布嘎寺組火山巖中,踏勘暫未見明顯轉(zhuǎn)石，在地表未見礦化蝕變,建議安排少量地表異常查證工作,以便發(fā)現(xiàn)與火山作用有關(guān)的有價值的Cu-Au-Pb-Zn礦化線索。

4 結(jié) 論

(1)學(xué)修瑪爾幅的最佳地球化學(xué)標(biāo)志元素組合為Cu-Pb-Zn-Au,地球化學(xué)異常主要與古新世典中組火山巖和中新世布嘎寺組火山巖有關(guān)。

(2)通過水系沉積物測量工作,在學(xué)修瑪爾幅劃分出了1個B級找礦遠(yuǎn)景區(qū)(弄強(qiáng)Cu-Zn-Au-Pb B級找礦遠(yuǎn)景區(qū)),2個C級找礦遠(yuǎn)景區(qū)(布耳瑪Cu-Au C級找礦遠(yuǎn)景區(qū)和邊馬勒Pb-Au-Mo C級找礦遠(yuǎn)景區(qū))。

(3)弄強(qiáng)遠(yuǎn)景區(qū)具有尋找小-中型以上規(guī)模的巖漿熱液Cu-Pb-Zn礦床的良好條件,可開展1∶1萬地質(zhì)填圖和1∶1萬土壤化探等進(jìn)一步工作來驗(yàn)證。而布耳瑪和邊馬勒地區(qū)可安排踏勘工作來進(jìn)一步驗(yàn)證,以期發(fā)現(xiàn)有價值的礦化線索。

致謝:在野外調(diào)查和論文撰寫過程中得到了中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心李光明研究員、黃勇高級工程師、曹華文高級工程師和梁維工程師，四川冶金地質(zhì)勘查院周維德教授級高級工程師、袁劍飛高級工程師、魏宇高級工程師、鄧學(xué)國高級工程師和王治穎工程師等的幫助，審稿專家對論文提出了寶貴修改意見，在此一并表示衷心的感謝！