商振城 羅先熔 李 超 張文博 湯國(guó)棟 趙欣怡

（1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院;2.桂林理工大學(xué)隱伏礦床預(yù)測(cè)研究所）

梧桐井南多金屬礦區(qū)位于額濟(jì)納旗馬鬃山蘇木楚倫呼都格東南約24 km 處。2006年，內(nèi)蒙古自治區(qū)第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院對(duì)該地區(qū)進(jìn)行普查；2010—2012 年，河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究院對(duì)該地區(qū)進(jìn)行區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)1 處銅礦點(diǎn)［1-2］；2013—2014 年，中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊(duì)開(kāi)展野外地質(zhì)勘查工作，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)為矽卡巖型銅礦床。

自20 世紀(jì)60 年代以來(lái)，土壤地球化學(xué)測(cè)量在礦產(chǎn)勘查中發(fā)揮著重要的作用［3-5］。據(jù)前人研究，在該區(qū)變質(zhì)中—細(xì)粒黑云石英閃長(zhǎng)巖侵入北山群第一巖組的外接觸帶存在礦化蝕變特征，成礦條件較好［6-7］。在充分收集勘查區(qū)已有地質(zhì)、礦產(chǎn)、地球物理、地球化學(xué)等資料的基礎(chǔ)上，采用1∶10 000 土壤測(cè)量方法結(jié)合地質(zhì)成礦條件，對(duì)研究區(qū)的成礦遠(yuǎn)景及找礦潛力作出綜合評(píng)價(jià)，從而圈定出可供進(jìn)一步工作的找礦靶區(qū)，供深部工程驗(yàn)證達(dá)到尋找隱伏礦目的。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

該區(qū)域在大地構(gòu)造位置上位于哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊交界處，主要經(jīng)歷了早古生代奧陶紀(jì)至早石炭世拉張—俯沖—閉合—碰撞—造山的演化過(guò)程，巖漿侵入作用強(qiáng)烈［8］（圖1）。

區(qū)內(nèi)出露地層主要有古元古界北山群（巖性為石英巖、石英二長(zhǎng)巖、片巖、片麻巖、鈉長(zhǎng)巖），白堊系下統(tǒng)赤金堡組（K1c）（巖性為粉砂質(zhì)粘土巖、長(zhǎng)石砂巖、夾礫巖、泥灰?guī)r），第四系沖洪積物層（Qhpl）［9-10］。

研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)較弱，僅研究區(qū)外北東向存在1 條斷裂，斷層走向?yàn)?70°～275°，傾向?yàn)?°～5°，傾角不明，破碎帶寬50～60 m。

該區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為侵入活動(dòng)，侵入巖體分布于研究區(qū)中北部，由早到晚依次出露早志留世、中泥盆世侵入巖［11］。早志留世侵入巖分布較廣，主要分布于研究區(qū)西部、北部和東南部，根據(jù)巖性特征劃分為3個(gè)序列，由老到新依次為變質(zhì)中細(xì)粒黑云石英閃長(zhǎng)巖（S1βδο）、變質(zhì)中細(xì)粒黑云花崗閃長(zhǎng)巖（S1βγδ）、變質(zhì)中細(xì)粒含黑云二長(zhǎng)花崗巖（S1βηγ），呈巖基狀產(chǎn)出，侵入巖長(zhǎng)軸走向?yàn)楸蔽魑飨颉鼥|西向，侵入古元古界北山群［12］。泥盆世侵入巖為中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖（D2ξγ），該巖類侵入體規(guī)模較小，多呈巖滴及枝脈狀產(chǎn)出，侵入體長(zhǎng)軸定向不明顯，主要侵入古元古界北山群，被早志留世侵入巖侵入［13］。研究區(qū)內(nèi)北山群第二巖組（Pt1B2）與北山群第一巖組（Pt1B1）整合接觸處可見(jiàn)矽卡巖化，該矽卡巖化帶寬5～8 m，延伸長(zhǎng)約700 m，伴有褐鐵礦化，是成礦有利部位。

2 元素地球化學(xué)特征

2.1 土壤地球化學(xué)樣品采集與測(cè)試方法

在前人工作的基礎(chǔ)上采用100 m×20 m 的測(cè)網(wǎng)網(wǎng)度，進(jìn)行1∶10 000 的土壤地球化學(xué)測(cè)量，實(shí)際定點(diǎn)采用GPS 導(dǎo)航定點(diǎn)，共采集樣品1 521 個(gè)，均采集20～30 cm深度的B層土壤。

完成野外采樣檢查驗(yàn)收后，樣品分析由國(guó)土資源部呼和浩特礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心承擔(dān)。采用等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）分析 Cu、Ni、Co、Cr、Pb、Sn、Zn、Mo、W、Sb 等10 種元素，采用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法（HG-AFS）分析As 元素。分析樣的檢出率為100%，密檢合格率在85%以上，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，可供使用。

2.2 單元素?cái)?shù)據(jù)特征分析

以研究區(qū)內(nèi)土壤地球化學(xué)測(cè)量的11種元素原始數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，計(jì)算出各元素的均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）、變異系數(shù)（Cv）等參數(shù)。其中，Cu、As、W 的變異系數(shù)〉1.2，在空間上呈強(qiáng)分異分布；Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn、Sb、As、W的富集系數(shù)〉1，其中，Co、Zn、Sb、As、W 的富集系數(shù)〉2，在該地區(qū)富集程度很高。Cu、Zn、Sb、W、As、Pb 的濃集系數(shù)〉1，W、As 的濃集系數(shù)〉2，這2種元素濃度相對(duì)含量較高，有成礦潛力［14］。研究區(qū)與梧桐井地區(qū)元素豐度相比，Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn、Sb、W、Pb、As的相對(duì)富集。另外，在研究區(qū)周圍已發(fā)現(xiàn)下勒淘來(lái)銅多金屬礦床，為小型矽卡巖型礦床，目前處于正在開(kāi)采階段，可認(rèn)為Cu為該地區(qū)成礦有利元素，W、As也具有成礦潛力。

2.3 R型因子分析

本研究對(duì)土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行R 型因子分析［15-17］，根據(jù)相關(guān)性將11 種元素進(jìn)行分組，從而研究成礦元素遷移、富集成礦等成礦特點(diǎn)。

通過(guò) KMO 檢驗(yàn)，KMO 值為 0.706，大于 Kaiser 給定的判別標(biāo)準(zhǔn)0.6，因此，認(rèn)為這批數(shù)據(jù)相互之間有關(guān)聯(lián)，可以做因子分析來(lái)對(duì)元素進(jìn)行分類。選用因子分析法，特征值〉1 且累計(jì)貢獻(xiàn)率為71.492%（表1），以絕對(duì)值大于0.5 的因子載荷為標(biāo)準(zhǔn)，提取出4 組因子（表2）。

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F1因子（Cr-Co-Ni）方差貢獻(xiàn)率為24.304%，三者同為高溫元素，是幔源高溫元素的典型代表，反映該區(qū)域有超基性、基性侵入巖漿活動(dòng)。F2因子（Cu-Zn-Mo-Pb）方差貢獻(xiàn)率為18.102%，Cu、Zn、Mo、Pb 為矽卡巖礦床成礦元素，與研究區(qū)矽卡巖出露處相對(duì)應(yīng)［14］。F3因子（Sn-W）方差貢獻(xiàn)率為16.852%，Sn 和W 均為矽卡巖礦床早期成礦元素，進(jìn)一步證明Cu 元素的形成與中酸性巖漿熱液侵入有關(guān)。F4因子（Sb-As）方差貢獻(xiàn)率為12.235%，As 和 Sb 是親銅元素，同時(shí)也是矽卡巖礦床晚期成礦元素。通過(guò)礦區(qū)地質(zhì)圖可看出該地區(qū)主要是受中酸性巖漿侵入影響，結(jié)合前文土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)特征情況可知，Cu 為主成礦元素，W、Sn元素也應(yīng)重視。

2.4 元素及元素組合異常圈定

通過(guò)SPSS 25 軟件，采用襯度異常法求取異常下限，首先通過(guò)繪制箱型圖，剔除極值，求取算數(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算單元素的異常下限值：

式中，T為異常下限，C0為背景值，S為標(biāo)準(zhǔn)差。

計(jì)算出單元素下限，以背景值加上3倍、4倍標(biāo)準(zhǔn)差的值計(jì)算異常中帶、內(nèi)帶。

計(jì)算元素組合異常下限，首先將單元素進(jìn)行無(wú)量綱化，求出襯度值，襯度值計(jì)算公式：襯度值=原始數(shù)據(jù)/背景值。得到各元素襯度值后，將F1（Cr-Co-Ni）、F2（Cu-Zn-Mo-Pb）、F3（Sn-W）和F4（Sb-As）組內(nèi)元素的襯度值進(jìn)行累乘組成多元素襯度數(shù)據(jù)集，采用襯度異常法求取異常下限值、中帶、內(nèi)帶（表3），利用mapgis軟件成圖（圖2）。

注：元素單位為10-6。

（1）Cu 元素異常特征。分布在研究區(qū)北部，發(fā)育較好，規(guī)模大，分布分散，最大值為1 080.2×10-6，最小值為6×10-6，最大值是最小值的180 倍，規(guī)模較大發(fā)育較好的異常有3處（圖2（a））。1號(hào)異常位于古元古界北山群第一巖組，與閃長(zhǎng)巖脈關(guān)系密切，濃集中心明顯，且異常內(nèi)、中、外帶明顯且閉合；2 號(hào)異常規(guī)模最大，有3個(gè)濃集中心，位于研究區(qū)中部偏北，發(fā)育矽卡巖、石英脈巖、二長(zhǎng)花崗巖，受熱接觸變質(zhì)作用影響明顯；3 號(hào)異常位于研究區(qū)東北方向，受早志留世變質(zhì)中細(xì)粒黑云石英閃長(zhǎng)巖接觸帶控制，異常有向東北延伸趨勢(shì)。

（2）W 元素異常特征。分布在研究區(qū)北部，最大值為1 006.14×10-6，最小值為0.4×10-6，最大值是最小值的2 515 倍，發(fā)育較好的異常有3 處（圖2（b）），1號(hào)異常位于研究區(qū)西北部，濃集中心明顯，且呈串珠狀分布，異常向西北方向延伸；2號(hào)異常位于古元古界北山群第二巖組、下白堊統(tǒng)赤金堡組和第四紀(jì)全新統(tǒng)，異常分布與該處發(fā)育矽卡巖化帶相吻合；3號(hào)異常位于東北部，受早志留世中細(xì)粒黑云石英閃長(zhǎng)巖控制，與Cu的3號(hào)異常吻合，異常向東北方向延伸。

（3）As 元素異常特征。集中分布在古元古界北山群第二巖組，位于研究區(qū)西北方向（圖2（c）），最大值為369.2×10-6，最小值為0.5×10-6，最大值和最小值的倍數(shù)是738，發(fā)育較好的異常有1處，異常位置與早志留世變質(zhì)中細(xì)粒含黑云二長(zhǎng)花崗巖吻合，異常濃集中心明顯，內(nèi)、中、外帶明顯且閉合。

（4）F1（Cr-Co-Ni）異常特征。主要分布在研究區(qū)北部的古元古界北山群、第四紀(jì)全新統(tǒng)（圖2（d）），濃集中心明顯，分布位置與Cu元素相吻合，集中在輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖脈、閃長(zhǎng)巖脈、二長(zhǎng)花崗巖脈等脈體出露處，受中酸性侵入巖漿控制。

（5）F2（Cu-Zn-Mo-Pb）異常特征。分布范圍（圖2（e））與F1大致相同，在研究區(qū)中部偏北的古元古界北山群、第四紀(jì)全新統(tǒng)，與Cu 分布位置吻合，說(shuō)明Cu處于主導(dǎo)地位，為主控元素。F2-1 異常范圍與Cu 的1 號(hào)異常相當(dāng)，有閃長(zhǎng)巖脈出露，F(xiàn)2-2 異常分布與Cu的3號(hào)異常大致相同，受矽卡巖控制。F2-3與Cu的3號(hào)異常位置大致相同，受二長(zhǎng)花崗巖影響，異常帶明顯向東北方向延伸。

（6）F3（Sn-W）異常特征。主要位于研究區(qū)北部和東北部（圖3（f）），異常三級(jí)濃度分帶清晰，濃集中心明顯。異常分布明顯，與W 元素大致相同，受中酸性巖漿侵入控制。

（7）F4（Sb-As）異常特征。主要位于研究區(qū)西北方向（圖3（g）），濃集中心呈串珠狀分布，內(nèi)、中、外異常濃度分帶完整，位于古元古界北山群第三巖組，與早志留世變質(zhì)中細(xì)粒黑云花崗閃長(zhǎng)巖侵入位置相吻合。

綜上，Cu、W、As 異常主要受中酸性巖漿侵入影響，異常有明顯的分帶性，分布位置以侵入巖體為中心向周邊擴(kuò)散。Cu、W 異常范圍大致相同，沿出露中酸性巖體分布，主要分布于研究區(qū)中部及北部。As異常分布與Cu 和W 不完全重合，主要分布于黑云花崗閃長(zhǎng)巖附近，主要同樣受侵入巖體控制。F1、F2和F3異常套合較好，F(xiàn)4與As 異常重合。綜合元素及元素組合異常在空間位置的分布，表明該區(qū)成礦作用主要受中酸性侵入巖控制。

3 靶區(qū)預(yù)測(cè)

通過(guò)分析土壤地球化學(xué)元素因子得分、各元素套合情況和研究區(qū)地質(zhì)成礦特征等因素，共圈定4個(gè)成礦靶區(qū)（圖3）。

WTJ1 靶區(qū)位于研究區(qū)西北方向，靶區(qū)異常面積約為0.36 km2，區(qū)內(nèi)有矽卡巖和二長(zhǎng)花崗巖出露。Cu、W 元素在此處均有異常且分布大致相同，主要受中酸性熱液侵入影響。F1、F2組合因子異常套合較好，分布于矽卡巖的出露處，矽卡巖接觸帶是形成銅礦床的有利地帶，因此，該靶區(qū)有較大Cu 礦成礦潛力。

WTJ2 號(hào)靶區(qū)分布在研究區(qū)中部，出露于古元古界北山群第一巖組和第四系洪沖擊物地層，異常面積約為0.37 km2，F(xiàn)2、F3、W、As元素異常套合較好。鑒于該地區(qū)有第四系洪沖擊物地層出露，該地區(qū)異?？赡苁苤屑?xì)粒黑云石英閃長(zhǎng)巖影響，W、Sn 元素在該區(qū)域有較大成礦潛力。

WTJ3 號(hào)靶區(qū)分布在研究區(qū)東北部，出露第四系洪沖擊物、古元古界第三巖組地層，異常面積為0.45 km2，F(xiàn)2、F3、Cu、W、Sn 元素異常套合較好。靶區(qū)內(nèi)有中泥盆世中細(xì)粒正長(zhǎng)花崗巖侵入，可能形成Cu、W、As多金屬礦體。

WTJ4 號(hào)靶區(qū)分布在研究區(qū)西南方向，出露于古元古界北山群第一巖組和第四系洪沖擊物地層，異常面積約為 0.73 km2，F(xiàn)2、Cu、W 元素異常套合較好。靶區(qū)內(nèi)有中細(xì)粒黑云石英閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖出露，預(yù)測(cè)可形成Cu和W多金屬礦化體。

4 層次分析法評(píng)價(jià)靶區(qū)

層次分析法（AHP）是結(jié)合定量分析與定性分析，將與靶區(qū)有關(guān)的因素分解成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行主觀經(jīng)驗(yàn)與客觀經(jīng)驗(yàn)的量化，對(duì)要評(píng)價(jià)單元進(jìn)行打分判斷比較，該方法具有系統(tǒng)、靈活、簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。

本文目標(biāo)層為最優(yōu)靶區(qū)，在已圈出的4個(gè)靶區(qū)中找出最有潛力成礦靶區(qū)；準(zhǔn)則層為變量，以14個(gè)變量作為評(píng)價(jià)靶區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)；方案層為圈定的4個(gè)靶區(qū)。

選擇以下14 個(gè)變量作為找礦標(biāo)志：ɑ1（巖體），ɑ2（地層），ɑ3（構(gòu)造），ɑ4（Cr），ɑ5（Co），ɑ6（Ni），ɑ7（Cu），ɑ8（Zn），ɑ9（Mo），ɑ10（Pb），ɑ11（Sn），ɑ12（W），ɑ13（Sb），ɑ14（As）。

通過(guò)構(gòu)建專家判斷矩陣、變量權(quán)重排序、一致性檢驗(yàn)等計(jì)算步驟后，得出成礦有利度判斷結(jié)果：WTJ1靶區(qū)是有利成礦區(qū)，WTJ2 靶區(qū)和WTJ3 靶區(qū)成礦較為有利，WTJ4靶區(qū)成礦有利度較低。

5 結(jié) 論

（1）通過(guò)對(duì)梧桐井南地區(qū)開(kāi)展1∶10 000 土壤地球化學(xué)測(cè)量及元素參數(shù)特征統(tǒng)計(jì)，利用變異系數(shù)及濃集系數(shù)反映成礦元素的富集規(guī)律，認(rèn)為Cu、As、W元素富集特征明顯，在研究區(qū)內(nèi)有較大成礦潛力。

（2）對(duì)研究區(qū)內(nèi)11 種元素原始數(shù)據(jù)進(jìn)行R 型因子分析，劃分為4個(gè)因子組合，結(jié)合因子分類、成礦地質(zhì)條件、元素及元素組合異常特征，在研究區(qū)內(nèi)圈定了4 個(gè)找礦預(yù)測(cè)靶區(qū)。通過(guò)層次分析法判斷，WTJ1遠(yuǎn)景區(qū)具有較大成礦潛力，是尋找銅鎢等多金屬礦的有利地段。