甘肅迭部縣尖尼-洛大地區(qū)水系沉積物地球化學特征及找礦靶區(qū)預測

俞 勝，賈 軒，趙斌斌，賈新勇

(甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第二地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730020)

0 引言

研究區(qū)位于甘肅西秦嶺地區(qū)迭部縣尖尼—洛大一帶，隸屬秦祁昆成礦域(Ⅰ-2)—南秦嶺華力西—燕山期金-鈾-錳-鉛鋅-銀-銅-鐵-汞-銻-磷-重晶石成礦帶，在漫長的地質演化過程中，多期構造-熱事件的疊加事件，為區(qū)域成礦創(chuàng)造了良好的成礦條件。區(qū)域內已發(fā)現(xiàn)鐵、銅、鉛、鋅、金、銀、汞、銻、黃鐵礦、砷等礦產，且大部分礦產具有一定規(guī)模和工業(yè)價值。本文以“甘肅省迭部縣尖尼—洛大地區(qū)1∶5萬礦產遠景調查”項目為依托，在分析該區(qū)1∶5萬水系沉積物地球化學特征的基礎上，結合該區(qū)內有利的成礦地質條件，進行了找礦靶區(qū)的預測，為進一步指導找礦提供有利依據。

1 研究區(qū)地質概況

研究區(qū)大地構造位置地處南秦嶺造山帶內部，為南秦嶺新元古代—早古生代裂隙大陸邊緣三級構造單元的重要組成部分。

研究區(qū)地層隸屬于華南地層大區(qū)、南秦嶺—大別山地層區(qū)、迭部—旬陽地層分區(qū)。以光蓋山—成縣大斷裂與瑪曲—武都大斷裂為界，中部屬白龍江隆起帶，北部與西南角屬澤庫、武都裂陷沉積區(qū)。志留紀、泥盆紀、二疊紀及三疊紀地層出露面積較大；最老地層為奧陶紀地層，泥盆紀、石炭紀地層與志留紀地層分布關系緊密，中新生代陸內斷陷盆地沉積主要分布在研究區(qū)的南、北兩側(圖1)。

圖1 尖尼—洛大地區(qū)綜合地質圖

研究區(qū)分布于尖尼—臘子鄉(xiāng)逆沖推覆斷裂兩側，呈NWW—SEE向展布，向北西延伸受到NE向走滑斷層的切割而中斷?？傮w為白龍江復式背斜的兩翼，構造線為NWW—SSE向，褶皺和斷裂尤為發(fā)育。

研究區(qū)侵入巖不發(fā)育，僅在東部出露4個巖株狀小巖體。侵入體呈巖株狀侵入于上志留統(tǒng)卓吾闊組(S1zw)及下泥盆統(tǒng)普通溝組(D1p)淺變質地層中。其巖石類型有花崗閃長巖、石英閃長巖、石英二長閃長巖和石英二長巖等。

研究區(qū)內變質作用較為強烈，以區(qū)域變質為主，接觸變質、動力變質次之。

研究區(qū)屬西傾山—白龍江金、砷、汞、鐵、鈾、銅、銀、鉛鋅成礦帶，Au、Hg、Sb、Fe、Zn、Mn、U、Cu、V、P成礦條件良好，是金及多金屬礦勘查的有利地段。礦產以微細浸染型金礦、碳硅泥巖型鈾礦、巖漿熱液型銅(鎢)礦及層控的沉積-再造型和沉積-改造型鐵、鋅、磷礦為主。區(qū)域上先后發(fā)現(xiàn)了若爾蓋鈾礦、黑拉鐵礦、大水金礦、馬腦殼金礦、洛大金礦、坪定金礦等一批大中型礦床，區(qū)內找礦潛力巨大，是中國西部發(fā)現(xiàn)大型—超大型戰(zhàn)略礦產資源的一個有利地區(qū)。

2 地球化學數(shù)據處理及分析

2.1 水系沉積物樣品采集與測試

研究區(qū)位于甘肅東南部中高山景觀區(qū)，區(qū)內水系發(fā)育，屬長江水系，白龍江自西向東斜穿而過，峽谷多水流急。以化學風化和物理風化為主，水侵蝕和水搬運作用明顯，風化與剝蝕處于動態(tài)平衡，多數(shù)元素在次生作用中富集，元素表生地球化學活動性較強，適合開展1∶5萬地球化學水系沉積物測量。

研究區(qū)完成1：5萬水系沉積物測量1829 km2，采集點8940個，平均采樣密度4.89點/km2，本次采樣點分布于一級水系或二級水系上游、溝口及分支口，采樣物質以溝谷細沙或砂質黏 土為主，采樣粒度為-60目。樣品測試由甘肅省地礦局第二地質礦產勘查院化驗室承擔，分析元素根據1∶20萬區(qū)域化探異常元素組合確定為Au、Cu、Pb、Zn、Ag、Mo、W、Ni、Co、V、Fe2O3、Mn、U、As、Sb、Hg等16種元素。采樣和分析質量均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

2.2 元素異常下限值的確定

表1 水系沉積物地球化學參數(shù)統(tǒng)計

2.3 元素組合分析

2.3.1 R類聚類分析

根據分析結果，對16種元素相關性進行R型聚類分析(圖2)，結合各元素異常分布特征，可以看出在0.42水平上，Cu、Ag、Mo、U、Zn、Mn、Ni、Co、Fe2O3、Pb 相關性較強，其元素異常呈NW向展布于志留系迭部組、舟曲組、卓烏闊組等以黑色巖系為主的地層中，其中，Zn、V表現(xiàn)為高場，其余元素表現(xiàn)為中—高場；Au、As、Sb、Hg相關性較強，其元素異常呈NW向展布于泥盆系下吾那組及其兩側發(fā)育的NW向斷裂、次級斷裂構造帶。

圖2 R型聚類譜系圖

2.3.2 因子分析

進行因子分析時，KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)值越接近1，元素變量之間的相關性越強[1]，KMO大于0.9為非常合適，大于0.8為合適，小于0.6欠合適[2]。Bartlett球度檢驗(Bartlett test of sphere cit)用于驗證相關矩陣是否是單位矩陣，即檢查變量是否彼此獨立。當概率值小于給定的顯著性水平a(通常指定值為0.05)時，原始變量被認為適合于因子分析[1-3]。本次水系沉積物測量以研究區(qū)內8940件樣品的16種元素為變量，使用SPSS 19.0軟件進行R因子分析以獲得KMO檢驗和Bartlett球形度檢驗結果(表2)。KMO值為0.853，Bartlett球形度檢驗統(tǒng)計量為48 406.476，其在0.0水平上具有顯著性，自由度為120。概率值為0.00，小于顯著性水平a(0.05)。故研究區(qū)內本次水系沉積物測量數(shù)據滿足因子分析的要求。

表2 Bartlett球度檢驗和KMO檢驗分析

根據因子分析的相關原理，采用SPSS統(tǒng)計軟件進行因子分析，計算相關系數(shù)矩陣，獲得工作區(qū)域中16個元素的原始內容數(shù)據的相關系數(shù)矩陣(表3)。由表3可見，Co和Ni、U和Mo等元素有較好的相關性。從成因角度來看，具有更好相關性的元素可能在成因和來源上有一定的相關性[4]。

表3 工作區(qū)元素(變相關系數(shù)矩陣量)

因子分析關鍵在于求得相關系數(shù)矩陣的特征值(表4)，以便合理提取因子變量。本次因子提取以特征值大于0.75、累計方差貢獻率大于75%為標準進行，共選取8個主要因子。這8個主因子共解釋了原有16個變量的總方差的79.394%，并且旋轉前后總的累計貢獻率未發(fā)生變化。也就是說，信息總量沒有變化，表明本區(qū)數(shù)據因子分析效果較好[5]。

表4 工作區(qū)R型因子分析特征值和累計方差貢獻率

因子分析的主要目的是將具有相似因子載荷的單個變量置于因子變量下。旋轉因子載荷矩陣比初始因子載荷矩陣更合理和可解釋，因此旋轉因子載荷矩陣用于劃分元素組合類型(表5)。確定因子數(shù)為8個。根據旋轉因子載荷，可以獲得與以下因子變量對應的元素組合類型：F1因子代表 Fe-Co-V-Mn-Ni 組合，F(xiàn)2因子代表 Mo-U-Ag-Cu 組合，F(xiàn)3因子代表 Au-As 組合，F(xiàn)4因子代表Pb，F(xiàn)5因子代表Zn，F(xiàn)6因子代表W，F(xiàn)7因子代表Sb，F(xiàn)8因子代表Hg。

表5 工作區(qū)R型因子分析正交旋轉因子載荷矩陣

2.4 因子分析的解釋與評價

對工作區(qū)域內8940個樣本的16個元素(變量)進行因子分析后，利用Excel構建一個函數(shù)，為每一個樣品在不同的公共因子中得分最高者賦值(例如，第n個樣本的第j個因子得分最高，則返回j)，然后用每個公共因子中得分最高的樣本劃分地球化學分區(qū)[6]。本次工作基于因子得分值將樣品分成8個類別，每個類別代表某種類型的地球化學子區(qū)域。因此，根據工作區(qū)的地質條件和礦化類型以及因子得分值，圈定出相應的地球化學分區(qū)圖(圖3)以及工作區(qū)各因子得分等值線圖(圖4)。

圖3 地球化學分區(qū)圖

圖4 工作區(qū)各因子得分等值線圖

F1因子的方差貢獻率為30.64%，是工作區(qū)占主要地位的因子，元素組合為 Fe-Co-V-Mn-Ni。Ni、Co、Fe為親鐵元素，Mn、V為親石元素，F(xiàn)e-Co-V-Mn-Ni 子區(qū)主要分布在工作區(qū)的中北部，志留系、泥盆系中，并沿地層走向呈NW—SE向展布。其反映了該套地層與區(qū)域背景值相比，F(xiàn)e-Co-V-Mn-Ni 不同程度的富集(KK>1.0)，為區(qū)內局部高背景的反映。

F2因子的方差貢獻率為12.383%，是工作區(qū)占次要地位的因子，元素組合為 Mo-U-Ag-Cu。Mo為親鐵元素，U為親氧元素，Ag、Cu為親銅元素，其中，Mo-U、Cu-Ag 間的相關性較高，且后者的相關性略低于前者。Mo-U-Ag-Cu 子區(qū)主要分布在工作區(qū)的中部，志留系中，并沿地層走向呈NW—SE向展布。其反映了該套地層與區(qū)域背景值相比，Mo-U-Ag-Cu 不同程度的富集(KK>1.0)。Mo為第Ⅵ副族元素，屬于高溫元素，易在酸性巖體中富集[7]，尖藏附近呈現(xiàn)的高值與其黑云石英二長巖與黑云石英二長閃長巖關系比較密切。

F3因子的方差貢獻率為8.977%，是工作區(qū)占重要地位的因子，元素組合為 Au-As。Au-As為低溫元素組合，從元素的地球化學親和性來看，其均表現(xiàn)為親硫性。從研究區(qū)實際礦化角度看，該組合為成礦元素組合類型。從工作區(qū)實際地表礦化特征來看，地表的金礦化點幾乎全部落在該子區(qū)內，是各子區(qū)中最重要的因子類型，該元素組合為主要成礦元素組合，且與成礦關系較為密切。F3因子得分高值區(qū)反映了該元素組合與沿NW向展布的泥盆系下吾那組及其兩側發(fā)育的NW向斷裂、次級斷裂構造帶的密切關系，顯示了區(qū)內良好的熱液多期次活動特征，指示區(qū)內具有尋找金多金屬礦的良好前景。

F4因子代表組合為Pb。Pb是親酸性元素，不易遷移。該子區(qū)主要分布在工作區(qū)東北以及東南，總體相對較分散，在二疊系、石炭系、志留系中均有不同程度的出露，其出露區(qū)均有不同程度的構造展布，故Pb為與熱液有關的中溫元素，反映了特定的構造運動。

F5因子代表組合為Zn。Zn元素具親硫性，且活動性高，遷移能力強，易形成異常[8]。該子區(qū)主要分布在工作區(qū)中部尼傲北及東南隘路一帶。從工作區(qū)實際地表礦化特征來看，尼傲北鋅礦化點即落在該子區(qū)內。F5因子高值區(qū)的展布與志留系走向一致，顯示了良好的與志留系黑色巖系有關的元素組合特征，Zn局部強富集特征較為明顯。

F6因子代表組合為W。W是親氧元素，常在酸性巖體中富集[9]。該子區(qū)主要分布在工作區(qū)中部高日道耀一帶，其高值區(qū)與高日道耀黑云花崗閃長巖侵入體的分布較吻合。而在工作區(qū)其他部位分布的印支期石英閃長巖體中，W元素含量相對較小，這可能與不同時代侵入巖物質組成差異有關。

F7因子代表組合為Sb。Sb為低溫元素，從元素的地球化學親和性來看，其均表現(xiàn)為親硫性，其遷移能力較強[10]。該子區(qū)主要分布在工作區(qū)東北部泥盆系、志留系中，其與F3子區(qū)有一定的重現(xiàn)性，整體較F3子區(qū)向北偏移，說明Sb為前緣暈元素可作為成礦區(qū)域的指示性元素。其與區(qū)內發(fā)育的NW向、NNE向斷裂構造關系密切，顯示了區(qū)內良好的熱液多期次活動特征，對于區(qū)內具有尋找金多金屬礦有良好的指示意義。

F8因子代表組合為Hg。Hg是一種熔點非常低，遷移能力強，擴散面積大的金屬元素，主要與構造活動有關。該分區(qū)主要分布在工作區(qū)北部的泥盆紀地層，受構造控制明顯。

3 地球化學異常

通過MapGIS對研究區(qū)內1∶5萬水系沉積物樣品分析結果進行處理。先對其原始數(shù)據進行帶屬性展點，然后對數(shù)據進行數(shù)字特征計算，之后對數(shù)據進一步進行網格數(shù)據等值線處理，通過設置等值線套區(qū)，繪制色階、光滑等值線、等值線層值等，得到單元素異常圖。另外，通過對單元素進行相關分析、R型聚類分析、因子分析及元素異常剖析，確定元素的組合特征，圈定元素組合異常，并生成元素組合異常圖。通過開展1∶5萬水系沉積物測量，圈定了單元素異常765處、綜合異常20處，初步劃分找礦靶區(qū)10處。

3.1 單元素地球化學異常

通過對16種元素進行相關分析、R型聚類分析和因子分析等，并結合研究區(qū)內地質特征，可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內綜合異常的分布，明顯受地層、構造、巖漿巖的控制。

Au、As、Sb、Hg等中低溫元素類綜合異常主要分布在泥盆系下吾那組(Dx)、普萊組(Dpl)及NW向斷裂、次級斷裂發(fā)育地段，在調查區(qū)北東呈NW帶狀大面積出現(xiàn)，伴有Ag、Pb、Zn、Cu、V、Ni、Mn、W、Co、Pb、Fe2O3、U等元素異常。

W、Mo等元素綜合異常主要分布于高日道耀細粒黑云母花崗閃長巖、道藏若由中細粒黑云母石英閃長巖、黑乍中粗粒黑云母石英閃長巖、臘子溝尖藏南細粒黑云母石英二長閃長巖、中細粒黑云母石英二長巖等中酸性侵入巖內外接觸帶上，伴生較強的Au、Ag、As、Zn、Cu、Co、V、Fe2O3、U等元素異常。

Zn、Pb、Ag、Ni、Co、V、Mn、Mo、Fe2O3、U等元素綜合異常主要呈NW條帶狀分布于廣泛發(fā)育黑色巖系的志留系迭部組、舟曲組、卓烏闊組中，Zn異常顯示具有一定的富集。

3.2 綜合異常

通過對元素進行相關分析以及元素異常剖析，基本確定了元素的組合特征，圈定了元素綜合異常。全區(qū)共圈定了20個綜合異常區(qū)(圖5)。結合區(qū)內地層、構造、巖漿巖等地質特征，通過對異常區(qū)進行野外實地查證，AS-7、AS-8、AS-9、AS-10、AS-15、AS-15 等綜合異常區(qū)分別與已知的黑拉鐵礦、唐尕金礦化點、班藏金礦化點、刀扎金礦、洛大金礦等已知礦床相吻合；在 AS-7、AS-8、AS-9、AS-10、AS-12、AS-13、AS-15、AS-18 等綜合異常區(qū)分別新發(fā)現(xiàn)了措美金礦點、足彥金礦點、查哇金礦點、桑壩隆金礦點、尼傲北鐵礦點、勝泊虎金礦化點、藏尼貢巴金礦點、黑雜金礦點。

圖5 尖尼—洛大地區(qū)綜合異常圖

綜合異常主要分為兩類：第一類以Au、As、Sb、Ag等元素為主的中低溫元素組合，其與區(qū)內廣泛發(fā)育的NW向斷裂構造關系密切，顯示了區(qū)內良好的熱液多期次活動特征，表明區(qū)內具有尋找金多金屬礦的良好前景；第二類是以Zn、Pb、Cu、V、Ni、U等元素為主的黑色巖系元素組合，為區(qū)內局部高背景的反應。

4 找礦靶區(qū)預測

在1∶5萬水系沉積物異常的基礎上，通過野外實地調查研究，同時結合研究區(qū)地層、構造、巖漿巖等地質特征，物探異常及遙感蝕變信息特征，選取有重要成礦前景的地段，圈定了找礦靶區(qū)10處。其中成礦前景較好的有黑拉西金鐵找礦靶區(qū)、查哇金找礦靶區(qū)、藏尼貢巴金找礦靶區(qū)、足彥金找礦靶區(qū)。

4.1 Ⅴ1-A-1黑拉西金找礦靶區(qū)

該靶區(qū)位于白龍江復背斜北翼，以泥盆紀、石炭紀地層為主；巖漿活動較弱；斷裂構造發(fā)育，以NW向斷裂為主，次為NE向斷裂，破碎帶兩側可見硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化等。該靶區(qū)位于綜合異常 AS-7 內，異常以Au為主，與As、Sb、Hg元素套合性好，且Au、As、Sb、Hg均具內、中、外帶，特別是Au的強度大，規(guī)模大，襯度大，峰值最高達3120×10-9。異常查證初步發(fā)現(xiàn)金礦體1條，礦體主要賦存于下石炭統(tǒng)益哇溝組內，呈NW向延伸，與區(qū)內斷裂構造延伸方向一致，嚴格受斷裂構造控制。金礦體呈長板狀延伸，礦體厚2.00 m，礦體平均金品位為2.44×10-6，礦體產狀較緩，礦體傾向NE，傾角約65°，礦體嚴格受構造蝕變帶控制，賦礦巖石為碎裂灰?guī)r(構造碎裂巖)。顯示了良好的尋找構造蝕變巖型金礦的成礦潛力。

4.2 Ⅴ1-A-3查哇金找礦靶區(qū)

該靶區(qū)位于白龍江復背斜北翼，以志留紀、石炭紀地層為主；巖漿活動較弱，以石英脈為主；斷裂構造發(fā)育，以NW向斷裂為主，次為NE向斷裂，破碎帶兩側可見硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化等。該靶區(qū)位于 AS-9 綜合異常內，該異常呈NW向展布，異常面積35 km2，異常元素組合為 Au-As-Sb-Hg-Pb-Zn-Cu-Fe-W 等，其中Au、As、Sb、Hg、W具內中外分帶特征，尤其Au異常面積大，強度高，規(guī)模大，與其他元素套合較好。異常查證初步發(fā)現(xiàn)金礦體8條，礦體賦存于構造破碎帶中，礦體受斷層控制，地表最長可達152 m，平均厚度為2.46 m，金平均品位為4.62×10-6，礦體總體呈似層狀產出，品位變化系數(shù)為163%，厚度變化系數(shù)為136.44%。該區(qū)位于位于正、負磁異常過渡帶部位，磁異常值偏低；區(qū)內分布有NW向羥基蝕變異常，顯示了良好的尋找中低溫熱液構造破碎蝕變巖型金礦的成礦潛力。

4.3 Ⅴ1-A-5藏尼貢巴金找礦靶區(qū)

該靶區(qū)位于白龍江復背斜北翼，以志留紀地層為主，東北部出露少量泥盆系下吾那組；巖漿活動較強，靶區(qū)西部出露有臘子溝尖藏南巖體，巖性以細粒黑云母石英二長閃長巖、中細粒黑云母石英二長巖體為主，巖層中廣泛發(fā)育石英脈；斷裂構造發(fā)育，主要發(fā)育有NW向斷裂，破碎帶兩側可見硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等。該靶區(qū)位于 AS-15 綜合異常中，元素組合為 Au-As-Sb-Hg-Ag-Zn-Cu-Co-V-Mo-W 等，其中Au、As、Sb、Hg、Ag、Mo套合好、強度高、濃集中心明顯，均具內中外分帶特征。異常查證初步發(fā)現(xiàn)金礦體2條，金礦體均受斷裂構造控制。其中Au1礦體厚度為1.98 m，金品位為9.04×10-6，礦體呈NW向似層狀展布；Au2礦體厚度為1.00 m，金品位為1.02×10-6，礦體呈NW向似層狀展布。該區(qū)位于位于正、負磁異常過渡帶部位，磁異常值偏低，成礦地質條件好，具有尋找構造蝕變巖型金礦的良好前景。

4.4 Ⅴ1-A-6 足彥金找礦靶區(qū)

該靶區(qū)位于白龍江復背斜核部，以志留紀地層為主，巖漿活動較弱，斷裂構造發(fā)育，主要發(fā)育有NW向斷裂，破碎帶兩側可見硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等。該靶區(qū)位于 AS-9 綜合異常中，異常呈NW向展布，面積28.28 km2，元素組合為 Au-As-Sb-Ag-Zn-Cu-Pb-V-Mo-W 等，其中Au、As、Sb具內中外分帶特征，尤其Au異常面積大，強度高，規(guī)模大，與其他元素套合較好。異常查證初步發(fā)現(xiàn)金礦體3條，金礦體均受斷裂構造控制。其中Au1礦體礦體厚度為4.32 m，金品位為2.01×10-6，礦體呈近SN向似層狀展布；Au2礦體礦體厚度為1.96～3.30 m，平均厚度為2.41 m，金品位為(1.22～6.64)×10-6，平均品位為3.36×10-6，礦體呈NW向似層狀展布；Au3礦體礦體厚度為1.66～6.00 m，平均厚度為3.03 m，金品位為(1.41～7.93)×10-6，平均金品位為3.23×10-6，礦體呈NW向似層狀展布。成礦地質條件好，具有尋找中低溫熱液構造破碎蝕變巖型金礦的成礦潛力。

5 結論

迭部縣尖尼—洛大地區(qū)是尋找金及多金屬礦資源潛力較大地區(qū)，成礦地質條件優(yōu)越。本文通過MapGIS、SPSS等軟件對工作區(qū)內16種元素進行聚類分析和因子分析，并進行地球化學分區(qū)圖、因子得分等值線圖和礦化特征的對比研究，得出 Fe-Co-V-Mn-Ni、Mo-U-Ag-Cu、Au-As 等具有找礦意義的元素組合。并結合區(qū)域成礦特征、工作區(qū)地質條件，圈定了單元素異常765處、綜合異常20處，初步劃分找礦靶區(qū)10處，為區(qū)內開展下一步尋找金及多金屬礦工作提供有利的幫助。