西藏岡底斯成礦帶西段學修瑪爾幅水系沉積物地球化學統計分析與找礦前景

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

(1.中國地質調查局成都地質調查中心(西南地質科技創新中心),成都 610081;2.四川省冶金地質勘查院,成都 610051)

拉薩地塊, 北以班公湖-怒江結合帶為界(圖1a), 南以印度河-雅魯藏布結合帶為界[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-措勤地區廣泛發育中-新生代與巖漿活動有關的斑巖-淺成低溫熱液型銅多金屬礦床[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, 岡底斯成礦帶發現的主要礦床(點)主要集中在東段(E88°以東的地區)[20]。 2016—2018年, 中國地質調查局成都地質調查中心在岡底斯西段的打加錯地區開展礦產地質調查工作, 發現了產于晚三疊世中酸性巖漿巖體中的魯爾瑪銅礦點[21](圖1b), 該銅礦是繼雄村銅礦之后在岡底斯成礦帶發現的第2個俯沖型斑巖型礦床, 其形成于晚三疊世(～212 Ma), 它的發現和進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, 中國地質調查局成都地質調查中心在該地區開展了1∶5萬水系沉積物調查工作。 本文運用因子分析、聚類分析等多元統計方法, 研究魯爾瑪銅礦東側的學修瑪爾幅(H45E013008, E85°45′—86°00′, N29°50′—30°00′)地球化學元素組合特征, 探討該圖幅內找礦潛力和方向。

1 地質背景

學修瑪爾幅大地構造位置(圖1b)屬于拉達克-岡底斯-察隅弧盆系(拉薩地塊), 拉達克-岡底斯-下察隅巖漿弧帶(南拉薩微陸塊), 地層分區屬岡底斯-喜馬拉雅地層大區,岡底斯-騰沖地層區, 拉隆格爾-南木林地層分區。 根據甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院學修瑪爾幅地質資料,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): 上三疊統江讓組(T3j)細粒砂巖夾薄層狀生物碎屑泥微晶灰巖、 細礫巖、 安山巖, 小面積出露在學修瑪爾幅西北角弄強一帶; 古新統典中組(E1d)流紋巖 、英安巖、 安山巖及凝灰巖等, 該組地層在圖幅內廣泛分布, 不整合于江讓組之上;中新統布嘎寺組(N1bg)，主要為灰綠色粗安巖、灰黑色安山質含角礫巖屑晶屑凝灰巖,出露在圖幅東部和南部區域,分布在地形較高地段,形狀不規則,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的學修瑪爾地區,在圖幅東部地區也有小規模分布,呈不規則巖墻、巖株狀產出,平面形態多呈長條狀、樹枝狀,多數近NW向產出。

圖1 青藏高原及周緣地質簡圖(a,據文獻[24-25]修改)及措勤-南木林地區地質簡圖(b,據文獻[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—白堊紀侵入巖; 4—侏羅紀侵入巖; 5—三疊紀侵入巖; 6—古近系林子宗群火山巖; 7—金礦床(點); 8—鐵礦床(點); 9—鉛鋅礦床(點); 10—銅礦床(點); 11—鉬礦床(點); 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 學修瑪爾地區地質簡圖Fig.2 Regional geological map of Xuexiumaer area Q—第四系;N1bg—中新統布嘎寺組;E1d—古新統典中組;T3j—上三疊統江讓組;ηοπE2—始新世石英二長斑巖

2 水系沉積物地球化學分析

2.1 原理與方法

相對于傳統的化探數據處理方法,運用因子分析、聚類分析、相關分析等多元統計分析方法,能科學有效地提高數據信息利用率,更完整地挖掘化探數據中的找礦信息,因而被廣泛運用于地球化學勘查中。多元統計方法[27-32]可將紛繁復雜的各種化探元素綜合壓縮為幾個主要變量,結合合理的地質解釋,為地質找礦提供有用的信息,從整體上尋求其地質地球化學特征和規律[33-35]。

2.2 樣品采集及分析測試情況

研究區位于藏北高原干旱地區,少有植被覆蓋,基巖呈風化、半風化, 水系溝谷發育。 該地區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。 依據西藏自治區地質調查院完成的《措勤幅、雄瑪幅、薩嘎幅、吉隆幅地球化學圖說明書(1∶20萬)》, 測區水系沉積物中有機質的干擾主要出現在-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既可獲取最豐富的地球化學信息, 同時也能很好地避免地表有機質(如草及植物根系等腐殖質)及風成沙和風成黃土的影響，因此在該區開展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、 河道轉彎內側、 大轉石背后有較多細粒物質聚集處。 在全區435 km2內, 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測試中心承擔,依據行業標準DZ/T 01304—2006, 各元素標準物質單次測定合格率均為100%,各元素的報出率100%,各元素的重復分析合格率97%,其精密度、準確度、檢出限、報出率符合上述規范要求,分析結果準確。

3 討 論

3.1 元素組合統計分析

據學修瑪爾圖幅的1 993件樣品的18種元素(變量)分析成果, 進行R型(對變量)相關分析和聚類分析(表1, 圖3)。 以相關系數(r)大于0.5為

表1 學修瑪爾幅元素(變量)相關系數矩陣Table 1 Correlation matrix of elements(variable) for Xuexiumaer area

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

標準,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,故采用旋轉因子載荷矩陣來劃分元素組合類型(表2),根據旋轉因子載荷得到以下幾個因子變量對應的元素組合類型: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。與相關分析和聚類分析結果相似。

根據區內典型礦床、元素地球化學特征及單異常特征等, 結合元素離散程度及相關性,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的中低溫成礦元素組合Pb-Zn-Ag-Cd,結合附近圖幅已發現的礦床,認為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 主要地質體地球化學統計分析

任何地區都有元素的聚集與分散, 這種特征與該區的地質背景有密切的關系, 根據不同地質體(分區)中元素的含量高低, 可以快速查明元素異常分布與地質體的成因聯系, 縮小找礦靶區, 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種元素在各地質單元的背景分布特征, 用各地質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來描述, 初步闡述本區內各元素的分散、 富集等分布分配特征和元素間的親疏關系(表3), 利用各地質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單元的分布特征, 以期揭示區內主要地質體的地球化學特征并探討找礦方向。

3.3 主要地球化學異常特征

區內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k=45.6(一般認為k≥21.2時為相對富集,k<0.8為相對貧化), 變異系數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律不一。 整體上看, Pb、 Zn、 Cu等主要成礦元素的富集狀態與地質體相關, 這些元素的異常主要集中在始新統典中組及古新世石英二長斑巖中及邊緣。學修瑪爾地區最佳成礦元素為Pb、Zn、 Cu, 典中組及古新世石英二長斑巖為最有可能發現Pb、Zn、Cu礦化的地質體, 針對這些元素異常的地區開展工作, 有望發現與古新世或者始新世巖漿熱液作用有關的Pb、Zn、Cu礦床。

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

表3 主要地質單元地球化學參數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；Cv(變異系數)=標準差/幾何平均值。

表4 學修瑪爾地區水系沉積物測量元素參數特征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; 異常內帶, >4T。

表5 學修瑪爾地區地球化學異常統計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, 控礦或對找礦有其他指示作用的地質體, 地質構造部位或構造形式的異常; 丙類異常: 工作不夠充分, 目前尚解釋不了的異常。

圖4 學修瑪爾幅礦遠景區劃分Fig.4 Prospecting areas of Xuexiumaer area

3.4 找礦方向與遠景區劃分

通過上述對學修瑪爾幅地球化學場的分析, 在異常分類、 評述及對各綜合異常推斷解釋與評價的基礎上, 對區內異常依其元素組合特征、 主元素規模、 異常地質成礦條件是否有利, 并結合區域異常內已發現的礦床、 礦化線索等進行綜合類比, 認為找礦希望大,可優先安排異常查證, 按找礦價值及意義劃分不同級次的找礦遠景區有3處(表6)： B級找礦遠景區1處， C級找礦遠景區2處。

(1)弄強B級遠景區。 弄強B級遠景區位于學修瑪爾幅的弄強西部一帶, 呈近南北向帶狀展布。 遠景區內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火山角礫巖、 淺灰色英安質火山角礫巖、 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巖、細礫巖、安山巖。

圖5 弄強地區各元素地球化學異常平面等值線圖Fig.5 Contour map of element geochemical anomaly in Nongqiang area1—異常內帶(>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 找礦遠景區特征一覽表Table 6 Characteristics of prospecting areas

區內可見多條花崗細晶巖脈以及花崗斑巖、石英二長斑巖轉石。構造上位于近東西向和南北向斷裂交匯部位南側,成礦條件較為有利。靠近異常附近地段,發現褐鐵礦化和孔雀石化轉石,與異常范圍較為一致,推測為礦致異常。

遠景區南北長約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),踏勘發現該地區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,成礦地質條件較為有利,有一定的找礦前景。

遠景區異常元素組合多樣,濃集中心較明顯,元素套合好,強富集元素、富集元素多，構造活動強烈,為礦質的運移、富集提供了有利的條件，是尋找中低溫熱液型銅、鉛、鋅多金屬礦床的有利靶區。確定本遠景區分類為B級遠景區,可開展1∶1萬地質填圖和1∶1萬土壤化探等進一步工作來驗證該預測區,通過進一步工作,在該預測區有望發現小-中型以上規模的巖漿熱液Cu-Zn-Au-Pb礦床。

(2)布耳瑪和邊馬勒C級遠景區。C級遠景區均處于低背景地球化學分區中,呈不規則帶狀展布。圈定C級遠景區2個,分別為布耳瑪Cu-Au遠景區、邊馬勒Pb-Au-Mo遠景區。布耳瑪遠景區主要存在1個Cu-Au綜合異常,邊馬勒遠景區主要存在1個Pb-Au-Mo綜合異常,這兩個異常強度和規模一般,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,以便發現與火山作用有關的有價值的Cu-Au-Pb-Zn礦化線索。

4 結 論

(1)學修瑪爾幅的最佳地球化學標志元素組合為Cu-Pb-Zn-Au,地球化學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。

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

(3)弄強遠景區具有尋找小-中型以上規模的巖漿熱液Cu-Pb-Zn礦床的良好條件,可開展1∶1萬地質填圖和1∶1萬土壤化探等進一步工作來驗證。而布耳瑪和邊馬勒地區可安排踏勘工作來進一步驗證,以期發現有價值的礦化線索。

致謝:在野外調查和論文撰寫過程中得到了中國地質調查局成都地質調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！