山東銅井、金場地區水系沉積物測量地球化學特征及找礦方向

康鵬宇，劉傳朋，劉同

(山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂 276006)

0 引言

區域構造和區域地球化學是控制成礦的基本要素，礦化往往形成于周圍地質背景具有明顯變化的地段，這種變化表現在物質成分、地球物理、地球化學等方面[1-2]。區域地質資料顯示[3-7]，銅井、金場地區具有較好的金、銅找礦前景，但該區外圍礦產地質調查和研究程度偏低，影響地質找礦。水系沉積物地球化學測量是區域化探的主要方法，在地質找礦方面具有較高的效率，尤其在尋找金、銅等多金屬礦產方面表現突出，為我國地質找礦及勘查研究提供了大量的基礎資料[8-20]。2016年在銅井、金場地區開展了1∶5萬礦產地質調查，獲得了各種地質、地球化學數據，圈出8個綜合異常。在水系沉積物地球化學特征分析、異常圈定、綜合異常研究的基礎上，結合區域成礦地質條件、區內礦產地質特征，圈定出具有一定找礦潛力的遠景區3處，并對遠景區進行評價。

1 區域地質概況

工作區大地構造位置屬華北板塊(Ⅰ)一級構造單元，魯西隆起區(Ⅱ)二級構造單元，跨越魯中隆起(Ⅱa)和沂沭斷裂帶(Ⅱc)2個三級構造單元。

1—第四系；2—寒武紀地層；3—八畝地組；4—輝家莊二長花崗細晶巖；5—于山二長花崗斑巖；6—大朝陽二長閃長玢巖；7—銅漢莊石英閃長玢巖；8—靳家橋角閃閃長玢巖；9—大有角閃黑云閃長巖；10—東明生輝石閃長巖；11—地質界線；12—斷層界線；13—金礦點、銅礦點；14—綜合異常；15—找礦遠景區圖1 銅井、金場地區地質簡圖

工作區屬于魯西地層分區，以古生代和新生代地層為主，前寒武紀地層分布較少。分布有新太古代泰山巖群山草峪組；新元古代南華紀土門群佟家莊組；寒武紀李官組、朱砂洞組、饅頭組；寒武—奧陶紀張夏組、崮山組、炒米店組、三山子組；奧陶紀東黃山組、北庵莊組、土峪組、五陽山組、閣莊組、八陡組；石炭紀本溪組；第四紀于泉組、大站組、黑土湖組、臨沂組、沂河組、寒亭組(圖1)。其中，寒武紀地層出露于工作區西南部、東北部及南部，其巖性總體變化特點為底部以淺色石英砂巖建造為主，中部以鈣質碳酸鹽巖建造為主，上部則主要為鎂質碳酸鹽巖(白云巖)建造；寒武—奧陶紀地層主要分布于工作區北部，多呈條帶狀展布，多被后期斷裂構造切割，巖性底部以厚層灰巖為主，上部以白云巖為主，中下部夾黃綠色頁巖，屬清水沉積組合，其頂界與馬家溝群平行不整合接觸，底界以細粒長石砂巖結束，大套厚層鮞粒灰巖出現為標志，與下伏長清群整合接觸。工作區第四紀地層分布廣泛，面積較大，以沖積物和坡積物為主。

工作區內脆性斷裂十分發育，其中NW向和NE向斷裂規模較大，其次為近EW向和近SN向。從形成時代看，NW向和NE向兩組時代較早，且具有多期活動的特點，其余兩組時代較晚。其中NW向孫祖斷裂為主要的區域構造控制斷裂，局部發育近SN和近EW向斷裂(圖1)。孫祖斷裂，走向310°～340°，傾向SW，傾角65°～80°，平面上呈向NE凸出的具波狀彎曲的弧形。垂直斷距大于500m。在兩側與其平行的和與其相交的分支斷裂及小褶皺發育。馬牧池-金場斷裂，斷裂走向310°，傾向SW，傾角70°～75°，呈波狀彎曲，可見長度13km，在金場南東方向被第四系覆蓋。斷裂上盤為上寒武統崮山組、炒米店組地層，下盤為下寒武統饅頭組地層，為一正斷層，在南段由3條平行斷裂組成寬400～500m的斷裂帶，單條斷裂寬10～50m，其特征早期為張性，晚期以壓扭性右行扭動為主，在壓扭過程中，與其南西側形成有平行和與之斜交的EW向小褶皺。在該斷裂內的局部地段尤其是該斷裂在金場村附近與EW向、NNE—NE向斷裂的反接復合部位，導致了酸性巖漿的侵入活動并形成了二長花崗斑巖、二長花崗巖巖體，在巖體的邊部具硅化、綠泥石化、絹云母化、高嶺土化等蝕變現象，或在巖體的內外接觸帶形成的矽卡巖型銅、金礦床。杜山莊-南匣石斷裂，斷裂大部分被第四系覆蓋，區內出露長度15km左右，沿走向及傾向均呈波狀彎曲，總體走向30°，傾向NW，傾角70°～80°，在夏莊以北走向轉為近SN，根據兩側地層產狀判斷，在斷裂西側的地層相對向北錯動了750m左右；在斷裂南端南匣石一帶左行錯斷李官組、朱砂洞組和饅頭組地層，水平斷距達1km，總體表現為正斷層，既有左行扭動，又有右行扭動，以左行為主，西盤有與之呈“入”字形相交的分支斷裂發育。新王溝-東升斷裂，該斷裂大部分被第四系覆蓋，僅在區內展布方向上的NE、SW地段見有零星露頭，長約16km。斷裂走向5°～20°左右，傾向E—SE，傾角47°～60°。兩盤地層產狀突然變陡，傾角45°左右，個別達60°，斷裂以西地層走向NW，靠近斷裂走向為NNE，與斷裂走向一致，在北東部切割了銅井雜巖體。

區內巖漿活動強烈，巖漿作用有多期次、多類型的特點，以侵入作用為主，形成于新太古代早期、新太古代晚期、中元古代以及中生代早白堊世。主要分布于工作區西部及北部，以中性到酸性巖為主(圖1)，主要有望府山單元條帶狀中細粒黑云英云閃長巖、蔣峪單元細粒二長花崗巖、牛嵐單元輝綠(長)巖脈、靳家橋單元角閃閃長玢巖、銅漢莊單元石英閃長玢巖、大朝陽單元中細斑二長閃長玢巖、于山單元二長花崗斑巖、輝家莊單元二長花崗細晶巖。

2 水系沉積物測量

銅井、金場地區水系沉積物測量面積415km2，采樣點主要布置在一級水系和二級水系口，該次共采集水系沉積物樣品1666件，采樣點密度4件/km2。樣品分析由山東省第七地質礦產勘查院實驗室承擔，共分析18種元素，即Au，As，Sb，Hg，Ag，Cu，Pb，Zn，W，Sn，Mo，Bi，Cr，Ni，Co，Ti，Mn，V。分析方法及檢出限見表1，精密度控制一級標樣參數見表2，重復樣合格率見表3。

表1 分析方法及檢出限

3 水系沉積物地球化學特征

3.1 特征值及異常下限

3.2 元素富集特征

區內各元素原始數據集的變化系數(CV1)和背景數據變化系數(CV2)分別反映兩類數據集的離散程度；用CV1/CV2反映背景擬合處理時對離散值(特高值、特低值)削平程度。利用CV1和CV1/CV2(主要反映特高值削平程度)制作變化系數解釋圖，從圖2中看出，18個元素可分成較明顯的3個小組。

表2 精密度控制一級標樣參數

表3 重復樣合格率

表4 銅井、金場地區水系沉積物地球化學參數

注：Hg，Au，Ag含量單位為10-9；其他為10-6。

注：CV1，CV2無量綱圖2 各元素變異系數散點

(1)右上角元素組，為含量變化幅度大、高強數據多、富集成礦可能性大的元素組，僅有Hg一個元素。僅從數據上看，這種元素含量變化幅度大，測區很有可能存在規模未知的Hg礦化。

(2)中間元素組，為含量變化幅度中等、高強數據較多、富集成礦可能性較大的元素組，有Au，W，Ag，Mo，Cu五個元素。僅從數據上看，這5種元素含量變化幅度較大，測區有可能存在規模未知的Au，W，Ag，Mo，Cu礦化。

(3)左下角元素組，為含量變化幅度小，高強數據少，成礦可能性小。該組元素計有12種：Sb，Sn，Zn，As，Pb，Mn，Ti，Cr，Ni，Co，V，Bi。

3.3 元素因子分析

成礦元素的因子分析結果表明(表5)，銅井、金場地區成礦元素來源主要為中酸性巖漿巖、高溫熱液。根據因子載荷大小，F5因子控制Au，Mo，W，Bi，形成礦化或礦床的希望較大；F4因子控制Sb，Cu，所占分數及特征值均較大，形成中高溫熱液型礦床希望較大。所以，在銅井、金場地區找尋Au，Cu礦(化)體或礦床的希望較大。

3.4 元素聚類分析

因子分析提取了各元素對區內地球化學變差的貢獻，但各元素間的親疏關系不明，利用原始數據做聚類分析反映各元素之間的親疏關系(圖3)，研究各因子分配情況，以發現其他的地質信息。

R型聚類分析在α=0.01、γ=0.5的相似水平上，可分為7大簇。

第1簇Cr，Ni，Co，V，Mn，Ti，對應因子F2，F6，反映了區內寒武紀碎屑巖的分布。

表5 因子結構式及特征根

第2簇Au，Ag，Mo，Cu，Bi，W；對應因子F5，F1，F4；反應高溫熱液活動及可能的Au，Ag，Mo，Cu，Bi，W礦化。

第3簇Sb，對應因子F1，反映高溫熱液作用伴隨的Sb礦化。

第4簇As，對映因子F2，反映高溫熱液作用伴隨的As礦化。

第5簇Hg，對應因子F7，反映高溫熱液作用伴隨的Hg礦化。

第6簇Sn，對應因子F4，反映高溫熱液作用伴隨的Sn礦化。

第7簇Pb，Zn，對應因子F3，反映構造熱液作用伴隨的Pb，Zn礦化。

圖3 工作區18種元素R型聚類分析譜系圖

4 化探異常圈定及評序

4.1 化探異常圈定

使用新疆金維軟件GeoIPAS3.2獲得離散網格化數據，再用該軟件中的“離散網格繪制等量線圖”操作處理繪制區內金、銅等18種元素的單元素地球化學異常圖，共圈定18種元素濃度高低不一、規模大小不等的單元素異常348個，各單元素異常特征見表6。其中，銅單元素異常24個，異常面積36.04km2，∑NAP值140.93，異常最大面積14.24km2；金單元素異常9個，異常面積37.33km2，∑NAP值337.13，異常最大面積18.50km2，大多數異常顯示出三級濃度分帶。各元素異常的地球化學分布規律受地層、構造、熱液等某幾個因素聯合控制，因而在研究水系沉積物地球化學特征、圈定綜合異常時，需綜合考慮相關因素。綜合考慮區內各元素富集特征，主成礦元素Au，Cu與伴生元素的相關性，元素R型聚類特征，單元素異常特征等因素后，結合區內成礦地質條件對綜合異常進行分析，借助MapGIS軟件進行綜合異常圈定，該次共圈出8個綜合異常，各綜合異常特征見圖1。

4.2 綜合異常評序

根據區域地質條件、區內礦產地質特征，工作區主要是尋找接觸交代矽卡巖型金銅礦，早白堊世中酸性巖漿巖中多種元素有明顯富集，金、汞、銅等元素尤為明顯，是重要成礦母巖，也是成礦的物質基礎。古生代灰巖、新元古代砂質頁巖和灰巖是成礦最有利的圍巖，是礦體生成的外部條件；接觸帶構造是礦體賦存的最有利空間。對各異常區相關因素綜合分析后，得出各異常區成礦地質條件類別(表7)。根據綜合異常面積、主成礦元素異常面積、主成礦元素濃度分帶特征、伴生元素發育情況、成礦地質條件以及∑NAP值，并結合地質成礦理論對各綜合異常進行評序、篩選(表8)。區內Y7，Y6，Y5，Y2號異常得分較高；其中Y7，Y6為已知小型金礦床；Y5異常最具找礦前景。

表6 銅井、金場地區水系沉積物單元素異常特征

5 Y5綜合異常特征及查證

5.1 Y5綜合異常特征

Y5綜合異常區位于工作區中北部，異常區大面積處于第四系，附近出露寒武紀張夏組、固山組碎屑巖地層。區內NW向、SW向斷層構造發育，構造破碎帶內孔雀石化、褐鐵礦化、綠簾石化發育。侵入巖主要為白堊紀銅漢莊單元石英閃長巖、于山單元二長花崗斑巖，呈NE向帶狀產出(圖4)。異常為乙2類異常，呈不規則橢圓狀，走向NE—SW向，長約1.5km，寬約1.0km，面積約1.2km2。異常主元素為金、銅，異常特征組合為銀、鉬、鎢。異常元素組分較復雜，包括中溫熱液元素，高溫熱液元素，各元素異常相互套合較好，具有明顯的濃集中心和3個濃度分帶，異常規模、強度中等。其中主元素金元素峰值達97.58×10-9，均值49.45×10-9,襯度值7.17，面積0.67km2，3個濃度分帶；第二主元素銅元素峰值達848.10×10-6，均值277.04×10-6,襯度值6.6，面積0.78km2，3個濃度分帶(圖4)。其余元素特征見表9。

5.2 Y5綜合異常查證

Y5綜合異常為區內重點異常，具有較好的找礦前景。為驗證水系異常的有效性和準確性，該次主要通過巖石地球化學剖面測量以及礦產地質調查，初步查明引起Y5異常的地質原因。異常發育的地質體主要為張夏組灰巖，主異常元素表現出明顯的異常值，地化剖面上金豐度值可高達200×10-9，銅豐度值可高達576.8×10-6，金遠超相應元素1/2濃幅值，銅達到相應元素1/2濃幅值的2倍。總之，地化剖面分析結果表明，多種元素主要富集于張夏組灰巖，但該套地層各種元素并不富集，推測亦是由于寒武紀碎屑巖地層與白堊紀中酸性巖漿巖接觸交代型礦化的表征。礦產地質調查中，在Y5綜合異常區發現銅礦化點2處、金礦化點1處。

表7 銅井、金場地區各異常區成礦地質條件

表8 綜合異常評序

1—第四系；2—張夏組盤車溝段；3—張夏組上灰巖段；4—固山組；5—于山單元二長花崗斑巖；6—銅漢莊單元石英閃長玢巖；7—斷層；8—地質界線；9—Y5綜合異常圖4 Y5綜合異常剖析

單元素異常號異常下限面積異常平均值峰值標準離差襯度異常規模NAP值濃度分帶綜合異常NAP值Ag14650.361395.001395.000.0021.46474.877.663 Mo81.10.5911.7731.2916.9110.706.326.343W32.30.3534.7634.760.0015.1111.315.273Cu6420.78277.04848.10383.636.60183.325.143Au16.90.6749.4597.5844.907.1728.624.823Sn73.50.3323.3023.300.006.666.482.183Hg10760.56290.02620.64286.513.82120.032.143Mn912100.401777.562166.75338.881.47224.240.581Sb31.40.232.423.361.331.730.230.402Mn812100.191626.451953.96463.171.3479.690.26134.80

注：Hg，Au，Ag含量單位為10-9；其他為10-6。

6 找礦遠景區

在對水系沉積物地球化學異常圈定、綜合異常解釋和查證的基礎上，結合區域成礦地質條件、區內礦產地質特征，圈定出具有一定找礦潛力的遠景區3處：金場—銅井一帶金、銅、鐵、汞、銀找礦遠景區、金佛院鉻、銅找礦遠景區和青楊行—孔家湖一帶銅、鉛、鋅找礦遠景區(圖1)。

6.1 金場—銅井一帶金、銅、鐵、汞、銀找礦遠景區

遠景區位于工作區的中東部，面積81.3km2，大致呈EW向展布，區內出露地層為饅頭組、張夏組、固山組、炒米店組等碎屑巖地層。區內NW向斷層、NNE向斷層發育，斷層構造為含礦熱液運移提供了良好的運移通道和有利的儲存空間，已發現的金、銅礦點位于2組方向斷層交會處。侵入巖主要為銅漢莊單元石英閃長玢巖、于山單元二長花崗斑巖、大有單元角閃黑云閃長巖。

遠景區內，該次1∶5萬化探所圈異常較密集分布，并圈出Y4，Y5，Y6，Y7共4處綜合異常；異常主元素為Au，Cu，Mn，Cr；特征組合異常元素有Hg，Ag，Mo，Bi，Sb等。元素套合較好，異常形態規則，強度高、規模大，多數具外、中、內完全的3個濃度分帶。遠景區分布M6，M7，M8，M9，M10五處地磁異常，重力異常主要分布于遠景區東南部，遠景區西北部存在4號遙感異常。

區內寒武紀地層與白堊紀中酸性巖漿巖構造接觸帶內局部可見零星孔雀石化、褐鐵礦化、高嶺土化等特征，該區分布中型金礦床2處，小型金礦床1處，金礦點1處，新發現金礦化點1處；中型、小型銅礦床各1處。非金屬礦產灰巖礦4處，頁巖礦1處，金剛石礦化線索1處，地熱礦點1處。

異常查證發現，寒武紀碎屑巖地層與白堊紀中酸性巖漿巖構造接觸帶內形成矽卡巖化Au，Cu等元素富集；金場、銅井礦區亦在該遠景區中。

該區主攻礦種應是接觸交代矽卡巖型Au，Cu多金屬類礦產。可沿已知銅井、金場礦區外圍擴大范圍勘查。

6.2 金佛院鉻、銅找礦遠景區

遠景區位于工作區的南東部，面積12km2，大致呈NW向展布，區內出露地層為張夏組、固山組等碎屑巖地層。區內NW向斷層、NNE向斷層發育，斷層構造為含礦熱液運移提供了良好的運移通道和有利的儲存空間。侵入巖主要為銅漢莊單元石英閃長玢巖、于山單元二長花崗斑巖。

遠景區內，該次1∶5萬化探有Y10綜合異常，異常主元素為Cr；特征組合異常元素有Ni，Mn，As，Cu等。元素套合較好，異常形態規則，強度高、規模大，多數具外、中、內完全的2個濃度分帶。遠景區分布M13地磁異常。

異常查證發現，地表未見明顯元素富集特征，但由于地質背景與銅井、金場相似，所以深部仍有Au，Cu找礦潛力。該區主攻礦種應是接觸交代矽卡巖型Au，Cu多金屬類礦產。

6.3 青楊行—孔家湖一帶銅、鉛、鋅找礦遠景區

遠景區位于工作區的北東部，面積67km2，大致呈EW向展布，區內出露地層為李官組、饅頭組、朱砂洞組等碎屑巖地層。區內NWW向斷層、NE向斷層發育，斷層構造為含礦熱液運移提供了良好的運移通道和有利的儲存空間。侵入巖主要為銅鐵溝單元斑狀二長花崗巖、于山單元二長花崗斑巖、靳家橋單元角閃閃長玢巖、水牛山單元中粒二長花崗巖。

遠景區內，該次1∶5萬化探所圈異常較密集分布，并圈出Y1，Y3綜合異常，異常主元素為Cu，Pb，Zn，Mn，Cr，Ti；特征組合異常元素有Sn，Co，Ni，Bi，Ag，As等。元素套合較好，異常形態規則，強度相對較高，規模相對較大，多數具外、中、內完全的3個濃度分帶。

遠景區分布M1，M2，M3，M4，M5五處地磁異常，重力異常主要分布于遠景區西邊部、東邊部，遠景區東部存在5號遙感異常。

區內局部斷裂帶內多見高嶺土化、褐鐵礦化等特征，該區分布磁鐵礦化點1處，新發現磁鐵礦化線索1處，新發現鉛礦化線索1處。非金屬礦產石英砂巖礦2處、灰巖礦1處，頁巖礦1處，大型陶土礦1處，新發現小型石英礦1處，礦點1處。

異常查證發現，該區的綜合異常致異常因素主要為斷裂構造破碎帶內高嶺土化、褐鐵礦化，并伴隨Pb，Zn等中溫熱液元素富集；局部具尋找構造熱液型Pb，Zn等礦化體的可能性。

該區主攻礦種應是構造熱液型Pb，Zn多金屬類礦產，可沿已發現成礦界面擴大范圍勘查。

7 結論

(1)水系沉積物地球化學測量可以縮小找礦范圍，快速確定找礦方向。該次水系沉積物測量共圈出8個綜合異常，為工作區地質找礦奠定了基礎。

(2)結合地質成礦理論對綜合異常進行評序、篩選，確定Y5為最具找礦前景的綜合異常。對Y5綜合異常進行查證，發現銅礦化點2處、金礦化點1處，表明水系沉積物地球化學測量在該區具有較好的找礦效果。

(3)在綜合異常分析和查證的基礎上，結合區域成礦地質條件、區內礦產地質特征，圈定出3處找礦遠景區：金場—銅井一帶金、銅、鐵、汞、銀找礦遠景區，金佛院鉻、銅找礦遠景區和青楊行—孔家湖一帶銅、鉛、鋅找礦遠景區。前兩者是尋找構接觸交代矽卡巖型金銅礦的有利地段，第三者具有較好的尋找構造熱液型銅鉛鋅多金屬礦的前景。