黑龍江省草帽山—基座山地區地球化學特征及成礦遠景預測

付忠才

(黑龍江省有色金屬地質勘查七〇六隊，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

0 引言

在黑龍江省大興安嶺北部森林沼澤中低山亞景觀區[1]，1∶5萬水系沉積物測量是開展1∶5萬區域礦產調查的必備手段。大量的樣品分析數據往往讓人難以洞察元素間的真正關系，給組合異常圈定及解釋評價帶來困難。利用多元統計方法，不僅可以劃分地球化學背景與異常，還可以描述元素的共生組合規律[2-3]，地球化學數據的統計特征可以刻畫元素的地球化學分布規律[4]，從而指明找礦方向[5-6]。黑龍江省草帽山—基座山地區位于呼瑪縣興隆砂金礦區的南部[7]，區內分布有3處砂金礦床(已停采)及西南溝巖金礦點。該文利用相關性分析、因子分析、聚類分析等多元統計方法及組合異常特征的研究，對呼瑪縣草帽山-基座山地區成礦地球化學特征進行了總結，為開展礦產勘查工作提供參考。

1 研究區地質特征

研究區位于大興安嶺山脈北東端與小興安嶺山脈的北西端接壤處，伊勒呼里山嶺的東端。大地構造位置屬于大興安嶺褶皺造山系大興安嶺早古生代陸緣增生構造帶[8]，處于大興安嶺中段華力西、燕山期鐵、鎢、銀、金、鉬、銅成礦帶的北東端[9]。研究區自寒武紀以來經歷了漫長的沉積地層發育及多期次的強烈的構造巖漿活動，特別是中生代巖漿活動更為強烈，對成礦起到了決定性作用。區內出露的地層主要有寒武紀焦布勒石河組、志留紀—泥盆紀泥鰍河組、二疊紀林西組、白堊紀龍江組和光華組，焦布勒石河組地層出露面積較少，分布在研究區的西北角，巖性為灰綠色粉砂質板巖、變質砂巖；泥鰍河組地層分布在中北部，主要為粉砂巖、砂巖、板巖及凝灰砂巖；林西組地層分布在中北部及東北部，巖性主要為雜色泥質頁巖或泥質板巖、粉砂巖、中細粒砂巖和砂礫巖；龍江組地層出露在草帽山以北，巖性為安山巖及安山質凝灰巖；光華組地層呈大面積出露，巖性為灰白色、灰綠色流紋質凝灰巖、英安質角礫凝灰巖、流紋質角礫凝灰巖、流紋質凝灰熔巖、英安質凝灰熔巖。侵入巖主要有分布在中北部的三疊紀二長花崗巖，望云山一帶的侏羅紀二長花崗巖，西部、西南部的白堊紀二長花崗巖、正長花崗巖。

1—第四系；2—光華組；3—龍江組；4—林西組；5—泥鰍河組；6—焦布勒石河組；7—白堊紀二長花崗巖；8—白堊紀正長花崗巖；9—侏羅紀二長花崗巖；10—三疊紀二長花崗巖；11—地質界線；12—火山機構；13—斷裂構造；14—金礦點圖1 研究區地質礦產簡圖

2 地球化學特征

2.1 樣品的采集、分析

水系沉積物樣品主要采自一級水系溝口、干溝底部及二級水系上游，當一級水系較長時，在水系上游再布置采樣點進行控制，基本使得每個采樣點控制的匯水面積為0.125～0.25km2。為了提高樣品的代表性，每個樣品在采樣點附近(20～30m范圍內)多點采集合成一個樣品，樣品采自水系沉積物分選性差的部位。采樣介質為-10目～+60目的巖屑物質，重量大于250g。樣品總數為2908件，化驗分析工作由黑龍江省地礦局測試中心完成，分析元素為Au，Ag，As，Sb，Bi，W，Mo，Hg，Cu，Pb，Zn 11種。

2.2 元素地球化學參數特征

與全省水系平均值相比：區內Au，As，Sb，Pb元素含量略高于全省平均值；Au元素豐度高于全省平均值，As，Sb，Pb元素略高于全省豐度；其他元素低于全省豐度，在該區有貧化的趨勢。Au元素除在正長花崗巖子區低于全省平均值、林西組子區與全省平均值相近外，其他子區都高于全省平均值。其中焦布勒石河組子區、泥鰍河組子區、二長花崗巖子區分別為全省平均值的2.5，3.5，1.5倍。

與全域平均值相比Au在焦布勒石河組子區、泥鰍河組子區比較富集，其他子區接近或低于全域平均值；其他元素在各子區平均含量與全域差別不大。

表1 研究區元素地球化學參數元素

注：ω(Au)/10-9；ω(B)/10-6

分析元素的變異系數W，Mo，Cu，Pb，Zn元素小于1，離散度較小，含量較集中，富集成礦的可能性較小；Au，Ag，As，Sb，Bi，Hg元素變異系數大于1，離散度大，含量分散。結合區域地質背景看，在該區Au元素可能在局部發生富集，特別是在焦布勒石河組、泥鰍河組、龍江組和光華組地層出露部位富集成礦的可能性最大。

2.3 相關性分析

由元素相關系數統計結果可以看出(表2)，Ag與Cu，Pb，Cu與Pb，Zn，Pb與Zn具有中等的正相關關系，與其他元素相關性較小，表明Ag，Cu，Pb，Zn元素可能來自同一個巖體或同一成礦階段[10]；W，Mo，Bi間具中等的正相關關系，說明它們具有一定的成因聯系；As，Sb，Hg亦具有較好的相關性，只有Au與其他元素相關性差，趨于獨立分布，說明Au成礦作用的發生可能來自某一巖體或形成于某一獨立的成礦階段[11-12]。

2.4 因子分析與聚類分析

為進一步在大量的數據中研究各元素之間相關性及元素空間分布特征，對研究區內所測定元素進行了R型因子分析及聚類分析。

2.4.1 因子分析

通過計算得到了元素因子分析相關結果(表3)，由計算結果可知，前4個因子特征值大于1，方差貢獻率亦大，累計方差貢獻率57.35%，基本可以代表各元素在該區的地球化學信息。因此，把特征值大于1的作為主因子開展研究。

主因子的初始因子模型見表4，由于初始因子模型不符合簡單結構準則，中等負荷載的較多出現不利于對因子進行合理的地質解釋[13-14]，正交旋轉因子負載矩陣比初始因子負載矩陣所反映的元素組合更具合理性和可解釋性[15]。因此使用主成分方法提取因子后，對其進行正交旋轉，得到的正交旋轉因子模型見表4。

表2 各元素相關系數統計

表3 元素因子分析相關結果

表4 元素初始因子與正交旋轉因子模型

由表3和表4可以看出：F1因子的方差貢獻率為22.516%，為研究區占主導地位的因子，元素組合為Ag，Cu，Pb，Zn，在地球化學親和性上看，它們表現為親硫性[16-17]，主要與中酸性巖漿活動及熱液有關，在原生礦床中Ag，Cu，Pb，Zn常常密切共生或伴生。在研究區內Ag，Cu，Pb，Zn主要富集在光華組及林西組地層中，在三疊紀二長花崗巖內也有少量富集。

F2因子代表As，Sb，Hg組合，As，Sb為親硫元素、屬低溫半金屬兩性元素，具有相似的地球化學行為，其與鹵族元素可以直接作用，二者遷移能力強[16]。Hg為低熔點金屬元素，具有很強的遷移能力，擴散能力大，多與構造活動有關[18]。區內As，Sb，Hg主要富集在NE，NW及SN向斷裂附近及灣嶺山北三疊紀二長花崗巖、侏羅紀二長花崗巖外接觸帶附近。

F3因子代表Au元素，Au元素為0價態(原子態)時具親鐵性，以單質金或金屬互化物形式存在；當以正價態陽離子形式存在時，具有親硫性，形成硫化物。Au元素主要富集在光華組、焦布勒石河組、泥鰍河組地層中及侏羅紀二長花崗巖體內，在研究區南部見有砂金及巖金礦體，應為該區的主成礦元素。

F4因子為高溫元素W，Bi，Mo組合，3種元素具有相近的地球化學行為，在中酸性巖漿巖中含量較高[19]，是一組與中酸性巖體或巖漿熱液有關的元素組合類型。在研究區內主要富集在中生代花崗巖體及火山機構中心附近。

2.4.2 聚類分析

根據區內元素R型聚類分析譜系圖可以看出(圖2)，在0.25相似水平上，11種元素可以分成Ag，Pb，Cu，Zn；As，Sb；W，Mo，Bi；Hg，Au等5種元素組合。

圖2 R型聚類分析譜系圖

Ag，Pb，Cu，Zn組合，為中高溫成礦元素，與區內光華組、林西組及三疊紀二長花崗巖關系密切。

As，Sb組合，為低溫成礦元素，常常作為熱液礦床的前暈元素。在區內與斷裂構造及三疊紀、侏羅紀侵入巖關系密切。

W，Mo，Bi組合，為高溫成礦元素，在研究區內與中生代花崗巖及火山噴發關系較為密切。

Hg為低溫元素，地球化學性質活潑，在區內主要富集分布在草帽山附近NE向溝谷斷裂的北側。其與As，Sb地球化學性質相近，且在因子分析中屬同一元素組合，在下文的組合異常特征中將3種元素放在同組內論述。

Au元素在區內與光華組、焦布勒石河組、泥鰍河組及侏羅紀二長花崗巖有關。在研究區內發現的金礦體賦存在花崗斑巖脈中，說明區內Au成礦與花崗斑巖極為密切。

3 元素組合異常特征及解釋評價

3.1 Ag，Pb，Cu，Zn組合異常

由圖3可以看出：在研究區北部為以Pb為主的Pb，Cu，Zn組合異常，各元素異常面積較大、套和較好、具中帶、濃集中心較為突出，分布在光華組(K1gn)與林西組(P3ln)接觸部位；在草帽山西部為Cu，Ag元素組合，具中帶、異常面積較小；灣嶺山南、金礦點附近異常為以Ag為主Ag，Pb，Zn組合異常，異常呈北西向帶狀展布，異常面積較大、各元素套和較好，其東南部發現有金礦體，異常形成可能與巖漿熱液有關。

1—Ag異常；2—Cu異常；3—Pb異常；4—Zn異常；5—金礦點 圖3 研究區Ag-Pb-Cu-Zn水系沉積物測量組合異常

3.2 W，Mo，Bi組合異常

該組合異常多以Mo元素為主(圖4)，北部組合異常呈NE向帶狀分布，主要為Mo，W組合異常，Mo元素異常面積大，單元素異常具中帶，元素間套和中等；南部異常多呈點狀分布在基座山、妙美山等地，多為Mo，Bi元素組合。該組合異常主要見于中生代侵入巖周圍及火山機構中心附近，推測其形成與巖漿熱液活動有關。

1—Mo異常；2—W異常；3—Bi異常；4—金礦點圖4 研究區W-Mo-Bi水系沉積物測量組合異常

3.3 As，Sb，Hg組合異常

該類組合異常在區內呈大面積分布，As，Sb元素套和好、分帶清楚，具多個濃集中心。Hg異常多分布在As，Sb異常邊部或呈小面積分布在As，Sb異常內(圖5)。在金礦體出露部位發育有As，Sb，Hg組合異常，在該區可以作為尋找Au礦體的指示元素。

3.4 Au元素異常

Au元素異常多具中帶，濃度分帶清晰、濃集中心突出。NE向、NW向帶狀分布在研究區的西部(圖6)，其次分布在研究區西北角焦布勒石河組。在南部的異常中發育有金礦體，是研究區內主要成礦元素。巖金礦體圍巖為光華組英安巖，推測礦源層為焦布勒石河組、泥鰍河組地層，巖漿熱液活動為金的富集提供了熱源條件[20-23]。

1—As異常；2—Sb異常；3—Hg異常；4—金礦點圖5 研究區As，Sb，Hg水系沉積物測量組合異常

1—Au異常；2—金礦點圖6 研究區Au水系沉積物測量異常

4 結論

(1)通過分析研究區內Au元素豐度高于全省平均值，其他元素略高或低于全省平均值；Au，Ag，As，Sb，Bi，Hg元素變異系數大于1，特別是Au的變異系數為5.886，在區內富集成礦的可能性最大。

(2)通過對區內元素的相關性分析、因子分析及聚類分析，可以將11種元素劃分成4種元素組合：Ag，Pb，Cu，Zn組合與巖漿熱液活動有關；W，Mo，Bi組合與中生代酸性巖漿侵入、噴發關系密切；As，Sb，Hg組合與構造及熱液活動密切相關，是區內尋找金礦體的前暈元素；Au與其他元素相關性差，趨于獨立分布。

(3)Au為該區的主要成礦元素，異常強度較高、濃度分帶明顯，具有Au異常的酸性脈巖發育地段是尋找金礦體的有利部位。