沂南賀家溝地區(qū)化探異常特征及找礦方向研究

武斌，孫天柱*，張海瑞，劉繼勇，王秀芬

(1.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021；2.山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250000)

0 引言

沂南賀家溝地區(qū)HS1化探綜合異常是根據(jù)1∶5萬半程幅水系沉積物測量工作圈定，研究區(qū)地球化學景觀分區(qū)屬于低山丘陵區(qū)[1]，地勢總體起伏不大。賀家溝地區(qū)距離沂南金礦區(qū)直線距離僅28km，屬于其外圍地區(qū)[2]。在研究區(qū)內(nèi)開展了1∶5萬水系沉積物測量工作，圈定了主攻礦種Au，Cu等多金屬異常，分析了樣品測量數(shù)據(jù)，總結(jié)了該區(qū)的化探異常特征，明確了下一步的找礦方向。

1 地質(zhì)背景

山東省沂南賀家溝地區(qū)位于鄌郚-葛溝斷裂西側(cè)，魯中隆起的東南邊緣(圖1)[3]，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，致使該地區(qū)地層、巖石等發(fā)生破碎，形成脆弱地帶，給后期巖漿活動和成礦熱液活動提供了有利條件[4]。研究區(qū)內(nèi)出露地層相對簡單(圖2)，寒武紀李官組、朱砂洞組等，在該區(qū)東部呈NW—SE向條帶狀展布，其中佟家莊組地層與下伏新太古代蔣峪單元巖漿巖呈角度不整合接觸，與上覆李官組呈平行不整合接觸[5]。發(fā)育震旦紀土門群佟家莊組[6]，東北部為第四紀沉積物覆蓋，且向東第四系厚度逐漸增厚。

區(qū)內(nèi)巖漿巖以新太古代巖漿巖為主，包括王家溝單元石英閃長巖，蔣峪單元二長花崗巖；中生代燕山晚期巖漿巖多分布在該區(qū)北部，主要為大有單元中細粒閃長巖、大朝陽單元石英閃長玢巖、于山單元二長花崗斑巖。

2 地球化學特征

2.1 元素異常下限

本次水系沉積物樣品各元素數(shù)據(jù)基本符合正態(tài)分布[7]，故可以全區(qū)確定異常下限(表1)[8]。異常下限由平均值加兩倍的標準離差求得[9]。

1—二級單元界線；2—三級單元界線；3—四級單元界線；4—五級單元界線；5—斷層及推測斷層；6—不整合界線；7—凹陷區(qū)；8—隆起區(qū)；9—研究區(qū)；10—昌邑-大店斷裂；11—安丘-莒縣斷裂；12—鄌郚-葛溝斷裂圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置示意圖(據(jù)山東省大地構(gòu)造劃分圖，2014)

2.2 化探異常特征

由賀家溝地區(qū)水系沉積物測量綜合異常圖可以看出(圖2)，該綜合異常中Au，Ag，Cu等主要元素的異常空間分布與中生代燕山晚期侵入巖出露范圍基本一致。Au，Cu，Mo，Sb等元素異常套合性較好，關(guān)聯(lián)性較強。該綜合異常以Au為主元素，特征組合元素為Cu，Ag，As，Mo，Sb，W等；另有Mn，Bi，Sn，Hg元素異常。主元素Au在該綜合異常中異常面積最大為2.35km2,三級濃度分帶較為明顯，Au異常與北部圖幅邊界整體呈倒“凹”型，向北未封閉延伸出界，在Au元素異常中具有4個濃集中心，其中規(guī)模最大的濃集中心峰值為10.1×10-9，平均值為3.6×10-9，襯度2.13；因為Au元素的地球化學屬性較穩(wěn)定，其活動性相對較低[10]，不易形成次生富集現(xiàn)象，這為異常檢查工作提供了思路。Ag異常由3處組成，整體與Au異常交叉嵌套，最北部異常亦未封閉，面積0.61km2，最高具有二級濃度分帶，峰值為213.3×10-9，平均值為152.0×10-9，襯度1.44。Cu異常亦由3處組成，異常形狀與Ag異常相似，且與Au，Ag異常套合性均較好，面積0.48km2，最高具有二級濃度分帶，峰值為156.0×10-6，平均值為8.9×10-6，襯度2.08。其他元素異常特征參數(shù)值見表2。

2.3 組合分類特征

元素之間的組合關(guān)系可以有效反映異常的存在，揭示區(qū)內(nèi)經(jīng)歷的主要地質(zhì)作用[11]、地質(zhì)背景、構(gòu)造環(huán)境、成礦規(guī)律等地質(zhì)特征，因此科學合理的分析和提取元素組合分類，對地球化學異常的解釋、成礦預(yù)測等至關(guān)重要[12]。用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，結(jié)合區(qū)內(nèi)實際地質(zhì)概況，采用因子分析法對大量的原始變量進行降維分析，從而更好地提取區(qū)內(nèi)找礦信息。

表1 主要元素地球化學參數(shù)

對水系沉積物測量樣品數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析[13]，得出相關(guān)系數(shù)矩陣(表3)[14]。由表3可知，Au與As相關(guān)系數(shù)為0.397，呈一般相關(guān)；Ag與Au，Sn，Cu，Bi，Sb，As，Mo，W，Mn等元素相關(guān)系數(shù)集中在0.116～0.213，呈弱相關(guān)；Hg與Au，Sb元素呈弱相關(guān)；Sn與Ag，Cu，Bi，Sb，As，Mo，W相關(guān)系數(shù)為0.143～0.191，呈弱相關(guān)；Cu與Sb相關(guān)系數(shù)為0.36，呈一般相關(guān)；Bi與As，W，Mn元素相關(guān)系數(shù)為0.301～0.488，呈一般相關(guān)，另與Au，Ag，Sn，Cu，Mo也有一定相關(guān)性；Sb與Cu相關(guān)系數(shù)為0.360，呈一般相關(guān)，另與Au，Ag，Hg，Sn，Bi，As，W等呈相關(guān)性；As與Au，Bi，W，Mn相關(guān)系數(shù)為0.397～0.488，呈一般相關(guān)，另與Ag，Sn，Sb，Mo等元素也具相關(guān)性。從表3可以看出，Au，As，W，Bi，Mn元素組相關(guān)性均較為顯著。

1—第四系沉積物；2—寒武紀朱砂洞組；3—寒武紀李官組；4—震旦紀佟家莊組；5—花崗斑巖；6—石英閃長玢巖；7—閃長巖；8—二長花崗巖；9—石英閃長巖；10—角度不整合界線；11—平行不整合界線；12—斷裂；13—產(chǎn)狀；14—Au異常；15—一級濃度分帶；16—二級濃度分帶；17—三級濃度分帶；18—Ag異常；19—As異常；20—Bi異常；21—Cu異常；22—Hg異常；23—Mn異常；24—Mo異常；25—Sb異常；26—Sn異常；27—W異常圖2 賀家溝地區(qū)綜合異常特征簡圖(據(jù)劉繼勇等，2019)

表2 賀家溝一帶綜合異常特征參數(shù)

表3 賀家溝地區(qū)化探元素相關(guān)系數(shù)矩陣

對區(qū)內(nèi)水系樣品化學分析數(shù)據(jù)利用主成分分析法作出旋轉(zhuǎn)因子三維空間載荷分布圖(圖3)[15]，并計算得到主成分特征值、貢獻率和累計貢獻率，結(jié)果如表4所示[16]，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3主因子累計貢獻率達51.52%，說明F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3因子能夠代表大部分水系樣品數(shù)據(jù)信息。

圖3 旋轉(zhuǎn)因子三維空間載荷分布圖解

從圖3、表4中可以看出，所有水系樣品數(shù)據(jù)受組件1、組件2、組件3主成分因子影響，各元素在其三維空間載荷分布圖上明顯分為3個集團。

表4 主成分因子解釋總方差及元素組合特征

集團1包括Au，W，Bi，Mn，As元素，這一元素組合表現(xiàn)出親硫的地球化學親合性，指示層控、低溫熱液富集成礦特征；集團2包括Ag，Sn，Cu，Sb，Mo元素，這一元素組合表現(xiàn)出親硫、親酸性巖的地球化學親合性，指示氣化—熱液階段的富集成礦特征；集團3只有Hg元素，且在主成分因子組件1、組件2、組件3上載荷值均為負值，說明Hg元素成礦指示性較差，這與其揮發(fā)性、絡(luò)合性的地球化學特征有關(guān)。由此可以看出Au，W，Bi，Mn，As這一組合元素可以作為該地區(qū)Au的地球化學找礦指示元素。

2.4 元素分布特征

為了探討元素在不同地質(zhì)體的分布特征及可能與地質(zhì)成礦有關(guān)的地球化學過程，將全區(qū)不同地質(zhì)單元匯水域內(nèi)水系沉積物各元素的統(tǒng)計特征值列表(表5)[17]，并制作每個地質(zhì)單元中各元素均值相對全區(qū)各元素均值比值的對數(shù)曲線圖(圖 4)[18]，可以看出元素的富集、貧化與地層、巖漿巖具明顯的相關(guān)性[19-20]。

表5 全區(qū)及各地質(zhì)單元內(nèi)元素含量特征值參數(shù)

圖4 各地質(zhì)分區(qū)中元素含量變化標準曲線圖

單就地表巖石類型代表的找礦時限來看(暫不考慮各時期地質(zhì)構(gòu)造情況下)，寒武紀地層區(qū)元素分布具有一定波動特征，多數(shù)元素出現(xiàn)小波峰，自寒武系以后基本呈下行或者平穩(wěn)態(tài)勢；第四紀地層元素分布較為平穩(wěn)，波動不大；新太古代嶧山序列和傲徠山序列侵入巖幅值變化亦不大；燕山晚期的沂南序列侵入巖中大多數(shù)元素出現(xiàn)曲線圖中的最高波峰。由上述分析可以初步認為該區(qū)寒武紀地層與中生代燕山晚期侵入巖出露區(qū)的主攻礦種元素富集特征較為明顯。

3 結(jié)論

(1)賀家溝地區(qū)Au與As，W，Bi、Mn異常相關(guān)性明顯，而W，Bi具有親氧、親酸的親合性，推測與中酸性侵入巖具有很大關(guān)系，其中As作為探途元素意義顯著，這可能與區(qū)內(nèi)構(gòu)造中的褐鐵礦化有關(guān)，因表生作用下氫氧化鐵對As有一定吸附作用。異常查證工作階段在該異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多處Au礦化，礦化體多成透鏡狀沿中生代侵入巖與其圍巖接觸帶不均勻分布，其礦化品位亦不均勻，刻槽樣Au元素的品位為(1.0～10.5)×10-6。

(2)區(qū)內(nèi)主攻礦種Au的找礦方向應(yīng)主要圍繞Au元素異常的濃集中心及其周圍的斷裂構(gòu)造帶和中生代侵入巖及其圍巖蝕變帶展開，現(xiàn)階段已經(jīng)取得較好成效。

(3)本文通過研究區(qū)內(nèi)的化探異常的特征，從地球化學勘查角度分析區(qū)內(nèi)成礦有利部位，明確了區(qū)內(nèi)找礦方向，提高找礦效率，為下一步圈定找礦靶區(qū)提供了可靠的依據(jù)。