黑龍江省漠河地區1∶5萬水系沉積物地球化學特征及找礦方向

王冶，董峰，張坤，梁坤，王東暄

（黑龍江省第五地質勘查院，黑龍江 哈爾濱 150090）

0 引言

大興安嶺成礦帶是中國重要的成礦帶之一，受古亞洲成礦域和濱太平洋成礦域的影響，巖漿、構造活動劇烈，區域成礦潛力巨大（邵積東等，2007；肖克炎等，2016），近年來在此區域找礦成果突出，發現一系列大型-超大型礦床（牛樹銀等，2008；邵積東等，2009；李俊建等，2015），主要礦種包括Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo等。研究區處于漠河縣西南50 km處，坐標范圍為東經121°45′～122°15′，北緯52°30′～52°40′。位于大興安嶺成礦帶北側，處于額爾古納Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au成礦亞帶（Ⅳ）（馬玉波等，2016），富克山 -霍洛臺Cu-Mo-Au礦集地（Ⅴ）內，成礦地質條件優越，是尋找熱液型多金屬礦的有利地段。

2008—2012年，由黑龍江省地調院實施完成了1∶25萬《漠河縣幅》區域化探工作（李中會等，2012①），在研究區圈定甲1類異常1處，乙2類異常2處，乙3類異常2處，具尋找Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo礦產潛力，為進一步找礦奠定了基礎。本文根據研究區1∶5萬水系沉積物地球化學測量成果，開展水系沉積物地球化學特征的研究，單元素異常、綜合異常的圈定，結合因子分析，建立了地球化學找礦模型，為研究區提供下一步找礦方向。

1 研究區地質概況

1.1 研究區地質特征

研究區地層出露新元古界興華渡口巖群興華巖組和第四系全新統河流松散洪沖積物。興華巖組受后期構造作用和巖漿侵入作用影響，巖石相互間多為斷層接觸或脈巖切割，呈孤島狀或捕虜體零星分布（圖1），巖性主要為大理巖。第四系全新統河流松散洪沖積物主要分布在區內河床中，主要由粘土、細砂、粗砂、細礫、粗卵石組成。

圖1 研究區大地構造位置（a）及地質簡圖（b）（據王東暄等，2019②）

研究區巖漿巖分布廣泛，主要有中元古代花崗質片麻雜巖；寒武紀—中奧陶世二長花崗巖；晚三疊世正長花崗巖；早侏羅世細粒石英閃長巖、細中粒石英二長巖、中?；◢忛W長巖、細中粒二長花崗巖、細中粒似斑狀二長花崗巖；晚侏羅世中細粒（似斑狀）二長花崗巖、中細粒正長花崗巖。研究區脈巖較發育，主要有流紋斑巖、閃長玢巖、花崗斑巖等。

研究區整體分為SN 向、NE 向、NW 向3 組構造，以斷裂為主，在斷裂兩側發育次級斷裂。NW、NE向斷裂為區域上主要的導礦、容礦構造。北東向斷裂主要有霍洛臺山斷裂（F1）、霍洛臺河斷裂（F3）等。

1.2 區域典型礦（點）床特征

研究區內典型的礦床主要有：霍洛臺Ⅰ區南銅鉬礦床、霍洛臺Ⅱ區銀鉛鋅礦床、霍洛臺Ⅳ區鉬銅礦床，礦床主要特征見表1。

表1 研究區典型礦床特征一覽表

霍洛臺Ⅰ區南銅鉬礦床處于研究區北東角，礦體受NNE向次級構造控制，多發育于似斑狀二長花崗巖內，以銅礦化為主，礦床處于本次1∶5萬水系HS-5綜合異常內。霍洛臺Ⅱ區銀鉛鋅礦床處于研究區中東部，礦體受NNW向次級構造控制，處于新元古界興華渡口群與似斑狀二長花崗巖接觸帶附近糜棱化石英閃長巖內，以鉛鋅銀礦化為主，處于本次1∶5萬水系HS-8綜合異常內?；袈迮_Ⅳ區鉬銅礦床處于研究區中南部，礦體受NNE向次級構造控制，發育于似斑狀二長花崗巖內，以鉬礦化為主，處于本次1∶5萬水系HS-11綜合異常內。

2 元素地球化學特征

2.1 樣品采集與分析

水系沉積物地球化學測量比例尺為1∶5萬，采樣密度為4～5個點/km2，由黑龍江省第四地質勘察院完成。全區共采集水系沉積物樣品2380件，測試Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、W、Mo、Sn、Hg等十二種元素，分析測試由黑龍江省第四地質勘察院承擔，分析方法、檢出限見表2。

表2 分析方法及檢出限

2.2 水系沉積物地球化學特征參數

對研究區水系沉積物分析結果利用SPSS軟件進行數據處理（薛薇，2004），對其特征參數進行了統計（表3），結果顯示區內各元素平均值均較高，Au、Ag、Pb、As、Sb、Bi、W、Mo元素平均值高于中國水系沉積物背景值，說明區內這些元素與中國水系沉積物背景值相比，均發生了不同程度的富集。各元素的偏度值均較大，呈明顯的右偏特征，說明數據右端有較多的極端值，數據離散程度強，以Au、Pb、As、Sb、Mo、Hg數據離散程度最強；元素的峰度值除Sn外，其他元素均較高，呈明顯的尖頂峰狀，元素的分布形態較陡，說明除Sn元素外，其余元素數據受特高值影響較大，離散程度強，在成礦有利地段易富集成礦。

表3 研究區水系沉積物地球化學參數統計

根據各元素的標準離差特征可知，Au、Cu、Pb、Zn、As、Sb標準離差值大于10，說明這些元素數據波動劇烈，元素活動性強；Ag、Bi、Sn、Hg標準離差數值較低，說明元素數據波動較為穩定，其元素活動性較差。在各元素的變異系數中，Sb元素變異系數最大，As和Au元素次之；Au、Cu、Pb、As、Sb、Bi、W、Mo變異系數均大于3，表明這些元素數據波動劇烈，元素活動性最強，屬于強分異型，在成礦有利部位極易富集成礦；Ag、Zn、Hg變異系數在1～2之間，元素活動性較強，屬于分異型；Sn元素變異系數在0.25～0.5之間，屬于不均勻型，元素活動性較差。根據各元素濃集系數可知，在不同的酸性和堿性環境中，除了Sn元素沒有明顯的富集外，其余元素均在本區土壤中次生富集明顯，屬于富集型。

2.3 單元素異常

研究區元素異常下限的計算方法為：先將數據轉換為對數，迭代剔除大于X+3S的數值和小于X-3S的數值，使剔除后的數據服從對數正態分布。最后采用T=X+2.5S公式計算異常下限，返回異常下限真值，其中，X為迭代剔除特高值和特低值后數據的背景平均值；S為標準離差；T為異常下限。本文將異常下限、2倍異常下限、8倍異常下限作為外帶、中帶、內帶的分帶值（表4），圈定了單元素異常（圖2）。

表4 元素異常濃度分帶表

由單元素異常圖（圖2）可以看出，Au、Cu、Pb、Mo元素異常規模大，強度高，為研究區的目標礦種；Cu、Mo元素異常主要呈北東向分布于研究區中部，Cu元素異常主要分布于Mo元素異常外圍，局部有一定程度的重疊；Pb、Zn、Ag元素異常呈北東向分布于研究區中部，各元素異常套合較好，異常面積大于高溫元素W、Mo、Bi等，且多疊加于高溫元素異常之上。Au、As、Sb、Ag、Cu、Pb、Bi、W、Mo元素具內帶，Cu元素最高值為355.3×10-6、Pb元素最高值為7329.6×10-6、Mo元素最高值為226.51×10-6、Au元素最高值為507.8×10-9；Sn、Hg元素異常較弱。Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo元素異常分布位置大致相同，整體呈北東向展布，與物探工作推斷的北東向斷裂走向一致；Au元素異常主要呈北東向分布于研究區東南側和北西側，與其余元素異?？臻g分布關系不大，但在成因上可能具有一定聯系；Sn、Hg元素異常較弱，分布無明顯規律。

圖2 研究區水系沉積物測量單元素異常圖

2.4 組合異常

本文根據水系沉積物分析元素相關性和因子分析確定元素組合。利用IBM SPSS Statistics19軟件完成了元素相關系數矩陣（表5）和因子分析正交旋轉載荷表（表6）。

表6 研究區因子分析正交旋轉因子載荷矩陣

通過水系沉積物元素相關系數表5可知，Ag-Pb、Ag-Zn、Ag-As、Ag-Sb、Ag-Bi、Pb-As、Pb-Sb、Pb-Bi、As-Sb、As-Bi、Sb-Bi具有較高的相關性，其中以Pb-As、Pb-Sb、As-Sb相關性最高，相關系數分別為0.948、0.947、0.999。

表5 研究區元素相關系數矩陣

本文以特征值大于0.9的標準，采用主成份分析法提取了5個主因子，即5個元素組合，并根據單元素異常圈定規則圈定了因子得分等值線圖（圖3）。

圖3 研究區水系沉積物地球化學測量因子得分等值線圖

F1因子為As-Sb-Pb-Bi-Ag組合，為區內主要的成礦元素組合，其中As、Sb元素相關系數達0.999，為前緣元素組合類型，As、Sb元素分布情況充分體現了低溫元素的易遷移特征（劉洪等，2015）；Bi、As是與中酸性巖漿作用有關的熱液硫化物礦床中的伴生元素，其在早期的巖漿中含量較低（陳力子等，2015），說明本區成礦的多期性和復雜性；Pb元素為親硫元素，為本區主要成礦元素，與區內已發現的鉛礦化相符，Pb元素從超基性巖到花崗巖含量不斷增加，其成礦與研究區內酸性侵入巖體有關。該元素組合主要分布于早侏羅世中（細）粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖巖體內，呈北東向展布，說明該組合異常或鉛礦化受酸性侵入體和北東向構造及次級構造控制，是尋找熱液型礦床的有利部位。

F2因子為Hg-Cu-Ag-Zn中低溫元素組合，Cu、Ag、Zn為親硫元素，是與中低溫熱液金屬硫化物成礦作用有關的成礦元素組合，而在中低溫熱液硫化物礦床中Ag易與Cu、Zn共生（張運強等，2015）。Hg元素多與構造活動有關（宋昊等，2015）。因此，Hg-Cu-Ag-Zn元素組合反映了區內與構造作用有關的Cu、Ag、Zn礦產分布規律。該元素組合主要分布于早侏羅世中（細）粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖巖體內，少部分分布于新元古代二長質花崗片麻巖范圍內。

F3因子為Sn-W-Zn中高溫元素組合。Sn、W為高溫元素，W為中等可溶元素，Sn為不可溶元素，在表生作用中W、Sn化合物具難溶、化學性質穩定的特征，主要以物理風化和機械搬運為主。Sn、W元素組合可能反映區域內含Sn、W元素較高的酸性巖體的分布特征。Zn元素活動性相當高，遷移能力強，在水系沉積物中易形成異常，所以它可能在各種元素組合中出現（戴慧敏等，2010）；該元素組合主要分布于早侏羅世中細粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖內，少部分分布于新元古代二長質花崗片麻巖范圍內，可以發現該元素組合受北東向和北西向兩組構造控制。

F4因子為Mo單元素組合，為區內成礦元素組合，其因子高分分布區與Mo異常分布區一致，在Mo異常值區發現多條鉬礦體，因此，該元素組合反映了區內鉬礦化分布特征。該元素組合主要分布于早侏羅世中細粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖內，少部分分布于新元古代二長質花崗片麻巖范圍內。

F5因子為Au單元素組合，其分布與Au單元素異常分布范圍一致，主要分布于早侏羅世中細粒二長花崗巖和中細粒似斑狀二長花崗巖內。

F1、F2、F4、F5因子在空間上分布具有分帶性，F1、F2、F4因子主要為中高溫成礦元素組合，沿研究區中部北東向構造分布，具有高度重疊的特征，說明其在成因上具有一定的聯系；F5因子為低溫成礦元素組合，呈北東向分布于F1、F2、F4因子所在空間的外圍，暗示其成因上具有較強的聯系。F1、F2、F4、F5因子在空間上分布的分帶性，可能代表一套由高溫元素Mo，到中溫元素Cu-Pb，再到低溫元素Au的成礦系統，與研究區已發現的斑巖型成礦系統相符。

2.5 綜合異常

根據各元素與成礦地質體的關系、各元素的套合情況，在研究區共圈定17個綜合異常（圖4）。其中以HS-1、HS-5、HS-6、HS-8、HS-11、HS-12、HS-15異常規模大、套合好、強度高、異常元素種類多。HS-9綜合異常為金單元素異常，異常強度高。

圖4 研究區綜合異常圖

HS-1綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖，主要由F1（As-Sb-Pb-Bi-Ag）和F2（Hg-Cu-Ag-Zn）兩個元素組合，19個單元素異常構成，異常面積約11.7 km2，兩種元素組合相互套合，顯示其同源特征；Cu、Pb異常規模大，強度高，具尋找銅鉛礦產潛力。

HS-5綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖，由F2：Cu-Ag和F5：Au兩個元素組合，3個單元素異常構成，異常面積約2.1 km2，異常濃集中心明顯，均與Cu元素套合，Cu異常強度高，具內帶，該綜合異常為霍洛臺斑巖型銅鉬礦床出露位置，見多條銅礦體。

HS-6綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖和中細粒花崗閃長巖，由F5：Au和Hg元素組合，3個單元素異常構成，異常面積約7.1 km2，Au元素異常具內帶，強度高，規模大，具尋找金礦產潛力。

HS-8綜合異常為霍洛臺銀鉛鋅礦所處位置，見多條鉛鋅礦體，主要由F1：Ag-Pb-As-Sb-Bi元素組合，18個單元素異常構成，異常面積約21.0 km2，局部出現F5：Au、F2：Ag-Cu-Zn、F4：Mo元素異常，但多與F1：Ag-Pb-As-Sb-Bi元素組合套合，異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖和新元古代二長質花崗片麻巖，異常濃集中心處于兩種巖性的接觸帶處，顯示其來源的復雜性。

HS-9綜合異常出露早侏羅世中細粒似斑狀二長花崗巖，由F5:Au元素組合構成，異常面積約2.1 km2，金異常強度高，具內帶，最高值117.0×10-9，經地質調查發現，該區巖石硅化、絹云母化、黃鐵礦化發育，說明該區熱液活動強烈，具有很好的找Au礦產潛力。

HS-11綜合異常出露早侏羅世中（細）粒二長花崗巖，主要由F4：Mo、F1：Pb-Bi、F2：Cu-Zn三種元素組合，17個單元素異常構成，異常面積約17.3 km2，Mo、Bi異常強度高，其余元素異常強度中等，異常均以Mo元素異常為濃集中心，鉬異常濃集中心處為霍洛臺鉬銅斑巖型礦床位置，見多條鉬礦體。

HS-12綜合異常出露早侏羅世中（細）粒二長花崗巖和新元古代細粒石英閃長巖，異常主要由F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag、F2：Cu-Ag-Zn、F4：Mo異常，29個單元素異常構成，異常面積約19.7 km2，異常套合散亂，暗示異常受多期熱液活動影響；As、Sb等前緣元素異常不明顯，可能受剝蝕作用影響，Ag、Pb、Zn異常規模大，但強度中等，該異常具尋找斑巖型鉬、熱液型鉛鋅礦產潛力。

HS-15綜合異常出露早侏羅世中（細）粒二長花崗巖，主要由F1：Pb-Bi-Ag和F2：Cu-Zn兩個元素組合，11個單元素異常構成，異常面積約10.7 km2，兩種元素組合套合較好，顯示其同源特征，該異常Cu、Pb異常規模較大，具尋找其礦產潛力。

3 地球化學找礦模型及找礦靶區

3.1 地球化學找礦模型

結合研究區典型礦床及水系沉積物異常特征，總結了區內地球化學找礦模型。

（1）地質找礦標志：①賦礦巖性，似斑狀花崗巖和各類斑巖；②斷裂構造，銅礦體與北北東向及其次生構造關系密切、鉬和鉛鋅礦體與北西向及其次生構造關系密切；③圍巖蝕變，主要表現為中心硅化和絹云母化帶，向外過渡為絹云母化、鉀化、綠泥石化、褐鐵礦化帶，外圍為泥化帶。

（2）水系沉積物地球化學標志：霍洛臺斑巖型銅鉬礦床所處位置均為銅、鉬異常內帶，因此，區域上銅、鉬礦床最直接的地球化學找礦標志為銅、鉬異常內帶；而銀鉛鋅礦床地球化學找礦標志為F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag和F2：Hg-Cu-Ag-Zn因子元素組合異常部位。

3.2 找礦方向

研究區內已發現的礦床有斑巖型銅鉬礦床、斑巖型鉬銅礦床和中低溫熱液型鉛鋅礦床，整體呈北東向分布，與物探推斷斷裂方向一致，中低溫熱液型鉛鋅礦床分布與斑巖型銅鉬礦床外圍，整體構成了一個斑巖型成礦模型，因此斑巖型銅鉬礦床附近鉛鋅異常較好處具有很好的尋找熱液型鉛鋅礦產潛力，而其外圍金銀異常較好處具有很好的尋找熱液型金銀礦產潛力。

3.3 找礦靶區

根據地球化學找礦模型，共確定兩種類型找礦靶區（圖5）：①斑巖型銅或鉬、熱液型鉛鋅找礦靶區，靶區主要出露早侏羅世二長花崗巖和似斑狀二長花崗巖，脈巖發育，受北東和北西向兩組構造控制，地球化學特征主要表現為Cu、Mo異常內帶，并伴有F1：As-Sb-Pb-Bi-Ag和F2：Hg-Cu-Ag-Zn因子元素組合異常，異常區內巖石見有明顯的鉛鋅礦化、硅化和褐鐵礦化，局部見有孔雀石化，是尋找斑巖型銅鉬和熱液型鉛鋅礦產有利區域；②低溫熱液型金礦找礦靶區，靶區主要出露早侏羅世二長花崗巖和似斑狀二長花崗巖，脈巖發育，受北東向構造控制明顯，地球化學特征表現為F5：Au組合異常明顯，具Au異常內帶，巖石內石英脈發育，經化學分析，Au元素具礦化顯示，異常區巖石發育硅化、絹云母化、黃鐵礦化，是尋找熱液型金礦產有利區域。

圖5 找礦靶區示意圖

4 結論

（1）研究區單元素異常特征顯示，Au、Cu、Pb、Mo元素異常規模大，強度高，為區內目標礦種；共圈定17個綜合異常，其中HS-1、HS-6、HS-9、HS-12、HS-15綜合異常找礦潛力巨大。因子分析將元素共分成5個組合。

（2）結合研究區典型礦床及水系沉積物異常特征，建立了地球化學找礦模型，并認為研究區存在一套由高溫元素Mo，到中溫元素Cu-Pb-Zn，再到低溫元素Au-Ag的成礦系統，與典型的斑巖型成礦系統一致。

（3）根據地球化學找礦模型，確定了斑巖型銅或鉬、熱液型鉛鋅找礦靶區及低溫熱液型金找礦靶區。

注 釋

①李中會,于祥權,蘇航,魏巍,李凱,朱明星,魏豐.2012.中華人民共和國1∶25萬漠河幅、漠河縣幅區調地質調查報告[R].黑龍江省地質調查研究總院.

② 王東暄,梁坤,王冶,董鋒.2019.黑龍江省1007高地幅、1003高地幅1∶5萬區域地質礦產調查[R].黑龍江省第五地質勘查院.