巖屑測量在新疆卡特巴阿蘇金銅礦勘查中的應用

尹高科，神 元，衛江旗，呂星海

(河南省地質礦產勘查開發局 第四地質勘查院，河南 鄭州 450001)

2004—2005年，新疆地礦局第一區域地質調查大隊在阿爾夏騰別力其爾幅新源林場地區開展過2幅1∶10萬化探普查，圈定出綜合異常29個，其中的“14乙”綜合異常顯示出高—中—低溫熱液元素并存的組合特征，具明顯濃集中心，地表查證發現銅藍，認為有必要進一步評價該異常[1-3]。根據礦區地貌景觀特征，此次化探工作采用1∶2萬巖屑測量，以200 m×20 m的網度、4～20目采樣粒級及采樣層位為C層的工作技術方法。此工作方法技術組合不僅能有效地排除風成物質的干擾，又能較好地反映不同元素在該粒級段中的元素含量，捕獲更多、更豐富的地球化學異常信息。共采集巖屑樣3 082件，圈出單元素異常341個，綜合異常11個；分解1∶10萬“14乙”綜合異常縮小了找礦靶區，提出地球化學找礦標志；通過地質剖面實測、中—大比例尺地質測量、槽探等評價工作，圈出長2.1 km、寬160～680 m金銅礦化蝕變帶，初步圈定金礦體11個[4-5]，標志著卡特巴阿蘇特大型金銅礦的發現。

1 地質背景

礦區位于哈薩克斯坦—準噶爾板塊和塔里木—華北板塊之間的那拉提—紅柳河縫合帶，大地構造上屬于中天山構造帶那拉提早古生代島弧帶，以那拉提南緣斷裂為界，北部為中天山構造帶，南部為塔里木板塊被動大陸邊緣[6-7]。在伊犁地塊內以那拉提北緣斷裂為界，北部為伊犁地塊二疊紀裂谷帶，南部為中天山構造帶。區內出露地層主要為下元古界、石炭系和長城系(圖1)[4]。區內二疊—泥盆紀巖漿侵入活動強烈，主要以石炭紀侵入巖為主，主要分布于那拉提山一帶，南北分別以那拉提南緣、北緣斷裂為界。區內斷裂主要為那拉提南、北緣斷裂，主要沿那拉提山一帶發育，總體呈NEE向。

圖1 新疆卡特巴阿蘇一帶區域地質簡圖Fig.1 Simplified geological map of Katba′asu area，Xinjiang

礦區位于那拉提北緣斷裂南側，出露地層主要有上志留統巴音布魯克組和第四系。巴音布魯克組主要巖性有基性—中酸性凝灰巖、灰巖、大理巖等。礦區古生代侵入巖極為發育，主要分布于研究區的東南部，巖性主要為中細粒堿長花崗巖、中粗粒二長花崗巖、花崗閃長巖、閃長(玢)巖等(圖2)[2，4]。

圖2 新疆卡特巴阿蘇金礦區地質簡圖Fig.2 Simplified geological map of the Katba′asu gold deposit，Xinjiang

2 區域地球化學特征

2004—2005年，新疆地礦局第一區域地質調查大隊在阿爾夏騰別力其爾幅開展了2幅1∶10萬化探普查，圈定出單元素異常356個、綜合異常29個。其中 “14乙”綜合異常位于該區，該異常以Au、Cu為主，伴生有Ag、Bi、Pb、W、Sn等元素異常，Au異常強度高、規模大，具有多個明顯的濃集中心，濃度分帶清晰，極大值分別為581.6×10-9、319.1×10-9、6.1×10-9和3.5×10-9。

南部Au異常極大值分別為319.1×10-9，平均值71.33×10-9，具有三級濃度分帶，面積2.26 km2，在其上游發現卡特巴阿蘇金銅礦床；北部Au異常極大值僅為3.5×10-9，但異常面積較大，其內發現銅金礦化線索。

Cu異常面積較大，達15.41 km2，極大值僅為378.93×10-6，平均值87.96×10-6，具有二級濃度分帶，在其上游發現環形山銅鐵多金屬礦化蝕變帶；Ag、Bi、W、Sn等元素異常強度較高、規模較大，具有多個較明顯的濃集中心和清晰濃度分帶特征；Pb異常強度低、規模小，且分布零星。

該異常元素組合較為復雜，顯示高—中—低溫熱液元素組合特征，具有較好的找礦前景(表1)。

表1 “14乙”綜合異常特征Tab.1 "14B" comprehensive anomaly characteristics

3 1∶2萬巖屑地球化學測量工作方法

巖屑地球化學測量是以巖屑為采樣介質的地球化學勘查工作，主要應用在區域地球化學勘查與背景研究、成礦帶地球化學勘查、礦區地球化學勘查以及礦床成因研究等。此次巖屑地球化學測量主要針對區域化探異常開展工作，確定礦體空間部位、追蹤盲礦，依據典型礦床成礦地球化學分帶特征判別找礦靶區剝蝕程度和賦礦深度，為實施深部工程驗證提供依據。

礦區地處新疆維吾爾自治區西天山西段那拉提山北坡，為高寒山區，屬北溫帶大陸性半干旱高寒山地球化學景觀區特征，切割強烈、溝壑發育、交通不便。根據前人在類似景觀區的地球化學勘查方法技術研究成果和勘查效果，為了更有效地排除風成沙和風成土的干擾，此次化探工作采用1∶2萬巖屑地球化學測量，測量網度參照1∶1萬化探測量標準，確定測線間距為200 m、測點間距20 m。采樣粒級為4～20目。樣品一般采集在距地表20～50 cm深處土壤的C層(母質層)中的細粒物質，盡量采自同一介質、同一層位物質，在測定的采樣點線距的1/10范圍內采樣，由3～5個點采樣組合成一個樣。過篩后的質量應不少于150 g。取樣面積20 km2，采巖屑樣3 038件。分析項目為Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi共11種元素。

此工作方法技術組合不僅能有效地排除風成物質的干擾，又能反映不同元素在該粒級段中的元素含量，捕獲更多、更豐富的地球化學異常信息。

4 礦區地球化學特征

此次化探工作主要針對卡特巴阿蘇地區1∶10萬水系沉積物“14乙”綜合異常中Au、Cu異常開展1∶2萬巖屑測量。通過1∶2萬巖屑地球化學測量，Cu、Au、Pb、Zn、Ag、As等元素明顯富集(表2)。

表2 1∶2萬巖屑測量元素化探參數Tab.2 Geochemical parameters of 1∶ 20 000 cuttings survey

Cu平均值33.36×10-6，最大值達11 024.00×10-6，Au平均值為6.67×10-9，最大值大于1 500×10-9，Cu、Au等元素濃集中心進一步明確。在工作區共圈定單元素異常341個，綜合異常11個，以Au為主綜合異常5個、以Cu為主綜合異常6個。

4.1 元素的分布特征

(1)Au元素高背景分布在礦區東南角金礦區和西北部環形山一帶，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段第一巖層和酸性侵入巖，主要受北東向和北北東向斷裂構造控制；背景和低背景多分布于工區中部和南部，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段第二巖層、第三巖層和上志留統巴音布魯克組。

(2)Cu、Ag、Pb、Zn、Mo五種元素的分布具有很強的相似性，高背景多分布在工區中部，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段和上志留統巴音布魯克組，主要受北東向斷裂構造和地層控制；背景和低背景多分布于工區東部和西北部，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段第二巖層、第三巖層和酸性侵入巖。

(3)W、Sn、Bi三種元素的分布有一定的相似性，高背景多分布在工區中部，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段第一巖層、第二巖層和酸性侵入巖，主要受北東向斷裂構造控制；背景和低背景多分布于工區東部和西北部，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段第二巖層、第三巖層和上志留統巴音布魯克組。

(4)As、Sb二種元素的分布有一定的相似性，高背景多分布在工區中部和南部，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段第一巖層、第二巖層和上志留統巴音布魯克組，主要受地層控制；背景和低背景多分布于工區東部和西北部，出露下石炭統大哈拉軍山組第二巖性段第二巖層、第三巖層和酸性侵入巖。

4.2 單元素異常圈定

以單元素地球化學圖和原始數據圖為基礎，按照累積頻率>90%確定異常下限，結合礦區地質特征圈定各單元素異常，工區內共圈出單元素異常341個(表3)。

表3 單元素異常Tab.3 Single-element exceptions

4.3 綜合異常特征

礦區內共圈出綜合異常11個(表4)，以Au為主綜合異常5個、以Cu為主綜合異常6個。通過異常查證，在YS-10異常內發現卡特巴阿蘇金銅礦床，現將YS-10異常(表5)詳述如下。YS-10綜合異常位于工區東南角，呈北東東向條帶狀分布，長2.1km，寬160～680m，面積0.859km2，異常區巖性以晚泥盆世碎裂巖化花崗巖、二長花崗巖為主和花崗閃長巖為主，局部見有上志留統巴音布魯克組的大理巖化灰巖、凝灰巖，分布有那拉提北緣斷裂以南的北東東向次級斷裂破碎帶，蝕變以褐鐵礦化、黃鐵礦化、硅化、黃鉀鐵礬化為主，絹云母化和綠簾石化次之。該異常以Au為主，伴生Ag、Cu、Pb、Zn、W、As異常，異常南西端未封閉。其中，Au-36號異常，面積為0.321 km2，最大值為1 400×10-9，平均值為203.4×10-9，具有強度高、規模大和三級濃度分帶特征，與Ag、Cu、Pb、W異常相互套合較好；Au-50號異常，面積為0.056 km2，最大值>1 500×10-9，平均值678.7×10-9，具有強度高和三級濃度分帶特征，與Cu、Zn、W異常相互套合較好。通過異常查證，發現了卡特巴阿蘇金銅礦床。

表4 1∶2萬巖屑測量綜合異常特征Tab.4 Comprehensive anomaly characteristics of 1∶20 000 cuttings survey

表5 YS-10綜合異常特征Tab.5 Comprehensive anomaly characteristics of YS-10

4.4 礦區微量元素特征

在遠離礦區未受熱液活動影響的區域，對1∶2萬巖屑樣進行分類統計，在巴音布魯克組灰巖內選擇了97件樣品，凝灰巖內選擇了59件樣品，在晚泥盆世二長花崗巖內選擇了69件樣品，堿長花崗巖內選擇了119件樣品；針對Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi等11種元素背景特征進行了統計(表6)。

表6 主要巖性微量元素背景值特征Tab.6 Background value characteristics of trace elements in major lithologies

通過與西天山和新疆全區背景值進行對比[8-11](表6)，可以看出金礦區大哈拉軍山組凝灰巖中11種元素整體富集；在金礦區晚泥盆世堿長花崗巖中，除Au富集外，其他10種元素整體虧損；在金礦區晚泥盆世二長花崗巖和巴音布魯克組灰巖中，11種元素與區域背景值相似，未見明顯的異常。

與礦區主要巖性背景值相比，卡特巴阿蘇金礦床內與金相關元素明顯富集，說明了是由于熱液活動使成礦元素活化、遷移，并在有利部位富集成礦。

5 結論

(1)區內通過巖屑地球化學測量方法較為準確地驗證了1∶10萬地球化學普查中的“14乙”綜合異常；并發現區內11個綜合異常，其中YS-10綜合異常直接為卡特巴阿蘇金銅礦的發現指明了方向。YS-10綜合異常內，各個元素異常清晰，異常顯示明顯，呈北東向條帶狀分布，與區內北東向的主要含礦、控礦構造走向基本一致，且與實際地質構造內容相符。

(2)YS-10綜合異常元素主要為Au、Ag、As、Cu、Pb、Zn、W、Bi，中溫元素含量較為突出，其中一般認為的As、Sb低溫元素和W、Mo高溫元素含量不高；根據綜合異常圖分析可知，含礦熱液可能沿構造由西南向東北方向運移，導致異常區內東北方向中溫異常顯示較為明顯，或者可能東北向西南方向逐步埋藏變深。

(3)通過區內巖屑地球化學測量結果分析，區內不同地層各個元素含量之間也存在明顯差異。區內二長花崗巖顯示了本質特征，總體上與新疆全區、西天山地區元素含量較為一致，W、Mo元素含量較高。凝灰巖中的各個元素含量都高于其他對比區內的元素含量，可能為區內凝灰巖成巖階段、地質背景等因素導致其本身元素含量較高，與區內其他綜合異常的發現較為吻合；區內的堿長花崗巖除了Au元素含量富集外，其他元素含量有明顯缺失。筆者認為，這主要是熱液運移與沉淀過程中，對堿長花崗巖進行了改造，使得其充分分異，并在局部富集，對成礦起到了積極作用。

(4)巖屑測量研發于20世紀80年代，針對其方法和找礦效果，前人做過大量研究。依據巖屑地球化學測量的異常特征，可以快速、準確、有效地圈定礦化蝕變帶的范圍，結合地質、物探手段可為進一步勘查評價及深部鉆探驗證工程提供依據。實踐證明，巖屑測量在該區礦產勘查中效果顯著，能快速確定找礦靶區，為地質找礦提供直接可靠的信息，在找礦勘查中具有良好的應用價值。此次巖屑測量在高寒山區中大比例尺找礦中行之有效，為同類型地球化學景觀區找礦提供了借鑒。