寧夏中衛市香山東北麓地球化學特征及找礦前景

王澤晶，唐媛

（1.寧夏回族自治區基礎地質調查院，銀川 750021；2.寧夏回族自治區地質博物館，銀川 750011）

香山位于寧夏中西部，地處鄂爾多斯高原與黃土高原的銜接地帶，具有較好的地質條件，長期以來都是寧夏開展礦產資源調查評價的重點，發現了眾多的找礦線索。此前研究區地球化學調查程度有限，有必要對其地球化學特征和找礦前景進行研究，以查明區內元素分布和地球化學異常特征，探討找礦方向，為今后的基礎地質和礦產勘查工作提供地球化學依據。

1 地質背景

研究區大地構造處于阿拉善地塊南緣之騰格里早古生代增生楔之香山斷褶帶，東接鄂爾多斯地塊，南與祁連早古生代造山帶相接。早奧陶世中期，本區處于被動陸緣裂陷階段，形成了與華北陸塊腹地相似的天景山組（O1-2t）臺地型碳酸鹽巖沉積[1]。至晚奧陶世初中期，本區進入強烈拉張沉陷階段，形成了以重力流為主的米缽山組（O2-2m）、香山群斜坡及海底扇沉積。該區域形成了香山群黃河井段深海硅質巖，并出現了輝綠巖體的侵入[2]。晚奧陶世末期，伴隨著南側祁連造山帶的開始隆起，阿拉善地塊南緣也開始抬升隆起，結束早古生代被動大陸邊緣沉積建造歷史[3-4]。泥盆紀，研究區演化為前陸盆地，沉積了磨拉石建造。石炭紀至二疊紀，伸展型上疊盆地型淺海-海陸交互沉積。燕山晚期，研究區遭到近東西向擠壓，產生近南北向中小型寬緩褶皺和逆沖斷層。上新世末，喜馬拉雅運動表現強烈，形成了自西南向東北的擠壓推覆，形成了向東北凸起呈弧形的斷裂構造帶——香山北緣弧形斷裂構造。

研究區出露古生界、中生界和新生界。奧陶系主要為天景山組、米缽山組、徐家圈組（O3x）、狼嘴子組（O3lz）和磨盤井組（O3mp），其中后三者合稱香山群（O3X），由臺地相碳酸鹽巖、斜坡相碎屑巖、碳酸鹽巖和深海濁流相碎屑巖等組成[5]。泥盆系出露中寧組（D3z），下部為灰紫、紫紅色薄-中厚層鈣質長石石英砂巖與紫紅色粉砂巖、泥巖互層，上部以灰白色巨厚層礫巖、砂礫巖為主，局部發育砂巖型銅礦[6]。石炭系出露前黑山組（C1q）、臭牛溝組（C1c）、靖遠組（C2j）、羊虎溝組（C2y）、太原組（C2P1t），為一套濱淺海-三角洲相以碎屑巖和黏土巖類為主的沉積。侏羅系延安組（J2y）巖性為橘紅-褐紅色厚-巨厚層鈣質長石石英砂巖與淺黃灰色泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖及炭質頁巖不等厚互層。在新生界，寺口子組（E2s）為一套以粗碎屑巖為主的沉積；清水營組（E3q）為一套以棕紅、紫紅色泥巖、粉砂巖為主的沉積；彰恩堡組（N1z）巖性為橘黃色中-厚層中-細粒石英砂巖、橘紅色粉砂質泥巖、泥巖夾灰色厚-中層中-粗礫巖、灰白色含礫粗粒巖屑石英砂巖；干河溝組（N1g）巖性以灰、淺磚紅色礫巖、含礫砂巖為主，夾少量橘黃、淺土紅色粉砂質泥巖、粉砂巖。

研究區內出露輝綠巖脈兩處，呈帶狀展布。露頭長度約為12.5 km，最大寬度約為450 m，呈東北—西南向延伸，傾向東北，傾角較陡[7]。

2 地球化學背景研究

2.1 樣品采集與分析

研究區地球化學景觀主要是半干旱荒漠區-干旱荒漠區，該區鄰近騰格里沙漠，為排除風成沙對樣品的不利影響，確定采樣粒級為-5～20 目。采樣點密度為8 個點/km2，1 km2為一采樣大格，每個大格再劃分成0.25 km2的四個小格，每個小格布置兩個或兩個以上樣點。土壤樣品布置于每一采樣小格的坡面中下部，以增強樣品的代表性。部分土壤不發育而水系發育的地段采集水系沉積物樣品作為替代。水系樣點原則上布置在能控制一定匯水面積的位置，樣點主要分布在一級水系口和二級水系中，三級以上水系僅布置少量控制樣。黃土覆蓋較深而無法取樣的區段僅以0.5～1.0 個點/km2的采樣密度，布置少量樣點。全區共布置樣點8 571個，采樣密度為6.9 個點/km2。樣品測試由承德華勘五一四地礦測試研究有限公司承擔，依據《地質礦產實驗室測試質量管理規范》（DZ/T 0130—2006），采用6 種分析方法完成Au、Ag、Sn、Cu、Pb、Zn、Co、Mn、Mo、Ni、Ti、V、W、Sb、As、Hg、Ba、Fe 共18 種元素的測試工作。各方法的報出率、精密度、準確度等指標均優于規范要求。

2.2 元素分布特征

研究區Au、Ag、Hg、Mo、Pb 呈強分異，在地層中分布極不均勻，Cu、As、Ba、Sb、W、Zn 呈較強分異。As、Au、Ba、Co、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Sn、Fe、V 有明顯富集，存在一定的礦化作用，這與區內已知的成礦、伴生元素基本一致。Zn、Ag、Au、Co 在區內為貧化元素，呈相對較低的背景。Ag、As、Au、Ba、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W 呈極強后生疊加特征。

各時代地層在沉積環境、物質來源方面存在差異，并受到后期構造-熱流體的疊加影響，使得不同地層的元素集散變化產生差異，構成研究區相對復雜的地球化學場[8-9]。根據時代及元素分配特征，對主要地質單元進行分類。

2.2.1 奧陶系天景山組、米缽山組

大部分元素具有明顯的分異趨勢，但富集程度和后生疊加作用并不明顯，Ba、As、Sb、Hg 等低溫元素較為活躍。該類地層元素的分配特征與推覆構造關系密切，但成礦背景較差。

2.2.2 奧陶系香山群（徐家圈組、狼嘴子組、磨盤井組）

Ba、Sb、Ag 等低溫元素較為活躍，且有貧化的趨勢，其表征斷裂構造、熱液活動具有一定強度。Pb、Au、Mo 具有極強分異、強后生疊加的趨勢，具有較好的成礦背景。需要注意的是，狼嘴子組黃河井巖段的元素分配特征明顯不同于香山群其他地層?；栽氐母患f明該地層元素分配受到基性巖體的顯著影響。Cu、Co、Ni 顯示明顯富集、強分異、強后生疊加的特征，具有較好的成礦背景。

2.2.3 泥盆系中寧組

低溫元素不活躍，熱液活動有限。Cu具有強分異、強后生疊加的特征，具有一定的成礦背景。這是沉積背景的反映。

2.2.4 石炭系臭牛溝組、前黑山組

Cu、Mo、Pb 具有強分異、高富集、強后生疊加的特征，具有一定的成礦背景。低溫元素Ba、Hg、Ag、As 活動較活躍。這是熱液作用的結果。

2.2.5 石炭系靖遠組、羊虎溝組

As、Mo 具有強分異、強后生疊加的特征，Co、Ni、Fe、Zn 有富集趨勢。這主要是沉積背景的反映。

2.3 地球化學異常特征

1 ∶5 萬比例尺土壤測量在研究區共圈定單元素異常513 個、綜合異常21個，對各綜合異常進行分類，并依找礦價值對異常進行評序。

2.3.1 單元素異常

采用迭代剔除法，迭代剔除特異值點。經多次迭代剔除所有特異值后，計算各元素的異常下限，并按照異常下限的1 倍、2 倍、4倍，圈定單元素異常，統計各單元素異常的面積、強度、規模、濃度分帶級數等主要參數[10]。

2.3.2 綜合異常

根據各單元素異常分布規律，將空間上和成因上有密切聯系的一組單元素異常圈定為一個綜合異常[11]。圈定范圍以主成礦元素異常為主，兼顧其他伴生、指示元素異常。全區圈定綜合異常21個，其中Cu、Pb、Zn 類異常8個，Au、As、Sb、Ag、Hg 類異 常1個，W、Sn、Bi、Mo 類異常4個，Fe、Ni、Co、V、Ti 類異常8 個。研究區綜合異常分布如圖1所示。

圖1 研究區綜合異常分布

2.3.3 異常評序

異常評序的目的是評價研究區綜合異常找礦意義的大小及找礦遠景。評序以地球化學信息為主導，以地質背景為基礎，并參考其他已知的物化探資料，利用綜合信息加權積分的方法，建立異常評序模型[12]。針對地球化學、地質環境條件及其他數據等信息，逐項打分，分類累積求合，然后分別與其權重系數相乘，求出各類加權得分值，之后將各類加權得分值相加得出異常得分，最后按異常得分大小進行排序[13]。排序結果如表1 所示。

表1 綜合異常組成及價值分類（排名前10）

2.4 主要綜合異常解釋推斷

對于狼嘴子銅礦化區（AS9-乙2 類），該綜合異常位于研究區東北部狼嘴子一帶，處于狼嘴子復式向斜中心地段。該復式向斜由自西向東展布的3個背斜構造和3 個向斜構造組成。背斜、向斜構造相間產出。各褶皺軸向基本一致，均為北北東—北東向。褶皺緊閉，兩翼產狀陡立。異常域內主要出露奧陶系徐家圈組、狼嘴子組、磨盤井組，泥盆系出露中寧組，古近系出露寺口子組和加里東期輝綠巖體。

該異常綜合評序為第1位，異常面積為8.61 km2，共包括Au-16、Ni-26、W-7、Ti-1、Fe-19、Co-20、Mn-7、Cu-14 等8 個單元素異常。Au-16、W-7 異常達到內帶含量，其他單元素異常達到外帶含量。Au-16異常平均強度為23.7 ng/g，最高強度為225 ng/g，呈不規則狀，異常面積為1.85 km2；Ni-26 異常平均強度為61.7 μg/g，最高強度為97.3 μg/g，呈不規則狀，異常面積為3.78 km2；W-7異常平均強度為14.8 μg/g，最高強度為29 μg/g，呈近圓形，異常面積為0.46 km2；Ti-1 異常平均強度為8 408 μg/g，最高強度為11 880 μg/g，呈不規則狀，異常面積為3.51 km2；Fe-19 異常平均強度為9.8%，最高強度為13.3%，呈不規則狀，異常面積為5.29 km2；Co-20 異常平均強度為32.3 μg/g，最高強度為41.7 μg/g，呈不規則狀，異常面積為3.65 km2；Mn-7異常平均強度為1 252.5 μg/g，最高強度為1 419 μg/g，呈不規則狀，異常面積為2.2 km2；Cu-14 異常平均強度為73.4 μg/g，最高強度為112 μg/g，呈不規則狀，異常面積為4.42 km2；Au、W 異常套合性好，Co、Cu、Mn、Ni、V、Fe、Ti 異常套合較好。綜合異?？傮w表現出面積大、強度中等、元素組合復雜的特點。

綜合分析已取得的各類資料，本研究認為，AS-9 異常域內分布3 類礦化點（共6 個）。與輝綠巖有關的銅礦化體礦化對應影響力最強的第一因子，反映該期礦化作用規模較大，成礦可能性較高。前人已施工的鉆孔在深部探索到銅的硫化礦體。所以，該區應注重對深部硫化礦體的探索。

2.5 找礦預測區圈定

綜合考慮地質依據、有無礦床點、預測資源量大小、成礦概率高低、地理交通條件、經濟技術條件等因素，劃分出找礦預測區并評定優選級別。找礦預測層級劃分如表2 所示，香山Fe-Cu 礦集區劃分為7個找礦預測區，如表3 所示。

表2 找礦預測層級劃分

表3 找礦預測區劃分

3 結論

研究區As、Au、Ba、Co、Cu、Mn、Ni、Pb 具有較高的背景含量，成礦可能性較大；Zn、Ag 則為貧化元素，顯示出較低的背景；Ag、As、Au、Ba、Cu、Pb、Sb 具有極強后生疊加作用，反映地質作用使其發生了明顯的富集。分布于狼嘴子-地川子一帶的輝綠巖則明顯富集Au、Sn、Cu、Mo、Ni、As、Ba、Fe 等元素，分布較大面積的異常，地表和深部均發現了銅礦（化）體，具有形成與基性巖體相關礦床的地質條件，是研究區重要的成礦有利地質體；奧陶系香山群及石炭系臭牛溝組中Cu、Ni、Zn、Mn、Mo、Co、Pb、Au 等元素顯示高背景，可作為潛在的礦源層；泥盆系Ag、As、Cu、Pb 具有極強分異性，Cu、Ba、Mo 具有強后生疊加作用，具有砂巖型銅礦的成礦條件。

研究區圈定甲1 類異常1個，其分布于腰峴子，擴大找礦遠景或發現新礦種的前景不大；圈定乙1 類異常1 個、乙2 類異常8 個、乙3 類異常5個，乙類異常具有發現新的中小型礦床的可能性，是查證工作的重點；圈定丙類異常6個，該類異常無找礦前景。研究區綜合異?？煞譃槿箢悾菏軘嗔褬嬙炜刂频漠惓＃慌c輝綠巖體有關的異常；與地層有關的異常。前兩類異常域內礦化的強度和規模較大，綜合認為，輝綠巖體和斷裂構造是最重要的控礦地質因素。通過綜合異常分析，研究區被劃分為7 個找礦預測區：崾峴子一帶Cu-Ag 找礦預測區、上石棚一帶Pb-Au找礦預測區、峽子溝一帶Cu 找礦預測區、黑龍井一帶Pb 找礦預測區、狼嘴子-地川子一帶Cu 找礦預測區、尹家灣-干柳樹一帶Pb 找礦預測區、新水一帶Co-Fe 找礦預測區。根據區內的成礦地質條件和工作程度，建議針對崾峴子一帶Cu-Ag 找礦預測區、峽子溝一帶Cu 找礦預測區加強成礦規律與成礦模式的研究；建議優先針對狼嘴子-地川子一帶Cu 找礦預測區、新水一帶Co-Fe 找礦預測區開展進一步的勘查工作。