內蒙古高爾旗—朝不楞地區區域地球化學特征研究及其意義

［關鍵詞］地球化學特征；因子分析；聚類分析；高爾旗；朝不楞

內蒙古高爾旗—朝不楞地區位于大興安嶺中南段西坡，隸屬大興安嶺成礦區，二連—東烏旗—梨子山華力西、燕山期FeCuPbZnAgAu成礦帶，目前已發現二十余處大、中、小型礦產地。該地區成礦以鉛、鋅、銀、銅等為主，其次為鐵、鉬、鎢、錫、金、鉍等，朝不楞鐵多金屬礦床、阿爾哈達鉛鋅多金屬礦床、小壩梁銅金礦床、沙麥鎢礦床、1017高地—花腦特銀多金屬礦床、迪彥欽阿木鉬礦床、高爾旗鉛鋅多金屬礦床、準海納斯鉬礦床等均位于該地區。由于銅、鉛、鋅、銀、鉬、金等礦種具有親硫性地球化學特征，本區域內單一礦種礦產地較少，幾乎均以共伴生礦產資源存在，共伴生礦產地占已發現礦產地的90%以上。

本文以L-50- [11]（沙爾溝特幅）、L-50- [15]（巴彥毛都幅）、L-50- [16]（塔日根敖包幅）、L-50- [17]（額仁戈壁幅）、L-50- [19]（烏力吉特敖包幅）、L-50- [20]（布林郭勒幅）、L-50- [21]（東烏珠穆沁旗幅）、L-50- [22]（寶力格幅）、L-50- [25]（巴音圖嘎幅）、L-50- [26]（吉爾嘎郎圖幅）、L-50- [27]（賀根山幅）等11 個1：20 萬標準圖幅的1∶20萬、1∶25萬化探掃面4km2網格組合樣8764件樣品分析數據結果[1-4]為基礎，選取與本區礦產類型關系密切的6個主要成礦元素Cu、Pb、Zn、Ag、W、Mo 和6 個伴生元素Au、As、Sb、Hg、Sn、Bi，對高爾旗—朝不楞地區區域地球化學特征進行分析研究，以期為區域找礦和成礦規律研究提供地球化學基礎依據。

1. 區域地質背景

高爾旗—朝不楞地區出露的前中生代地層有奧陶系銅山組、多寶山組、裸河組，志留系臥都河組，泥盆系泥鰍河組、塔爾巴格特組、安格爾音烏拉組，石炭—二疊系寶力高廟組、格根敖包組，二疊系哲斯組；中、新生代地層有侏羅系紅旗組、萬寶組、塔木蘭溝組、滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組，白堊系梅勒圖組、大磨拐河組、二連組，古近系、新近系及第四系[5]。

區內強烈的巖漿活動主要發生在華力西晚期和燕山期，巖石類型主要為中性及中-酸性侵入巖，呈巨大的巖基產出，主要有石炭紀閃長巖、花崗巖，二疊紀閃長巖、花崗閃長巖、花崗巖，三疊紀花崗巖及侏羅紀花崗巖、花崗斑巖，總體受北東向斷裂構造控制。受中新生代大面積火山巖的覆蓋，其前古生代地層呈殘塊出露（圖1）。

區內斷裂構造較為發育，以北東向-北北東向為主，北西向與近東西向次之，形成于古生代-中生代。北東向（包括北東東向）斷裂構造為區內主要控巖導礦構造，而部分北西向斷裂或兩組斷裂的交匯部位成為主要的儲礦構造。褶皺構造則主要發育于古生代地層，呈緊閉線性或倒轉短軸褶皺產出，樞紐走向北東和北東東向。

2. 元素富集分異特征

為研究區內元素富集貧化特征，引入一級濃集系數（C1），為研究區各元素算數平均值（X）與大興安嶺南段土壤豐度值（X1）的比值。按相對富集貧化程度將C1分為三級，C1≥1.2為相對富集，0.8≤C1＜1.2為與大興安嶺南段豐度值相當，C1＜0.8為相對貧化。變異系數（Cv）表示元素的分異能力，Cv越大，表示分異能力越強。Cv≥1.0為強分異型，0.5≤Cv＜1.0 為較強分異型，Cv＜0.5 為弱分異型。研究區主要元素地球化學特征值見表1。

與大興安嶺南段相比，研究區內Hg元素含量相對較高，一級濃集系數（C1）為1.65。Au、Cu、Sn、Sb元素平均含量與大興安嶺南段相當，C1值在0.87～1.14之間。W、Pb、Mo、Ag、Bi、As、Zn元素相對于大興安嶺南段呈貧化狀態，C1值在0.61～0.78之間（圖2）。

各元素分異能力均較強，離散程度較高，變異系數（Cv）在0.66～1.87之間，Bi、Sb、W、Ag、Au、As、Pb、Hg 這些元素Cv值大于1.1，尤其是Bi、Sb、W 元素Cv值分別高達3.03、2.79、2.02，表明這些元素分布十分不均勻，而Sn、Mo、Zn、Cu元素Cv值在0.66～0.97之間，分布較為不均勻。區內各元素在有利的地質背景條件下易局部富集成礦，如在古生代地層、中生代火山巖與華力西期、燕山期中酸性巖體內外接觸帶，花崗巖類巖體內部的小巖體（巖墻、巖脈、巖株），或線性斷裂構造、火山環形構造發育地段，各元素均有可能局部富集形成異常甚至形成礦（化）體。

3. 元素地球化學場空間分布特征

區內地球化學場的分布具有較為明顯的特征，與地質環境關系密切。西部阿巴嘎組玄武巖大面積出露地表，地球化學場表現為多處大規模的Cu、Zn、Mo 元素高值區，Ag、Pb、Bi元素則顯示低值區和較低值區，其他元素多呈背景分布。侏羅紀正長花崗巖在沙麥以西的翁圖烏蘭一帶廣泛出露，覆蓋于二疊紀二長花崗巖之上，地球化學場表現為大面積的Pb高值區，Ag、W、Sn、Mo、As、Sb元素呈大面積低值區和較低值區，其他元素多為背景或低背景。研究區東北部侏羅紀陸相火山巖廣泛分布，中酸性侵入巖體出露規模較小，各元素多呈背景、高背景顯示，高值區規模較小。

由于多期次的造山運動和多期次巖漿活動，在研究區內形成了較好的成礦地質背景。哈達特陶勒蓋—沙麥形成三條北東向多元素高值區帶，哈達特陶勒蓋—格勒敖包除Au、Hg外，其他元素均形成較大規模高值區，高值區主要出露泥鰍河組、寶力高廟組和泥盆紀、石炭紀、二疊紀中酸性巖體，已發現的礦產類型主要為銀、銅多金屬；圖拉格—奧尤特存在Cu、Pb、Zn、Ag、W、Sn、Bi、As、Sb多元素高值區帶，已發現的礦產以銅多金屬為主，南西段圖拉格地區以Pb、Zn、Ag、W、Sn、Bi為主，該區主要出露安格爾音烏拉組、寶力高廟組和石炭紀二長花崗巖，中段敖包陶勒蓋以Sn、Bi為主，該區出露安格爾音烏拉組和二疊紀鉀長花崗巖，北東段海拉斯—奧尤特Cu、Pb、Zn、Ag、W、Sn、Bi、As、Sb均顯示較大規模高值區帶，且海拉斯地區Mo元素顯示點狀高值區，該區主要出露安格爾音烏拉組、寶力高廟組和二疊紀二長花崗巖。巴彥都蘭—小壩梁一線形成兩條北西向近平行排列的Cu、Zn、As、Sb、Hg多元素高背景區帶，高值區主要出露泥鰍河組、格根敖包組、哲斯組和三疊紀、白堊紀中酸性巖體及泥盆紀基性—超基性巖體，已發現的礦產類型以銅、鋅、鎢、鉻鐵礦為主。

沙麥以東第四系覆蓋較厚，各元素多呈背景和低背景分布，Cu、Pb、Mo、Au、Bi甚至形成較大范圍低值區。額爾登陶勒蓋—烏蘭陶勒蓋東一帶，除Au元素顯示較大范圍低值區外，其他元素均呈大規模高背景、較高值區，該地區地質背景復雜，已發現大量銀、銅多金屬礦和鉬礦。狠賣溫都爾地區高背景區呈面狀，Cu、Zn、Pb、Bi元素呈現較高值區，Ag、Mo、W、Sn、As、Sb顯示高背景，Hg、Au元素在該區顯示背景與低值區，該區主要出露寶力高廟組和二疊紀、三疊紀、侏羅紀中酸性巖體，已發現的礦產主要為銅多金屬、鉛鋅。

4. 主要成礦元素的時間分布特征

研究區內成礦元素（Cu、Pb、Zn、Ag、W、Mo）在不同地質單元的次生富集與分異特征，可為分析區內主要成礦元素物質來源提供地球化學依據，二級濃集系數C2表示元素在各地質單元的平均含量與研究區均值的比值，C2≥1.2為相對富集，0.8≤C2＜1.2 為與研究區背景值相當，C2＜0.8則為相對貧化。

Cu元素在銅山組、裸河組、多寶山組和泥鰍河組、格根敖包組、哲斯組中富集程度相對較高，二級濃集系數（C2）在1.40～2.07之間（圖3）。奧陶系地層中Cu元素含量在5.2×10^-6～53.2×10^-6 之間，平均值為21.54×10^-6。泥鰍河組、格根敖包組中Cu元素豐度值均在27×10^-6左右。多寶山組、裸河組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、寶力高廟組、格根敖包組中Cu元素變異系數（Cv）在0.48～0.65之間，分異性較強。由此可見，區內奧陶系地層、泥盆系泥鰍河組、石炭—二疊系格根敖包組中銅豐度高、分布不均勻，成礦可能性高，安格爾音烏拉組、寶力高廟組與中酸性巖體接觸部位及其中的構造破碎帶也有形成銅多金屬礦的可能。阿巴嘎組玄武巖、泥盆紀基性—超基性巖中Cu元素豐度高，分別為36.3×10^-6、26.1×10^-6。石炭紀酸性巖中Cu元素分布較為不均勻，與本區銅成礦關系密切。

Pb元素在泥鰍河組、安格爾音烏拉組相對富集，豐度值分別為25.4×10^-6、20.6×10^-6，在裸河組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、格根敖包組分布不均勻，特別是泥鰍河組中Pb元素的（Cv）值高達1.61（圖4）。該現象表明Pb元素在泥鰍河組、安格爾音烏拉組中較易成礦，在裸河組、格根敖包組中較易局部富集。Pb在石炭紀、二疊紀、侏羅紀中酸性巖體中平均含量也較高，在20.7×10^-6～23.4×10^-6之間，在二疊紀中酸性巖中分異性較強，表明二疊紀中酸性巖體與本區的鉛多金屬成礦關系密切，石炭紀、侏羅紀中的Pb元素豐度值較高。

Zn元素在銅山組、多寶山組、裸河組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、寶力高廟組、格根敖包組、哲斯組、紅旗組、瑪尼吐組中相對富集（圖5），豐度值在48.7×10^-6～74.0×10^-6之間，在銅山組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、紅旗組和石炭紀、二疊紀、侏羅紀中酸性巖體中分布不均勻，尤其在二疊紀巖體中的Cv值高達2.02。這表明Zn元素在銅山組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、紅旗組中較易成礦，在多寶山組、裸河組、寶力高廟組、格根敖包組、哲斯組、瑪尼吐組中豐度值較高，構造發育或有中酸性巖體侵入時可能發生礦化，華力西晚期和燕山中期中酸性巖體邊部鋅多金屬礦產的成礦可能性較高。

Ag元素在銅山組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、哲斯組、紅旗組、瑪尼吐組和泥盆紀、石炭紀中酸性巖富集程度較高，平均含量在80×10^-6～558×10^-9之間，在銅山組、裸河組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、寶力高廟組、格根敖包組、哲斯組、紅旗組、瑪尼吐組和泥盆紀、石炭紀、侏羅紀、二疊紀巖體中分布不均勻，尤其是在泥鰍河組、哲斯組和二疊紀中酸性巖體中Cv值大于1.5（圖6）。這表明Ag元素在奧陶系、泥盆系、石炭—二疊系、侏羅系地層中均具有一定的成礦能力，尤其在泥鰍河組和哲斯組中成礦可能性較高，華力西期和燕山中期巖漿活動與本區Ag元素成礦關系密切。

W元素在銅山組、多寶山組、裸河組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、寶力高廟組、紅旗組、萬寶組、瑪尼吐組和侏羅紀、白堊紀中酸性巖體中相對富集，豐度值在1.61×10^-6～2.53×10^-6之間，在裸河組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、寶力高廟組、格根敖包組、紅旗組、瑪尼吐組和泥盆紀、石炭紀、二疊紀、侏羅紀巖體中分布不均勻，尤其在侏羅紀中酸性巖體中Cv值高達6.91。這表明W元素在奧陶系、泥盆系、石炭—二疊系、侏羅系地層中均具有較高豐度值，且分布不均勻，具有一定的成礦可能性，燕山期巖體中W元素含量較為豐富，華力西期和燕山中期侵入巖易發生鎢礦化。

Mo元素在裸河組、泥鰍河組、格根敖包組、哲斯組、紅旗組、萬寶組和三疊紀酸性巖體中相對富集，豐度值在0.90～2.53之間，在裸河組、泥鰍河組、安格爾音烏拉組、寶力高廟組、格根敖包組、哲斯組、紅旗組、萬寶組、瑪尼吐組和華力西期、燕山期中酸性巖體中分布不均勻，Cv 值在0.54～1.92之間。這表明Mo元素在裸河組、泥鰍河組、格根敖包組、哲斯組、紅旗組、萬寶組中成礦可能性大，在安格爾音烏拉組、寶力高廟組、瑪尼吐組中較易局部富集，華力西期、燕山期中酸性巖漿活動與Mo元素的富集作用關系密切。

5. 元素共生組合關系

5.1因子分析

如表2 所示，研究區內12 種元素可分為8 個因子。Ag-Pb、As-Sb、Bi-W、Cu-Zn相關性較好，且為正相關，即以上兩兩元素相互共伴生。Au、Sn、Hg、Mo均為單因子。

F1因子Ag-Pb和F4因子Cu-Zn為中低溫成礦元素組合，分別代表研究區中低溫熱液型銀多金屬和銅多金屬礦主要的共伴生成礦元素，這兩個因子反映了區內銀多金屬和銅金屬成礦的主成礦期為兩個巖漿活動期次。F2因子As-Sb為低溫遠程指示元素組合，與F5因子Au、F7因子Hg共為與淺成低溫熱液礦化作用有關的因子。F3因子Bi-W、F6因子Sn和F8因子Mo均為高溫熱液成礦元素，反映與中酸性巖體關系密切的高溫熱液礦化作用，Bi-W、Sn、Mo為不同階段逐步成礦，且區內高溫成礦作用與F1因子Ag-Pb、F4 因子Cu-Zn 代表的中低溫熱液成礦關系不大。

5.2聚類分析

在相關系數0.606的相關水平上，12種元素可分為六個簇群（圖7）。第一簇群為一組中高溫元素組合Ag、Pb、Cu、Zn、Mo、Sn，反映了中、高溫巖漿熱液活動的共生組合特征，這一簇群為研究區內主要成礦元素。第二簇群為As、Sb，為低溫元素前緣暈組合，是成礦預測與原生暈找礦中的重要遠程指示元素。此外，在0.723的水平上，第一簇群根據相關性不同又可以分為Ag-Pb、Cu-Zn-Mo、Sn三套元素組合，反映了與巖漿作用有關的多金屬成礦元素在不同成礦階段的共伴生成礦特點。

6. 結論

（1）元素的富集分異特征與研究區已發現的礦產多樣性現象一致，Cu、Pb、Zn、Ag、W、Mo元素在本區形成了多處大中型礦床，Au、Bi、Sn元素也形成金礦點或與銅共伴生形成銅多金屬礦床（點）。

（2）區內大多數元素的高值區帶總體呈北東向、北西向展布，與已知礦床（點）吻合較好。奧陶系、泥盆系、石炭—二疊系等古生代地層出露區，尤其是斷裂構造發育地段，多期次巖漿侵入活動使大多數元素形成大范圍的地球化學高值區。與巖漿熱液有關的元素地球化學高值區，主要分布于古生代地層分布區（巖體未出露）或地層與巖體接觸帶（巖體出露）。地層與巖體接觸帶附近的元素高值異常區分布具有明顯的水平分帶特征，高溫元素W、Sn、Bi、Mo靠近巖體方向，低溫As、Sb、Hg元素靠近地層方向。

（3）Pb、Zn、Ag、Cu、W、Mo元素在各主要地質單元的富集分異特征，與研究區內成礦特征一致，泥盆系泥鰍河組和安格爾音烏拉組、石炭—二疊系寶力高廟組、侏羅系滿克頭鄂博組和寶音高老組是區內鉛、鋅、銀、銅多金屬礦的主要富礦地層，泥盆紀、石炭紀、二疊紀中酸性巖體與區內多金屬礦床成礦關系密切。

（4）元素因子分析結果與聚類分析譜系圖對應性好，主要存在Ag-Pb、Cu-Zn、W、Mo、Sn、Au六種成礦類型，前四類與研究區成礦特點一致，充分反映了區內各主要成礦元素和伴生元素的共生組合關系。Ag-Pb、Cu-Zn元素在中低溫巖漿活動期成礦，相互緊密共伴生，且分屬兩個主成礦期。W、Mo、Sn元素成礦與高溫巖漿熱液活動有關，一般單獨成礦，相對來說，W與Bi、Mo與Cu-Zn、Sn與Cu-Zn-Mo具有一定相關性。As與Sb相關性好，為遠程特征指示元素。