熊壽加, 何 皎, 白宗海, 李永虎,黃青華, 保善東

(1.青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810012)

0 引言

地球化學(xué)找礦是礦產(chǎn)資源勘查的重要手段之一，是尋找金礦較為直接的手段，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，確定區(qū)內(nèi)元素組合及成礦有利元素，并采用合理的下限圈定綜合異常，結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征，布設(shè)更大比例尺化探工作尋找異常源，基本能取得較好的找礦效果。在金礦找礦過程中，已有大量的學(xué)者運(yùn)用土壤地球化學(xué)測量、水系沉積物地球化學(xué)測量等方法，通過數(shù)據(jù)處理，圈定Au及其伴生元素綜合異常進(jìn)行金礦找礦預(yù)測，取得了較好的效果[1-2,5-6]。顧瑛等[3]通過地球化學(xué)掃面及異常查證，在剛察縣納耳扎地區(qū)均發(fā)現(xiàn)有較好的Au、As、Sb、Hg 組合異常顯示，認(rèn)為該區(qū)金礦成礦地質(zhì)環(huán)境有利，具有進(jìn)一步擴(kuò)大資源量的潛力和前景;李厚民等[4]通過對東昆侖地區(qū)產(chǎn)于蝕變巖中的金礦研究，發(fā)現(xiàn)Au在整個(gè)原生暈中均是特征直接指示元素。還有許多學(xué)者利用金的綜合異常開展金礦找礦預(yù)測[7-15]，取得了較好的效果。

青海省剛察縣哈爾蓋地區(qū)位于祁連成礦省中祁連加里東期鎢、稀有、銅(鈦、銻、金)成礦帶和南祁連加里東期(鎢、錫、金、銅)成礦帶。區(qū)域上已知成礦事實(shí)較多，在主要構(gòu)造——拉脊山混雜巖帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多處金礦床，如化隆尼旦溝金礦、樂都槽子溝金礦、民和硤門金礦、民和西溝金礦等。

筆者以“青海省剛察縣哈爾蓋地區(qū)J47E016017、J47E016018、J47E017017、J47E017018四幅1∶50 000水系沉積物測量”項(xiàng)目獲得的分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對21種元素原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離散度分析、因子分析等確定Au元素為區(qū)內(nèi)找礦潛力最大的元素，并分析出與之相關(guān)性較好的組合元素。結(jié)合地質(zhì)背景，合理確定異常下限值，圈定異常，擇優(yōu)進(jìn)行異常檢查，從而對研究區(qū)的找金前景作出地球化學(xué)預(yù)測。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)地層以F1、F2斷裂為界，F(xiàn)1斷裂以北屬中祁連地層分區(qū)、F1、F2斷裂中間地段屬拉脊山構(gòu)造混雜巖帶，F(xiàn)2斷裂以南為南祁連地層分區(qū)(見圖1)。主要出露地層有古元古代化隆巖群(Pt1H)片麻巖、片巖、托賴巖群(Pt1T)片麻巖,為本區(qū)的結(jié)晶基底巖系。晚寒武世六道溝組(∈3l)糜棱巖；晚奧陶世藥水泉組(O3ys)砂巖、玄武安山巖；二疊紀(jì)勒門溝組(P1-2l)礫巖、砂巖，草地溝組(P1-2c)灰?guī)r，哈吉爾組(P3h)砂巖夾粉砂巖、灰?guī)r，忠什公組(P3z)砂巖夾粉砂巖、泥巖；三疊紀(jì)下環(huán)倉組(T1-2xh)砂巖，江河組(T1-2j)砂巖夾粉砂巖，大加連組(T1-2d)灰?guī)r，切爾瑪溝組(T1-2q)砂巖夾粉砂巖，阿塔寺組(T3a)砂巖、尕勒得寺組(T3g)砂巖；白堊紀(jì)民和組(K2m)砂巖、礫巖及第四紀(jì)沖洪積物。

巖漿巖以加里東期侵入巖為主，巖性以花崗閃長巖、二長花崗巖為主。

構(gòu)造主要有韌性剪切帶、斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造等。不同時(shí)期、不同構(gòu)造背景形成的構(gòu)造變形形跡特征有所不同，而且主要構(gòu)造發(fā)育在拉脊山構(gòu)造混雜帶及中祁連構(gòu)造帶各單元中，南祁連構(gòu)造帶中多發(fā)育次級構(gòu)造(圖1)。根據(jù)青海省三輪區(qū)劃，測區(qū)位于祁連成礦省中祁連加里東期鎢、稀有、銅(鈦、銻、金)成礦帶和南祁連加里東期(鎢、錫、金、銅)成礦帶。區(qū)域上已知成礦事實(shí)多，成因類型各異。在該帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了極為豐富的礦產(chǎn)資源。在主要構(gòu)造拉脊山混雜巖帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了多處金礦床。這些礦產(chǎn)信息的發(fā)現(xiàn)，為該區(qū)礦產(chǎn)資源評價(jià)工作提供了豐富的資料，凸現(xiàn)了該地區(qū)找礦工作的優(yōu)越條件。

圖1 剛察哈爾蓋地區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural outline map of Gangcha area

根據(jù)青海省三輪區(qū)劃，測區(qū)位于祁連成礦省中祁連加里東期鎢、稀有、銅(鈦、銻、金)成礦帶和南祁連加里東期(鎢、錫、金、銅)成礦帶。區(qū)域上已知成礦事實(shí)多，成因類型各異。在該帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了極為豐富的礦產(chǎn)資源。在主要構(gòu)造拉脊山混雜巖帶內(nèi)鄰區(qū)已發(fā)現(xiàn)了多處金礦床；研究區(qū)由于工作程度低目前只發(fā)現(xiàn)了一處銅礦點(diǎn)(圖1)，拉脊山混雜巖帶內(nèi)找礦尚未取得突破。這些礦產(chǎn)信息的發(fā)現(xiàn)，為研究區(qū)礦產(chǎn)資源評價(jià)工作提供了豐富的資料，凸現(xiàn)了研究區(qū)找礦工作的優(yōu)越條件。

2 樣品采集

本次研究采用1∶50 000水系沉積物測量。據(jù)青海省地球化學(xué)景觀研究資料，研究區(qū)風(fēng)成細(xì)粒沉降物(黃土)對本域地球化學(xué)模式有普遍的稀釋性干擾，在細(xì)粒段中的異常受到明顯的稀釋性弱化，主要異常載荷粒級段偏向于中粗粒段(-20～+80)；在風(fēng)成沙干擾明顯地段，采用截取粒級還應(yīng)當(dāng)偏粗[16-17]。因此，研究區(qū)確定采樣粒級為-10目～+60目。

實(shí)際采樣面積為1 103 km2，采集樣點(diǎn)為5 572個(gè)，平均采樣密度為5.08個(gè)點(diǎn)/km2。

分析元素為Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Co、Ni、V、Ti、Nb、La、Th、U等21種。

3 地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理

R型因子分析的目的是簡化變量，用有限變量所揭示的物質(zhì)屬性及其由量級表達(dá)的結(jié)構(gòu)形態(tài)、展布趨勢來描述區(qū)域地球化學(xué)場，以地球化學(xué)視角認(rèn)識(shí)地質(zhì)構(gòu)造和控礦格局。

去除區(qū)內(nèi)成礦可能不大的因子(Nb、La、Th、U四種元素，在區(qū)內(nèi)均為低背景分布，基本未圈定出異常)，在17種元素(化合物)相關(guān)矩陣的基礎(chǔ)上進(jìn)行因子分析，截取各因子特征根較大、累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85%的前10個(gè)因子作為主要因子，對其作方差極大斜交旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后因子模型。依據(jù)主因子模型計(jì)算各數(shù)據(jù)點(diǎn)各該因子計(jì)量值，制作因子計(jì)量圖(只討論金，故只展示金因子計(jì)量圖)。經(jīng)KMO和Bartlett的檢驗(yàn)，該因子較為合理。

各因子的物質(zhì)屬性主要是載荷絕對值較大的一些元素決定的，所以取其載荷絕對值較大的前若干元素作為各該因子的主要載荷元素；對于特征根最大、次大的前1、2因子，因載荷絕對值較大的元素眾多，以≥0.4的元素作為其主要載荷元素。前9個(gè)因子特征根、主要載荷元素及其載荷值、因子結(jié)構(gòu)式見表1。

F1因子極高值區(qū)(>1.28)位于工區(qū)中部，呈北西向展布，與區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造較為一致(圖2)。載荷因子主要為反映基性-超基性巖的元素，與區(qū)內(nèi)六道溝組地層較為吻合。

F7因子極高值區(qū)(>0.27)總體同樣呈現(xiàn)了北西向展布的特征，是反映區(qū)內(nèi)金成礦作用的礦化因子(圖3)，HS36號異常出露部位，位于Au載荷因子的極高值區(qū)，同樣與區(qū)內(nèi)六道溝組地層較為吻合。反映了該異常在該區(qū)金富集成礦的可能性極大。

F1、F7因子極高值區(qū)只在拉脊山混雜帶的六道溝組分布地段較為吻合，說明基性-超基性巖疊加斷裂活動(dòng)是研究區(qū)金成礦的最重要控制因素。因此，在異常查證中，需要特別注意六道溝組分布地段有構(gòu)造活動(dòng)的區(qū)段。

表1 因子結(jié)構(gòu)式表Tab.1 Factor structure table

圖2 F1因子計(jì)量圖Fig.2 F1 factor metrology map

圖3 F7因子計(jì)量圖Fig.3 F7 factor metrology map

4 元素異常特征

4.1 元素分布特征

區(qū)內(nèi)各元素原始數(shù)據(jù)集的變化系數(shù)(CV1)和背景數(shù)據(jù)變化系數(shù)(CV2)分別反映兩類數(shù)據(jù)集的離散程度；CV1/CV2比值則反映背景擬合處理時(shí)對離散值(特高值、特低值)的削平程度。利用CV1和CV1/CV2比值制作出變化系數(shù)解釋圖(圖4)，從圖中可以看出如下特點(diǎn)：

圖4 剛察哈爾蓋地區(qū)元素地球化學(xué)變化系數(shù)圖Fig.4 Geochemical variation coefficient map of elements in gangcha area

圖5 剛察哈爾蓋地區(qū)Au、As、Sb、Hg元素在不同地質(zhì)單元中相對豐度圖Fig.5 Relative abundance maps of Au, As, Sb and Hg elements in different geological units in Gangcha area

1)含量變化幅度很大、高強(qiáng)數(shù)據(jù)很多、富集成礦可能性很大的元素只有Hg、Au兩個(gè)元素。Hg富集區(qū)主要在區(qū)內(nèi)沙柳河、哈爾蓋河等寬大河流附近，多與區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)，但富集成礦可能較小。目前在該成礦帶內(nèi)，也未發(fā)現(xiàn)有較好的Hg成礦事實(shí)。且Hg元素與區(qū)內(nèi)的金相關(guān)性較差，在后期異常查證中，也未見有汞礦化信息，推測可能是其他非礦化因素引起。Au則可能構(gòu)成研究區(qū)主要成礦元素，按照地質(zhì)和構(gòu)造背景，成礦可能性較大，本次異常查證結(jié)果，也證實(shí)了這一點(diǎn)。

2)含量變化幅度較大，高強(qiáng)數(shù)據(jù)較多，成礦可能性較大的元素有Cu、Cr、Ni、As、Sb、Bi、Ag、W、Mo、La等。Cu、Cr、Ni等元素的富集主要與區(qū)內(nèi)拉脊山混雜帶中基性-超基性巖分布有關(guān)，As、Sb、Ag等與區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)較為發(fā)育有關(guān)。Bi、W、Mo、La主要與區(qū)內(nèi)北側(cè)廣泛分布的中酸性侵入巖體有關(guān)。但從異常查證的情況來看，只有Cu發(fā)現(xiàn)了礦化信息(圖1)，其他元素未發(fā)現(xiàn)較好的礦化信息。因此這類元素多反映區(qū)內(nèi)的地質(zhì)背景或構(gòu)造活動(dòng)。

3)含量變化幅度小，高強(qiáng)數(shù)據(jù)少的元素有V、Co、Zn、Ti、Pb、Sn、U、Th、Nb等，說明該類元素在區(qū)內(nèi)富集成礦的可能相對較小。

通過對區(qū)內(nèi)Au、As、Sb、Hg元素在各個(gè)地層單元及主要侵入體中的平均值(不剔值)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，制作元素相對豐度圖，發(fā)現(xiàn)Au元素在寒武系六道溝組地層中呈高背景分布，基本達(dá)到了區(qū)內(nèi)平均值的12倍(圖5)。

4.2 綜合異常圈定

4.2.1 單元素?cái)?shù)據(jù)處理

對測區(qū)內(nèi)21種元素的原始數(shù)據(jù)集和成礦區(qū)數(shù)據(jù)集進(jìn)行離群點(diǎn)(最高值、最低值)的迭代處理，以(X±3S)迭代，對大于X+3S或小于X-3S的值依次迭代，直到無離群數(shù)值可剔除為止，形成背景數(shù)據(jù)集，求出背景值(C0)、背景標(biāo)準(zhǔn)離差(S0)、背景變化系數(shù)(CV0)，作為確定異常下限的基礎(chǔ)。由于區(qū)內(nèi)元素的背景值均較低，而區(qū)內(nèi)成礦有利地層六道溝組內(nèi)元素背景值部分高于全區(qū)背景值，單一使用迭代法，計(jì)算出的異常下限太低。因此在參考了迭代法計(jì)算出的下限后，結(jié)合區(qū)內(nèi)實(shí)際情況，做出了部分調(diào)整，兼顧了在找礦有利區(qū)圈定出異常的前提下，盡量不漏圈其余區(qū)域異常。再以青海省區(qū)域1:250 000化探報(bào)告及鄰區(qū)異常下限為參考(本次僅列出與區(qū)內(nèi)成礦關(guān)系密切的12種元素)，確定出測區(qū)各元素使用的異常下限(表2)。

由表2可以看出，單純按全區(qū)的元素背景值作為參考，利用迭代法計(jì)算出的異常下限值，多數(shù)元素均偏低。這樣會(huì)圈定出大量對找礦無意義的異常，對查證工作將造成較大影響。而單獨(dú)參考六道溝組的元素背景值作為異常下限，發(fā)現(xiàn)大部分與基性-超基性火山巖有關(guān)的元素(Cr、Co、Ni、V、Ti等)下限會(huì)大大提高，會(huì)造成該類元素在其他地層區(qū)無法圈定出異常，區(qū)內(nèi)Au元素會(huì)僅僅作為單元素異常出現(xiàn)。最終集合多種信息確定下限，并在查證中發(fā)現(xiàn)了較為有利的礦化信息。

4.2.2 綜合異常圈定與篩選

在各元素異常圖基礎(chǔ)上，將21種元素的單元素異常轉(zhuǎn)繪在一張圖上，再對全區(qū)所有異常進(jìn)行篩選的基礎(chǔ)上制作。進(jìn)入綜合異常的各單元素異常，進(jìn)行異常組合特征值計(jì)算，即分別統(tǒng)計(jì)異常點(diǎn)數(shù)，計(jì)算異常下限、峰值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、面積、襯度、變化系數(shù)等參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算異常規(guī)模和相對規(guī)模。

表2 單元素異常下限一覽表Tab .2 List of element anomalies lower limits

ω(Ag、Au、Hg)/10-9，其他元素含量單位ω(*)/10-6

表綜合異常特征表Tab .3 Comprehensive anomaly feature table of

ω(Ag、Au、Hg)/10-9，其他元素含量單位ω(*)/10-6，異常規(guī)模：襯度×面積，相對規(guī)模：異常規(guī)模/規(guī)模之和×100

圖綜合異常剖析圖Fig.6 Comprehensive anomaly profile of

在工區(qū)西南部也有小面積極值區(qū)分布；出露地層主要為早中三疊世大加連組、江河組，巖性為灰?guī)r、石英砂巖、長石砂巖為主，具有富集成礦的可能。

As、Sb、Hg元素，在研究區(qū)內(nèi)各地層中的分布趨勢并不一樣(圖5)，表明區(qū)內(nèi)不能按照常規(guī)的元素組合尋找Au礦，應(yīng)依據(jù)工區(qū)實(shí)際情況，確定研究區(qū)金礦指示元素組合。根據(jù)各元素地球化學(xué)圖中，元素高值區(qū)分布特征，確定出研究區(qū)找金指示元素組合為Au、V、Co、Ti(圖6和圖7)。

全區(qū)Au平均值0.57×10-9，最大值707×10-9。在HS36號異常區(qū)內(nèi)，Au、V、Co、Ti四元素均處于極高背景狀態(tài)，說明異常區(qū)具有良好的找金前景。

5 異常檢查

對圈定的26處具有一定成礦可能的異常進(jìn)行了查證，其中金綜合異常5處。

根據(jù)異常的特征，采用路線地質(zhì)踏勘、1∶10 000地質(zhì)剖面、1∶10 000土壤測量、1∶10 000土壤剖面測量、1∶10 000磁法剖面測量、1∶10 000激電中梯剖面測量、1∶10 000地質(zhì)草測等方法，進(jìn)行了異常查證工作。

5.1 異常檢查成果

在HS36異常區(qū)及其周邊范圍內(nèi)，開展了1∶10 000土壤測量工作，圈定出的金單元素異?；境蕩罘植?圖8)，以Au為主元素的綜合異常7個(gè)，異常形態(tài)明顯呈帶狀展布，與構(gòu)造極為吻合，并且異常峰值較高，最高值達(dá)到33 704×10-9。詳查土壤中As最大值為31.7×10-6，Sb最大值為1.82×10-6，值均較低，說明As和Sb在這里對找金的指示意義有限。

HS22異常查證中，通過1∶10 000土壤測量工作，共圈定土壤綜合異常5個(gè)，其中以Au為主元素的綜合異常2個(gè)，Au最高值達(dá)到76.3×10-9(高值點(diǎn)出現(xiàn)在AP3中)。

圖7 剛察哈爾蓋地區(qū)Au、V、Co、Ti地球化學(xué)圖Fig.7 Geochemical maps of Au, V, Co and Ti in Gangcha area(a)Au; (b)V;(c)Co;(d)Ti

圖8 HS36異常1∶10 000土壤測量Au元素異常圖Fig.8 1:10 000 soil survey anomaly map of Au elements in HS36 anomaly

圖9 Au綜合異常濃度分帶圖Fig.9 Au comprehensive abnormal concentration zoning map

HS15異常查證中，通過1∶10 000土壤測量，在異常區(qū)內(nèi)圈定綜合異常8個(gè)，其中以Au為主元素的綜合異常3個(gè)，Au最高值為56.2×10-9。

研究區(qū)西南角出現(xiàn)的金高背景區(qū)為單一的金高值點(diǎn)引起，沒有其他的伴生元素。通過踏勘性異常檢查，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)主要出露中下三疊系碎屑巖，構(gòu)造活動(dòng)很弱，也未發(fā)現(xiàn)與金有關(guān)的礦化信息。因此，推測可能為地層局部富集引起，認(rèn)為該金異常找金意義很小。

5.2 檢查成果評述

通過異常查證，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)具有進(jìn)一步找金工作價(jià)值的異常(HS36、HS22、HS15)，主要集中在工區(qū)中部拉脊山構(gòu)造混雜巖帶中或鄰近地段(圖9)，查證后均有較好的找金發(fā)現(xiàn)(表4)。其中，成金礦可能性最大的異常為HS36。

HS15異常區(qū)內(nèi)檢查后，金有較好地顯示。雖然未在拉脊山構(gòu)造混雜巖帶內(nèi)，但異常區(qū)內(nèi)的構(gòu)造活動(dòng)，推測多為拉脊山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所發(fā)育的次級斷裂，與之關(guān)系密切。而在其他低背景區(qū)內(nèi)，進(jìn)行的異常檢查，效果均不太理想，均未發(fā)現(xiàn)較好異常及礦化信息。如HS3、HS32和研究區(qū)西南角Au異常，由于處于低背景地層中，雖然也有極少構(gòu)造活動(dòng)，但查證中均無較好的發(fā)現(xiàn)。推測僅為元素的局部富集，與成礦關(guān)系不大。

6 結(jié)論

通過本次研究，獲得如下初步結(jié)論：

1)合理確定各元素異常下限很重要，不能一味的根據(jù)一般下限計(jì)算法確定，應(yīng)結(jié)合區(qū)域上已有的化探工作成果，才能得到合理的異常下限。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)地球化學(xué)圖、因子計(jì)量圖等確定元素組合，結(jié)合地層含礦性分析，合理圈定綜合異常，才能取得較好的找金效果。

2)通過元素變化系數(shù)圖，大致可以確定區(qū)內(nèi)容易富集成礦的元素為Au。同時(shí)，金元素的高值點(diǎn)是尋找與金有關(guān)礦產(chǎn)的直接指示，特別在調(diào)查區(qū)成礦有利部位-拉脊山構(gòu)造混雜巖帶。在逐步加大比例尺的化探工作中，金的強(qiáng)度也會(huì)隨之逐漸變大。

3)研究區(qū)內(nèi)Au元素與V、Co、Ti等元素關(guān)系密切，構(gòu)成了研究區(qū)找金特征元素組合。單獨(dú)采用常規(guī)的Au、As、Sb、Hg組合來作為找金礦的依據(jù)，不符合區(qū)內(nèi)的實(shí)際情況。后續(xù)的異常查證工作也證明了這一點(diǎn)，這對拉脊山構(gòu)造混雜巖帶中的找金預(yù)測具有重要意義。

4)區(qū)內(nèi)寒武紀(jì)六道溝組是尋找金礦化的有利部位，Au、V、Co、Ti等找金特征元素組合異常多出現(xiàn)在此地層分布地段。而研究區(qū)其余地層金背景較低，構(gòu)造活動(dòng)不甚發(fā)育，找金效果一般較差。特別是部分金單點(diǎn)異常，引起原因多為地層的局部富集，成礦可能性較小。因此在其他區(qū)域相同地質(zhì)背景情況下尋找金礦，該類問題應(yīng)引起重視。

表4 剛察地區(qū)金異常檢查情況一覽表Tab .4 Checklist of gold anomalies in Gangcha area

主元素峰值單位為10-9