地球化学矿化能量场法提取拉萨－泽当地区铅锌矿致化探异常

侯春秋，巫晓兵，李泽琴，张遵遵

(1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都 610081;2.四川省能源投资集团，四川成都 610016;3.成都理工大学，四川成都 610059;4.武汉地质调查中心，湖北武汉 430205)

0 引言

拉萨－泽当地区位于冈底斯－拉萨岩浆弧(Ⅰ1－2)，是冈底斯成矿带的重要组成部分(潘桂棠等，2002)。该区经历了冈瓦那古陆北缘泛非运动以来长期的沉积－构造演变，尤其是受三叠纪以来特提斯洋盆的扩张、消减、闭合，以及喜马拉雅陆块与冈底斯陆块的强烈碰撞造山运动和大规模的隆升、伸展、拆离、旋扭走滑作用，造就了本区沉积作用类型复杂，岩浆活动、变质作用强烈，构造层次、构造变形、构造形式、构造组合复杂多样，从而使该区具备了良好的成矿地质条件。随着该区研究的深入，地表矿几乎被完全发现，在此情况下，如何寻找盲矿即如何合理提取低背景值地区的化探异常信息，已经成为化探、成矿预测和地质勘查找矿所面临的核心问题。文章引入地球化学矿化能量场理论和方法，合理提取拉萨－泽当地区的Pb、Zn矿致异常信息，并结合该区成矿地质背景分别对Pb、Zn进行异常评价。

1 地质概况与矿产特征

1.1 地质概况

拉萨－泽当地区位于青藏高原中南部，大地构造背景属于“冈底斯－拉萨岩浆弧(Ⅰ1－2)”(潘桂棠等，2002)。该区断裂褶皱较发育，构造线的方向主要为NW－SE和NE－SW。本区中生代地层发育，其余各时代地层出露不全，主要分布有叶巴组、林布宗组、塔克那组、楚木龙组等地层;另外，该区经历了侏罗纪岛弧造山、白垩纪陆缘弧叠加、古近纪碰撞造山、新近纪岩浆－变形等构造－岩浆事件，形成了现今厚达70～80 km的巨厚地壳和长达1500 km的冈底斯岩浆带(侯增谦等，2005)。根据侵入岩出露的构造位置以及岩石基本特征，研究区的岩浆岩由北往南分别归属于念青唐古拉弧背断隆构造岩浆亚带和拉达克－冈底斯－下察隅－墨脱构造岩浆亚带2个构造－侵入岩单元，但大部分归属于拉达克－冈底斯－下察隅－墨脱构造岩浆亚带。岩体和岩脉在该区分布广泛，其中寒武纪的片麻状花岗岩(γg )在该区都有零星出露，但在南部分布相对较多;白垩纪的灰绿玢岩(βμK2)、流纹斑岩(λπK2)和安山玢岩(αμK2)等燕山期的岩体主要出露在研究区中部偏东;古新世的闪长岩(δE1)和花岗岩(γE1)、始新世的闪长岩(δE2)和花岗岩(γE2)等喜山期的岩体分布最为广泛。

1.2 矿产特征

拉萨－泽当地区属于冈底斯成矿带东段北矿带，该区的矿化以铅锌多金属为主(孟祥金等，2003)，总体上呈东西向分布(臧文栓等，2007)，铅锌矿床(点)成因类型有矽卡岩(接触交代)型、热液型、斑岩型等。其中以矽卡岩(接触交代)型为主，该成因类型的铅锌铜多金属矿被燕山晚期、喜山期的黑云母花岗岩(花岗斑岩、石英斑岩)岩浆活动所控制(唐菊兴，2009)，主要分布于拉萨－沃卡成矿亚带西北部的新嘎果一带，矿(化)体主要赋存在燕山期中酸性花岗闪长岩、黑云二长花岗岩与白垩纪塔克拉组、设兴组碳酸盐岩的接触带上或破碎蚀变带中。在却桑－松多成矿亚带中，矽卡岩(接触交代)型有帮浦铅锌矿，矿体赋存在喜马拉雅期花岗斑岩与中二叠世洛巴堆组大理岩的接触带上，后因断层影响而成为破碎蚀变带，成矿期为喜马拉雅期。热液型铅锌矿(化)点主要分布于拉萨－沃卡成矿亚带尼木、新嘎果一带，矿(化)体产出形式多样，白垩纪碎屑岩、碳酸盐岩与燕山－喜马拉雅期中酸性岩体的接触带上，构造破碎带中，岩体或地层的节理裂隙中均有赋存，总体成矿与热液和构造有关，特别是岩浆热液和次级断裂，成矿期主要为燕山期－喜马拉雅期。斑岩型铅锌矿较少，矿(化)体赋存于燕山期花岗闪长岩与前奥陶纪岔萨岗岩组的内外接触带上和喜马拉雅期黑云母二长花岗岩与花岗闪长岩的接触带上，后因构造影响多呈破碎蚀带。

2 地球化学矿化能量场理论

成矿能量(矿化能量)首先是由萨伏洛诺夫提出的，它是指成矿元素在地质作用或成矿作用过程中被消耗的各种能量(栾世伟，1982)。

在“元素成矿能量”研究的基础上，“地球化学矿化能量场”理论被提出，它的主要内容是:以矿化元素在地质作用过程中，从原始分散状态(克拉克值)到富集状态被消耗的(矿化)能量的空间结构(空间相关)为核心，以区域化变量(矿化消耗的能量值即“矿化能量值”)为基本点，以变异函数为基本工具，运用随机函数研究区域化变量(矿化能量)的空间分布的结构性与随机性(王仁铎等，1988;孙洪泉，1990;巫晓兵，1994;孙洪泉，1997;赵鹏大，2004)。

在实际地质工作中Z(x)是非平稳的，对于非平稳的区域化变量Z(x)可以分解为“漂移”和“剩余”两部分，即公式(1):

其中Z(x)－区域化变量，m(x)－漂移，R(x)－剩余。

当假定随机函数Z(x)为二阶平稳的二个条件成立时，则剩余R(x)的变异函数存在，公式简写如下:

其中rr(h)－变异函数，x－每一点的值，h－向量值(步长)。

G·Matheorn教授已证明，在0＜h＜a的变程范围，可直接把 r(x，h)=E［Z(x+h)－Z(x)］2曲线作为rR(h)，也就是作为Z(x)的非平稳变异函数来利用(王仁铎等，1988)。

这样就有:

文章根据移动平均来求得背景曲面m*(x)，其窗口大小由变异函数所估计的变程来确定，最后由原始数据曲面(即:Z*(x))与背景曲面相减，进而得到剩余异常R(x)。

3 研究区铅锌地球化学异常信息提取

3.1 求取铅锌元素的矿化能量值

研究区铅锌元素的矿化能量值通过公式(4)(栾世伟，1982;斯梅斯洛夫，1985;温世明，1987;陈履安，1989;黄永泉，2000;杨利民，2008)来求取:

其中ΔFn－成矿能量，K－元素富集系数。

3.2 异常信息提取

根据移动平均来求得背景曲面m*(x)(如图2和图3)，其窗口大小由变异函数所估计的变程(如表1)来确定，最后由原始数据曲面(即:Z*(x))与背景曲面相减，进而得到剩余异常R(x)(如图4和图6)。

从图中可以看出:(1)铅锌异常的浓集中心明显，规模较小。(2)从铅和锌的异常图和背景图对比可以看出，在低背景值地区也有很好的异常存在。

表1 拉萨－泽当地区铅、锌矿化能量半变异函数特征表Table 1 Semivariogram showing lead and zinc mineralization energy for the Lhasa-Zedang area

3.3 结果对比分析及验证

文章把用地球化学矿化能量场理论和方法所圈定的铅和锌的异常图(图4和图6)同常规方法(斯梅斯洛夫等，1985;罗先熔等，2007)所圈定的铅和锌的异常图(图5和图7)进行对比分析。结果表明两者存在一定的一致性，也具有相当大的区别:

(1)一致性:从结果对比中可以看出，地球化学矿化能量场法所圈定的异常和用常规方法所圈定的异常都呈带状展布，大致方向是一致的。

(2)区别:常规方法是将背景值和异常下限作为一个常数来圈定异常，但大量的地质事实表明，地球化学背景值和异常下限值不是一个常数，而是一个变量，因此没有反应出低背景值地区的异常(这些从图件对比中也可以反应出来)。而地球化学矿化能量场理论法勾绘的异常图不仅异常范围较集中，规模较小，浓集中心较为清楚、明显，而且将低背景值地区的异常信息也较强的显示出来，如:巴洛铅锌矿、果沙如泽铅金矿在运用常规方法所圈定的异常图中仅有微弱的异常显示，而在利用矿化能量场法所圈定的异常图中却有较强的异常反应。另外，有些高背景值地区的异常在利用地球化学矿化能量场法所圈定的异常中较常规方法所圈定的异常偏弱，但因其处于高背景值地区，文章仍然把它作为最好的异常。因此，用地球化学矿化能量场法所圈定的异常不仅没有漏掉高背景值地区的异常，而且把低背景值地区的异常也较强的反应出来。总之，利用矿化能量场法所圈定的异常更符合地质实际，有利于缩小找矿靶区，能够较准确地判断矿化异常。

3.4 异常分级

根据对区域铅锌地球化学矿化能量场的研究所勾绘的研究区的铅锌异常分布图(图4和图6)，结合其背景图以及拉萨－泽当地区的地质实际，将研究区的铅锌异常分为三类:

Ⅰ级:异常富集中心最为明显，或者异常中心较明显、处于高背景值地区，且异常规模大，异常圈定性好。

Ⅱ级:异常富集中心较明显，异常圈定性较好，但异常规模相对较小。

Ⅲ级:异常富集中心有显示，异常有一定规模，异常圈定性好，呈星点状散布。

图4 拉萨－泽当地区Pb地球化学矿化能量场异常分布图Fig.4 Anomaly map showing Pb geochemical mineralization energy in Lhasa-Zedang

该异常分级方法一方面重点兼顾了低背景值地区的异常信息，另一方面也没有漏掉高背景值地区的异常。图8和图9是用矿化能量场法所圈定的异常分级图。

4 铅锌成矿远景预测

根据以上划分的异常类型和本区地质实际，尤其是区内地层、岩浆岩、断裂构造等特征，将拉萨－泽当地区铅锌成矿远景预测区相应地分为三级:

Ⅰ级成矿远景区:主要包括图中的Ⅰ类异常区，结合前人资料，该区内铅锌成因类型有矽卡岩(接触交代)型、热液型等，其中以矽卡岩(接触交代)型为主。矽卡岩型矿(化)体主要赋存在燕山期中酸性花岗闪长岩、黑云二长花岗岩与白垩纪塔克拉组、设兴组碳酸盐岩的接触带上或破碎蚀变带中和喜马拉雅期花岗斑岩与中二叠世洛巴堆组大理岩的接触带上，后因断层影响而成为破碎蚀变带，成矿期为喜马拉雅期。热液型铅锌矿(化)体产出形式多样，有的赋存于白垩纪碎屑岩、碳酸盐岩与燕山－喜马拉雅期中酸性岩体的接触带上，有的赋存在构造破碎带中，有的赋存在岩体或地层的节理裂隙中，总体成矿与热液和构造有关，特别是岩浆热液和次级断裂，成矿期主要为燕山期－喜马拉雅期。

在Ⅰ级远景成矿区内，铅锌异常主要出现于叶巴组、林布宗组、楚木龙组和麦隆岗组等地层区，以上地层是良好的铅锌矿赋矿地层;并且在大部分异常区内，片理化岩发育，表明了断裂构造及其次级断裂非常发育，燕山期、喜山期的中酸性岩体大面积出现且接触带上有矽卡岩化、角岩化等变质作用。从图8和图9可以看出，该区应是一条北东－南西方向展布的铅锌成矿带，在已经发现矿床点的异常区可进一步扩大找矿范围，未发现矿床(点)的异常区可作为重点找矿远景区。

图9 锌异常分级图(矿化能量场法圈定的异常图)Fig.9 Classification map showing Zn anomaly extracted with mineralization energy method

在Ⅱ级成矿远景区内，铅和锌的异常也主要展布在有利于铅锌成矿的地层区，也有燕山－喜山期的岩体出露，断裂和变质作用强，可作为次级找矿远景区。

在Ⅲ级成矿远景区内，地层和岩体虽利于成矿，但铅锌异常较弱，且断裂和变质作用不发育，可作为后备的找矿远景区。

5 结论

文章通过对西藏自治区拉萨－泽当地区1∶20万水系沉积物信息提取的研究，首次在西藏地区运用地球化学矿化能量场法合理提取化探异常，取得以下成果:

(1)将运用地球化学矿化能量场法勾绘的异常图与运用常规方法勾绘的异常图相比较，表明了运用地球化学矿化能量场法圈定该地区的异常不仅行之有效，而且能够在低背景值地区勾绘较明显的矿致异常。

(2)用地球化学矿化能量场圈定的异常不仅没有遗漏低背景值地区的弱小异常，而且异常范围、规模都有很明显的集中、缩小。用此法还能合理的解释低背景值地区有时发现大矿床的现象。

(3)在进行异常分级时，应将异常图和背景图结合起来，即将异常富集中心最为明显或者异常中心不太明显但处于高背景值地区作为最好的异常，不仅有效提取了低背景值地区的异常信息，另也没有漏掉高背景值地区的异常。

(4)从地质方面看，该区的矿化与热液蚀变岩、次级断裂构造及喜山－燕山期的岩浆岩有关，这与运用地球化学矿化能量场法所圈定的矿化范围相一致。

(5)将划分的异常类型与本区地质实际，尤其是区内地层、岩浆岩、断裂构造等特征相结合，合理的识别出该地区的铅锌成矿有利地段。

致谢 研究及成文过程中，得到项目专家组成员李金高教授级高工、潘凤雏教授级高工、惠广领高级工程师、以及项目组成员等的指导和帮助，在此表示诚挚的感谢。同时衷心感谢审稿专家和编辑部同志提出的宝贵意见与建议。

［注释］

① 西藏自治区地质调查院一分院.2007.中华人民共和国区域地质调查报告(1:250000)——拉萨市幅、泽当镇幅［R］.

Chen Lu-an.1989.The ore-forming and halo-forming energy and ore-forming and halo-forming information and their application to exploration of ore deposits［J］.Geological Review，35(3):203 －210(in Chinese with English abstract)

Hou Zeng-qian，Meng Xiang-jin，Qu Xiao-Ming，Gao Yong-Feng.2005.Copper ore potential of adakitic intrusives in Gangdese porphyry copper belt:Constrains from rock phase and deep process［J］.Mineral Deposits，24:108 －121(in Chinese with English abstract)

Huang Yong-quan.2000.Estimation of mineralizatton energy and discussion of its source for the Dexing porphyry copeer deposits［J］.Jiangxi Geology，14(3):184 －189(in Chinese with English abstract)

J Maes Love.1985.Prediction and prospecting of geochemistry［M］.Beijing:Geological Publishing House:30－260(in Chinese)

Luan Shi-wei.1982.Geological and geochemical thermodynamics［M］.Chengdu:7th Department，Chengdu College of Geology:100 － 300(in Chinese)

Luo Xian-rong.2007.Exploration geochemistry［M］.Beijing:Metallurgical Industry Press:200－260(in Chinese)

Meng Xiang-jin，Hou Zeng-qian，Gao Yong-feng，Huang Wei，Qu Xiaoming，Qu Wen-jun.2003.Development of porphyry copper-molybdenum-lead-zinc ore-forming system in East Gangdese Belt，Tibet:Evidence from Re-Os age of molybdenite in Bangpu copper polymetallic deposit［J］.Mineral Deposits，22(3):246 － 252(in Chinese with English abstract)

Pan Gui-tang，Li Xing-zhen，Wang Li-quan，Ding Jun，Chen Zhi-liang.2002.Preliminary division of tectonic units of the Qinghai-Tibet Plateau and its adjacent areas［J］.Geological Bulletin，21(11):701－707(in Chinese with English abstract)

Sun Hong-quan.1990.Geostatistics and its application［M］.Xuzhou:China University of Mining and Technology press:55－120(in Chinese)

Sun Hong-Quan.1997.The set of practical geostatistical procedures［M］.Beijing:Geological Publishing House:19－130(in Chinese)

Tang Ju-xing，Chen Yu-chuan，Duo Ji，Liu Hong-fei，Du Xin，Zhang Jin-shu，Zheng Wen-bao，Gao yi-ming.2009.The main types of ore deposits，metallogenic regularity and prospecting evaluation in East Gangdese metallogenic belt，Tibet［J］.Acta Minalogica Sinica，(S1):476－478(in Chinese with English abstract)

Wang Ren-duo，Hu Guang-dao.1988.The linear Geostatistics［M］.Beijing:Geological Publishing House:50－200(in Chinese)

Wen Shi-ming，Zhu Zhang-sen.1987.The application of metallogenic energy IP trend analysis in forecasting the tin deposit blind ore in Lailishan(the research on prediction of blind orebodies in statistical methods for five)［J］.Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration，9(2):123－126(in Chinese with English abstract)

Wu Xiao-bing，Fan Liang-ming，Mao Yu-yuan.1995.Experimental study on element mineralization energy method for ore geochemistry［J］.Geology of Xinjiang，13(1):93－97(in Chinese)

Wu Xiao-bing.1994.Research on geochemical mineralization field in East Altai region［D］.Chengdu:Chengdu College of Geology:5－45(in Chinese with English abstract)

Yang Li-min，Yang Zi-an，Luo Tie-liang，Zou Lin.2008.Study on the application of ore-forming energy to the extraction of geochemical composite anomalies［J］.Mineral Resources and Geology，22(1):74－77(in Chinese with English abstract)

Zang Wen-shuan，Meng Xiang-jin，Yang Zhu-sen，Ye Pei-sheng.2007.Sulfur and lead isotopic compositions of lead-zinc-silver deposits in the Gangdise metallogenic belt，Tibet，China，and its geological significance［J］.Geological Bulletin of China，26(10):1393 － 1397(in Chinese with English abstract)

Zhao Peng-da.2004.The quantitative geology method and its application［M］.Beijing:Higher Education Publishing House:50－260(in Chinese)

［附中文参考文献］

陈履安.1989.试论成矿成晕烟和成矿成晕信息及其找矿应用［J］.地质论评，35(3):203－210

侯增谦，孟祥金，曲晓明，高永丰.2005.西藏冈底斯斑岩铜矿带埃达克质斑岩含矿型:源岩相变及深部过程约束［J］.矿床地质，24:108－121

黄永泉.2000.德兴斑岩铜矿成矿能量估算和来源探讨［J］.江西地质，14(3):184－189

罗先熔.2007.勘查地球化学［M］.北京:冶金工业出版社:200－260

栾世伟.1982.地质地球化学热力学［M］.成都:成都地质学院第七教研室(内部教材):100－300

孟祥金，侯增谦，高永丰，黄 卫，曲晓明，屈文俊.2003.西藏冈底斯东段斑岩铜钼铅锌成矿系统的发育时限:帮浦铜多金属矿床辉钼矿 Re－Os年龄证据［J］.矿床地质，22(3):246－252

潘桂棠，李兴振，王立全，丁 俊，陈智梁.2002.青藏高原及邻区大地构造单元初步划分［J］.地质通报，21(11):701－707

斯梅斯洛夫.1985.地球化学预测与找矿［M］.北京:地质出版社:30－260

孙洪泉.1990.地质统计学及其应用［M］.徐州:中国矿业大学出版社:55－120

孙洪泉.1997.实用地质统计学程序集［M］.北京:地质出版社:19－130

唐菊兴，陈毓川，多 吉，刘鸿飞，杜 欣，张金树，郑文宝，高一鸣.2009.西藏冈底斯成矿带东段主要矿床类型、成矿规律和找矿评价［J］.矿物学报，S1:476－478

王仁铎，胡光道.1988.线性地质统计学［M］.北京:地质出版社:50－200

温世明，朱章森.1987.成矿能量IP趋势分析及在来利山锡矿盲矿预测中应用(盲矿体统计预测方法研究之五)［J］.物化探计算技术，9(2):123－126

巫晓兵.1994.东阿尔泰地区地球化学矿化能量场研究［D］.成都:成都地质学院:5－45

巫晓兵，范良明，毛玉元.1995.地球化学找矿中的"元素成矿能量“方法试验研究［J］.新疆地质，13(1):93－97

杨利民，杨自安，罗铁良，邹林.2008.成矿能量在化探综合异常提取中的应用研究［J］.矿产与地质，22(1):74－77

臧文栓，孟祥金，杨竹森，叶培胜.2007.西藏冈底斯成矿带铅锌银矿床的S、Pb同位素组成及其地质意义［J］.地质通报，26(10):1394－1397

赵鹏大.2004.定量地学方法及应用［M］.北京:高等教育出版社:50－260