干旱草原覆盖区非矿致化探异常的识别与解释—以内蒙古洪根尼乎都格草原D2选区为例

于 桑，向 武，李启立，谢淑云，徐启东

(1. 中国地质大学(武汉)地球科学学院，湖北武汉 430074;2. 中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉 430074)

干旱草原覆盖区非矿致化探异常的识别与解释—以内蒙古洪根尼乎都格草原D2选区为例

于 桑1，向 武1，李启立1，谢淑云1，徐启东2

(1. 中国地质大学(武汉)地球科学学院，湖北武汉 430074;2. 中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉 430074)

受自然因素的影响，干旱草原覆盖区化探异常往往存在多解性和不确定性，如何对非矿致化探异常进行有效识别和解释对降低勘探风险具有极为重要的现实意义。内蒙古洪根尼乎都格干旱草原景观覆盖区(D2选区)为乌日尼图式找矿预测重点验证区。通过1∶2.5万的常规化探工作，在该区内发现了明显的Cu、Mo、W异常。结合已有的化探资料，以及典型土壤样品主微量元素测试，矿物成分分析，Cu、Mo相态分析的结果，对该覆盖区覆盖物的物源进行了初步判断并研究了重点成矿元素Cu、Mo的异常成因：发现Cu、Mo异常区与背景区内覆盖物来源有明显差异，判断该区Cu、Mo异常为非矿致异常。同时在此研究基础上提出了在覆盖区化探工作中识别与解释非矿致异常的思路和方法。

干旱草原覆盖区 非矿致异常 异常解释 覆盖物物源 Cu、Mo相态分析

Yu Sang，Xiang Wu，Li Qi-li，Xie Shu-yun，Xu Qi-dong. Identification and interpretation of non-ore-causative geochemical anomalies in arid grasslands: An example of the D2 area in the Hongennihuduge steppe，Inner Mongolia[J]. Geology and Exploration, 2014, 50(6):1118-1125.

随着覆盖区找矿工作的不断深入，国内外先后对化探新方法与新技术开展了大量研究。特别在深穿透地球化学找矿方法方面取得了一定进展，如汞气测量法、地电化学法、地气法、元素活动态提取、选择性提取、烃气测量等找矿新方法均在国内外多类覆盖区进行了试验研究(杨桂莲等，2002；邱炜等，2013；王艳忠等，2013；王学求等，1995；刘红艳等，2006；David L.Kelleyetal.，2002;张爽等，2012)，并在深穿透地球化学迁移理论机制研究方面均取得了一定的成果(罗先熔，1991；王学求等，1996，2012；张善明等，2011；曹建劲，2012，)。这些研究成果对覆盖区找矿工作均起到了很大的推动作用，但从实际找矿工作来看，仍然没有一种新的深穿透找矿方法能够替代常规化探。然而，常规化探方法受覆盖区自然因素的干扰显著，大大影响了覆盖区化探找矿效果。如何基于常规化探工作，有效识别非矿致异常，判明异常的成因和来源，对于排除非矿致因素干扰，降低勘探风险具有重要的现实意义。

成秋明教授主持的“覆盖区矿产综合预测”项目进行大量研究工作后(Cheng，2007，2012)确定位于内蒙古洪根尼乎都格草原D2选区为乌日尼图式(似斑岩型为主的钼多金属矿)成矿要素重点验证区(徐启东，2012)。本文以该区为研究对象，在1∶2.5万土壤化探工作基础上，选取相应的土壤样品进行了系统测试，着重对D2选区主要成矿元素Cu、Mo的异常进行了成因分析，以期在干旱草原覆盖区建立化探异常的识别技术和工作方法。

1 研究区概况和化探工作基础

1.1 研究区概况

内蒙古洪根尼乎都格草原D2选区位于内蒙古二连浩特北部约80 km处，面积约25 km2，该区属于干旱草原景观覆盖区，年降雨量小，地表植被覆盖稀少。

1.1.1 区域地质概况

研究区所在区域的大地构造位置为西伯利亚板块东南边缘的晚古生代陆缘增生带，属古亚洲成矿域内蒙古大兴安岭成矿省二连-东乌旗晚古生代-中生代成矿带(肖伟等，2010)。

图1 洪根尼乎都格草原D2选区区域地质图(根据相关1∶20万地质图修编)Fig.1 Geological map of the D2 area in Honggennihuduge Steppe (modified from 1∶200000 geological map)1-第三系；2-下白垩统；3-上侏罗统；4-下泥盆统；5-下奥陶统；6-华力西晚期侵入岩；7-华力西晚期侵入岩过渡相；8-花岗岩脉；9-花岗斑岩脉；10-石英脉；11-D2选区范围；12-国界；13-地质不整合界线1-Tertiary；2-lower Cretaceous；3-upper Jurassic；4-lower Devonian；5-lower Ordovician；6-late Variscian Epoch intrusive rock；7-transition phase of the late Variscian intrusive rock；8-granite vein；9-granite prophyry dyke；10-quartz vein；11-boundary of the D2 area；12-national boundaries；13-unconformity

区域内地层出露主要有:下奥陶统乌宾敖包组灰色变质粉砂岩、灰紫色安山岩、浅绿色薄层状板岩；下泥盆统泥鳅河组灰绿色变质不等粒状硬砂岩、灰黄色变质长石石英砂岩；下白垩统褐黄色含砾砂岩、长石细砂岩、黄色页岩。

区域内岩浆岩发育，根据时代分为华力西期和燕山期。主要为花岗岩类，其中以华力西期岩浆活动更为强烈。选区附近以华力西晚期侵入岩体为主，主要是细粒闪长岩和似斑状黑云母花岗岩(图1)。

1.1.2 研究区地质概况

D2选区内以第三系、第四系覆盖物为主，在西南部出露少量地层为下泥盆统的砂岩。区内有一条干沟自东往西穿过整个区域(图2)。

1.2 常规土壤化探工作基础

选区内已开展了1∶2.5万土壤地球化学测量(Cu、Pb、Zn、W、Mo、Bi、Sb、Sn)，其中Cu、Mo、W异常规模较大，但异常浓度分带性差。W元素异常范围广且异常衬度大，具有一定的浓度分带，但是与其他元素异常套合关系差。其它伴生元素如Bi、Zn、Sb等异常均集中于基岩出露区(图3)。

2 工作方法

由于本区综合预测的矿种主要是铜钼矿，我们重点针对Cu、Mo异常进行了地球化学研究。笔者利用土壤测量的分析副样开展了测试工作。根据野外调查情况，我们选择干沟内外各元素异常区与背景区的土壤样品共30件(图3)，进行主微量元素的测试(Na、K、Ca、Mg、Al、Si、P、Mn、Fe、Ti、Sc、Nb、Ta、Zr、Hf、Y、Sr、Ba、Rb、Cr)，对重点样品进行了Cu、Mo相态分析和矿物成分鉴定。

图2 D2选区地质图Fig.2 Geological map of the D2 area1-第四系全新统；2-第四系更新统；3-第三系中新统；4-下泥盆统；5-地质不整合界线；6-Mo异常区选样位置；7-Cu、Mo异常区(干沟)选样位置；8-背景区选样位置；9-背景区(干沟)选样位置；10-W异常区选样位置1-Quaternary Holocene;2-Quaternary Pleistocene Series;3-Tertiary Miocene;4-lower Devonian;5-unconformable boundary line;6- sampling location of Mo anomaly area;7-sampling location of Cu and Mo anomaly area(in the riverbed);8-sampling location of background region;9-sampling location of background region (background region);10-sampling location of W anomaly area

图3 D2选区单元素地球化学异常图(浓度单位10-6)Fig.3 geochemical anomaly maps of single elements in the D2 area(×10-6)

3 结果和讨论

3.1 主微量元素特征和矿物组成

结果表明(表1)，各样品中主量元素与微量元素含量分布具有明显的规律性。在干沟内外样品中各元素的含量有显著差异，其中主微量元素在干沟外背景区样品中的分布比在干沟内样品中的分布更加均匀。

矿物鉴定结果显示(表2)，背景区和Cu、Mo异常区内样品的矿物组成有着较大的差异。异常区中样品含有大量的蒙脱石，方解石也有所增加，而石英含量明显下降。

3.2 主微量元素特征判断覆盖物来源的意义

不同区域样品中主微量元素的差异反映了其组成物质的不同。干沟外的覆盖区物质来源较为单一，而干沟内异常区的覆盖物具有多源性，且与干沟外覆盖物物源并不相同。

表1 D2选区土壤样品主微量元素测试结果Table 1 Analysis results of major and trace elements for soil samples in the D2 area

注：合肥矿产资源监督检测中心测试(2013)。

表2 D2选区土壤样品矿物成分分析测试结果(%)Table 2 Mineral composition test result of the pedotheque from D2 area(%)

利用Al/Si与Ca作图发现(图4)，Cu、Mo异常区所在干沟内明显高Ca和高Al/Si，而干沟背景区虽然也有相对较高的Al/Si，但Ca含量较低；而干沟外的W、Mo异常区和背景区Al/Si和Ca均较低。这说明Cu、Mo异常所在干沟中富含高钙的矿物。

图4 D2选区不同区域代表性样品Al/Si-Ca关系图Fig.4 Al/Si-Ca diagram of typical pedotheque from different parts of D2 area1-W异常区；2-背景区；3-Cu、Mo异常区(干沟内)；4-背景区(干沟内)；5-Mo异常区1-W anomaly area；2-background region；3- Cu and Mo anomaly area(in the riverbed)；4-background region (in the riverbed)；5-Mo anomaly area

图5 D2不同区域代表性土壤样品矿物组成和比例Fig.5 Mineral composition and ratios of typical pedotheque from different parts of D2 area

矿物成分鉴定结果进一步印证了干沟内外覆盖物在物源上的差异。如图5显示，干沟内样品比背景区具有更加复杂的矿物组成，其中最突出的就是蒙脱石含量显著增加，其成因与基性火成岩有关(赵珊茸等，2004)，可能反映测区附近基性火成岩的存在。

通过对研究区覆盖物主微量元素特征的分析，辅以矿物成分鉴定的结果，基本可以判断出Cu、Mo异常区物质来源主要是以干沟所携带的高钙含量的运积物为主，而背景区物源与异常区不同，且来源较为单一。

3.3 Cu、Mo赋存相态特征

为了查明Cu、Mo元素的具体赋存形式，我们利用Tisser提取法进行了Cu、Mo元素的相态分析，其中，碳酸盐态元素含量多未检出。

3.3.1 Cu的赋存相态特征

结果表明，选区内Cu元素主要是以残渣态形式存在于土壤中。在Cu异常区，土壤样品中Cu元素的高值也只是体现在残渣态Cu(图6)。这说明本区Cu异常不太可能是由来自深部矿体Cu元素在表层运积物中叠加，因此Cu含量较高的运积物应该是形成本区Cu异常的主要原因。

图6 D2选区典型土壤样品Cu的相态分布特征Fig.6 Phase distribution of Cu in typical pedotheque from D2 area1-残渣态；2-强有机结合态；3-铁锰氧化物结合态；4-腐殖酸结合态；5-离子交换态；6-水溶态1-residual form；2-organic combined form；3-Fe-Mn oxide combined form；4-humic acid combined form；5-ion-ex changeable form；6-water-soluble form

3.3.2 Mo的赋存相态特征

本区内Mo元素赋存形式也是以残渣态为主，但不同区域样品中Mo的存在形式有所不同(图7)，以残渣态、强有机态(含硫化物态)的差异最为突出。其中，干沟内及背景区样品中Mo元素的相态分布形式与Cu基本一致，含量变化主要受残渣态影响；而干沟外Mo异常区样品中强有机态(含硫化物态)Mo含量明显升高。

图7 D2选区典型土壤样品Mo的相态分布特征Fig.7 Phase distribution of Mo in typical pedotheque from D2 area1-残渣态；2-强有机结合态；3-铁锰氧化物结合态；4-腐殖酸结合态；5-离子交换态；6-水溶态1-residual form；2-organic combined form；3-Fe-Mn oxide combined form；4-humic acid combined form；5-ion-exchangeable form；6-water-soluble form

3.4Cu、Mo赋存相态特征对识别非矿致异常的 意义

通过相态分析，我们可以看出选区内Cu、Mo元素主要是以残渣态的形式赋存于覆盖物中，异常区的高值主要受残渣态含量升高的影响。而选区内存在厚覆盖层，成矿元素很难以残渣态的形式迁移至地表，所形成的异常应为运积物本身具有高含量Cu、Mo元素所致，基本可以排除该区域内Cu、Mo元素异常为矿致异常的可能。同时，Mo元素异常的形成机制具有多样性，Mo在干沟内外异常区土壤中相态分布特征是有明显区别的，干沟内Mo异常的形成主要受运积物影响，与Cu异常来源相似；而干沟外的Mo异常区，其异常形成可以认为是受干沟中运积物与其他来源物质共同影响，其具体成因有待进一步的探究。

3.5 D2工作区化探异常的综合解释和验证

根据以上分析可知，Cu、Mo元素异常区干沟内区域异常的形成主要受运积物影响，不是深部矿化叠加的结果；同时Mo元素在异常区干沟内外土壤样品中赋存形态的差异在一定程度上反映了Mo元素的异常不仅仅是由运积物造成的非矿致异常，残渣态以外其他相态含量的高值说明在异常区及周边可能存在隐伏矿体或其他高Mo含量的地质体。而Cu、Mo异常区蒙脱石的大量出现反映测区附近基性火成岩的存在。

为了进一步验证，笔者进行了深穿透地球化学测量(热释汞测量)，3条穿过选区内预测的重点成矿元素Cu、Mo元素的异常区的热释汞测线结果表明：D2选区各元素的异常区均无热释汞异常(图8)，进一步说明Cu、Mo元素异常的形成主要与干沟内运积物有关，异常区下伏存在矿床的可能很小。

图8 D2选区热释汞布线及测试结果Fig.8 Line layout and result sketch map of heat-releasde mercury test in D2 area1-第四系全新统；2-第四系更新统；3-第三系中新统；4-下泥盆统；5-地质不整合界线；6-Cu异常区；7-Mo异常区；8-W异常区1-Quaternary Holocene;2-Quaternary Pleistocene Series;3-Tertiary Miocene;4-lower Devonian;5-unconformable boundary line;6-anomaly area of Cu;7-anomaly area of Mo;8-anomaly area of W

此外，后期的钻探验证发现了Cu、Mo异常区内的干沟上游附近的覆盖层下面存在基性火山岩，也证实了本文对D2选区化探异常的综合解释。

4 结论

通过上述D2选区的研究工作，针对该区的成矿元素异常评价可以得出以下结论：

(1) D2选区的覆盖物来源具有多源性，Cu、Mo异常区物质来源主要是以干沟所携带的高钙含量的运积物为主，而背景区物源与异常区不同，且来源较为单一。

(2) Cu、Mo元素异常区干沟内区域异常的形成主要受运积物影响，异常区内土壤中成矿元素含量的高值主要以残渣态的形式体现，不是深部矿化叠加的结果。

同时根据所做工作，笔者对在干旱草原覆盖区开展化探异常评价工作，特别是对非矿致异常的识别查证得有了以下认识和结论：

(1) 在覆盖区进行常规化探异常查证工作中覆盖物的来源对异常解释与评价有较大影响，而通过分析覆盖物的主微量元素和矿物组成特征，可以有效反映出不同区域覆盖物来源上的差异。

(2) 在探明覆盖物来源的基础上，通过选择典型区域的典型样品进行相关成矿元素的赋存相态分析，可以判断成矿元素在覆盖层中的赋存形态，而元素的赋存形态则是有效识别覆盖区化探非矿致异常的有效依据。

通过判断覆盖物物源→解析成矿元素在覆盖物中赋存形态→根据成矿元素赋存形态判断异常是否反映深部矿化信息这样一种技术方法，可以在覆盖区化探异常评价工作中有效识别与解释非矿致异常。

Yang Gui-lian，Qi Jian-yu.2002.Application of mercury survey method in geochemistry exploration[J].Geology and Resources,11(2):123-126(in Chinese with English abstract)

Qiu Wei,Pan Tong,Jin Yong-ming,Luo Xian-rong.2013.Applied research of geo-electrochemical extraction method for prospecting in Mohailaheng Pb-Zn Deposit，Qinghai Province[J].Gold Science and Technology,21 (2):36-39(in Chinese with English abstract)

Wang Yan-zhong,Li Sheng-rong,Ou Yang-fei,Yao Lan.2013.Conductivity Anomaly Characteristics of soil Ions and Ion Composition in the Jinchang Gold Deposit,Dongning,Heilongjiang Province and Prospecting Prediction[J].Geology and Exploration,49(3):469-474(in Chinese with English abstract)

Luo Xian-rong.1991.Mechanism of the formation of conductivity anomaly in soil-cover and its theoretical model[J].Journal of Guilin College of Geology,11(1):67-76(in Chinese with English abstract)

Wang Xue-qiu，Xie Xue-jin，Lu Yin-xiu.1995.Dynamic collection of geogas and its preliminary application in search for concealed deposits[J].Geophysical&Geochemical Exploration,19(3):161-171(in Chinese with English abstract)

Wang Xue-qiu.2005.Conceptual model of deep-penetrating geochemical migration[J].Geological Bulletin of China,24(10～11):892-896(in Chinese with English abstract)

Zhang Shan-ming,Feng Gang,Zhang Jian,Zhang En-zai,Liu Ya-feng,Liu Hong-wei.2011.Principle and Methods to Search for Ore Bodies at Depth Using Soil Geochemistry[J].Geology and Exploration,47(6):1114-1123(in Chinese with English abstract)

Cao Jian-jin.2012.Characteristics，formation and migration of the particles carried by ascending gas flow the concealed metal deposits[J].Earth Science Frontiers,19(3):113-119(in Chinese with English abstract)

Wang Xue-qiu，Cheng Zhi-zhong.1996.Development of selective leaching of mobile forms of elements and its application[J].Geologic exploration Technology Abroad,(2):17-22(in Chinese with English abstract)

Liu Hong-yan，Wang Xue-qiu.2006.Application of selective leaching of mobile metal forms on the exploration for sandstone-type uranium deposit in Shihongtan，Xinjiang，China[J].Journal of Jinlin University(Earth Science Edition),36(2):183-186(in Chinese with English abstract)

David L.Kelley，Gwendy E.M.Hall，L.Graham Closs，Ian C.Hamilton，Robert M.McEwen.2002.The use of partial extraction geochemistry for copper exploration in northern Chile[J].WMC Exploration,171:83～104

Zhang Shuang，Li Fang-lin，Gong Jing-jing，Bao Zheng-yu，Xie Shu-yun，Cui Fang，Su Zheng-wei，Zeng Yong-hong.2012.Application of hydrocarbons in concealed tungsten orea prediction in Weijia，Nanling Area[J].Earth Science-Journal of China University of Geoscience，37(6):1149-1159(in Chinese with English abstract)

Cheng,Q.M.2007. Mapping singularities with stream sediment geochemical data for prediction of undiscovered mineral deposits in Gejiu， Yunnan Province， China[J].Ore Geology Reviews，32(1):314-324

Cheng.Q.M.2012. Multiplicative cascade processes and information integration for predictive mapping[J]. Nonlinear Processes in Geophysics,19(1):57-68

Xu Qi-dong，Zhang Xiao-jun，Shang Heng-sheng，Yang Zhen，Zuo Ren-guang，Yao Chun-liang，Liu Rui.2012.New approach of integrate geological prospection in covered areas:A case study from northwestern Xilinguole，Inner Mongolia[J].Earth Science-Journal of China University of Geosciences,37(6):1252-1258(in Chinese with English abstract)

Xiao Wei，Wang Yi-tian，Jiang Si-hong．2010．Explanatory notes for the simplified geology and mineral resource map and typical geographical and topographic features of southern Mongolian and its neighboring areas[J]．Acta Geoscientia Sinica，31(3):473-484(in Chinese with English abstract)

Zhao Shan-rong，Bian Qiu-juan，Ling Qi-cong．2004．Crystallography and Mineralogy[M]．Beijing:Higher Education Press:381(in Chinese)

[附中文参考文献]

杨桂莲，祁建誉.2002.土壤测汞方法在地球化学勘查中的应用[J].地质与资源,11(2):123-126

邱 炜，潘 彤，金永明，罗先熔.2013.地电化学提取技术在玉树莫海拉亨铅锌矿区的找矿应用[J].黄金科学技术，21(2):36-39

王艳忠，李胜荣，欧阳菲，姚 岚.2013.黑龙江东宁金厂金矿土壤离子电导率异常特征、离子成分及找矿预测[J].地质与勘探,49(3):469-474

罗先熔.1991.土壤电导率异常的形成机理及理想模式[J].桂林冶金地质学院学报,11(1):67-76

王学求，谢学锦，卢荫庥.1995.地气动态提取技术的研制及在寻找隐伏矿上的初步试验[J].物探与化探，19(3):161-171

王学求.2005.深穿透地球化学迁移模型[J].地质通报,24(10～11):892-896

张善明，冯 罡，张 建，张恩在，刘雅峰，刘洪卫.2011.运用土壤地球化学寻找深部矿体的原理和方法[J].地质与勘探,47(6):1114-1123

曹建劲.2012.隐伏金属矿产上升气流微粒特征、形成及迁移[J].地学前缘，19(3):113-119

王学求，程志中.1996.元素活动态测量技术的发展及其意义[J].国外地质勘探技术,(2):17-22

刘红艳，王学求.2006金属活动态提取技术在十红滩铀矿的应用[J].吉林大学学报(地球科学版),36(2):183-186

张 爽，李方林，龚晶晶，鲍征宇，谢淑云，崔 放，苏正伟，曾永红.2012.烃气测量在南岭魏家隐伏钨矿区找矿预测中的应用[J].地球科学-中国地质大学学报,37(6):1149-1159

徐启东，张晓军，尚恒胜，杨 振，左仁广，姚春亮，刘 锐.2012.构建覆盖区综合地质找矿思路和流程的探索:以内蒙古锡林郭勒西北部为例[J].地球科学-中国地质大学学报,37(6):1252-1258.

肖 伟，王义天，江思宏.2010.南蒙古及邻区地质矿产简图及地形地貌特点[J].地球学报,31(3):473-484

赵珊茸，边秋娟，凌启聪.2004.结晶学及矿物学[M].北京:高等教育出版社:381

Identification and Interpretation of Non-Ore-Causative Geochemical Anomalies in Arid Grassland-Covered Regions: An Example of the D2 Area in Hongennihuduge Steppe，Inner Mongolia

YU Sang1，XIANG Wu1，LI Qi-li1，XIE Shu-yun1，XU Qi-dong2

(1.FacultyofEarthSciences，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan,Hubei430074;2.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan,Hubei430074)

Because of the natural factors, multiple solutions and uncertainty exist in explanations of geochemical anomalies from areas covered by arid steppe. To reduce the risk of ore exploration, it is necessary to study the recognition and interpretation of non-ore-causative geochemical anomalies. The arid grassland-covered region (D2 area) in the Honggennihuduge steppe，Inner Mongolia is a key verification zone of the Wurinitu-style deposit. Obvious geochemical anomalies of Cu，Mo，and W are found through the geochemical exploration on a scale 1∶25000. Based on the existing geochemical data, we have made preliminary judgments about sources of the cover materials. Furthermore, we have studied the causes for geochemical anomalies of the metallogenetic elements Cu and Mo through analyses of major and trace elements, mineral composition, and phase of Cu-Mo. The results reveal a marked difference of sources between the geochemical anomaly area and background area. And we suggest that these anomalies are not caused by minerals. Based on this case study, we propose a line of thought and method to identify and interpret non-ore-causative geochemical anomalies in covered regions.

arid grassland-covered region,non-ore-causative geochemical anomalies, geochemical anomaly interpretation,sources of the cover, phase analysis of Cu and Mo

2014-01-07；[修改日期]2014-08-15；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局工作项目(No.12120113088900)资助。

于 桑(1989年-)，男，中国地质大学(武汉)硕士研究生，主要从事勘查地球化学研究。E-mail:yusang1989@126.com。

P632.1+P595

A

0495-5331(2014)06-1118-08