水系沉积物地球化学在建瓯南雅地区地质找矿中的应用

韩志定

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

水系沉积物对原岩具有继承性，故微观地球化学信息必然反映一定的宏观地质特征[1]。基于这一原理，在区域地质矿产调查过程中，对南雅地区1∶5万水系沉积物资料进行综合研究，利用因子分析，把错综复杂的研究对象归结为数量较少的几个综合因子[2]，分析其地质地球化学意义，为从整体上认识南雅地区的地质、地球化学特征和找矿规律提供线索。南雅地区面积约460 km2。经1∶5万水系沉积物地球化学面积性测量，对水系沉积物样品进行了测试分析，研究区内地球化学特征，并进一步探讨其在地质及找矿方面的应用。

1 区域地质概况

南雅地区位于北武夷隆起区和闽东火山断坳带的交会部位，区域性政和—大埔断裂带斜穿该区。自古元古代以来，区内经历多期次的构造-岩浆活动，使区内变质变形强烈，脆性断裂、韧性剪切变形以及推覆滑脱构造较为发育。在元古代变质岩中见有超基性岩块、基性岩块、硅质岩块、碳酸盐岩岩块等。

区内地层分别构成前寒武纪变质基底和中—新生代沉积盖层。前寒武纪变质地层有古元古代大金山组及新元古代马面山(岩)群*福建省地质调查研究院，福建省区域地质志，2011。收稿日期：2015-07-13作者简介：韩志定(1982-)，工程师，主要从事区域地质调查及地球化学勘查工作。；中—新生代地层有焦坑组、梨山组、长林组、沙县组及第四纪。古、新元古代变质地层在区内广泛分布，中生代沉积地层在中西部多为断块(或断陷盆地)，呈北东向展布(图1)。

图1 南雅地区地质略图Fig.1 Schematic geological map of Nanya study area1—第四系；2—沙县组；3—长林组；4—梨山组；5—焦坑组；6—龙北溪(岩)组；7—大金山组；8—晚侏罗世花岗岩；9—三叠世花岗闪长岩；10—志留纪花岗岩；11—硅质岩块；12—基性岩块；13—角度不整合；14—逆冲推覆；15—断层；16—韧性剪切

区内岩浆活动强烈，从古元古代开始就有岩浆侵入，共分为4期。古元古代侵入岩为酸性花岗岩，呈岩枝状分布于大金山组中；志留纪岩体主要为细粒二云母正长花岗岩及细粒石英闪长岩；晚三叠世岩体分布较为局限，主要为细粒花岗闪长岩；晚侏罗世岩体分布较广，主要岩性为酸性花岗岩。

区内的构造主要受政和—大埔北东向区域性断裂控制，该断裂带经历多期次构造活动，在不同时期有不同的构造活动。晋宁—加里东期控制了新元古代变质岩地层以及志留纪岩浆岩的分布，韧性剪切较为发育；印支期处于隆起剥蚀状态；燕山期发育断陷盆地，控制中生代沉积地层呈北东向展布；喜山期表现为断裂复活及断块差异性隆升。燕山中期逆冲推覆构造广泛分布于南雅地区西部。

2 地球化学特征

2014年，在南雅地区开展1∶5万水系沉积物地球化学测量工作，采集样品2 002件，样品加工采用截取粒级法，样品过-10～+80目(2.00 mm>d>0.180 mm)。样品测试由福建省地质矿产勘查开发局三明实验室完成，分析Ag、As、Au、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、F、Hg、Mo、Nb、Ni、Pb、Rb、Sb、Sn、V、W、Zn元素(表1)。

表1 南雅地区地球化学参数

单位：Hg、Au为ng/g，其它元素为μg/g

注：X1―几何平均值；X2―算术平均值；S―算术标准离差；Cv―算术变异系数，为逐步剔除3倍离差的特高值而统计；MAX为最大值；MIN为最小值；N为剔除特高值后参与统计的样品数；全省均值为全省水系沉积物测量平均值；区域背景值、福建省几何均值资料来源于1∶20万建瓯幅水系沉积物测量地球化学图说明书。

2.1 元素地球化学背景特征

图2 南雅地区元素含量频数分布直方图Fig.2 Frequency distribution histogram of the element content in Nanya study area

(1)由南雅地区各元素含量频数分布直方图(图2)表明，各元素含量频数分布型式为近似对数正态分布，但均存在不同程度的偏离，特别是Ag、Au、Bi、Cd、Mo、Sb、W元素尤为明显，反映了区内元素大部分受后期不同地质作用叠加，经历了不同的地球化学演化旋回。其中Ag、Au 、Bi、Sb、W元素呈明显的富集，为区内有利成矿元素。

(2)相对于区域背景值以及福建省几何平均值，南雅地区Au、Ni、Cr元素相对富集，As、F元素含量大致相当，其余元素有所贫化，显示南雅地区Au、Ni、Cr元素具良好的成矿背景。

(3)南雅地区变异系数在0.5～1的元素有Cu、Zn、As、Cd、Co、Ni、Cr、Ba、V，反映了其含量在空间分布上有较大差异。区内其他元素变异系数均小于0.5。由各元素的最大值与最小值，可见元素在区内的含量域较宽， Cu、Zn是区内有利富集成矿元素。

综上所述，南雅地区以富Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素为特征，区内频繁而强烈的构造运动造成Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素活化、迁移、叠加、富集，是区内有利富集的成矿元素[3]。

2.2 元素因子分析

为探寻区内元素的相关性，采用南雅地区水系沉积物样品22个元素分析数据进行因子分析。由各元素的方差极大旋转因子解(表2)，取累计方差贡献55.75%。区内有F1、F2、F3、F4主因子4个。

F1：Cu-Zn-Co-Ni-Cr-V正载荷组合，因子方差贡献24.40%。以Cu、Co、Ni、Cr、V元素为主，伴有Zn元素，这些元素反映超基性—基性火山岩及钙镁质浅海相泥质、砂质、硅质细碎屑沉积的地球化学特征，该组合和区内的新元古代变质岩关系密切。

F2：Be-Nb-Rb正载荷组合，因子方差贡献11.78%。这些元素主要分布于酸性岩中[4]，与区内大面积出露的燕山期酸性侵入岩关系密切。

F3：As-Sb-Hg正载荷组合，因子方差贡献8.80%。As、Sb同为第V主族元素，属低温半金属两性元素；Hg是熔点很低的金属元素，具有很强的迁移能力，多与构造活动有关。因此，该组合与北东向政和—大埔断裂带分布具有相关性关系。

F4：Pb-Zn-Ag-Cd负载荷组合，因子方差贡献10.76%。这些元素主要为中低温元素，常形成中低温热液硫化物，为中低温成矿元素组合。

3 地球化学在地质及找矿中的应用

通过因子分析方法，得出4个因子组合，并对各个因子在地质以及矿产方面的相关性作了初步阐述。在此基础上，结合南雅地区水系沉积物异常以及地质、矿产等特征，研究探讨地球化学在地质找矿中的应用。为便于对比，绘制了因子组合异常空间分布图(图3)。

3.1 地球化学在地质调查中的应用

南雅地区为变质岩区，风化较强，风化层覆盖厚，给野外地质调查造成了较大的困难，地球化学解译推断可作为区域地质调查的补充。

3.1.1 利用地球化学推断地质体的分布

F1因子组合Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V元素与南雅地区大面积出露的新元古代变质岩关系密切。因子组合元素异常的分布主要集中在高门—大丘村、八外洋，以及石坑—池坑一带，与野外实测新元古代变质岩出露的范围大致相当，可作为区分新元古代变质岩分布范围的辅助参考。

表2 南雅地区各元素方差极大旋转因子解

注：提取方法为主成分分析法、旋转法，具有 Kaiser 标准化的方差最大正交旋转。

图3 因子组合异常空间分布图Fig.3 The spacial distribution plan of each composite anomaly of factor

F2因子组合Be、Nb、Rb元素与南雅地区大面积出露的燕山期酸性侵入岩关系密切。该因子组合元素异常的分布主要集中在百丈岩一带，与百丈岩燕山期酸性岩体出露范围大致相当。因此，该因子组合可作为推断燕山期酸性侵入岩分布范围的参考。

3.1.2 利用地球化学推断岩体期次

F2因子组合Be、Nb、Rb元素与燕山期酸性侵入岩关系密切。该因子组合元素异常除在百丈岩一带反映较强外，Nb元素在上岩一带的晚侏罗世酸性侵入岩中浓集中心套合较好，单元素异常及地球化学异常形态与岩体的分布区域大致相似，但Be、Rb元素在该带几乎未见有异常反映，表明百丈村岩体与上岩岩体在化学成分上存在差异，可能为不同期次侵入的岩体。

3.1.3 利用地球化学推断断裂构造

F3因子组合As、Sb、Hg元素迁移能力强，多与构造活动关系密切。该因子组合元素异常在南雅地区西侧鲁口—奖坑一带呈北东向分布，与政和—大埔断裂大致吻合，在南雅地区中部则呈北东东向分布，与变质岩中韧性剪切带较为吻合。因此，可根据该因子组合异常来佐证、推断断裂构造发育方向。

3.2 地球化学在找矿中的应用

F4因子组合Pb、Zn、Ag、Cd元素为中低温成矿元素，分布范围广。该因子组合元素异常浓集中心套合较好，主要分布于八外洋、大丘村、石坑一带，其分布与燕山期酸性岩体的外接触带关系密切，可为寻找热液型铅锌多金属矿提供线索。已发现的八外洋铅锌矿可作为地球化学应用于地质找矿的有力证据。大丘村及石坑一带是寻找热液型铅锌多金属矿的有利地段。

Ag元素在奖坑一带富集，浓集中心套合较好，异常面积较大，该处位于政和—大埔断裂带中，逆冲推覆构造较为发育。表明Ag元素的分布除与Pb、Zn等元素相关外，还与构造密切相关，在构造作用下易发生元素迁移并富集成矿。已发现的奖坑银金矿可作为构造作用下元素迁移成矿的有力证据。普通村一带是寻找构造作用下元素迁移形成银多金属矿的有利地段。

通过分析，因子组合的地质地球化学意义明确，因子组合元素的分布与地质体、构造断裂以及成矿的关联性密切，可为地质体、构造断裂的分布提供线索，为确定矿床成因、控矿有利部位等提供理论支持(图4)。在因子分析过程中，也有一定的地球化学信息损失。而且，受表生风化作用的影响和水系沉积物的有限位移，地球化学信息与地质特征的局部不吻合现象也在所难免。

图4 南雅地区地球化学推断图Fig.4 The infer figure of geochemical in Nanya study area

4 结论

(1)各元素地球化学特征值表明，南雅地区以富Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素为特征，且大部分受后期不同地质作用叠加，Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素是区内有利富集的成矿元素。

(2)因子分析综合反映了南雅地区的地球化学特征，既有利于解决地质体识别、构造推断等问题，又为确定找矿靶区提供了重要线索。因子分析方法为南雅地区1∶5万水系沉积物资料在地质调查中的应用提供了新的途径。南雅地区具有找矿潜力的地段有大丘村、石坑村以及普通村一带。

本文是在1∶5万建瓯、南雅、玉山、西溪幅区域地质矿产调查工作的基础上编写而成的，系集体工作成果。在成文过程中得到聂童春高级工程师的指导与帮助，并承蒙林才浩教授级高级工程师及夏春金高级工程师对文章提出宝贵的修改意见，在此表示感谢!

1 时艳香，纪宏金，陆继龙，等. 水系沉积物地球化学分区的因子分析方法与应用.地质与勘探，2004，40(5).

2 王学仁．地质数据的多变量统计分析．北京：科学出版社，1982.

3 田润.福建平和霞寨—南胜水系沉积物地球化学特征及找矿远景分析.福建地质，2014，33(2).

4 刘英俊，曹励明.元素地球化学导论.北京：地质出版社，1985.