辽东地区金地球化学异常评价

徐 山，潘海滨，刘长纯，汪志刚

1.吉林省第一地质调查所，吉林 长春 130033；2.辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳 110034

0 引言

辽东地区是我国重要的金矿成矿区，目前已发现有上百个金矿床（点），其中包括猫岭、五龙、白云、小佟家堡子和四道沟等大型、超大型金矿，成矿远景极为广阔。本文以辽东地区Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W 和 Zn 等 11种元素的1/200 000化探数据为基础，应用多元统计分析方法和定性数据分析方法，从元素组合及其空间分布特征角度出发[1-4]，识别并综合评价区内Au地球化学异常，为下一步地质勘查及找矿工作提供理论依据。

1 区域地质背景

辽东古元古裂谷是发育在太古代克拉通之上的陆间裂谷，由厚度近万米的古元古代辽河群地层以及不同演化阶段的岩浆岩组成。裂谷的形成大致可分为拉张裂解、快速沉降、慢速沉降、回返消亡等4个阶段[5-7]。

裂谷区内辽河群地层自下而上依次为：浪子山组、里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组。位于下部的浪子山组、高家峪组及里尔峪组，岩性主要以变粒岩、浅粒岩、变质火山岩为主，夹白云质大理岩。中部的大石桥组，岩性有条带状方解大理岩、石英方解大理岩、黑云变粒岩、矽线二云片岩、透闪大理岩、白云大理岩夹变粒岩、千枚岩片岩等。上部的盖县组，其原岩是一套粘土—半粘土岩夹陆源碎屑岩建造，全组按岩性下部层位以二云片岩为主，夹石榴十字二云片岩、矽线二云片岩，上部层位以绢云绿泥片岩、千枚岩为主，夹变质砂岩及板岩。

裂谷区经历了两次重要的构造运动——古元古代造山运动和中生代造山运动。前者形成的近东西向巨型复式褶皱和同方向的断裂构造贯穿全区，共同构成了本区的区域构造格架。后者形成的断裂构造叠加在这个构造格架之上，使得区域内的构造面貌变得更加复杂。其中最为发育的北东向、北北东向和北西向断裂构造对工作区内中生代岩浆活动以及金矿成矿起到了关键性的作用。

工作区内岩浆活动十分强烈，且具多期性，按岩浆活动时代可划分为两期。第一期是发生在元古宙（主要是古元古代及中元古代时期）的中基性—中酸性岩浆活动，包括双峰式火山岩、条痕状花岗岩以及二长花岗岩等；第二期是在中生代发生的以中酸性为主的岩浆侵入活动，三股流、卧龙泉、双顶沟等花岗岩类岩体即为此期的产物。现有研究结果表明，中生代的岩浆活动与裂谷内金矿的形成起着至关重要的作用[8-9]。

2 区域地球化学特征

2.1 金及其指示元素的基本地球化学参数

研究区内 Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W和Zn等11种元素地球化学参数见表1。

表中数据显示，研究区内金平均质量分数为1.23×10-9，低于华北地台北缘水系沉积物中金的背景值1.82×10-9[10]，但其变异系数较高，接近于3，表明区内金离散程度高、局部富集的趋势明显，利于金的成晕成矿。

2.2 Au含量空间分布特征

图1为工作区金等值线图。由图可见，工作区内Au含量分布具有以下特征：

(1)金含量总体上具有西高东低的特点，在东西方向上呈波动性变化，表现为自西向东的高—低—次高的变化特点；

(2)3条含量带均呈北东 向展布，自西向东分别为：卧龙泉—隆昌高含量带、大营子—灌水低含量带和五龙—下露河次高含量带。

(3)与3条含量带对应的地质单元分别是：卧龙泉—隆昌高含量带以辽河群盖县组、大石桥组以及中生代花岗杂岩为主；大营子—灌水低含量带则以辽河群之里尔峪组、高家峪组以及古元古代条痕状花岗岩为主，中生代花岗岩次之；五龙—下露河次高含量带以辽河群地层为主，但盖县组、大石桥组所占比例明显较西部要少，丹东五龙地区岩浆活动较为发育，广泛出露元古代及中生代花岗岩。

表 1 辽东地区区域化探11种元素地球化学参数特征表Table 1 Geochemical parameters features of regional geochemical exploration of 11 elements in Liaodong area

图 1 辽东地区金等值线图Fig.1 The contour line map of Au in the East Liaoning area

3 金及其指示元素的地球化学异常特征

3.1 金地球化学异常分布特点

研究区内金地球化学异常明显具有北东成带以及局部成群的分布特征（见图2）。

（1）区内异常自西向东可划分为2个平行分布的北东向金异常带，即西部卧龙泉—隆昌金异常带和东部丹东—桓仁鸭绿江金异常带。西部金异常带规模及带内异常数量均远超东部金异常带。

（2）区内金异常分布还具有局部成群的特征，形成多个相对集中的金异常集中区，规模较大的异常集中区有猫岭集中区、青城子集中区以及五龙集中区。

3.2 典型Au异常

本次研究共收集辽东地区金矿床（点）,其中61个金矿床（点）与金异常套合关系较好。这些金矿床可分为两类：一类是与古元古代地层有关的金矿，典型金矿床为白云、猫岭和小佟家堡子金矿床；另一类则是与中生代侵入岩有关的金矿床，典型金矿床为五龙金矿床。在本次研究中将与典型矿床对应的异常称之为典型异常，分别命名为为白云式、猫岭式、五龙式、小佟家堡子式典型金地球化学异常。

3.2.1 典型异常特征

图 2 辽东地区金地球化学异常及金矿分布图Fig.2 Comprehensive map of Au geochemical anomalies and gold deposits in the East Liaoning area

表2显示，典型矿床金异常特点鲜明：异常规模大、含量高，具有多个浓集中心，异常分带明显，异常主要受北东向断裂构造控制作用明显。

3.2.2 典型异常相关元素组合异常研究

为查明研究区内金地球化学组合异常及其特征，本次工作以典型异常为研究对象，分别应用聚类分析和因子分析[11]等多元统计方法，通过对典型异常中 Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W和Zn等11种元素的分类及相关性研究，进而总结出不同典型异常的元素组合特征。

（1）R型聚类分析方法：以4个典型异常内Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、W、Zn等11种元素为研究对象， 采用R型聚类分析方法定量分析元素间的亲疏程度，从而找出不同典型异常的组合异常元素，R型聚类分析成果见图3。依据聚类分析谱系图，不同典型矿床元素组合可以归纳为：白云金矿床组合异常为Ag、Au、Pb、Zn、Hg；猫岭金矿床组合异常为Ag、Cu、Pb、Zn、Au、Hg；小佟家堡子金矿床组合异常为As、Au、Cu、Sb、Zn、Hg；五龙金矿床组合异常为As、Bi、Au、W。

（2）R型因子分析方法：R型因子分析方法是甄别典型矿床成矿指示元素的一种有效方法。通过对4个典型矿床矿区内化探数据进行R型因子分析的结果显示，不同类型金矿床成矿因子的元素组合存在一定的差异性，可以归纳出不同的元素组合结构：白云金矿床组合异常为Au、Ag、Hg、Pb、Sb、Zn、As；猫岭金矿床组合异常为Au、Ag、Pb、Zn、Sb、Cu；小佟家堡子金矿床组合异常为Au、As、Cu、Hg、Sb、Zn、Pb、Bi；五龙金矿床组合异常为Au、As、Bi、W。

表 2 典型金异常特征统计表Table 2 The characteristics of Au geochemical anomalies of typical anomalies

图 3 辽东地区典型金矿床元素聚类分析图Fig.3 Cluster analysis of typical gold deposits in the East Liaoning area

最后，通过对比上述不同方法的研究成果，依据结果中元素的重现性，得出4种类型金矿典型矿床的元素组合异常结构：白云金矿床为Au-As-Sb型，猫岭金矿床为Au-As-Bi-Mo型，小佟家堡子金矿床为Au-As-Bi-Mo-Sb型，五龙金矿床为Au-As-Bi-W型。

4 影响Au地球化学异常形成及分布的有关因素

研究表明，研究区内影响金地球化学异常分布的主要有地层（大石桥组、盖县组）、岩浆活动（中生代中酸性花岗岩类）、断裂构造等因素[12]。

（1）辽河群大石桥组、盖县组地层是影响远景区Au地球化学异常分布的重要因素之一。研究区内盖县组、大石桥组在区内具有分布广泛、厚度巨大的特点，这两组地层中的陆源碎屑岩中微金质量分数约2.5×10-9，远高于辽河群的背景值1.0×10-9[13]，可以为金矿的成矿、成晕提供充足的物源；而盖县组、大石桥组中富含的的石墨、砷等元素，也是区域内金的富集的有利条件。

（2）中生代中酸性岩浆侵入活动是研究区内影响Au富集、活化的另一个重要因素。中生代强烈的岩浆活动在为研究区内金的活化、迁移提供了充足的热源的同时，也为该地区金元素的成晕、成矿作用提供了具有部分物源的热液。

（3）研究区内以北东向、北西向为主的断裂构造系统也是控制研究区内金地球化学异常分布的主要因素。

5 金地球化学异常综合评价

本次金地球化学异常评价的目的是在已圈定的金地球化学异常中优选出矿致异常，并完成矿致异常分类，从而为未来金矿勘查工作指明找矿方向。

5.1 矿致异常优选

本次研究中矿致异常的优选、分类采用的数据处理方法为特征分析和对应分析方法。

特征分析是一种定性数据处理方法，它首先建立已知含矿异常的成矿概率与地球化学变量之间的关系，并以之为模型来评价未知异常的成矿可能性，对未知异常是否含矿作出评价。

5.1.1 定量评价模型

以含有金矿化的21个异常（即含矿异常）作为模型单元，选择与金异常相关的地质信息和地球化学信息共计37个为变量，应用特征分析方法构建了定量评价模型：

式中：yi为单元联系度，用以表征第i个单元成矿可能性的大小；i为预测单元编号，i =1，2，3，4… 21；j为变量顺序号，j=1,2,3，…20；aj为第j个变量权系数，用以表达变量与单元联系度之间的亲近程度；Xij为第i个单元第j个变量取值。

通过评价模型计算，21个含矿异常中最小的单元联系度值为0.404 2。

5.1.2 矿致异常判别结果

应用已建立的定量评价模型计算出每个异常的联系度yi，以21个含矿异常中最小的单元联系度值为0.404 2为阀值，优选出62个超过阀值的异常。依据特征分析原理，可将该62个异常视之为矿致异常。再根据矿致异常联系度分布特点，以联系度0.75、0.60、0.50为分界线，最终将异常分为A、B、C、D等4个级别（图4）。分类结果为：A级异常7个，B级异常20个，C级异常12个，D级异常23个，其中A级异常联系度超过0.75，成矿概率最高。

5.2 矿致异常分类

矿致异常分类采用对应分析方法，由于白云、猫岭、小佟家堡子和五龙等4个典型异常分别分布在4个不同的簇群中，根据对应分析原理，每个簇群中的异常与相对应的典型异常具有相似或相近的特征，可以将其划分为同一种异常类型。据此将每个异常群以典型异常分别命名为白云式异常、猫岭式异常、五龙式异常和小佟家堡子式异常，每种异常类型的数量分别是：4个白云式异常，36个猫岭式异常，11个五龙式异常，11个小佟家堡子式异常。异常分类结果见（图5）。

5.3 评价

5.3.1 矿致异常分布特征

依据异常的空间分布形态看，辽东地区金地球化学异常在空间上呈北东向平行分布的东、西两个异常带。

图 4 矿致异常联系度曲线图Fig.4 The connection diagram of ore-caused anomalies

图 5 辽东地区金地球化学异常分类图Fig.5 The classifi cation of Au geochemical anomalies in Liaodong area

东部金异常带规模规模较小，可细分成两个区带：丹东五龙异常区带异常数量仅有5个，但异常规模较大且相对集中，并均有矿化；长甸—太平哨异常区带异常数量13个，但异常面积小，且相对分散，含矿异常仅有1个。

从数量和规模上看，西部金异常带远超东部，南自盖县猫岭起，经岫岩县至凤城青城子、草河口形成一条大约300 km的金异常带，整体上自西向东可分为3个北东向的异常区带：高屯—析木镇异常区带异常数量为10个，主要分布在大石桥高屯镇—海城析木镇一带，其中含矿异常3个；万福—青城子异常区带异常数量为20个，异常沿盖州万福镇—凤城青城子—草河口一线分布，含矿异常9个；卧龙泉子—黄花甸异常区带异常数量14个，异常主要在盖州卧龙泉—凤城黄花甸一带分布，其中含矿异常3个。

5.3.2 找矿方向

根据以上研究成果，各异常分区内异常分布特征及找矿建议见表3。

表 3 异常分布特征及找矿建议Table 3 Distribution features of anomalies and prospecting suggestions

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