内蒙古乌拉特后旗潮海地区元素地球化学分布特征及金成矿远景预测

程新彬, 徐吉祥, 尤世娜, 孙永华, 方同明, 刘 鸿, 张 磊

(北京市地质调查研究院，北京 100195)



内蒙古乌拉特后旗潮海地区元素地球化学分布特征及金成矿远景预测

程新彬, 徐吉祥, 尤世娜, 孙永华, 方同明, 刘 鸿, 张 磊

(北京市地质调查研究院，北京 100195)

内蒙古乌拉特后旗潮海地区具有较好的成矿前景，在潮海地区通过开展区域1∶5万地球化学测量及重点工作区1∶1万地球化学测量与成矿元素的空间分布特征研究，认为该区寻找Au及多金属矿的潜力较大。通过元素异常特征及传统地质大比例尺填图的综合方法，发现该区Au矿化可能与二长花岗岩区内部的石英脉及寒武系变质岩系密切相关，区内深大断裂亦为其控矿因素。依据元素区域地球化学异常特征，并结合区域大比例尺地质测量、地球物理特征划分出了乌兰敖包和萨音呼都格两个Au成矿远景区。

金矿化 地球化学异常 元素分布特征 潮海地区 内蒙古

Cheng Xin-bin, Xu Ji-xiang, You Shi-na, Sun Yong-hua, Fang Tong-ming, Liu Hong, Zhang Lei. Characteristics of geochemical element distribution and gold mineralization prospect in the Chaohai area, Inner Mongolia[J].Geology and Exploration, 2015, 51(4):0713-0721.

0 前言

潮海地区位于华北地台北缘西段，渣尔泰山-狼山Cu-Pb-Zn坳拉槽成矿带内，其区域地质背景复杂，有多期含矿热液叠加，Cu、Pb、Zn、Au、W等多金属在成矿有利地段运移集聚成矿①。其西部有霍各乞Cu多金属硫化物矿床、南有东升庙、三贵口等大型喷气喷流-沉积型多金属矿床(耿明山，1997；彭润民等，2000；周朝宪，2010)，潮海地区的地质背景及成矿条件与它们具一定的相似性，成矿地质条件较为有利，具有一定的找矿远景，但本区化探工作程度较低，前人曾在该区进行过1∶20万区域化探工作，但针对性不强。本次研究通过在潮海地区开展区域1∶5万及重点研究区1∶1万的地球化学测量，对区内成矿元素地球化学异常特征进行初步分析，并对该区金的找矿远景进行了预测。

1 区域地质背景

研究区主要属华北地层大区晋冀鲁豫地层区阴山地层分区(内蒙古自治区地质矿产局，1982；李文国，1996；北京市地质调查研究院，2011②)，由老到新有：新太古界色尔滕山岩群；古元古界宝音图群第三岩段、第四岩段；中元古界渣尔泰山群书记沟组；渣尔泰山群阿古鲁沟组：黄白色绢云石英片岩，该组赋存层状铜铅锌和硫铁矿；中生界白垩系下统李三沟组第二岩段；白垩系上统二连组；新生界新近系渐新统呼尔井组(图1)，其中新太古界色尔腾山岩群是主要的金赋矿层。区内新元古代-二叠纪-三叠纪-侏罗纪岩浆活动强烈(赵勇等，2011；何付兵等，2013)，呈穹隆状大面积分布在研究区的中部，岩体总体呈北北东向展布，与区域构造线方向一致，其中燕山期黑云母花岗岩与石英脉型金矿化有较为明显的关联；构造以发育北东向线性断裂构造带为特征，几条主干断裂均具较大规模，有明显的向北东延伸和多次活动的特点。发育的断裂主要有：罕乌拉逆断层、沃博尔浑迪逆断层、杭盖戈壁苏木-特热格图逆断层等，这些断裂对研究区内金矿化有明显控制作用。

图1 大地构造位置图及研究区地质-地球化学异常简图Fig.1 The tectonic position map and geological-geochemical anomaly simplified map of the study area1-第四系；2-白垩系二连组；3-白垩系固阳组；4-元古界；5-侏罗系花岗岩；6-三叠系花岗岩；7-二叠系花岗闪长岩；8-正断层； 9-逆断层；10-不整合界限；11-地球化学综合异常区；12-找矿预测区1-Quaternary; 2-Cretaceous Er-lian Formation; 3-Cretaceous Gu-yang Formation; 4-Proterozoic;5-Jurassic granite; 6-Triassic granites; 7-Permian granodiorite; 8-normal fault; 9-reverse fault; 10-unconformity; 11-Comprehensive geochemical anomalies; 12-pros- pecting target

2 区域地球化学特征

研究区山地景观水系发育，适合开展水系沉积物测量。在剥蚀戈壁景观选择水系沉积物测量为主，辅以土壤测量的方法；在堆积戈壁景观采取控制面积较稀密度的土壤测量方法(邵跃，1997；兰强等，2012)。

2.1 地球化学参数特征

依据全国地球化学景观划分，研究区处在干旱荒漠戈壁残山一级景观区内的内蒙古中西部二级景观。由于干旱荒漠的景观特点和为排除风积物干扰而选用了-4～+20目的采样粒级(DZ/T 0167-2006，2006；马生明等，2011；贾玉杰等，2013)，样品分析、处理结果见表1。

对照我国干旱荒漠戈壁残山景观水系沉积物平均值(迟清华等，2007)可以看出，研究区只有Bi、Pb的元素平均值较高，其浓集系数大于1.2；Ag、Mo、Sb、W的元素平均值与其大体相当，其浓集系数在0.8～1.2之间，和区域均值大体相同(图2)，Au、As在研究区的平均值明显偏低，其中Cu、Hg、Zn等元素平均值显著偏低，其浓集系数远远小于0.8；对比元素均值与元素中值，发现几乎所有元素的均值都大于元素中值，可知元素在局部富集的可能性较大；对变异系数进行研究发现，Au、Bi、W的变化系数均大于2，显示了较强的后期叠加富集特征，成矿效果较好；成矿元素离散程度图(图3)显示：Au的变化程度最大，Bi、W、As次之，其他元素变化程度相对较小，这说明Au、Bi、W、As这些元素高含量数据多，元素含量差异大，表明区内这几种元素的成矿作用较为明显，同时，个别刻槽样Au元素含量达到25g/t；Au、As、Bi的致矿系数均大于20，W的致矿系数略小，但也大于10；综上结合区域地质条件、矿床类型以及地球物理工作情况，可以确定Au等元素为研究区的主要成矿元素(肖明尧等，2011；张善明等，2011)。

2.2 元素的相关性及因子分析

2.2.1 相关性分析

为了解区内元素间的相关程度和空间分布特性，并分析元素组合特征，我们采用相关系数法(R型)对研究区元素进行聚类分析(图4)，并将11种元素分成5个簇群，分别为：Au；Hg；Ag、As、W；Cu、Zn、Mo；Pb、Bi、Sb。区内Cu、Zn相关性最强，相关系数为0.874；其次为As、W，相关系数为0.738；Bi和Sb的相关系数为0.536；Au与其他元素的相关性都很差，反映了Au主要受后期热液作用控制，与区内二长花岗岩分布区内部的石英脉关系密切(时艳香等，2004；邵军，1998；卫万顺等，2005)。

表1 研究区地球化学特征参数表

注：n=4196；含量单位：Au、Ag：10-9，其他元素：10-6；区域均值为全国干旱荒漠戈壁残山景观区水系沉积物平均值。

图2 研究区成矿元素浓集系数柱状图Fig.2 The elements concentration coefficient histogram of the study area

图3 研究区元素离散程度图Fig.3 The map of elements discrete degree of the study area

图4 研究区元素聚类分析(R型)谱系图Fig.4 The elements clustering analysis (R) spectrum diagram of the study area

2.2.2 因子分析

从研究区成矿元素因子载荷特征表(表2)可见，各取4个主因子时，所有变量(11种元素)的特征值相差均不大，而且主因子载荷也相对分散，置信度只能达到53.045%，这表明研究区内成矿元素来源复杂，矿化事件相对分散。因子F1代表了相对的主矿化期，主要表现为Cu、Zn、Mo的富集；因子F2主要代表了As、W及Ag的富集；因子F3主要代表了Bi、Pb、Sb富集的可能性较高；对Au元素成矿影响最大的因子是F4，但其特征值和百分比都不大，而F1、F2、F3因子对其影响都很低，这说明研究区Au矿化作用较为单一，故而推测该区可以形成Au矿化点或小型Au矿床，这也印证了Au的成矿与后期的热液活动关系密切(崔晓亮等，2011)。

表2 研究区成矿元素因子载荷特征表

2.3 单元素异常特征

经过对研究区所获各元素的区域地球化学分布特征的研究发现(表3)：研究区西部多数元素呈低值分布，只有Au、W、B有异常出现，呈卫星环带状；研究区中东部见Ag、As、W、Au异常为主，伴有Pb、Zn等元素的异常呈北东向展布，并见有多元素局部浓集现象；上述研究区元素的区域地球化学分布特点，反映出元素自身的地球化学区域分布规律，同时具有与研究区主要地层、构造、岩浆岩及后期热液作用之间存在密切的相关关系(张善明等，2011；席明杰等，2013)。

3 1∶1万地球化学异常特征

依据研究区1∶5万化探测量的结果，在研究区共圈定110个单元素异常、10个综合异常。通过对研究区地球化学图、地球化学异常图、地质图等研究、筛选，最终确认研究区内的HS-2、HS-5和HS-6三处综合异常为重点异常(图1)：研究区西北部的HS-2综合异常为乙3类异常，主要元素组合为Au、As、Sb及W；研究区东部的HS-5综合异常为甲3类异常，主要元素组合为Au、Ag、As和W；HS-6号在综合异常位于研究区的中西部，甲3类异常，异常组合为Au、Ag、As和Bi。为了更好的了解这几个区域的成矿作用，我们在这些区域进行了1∶1万的大比例尺化探扫面、地质测量及物探工作。综合异常区成矿元素1∶1万的大比例尺化探扫面结果如下：

表3 研究区单元素地球化学异常特征表

含量单位：Au：10-9，其他元素：10-6。

3.1 HS-2号综合异常

HS-2号异常位于达来音乌苏附近，异常区内地质十分简单，仅见白垩系含砾砂质泥岩与灰色砾岩互层。由于异常浓集中心明显，强度较高，多元素异常重合，推断该异常受北西向断裂控制，与断裂内矿化热液活动有关。异常主要由Au、As、Sb组成(表4)。Au具有异常内带及中带，最大ω(Au)=33.8×10-9，平均ω(Au)=2×10-9；As具有明显的浓度分带，强度较高，平均ω(As)=13×10-6；Sb元素异常面积最大，具内带，平均ω(Sb)=1.70×10-6。Au异常分布在As、Sb浓集中心北西侧，其浓集中心与As、Sb不完全重合。

3.2 HS-5号综合异常

HS-5号综合异常位于温更附近，常横跨多个地层单元，其东段以白垩系玄武岩为主，见少量长城系石英岩、片岩类变质岩，中间为白垩系含砾泥岩夹砾岩，东部分布在花岗闪长岩与长城系变质岩的接含量单位：Au：10-9，其他元素：10-6。

表4 综合异常区成矿元素地球化学特征参数表

图5 HS-2号综合异常剖析图Fig.5 The synthesis anomaly characteristics profile of HS-21-第四系；2-白垩系二连组1-Quaternary; 2-Cretaceous Erlian Formation

图6 HS-5号综合异常剖析图Fig.6 The synthesis anomaly characteristics profile of HS-51-新近系呼尔井组；2-白垩系二连组；3-白垩系固阳组；4-长城系书记沟组；5-三叠系花岗岩；6-二叠系花岗闪长岩；7 -石英脉；8-整合界线；9-不整合界线1-Neogene Huerjing Formation; 2-Cretaceous Er-lian Formation; 3-Cretaceous Guyang Formation; 4-Changcheng System Shujigou Formation;5-Triassic granites; 6-Permian granodior ite; 7-Quartz vein; 8-conformity; 9-unconformity

触带附近。在花岗闪长岩与长城系变质岩接触带附近异常浓集中心明显，且已发现Au矿化。HS-5号综合异常主要由Au、Ag、As组成，均具有异常内带。元素含量最大值Ag为2.6×10-6、Au为30×10-9，As为131×10-6，元素含量平均值Ag为0.15×10-6、Au为2.0×10-9，As为8.8×10-6，各元素地球化学异常重叠度较高，整体呈东西向展布，并有呈北西向分布的趋势。

3.3 HS-6号综合异常

HS-6号综合异常位于巴音布拉格，分布在黑云母二长花岗岩与白垩系含砾砂岩、砾岩接触带附近，异常主体偏向外接触带。区内发育大量总体走向为北东的石英脉，在异常区的黑云母二长花岗岩内多见黑云石英片岩、片麻岩和斜长角闪岩捕虏体。异常主要由Au、Ag、As、Bi组成，均具异常内带，最大含量：ω(Au) =34×10-9，ω(Ag) =3.6×10-6，ω(As) =119×10-6，ω(Bi)=40×10-6；平均含量：ω(Au) =3.5×10-9，ω(Ag) =0.13×10-6，ω(As) =10.4×10-6，ω(Bi) =1.7×10-6；Au、Ag、As总体分布特征为西北高，东南低，并且Au、As异常内带套合性高。

图7 HS-6号综合异常剖析图Fig.7 The synthesis anomaly characteristics profile of HS-61-白垩系固阳组；2-元古界宝音图组；3-三叠系二长花岗岩；4-二叠系花岗闪长岩；5-硅质岩；6-石英脉；7-伟晶岩脉；8-闪长玢岩 脉；9-整合界线；10-不整合界线；11-断层1-Cretaceous Gu-yang Formation; 2-Proterozoic Baoyintu Formation; 3-Triassic monzonitic granites; 4-Permian granodiorite; 5-silicalite; 6-Quartz vein; 7-Pegmatite vein; 8-diorite porphyrite vein; 9-con formity; 10-unconformity; 11-fault

3.4 异常查证

Hs-2异常范围较广，为低值异常，地表调查未发现明显的矿化显示，但岩石硅化强，地表可见大量石英脉出露。一个微量金样品(CZ2024-H1)化验结果为：ω(Au)=20×10-9；通过3条激电中梯剖面(63～65线)的控制测量发现，视电阻率较低，激化率反映出该处化探结果中产生的异常，该处异常区主要物源应为侵入的硅质岩体，但对其采样化学分析说明其含矿性比较差，仅达到相对富集的程度，为热液携带所致。结合区域上的该类型岩石特征、地球化学特征等，认为该类硅质岩是Au的主要物源，其下延矿化值得做进一步工作。

在Hs-5异常区通过地表工程探槽揭露、地质追索等工作证实异常主要是由区内有金矿化显示的石英脉引起的。在萨音呼都格一带石英脉规律性明显，呈北东向平行排列，一般脉宽在2m以下，延长在200m左右。10～13号线的视激化率曲线变化较大，视电阻率曲线普遍大于500 Ω·m。1∶1万地质填图及探槽工程的工作过程中，发现个别捡块样(B4058)中ω(Au)达到213×10-6，刻槽样中Au含量平均值为0.5×10-6，通过系统调查，认为该异常区地表矿化较强，是很好的Au成矿远景区。

Hs-6异常区异常检查投入的主要工作量包括1∶1万地质填图、化学样品分析、1∶1万土壤测量、对以石英脉和变质岩系均投入了激电中梯剖面测量(48～53线)、激电测深测量、岩石化探剖面测量以及探槽及小圆井编录等。物探研究发现，区内视电阻率比较高，多在1000 Ω·m以上。刻槽样中Au含量最大值为185×10-9，平均值为20×10-9。该类异常以及细脉状石英脉有关，对于找矿具有指导意义。所以该异常区可作为寻找金矿的远景区。

4 找矿远景区

从成矿背景看，研究区一大半面积被中生界粗碎屑岩厚层覆盖，而占研究区另外近一半面积的中央岩体则以酸性侵入岩为主，区内虽有区域上的含矿地层，但规模较小，对成矿较为不利；两条深断裂经过研究区，构成中央岩体的边界，是良好的导矿构造；在乌兰敖包和萨音呼都格一带存在大量出露裂隙填充型石英脉，一般脉宽在1～2m，延长在几百米甚至更长，局部也可见网状细脉，脉宽在1cm左右，集中部位每100m可见4～5条石英脉产出，总出露面积约40km2，并且部分岩脉具较为明显的Au矿化。研究区内成规模、集群出现的石英脉，并且在极个别岩脉中还见有一定的Au矿化显示，无疑会增大出现石英脉型Au矿床的可能(袁见齐等，1984)。此外，研究区内具弱Au矿化显示的石英脉出露区均见有前寒武系变质岩系呈残片状产出，这也可能对Au的富集有一定的影响。据前述研究区地质、地球物理及元素地球化学特征，划分出两个以Au为主的成矿远景区。

4.1 萨音呼都格-查干高勒庙一带

该成矿远景区位于杭盖戈壁苏木萨音呼都格-查干高勒庙一带，面积约40km2，呈北东向条带状，主要由HS-5组合异常组成，是一套反映Au、Ag、As、W为成矿系列的指示元素组合，形成异常区面积大，局部强度较高，具有良好的成矿背景指示作用。构造上，远景区位于区域缘深断裂的东侧，燕山期仍在活动的特热格图逆断层的北西侧，是形成Au等元素的主要导矿和容矿构造。同时，区内的多期岩浆活动为成矿物质的富集及运移提供了充足的热能(刘益康等，2003)，主要是二叠纪、三叠纪及侏罗纪岩浆活动，并和前寒武系变质地层与成矿关系也比较密切。

4.2 乌兰敖包一带

该成矿远景区位于潮海乌兰敖包-高家龙一带，面积约60km2，呈南北向矩形。主要由HS-2、HS-6组合异常组成，为一套反映Au、Ag、As、Sb、Bi、W等为成矿系列的元素组合，形成面积不大，Au局部强度较高，浓度梯度变化大，反映Au元素已富集到一定程度，同时，区域缘深断裂穿过该区，形成Au等元素的主要导矿和容矿构造。区内三叠纪和燕山晚期热液活动为成矿元素的富集提供了能量和物源。

5 结论

(1) 研究区各成矿元素平均值与全国干旱荒漠戈壁残山同等景观条件平均值相比较总体偏低，处在同等景观区地球化学的低背景区段；但Au、As、Bi等成矿元素变化系数较大，致矿系数高，局部富集明显。

(2) 研究区内各元素总体相关度较为一般，但地球化学异常重叠较好，并受深大断裂构造控制较为明显，与区域北东-南西走向的构造线基本保持一致，并且区内岩浆活动强烈，研究区整体所处的区域构造为成矿的有利部位，因此在局部可能形成重要矿床。

(3) Au在重点工作区异常强度高，规模较大，区内二长花岗岩内石英脉为主要容矿岩石，深大断裂为主要导矿和容矿构造，并且与As异常套合好，找矿潜力较大，圈定乌兰敖包和萨音呼都格两处Au成矿远景区。

致谢 本文在撰写过程中得到了中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所迟清华教授的热情帮助，以及项目实施过程中所有参与其中的工作人员的无私奉献，特别感谢审稿人对本文提出的修改意见及帮助。

[注释]

① 内蒙古有色地勘局.1990.内蒙古狼山地区多金属矿成矿规律找矿方法研究[R].

② 北京市地质调查研究院.2011.内蒙古自治区巴彦淖尔市潮海等四幅1∶5万地质矿产调查报告[R].

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The Elements Geochemical Distribution Characteristics and Gold Mineralization Prospect Forecast in Chao-hai Area, Inner Mongolia

CHENG Xin-bin, XU Ji-xiang, YOU Shi-na, SUN Yong-hua, FANG Tong-ming, LIU Hong, ZHANG Lei

(BeijingInstituteofGeologicalSurvey,Beijing100195)

The preliminary study of the geochemistry features of Chao-hai region was base on 1∶50 000 and 1∶10 000 geochemistry survey. Through the study of metallogenic element distribution features, we find that this area has the potrntial of finding Au and polymetallic ore. It shows that the the gold mineralization has the close connection with the Cambrian metamorphic rocks and the quartz vein which inner the monzonitic granite. Deep fracture also for its ore-controlling factors in this area.The authors found out two gold prospecting target areas which are Wulan’aobao area and Shayinhuduge area,based on the geochemical anomaly characteristics of the element, large scale geological mapping and geophysical characteristics.

gold mineralization, geochemical anomaly, element distribution characteristics, Chaohai area, Inner Mongolia

2015-03-31；

2015-05-13；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局地质调查项目(编号2005-(2-3)-KD71)资助的成果。

程新彬(1984年-)，男，2010年毕业于中国地质大学(北京)，获硕士学位，工程师，现主要从事勘查地球化学研究工作。E-mail：xpyuan1984@126.com。

P596

A

0495-5331(2015)04-0713-09