罕哲尕能铜金矿区微量元素地球化学特征及其地质意义

古丽给娜，帕拉提·阿布都卡迪尔，杜兴旺，米尔班古丽·库尔班江

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七○六队，新疆阿勒泰836500）

罕哲尕能铜金矿区微量元素地球化学特征及其地质意义

古丽给娜*1，帕拉提·阿布都卡迪尔1，杜兴旺2，米尔班古丽·库尔班江1

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七○六队，新疆阿勒泰836500）

在地球化学中，微量元素是一个相对概念，通常将自然体系中含量低于0.1%的元素称为微量元素。由于在不同条件下，微量元素的演化规律基本一致，所以可以指示物质的来源和地质体的成因。利用多元统计方法，对新疆吉木乃县罕哲尕能铜金矿区岩石地球化学样品所含微量元素进行相关性分析、聚类分析，以查明以Au为主的微量元素地球化学特征。研究结果显示，研究区Au和As这2种元素活动性强，分异程度高，利于富集成矿，指示研究区在下一步找矿中应以寻找Au金属矿为重点。

罕哲尕能；微量元素；相关性分析；聚类分析

近年来，微量元素地球化学得到了迅猛发展和广泛应用。作为地球化学领域里的一个重要分支学科，微量元素地球化学研究微量元素在地球及其子系统中的分布、化学作用及化学演化，它根据系统的特征和微量元素的特性，阐明他们在地球系统中的分布、分配、在自然体系中的性状、在自然界的迁移和演化的历史。在地球化学中，微量元素是一个相对概念，一般认为微量元素以低浓度（活度）为主要特征，其行为服从稀溶液定律（亨利定律）和分配定律；自己往往不能形成独立矿物，而被容纳在由其他组分所组成的矿物固溶体、熔体或流体相中，在大多数情况下，微量元素以类质同象形式进入固溶体。由于在不同条件下，微量元素的演化规律基本一致，所以可以指示物质的来源和地质体的成因。

1　区域地质背景

罕哲尕能铜矿区位于萨吾尔晚古生代岛弧东段，位于著名的中亚哈萨克斯坦扎尔玛—萨吾尔金铜成矿带向东延伸带上，是新疆东准噶尔地区重要的金、铜金多金属成矿带区带。已发现了阔尔真阔腊、布尔克斯岱等金矿床和塔斯特、黑山头、科克阔腊金铜等一系列矿点、矿化点（楚德元，2007）。

罕哲尕能矿区的大地构造位置处于西准噶尔西缘萨吾尔晚古生代岛弧东段，属于在不成熟的加里东新陆壳之上发展起来的晚古生代岛弧带，成矿区带属哈萨克斯坦扎尔玛—萨吾尔金铜成矿带（李光明等，2008；尹意求等，2009，郭正林等2010）。

2　矿区地质特征

矿区内出露地层为泥盆系中统萨吾尔山组（D2s）、泥盆系上统塔尔巴哈台组（D3t）和石炭系下统黑山头组（C1h）。其中泥盆系中统萨吾尔山组（D2s）的地层是金铜矿化的主要层位，阔尔真阔腊金矿床、科克阔腊金矿点均产于该地层内。石炭系下统黑山头组（C1h）的层位与金矿化关系密切，布尔克斯岱金矿床、罕哲尕能金矿床产于该层位内。

矿区内主要构造为北西向断裂，其次为北东向、近东西向构造，褶皱构造不发育。断裂主要形成于华力西中晚期和燕山—喜马拉雅期，是重要的控岩控矿构造，它们既是主要的导矿构造，同时又是重要的容矿构造。

3　矿区微量元素地球化学特征

在研究区中采集了各类岩（矿）石样品并测试了14种元素：As、Sb、Bi、Cu、Zn、Cd、Ni、Co、Pb、Sn、W、Mo、Ag、Au，元素的含量变化及数据结构特点反映了矿区微量元素的地化特征。

3.1单元素地球化学特征

研究区岩石地球化探所测得的微量元素地球化学特征见表1。从表中可以看出14种微量元素的数理统计平均值从大到小依次为：Zn＞Cu＞As＞Ni＞Co＞Pb＞Au＞Sn＞Mo＞Sb＞W＞Cd＞Bi＞Ag；元素变异系数由大到小依次为：Au＞As＞Sb＞Bi＞Cd＞Mo＞Cu＞Ni＞Ag＞W＞Pb＞Sn＞Co＞Zn。元素的变异系数Cv，反映元素在地球化学作用过程中的分异程度。其中Cv＜0.6为均匀，元素活动性弱，分异程度低；Cv=0.6～1为不均匀，元素活动性较强，分异程度较高；Cv＞1为极不均匀，元素活动性极强，迁移分异程度很高。研究区内Cu、Ni、Ag、W、Pb、Sn、Co、Zn七种元素变异系数小于0.6，为分布均匀，元素活动性差，分异程度低，不利于成矿；Bi变异系数为0.66、Cd变异系数为0.65、Mo变异系数为0.6，说明这3种元素的活动性较强，分异程度较高；Au、As、Sb三种元素变异系数均大于1，为分布不均匀，说明元素活动性极强，分析程度极高，有利于成矿。

元素的富集系数C，表示金属在地壳中的相对集中程度。富集系数不是一个固定不变的值，随最低可采品位的变化而变化。富集系数低的元素较容易富集成矿，富集系数高的需要经过多次旋回和多次的富集作用才能达到工业开采品位。根据元素的富集系数（C），将元素分为富集元素（C＞1.2）、背景元素（1.2＞C＞0.8）和贫化元素（C＜0.8）3类，反映出元素在时间上的含量变化趋势，从表1中可知，研究区内，As元素富集系数为20.08，Sn元素富集系数为1.33，Sb元素富集系数为1.22，属于富集元素；Mo元素富集系数为1.19，Cd元素富集系数为0.93，Zn元素富集系数为0.88，Pb元素富集系数为0.83，Cu元素富集系数为0.81，属于背景元素；剩余元素富集系数均小于0.8属于贫化元素。综上所述，除Bi、Ni、Ag外，各元素的富集系数均相对较高，其中As、Sb、Mo、Sn富集系数均大于1.00，这4种元素中As的富度系数为20.08，说明该元素强富集，利于成矿。Au富度系数0.74，Cu富度系数0.81，说明元素相对较富。

表1　研究区14种微量元素数理统计表

3.2微量元素的统计特征

微量元素的统计特征是元素和元素间数据结构的客观反映，能揭示元素在成矿过程中地球化学行为特点，如消长关系和行为的相似差异等。本文使用了相关分析，R型聚类分析等多元统计方法。

3.2.1相关分析

相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间的相关关系的一种统计方法。元素间相关系数反映地质作用中元素间的相关程度，正相关表明2个元素在成矿过程中共同带入或带出，或在同一个空间上富集，负相关表明在成矿过程中一个元素带入时另一元素被带出，或富集的空间位置相反。通过对地球化学微量元素进行R型相关性分析，我们可以得出元素之间的亲近关系，从而为后面的聚类分析提供依据。

本次研究对所测14种微量元素进行了相关性分析。微量元素间的相关分析结果列于表2。此表显示：As和Au的相关系数最高，达到了0.81，呈强正相关，Bi和W相关系数为0.68，Cu和Bi相关系数为0.64，W和Cu相关系数为0.52，呈显著正相关；Sb和Ag相关系数为0.47，Ag和Sb相关系数为0.46，Au和Cu相关系数为0.45，Pb和Zn相关系数为0.45，Mo和Ag相关系数为0.45，Ag和Pb相关系数为0.43，Mo和Bi相关系数为0.40，Ag和Sb相关系数为0.39，Mo和Sb相关系数为0.38，Ni和Zn相关系数为0.35，Au和Bi相关系数为0.35，Cd和Zn相关系数为0.33，Co和Zn相关系数为0.31，这些元素的相关性较好，均变现为正相关并说明这些元素之间存在一定的伴生关系；其余元素之间相关系数较低，甚至表现为负相关。

3.2.2R型聚类分析

根据罕哲尕能金铜矿矿区的微量元素分析结果进行R型聚类分析，以研究各元素间的共生组合关系。图1是样品R型聚类分析结果。分析结果显示，在γ（相关系数）=0.2的情况下，微量元素大致可分为4组：

第一组元素为As、Au。As、Au组合反映了中低温热液活动的特点。As和Au的元素组合相关系数最大（0.81），说明密切程度最高。

第二组元素为Bi、W、Cu，该组反映了中高温热液活动的特点。W和Cu的元素组合相关系数为0.52，呈显著正相关。

第三组元素为Sb、Ag、Pb、Mo、Sn，该组反映了中高温热液活动的特点。Sb-Ag-Pb-Mo-Sn组的相关性较差。

第四组元素为Zn、Ni、Cd、Co，其中Zn、Ni组和Co组反映了中温热液活动的特点。Zn-Ni-Cd-Co组的相关性较好。

表2　微量元素相关系数矩阵

聚类分析结果表明，不同种类的微量元素因地球化学性质物理化学环境的差异而富集于不同地质体，形成不同种类的矿物。某些元素常常构成特定的共生组合，成为勘查地球化学寻找某些矿产资源的依据。主要微量元素的相关系数和相关谱系图分别见表2和图1。

4　结论

（1）研究区的微量元素地球化学特征表明，Au、As、Sb三种元素活动性强，分异程度高，利于富集成矿。

（2）元素的浓集系数K，表示金属在地壳中的相对集中程度。研究区内除Bi、Ni、Ag外，各元素的浓集系数均相对较高，其中As、Sb、Mo、Sn浓集系数均大于1.00，这4种元素中As的浓度系数为20.08，说明该元素强富集，利于成矿。Au浓度系数0.74，Cu浓度系数0.81，说明元素相对较富。

图1　微量元素R型聚类分析谱系图

（3）元素相关性分析表明，As和Au的相关系数最高，达到了0.81，呈强正相关，Bi和W相关系数为0.68，Cu和Bi相关系数为0.64，W和Cu相关系数为0.52，呈显著正相关。

（4）聚类分析表明，在γ（相关系数）=0.2的情况下，微量元素大致可以分为4类As-Au、Bi-W-Cu、Zn-Ni-Cd-Co、Sb-Ag-Pb-Mo-Sn。第一组为As、Au，As、Au组合反映了中低温热液活动的特点。第二组元素为Bi、W、Cu，该组反映了中高温热液活动的特点。第三组元素为Sb、Ag、Pb、Mo、Sn，该组反映了中高温热液活动的特点。第四组元素为Zn、Ni、Cd、Co，其中Zn、Ni组和Co组反映了中温热液活动的特点。这些地球化学特征在矿区寻找热液金属矿的重要标志。

（5）相关性分析、聚类分析、结果一致，因此研究区在下一步找矿中应以寻找Au金属矿为重点。

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A

1004-5716（2016）09-0161-04

2015-10-25

2015-10-27

新疆吉木乃县罕哲尕能金矿外转普查项目。

古丽给娜（1988-），女（哈萨克族），新疆克拉玛依人，新疆大学地质资源与地质工程学院在读硕士研究生，研究方向：矿产普查与勘探。