甘肃梧桐井—旧井地区水系沉积物地球化学特征及评价

豆小刚，亢松松

（甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院，甘肃 张掖 734012）

梧桐井～旧井地区位于甘肃北山干旱荒漠戈壁景观区的梧桐井——旧井一带[1]，隶属新金厂～金庙井金、铁、稀有金属成矿带[2]。出露的主要地层为古元古代敦煌岩群，具有长期复杂的地质演化历史。2015年，笔者在梧桐井～旧井地区开展了1：5万矿产远景调查工作，1：5万水系沉积物测量为研究区重要的地球化学工作手段，本文在对测量成果综合研究分析的基础上，重点对金、钨等元素的成矿前景进行评价。重点对1：5万水系沉积物测量成果利用R型聚类分析来划分元素组合，从元素组合特征方面分析，评价区内异常找矿意义。结合成矿地质条件分析、化探异常特征及开展矿产检查工作基础上，优选靶区，为今后地质找矿工作提供依据。

1 区域地质概况

梧桐井-旧井地区位于塔里木板块之敦煌地块，在其漫长的地质构造发展演化历程中，该大地构造单元内，不同地块、构造地体经受多期次强烈的构造变形和复杂的构造叠加、复合、改造及其多期次的构造-岩浆热事件作用，为一多旋回复合造山带。具有复杂的构造物质组成和地质构造演化历史。

研究区内大面积分布的地层为古元古代敦煌岩群。敦煌岩群依其岩石组合特征，分为五个岩组，其中：小西弓云母石英片岩岩组内已发现石榴石矿点和金矿（化）点多处，有关资料显示：该岩组中的云母石英片岩、二云石英片岩（含Au50.25～54.65PPb）和斜长角闪岩中的金（含Au17.1PPb）远远高于其它地段（Au1.43PPb），小西弓中型金矿床的形成与其有关；这表明，该岩组不仅是变成型非金属矿产的有利成矿部位，还是金矿的重要成矿层位；黄尖丘斜长角闪片岩岩组内的斜长角闪片岩仍是成矿有利层位；华窑山蓝晶二云片岩岩组中有鱼脊山蓝晶石矿床、华窑山钨矿床产出，此外，尚有石英脉型金矿产出，分布在黄尖丘-白山塘一带，规模较小。

图1 梧桐井-旧井地区地质简图

研究区构造复杂，主要为近东西向褶皱系统和近东西向断裂系统代表了区域构造线的展布方向，它们的发生、发展和构造样式，代表了工作区构造的基本格架[3]。总体上，该近东西向断褶系以形成时代早、多期活动、密集发育、性质多变等为特点。

东西向断裂系统以小西弓～华窑山断裂和东涧泉-大口子东山断裂等为代表。最早形成于四堡晚期，在晋宁晚期伴随基底的褶皱、隆起开始发育。加里东期断裂系再次强烈活动，部分由压性转化为压扭性，并对加里东期岩浆活动有明显的控制作用。华里西期伴随近东西向纵弯褶皱又有部分断裂活化。而后为北西向、北东向的断裂叠加改造、平移错位。

研究区内岩浆活动极为频繁，造山带演化各阶段均有不同规模、不同类型、不同成因的岩浆岩形成，其中华里西期岩浆活动达到了鼎盛时期，发育有面积巨大的侵入岩体和双峰式火山岩。区内岩浆及岩浆作用以多来源、多成因、多阶段、不同层次的岩浆混合为特征。在其后经历的构造改造中，由于强烈的构造移置、构造混杂、变形变质，破坏了原生的时空序列，从而使造山带岩浆岩现貌更为复杂多样。

2 样品布置及采集

2.1 地球化学景观及粒级选择

研究区山势不高，地势起伏不大，呈中低山、宽浅谷地貌景观。区内地势西高东低，山体走向大致呈东西向展布，海拔一般1550m～1800m，以华窑山最高1822m，相对高差一般为50m～150m。区内气候干燥，少雨多风，属典型的大陆性气候，沙尘暴多，区内植被极其不发育，仅在夏季沟谷中有稀疏草本植物，无真正的土壤层发育，地表多为基岩风化的残坡积物或与风沙的混合物。以风的吹蚀作用为主，物理风化和机械搬运作用强烈，化学风化和生物风化作用微弱[4]。基于地形、地貌、气候、雨量、植被、构造能力的综合作用使该区地球化学景观主要表现为干旱荒漠戈壁残山景观，其次级景观主要为剥蚀戈壁景观，分布于研究区的大部分区域。浅覆盖区景观次之，主要以第四系为主。

研究区内采样前参照甘肃地矿局以及甘肃有色地勘局其他兄弟单位在北山周边区域水系沉积物测量工作经验，采样粒级为-4目～+20目，采样物质代表汇水域基岩物质成分，避免采集表层存在的干扰物。采集样品原始质量不少于300g，筛后的样品质量不少于150g。

2.2 样品布置及采样原则

本次水系沉积物测量样品采用正方形格子布样系统，以一个1∶5万图幅为单位，在1∶5万地形图上以1km2为一采样大格，按从左到右、从上到下的顺序依次编出大格号码。每大格从左至右、从上到下平分为A、B、C、D四个0.25 km2的采样小格。每个小格布置1个～3个样品，小格内样品编号按采样先后顺序，依次为1、2、3，如12大格D小格1号样点编号为12D1。97%以上的样点布于1级、2级水系中，极少样品布于3级水系，3级以上水系不布样。长度大于300米的水系均有样点控制，长度大于500m的水系视具体长度加密样点，使每一个采样点控制的汇水盆地的面积大致在0.125km2～0.25km2之间，大于0.25km2的应增加采样点，小于0.125 km2的减少采样点。

3 地球化学特征

3.1 原始数据处理

本次实际采样面积741km2，采样点4558个，平均采样点密度为6.15点/km2，重采样153件，占样品数的3.36%，重分析样206件，占样品数的4.52%。对样品进行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Ni、Ti、Fe等15种元素的分析。结合区内区域地质背景、地层、构造、岩浆岩成矿条件以及变质作用成矿关系，将全区划分为6个地层单元，运用Geoipas软件对数据进行背景分析、特征参数分析、离散数据网格化等一系列处理，利用Mapgis软件进行误差校正，确保地球化学异常与地质底图进行严格配准。

3.2 地球化学背景值及异常下限确定

元素的高背景值及高离散度，决定于地层成岩环境及综合地质作用，不同的地层单元，总表现为不同的富集、分异特征差异。考虑到方法的实用性、有效性、易操作以及更有利于突出弱异常，本次采用迭代法确定的背景值及异常下限。迭代法处理的步骤：①计算全区各元素原始数据的均值（X）和标准偏差（S）；②按X+3S的条件剔除一批高值后获得一个新数据集，再计算此数据集的均值（X）和标准偏差（S）；③重复第二步，直至无特高值点存在，求出最终数据集的均值（X）和标准偏差（S），则X做为背景值C0，X+2S做为异常下限Ca。采用元素含量最高值（Max）、最低值（Min）、均值（X）、标准偏差（S）、变化系数（Cv）、富集系数（q）等地球化学参数来阐明和讨论1：5万水系沉积物地球化学特征及规律。计算结果见表1。

表1 水系沉积物地球化学参数

3.3 化探异常圈定

研究区的化探采样点数据属于三维离散点型，本次采用距离幂函数反比加权法及进行数据矩形网格化处理，网格化间距为0.5km×0.5km，根据下限值圈定单元素异常，区内共圈定单元素异常129个。

在单元素异常的基础上，以R型聚类分析计算各元素的相系数为参考，结合高、中、低温矿物常用组合方式来做组合异常图。根据所处地质背景条件及各元素异常套合在一起，圈定出综合异常10处。

4 R型因子分析

因子分析的基本目的就是用少数几个因子去描述许多指标或因素之间的联系，即将相关比较密切的几个变量归在同一类中，每一类变量就成为一个因子，以较少的几个因子反映原资料的大部分信息。本次水系沉积物地球化学测量利用SPSS软件中的因子分析模块对全部样品的分析结果进行数据处理，并对统计结果反映的地球化学意义进行成因分析，以期为本区水系沉积物地球化学测量综合异常中元素组合类别的划分提供参数依据（表1）。利用GeoIPAS软件对本区化探分析数据进行R型聚类分析，分析本区化学元素变量之间的相关性。现对每种元素组合分述如下。

表2 正交旋转因子负载矩阵

15个变量共归结为5个因子，每个因子代表一个元素组合，则得到5种地球化学分区类型，分区如下：

F1：Ni、Fe、Mo、Cr、Ti等铁族元素的组合富集规律，推断出基性、超基性岩、玄武岩和太古代、元古代绿岩分布区。

F2：Pb、Cu、Sn，Pb、Cu为中低温亲硫元素组合，Sn常在酸性岩体中富集。Cu、Pb、Sn等成矿元素的组合富集规律，推断含矿断裂带和矿化带。

F3：Au、As该组合都是成矿元素，代表着成矿元素富集规律，推断含矿断裂带和矿化带。

F4：W、Bi，W、Bi都属于高温成矿元素富集规律推断花岗岩体外接触带和中酸性岩脉发育区。

F5：Ag，表明Ag元素与其它元素的相关性小，在该地区的富集比较独立。

5 元素异常特征

5.1 金元素异常特征

Au异常，区域内Au异常共有39个，Au异常主要发育在小西弓韧性剪切带中，近东西向带状分布，主要Au异常浓集中心明显，异常形态以不规则状，长轴状为主，其地球化学参数见表3。

Au-15异常呈长轴状，近东西向延伸，异常延伸方向与区域性小西弓断裂走向一致，异常区处于断裂交汇部位，地层属古元古代敦煌岩群华窑山二云片岩组；Au-18异常产出的地质特征基本同Au-15号异常。

5.2 铜元素异常特征

区内与Cu伴生的元素Pb、Zn异常与铜套合性较好，主要在H3号异常。该处Cu、Pb、Zn异常值均较高，异常规模最大，异常NAP值最高，浓集中心明显。具有进一步工作价值（表4）。

表3 区内主要Au异常地球化学参数表

表4 区内主要Cu异常地球化学参数表

6 结论与建议

（1）通过初步工作，确定研究区内综合异常10处，经查证有3处为矿致异常，并有2处异常区已有矿权设置并提交过普查报告，说明水系沉积物测量找矿方法在该区具较好的找矿效果。

（2）根据测区内异常分布规律，结合已知矿产分布和成矿地质条件，确定该区内Au、Ag、Cu、W具有较好的成矿潜力。