河南商南—洛南地区“三稀”及铂族元素异常特征及找矿潜力

余广学 付志晖 郑云鹏 李丹 黄杰 陈凯

摘要：“三稀”及铂族元素均为现代高精尖科学技术的重要战略资源。通过对河南省商南—洛南地区地球化学资料的综合整理研究，查明了“三稀”及铂族元素富集分异特征，圈定综合异常13处;根据研究区地球化学异常特征，结合地质特征及成矿作用，划分2处地球化学分区，6处地球化学子区;圈定B级和C级找矿远景区各1处，对各找矿远景区作出了初步评价解译，为研究区“三稀”及铂族元素矿产勘查提供了大量地球化学信息。

关键词：“三稀”元素;铂族元素;综合异常;地球化学分区;成矿远景区;商南—洛南地区

中图分类号：TD15 P618.6 P618.7文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）02-0020-06doi：10.11792/hj20200204

“商南—洛南幅区域化探32项元素补测与成图”是河南省地质勘查基金项目之一，是以20世纪70—80年代开展的1∶20万水系沉积物测量保留的副样为基础，测试商南—洛南地区“三稀”及铂族共34种元素的含量，获得了研究区内“三稀”及铂族元素的地球化学数据，编制了34种元素地球化学图，对研究区内“三稀”和铂族元素的分布规律及地球化学特征进行了综合研究，为基础地质、地质找矿及其他领域应用提供地球化学依据。

1 研究区地质概况

商南—洛南地区大地构造上处于华北板块南缘[1-2]，其北部为灵宝—三门峡断陷盆地、灵宝—朱阳断陷盆地，南部为卢氏—洛宁断陷盆地。研究区地层明显具有二元结构，形成了基底为太古宇、盖层为元古宇—新生界等跨越多时代的地层组合。研究区断裂构造发育，具长期活动性和继承性，控制着不同沉积建造、变质相带、岩浆岩的展布。研究区岩浆岩主要发育元古宙、古生代、中生代等侵入岩。变质岩为太古宇老基底，分布在研究区北灵宝市东南部（见图1）。研究区矿产资源丰富，已发现矿床（点）92处，矿种主要有金、钼、锑、铅锌、铜、锰、铁、铁锌、铌钽、水晶、硫铁矿、冶金用白云岩、蛭石、磷、砷等。

2 样品分析及结果

2.1 分析元素

分析元素包括過去已测试的2种元素钴（Co）、铜（Cu）和未测试的32种元素钪（Sc）、镓（Ga）、钇（Y）、铟（In）、铯（Cs）、镉（Cd）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）、铪（Hf）、钽（Ta）、铊（Tl）、硒（Se）、锗（Ge）、铼（Re）、钌（Ru）、铑（Rh）、锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）、钯（Pd），其中对铜（Cu）和钴（Co）2种元素进行二次分析，通过制图对比，检验样品质量情况。

2.2 样品加工

研究区共涉及单点样品7 094件，按照原送样单进行组合（每个组合样品由1～15件单点样品等质量组合而成，组合后的样品质量约为100 g），共获得组合样品1 060 件、补采样品40 件，样品数量共计1 100 件，样品用玛瑙球磨机加工粉碎至-200目，充分混匀后分为3份：1份10 g样品采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、原子荧光光谱法（AFS）分析;另1份10 g样品采用X射线荧光光谱分析;剩余约80 g样品采用火试金法分析铂族元素。内检样品组合时，样品质量增大1倍，与基本样品统一粉碎至-200目。

2.3 元素分析配套方案

以电感耦合等离子体质谱法测试为主，一次溶样可同时分析25种元素，采用改进后的锍试金-电感耦合等离子体质谱法一次分析Ru、Rh、Os、Ir、Pt、Pd等6种元素，采用原子荧光光谱法分析Se、Ge元素，采用伴熔-电感耦合等离子体质谱法分析Re元素，利用X射线荧光光谱法分析Zr元素，用Zr元素分析结果校正电感耦合等离子体质谱法获取的Hf元素。各元素分析配套方案见表1。

2.4 分析结果

为反映各元素在研究区的地球化学分布和富集特征，结合地质、矿产、构造及表生地球化学环境，将研究区地层以群（系）、侵入岩岩性或侵入期（次）为统计单元，且对其中出露面积小而样品数小于20件的，不予统计。

对34种元素特征参数进行了统计，结果见表2。

3 地球化学异常特征

3.1 元素富集分异特征

用浓度克拉克值[3]表示元素富集程度，用变异系数表示元素分异程度。变异系数是反映研究区内元素分布均匀性的参数，是判断找矿潜力的重要指标之一。变异系数值小，说明元素在不同地质单元的分配较均一，呈分散状态;变异系数值大，说明元素在不同地质单元的分配不均衡，局部地区可能存在富集现象，形成异常，强烈富集时可能形成矿床。

依据元素在地质单元中的富集分异情况，结合研究区地质特征，呈强富集强分异分布的为Cd、Ru元素，呈强富集不均匀分异分布的为Cs、Ir元素，呈强富集分异分布的为Se元素，呈强富集均匀分异分布的为Re元素，呈富集均匀分异分布的为Y、Pr、Dy、Tl元素，呈富集不均匀分异分布的为Hf、Ta元素，呈高背景强分异分布的为Cu元素，呈高背景不均匀分异分布的为In元素，呈高背景均匀分异分布的为La、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Ho、Er、Tm、Yb、Lu元素，呈高背景弱分异分布的为Os元素，呈正常背景不均匀分异分布的为Co、Pd、Pt元素，呈正常背景均匀分异分布的为Ge、Ga、Sc、Eu元素，呈正常背景分异分布的为Rh元素。

3.2 综合异常特征

3.2.1 元素组合划分

将研究区划分为6种元素组合类型：Cu、Co为亲硫元素组合，Cd、Ga、Ge、Se、Tl、In、Re为稀散类元素组合，Ta、Hf、Cs为稀有元素组合，Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt为铂族元素组合，La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Sc为轻稀土元素组合，Y、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Gd、Tb为重稀土元素组合[4]。

3.2.2 综合异常圈定及评序

通过对样品测试结果的统计、分析，结合地质背景，对研究区各元素的地球化学特征、元素组合有了进一步认识，在此基础上编制了研究区地球化学图、单元素异常图、组合异常图[5]，且在组合异常图的基础上编制了综合异常图，共圈定13处综合异常（见图2）。

综合异常评序是对其进行找矿潜力评价的方式之一，将元素组合、规格化面金属量（NAP值）等结合起来，评序靠前的，表明其找矿潜力较大。各类综合异常评序统计结果见表3～8。

综合异常HS1，以Cu元素异常为主，元素组合Cu-Co-In-Se-Sc，面积约34 km2，∑NAP值为310.62。

综合异常HS13，以Co元素异常为主，元素组合Co-Cu，面积约17 km2，∑NAP值为31.58。

综合异常HS2，以Cd元素异常为主，元素组合Cd-In-Se，面积约13 km2，∑NAP值为54.83。

综合异常HS8，以Cd元素异常为主，元素组合Cd-In，强度低，面积约11 km2，∑NAP值为51.58。

综合异常HS9，以Ta元素异常为主，元素组合Ta-Lu-Hf-Yb，面积约30 km2，∑NAP值为164.14。

综合异常HS7，以Os元素异常为主，元素组合Ru-Os，面积约9 km2，∑NAP值为32.10。

综合异常HS11，以Pd元素异常为主，元素组合Pd-Pt，面积约9 km2，∑NAP值为19.69。

综合异常HS12，以Ir元素异常为主，元素组合Os-Pd-Ir-Re，面积约27 km2，∑NAP值为65.76。

综合异常HS3，以La元素异常为主，元素组合La-Ce-Nd-Pr，面积约22 km2，∑NAP值为66.13。

综合异常HS6，以Tb元素异常为主，元素组合Tb-Y-Dy，面积约25 km2，∑NAP值为51.98。

综合异常HS10，以Ce元素异常为主，元素组合Ce-La-Nd-Pr-Sm-Eu-Yb-Tb-Y-Dy-Gd-Lu-Ho-Er，面积约35 km2，∑NAP值为283.16。

综合异常HS4，以Y-Lu-Tb-Ho-Dy-Yb-Er-Tm-Gd异常为主，伴生轻稀土元素Nd-Pr-Ce-Sm-La-Eu异常，元素组合比较复杂，面积约40 km2，∑NAP值为629.38。

综合异常HS5，以Y元素为主，元素组合Y-Tb，面积约14 km2，∑NAP值为21.41。

4 找矿潜力分析

4.1 地球化学异常分区

将研究区划分为2处地球化学分区，以北西向马超营断裂（木桐—潘河断裂）作为地球化学分区分界线[6-7]，北部为华北板块地球化学分区（Ⅰ1），南部为华北板块南缘地球化学分区（Ⅰ2）。由于2处地球化学分区地质背景复杂，各分区进一步划分为3处地球化学子区，共划分6处地球化学子区（见图2）。

4.1.1  华北板块地球化学分区

华北板块地球化学分区主要分布在木桐—潘河断裂以北，进一步划分的3处地球化学子区分别为第四系地球化学子区（Ⅰ1-1）、太古宇基底地球化学子区（Ⅰ1-2）、中元古界—古生界盖层地球化学子区（Ⅰ1-3）。

第四系地球化學子区分布在研究区北部，北起黄河，南到小秦岭北麓，位于灵宝市豫灵镇—阳平镇—朱阳镇—五亩乡—尹庄镇一线的黄河—小秦岭北麓一线;该区第四系大面积分布，覆盖厚层黄土，无综合异常分布。

太古宇基底地球化学子区西至河南省边界，东至灵宝市朱阳镇—五亩乡一线，南至仓朱峪—桑树底一线，北至灵宝市豫灵镇—阳平镇一线;分布有HS1、HS2、HS3、HS4等4处综合异常。

中元古界—古生界盖层地球化学子区西至灵宝市朱阳镇—五亩乡一线，北至仓朱峪—桑树底一线，南至木桐—潘河断裂;分布有HS5、HS6等2处综合异常。

4.1.2 华北板块南缘地球化学分区

华北板块南缘地球化学分区主要分布在木桐—潘河断裂以南，进一步划分的3处地球化学子区分别为古生界地层地球化学子区（Ⅰ2-1）、元古宇地层地球化学子区（Ⅰ2-2）、侵入岩地球化学子区（Ⅰ2-3）。

古生界地层地球化学子区北至卢氏县木桐乡—潘河乡—沙河一线，南至卢氏县双龙湾镇—淤泥村断裂一线，西至河南省边界，东至图幅边界;分布有HS7、HS8等2处综合异常。

元古宇地层地球化学子区北至卢氏县双龙湾镇—淤泥村断裂一线，西至河南省界，东、南至图幅边界;分布有HS9、HS10、HS11、HS12、HS13等5处综合异常。

侵入岩地球化学子区北至河南省边界，沿卢氏县狮子坪乡窑沟—淇河林场—寺耳沟一线，南至卢氏县狮子坪乡叶家庄—寺耳沟一线，西部开口向东部收缩，整体呈北西向楔状展布;无综合异常分布。

4.2 找矿远景区

根据研究区内已有矿床（点）、地质特征，结合地球化学异常规模、元素组合、异常分区等，圈定B级和C级找矿远景区各1处，分别为小秦岭找矿远景区（B-1）和官坡—狮子坪找矿远景区（C-1）（见图2）。

4.2.1 小秦岭找矿远景区

该找矿远景区位于华北板块地球化学分区，以太古宇基底地球化学子区为分布范围，面积约535 km2;分布有HS1、HS2、HS3、HS4等4处综合异常，呈东西向展布。综合异常HS1和综合异常HS2出露有太古宇太华岩群[8]、二长花岗质片麻岩和灰色片麻岩，异常形态明显受地层控制，可开展地球化学异常查证，寻找稀散（Se、In）矿产。综合异常HS3为以La元素异常为主的轻稀土元素综合异常，分布的侵入岩有元古宙二长花岗岩和花岗伟晶岩，引起异常原因不明，可开展地球化学异常查证。综合异常HS4分布的侵入岩有元古宙二长花岗岩和灰色片麻岩，该区中心有1条北东向断裂穿过，异常规模较大、元素组合比较复杂，可开展地球化学异常查证，寻找重稀土矿产。综上所述，该找矿远景区具有寻找稀散、重稀土矿产的潜力。

4.2.2 官坡—狮子坪找矿远景区

该找矿远景区位于华北板块南缘地球化学分区元古宇地层地球化学子区内，面积约769 km2;分布有HS9、HS11、HS12、HS13等4处综合异常，呈北西向展布，与区域地层和构造线展布方向一致。综合异常HS9以Ta元素异常为主，伴生重稀土元素Lu、Hf、Yb元素异常，综合异常分布范围与侏罗纪二长花岗岩分布范围一致，异常形态明显受岩体控制，可在岩体分布范围内开展地球化学异常查证，寻找稀有（Ta、Hf）矿产。综合异常HS11、HS12、HS13以Pd、Ir、Co元素异常为主，出露地层为元古宇峡河岩群和古生界二郎坪群，可在综合异常分布范围内开展地球化学异常查证，寻找铂族元素矿产。综上所述，该找矿远景区具有寻找稀有、铂族元素矿产的潜力。

5 结 论

1）研究区第一次获得了系列“三稀”及铂族元素的地球化学数据，填补了研究区“三稀”及铂族元素的地球化学找矿信息空白，提高了地球化学工作程度。

2）圈定综合异常13处，划分2处地球化学分区，6处地球化学子区。依据地球化学异常分布特征，结合地质背景，圈定B级和C级找矿远景区各1处，并对各找矿远景区做作初步评价，为研究区“三稀”及铂族元素矿产勘查提供了依据。

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Anomaly characteristics of "3 rare" and platinum group elements

and prospecting potentials in Shangnan-Luonan area in Henan

Yu Guangxue，Fu Zhihui，Zheng Yunpeng，Li Dan，Huang Jie，Chen Kai

（Henan Provincial Rock Minerals Testing Center）

Abstract："3 rare" and platinum group elements both are critical strategical resources for modern high-end technology.The comprehensive collation of geochemical data in Shangnan-Luonan area in Henan finds out the enrichment and differentiation characteristics of "3 rare" and platinum group elements and delineates 13 comprehensive anomalies;according to geochemical anomaly characteristics in the study area and based on geological characteristics and metallogenesis，2 geochemical areas and 6 geochemical sub-areas are divided;Class B and C prospecting prospects are delineated for each and preliminary evaluation and interpretation for each prospecting prospect are carried out，providing large amounts of geochemical information for the exploration of "3 rare" and platinum group element resources in the study area.

Keywords："3 rare" element;platinum group element;comprehensive anomaly;geochemical area;prospecting prospect;Shangnan-Luonan area

收稿日期：2019-07-28; 修回日期：2020-01-06

基金项目：河南省2016年地质勘查基金项目（豫国土资发〔2016〕46号）

作者简介：余广学（1964—），男，河南灵宝人，高级工程师，从事地质矿产勘查工作;郑州市金水区金水路28号，河南省岩石矿物测试中心，450012;E-mail：425521998@qq.com