甘肃敖包山地区地质、物化探异常特征及找矿前景分析

张向文刘攀峰文美兰朱超

（1.甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃兰州 730020；2.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541006；3.桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林 541006）

0 引言

甘肃敖包山地区位于甘肃省酒泉市金塔县天仓乡，隶属金塔县天仓乡管辖，地理坐标：东经99°45′00″～99°50′00″，北纬40°32′00″～40°36′00″，交通便利。研究区地处白山堂—大红山铁、铜多金属成矿带，成矿环境优越，基础地质工作相对扎实，区域上已发现有北山铁矿、大红山铁矿、俞井子东铁矿、双堡塘铁矿点、穿山驯铁矿点、野马井锰矿、白山堂铜铅矿等矿床（点），其中白山堂铜矿西距研究区约30 km （左国朝，2003；张发荣和牛卯胜，2003；王小红等，2012；康文彬，2015；马永胜和程建军，2018）。经过1 ∶20 万区域化探扫面，圈出了以Cd、Mo、Ag、Zn、Pb、W、Sb、Pt、Au 等为主要元素的综合异常AR28 号异常，从元素组合看，地质背景对元素分布有直接影响，反映了中高温元素组合特征（甘肃省地质矿产局，1989；刘洋等，2019）。本文将重点介绍敖包山地区地质特征，并综合地球物理、地球化学特征及区域矿床资料探讨找矿方向，预测成矿前景，为敖包山地区的勘查工作提供参考。

1 地质概况

1.1 区域地质概况

研究区大地构造位置处于哈萨克斯坦板块（Ⅰ2）的马鬃山中间地块（Ⅱ3），三级构造单元属马鬃山地体（图1a），区内出露的地层主要有中元古界蓟县系平头山组、石炭系下统红柳园组、白垩系下统赤金堡组、新近系上新统苦泉组和第四系（图1b）。平头山组为一套镁质碳酸盐岩-硅质岩建造，岩性为大理岩、粉砂质板岩；红柳园组出露面积小，位于研究区南部，为一套正常碎屑岩夹碳酸盐岩和火山岩的岩石组合；赤金堡组出露于研究区西北角，为山麓残坡积形成的杂色陆屑式含煤建造；苦泉组为一套桔（橙）红色粉砂质泥岩夹杂色泥岩及砂砾岩沉积；第四系在研究区广泛分布，东西两侧为上更新统洪积砾石层，中部为全新统冲积-洪积砂砾层，南部有少量风积砂和湖积亚粘土、亚粘砂，分别属全新统和中更新统（张敏，2019；马一行等，2018；李玉鹏等，2019）。区内构造不发育，仅在蓟县系平头山组地层中发现性质不明断层（甘肃省地质矿产局，1989；杨春霞等，2016；王晓伟等，2016）。区内岩浆活动频繁，侵入岩以中酸性岩为主，以岩株形式产出；岩体的侵入时代主要为石炭纪，岩性为灰白色闪长岩（δC2）和红色中粗粒二长花岗岩（ηγC3）。

1.2 矿区地质概况

研究区出露地层主要为中元古界蓟县系平头山组砂板岩、大理岩和第四系全新统坡残积、冲洪积层（图2）。蓟县系平头山群下亚群（Jxp1）出露面积占3/4，按其岩性特征可划分为两个岩性段：第一岩性段Jxpn11分布于研究区南部。岩性为粉砂质板岩（Sts1）夹硅质板岩（Sis1）、大理岩（Mb）、矽卡岩化大理岩（SkMb），偶见微晶透闪透辉石岩、变砂岩及角岩。出露厚度750～2000 m；第二岩性段Jxpn12：分布于研究区北部，岩性为大理岩（Mb）、夹硅质大理岩（SiMb）、硅质岩（Si）、透闪石大理岩（DiMb）、玄武岩（β）及少量的白云石大理岩、堇青石二云母片岩、千枚岩、石英岩等，出露厚度约1500 m。第四系全新统（Qh）分布于研究区低凹与现代河床中，由坡残积、冲洪积及砂土组成，厚0.3～5 m （朱江，2013；熊文勃，2019）。区内地层褶皱强烈，由两个向斜和一个背斜组成，断裂不发育，按其展布方向可分为近东西向（F1、F3、F4）、北西向（F2）、南北向3 组（F5）。石炭纪红色中粗粒二长花岗岩（ηγC3）侵入在蓟县系平头山群下岩组第二岩性段粉砂质板岩中，分布于研究区的东南角，岩体与围岩接触界线清晰。外接触带往往产生不同程度的矽卡岩化和角岩化，铅矿（化）体一般产在矽卡岩化大理岩中。脉岩主要有辉绿岩脉（βμ）、花岗岩脉（γ）、石英脉（q）。

图2 敖包山地区地质简图

2 地球化学异常特征

2.1 岩石地球化学

研究区内地层主要岩性有粉砂质板岩、硅质板岩、玄武岩、大理岩等，侵入岩为华力西中期二长花岗岩。在岩体与地层接触处有不同程度的角岩化、矽卡岩化，另有构造破碎带和赤铁-褐铁矿（化）体。对上述各类岩（矿）石进行系统采样，分析所含微量元素，统计结果见表1。由表得知：Ag、Zn、Pb 元素在各类岩石中的平均值接近或高于克拉克值，其中Pb 元素在构造破碎带、赤铁-褐铁矿（化）体中高达90～200 倍，从元素含量级别判断其成矿潜力较大；Ag 元素在石英脉中高达35 倍，反映了研究区内Ag元素的富集与石英脉有关。Ag、Zn、Pb 元素的分布受其岩性、构造两种条件的控制。As 元素在各类岩石中平均值普遍较高，一般为克拉克值的10～40倍，最高达51 倍，同时，As 元素含量高时，Pb 元素含量也较高。野外查证发现As 与Pb 高值位置接近，同时伴生有Au，而Au 的形成作用一般均伴生有黄铁矿，而且是含As 的黄铁矿。只有含As 的黄铁矿同时含Pb 时，预测可能含金。实践证明，研究区局部地段有金、银异常显示，峰值低，同时As 是金矿远程指示元素，因此表明研究区剥蚀程度较浅，寻找贵重金、银矿产的可能性较大。Cu 元素只在大理岩、构造破碎带，赤铁-褐铁矿（化）体中较高，一般平均值接近或稍高于克拉克值。其它岩石Cu 含量的平均值均低于克拉克值，因此，Cu 元素在研究区内形成异常的可能不大。Mn 元素在研究区内各岩石中含量普遍偏低，一般平均值均低于克拉克值。仅在大理岩、构造破碎带、赤铁-褐铁矿（化）体中有高值反映，含量值最高5000×10-6。

表1 敖包山地区主要岩性地球化学参数统计

2.2 水系沉积物地球化学

在研究区内进行1 ∶5 万水系沉积物测量，分析Cd、Mo、Ag、Zn、Pb、W、Sb、Pt、Au 等主要元素，根据各元素异常特征共圈定AS-1、AS-2、AS-3、AS-4四处综合异常（图3）。

AS-1（Pb-Zn-Ag-Mn）：异常分布于研究区西北角，是以Pb 为主的综合异常。单元素异常分散，重合性不好，除Pb 元素以外，其他元素均无浓集中心和浓度分带。各元素峰值普遍较低，多为单点组成低值异常。异常区围岩岩性为透闪石大理岩、大理岩和鸡窝状，团块状铁锰矿（化）体，硅化铁锰矿（化）体，高值均落于该地质体上。经化学取样分析含铅0.70%，该异常为含铅铁锰矿化体引起。

AS-2（Pb-Mn）：异常以Mn 为中心，Pb 为外带，有明显的水平分带，由轴向外为Mn-Pb。浓集中心，重合性较好，但Mn 元素峰值低，Pb 元素规模小。异常区岩性为粉砂质板岩、矽卡岩化大理岩，局部具方铅矿化。其中矽卡岩化大理岩普遍含铁、锰质较高，Pb、Mn 高值均落于矽卡岩化大理岩上。经化验分析，含Pb 2.20%。异常主要由矽卡岩化大理岩、局部含方铅矿引起。

图3 敖包山地区水系沉积物及高精磁测异常分布图

AS-3（Au-Zn-Pb）：异常区内Au、Zn 均属点状异常，峰值不高，Pb 具浓度分带，一个浓集中心，峰值较高。该组合异常局部套合性好，具一定的水平分带，规模大。异常区岩性为大理岩及赤铁-褐铁矿（化）体，且分布于构造破碎带中。Ag、Zn、Pb 元素高值均落于皮壳状、团块状、鸡窝状分布的赤铁-褐铁矿（化）体都含Ag、Zn、Pb 元素。经化验分析含Pb0.55%。该异常均由部分含赤铁-褐铁矿化体所引起。

AS-4（Au-Ag-Mn-Zn-Pb）：异常区分布于研究区北东角，各元素集中分布，套合好，具有水平分带和浓集中心。Pb 元素具浓度分带，规模较大，其它各元素均为点状异常，规模小，峰值低。根据异常浓集中心，浓度分带，采用100 m 间距，施以槽探工程系统揭露，异常对应为一条宽10～30 m，长大于400 m 的构造破碎带，带中充填有团块状、鸡窝状、细脉状硅化铁锰矿（化）体，同时发现Pb 矿体一个，且与异常基本相对应，围岩为大理岩。所以该异常是由含Au、Ag、Mn、Zn、Pb 铁锰矿化体及含Au、Ag、Mn、Zn、Pb 构造破碎带所引起。

3 地球物理磁异常特征

3.1 岩矿石磁性特征

区内大量的磁性参数测定结果显示，矽卡岩化大理岩因其岩石粒间及解理磁化率（K）的变化范围1500×SI×10-5～42000×SI×10-5，平均值高达14708×SI×10-5，剩余磁化强度（Jr）变化范围479×10-3～2874×10-3A/m，平均值1344×10-3A/m；变砂岩由于其胶结物主要为铁质，亦表现强磁特征，K的变化范围1000×SI×10-5～39112×SI×10-5，平均值高达10704×SI×10-5，Jr 变化范围较大，由808×10-3～27176×10-3A/m，平均值7231×10-3A/m；铅矿石由于其母岩所含铁磁矿物的多少不同，表现出的磁性特征也不同，含铁磁矿物较多时，K值高达8500×SI×10-5，而当含铁磁矿物较少时，K值仅百余SI×10-5；赤铁矿K的变化范围50×SI×10-5～220×SI×10-5，平均值141×SI×10-5；辉绿岩脉是研究区内磁性变化最大的岩性，当其含铁质较多时，K高达14618×SI×10-5，当其不含铁质时，K值在100×SI×10-5以下；玄武岩的磁性变化也较大，K的变化范围10×SI×10-5～3000×SI×10-5；粉砂质板岩K的变化范围70×SI×10-5～850×SI×10-5，平均值412×SI×10-5；其余岩性均表现为微磁和无磁，K的变化范围一般在0～900×SI×10-5，平均值一般低于300×SI×10-5。表明区内矽卡岩化大理岩，变砂岩磁性最强，铅矿石、褐铁锰矿化大理岩、玄武岩呈中等磁性，而花岗岩、板岩、大理岩等岩性呈微磁或无磁反映。

3.2 高精磁测异常特征

在研究区开展1 ∶1 万高精磁测，经过对数据进行化极处理后绘制平面等值线图，等值线最小间隔为10 nT，整个研究区看，异常特征明显，共6 个异常区（图3），其中北带有C1、C2、C3 三个异常区；南带有C4、C5、C6 三个异常区。各异常特征、解释及评价见表2。

4 找矿前景

4.1 地层条件

研究区内中元古界蓟县系平头山群地层属浅海相沉积，以还原沉积环境为主，岩石富含金属硫化物和炭质，地表褐铁矿化普遍。褐铁矿化多呈团块状、皮壳状、疙瘩状、鸡窝状产出，往往Pb、Zn、Ag 含量较高，易形成铅锌矿化体（刘彦良等，2018；王晓伟等，2016）。根据测区岩石地化剖面统计的不同岩性微量元素含量（表3）可以看出，蓟县系平头山群下岩组内大理岩和大理岩夹板岩中Pb、Zn 含量较高，Au、Ag、Pb、Zn 等元素的高值区及异常分布与蓟县系平头山群下岩组的分布相吻合，且多沿断裂带及其附近展布，这说明蓟县系平头山群下岩组可为区内成矿提供物质来源。

4.2 构造条件

研究区区域大地构造位置处于哈萨克斯坦板块东南缘马鬃山地体内，属北山伏地槽褶皱带之柳园-天仓褶皱带东段，石板泉北背斜东延部分（杨春霞等，2016；王晓伟等，2016）。成矿带区划属哈萨克斯坦板块东段金、钒、磷、铀、铁-铜-钼和铅-锌-银、钨成矿带的方山口-七角井子-白山堂金、铜、镍、钨、锰和钒-磷-铀成矿带内，是寻找铁、铜、锰、钨、铅锌矿的有利地段（朱江，2013；赵朝伟等，2018）。

表2 敖包山地区磁异常特征、解释及评价

表3 敖包山地区不同岩性元素含量 ωB/10-6

图4 敖包山地区手标本及镜下照片

4.3 岩浆岩条件

区内东南有二长花岗岩侵入蓟县系平头山群下岩组内大理岩和大理岩夹板岩，近似东西展布，呈岩株产出，东西长约6 km，岩体与围岩接触界线清晰，通常在外接触带产生不同程度的矽卡岩化和角岩化（李龙等，2018；江思宏，2014；聂凤军等，2006；江思宏等，2006），铅矿（化）体产在矽卡岩化大理岩、钙质板岩中（图4）。并在钻孔深部已发现隐伏花岗岩体，发育矽卡岩带，表明研究区二长花岗岩的侵入可为成矿提供充分的热源。同时侵入岩形成的岩浆热液沿区内近东西向、北西西向、北西向断裂运移，可使地层中Pb、Zn 等元素活化、富集再成矿。

4.4 物化方法综合分析

通过1 ∶5 万水系沉积物测量和1 ∶1 万高精磁测，共圈定4 个水系沉积物异常区和6 个磁异常区。其中AS-1（Pb-Zn-Ag-Mn）位于C2 的东北部，其范围可见鸡窝状，团块状铁锰矿（化）体，硅化铁锰矿（化）体；AS-2（Pb-Mn）与C5 位置吻合，其范围与黄毛土沟方铅矿点相吻合；AS-3（Au-Zn-Pb）和AS-4（Au-Ag-Mn-Zn-Pb）分别位于C3 的南部和北部，其范围与大湾铁矿点和探槽揭露的构造带相吻合。因此，认为下一步工作重点应放在C5 磁异常区的勘查，并对C3 磁异常南北部已发现的矿点和破碎带加密控制。

5 结论

（1） 敖包山地区位于北山伏地槽褶皱带之柳园—天仓褶皱带东段，石板泉北背斜东延段，具有优越的成矿地质背景，区内元古宇蓟县系平头山群地层属浅海相沉积，以还原沉积环境为主，下岩组内大理岩和大理岩夹板岩中Pb、Zn 含量较高，可为区内成矿提供物质来源，东南部二长花岗岩的侵入可为成矿提供充分的热源；同时侵入岩形成的岩浆热液沿区内近东西向、北西西向、北西向断裂运移，可使地层中Pb、Zn 等元素活化、富集，再次成矿。

（2） 通过面积性水系沉积物测量和高精磁测，反映区内成矿元素以Pb、Zn、Ag、Cu 等中低温元素为主，是寻找铅锌、铜多金属矿的有利地区；综合分析认为下一步工作重点应放在C5 磁异常区，并对C3 磁异常南北部已发现的矿点和破碎带加密控制，以期实现更大的找矿突破。

致谢感谢审稿专家提出的建设性修改意见！