岳西-水吼岭地区水系沉积物的地球化学特征及成矿意义

罗贤冬，汤金来

(1.安徽省勘查技术院， 合肥 230031； 2.安徽省地质调查院， 合肥 230001)

岳西—水吼岭地区位于武当—桐柏—大别Au-Ag-Cu-Pb-Zn-Mo成矿带，该成矿带经专家论证确定为全国重要成矿带，蕴藏着巨大的资源潜力[1-3]。通过水系沉积物测量提供的地球化学信息，可为研究区指明找矿方向[4-7]。在岳西—水吼岭地区开展1∶50 000水系沉积物测量，对区内16种元素地球化学特征进行分析，基本查明了区内元素含量的空间分布和富集特征，为区内地质找矿和基础地质研究提供了丰富的地球化学信息。

1 地质概况

岳西—水吼岭地区位于大别山变质岩区，秦岭造山带的东延部分，覆盖几乎整个岳西县和潜山县北部。研究区地层上属于南秦岭—大别山地层区，地层多为大别山造山带核部的古元古代和中元古代的中深变质岩地层，东南部为大面积第四纪、古近纪覆盖；区内岩浆岩出露面积较为广泛，包含中酸性侵入岩和基性、超基性侵入岩，侵入时代可分为元古代变质侵入岩和中生代未变质侵入岩两大类；区内发育的深变质岩主要为高角闪岩相-麻粒岩相、高-超高压榴辉岩相，它们是印支期扬子板块与华北板块碰撞俯冲-折返的产物，超高压岩石主要赋存于桥岭岩组和程家河岩组中，岩石类型丰富。

2 样品采集及分析测试

1∶50 000水系沉积物测量点主要分布在一级水系和少量二级水系上，采样密度为4.04个点/km2。采样过程中采样点尽量最大限度地控制汇水面积[8]。样品粒径为250～1 700 μm。

样品分析测试工作由具有国家计量认证的地质实验测试甲级资质的沈阳矿产资源监督检测中心完成，测定Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、W、Mo、Co、V、Ti、Nb、Th等16种元素。各元素的分析方法检出限、元素报出率及重复性检验均达到或优于规范的要求。

3 结果与讨论

3.1 元素地球化学参数特征

研究区水系沉积物分析样共计6 068件，研究区各元素背景值由上述样品分析值经算术迭代剔除求得。与安徽省水系沉积物背景值和大别山区沉积物背景值进行比较，水系沉积物中元素地球化学参数列于表1中,其中，αRCC为浓集比例。

表1 研究区水系沉积物元素地球化学参数

与1∶200 000大别山区水系沉积物背景值相比，区内Zn、Mo、Sb、Hg、Nb和Th表现为富集特征(1.2≤αRCC<1.5)， Bi元素为明显富集特征(1.5≤αRCC<2.0)；Au、Cu、Pb、W、Co、Ti和V呈现正常的特征(0.8≤αRCC<1.2)；贫乏(αRCC<0.8)的元素为Ag和As。与安徽省水系沉积物背景值相比，Zn、Mo、Nb和Th呈现富集特征，Au、Ag、W、As、Sb和Hg相对贫乏，其中As浓集比例低至0.34。

变化系数KCV反映了各元素的地球化学场起伏程度，概括了所有异常的综合信息[9]。研究区内水系沉积物中各元素的变化系数列于表1中。根据变化系数KCV的大小，划分元素分布的变异程度(表2)，描述研究区元素的分异特征。研究区内KCV>2.00的元素为Au；KCV介于1.00～2.00之间的元素有Mo、Bi；KCV介于0.50～1.00间的元素为W、As、Th、Hg、Cu、Sb、Co；Nb、V、Ag、Ti、Pb、Zn元素的变化系数值介于0.25～0.50。表明区内Au呈强分异，Mo和Bi元素呈分异型分布，其余元素都呈不均匀至弱分异分布，其中W、As、Th、Hg、Cu、Sb、Co元素呈弱分异型分布，Nb、V、Ag、Ti、Pb、Zn元素为不均匀分布。可见，区内水系沉积物中Au、Mo、Bi等元素分布、分配极不均匀，离散程度大，分异性强，易于活动迁移形成强异常，为成矿元素或伴生元素，找矿意义较大[9]。

表2 元素分异特征划分标准

3.2 元素组合特征

元素组合特征是应用地球化学解决基础地质、成矿与找矿问题的重要基础之一。因子分析是当前研究地球化学系统中元素组合的最佳方法，它不仅能从元素内在的联系上划分元素组合，而且还能为元素组合的地质意义提供信息。

全区水系沉积物测量结果利用SPSS 19软件进行因子分析。首先用SPSS软件对研究区16种元素数据进行KMO数据检验，KMO值为0.725，说明数据适宜进行因子分析。根据因子分析的主因子解，基于特征值大于1(累计方差贡献率70%)为标准进行因子提取，共抽取了5个主因子(表3)。因子分析的主要目的是将具有相近因子载荷的各个变量置于一个公共因子之下，研究区水系沉积物中16个变量(元素)归纳为5个因子，元素的某因子得分即载荷值大于0.500，说明元素与该因子具有较大相关性。每个因子代表一类元素组合。通过各因子的得分结果，结合地球化学图及研究区内地质背景(地层、构造、岩浆岩)及矿产特征进行互映分析，赋予各因子地质地球化学解释(表4)。

表3 研究区R型因子分析正交旋转因子载荷矩阵

区内16个元素因子载荷均达到主要载荷量值，次要载荷出现的元素较少，只有Ag、Pb和Bi，显示出区内元素较好的组合性，各组合地质意义明显，能很好地反应基础地质和矿化信息。根据以上因子分析结果，将本区16个元素划分为4个元素组合：①Cu-Zn-Co-Ti-V：与中基性侵入岩有关的元素组合；②Au-Ag-W-Mo-Bi：与中高温热液活动有关的元素组合；③Pb-Nb-Th：与中生代酸性侵入单元有关的以稀有元素放射性元素为主的组合；④As-Sb-Hg：与低温热液活动有关的成矿指示元素组合。

表4 研究区各因子元素组合及地质地球化学解释

3.3 元素富集分散及分异特征

采用区域浓集比例αRCC衡量各主要地质单元元素相对含量特征，用变化系数KCV衡量各主要地质单元内部元素变化特征。其中：

αRCC=C0a/C0y，

式中：C0a——地质单元某元素含量背景值；

C0y——研究区某元素含量背景值；

Sa——地质单元某元素算术标准离差；

根据αRCC值的大小，将各主要地质单元的含量特征划分为强烈富集(αRCC≥2.0)、明显富集(1.5≤αRCC<2.0)、富集(1.2≤αRCC<1.5)、正常(0.8≤αRCC<1.2)、贫乏(0.5≤αRCC<0.8)和极贫乏(αRCC<0.5)6种类型；根据KCV值的大小划分分异特征(表2)。文中仅列举各地质单元具有富集、明显富集和强烈富集特征元素，强分异和分异特征元素对成矿找矿较有意义。区内各主要地质单元水系沉积物中具有富集及分异特征的元素列于表5中。

表5 各主要地质单元水系沉积物中元素富集及分异特征

由表5可见，不同地质单元元素富集及变异程度有一定差别，即不同岩石类型中的元素富集程度及变化系数存在较为明显的差异。其中Th和Nb等稀有元素明显富集在主簿超单元和响肠超单元酸性侵入体中，As和Sb等低温热液元素明显富集在第四系中，并富集于部分中酸性侵入岩体中，Co、Cu、V和Ti等亲铁元素明显富集于岩脉及中基性小岩体中，并富集于无愁单元和汤池单元中，主要成矿元素Pb、W和Mo等主要富集于中酸性侵入岩体中；Au在潜山片麻岩套和少部分中酸性岩体中呈强分异特征，W和Bi在响肠超单元部分岩体中呈分异特征。

3.4 找矿意义讨论

区内中酸性侵入岩体具有很好的Nb和Th稀有元素成矿地球化学特征，显示出较大的发现花岗岩型稀有元素矿床的潜力；中酸性侵入岩体同时具有较好的Pb、W、Mo和Au等元素成矿地球化学特征，显示出较好的中高温热液型矿床成矿潜力；潜山片麻岩套尤其是水吼岭片麻岩中具有较好的Au成矿地球化学特征，且该片麻岩岩套中韧性剪切带发育，同时具有较好的成矿地质特征，可见该岩套具有较大的韧性剪切带型Au矿成矿潜力。

研究区位于武当—桐柏—大别成矿带的桐柏—大别Au-Cu-Zn-Mo-Fe成矿亚带[2]。亚带内较重要的韧性剪切带型金矿有老湾金矿[1]，老湾金矿是与韧性剪切带有关的金矿床，成矿发生在剪切带的脆-韧性剪切变形之后，金矿化部位往往是在脆-韧性变形带的张性、张剪性裂隙或强弱变形过渡地带的扩容空间，成矿作用具多阶段复合叠加特点[10]。水吼岭地区潜山片麻岩套的韧性剪切带可分为多期，早期为北西向，晚期为北东向，晚期韧性剪切带极为发育，是很好的控矿容矿构造。结合该岩套水吼岭片麻岩较好的Au成矿地球化学特征，水吼岭片麻岩是极好的金矿找矿目标地质体。

4 结 论

(1)统计分析了区内6 068件水系沉积物16种元素的地球化学特征。与1∶200 000大别山区水系沉积物和安徽省水系沉积物背景值相比，Zn、Mo、Nb和Th都表现出富集特征。Au表现为强分异，Mo和Bi为分异的特征。

(2)通过R型因子分析将区内水系沉积物中16中元素分为4个组合，分别为与中基性侵入岩有关的元素组合Cu-Zn-Co-Ti-V；与中高温热液活动有关的元素组合Au-Ag-W-Mo-Bi。与中生代酸性侵入单元有关的以稀有元素放射性元素为主的组合Pb-Nb-Th；与低温热液活动有关的成矿指示元素组合As-Sb-Hg。

(3)区内不同地质单元元素的富集及变异程度存在较为明显的差异。中酸性侵入体明显富集Th和Nb等稀有元素，富集Pb、W和Mo等主成矿元素，具有较好的成矿地球化学特征；Au在潜山片麻岩套中呈强分异特征，且岩套中韧性剪切带发育，具有较好的Au成矿前景。