内蒙古额济纳旗沙河北幅土壤地球化学特征与异常评价

王永开

(首钢地质勘查院地质研究所，北京 100144)

0 引言

沙河北幅位于内蒙古额济纳旗赛罕陶来苏木的沙河北一带，由建国营进入工作区有简易公路及戈壁便道相连，交通较为方便。本区工作程度较低，前人仅进行过一些中小比例尺的区域性地质调查。1958—1964年，甘肃省地质局区测队进行1∶100万玉门幅地质测量①，获得了较为系统的区域地质矿产资料，揭示了较大范围的区域地层、构造、岩浆岩、火山活动及矿产特征。1975—1977年完成甘肃省地质局第四地质队1∶20万路井幅区域地质调查②，查明了工作区的地质矿产特征，并通过重砂样品分析发现白钨矿异常区。1995—1996年，内蒙古自治区第二地球物理地球化学勘查院实施1∶20万路井幅区域化探扫面③，提交了成果报告及图件，对区内地球化学研究和地质找矿工作提供了较为可靠的基础性地球化学资料。

近几年来，对额济纳旗赛罕陶来苏木以西的沙河北幅开展了1∶5万区域地质调查、1∶5万土壤地球化学测量和1∶1万土壤地球化学剖面测量。其中，1∶5万地球化学测量土壤采样面积为400 km2，共采集有效土壤样品2010件，1∶1万土壤剖面长度20 km，采集有效样636个，对土壤样进行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、W、Sn、Mo、As、Sb、Bi、Hg、Cr、Ni、Co等16种元素分析。本文在1∶5万区域地质调查工作的基础上，参考土壤地球化学测量及成矿预测的相关进展[1-7]，阐述该区土壤地球化学特征，并对土壤异常进行成矿潜力评价。

1 工作区地质特征

1.1 地层

区内地层较少，以中-新生系为主，其中新生系的分布较为广泛(图1)。

图1 内蒙古额济纳旗沙河北幅地质图

中生界主要有上三叠统珊瑚井组(T3sh)和下白垩统赤金堡组(K1c)，主要出露在工作区的西南部，二者呈不整合接触关系；上三叠统珊瑚井组主要岩性为砾岩、长石石英砂岩、长石岩屑砂岩及粉砂岩，下白垩统赤金堡组的主要岩性为粉砂岩、泥岩、泥晶灰岩和长石岩屑砂岩，夹少量菱铁矿及石膏层。

1.2 构造

根据前人地质资料及遥感影像特征，区内的总体构造线方向以NW—SE向为主，主要表现为NW向的韧性剪切带构造，韧性剪切带可分为强糜棱岩带和弱糜棱岩域，次为近EW向断裂(如F1)和NE向断裂(如F2、F3和F4)，而最不发育的是近SN向断裂(图1)。近EW向、NE向断裂形成的时间相对较晚，对NW向的断裂和褶皱构造具破坏或改造作用。

区内石英脉较为发育，走向以NW向和近EW向为主，特别是断裂带附近石英脉的规模较大，蚀变较强，故推测工作区内的石英脉与NE向、近EW向断裂的形成关系密切，推测深部可能存在有中酸性侵入体或隐伏的断裂带。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动强烈，主要表现为加里东期花岗闪长岩和二长花岗岩等岩体，大多分布在工作区的南部，并具有不同程度的糜棱岩化，有的可达到超糜棱岩，北部有少量发育，糜棱岩化不发育；另有华力西期伟晶岩化花岗岩，分布在工作区的南部，主要呈岩株状侵入到加里东期二长花岗岩等岩体中；脉岩主要表现为石英脉，NE向为主，近EW向为辅(图1)。

2 土壤地球化学样品采集、加工和测试

根据野外地质调查，以1∶5万地形图做工作手图，土壤样品均匀布设，样品采集时，利用便携式GPS卫星定位仪，辅之罗盘进行定点，对采样点及其周围地形地质情况进行详细记录，在采样单元格内，选择残(坡)积物(风化碎石层即土壤C层)发育的地段，穿透地表腐殖层、风积黄土层和淋失层，采集-4～+20目粒级段的介质，样品处理完全按照干燥→碎样→过筛→拌匀→称重→装袋→装箱的工序，并严格防止样品的相互污染，最后送交化验室。

野外共采集样品2010件，化验分析由中国冶金地质总局一局测试中心完成，分析项目为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd、W、Sn、Mo、As、Sb、Bi、Hg、Cr、Ni、Co等16种元素。

3 土壤地球化学测量结果

3.1 元素含量特征

通过对研究区2010个样本的统计(表1)，用新疆金维GeoIPAS软件计算平均值(X)、标准离差(S)、变异系数(Cv)和富集系数(q)等地球化学参数。

从表1可以看出，Ag、Cd、Bi元素的变异系数均远大于1，表明Ag、Cd、Bi元素分布极不均匀，为强分异型，说明元素分布集中，异常特征明显，有极大的成矿可能性；Au、Mo、Sb、W、Sn元素的变异系数介于0.7～2.3之间，表明Au、Mo、Sb、W、Sn元素分布不均匀，为分异型，说明元素分布相对集中，异常特征较明显，成矿可能性较大；Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、As、Hg元素均小于0.5，表明Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、As、Hg元素分布均匀，矿化异常特征不明显。

表1 研究区各元素主要地球化学参数统计表

Mo、Sb元素的富集系数大于1.2，富集较好，成矿远景较好； Pb、As、W、Sn元素的富集系数≈1，说明其丰度与背景值相比，发生了一定程度的富集，但富集不明显，有一定的成矿远景； Au、Ag、Cu、Zn、Ni、Co、Cd、Bi、Hg元素的富集系数较低，富集较差，成矿远景较弱。

综合元素的变异系数和富集系数， W、Sn、Mo、Sb元素具有较好的分异型和富集系数，说明W、Sn、Mo、Sb具有较好的成矿远景。

3.2 单元素异常

土壤地球化学测量单元素异常图采用GeoIPAS软件成图，通过迭代法确定背景值及异常下限，并以此为基础，分别以其1倍、2倍和4倍共3个浓度带圈定和显示W、Sn、Mo、Sb单元素异常(图2)。从W、Sn、Mo、Sb地球化学元素异常的分布看，异常带呈近EW或者NE向展布，异常长轴与F1、F2、F3和F4断裂的走向一致，异常浓集中心较明显，多集中在断裂部位，尤以W元素的异常范围最大，异常浓集中心最多，为成矿前景最好的元素。量的单位：w(Au, Hg)/10-9，其他元素wB/10-6。

图2 沙河北幅部分单元素异常图

在工作区中，W元素主要分布在志留纪糜棱岩化的花岗岩体中，但其异常高值区主要出现在工作区的南部，w(W)=0.42×10-6～486.8×10-6，可圈定3级异常，据统计，w(W)的最高值是背景值的482倍，是异常下限值的324倍。W元素异常的形态呈近EW向，且与F1、F2和F3断裂关系密切。

3.3 元素组合异常

矿床分布往往受多种因素的影响，为了更准确地圈定异常范围，采用多种元素组合来进行异常的圈定。对土壤地球化学数据进行R型聚类分析，得出聚类分析谱系图(图3)。聚类过程中，元素W与Mo首先聚类，其次是W与Sn、Pb、Sb、Hg聚类，组合系数大于0.9，说明这些元素与W元素有很好的相关性，成矿关系密切。

图3 土壤地球化学元素R型聚类分析谱系图

综合考虑各元素在土壤中的元素含量特征、主成矿元素W与各元素相关性、元素R型聚类分析特征、各单元素异常面积和展布等因素后，选取W、Mo、Sn、Sb来进行组合，得到元素组合异常图(图4)。元素组合异常主要分布在研究区南部断裂带附近，异常规模大，强度高，异常较为集中，元素套合性较好，远离断裂带的地区也见到少量异常，但规模小，强度低；另外，在研究区北部也分布一定规模的元素组合异常，异常强度较好，规模相对较大，但异常相对较分散，元素套合性较差，且异常附近断裂带不甚发育。

图4 沙河北W-Mo-Sn-Sb元素组合异常图

4 异常检查与验证

对工作区南部的断裂带附近进行野外异常检查，断裂带内石英脉发育，走向多呈近EW向和NE向，断裂长度10～1000 m，宽度1～30 m(图5a)；石英脉内蚀变较强，以褐铁矿化、绢云母化为主(图5b)，黄铁矿化和黑色金属局部发育(图5c)；围岩主要为二长花岗质糜棱岩、花岗闪长质糜棱岩和花岗闪长质超糜棱岩等，石英脉与围岩接触部位蚀变较强，主要有硅化、云英岩化、绢云母化、电气石化等，石英脉延伸方向与断裂带、异常带的展布方向相一致，故推断断裂内的石英脉与该组合异常有着密切的关系，成矿条件较好，为有利的找矿靶区。

图5 沙河北幅南部石英脉野外地质特征

在工作区南部组合异常附近进行土壤地球化学剖面验证(图6)。剖面采样点距为40 m，在石英脉发育或蚀变较强地段点距加密至20 m，采集方法与土壤地球化学测量相同，布设了TP8、TP9、TP10、TP11共4条土壤地球化学剖面。

图6 土壤地球化学综合剖面图

TP8剖面长980 m，采集样品33个，w(W)最高达58.5×10-6，最低为1.2×10-6，剖面中部的断裂破碎带内有石英脉充填，石英脉中W、Au、Sn元素含量较高，剖面南东段的石英脉对应于化探W元素的高值点(图6a)。TP9剖面长820 m，采集样品27个，w(W)最高达25.6×10-6，最低为1.76×10-6，第3岩性层为断裂破碎带，其中石英脉发育，化探显示W、Au、Mo、Sb元素较为富集，与组合异常及元素相关性较吻合，第5岩性层和第7岩性层石英脉的W元素显示也很好(图6b)。TP10剖面长1410 m，采集样品47个，w(W)最高达689×10-6，最低为0.89×10-6，第7岩性层石英脉的化探结果对应w(W)=106×10-6的高值(图6c)。TP11剖面长1540 m，采集样品45个，w(W)最高达238×10-6，最低为0.82×10-6，第9岩性层和第11岩性层石英脉对应化探W元素的高值点(图6d)。剖面所见石英脉主要呈褐红色、黄褐色、浅肉红色和灰褐色等；蚀变矿化类型主要为褐铁矿化、黄铁矿化和绢云母化。建议进一步对蚀变石英脉进行工程验证，更好地对化探异常进行解释评价。

5 结论与建议

(1)土壤地球化学元素含量特征统计显示，工作区内W、Sn、Mo、Sb元素具有较好的分异型和富集系数，表明这些元素参与了次生富集成晕作用，易形成地球化学异常。

(2)元素单元素异常显示，工作区内W元素的异常范围最大，异常浓集中心最多，为本区成矿前景最好的元素。

(3)土壤地球化学元素组合异常显示，工作区内W、Sn、Mo、Sb元素的组合异常规模大、强度高，异常较为集中，元素套合性较好，说明工作区的主成矿元素为W元素，伴生Sn、Mo、Sb等成矿元素。

(4)土壤地球化学剖面验证结果显示，W元素的高值点主要与蚀变的石英脉有关，近EW向或NE向断裂对石英脉的形成具有控制作用，断裂带附近的蚀变石英脉是寻找钨矿的直接矿化标志，工作区南部断裂带发育的位置是有利的找矿靶区。

(5)TP8土壤剖面的第2岩性层、TP9土壤剖面的第3岩性层均产于F3断裂中，断裂附近均有Au、W、Sn、Mo、Sb元素的浓集显示，应注意寻找与Au矿化有关的成矿线索。

(6)本次圈定的找矿靶区中，只进行了野外异常检查和土壤地球化学剖面的检测，对工作区寻找钨矿相关的矿床有一定的指示作用，建议对有利的找矿靶区进行系统探矿工程控制，从而更有效地对异常进行评价。

致谢：野外采样期间，得到内蒙古地质同行的热情帮助和单位领导的大力支持；成文过程中，天津地调中心专家和吉林大学李世超老师对文稿提出了宝贵意见，在此一并表示感谢！

注释：

① 甘肃地质局区测队.1∶100万K-47(玉门幅)地质调查报告[R]. 北京：全国地质资料馆，1964.

② 甘肃省地质局第四地质队.1∶20万K-47-22(路井幅)区域地质调查报告[R]. 北京：全国地质资料馆，1977.

③ 内蒙古自治区第二地球物理地球化学勘查院. 1∶20万K-47-22(路井幅)区域化探扫面报告[R]. 北京：全国地质资料馆，1996.