内蒙古阿拉善盟乱石山北一带土壤地球化学特征及找矿效果

赵志成 金鼎国 杨志勇 李注苍

摘要：乱石山北一带位于阿木乌苏—鹰咀红山—老硐沟金、钨、锑成矿带（Ⅳ级）上。为快速准确开展矿产调查，通过1∶5万土壤地球化学测量，对土壤地球化学特征进行了初步分析，选择具有元素组合复杂、异常强度高、面积及规模较大等特征的综合异常，采用踏勘检查、1∶1万土壤地球化学测量、槽探工程等多种查证手段找寻矿化线索，在AP2土壤综合异常区发现Ag、Sb、Pb、Au、As富集强度高，在AP4土壤综合异常区寻找到1条银砷锑矿化体。结合成矿地质条件，认为该区找矿前景很好，是寻找中低温热液型金银砷锑多金属矿的有利地区。

关键词：土壤地球化学特征;异常查证;金银砷锑多金属矿;乱石山北一带;阿拉善盟

中图分类号：TD15 P632文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2021）05-0006-07   doi：10.11792/hj20210502

引 言

乱石山北一带地处甘蒙交界，行政区划隶属内蒙古自治区阿拉善盟，位于阿木乌苏—鹰咀红山—老硐沟金、钨、锑成矿带（Ⅳ级）上[1]。该区在漫长的地质发展过程中，经历了复杂的构造变动和岩浆活动，为成矿提供了有利的地质条件，形成了许多重要的铁、铜、镍、钨、钼、铅、锌等内生矿产[2]，同时蕴藏着丰富的萤石、煤及白云石、石灰石等非金属矿产。

对乱石山北、五道明、月牙山、凤凰山四幅开展1∶5万矿产远景调查过程中，通过1∶5万土壤地球化学测量对1∶20万化探异常进行浓缩，达到圈定找矿靶区的目的[3]。在对测量结果进行初步分析的基础上，选择具有元素组合复杂、异常强度高、面积和规模较大等特征的综合异常，采用踏勘检查、1∶1万土壤地球化学测量、地表槽探工程验证等勘查方法找寻矿化线索，以期为区域找矿提供借鉴。

1 研究区地质概况

研究区大地构造位置为晚古生代陆内裂谷带（见图1-A）。研究区出露地层以古生界和新生界为主，元古界次之（见图1-B）。北山岩群（Pt1B）为一套片岩夹大理岩、变粒岩等变质岩建造;古硐井群（ChG）为一套浅海相碎屑岩建造;平头山组（Jxp）为一套浅海相碳酸盐岩建造;公婆泉组（S2-3g）为一套中基性火山岩夹碎屑岩建造;红柳园组（C1h）为一套陆盆相中酸性火山岩夹碎屑岩建造;干泉组（C2g）为一套海相中酸性火山岩夹碎屑岩建造;双堡塘组（P1sh）为一套滨海-浅海相的碎屑岩、碳酸盐岩建造;龙凤山组（J2l）为一套滨湖相碎屑岩建造;赤金堡组（K1ch）为一套河-湖相碎屑岩建造;苦泉组（N2k）为一套河流相碎屑岩建造;第四系广布于研究区北部。

研究区岩浆岩分布广泛，规模大小不一，岩性复杂，空间上各期次岩体长轴方向与区域构造线一致，形态多样，受断裂控制明显，发育志留纪二长花岗岩岩基，石炭纪—二叠纪中酸性岩岩株，三叠纪中酸性岩岩基、岩株，白垩纪二长花岗岩岩株等。

研究区位于塔里木板块北缘早古生界大陆边缘拼贴带，由于蒙古弧形构造带长期向南挤压，古生界等地层发生强烈挤压变形[4-5]，致使褶皱及断裂发育，构造线总体走向为北西西向。

2 土壤地球化學特征

2.1 样品采集与测试

2013年，采用沟系法对研究区开展了1∶5万土壤地球化学测量，采集样品8 394件，平均采样密度7.04点/km2。样品为采自B层或C层中的细粒级物质，深度5～90 cm，在采样点50 m范围内采集3～5件样品，并合成1件样品;样品严格按照干燥—揉碎—过筛（-4目至+20目）—混匀（对角线折叠法混匀）—称量（≥150 g）—装袋—装箱的工序防止样品相互污染。对样品中的18种元素进行测试，包括Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Co、W、Mo、Sn、Bi、Nb、Ta、Cr、Ti、Ni。

2.2 元素含量特征

富集系数和变化系数可以衡量土壤中元素分布的富集程度和均匀程度。一般来说，富集系数大于1.2时，反映富集;为0.7～1.2时，反映无明显富集与贫化;小于0.7时，反映贫化[6]。变异系数反映数据的集中和分散程度，便于对不同元素含量变化特征进行对比。变异系数大于1时，表明元素在某一地区或某种地质体中的分布、分配不均匀，离散程度大，分异性强，易于活化迁移形成矿（化）体或强异常，为成矿元素、伴生元素或指示元素，找矿意义大;变异系数小于1时则相反[7]。

研究区元素参数特征见表1。

由表1可知：Au、As、Sb、Hg、Cu、Zn、Ni、Cr、Co、Ti、Sn、Ag、Mo、W元素富集系数较大，Au、As、Sb、Hg、Pb、Ni、Cr、Ag、Mo、W、Bi元素变异系数较大，表明Au、As、Sb、Hg、Pb、Ni、Cr、Ag、Mo、W元素分布不均匀，局部可能富集成矿。

2.3 元素相关关系

2.3.1 聚类分析

对研究区原始数据取对数后进行R型聚类分析，结果见图2。按相关系数（γ）为0.10，将所有元素分为两大簇。其中，第一簇包括绝大多数元素，反映地质环境与成矿作用。当γ=0.12时，可分为2个亚簇。第一亚簇：当γ=0.82时，Ni、Cr、Co、Ti元素相关性好，是一套中温元素组合，反映基性火山岩中富集亲铁元素;当γ=0.53时，该元素组合增加了Cu、Zn元素，说明Cu、Zn元素在基性火山岩中有较好的成矿地质背景;当γ=0.21时，该元素组合增加了Sn、Bi、W、Nb、Ta元素，是一组高温元素组合，该组合首先反映了Nb、Ta元素与酸性火成岩的关系密切，其次反映了Sn、Bi元素在酸性侵入岩中的高背景特征，而W元素的加入说明其在酸性侵入岩中丰度高，但更重要的是后期地质作用使其产生再次富集。第二亚簇：该亚簇包含了研究区最主要的成矿元素，是一套中低温元素组合，包括Au、As、Ag、Pb、Sb元素，其中As、Ag、Pb元素相关性好（γ≥0.82）;该亚簇总体反映了研究区中低温构造热液发育，但含Au热液的带入可能存在多期次、多地域，局部As、Ag、Pb、Sb元素可以作为寻找Au的指示元素。

2.3.2 因子分析

成矿元素的旋转因子分析结构与特征值见表2。研究区成矿元素复杂，当取8个主因子时所有变量的主因子载荷才明显集中，特征值累积贡献率84.04 %。

由表2可知：F1、F3、F4因子是反映地质环境的主要因子，F1因子正载荷与基性岩呈正相关，负载荷高值较少，多分布于第四系砂砾石区;F3、F4因子正载荷与酸性岩浆岩正相关，主要分布在月牙山一带干泉组流纹岩及小高峰、北卧虎山一带二长花岗岩、正长花岗岩中。F1因子特征值最大，代表了研究区主要地质环境，F3、F4因子特征值相对较小，是反映地质背景的次要因子。

F2、F5、F6、F7、F8因子反映研究区构造热液活动引起矿化。其中，F2因子特征值相对最大，由As、Sb、Pb、Ag元素组成，是反映中低温热液作用的主要因子。F5因子代表Hg元素，为低温元素，Sb元素具有低载荷特征（载荷量0.22），反映可能存在隐伏断裂。F6因子反映Mo元素异常主要由后期次生富集作用形成，可能主要与次级裂隙中热液活动有关。F7因子由Au元素组成，为独立因子，R型聚类分析显示Au与As、Sb、Pb、Ag元素具有弱相关性;在地球化学图上，Au与As、Sb、Pb、Ag元素异常局部套合，主要差异区域为新生代地层，同时也说明研究区Au元素地球化学背景值受外来物质影响较为明显。F8因子由W元素组成，为独立因子，R型聚类分析显示W与Sn、Bi元素具有弱相关性，其分布特征一方面显示了花岗质岩石具有高地球化学背景值特征，另一方面反映后期构造热液对其富集有更为强烈的影响，说明W元素在研究区相对Sn、Bi元素更有富集成矿的趋势。

2.4 元素分布特征

从空间分布上看，研究区南段（即阿木乌苏—黑石山以南异常带）主要富集Sb、Ag、Au、As、Hg、Pb、Cu、Co、Ni、Cr、Ti等元素异常，东段（即卧虎山—多头山异常带）主要富集Au、As、Sb、Hg、W、Sn、Mo、Bi等元素异常，北段（乱石山北—五道明一带荒漠区异常带）主要富集Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag等元素异常，具有明显的分区性。

2.5 综合异常特征

通过1∶5万土壤地球化学测量，在研究区圈定了综合异常24处（AS1～24），选取15处进行异常查证，取得了较好的找矿线索。现以综合异常AS24（阿木乌苏南综合异常）为例进行论述。

综合异常AS24位于乱石山北幅阿木乌苏南部，地理坐标为E99°10′31″～99°12′09″，N40°50′00″～40°51′26″，异常形态不规则。该综合异常南北长2.6 km，东西宽2.3 km，面积4.2 km2，出露地层为北山群，岩性主要为一套变质岩建造;侵入岩有灰色片麻状花岗闪长岩、肉红色花岗质糜棱岩、辉长岩，以及辉绿岩脉、正长花岗岩脉;断裂发育，由北向南分别为F1、F2、F3断裂。其中，F1断裂为北山群一岩段和二岩段的分界断裂，断裂内有多条石英脉沿构造线方向产出，走向上石英脉弯曲，倾向上延深不稳定。大理岩具揉皱现象。F2断裂为北山群二岩段和三岩段的分界断裂，其形成的斷裂破碎带宽约40 m，断裂破碎带内有6条石英脉沿构造线方向产出，走向上石英脉断续出现，发育角砾岩，具不均匀的褐铁矿化。F3断裂为北山群三岩段与志留纪片麻状花岗闪长岩的分界断裂，其形成的断裂破碎带宽约20 m，断裂破碎带以由绿泥石英片岩破碎形成的角砾岩为主，具有揉皱现象。

该综合异常元素组合为Au-Ag-As-Sb-Pb-W-Sn-Nb-Cr-Ti（见表3、图3），主要元素为Au、Ag、As、Sb、Pb，具有三级浓度分带，异常元素从低温元素到高温元素均有出现，异常强度高、规模大，主要由Au36、Ag22、As32、Sb29、Pb18等单元素异常组成，异常套合较好。Au36异常面积0.39 km2，极大值79.00×10-9;Ag22异常面积1.76 km2，极大值10 000.00×10-9;As32异常面积2.05 km2，极大值4 921.60×10-6;Sb29异常面积2.39 km2，极大值1 454.40×10-6;Pb18异常面积1.19 km2，极大值2 410.00×10-6。

3 异常查证及找矿效果

针对AS24综合异常进行了异常查证。异常查证工作先后经过了踏勘检查、1∶1万地质草测、1∶1万土壤测量、1∶1万激电中梯测量、1∶1万高精度磁测、踏勘检查、槽探工程、综合研究、踏勘检查、采样线刻槽取样等。

1∶1万土壤测量共圈出Au元素异常8处、Ag元素异常6处、As元素异常6处、Sb元素异常8处、Mo元素异常7处、W元素异常4处、Pb元素异常2处、Zn元素异常2处、Cr元素异常4处、Ni元素异常4处、Ti元素异常3处、Nb元素异常2处。结合研究区地质特征及区域成矿特征，共圈出6处土壤综合异常，认为其中 2处具有较好的找矿潜力，即土壤综合异常AP2、AP4。

3.1 AP2土壤综合异常特征及找矿效果

土壤综合异常AP2元素组合为Au-Ag-As-Sb（见表4）。Sb元素异常具有外、中、内带，Au、Ag、As元素异常具外、中带。Au平均值5.04×10-9，极大值8.33×10-9，衬度2.10;Ag平均值193.50×10-9，极大值300.00×10-9，衬度1.78;As平均值619.00×10-6，极大值619.00×10-6，衬度3.31;Sb平均值33.66×10-6，极大值153.00×10-6，衬度3.06。Au、As、Sb元素异常套合好，与Ag元素异常局部套合。该土壤综合异常赋存于北山群一岩段与二岩段的接触带，且有断裂通过。因此，土壤综合异常AP2具有较好的成矿潜力。

对该土壤综合异常区进行了踏勘检查，发现锑矿化、孔雀石矿化破碎带1条。通过采样线控制矿（化）体1条，长度大于100 m，宽度4 m。对该位置的刻槽样品进行化学分析验证，结果见表5。结果表明，Ag、Sb、Pb、Au、As元素富集强度高，分别达到边界品位或工业品位。

3.2 AP4土壤综合异常特征及找矿效果

土壤综合异常AP4元素组合为Au-Ag-As-Sb-Mo-W（见表6）。Mo元素异常具有外、中带，其余各元素异常均具外、中、内带。Au平均值8.27×10-9，极大值43.40×10-9，衬度3.45;Ag平均值483.85×10-9，极大值2 450.00×10-9，衬度4.44;As平均值3 175.00×10-6，极大值11 360.00×10-6，衬度16.98;Sb平均值106.68×10-6，极大值575.00×10-6，衬度9.70;Mo平均值2.58×10-6，极大值3.90×10-6，衬度1.72;W平均值10.19×10-6，极大值63.60×10-6，衬度5.09。各元素异常套合好，Au、Ag、As、Sb、W元素异常强度及衬度、规模均较大。该土壤综合异常北侧大部分赋存于北山群片岩中，南侧位于花岗质糜棱岩中。结合元素组合特征及成矿地质条件，认为Au、Ag、As、Sb元素成矿潜力好。

对该土壤综合异常区进行了踏勘检查，发现了1条褐铁矿化、硅化蚀变破碎带，施工探槽5条。刻槽样品化学分析结果显示，Au元素无富集特征，Ag、As、Sb元素有矿化显示。其中，Ag最高品位12.20×10-6，As最高品位1.18 %，Sb最高品位0.17 %。

1∶5万土壤地球化学测量结果显示，研究区异常强度高、规模大。1∶1万土壤地球化学测量查证结果重现性好，异常强度、规模及元素组合与1∶5万土壤地球化学测量结果基本一致。经踏勘，认为研究区成矿地质条件很好，土壤异常整体位于糜棱岩化带内，破碎蚀变带及次级断裂较多，侵入体及后期岩脉极为发育，含矿热液来源、运移、富集沉淀条件均较为有利。因此，研究区进一步工作发现新矿体的潜力大，同时对已发现的Au、Ag等多金属矿（化）体加大勘查力度，有望扩大矿体规模。

4 结 论

1）研究区Au、As、Sb、Hg、Pb、Ni、Cr、Ag、Mo、W等元素富集系数、变异系数较大，是成矿的主要元素，成矿可能性很大。

2）聚类分析和因子分析显示，Au、As、Sb、Pb、Ag是研究区最主要的中低温热液矿化元素，载荷元素高值区域时空分布上与断裂、侵入岩及其围岩接触带关系密切。

3）经1∶1万土壤测量及踏勘查证，在土壤综合异常AP2与AP4内发现Ag、Sb、Pb、Au、As等元素富集强度高，分别达到工业品位或边界品位。其中，土壤综合异常AP4内发现1条银砷锑矿化体。结合成矿地质条件分析，认为研究区找矿前景很好，是寻找中低温热液型金银砷锑多金属矿的有利地区。对该区继续开展工作，有望获得突破性进展。

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Soil geochemical characteristics and prospecting effect

in northern Luanshishan area，Alxa League，Inner Mongolia

Zhao Zhicheng，Jin Dingguo，Yang Zhiyong，Li Zhucang

（The Third Geology and Minerals Exploration，Gansu Provincial Bureau of Geology and Minerals Exploration and Development）

Abstract：The northern Luanshishan area is located on Amuwusu-Yingzuihongshan-Laodonggou gold-tungsten-antimony metallogenic belt（Grade Ⅳ）.In order to carry out mineral survey quickly and accurately，the soil geochemical characteristics were preliminarily analyzed through 1∶50 000 soil geochemical survey.The comprehensive anomaly area with complex element combination，high anomaly intensity，large area and large scale was selected to trace the mineralization clues by means of reconnaissance inspection，1∶10 000 soil geochemical survey and trenching engineering，the enrichment intensity of Ag，Sb，Pb，Au and As was found high in AP2 soil comprehensive anomaly area，and a silver-arsenic-antimony mineralized body was found in AP4 soil comprehensive anomaly area.Based on the analysis of metallogenic geological conditions，it is considered that this area has good prospecting potentials，and is a favorable area for finding medium low temperature hydrothermal gold-silver-arsenic-antimony polymetallic deposits.

Keywords：soil geochemical characteristics;anomaly verification;gold-silver-arsenic-antimony polymetallic deposit;northern Luanshishan;Alxa League

收稿日期：2020-11-02; 修回日期：2021-03-06

基金项目：内蒙古自治区地质勘查基金（NMKD2013-32）

作者简介：赵志成（1973—），男，甘肃泾川人，高级工程师，从事区域地质调查与固体矿产勘查工作;兰州市七里河区兰工坪路121号，甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，730050;E-mail：476216244@qq.com