甘肃北山大红山—西涧泉地区水系沉积物地球化学特征及找矿远景

徐沛斌 范宗福 董国祥 张旭

摘要： 在大红山—西涧泉地区开展1 ∶ 5万水系沉积物测量，采集样品10 567件，采样粒度-4目至+20目。通过样品分析和数理统计，对成矿元素地球化学特征进行研究，共圈定744处单元素异常、4类组合异常、24處综合异常。根据异常查证评价结果对综合异常进行了分类和排序。在此基础上，结合地质背景、矿产分布特征，划分了4处以Au、Pb、Zn、W、Mo为主的找矿远景区，初步评价了其成矿潜力，指出了具有成矿潜力的矿床类型为蚀变岩型金矿床、陆相火山—次火山热液型铅锌多金属矿床、岩浆热液型钨钼矿床。

关键词：  水系沉积物;蚀变岩型金矿床;岩浆热液型钨钼矿床;找矿远景区;大红山—西涧泉   地区

  中图分类号：TD15 P632 文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）09-0018-07 doi：10.11792/hj20210904

     水系沉积物测量能有效圈定找矿远景区，是地质找矿中卓有成效的地球化学勘查手段[1-4]。大红山—西涧泉地区属于甘肃北山干旱荒漠、半荒漠景观区[5]，基岩区出露面积较大，水系发育好，适合开展水系沉积物测量工作。研究区由4幅1 ∶ 5万标准图幅（大红山幅（K47E017003）、红山幅（K47E017004）、垒墩泉幅（K47E018003）、西涧泉幅（K47E019003））组成，面积1 556 km2，地理坐标为E96°30′00″～97°00′00″，N40°50′00″～41°20′00″。本文在1 ∶ 5万水系沉积物测量基础上，对研究区成矿元素地球化学特征、组合异常和异常空间分布特征进行了总结，优选了找矿远景区，进而探讨了研究区找矿潜力和找矿方向。

1 研究区地质概况

研究区大地构造位置处于塔里木板块敦煌地块之柳园裂谷和敦煌基底杂岩隆起的结合部位（见图1-A），以红柳园—大奇山—帐房山深大断裂为界，北部处于柳园裂谷中，南部处于敦煌基底杂岩隆起内[6]。研究区成矿带划分属于塔里木板块敦煌地块北缘铁、金、稀有金属成矿带（Ⅲ级）、拾金坡—金场沟金、铜、铁、铅锌、银、稀有金属成矿带（Ⅳ级）和新金厂—金庙井金、铁稀有金属成矿带（Ⅳ级）[7]。区域内已发现的主要矿产有小西弓金矿床、金场沟金矿床、红山井钼多金属矿床、二口井金矿床等。

1.1 地 层

研究区地层属于塔里木—南疆地层大区，以红柳园—大奇山—帐房山深大断裂为界，北部属于中、南天山—北天山地层区，中天山—北山地层分区，红柳园地层小区，南部属于塔里木地层区、塔南地层分区[8]。出露地层由老至新依次为太古宇—古元古界敦煌岩群（Ar-PtD），细分为B、C、D 3个岩组，岩性主要为眼球状混合岩、角闪斜长片麻岩、二长浅粒岩、黑云二长变粒岩、斜长角闪岩、角闪斜长变粒岩、云母石英片岩;泥盆系三个井组（D1-2sg），岩性主要为绢云碳质泥岩、黑云母化石英长石杂砂岩、透闪片岩和绢云母板岩;泥盆系墩墩山群（D3D），岩性主要为杏仁状安山岩、石英安山岩、玄武岩透镜体、变安山岩，以及杏仁状安山质、英安质碎屑岩;石炭系红柳园组（C1h），岩性主要为石英砂岩、长石石英砂岩、含砾砂岩、灰岩、微晶灰岩、砂质灰岩、硅质灰岩、大理岩;石炭系石板山组（C2sb），岩性主要为凝灰质细砂岩、长石质细砂岩、粉砂岩、千枚岩、千枚状板岩;二叠系双堡塘组（P1-2sp），岩性主要为变质砂岩、石英岩、含砾白云二长变粒岩、白云石英片岩、黑云斜长变粒岩;二叠系金塔组（P2j），岩性主要为灰绿色玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、凝灰质砂砾岩;二叠系方山口组（P3f），可细分为一段和二段，岩性主要为流纹岩、英安岩、安山岩、 凝灰岩、火山角砾岩。此外，新近系苦泉组（N2k）和第四系（Q）在研究区内零星分布（见图1-B）。

1.2 侵入岩

研究区基性—酸性侵入岩均有产出，且以中酸性侵入岩为主，常见花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、碱长花岗岩、石英二长闪长岩等，局部地段可见辉长岩、辉绿岩，一般呈较大规模的复式岩基产出。大部分侵入岩具有同源岩浆演化特征，常常是多期次、多阶段侵入岩相伴产出，组成一个巨大的岩浆弧带。从形成时代上看，侵入活动主要发生于二叠纪，其次为奥陶纪。

1.3 构 造

研究区地处塔里木板块敦煌地块之柳园裂谷和敦煌基底杂岩隆起的结合部位，不同地质体均经历了多期构造运动的叠加，构造变形十分复杂，构造类型以褶皱和断裂为主。发育4条一级褶皱，分别为石板墩北复背斜、大奇山—大红山复背斜、标杆子井—红泉复背斜及黄岗倒转背斜，褶皱枢纽走向均为近东西向，两侧产状较陡，倾角集中在50°～78°。断裂发育，按走向分为近东西向、北西向、北东向3组。其中，近东西向断裂规模最大，是区域构造基本格架的主体;北西向与北东向断裂多为规模不大的扭性断裂，属于近东西向断裂的派生构造，位移较普遍。

2 样品采集与分析

研究区位于甘肃北山干旱荒漠、半荒漠景观区，总体北高南低，海拔1 600～2 300 m，相对高差一般为100～300 m，岩石风化较强，沟谷发育，适合开展水系沉积物测量。采样点主要布置在一级水系中，其次为二级、三级水系，样品采集选择在主河道或间歇性、季节性流水的河道底部，水流停滞处或河道转弯内侧，大石头背后等有利于沉积处。采样介质为代表汇水域基岩的粗砂及细砾，避免采集表层物质。采样粒度-4目至+20目，用“套筛取样法”取样。研究区采样面积1 510 km2，采集样品10 567件，采样密度为7.00点/km2。分析了Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg、W、Sn、Bi、Mo、Ni、Co、Cr、Nb等16种元素。 本次样品分析测试在甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院化验室完成，样品的加工及测试严格按照DZ/T 0011—2015 《地球化学普查规范（1 ∶ 50 000）》执行， 样品加工、分析精度满足相关要求。

3 地球化学特征

3.1 元素含量特征

利用元素平均值（X）、标准离差（S）、变异系数（Cv）、浓集系数（K k）、叠加值（D）、背景值（T）等参数讨论研究区水系沉积物地球化学特征和规律。研究区水系沉积物地球化学参数统计结果见表1。

从表1可以看出：除Cu、Sn元素的Kk外，其余均高于1.00，表明这些元素具有一定的次生富集倾向，尤其Zn元素Kk值为1.85，证明研究区有很好的Zn富集区段。从元素离散程度分析，Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Ag元素标准离差大于25.00，成矿可能性较大。从元素叠加程度来看，Au、Pb、Bi、Ag元素后期构造热液改造元素叠加富集程度较高，成矿潜力较好。元素的变异系数由Au→Bi→Pb→Cu→W→Ag→Ni→Mo→Sb→As→Co→Cr→Zn→Sn→Nb→Hg依次下降，显示研究区由Au至Hg成矿能力逐渐减弱。从变异系数图解（见图2）可看出以下特征：

1）Au元素在水系沉积物中分异极强（Cv/Cv0>20.00，Cv>7.00），说明Au元素在研究区分布极不均匀，局部富集程度极高，成矿可能性较大。

2）Bi、Ag、Pb、Cu、W、Mo 6種元素具有较强的分异性（5.00

3）Ni、As、Sb等9种元素分异性一般（Cv/Cv0<5.00，Cv<2.00），说明在研究区分布较均匀，局部富集不明显或范围小，主要表现为大面积低背景值特征，这些元素在研究区的成矿概率小，找矿潜力不大。

综上所述，Au、Pb、Zn、W、Mo元素具有高背景值、高变异系数、高峰值等特征，成矿潜力较大，应作为研究区主攻矿种。

3.2 元素相关性

利用GeoIPAS化探专业软件进行R型聚类分析，以了解研究区元素相关性，结果见图3。

由图3可知：①Cr、Co、Ni元素相关性最好，其中Cr、Co元素相关系数达0.81，可能与研究区内基性、超基性岩浆活动有关，对寻找与基性、超基性岩有关的Cr、Co、Ni等矿产具有一定指导意义;②Cu、Pb、Au元素相关性较好，Cu、Pb元素相关系数达0.80，此外Au与Bi、Ag元素也具很好的相关性，这反映了研究区中低温热液元素组合特征，该套元素组合出现的地方是很好的找矿区段;③W、Mo元素具有一定的相关性，说明研究区高温元素具有组合出现的分布特征，对寻找高温元素矿产具有很好的指示意义。

3.3 单元素异常特征

根据各元素异常下限，结合研究区地质特征及矿产分布特征，共圈出单元素异常744 处。其中，Au、Pb、W元素异常面积大、数量多、分布集中，多具有内、中、外三级浓度分带;Ag、Cu、Zn、Mo元素异常数量多，异常面积中等，一般具有内、中、外三级浓度分带;其余9种元素异常面积小、数量少，且分带性差。

3.4 组合异常特征

以单元素异常为基础，综合分析元素的相关性、成矿元素组合特征，以及成矿地质背景等，在研究区划分了4类组合异常。

1）Au-Ag-Cu-Pb-Bi组合异常。研究区共圈定Au异常69处、Ag异常42处、Cu异常41处、Pb异常42处、Bi异常70处，主成矿元素为Au、Ag。该组合异常展布方向和区域构造线方向基本一致，主要分布在石板墩—金场沟一带和标杆子井—红山架子一带。

石板墩—金场沟一带组合异常沿金场沟断裂分布，组合异常宽度较大，总体呈近东西向—北西向展布，元素套合较好，尤其在红山井—金场沟一带各元素强度高、面积大、套合好，均具有三级浓度分带，Au元素峰值为98.40×10-9，Ag元素峰值为2 210.0×10-9，Pb元素峰值为4 113.2×10-6，该组合异常内已发现金场沟金矿床，并圈出了银、铅矿体。经异常查证，发现了金多金属矿点2处，表明该组合异常具有较大的找矿潜力。

标杆子井—红山架子一带组合异常元素套合一般，以Ag异常为主，Au、Ag、Pb异常浓集较明显，具有二级分带。该组合异常内出露地层为敦煌岩群老变质岩，有小西弓韧性剪切带穿过，为成矿提供了有利的导矿、容矿空间。经异常查证，发现了金矿化线索，表明该组合异常具有较大寻找韧性剪切带型金矿床的潜力。

2）W-Mo-Sn组合异常。研究区共圈定W异常62处、Mo异常42处、Sn异常33处，主成矿元素为W、Mo。该组合主要分布在新月山—金场沟一带。该组合异常代表高温成矿元素组合，主要分布在华力西期二长花岗岩、花岗闪长岩内外接触带，沿金场沟断裂分布，总体呈近北西向狭长带状展布，异常强度高、浓集中心明显，异常峰值高，Mo元素峰值为76.86×10-6，W元素峰值为191.84×10-6，该组合异常内已发现红山井钼多金属矿床，矿体赋存在二叠系金塔组火山岩和二叠纪中酸性侵入岩中，受构造控制明显，在矿区外围仍具有良好的找矿前景。

3）As-Sb-Hg-Zn-Nb组合异常。研究区共圈定As异常60处、Sb异常45处、Hg异常34处、Zn异常41处、Nb异常17处，主成矿元素为Zn。该组合异常主要分布在石板墩—金场沟一带、大奇山—骆驼房一带。

石板墩—金场沟一带组合异常沿金场沟断裂分布，呈近东西向展布，以As、Sb异常为主，异常规模中等，峰值较高，As元素峰值为101.40×10-6，Sb元素峰值为68.60×10-6，与Au元素套合较好，为Au的指示元素，在寻找砷、锑矿的同时应注意寻找金矿。

大奇山—骆驼房一带组合异常呈近东西向分布，与区域主构造线方向基本一致。以As异常为主，As元素峰值为76.18×10-6， 与Sb、Hg元素套合较好，浓集中心较明显，一般具有二级、三级浓度分带。该组合异常内圈出3条金矿体，As和Au元素具有明显的正相关，As异常可作为寻找金的重点勘查区。

4）Cr-Co-Ni组合异常。研究区共圈出Cr异常50处、Co异常47处、Ni异常49处。该异常组合主要分布在石板墩一带，呈近南北向分布。Cr、Co、Ni元素套合较好，异常面积大、强度高，异常峰值高，Cr 元素峰值为757.80×10-6，Co元素峰值为85.70×10-6， Ni元素峰值为85.70×10-6。该组合异常与基性岩脉关系密切。

综上所述，金场沟一带组合异常分布密集，分布范围大，各元素之间套合较好，多种元素具有三级浓度分带。各组合异常与金场沟断裂展布方向基本一致，出露地层为二叠系金塔组地层，两侧华力西期中酸性侵入岩发育，褐铁矿化、硅化等蚀变发育，具有良好的找矿前景。此外，标杆子井—红山架子南一带出露地层为敦煌岩群老变质岩，韧性剪切带发育，Au、W等元素套合好，具有较好的找矿潜力。

3.5 综合异常特征

研究区内共划分综合异常24处（见图1、表2）。根据异常特征及初步查证结果，划分出甲1类异常2处、甲2类异常2处、乙1类异常1处、乙2类异常4处、乙3类异常4处、丙2类异常4处、丙3类异常7处 。在综合分析异常特征和成矿地质背景的基础上，对异常进行评序，排序靠前的综合异常AS-4、AS-2、AS-13、AS-15、AS-6、AS-20找礦前景较大，各综合异常特征见表3。

4 找矿远景

在1 ∶ 5万水系沉积物测量成果的基础上，结合研究区地质背景、矿产信息，在研究区圈定Au、Pb、Zn、W、Mo等找矿潜力突出的找矿远景区4处（见图1）。其中，A类远景区2处（A-1、A-2），B类远景区2处（B-1、B-2）。

1）红珊瑚—新月山金、铜、钼找矿远景区（A-1）。

该远景区位于红珊瑚—新月山一带，面积约73 km2，出露地层为太古宇—古元古界敦煌岩群、泥盆系墩墩山群、石炭系红柳园组。侵入岩为二叠纪花岗岩及辉长岩，脉岩发育。金场沟断裂从该远景区中部穿过。该远景区包含的综合异常有AS-2、AS-7、AS-10，已发现矿床为红珊瑚铜铁矿床、新月山铜钼矿床，通过对AS-2综合异常进行查证，发现了大红山铜金矿点，在地表共圈定5条金矿体和4条铜矿体。其中，金矿体长125～395 m，厚0.88～2.53 m， 平均品位0.70×10-6～4.14×10-6，最高品位12.75×10-6; 铜矿体长125～278 m，厚0.60～4.21 m，平均品位0.24 %～0.78 %，最高品位1.27 %。矿体位于糜棱岩化带内，赋矿岩性为二云石英片岩及含金石英脉，蚀变为黄铁矿化、硅化、绢云母化，顶底板为二云石英片岩。

综合以上特征，该远景区Au、Cu、Mo元素成矿潜力巨大，是寻找破碎带蚀变岩型金矿床及岩浆热液型铜钼矿床、矽卡岩型铜金多金属矿床的有利地段。

2）红山井—金场沟金、银、铅找矿远景区（A-2）。

该远景区位于红山井—金场沟一带，面积约78 km2，出露地层为二叠系金塔组，呈狭长带状分布。该远景区内岩浆活动强烈，地层南北两侧均被晚二叠世花岗闪长岩、二长花岗岩、石英闪长岩、碱长花岗岩等酸性岩体侵入。构造发育，金场沟断裂从该远景区穿过，成矿地质条件与金场沟金银矿床较为相似。该远景区包含综合异常AS-4、AS-6，已发现矿床有金场沟金银矿床、红山井钼多金属矿床。通过对综合异常AS-4进行查证，发现了月亮山金多金属矿点、红岗金矿点。

月亮山金多金属矿点共圈定金、银、铅矿体6条。其中，金矿体长80～790 m，厚1.07～1.80 m，平均品位1.07×10-6～3.08×10-6，共生银、铅矿体。银矿体厚1.27～2.14 m，品位62.62×10-6～248.37×10-6。 铅矿体厚2.18～2.77 m，品位0.82 %～1.75 %。 矿体均产于破碎蚀变带内，赋矿岩性为碎裂蚀变含金石英脉，蚀变为黄铁矿化、硅化，顶底板为凝灰质板岩、英安岩。

红岗金矿点圈定金矿体5条，厚0.85～1.78 m，品位1.23×10-6～9.87×10-6，共生铜、铅矿体，Cu品位0.53 %～0.69 %，Pb品位0.81 %。

综合以上特征，该远景区为Au、Ag、Pb成矿有利地段，是寻找破碎带蚀变岩型金矿床及岩浆中高温热液型钨钼矿床的有利地段。

3）骆驼房—大旗山铅、锌、金找矿远景区（B-1）。

该远景区位于骆驼房—大旗山一带，面积约92 km2，出露地层为二叠系方山口组、双堡塘组。该远景区内岩浆岩不发育，仅在东南部出露少量晚二叠世石英闪长岩、二长花岗岩。构造为区域性近东西向、北东向断裂， 2组断裂交汇处为成矿有利部位。该远景区包含综合异常AS-13、AS-14、AS-15、AS-16、AS-17。 通过分别对综合异常AS-15、AS-13进行查证，发现了骆驼房金矿点和大旗山铅锌矿点。

骆驼房金矿点圈定金矿体3条，长105～110 m，厚0.83～1.50 m，品位1.00×10-6～1.98×10-6，赋矿岩性为蚀变英安岩。

大旗山铅锌矿点为甘肃北山地区发现的首例陆相火山—次火山热液型铅锌多金属矿点。目前，圈定各类矿体39条。其中，铅锌矿体25条，铜锡银矿体13条，金矿体1条。铅锌矿体长120～2 500 m，厚1.01～23.65 m，Pb品位0.303 %～3.160 %，Zn品位0.503 %～13.020 %[9-10]。

综合以上特征，该远景区Pb、Zn、Au具有较大找矿潜力，为寻找破碎带蚀变岩型金矿床、陆相火山—次火山热液型铅锌多金属矿床的有利地段。

4）红山架子南金、钨找矿远景区（B-2）。

该远景区位于红山架子南一带，面积约29 km2，出露地层为敦煌岩群、二叠系方山口组。该远景区内岩浆岩较为发育，主要有二叠纪花岗闪长岩、二长花岗岩、碱长花岗岩。区域性韧性剪切带从该远景区穿过，为小西弓韧性剪切带东延部分。该远景区包含的综合异常为AS-20，通过查证发现红山金钨矿点。

紅山金钨矿点圈定金矿化体1条，长300 m，宽1.5～2.0 m，品位0.64×10-6～1.06×10-6，赋矿岩性为英安质糜棱岩。此外，还发现了多处钨矿化线索，其中规模最大的钨矿化1处，走向延伸1 km，宽1～3 m，赋存于敦煌岩群黑云斜长变粒岩及斜长角闪岩中，品位0.28 %～2.66 %。

综合以上特征，该远景区Au、W成矿条件有利，是寻找受韧性剪切带控制的金（钨）矿床有利地段。

5 结 论

1）在研究区共圈定1 ∶ 5万水系沉积物单元素异常744处，综合异常24处，发现多处金、铅锌、钨、铜等多金属矿床（点），说明水系沉积物测量在甘肃北山地区具有良好的找矿效果。

2）通过地质与统计分析，认为Au、Ag、Pb、Cu、W、Mo等元素相对富集，分异性好，成矿潜力较大。结合区域地质背景分析，研究区岩浆活动频繁，构造活动强烈，为该区提供了较好的成矿运移通道及储存场所，成矿地质条件极为有利，具有寻找破碎带蚀变岩型金矿床、火山—次火山热液型铅锌多金属矿床、岩浆热液型钨钼矿床的潜力。

3）在总结元素地球化学特征基础上，初步圈定出了4处找矿远景区，分别为红珊瑚—新月山金、铜、钼找矿远景区，红山井—金场沟金、银、铅找矿远景区，骆驼房—大旗山铅、锌、金找矿远景区，红山架子南金、钨找矿远景区。

[参 考 文 献]

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Geochemical characteristics of stream sediments and prospecting prospects

in Dahongshan-Xijianquan Area，Beishan，Gansu

Xu Peibin，Fan Zongfu，Dong Guoxiang，Zhang Xu

（ Fourth Institute of Geological and Mineral Exploration of Gansu Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources ）

Abstract： 1 ∶ 50 000 stream sediment survey was carried out in Dahongshan-Xijianquan Area，and 10 567 samples were collected with sample grain size varying from -4 meshes to +20 meshes.Through sample analysis and mathematical statistics，the geochemical characteristics of the oreforming elements were studied，in total delineating 744 single element anomalies，4 combination anomalies and 24 comprehensive anomalies.The comprehensive anomalies are classified and ranked according to the anomaly inspection and evaluation results.Based on that，4 prospecting prospects dominated by Au，Pb，Zn，W and Mo were divided according to geological background and mineral distribution characteristics，and their oreforming potentials were preliminarily evaluated，pointing out that the alterated rock type gold deposits，continental facies volcanic-subvolcanic thermal fluids type lead zinc polymetallic deposits and magmatic thermal fluids type tungsten molybdenum deposits are the deposit types that have oreforming potentials.

Keywords： stream sediment;alterated rock type gold deposit;magmatic thermal fluids type tungsten molybdenum deposit;prospecting prospect;Dahongshan-Xijianquan Area