河南省新县南地区水系沉积物地球化学特征及找矿预测

王巧玲 ，李山坡，陈春景 ，余智慧 ，王良，李玉芹

（1.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450016；2.河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南 郑州 450016；3.河南省地质调查院，河南 郑州 450001）

0 引言

河南省新县南地区地质工作始于二十年代，自五十年代始，涉及本区的系统地质找矿工作有序开展，近十几年来，地质工作不断向纵深方向发展。随着新技术、新方法、新理论的陆续引进和应用，地质研究逐渐深入，并取得了宝贵的研究成果。研究区位于河南省新县境内，地理坐标为东经114°34′30″～114°52′24″，北 纬31°29′48″～31°42′04″。2006—2008年河南省地质矿产勘查开发局第三地质调查队和河南省地质调查院先后在新县南地区开展了1∶5万“千斤河棚幅”、“新县幅”区域矿产远景调查工作，发现了具有进一步工作价值的钼矿（化）点10多处，为研究区矿产资源及基础地质提供了可靠的基础化学资料。水系沉积物地球化学测量是区域化探的主要方法，是一种效率较高的化探找矿方法，特别在寻找铜、金等多金属矿产方面效果显著，为我国地质找矿及调查研究工作提供大量的基础资料（肖霞等，2016；王磊等，2016；张永强等，2018；柳坤峰等，2019）。新县南地区位于大别山北麓，水系发育，在新县南地区运用水系沉积物地球化学测量快速缩小了找矿范围，有效确定了找矿方向，为工作区地质找矿提供重要基础依据。

1 地质概况

河南省新县南大地构造处于秦祁昆造山系，大别-苏鲁地块的大别高压—超高压变质杂岩带。属大陆型温润季风气候，地形相对高差200～500 m，呈中低山地貌，地势南高北低，区内水系比较发育，适合进行水系沉积物测量。

该区位于东秦岭桐柏-大别造山带核部，该造山带在漫长的构造演化中，经历了多期次的伸展裂解、会聚拼贴，直到印支期陆内俯冲作用的全面造山，形成了结构复杂的复合型造山带。工作区构造相对简单，总体显示为一带状片麻岩穹窿。断裂主要分为北东向和北西向两组断裂（图1）（贡二辰和王巧玲，2013；杨继兵等，2016）。

图1 河南省新县南地区地质简图

该区出露的地层主要为太古宇变质表壳岩（ArDb）、中—新元古界浒湾组（Pt2+3h）及第四系（Q）。变质表壳岩系常被花岗质片麻岩系侵入或零星分布于花岗质片麻岩系中，呈包体形式产出，岩性为角闪黑云二长片麻岩、斜长角闪片麻岩、白云石英片岩、磁铁石英岩等。浒湾岩组为一构造岩石单位，由高压变质岩块（HPB）和中压变质岩块（MPB）两部分组成。高压变质岩块为榴辉（闪）岩；中压变质岩块为一套经历角闪岩相变质的白云母（二云母）二长片麻岩、含石榴石白云母斜长片麻岩和构造片岩、片麻岩等中基性火山岩—陆源碎屑岩沉积建造（李肖龙等，2017）。第四系为更新统洪冲积相（Qpapl），主要为河床冲积物和洪积物，分布于山体边缘及Ⅲ级阶地之间，上部为黄褐色粉砂质粘土、中粗粒砂；下部为紫红色砂砾层（李肖龙等，2017）。

区内岩浆活动极为频繁，各个地质时期均有不同程度的岩浆活动，其中酸性侵入岩最为发育，次为基性岩。岩石类型主要为晚古生代含石榴石混合花岗岩（γPz2）、晚侏罗世细粒二长花岗岩（ηγJ3）、白垩纪花岗岩（γK1）、二长花岗岩（ηγK1）、花岗斑岩（ηπK1）、二长花岗岩（ηγK2）、新县岩体（ηγK1：细粒二长花岗岩－中粒二长花岗岩－（中）粗粒二长花岗岩）（罗正传，2013）。

2 地球化学特征

采用元素含量最高值（Max）、最低值（Mix）、平均值（X）、离差（S）、富集系数（K1、K2）、变异系数（Cv）等地球化学参数来阐明和讨论1∶5万水系沉积物地球化学特征及规律（李玉芹等，2011；杨宝荣等，2019；田滔等，2019）。K1为该地区元素含量平均值与区域水系沉积物元素含量平均值之比：K1＝X/X1；K2为该地区元素含量平均值与全国水系沉积物元素含量平均值之比：K2＝X/X2，可评价测区主要成矿元素的迁移富集规律。Cv＝S/X，可衡量元素含量的离散程度，用来评价富集成矿的几率（王子腾等，2019；丁吉顺等，2019；王磊等，2020），其划分标准见表1。

表1 元素分布、富集划分准则表

2.1 元素的含量特征

与全国水系沉积物平均含量相比，测区Pb、Zn、Y呈正常背景分布，Au、As、Sb呈贫乏分布，其它元素呈低背景分布。与区域背景相比，Cd呈高背景分布，Au、W、Mo、Bi、As、La呈低背景分布，Th呈贫乏分布，其它元素呈正常背景分布（表2）。

表2 新县南测区地球化学特征值

Mo元素的变异系数为1.08，在1.0～1.5之间，呈强分异分布；Au、Cu元素的变异系数分别为0.830、0.780，在0.75～1.0之间，呈分异型分布；Pb、W、As、Cd、La、Th元素的变异系数在0.45～0.75之间，呈不均匀分布；Ag、Zn、Sn、Bi、Sb、Y元素的变异系数在0.25～0.45之间，呈基本均匀分布（李崴崴等，2015；祝大伟等，2017；许强等，2019）。

Mo、Au、Cu数据离散程度较大，存在局部富集现象，说明该区对寻找Mo、Au、Cu等多金属为有利，对寻找Pb、La、Th等矿产相对有利。在该区以后的地质勘查工作中有利于开展钼金铜铅、镧、钍多金属矿的找矿工作。

2.2 元素的分布特征

与测区水系沉积物背景含量相比，新元古界片麻岩中所有元素均呈正常背景分布，Mo呈强分异型分布；Au、Cu分异型分布，Pb、W、Cd、As、La、Th呈不均匀分布；其它元素呈基本均匀分布。由元素分布特征看，该岩体是寻找Mo、Au、Cu的极有利地区。晚古生代混合花岗岩中Au、Cu呈低背景分布；其它元素均呈正常背景分布；Cu、Pb、W、Bi、As、Cd、La、Th呈不均匀分布，其他元素呈基本均匀分布。由元素分布特征看，该岩体是寻找Pb、W、La、Th等矿产的相对有利地区。中生代晚侏罗世花岗岩中La呈富集分布，Cd呈低背景分布，其他元素均呈正常背景分布；Au呈强分异型分布，Mo呈分异型分布，La呈不均匀分布其他元素呈基本均匀或均匀分布。由元素分布特征看，该岩体是寻找La、Au、Mo等多金属矿产的有利地区。

测区Au元素高背景区主要分布在卡房—枣林山、陈家河—黄家岗地区（图2）；Ag高背景区分布在彭家湾—枣林山—铁寺寨一带；Pb高背景区与Ag、Cd相似，在刘家畈—铁寺寨一带多有交集；Cu、Zn、Y在铁寺寨—鲫鱼岭、黄家岗—曹家湾地区等地区有高背景区重叠；W在彭家湾—枣林山—鲫鱼岭一带，Mo在卡房—金堂岗—宋家湾—许家湾一线，Sn在枣林山—打油尖一带，Bi在金堂岗—簸箕山、邓家湾—胡家湾地区，As、Sb在竹林湾—冯家湾、雷家河—宏家湾地区，La、Th在钟家湾—白沙关—帽云山、胡家湾—枣林山—铁寺寨地区等有部分元素高背景区分布。

图2 新县南地区1∶5万水系沉积物异常

2.3 元素的相关特征

将该区15种元素进行R型聚类分析和因子分析，得出R型聚类分析图（图3）和初始因子矩阵结果（表3）。

表3 新县南测区初始因子矩阵结果

图3 新县南地区元素R型聚类分析谱系图

以相关系数R=0.26为界，可将15种元素分为4类。

第一类为Au、Ag、Cd、Cu、Zn、Y组，其异常多与新元古代片麻状花岗闪长岩有关，为中低温热液成矿元素组合。

第二类为Bi、Mo组，该类反映了高温热液作用相关的矿化信息。

第三类为Sn、Th、La、Pb、W组，属于高温热液成矿元素组合。

第四类为As、Sb组，图中可见两者之间关系比较密切，与其他元素相关性较差。

从表2可得出，15种元素大致可分四种组合，其特征如下：第一组因子代表的元素组合为La、W、Pb、Th等元素，第二组因子代表的元素组合是Cu、Zn、Y元素，第三组则是As、Sb元素组合，第四组为Au、Ag、Mo、Cd、Bi元素组合。

2.4 单元素异常特征

利用中国地质调查局发展研究中心GeoExpl软件对该区水系沉积物样品分析结果进行数据处理，采用剔除异常点的正态分布异常下限的方法，求出该区各元素地球化学背景值与异常下限（戴慧敏等，2010；李玉芹等，2011；张猛和罗茂金，2019；杨育振等，2019）。初步选择下列数值为各元素异常下限（表4），并以异常下限的1倍、2倍、4倍对全区不同元素异常进行外、中、内浓度带勾绘，制得单元素异常图。

表4 新县南地区元素地球化学异常下限使用值

根据异常下限值在区内共圈出单元素异常125个，其中Mo、Cu、Pb、Au、W、Th、La元素异常面积较大，元素异常数量较多，具内、中、外浓度带且内带范围较大；其次为Ag、Cd元素；As、Bi、Sb、Sn、Zn、Y元素异常面积较小、数量较少。

其中异常规模较大且具有一定找矿意义的有：钼异常4个，铜异常4个，铅异常3个，金异常3个（表5，图2）。

表5 新县南地区水系沉积物单元素异常特征

钼异常数量较多，异常规模大、强度高，多具有内、中、外三级浓度分带。总体呈东西向展布于研究区中北部，串珠状分布于卡房—许家湾一线。东、中部出露岩石为新元代钾长花岗质片麻岩，西部位晚古生带含榴混合花岗岩。

铜异常主要分布在研究区西南部铁寺寨—牛坳坡一带，规模较大，多具中、外二级浓度带，出露岩石有榴辉（闪）岩包体、新元古界钾长花岗质片麻岩、花岗质片麻岩、晚古生代含石榴石混合花岗岩，其中夹有石英脉和花岗岩脉。

铅异常数量较多，总体处于分散状态。其中研究区西南部李家墩—楼子湾一带铅异常近南北展布，规模较大，具有内、中、外三级浓度分带，出露岩石与铜异常相似。研究区西北部刘家畈一带铅异常具有中、外二级浓度带，有新元古界钾长花岗质片麻岩出露。

金异常主要分布在研究区西中部卡房一下家谭、中部关山坳及中东部黄家湾附近，规模较大、强度较高，多具有内、中、外三级浓度分带。出露岩石有新元古代钾长花岗质片麻岩（白云钾长、二长片麻岩）、新元古代片麻状花岗闪长岩及晚侏罗世细粒二长花岗岩。

3 找矿远景区划分

工作区圈出水系沉积物地球化学综合异常18处，其中12处乙类异常，6处丙类异常，多数综合异常具一定规模，组合较复杂，有一定浓集中心。在对水系沉积物地球化学异常圈定、综合异常解释及查证的基础上，结合区域成矿地质条件、区内矿产地质特征，在工作区优选出3处多金属找矿远景区（图2）：（1）AS15：新县卡房乡李家墩村—尚福寺一带Cu、Pb、Au、Ag、Zn、Cd、Th、Y元素富集区，分布在工作区的南西部；（2）AS9：新县卡房乡杨家坳村—胡家村一带Au、Mo、Ag、Pb、Zn、W、Cd、Sn、Th元素富集区，分布在工作区的西部；（3）AS7：新县陡山河乡青山岗村—罗家冲村一带Mo、La、Th、Au、Ag、Sn、As、Sb元素富集区，分布在工作区的北东部。此3处化探异常类型均为乙3。

3.1 As15水系沉积物综合异常区

出露岩石主要有榴辉（闪）岩包体，新元古界钾长花岗质片麻岩（ξγPt3），花岗质片麻岩（γPt3），晚古生代含石榴石混合花岗岩（γPz2）；并有石英脉和花岗岩脉分布。异常区内新发现2个金矿点、2个钨矿化点、1个铅锌矿点，成因类型为热液型。异常元素以Cu、Pb、Au、Ag、Zn为主，伴生有Cd、Th、Y、Bi异常，异常特征见表5。

表5 AS15地球化学异常特征组合基本地球化学参数参数统计表

该异常强度较高、规模较大，元素套合较好，近北西向展布，异常形态较不规整，南侧未封闭，面积约10.67 km2（图4）。Cu、Pb、Zn、Cd、Y异常呈不规则状，南部未封闭，Au、Ag、Th等其他元素呈近椭圆状。铜具内、中、外三级浓度分带，金、镉、钍具浓度分带的中、外带；铜最高含量达430.4×10-6。

图4 新县南测区AS15综合异常剖析图

该异常可能为矿致异常，主要由构造热液作用引起，由异常形态、面积、元素组合并结合该区地质矿产分布特征，该区存在Cu、Pb、Zn等多金属矿化现象，是寻找Cu、Pb、Zn等多金属矿产的有利地段。

3.2 As9水系沉积物综合异常区

该异常区出露岩石主要有变质表壳岩，新元古界钾长花岗质片麻岩（ξγPt3），花岗质片麻岩（γPt3），并有花岗岩脉出露；异常西部发育有北北东向断层。异常元素以Au、Mo、Ag、Pb、Zn为主，伴生有W、Cu、Cd、Sn、Th异常，异常呈不规则带状，金、银、铅、锌、镉、钨、锡、钍呈近椭圆状，钼呈带状，西侧未封闭，面积6.31 km2，该异常元素套合较好，规模大，强度高，元素齐全；，金、钼具浓度分带的内、中、外带，银、锌、钨、镉具浓度分带的中、外带。该异常为矿致异常；主要由构造热液作用引起；由异常形态、面积、元素组合，结合该区地质矿产分布特征，该异常区应存在Au、Mo、Ag、Pb等多金属矿化现象，是寻找Au、Mo、Ag、Pb等多金属矿产的有利地区。

3.3 As7水系沉积物综合异常区

该异常区地层不发育；出露岩石主要为新元古界钾长花岗质片麻岩（ξγPt3），花岗质片麻岩（γPt3），晚古生代含石榴石混合花岗岩（γPz2），晚侏罗世细粒二长花岗岩（ηγJ）；并有花岗岩脉出露。异常元素以Mo、La、Th为主，伴生有Au、Ag、Sn、As、Sb异常，异常形态及规模：异常呈近椭圆状；Mu、Au、Ag、Sn、As、Sb异常呈近椭圆状，La、Th村北西向带状。异常面积5.82 km2。该异常强度高规模大，元素套合较好；钼、锡具浓度分带的内、中、外带，镧、钍、金、砷、锑具浓度分带的中、外带。该异常可能由构造热液作用引起；该异常处在岩体外接触带上，结合异常元素组合特征，判定该区是寻找钼多金属及镧的有利地区。

4 结论

（1）通过对新县南地区1∶5万水系沉积物测量，基本查明了该区Au、Ag、Cu、Pb等15种元素的分布特征和富集规律，共圈定12处乙类异常，6处丙类异常，为该区地质找矿奠定了基础。

（2）经综合异常分析、查证及成矿条件研究，划定出成矿远景区3处：新县卡房乡李家墩村—尚福寺找矿远景区（As15）、新县卡房乡杨家坳村—胡家村矿远景区（As9）和新县陡山河乡青山岗村—罗家冲村矿远景区（As7），指明了该区下一步找矿工作方向。