夏日哈木西地区找矿前景地球化学预测

保善东， 赵明福， 熊寿加， 李得顺， 李方成， 祝克禄

(1.青海省地质调查院 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，西宁 810012；2.青海省地质调查局，西宁 810008)

0 引言

夏日哈木西地区地处青海省格尔木市西部乌图美仁乡南一带(图1)，横跨祁漫塔格-都兰成矿亚带和伯喀里克-香日德成矿亚带[1]。区域上成矿事实较多，已发现夏日哈木铜镍硫化物矿床、拉陵灶火中游铜钼矿床、拉陵高里河沟脑铜钼多金属矿床、哈西亚图铁多金属矿床、拉陵高里河下游铁铜锌矿床及口口尔图石墨矿床等。

图1 研究区位置图Fig.1 Location map of study area

研究区开展过1∶50 000水系沉积物测量，因采样方法偏简单，致样品介质单一，代表性不够，找矿效果欠佳[2]，对异常源无法直接指示和定位。在东昆仑成矿带上，类似研究区地球化学景观下开展的1∶25 000地球化学测量具有能够快速、准确定位异常源的特征[3]。

为了改变研究区找矿工作的被动局面，2019年-2020年，实施了“青海省格尔木市夏日哈木西地区 1∶25 000 地球化学测量”项目。本文是该项目的重要成果之一，以新获得的分析数据为基础，通过研究，试图对研究区的找矿前景做出地球化学预测。

1 地质矿产背景

1.1 地层

研究区位于东昆仑造山带西段，地质构造单元上划分为祁漫塔格蛇绿混杂岩带和北昆仑岩浆弧[4]。各地层出露情况(图2)如下：

图2 研究区地质矿产简图Fig.2 Brief map of geology and mineral resources in study area

1)古元古代金水口岩群(Pt1J3)大理岩组出露于研究区西南部开木棋河上游至拉陵高里河沟脑一带。片麻岩组(Pt1J2)集中分布于北昆仑地层分区，也是出露面积最大的构造-岩石地层单位，矿产产出部位看，大理岩建造是矽卡岩型铁多金属矿产主要赋矿地层。

2)奥陶纪祁漫塔格群(OQ)分布局限，出露在开木棋河下游、拉陵高里河、拉陵灶火下游一带。该区硅质岩中圈定有金矿化蚀变带，而大理岩与岩体的接触带圈定铁多金属矿体数条，已发现有小圆山及拉陵高里河东铁多金属矿床。

3)早石炭世大干沟组(C1d)主要分布在研究区东北部拉陵高里河两岸一带。拉陵高里河东多出露该组地层的碳酸岩段(C1d2)，与中酸性侵入体接触形成具一定规模的铁多金属矿体。

1.2 构造

夏日哈木西主要发育北西向断裂构造，次有近东西向和北东向(图2)。北西向断裂被北北西向断裂错断，控制改造祁漫塔格群和大干沟组地层，同时控制改造晚三叠世、早侏罗世侵入岩体。近东西向断裂对研究区地质体的形成没有控制作用，形成于早石炭世晚期的华力西运动时[5]。北东向断裂组发育在研究区南部，规模相对较小。综合认为，近东西向和北西向构造控制矿化作用较突出，表现出极为有利的成矿控制体系。

1.3 岩浆岩

研究区岩浆作用极为强烈，岩浆侵入活动从新元古代至侏罗纪均有反映，以晚加里东期(S)和华力西-印支期(P3-T3)为主体，并有少量燕山期侏罗纪花岗岩分布。尤其以中晚三叠世中酸性侵入体与古元古代金水口岩群、奥陶纪祁漫塔格群、早石炭世大干沟组碳酸盐建造的接触带部位形成矽卡岩型铁铜钼多金属矿产[6]，而中三叠世侵入体(T2)本身已发现有辉钼矿产出，具备寻找斑岩型矿产的条件，在晚志留世超基性杂岩体(S3)中发现的夏日哈木铜、钴、镍矿床紧邻研究区东侧[7]，也显示出研究区具有寻找岩浆熔离型矿产的潜力。研究区属祁漫塔格-北昆仑火山岩带，主要为海相火山岩，时代归属为早奥陶世，仅在玄武岩中有少量铜矿化信息发现。

1.4 变质作用

变质作用以接触变质作用及动力变质作用为主，其中接触变质作用是区内接触交代矿化形成的重要因素之一，受变质岩石单位为金水口岩群、祁漫塔格群碳酸盐岩岩组、早石炭世大干沟组，是区内形成矽卡岩型铁多金属矿产的最主要岩石。动力变质作用与铜、锌、金矿化的形成关系紧密。

1.5 矿产

开展本次研究之前，研究区内分布有各类金属矿(床)点6处(K1-K6)，矿种为铁和钼，以铁成矿最为突出，有成规模、成型的矿床(K2、K3、K4、K6)[8]，其次为钼矿(化)点。矿床类型以矽卡岩型[9]为主，其次为热液型。

通过1∶25 000地球化学测量及异常检查，研究区新发现以银、铜、钴、铅、锌、金矿种为主的矿(化)点、矿化线索共计13处(K7-K19)，其中矿点5处(银多金属矿点2处、钴多金属矿点2处、金多金属矿点1处)，矿化点5处(金矿化点1处、铜锌矿化点1处、铜铁矿化点1处、锌矿化点1处、铜矿化点1处)，矿化线索3处(铜矿化线索1处、铁矿化线索2处)。矿化类型有矽卡岩型、斑岩型、热液型、构造蚀变岩型、岩浆熔离型等。

预测主攻矿床类型为矽卡岩型多金属矿、热液型银多金属矿，兼顾构造蚀变岩型(石英脉型)金多金属矿、岩浆熔离型镍多金属矿[10]。

2 样品采集与分析

2.1 景观特征

研究区属青海省Ⅱ级景观中的高寒山区。海拔高度3 000 m～4 500 m，年平均气温低于3℃。区内水系属柴达木盆地内陆水系，近南北向展布，主要水系为拉陵高里河主沟及支沟；其次为开木棋河东侧支沟和拉陵灶火河西侧支沟。

微景观划分为荒漠区-丘陵区、中切割中山区、中深切割高山区(图3)。地势平缓区以荒漠区为主，表现为地表风成沙覆盖，该地貌所属区为本次地球化学测量不可采样区。丘陵区局部发育一级水系或微水系。中切割中山区水系多呈树枝状、羽毛状和梳状等。中深切割高山区水系多为“V”型季节性冲沟，冲蚀强烈，呈树枝状、羽毛状和梳状等。

图3 研究区微景观划分图Fig.3 Microlandscape division map of the study area

2.2 样品采集

参照《地球化学普查规范(1∶50 000)(DZ/T0011)》中的要求，结合前人研究成果，确定样品采集及加工粒级采用-10目～+60目。采样点密度为20.67个/km2。

采样点主要布置在二级水系或较长的一级水系中，可直接定位元素浓集区[11]。采样介质以水系沉积物为主，辅以岩屑和残坡积土壤，均能代表上游汇水域基岩物质成分。

研究区实际采样面积为413 km2，采集样品8 538件(不含重复样品89件)。

2.3 分析测试

样品由青海省地质矿产测试应用中心测试；分析元素20种：Au、Ag、As、Be、Bi、Co、Cr、Cu、Hg、La、Li、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Y、Zn。

分析质量控制采用一级、二级标样监控方法，其中内检样376件，异常点抽检575件，各元素合格率均为100%，测试结果可靠。

3 地球化学特征

3.1 丰度特征

通过对1∶25 000地球化学测量数据统计分析，以各元素平均值作为丰度值，与全省、不同地质单元丰度对比分析后，研究区各元素丰度特征(表1)表现如下：

表1 丰度值对比统计表Tab.1 Comparative table of abundance values

研究区As、Bi、Be、Co、Mo、Pb、Sb、Sn、W、Zn、Li、Y等元素丰度不同程度高于全省丰度，特别是Mo、Bi、W的富集度(全区丰度/全省丰度)>1.5。表明这些元素在研究区得到了不同程度的富集。Ag、Au、Cr、Cu、Hg、La、Mn、Ni等元素不同程度低于全省丰度，特别是Cr的富集度仅0.475。说明这些元素在研究区将具有低的地球化学背景。

Ag、As、Au、Ni、Sb元素丰度在大干沟组和祁漫塔格群地层中明显较高，同时，在大干沟组中还富集了Bi和Hg，在祁漫塔格群中还富集了Cr、Cu、Mo、Zn；这些元素的富集度(单元丰度/全区丰度)均>1.5，且这些元素都是研究区的成矿元素。表明Ag、Au、Hg含量/10﹣9，其他元素含量/10﹣6

这两个地质单元在研究区具有良好的成矿物质条件。As和W元素在晚志留世闪长岩中明显富集，Sn略有富集。三元素的富集度(单元丰度/全区丰度)分别为2.09、1.68和1.42，表明这期闪长岩中具有一定的As、W、Sn成矿物质条件。Be和W元素丰度在早侏罗世二长花岗岩中略有富集，其富集度(单元丰度/全区丰度)分别为1.29、1.32，显示这期二长花岗岩中存在较丰富的Be和W成矿物质。

其他地质单元中，基本上没有出现明显富集的元素，显示出与成矿关系不大的状态。

总之，在大干沟组和祁漫塔格群地层及晚志留世闪长岩中，Ag、As、Au、Ni、Sb、Cu、Mo、Zn、Bi、Hg、Cr、W、(Co、Pb、Sn)等元素在研究区富集程度较高，与研究区已知矿化类别吻合程度很高，是成矿的有利地质单元，具有良好的成矿物质条件，有较好找矿潜力。

3.2 富集离散特征

区内各元素原始数据集的变化系数(Cv1)和背景数据变化系数(Cv2)分别反映两类数据集的离散程度；用Cv1/Cv2反映背景拟合处理时对离散值(特高值、特低值)削平程度[12]。利用Cv1和Cv1/Cv2制作了变化系数解译图(图4)，从中可见：

图4 元素变异系数解译图Fig.4 Interpretation chart of element coefficient of variation

1)含量变化幅度很大、高强数据多、成矿潜力很大的元素[13]只有Au和Sb。在K8、K14、K16矿(化)点已发现金矿化，显示出强劲的找金潜力。Sb则可能是测区金矿化的最重要指示元素。

2)含量变化幅度大、高强数据较多、成矿可能性大的元素有As、Hg、W、Bi、Ag、Pb。其中Ag、Pb元素局部富集，已发现4处矿点(K9、K10、K17、K19)；As、Hg、W、Bi则可能作为Ag、Pb、Au元素成矿的指示元素存在；同时，W、Bi还与岩浆活动关系密切，显示这类矿化的热液成矿特征。

3)Cr、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn元素含量变化幅度中等，富集成矿可能性较大，其中Cu、Zn、Mo、Sn与已有拉陵高里河西(K1)等多金属成矿事实一致；Ni元素在东邻区已发现1处大型镍矿(夏日哈木镍矿床)，区内有三叉沟镍多金属矿点(K5)产出。Cr、Sn则可能是这类矿化的成矿特征指示元素，显示岩浆熔离+后期热液叠加成矿的特征。

4)Co、Mn、Li、Y、La、Be含量变化幅度很小，成矿的可能性很小。这里只有Co例外，Co在区内已发现2处矿化点(K9、K12)，这个元素组合可能显示这里的Co矿化特点与东邻区有差别，大概以热液型Co矿化为主。

3.3 元素组合特征

通过R型聚类分析(图5)解读出各元素共生组合特点如下：

图5 R型聚类分析谱系图Fig.5 R-type cluster analysis pedigree

1)在相关系数γ=0.25水平上，显示出有三组元素组合：①Pb、Zn、Ag、Cu、Hg、Mo、Sb、As、Au—囊括了研究区绝大部分的已知成矿元素及其伴生元素；②Co、Cr、Ni、Mn—基性-超基性岩类及有关矿化(Co)的反映；③Be、La、Y、Li—花岗岩类元素组合。另外，Sn、Bi、W三元素各自独立，既与成岩有关，也与成矿有关；反映研究区既存在花岗岩类侵入体，也存在岩浆期后中高温热液活动。

2)在γ=0.35水平上，进一步分离出了多金属矿化(Pb、Zn、Ag、Cu)、钼矿化和金矿化(Au、As、Sb)相关的元素组合。

3)宏观反映研究区不同地质环境下各元素相关性和成矿特点。区内岩浆岩与地层侵入接触是引起富集成矿的主要因素，同时又指出断裂构造和成矿的关系。

3.4 综合异常特征

3.4.1 异常下限的确定

表2 各元素异常下限统计结果表

3.4.2 综合异常的圈定

1)综合异常圈定方法。按照各元素所确定的异常下限，圈定各元素的单元素异常；以异常套合好、元素组合与矿产或地质体关系密切的多个单元素异常进行重叠，构成综合异常。其中对于全区中的单点异常、及异常元素组合差，成矿地质条件差的异常，进行选择性的剔除；另外，对个别分布面积较大的综合异常，根椐地质条件及其相互连接薄弱处，对其进行人为分割；最终圈定综合异常158处。

选择相对规模较大、具有一定成矿事实或成矿地质条件有利，作为该综合异常主元素。再进行异常组合特征值计算，取累计相对规模达70%～80%以上的前若干元素作为综合异常伴生元素。

2)综合异常分类标准。按异常所处地质环境、地质找矿意义和工作研究程度，以特征组合中的主元素或组合元素为依据进行排队评序。按其找矿意义的大小分为甲、乙、丙、丁四个类别，①甲类异常：

括号内为第二主元素数

由已知矿床或新发现矿体、矿化带及新发现矿床所引起的矿致异常(甲1类异常，据以发现了矿体、矿床或扩大了已知矿床规模的异常，对新矿种或新矿体发现尚具一定找矿潜力。甲2类异常，仅反映已知矿体和矿床的异常)；②乙类异常：异常地球化学特征清晰、明显，由已知矿(化)点引起或推断的矿致异常，具有良好的成矿地质条件和找矿意义的异常(进一步分为乙1、乙2、乙3三个亚类。乙1类异常：发现由已知矿(化)点及矿化线索，如含矿转石，或对找矿有直接控制的地质体。乙2类异常：无已知矿(化)点，异常反映可能是含矿、控矿或对找矿有其它指示作用的地质体，经进一步工作推测能找到矿的异常。乙3类异常：经进一步工作有可能找到矿的异常，或与一定的岩浆岩体有关，指示某种岩体存在的异常)；③丙类异常：根据异常特征和地质背景，目前尚难以确定其找矿意义的异常，需要进一步开展化探工作，查明其异常性质；④丁类异常：无找矿意义的异常。根据上述分类标准，研究区划分出甲2类异常7个(表3)，乙1类异常11个，乙2类异常l5个，乙3类异常40个，丙类异常85个。此外Ag、As、Cu、La、Li、Mo、Zn、Sn还以第二主元素出现在若干异常中(表3)。

3.5 异常对比分析

前人分解出1∶50 000水系沉积物测量圈定异常28处，本次分解出1∶25 000地球化学异常68处(图6)，异常对比重现性极好，有效验证了前人异常及矿化信息(K1-K6)。

图6 综合异常对比及预测成果图Fig.6 Synthetic abnormal contrast and forecast result chart

在1∶50 000异常空白区新圈定异常90处。于异常浓集中心部位新发现钴、金银、铜、铅锌等矿种的矿(化)点及矿化线索13处(K7-K19)，综合异常与矿化点响应情况极好。经后续勘探以后，K9、K10、K14、K16、K17、K19等多金属矿点具有找到小型以上矿床的潜力。

上述对比表明：1∶25 000水系沉积物测量具有发现更多矿(化)点及矿化线索的潜力，较好地指导后续找矿工作，值得在类似景观区推广使用。

4 找矿靶区预测

在异常分类基础上，对区内圈定的综合异常依其元素组合特征、主元素规模，异常地质成矿条件是否有利，并结合区域异常内已发现的矿床、矿(化)点、矿化线索等进行综合类比，综合评价其找矿潜力，按找矿价值及意义划分出找矿靶区。

总结新发现矿点和矿化线索的成矿地质条件和成矿模式，结合地球化学成矿信息综合研究分析，在研究区预测出4个找矿靶区(BQ1～BQ4)。

4.1 拉陵高里河沟口铜锌多金属找矿靶区BQ1

靶区位于研究区西北部，出露地层主要为金水口岩群，东北侧出露祁漫塔格群和大干沟组地层，北西向断裂构造发育。圈定以Pb、Zn、Sn、Ag等为主元素的1∶25 000化探综合异常19处，主体反映出与岩浆热液成矿相关的元素组合。南侧发现有1∶50 000 地磁异常1处和与矿化蚀变带对应极好的中低阻高极化激电异常。发现褐铁矿化等蚀变带4条，与异常查证的土壤剖面中Sn、Au、Pb、Zn、Ag高含量地段相对应。原有钼矿点1处(K1)，新发现铜锌矿点1处(K7)。

综上所述，靶区内祁漫塔格群火山岩为主要赋矿地层，后期发育的断裂构造为深部热液提供了运移通道，各类侵入岩为成矿提供了充足物源及热源，成矿条件十分有利，具有寻找火山岩型铜锌等多金属矿床的潜力。

4.2 拉陵灶火上游钴多金属找矿靶区BQ2

该靶区位于研究区东部，北侧出露金水口岩群，南侧大面积分布中-晚三叠世花岗闪长岩，东侧分布晚志留世闪长岩和早侏罗世花岗斑岩。北西向、北东东向断裂构造发育。圈定以Au、Cu、Zn、Co等为主元素的1∶25 000化探综合异常27处。伴有1∶50 000 地磁异常3处和与矽卡岩带较好对应的中低阻中高极化激电异常[15]。原有铁矿点1处(K6)，新发现矽卡岩带为主的矿化蚀变带7条，金、钴多金属矿点3处(K9、K10、K14)，铜锌铁等矿化线索4条(K8、K11、K12、K13)。

综合研究认为，区内金水口岩群为主要赋矿地层，尤其与后期中酸性侵入体接触交代部位形成的矽卡岩化岩层为储矿空间[16]。三位一体成矿条件优越，成矿事实清楚，主攻矽卡岩型钴金、铁矿床，兼顾热液型铜锌多金属矿。

4.3 拉陵高里河沟脑银多金属找矿靶区BQ3

该靶区位于研究区南缘中部，西侧出露金水口岩群，东侧大面积分布中三叠世花岗闪长岩，西南分布有晚二叠世石英闪长岩,局部发育中三叠世辉长岩。区内北西向断裂构造发育，其次为北东向断裂。圈定以Ag、Pb、Cu等为主元素的1∶25 000化探综合异常18处，异常整体呈现出高值点密集、元素组合多、衬度规模大等特征，主体反映出与岩浆热液成矿相关的元素组合。伴有3处1∶50 000航磁异常。新发现银多金属矿点2处，(K17、K19)，铁矿化线索1条(K18)。

综上所述，靶区内金水口岩群大理岩组为主要赋矿地层，具成矿事实，成矿条件优越，主攻构造-热液型银、铜铅锌等多金属矿产。

4.4 拉陵灶火河西金铜找矿靶区BQ4

靶区位于研究区东南角，区内出露中三叠世花岗闪长岩，多发育北东向和近东西向断裂。圈定以Cu、Au、As等为主元素的1∶25 000化探综合异常5处，主体反映出与岩浆热液成矿相关的元素组合。南侧圈定1∶50 000航磁异常1处。新发现褐铁矿化蚀变带和褐铁矿化黄铁矿化石英脉各1条，与土壤剖面中Au、Cu高含量地段位置相对应。发现金铜矿化点1处(K16)，铜矿化点1处(K15)。

综上所述，区内花岗闪长岩为主要赋矿岩层，成矿条件有利，成矿事实明显，主攻矿种为金铜，主攻矿床类型为构造-热液型，兼顾石英脉型金矿。

5 结论

1)研究区大干沟组和祁漫塔格群地层及闪长岩中，Ag、As、Au、Ni、Sb、Cu、Mo、Zn、Bi、Hg、Cr、W、(Co、Pb、Sn)等元素富集程度较高，以上元素具有变异系数大且离群子集较大的特点，与研究区已知矿化类别吻合程度很高，具有良好的成矿物质条件，构成成矿有利地质单元，有较好找矿潜力。

2)确定出研究区不同类型成矿成岩的指示元素组合：多金属矿化为Pb、Zn、Ag、Cu、Hg、(Mo)，金矿化为Au、As、Sb；基性-超基性岩类及有关矿化(Co)为Co、Cr、Ni、Mn，花岗岩类为Be、La、Y、Li，岩浆期后热液活动为Sn、Bi、W。

3)本次1∶25 000地球化学测量与前人1∶50 000 水系沉积物测量异常对比重现性极好，有效验证了前人异常及矿化信息，且在1∶25 000地球化学测量新发现的异常浓集中心部位找到了钴、金银、铜、铅锌等矿种的矿(化)点及矿化线索13处，综合异常与矿(化)点响应情况极好；其中K9、K10、K14、K16、K17、K19等多金属矿点具有寻找小型以上矿床的潜力。

4)根据地质和地球化学资料，预测出4个找矿靶区：①拉陵高里河沟口(BQ1)，主要寻找火山岩型铜锌矿床；②拉陵灶火上游(BQ2)，主要寻找矽卡岩型多金属矿；③拉陵高里河沟脑(BQ3)，主要寻找构造-热液型多金属矿；④拉陵灶火河西(BQ4)，主要寻找热液型铜矿床和石英脉型金矿床。为进一步地质找矿工作提供借鉴。