山东青州王坟地区1∶5万水系沉积物地球化学特征及找矿方向

董美川，武斌*，杜振明，刘继勇，李保卫，夏影

(1.山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊 261021；2.山东省地勘局第二水文地质工程地质大队，山东 德州 253015)

0 引言

鲁西临朐铁寨金银多金属矿的成矿岩体主要为中生代燕山晚期沂南序列侵入岩，在九山断裂与上五井断裂交会处大规模出露，形成了近圆形穹隆状复式杂岩体[1-3]，而王坟地区虽未大规模出露中生代侵入岩，但通过该地区前人的钻孔资料可知，古生代盖层下亦有中生代侵入岩发育，且上五井断裂通过该区，结合前人开展的1∶20万化探工作与铁寨地区的大比例化探资料显示，区域上金银多金属矿(化)床点与上五井断裂具有较强的耦合关系。本次研究工作结合该地区1∶5万矿调工作(1)山东省第四地质矿产勘查院，山东省1∶5万王坟幅、临朐县幅区域矿产地质调查，2019年。中的化探成果资料为基础，对该地区的地球化学特征、异常特征进行分析，总结了银铅矿化的成矿特征和成矿规律，为该地区下一步找矿工作提供了依据和参考。

1 区域地质概况

研究区大地构造上属华北板块鲁西隆起之博山凸起[4-6]。研究区主要出露寒武系、奥陶系及第四系(图1)。寒武系主要出露九龙群张夏组灰岩、崮山组页岩及炒米店组灰岩。奥陶系主要出露九龙群三山子组白云岩、亮甲山组灰岩及马家沟群东黄山组白云岩、北庵庄组灰岩、土峪组白云岩、五阳山组灰岩。第四系主要为粉砂、粉砂质黏土。区内构造较为发育，以断裂为主，主要有NE向、NW向和近EW向断裂。较大型断裂主要包括上五井断裂、孙旺-闸口断裂(图2)。研究区未见岩浆岩出露地表，钻孔资料显示，古生代盖层下发育中生代侵入岩。

1—第四系；2—新近系；3—古近系；4—白垩系；5—侏罗系；6—石炭-二叠系；7—寒武-奥陶系；8—新太古代峄山序列；9—实测地质界线；10—实测角度不整合接触界线；11—实测平行不整合接触界线；12—实测断层；13—推测断层；14—研究区范围图1 研究区构造位置图

1—第四系；2—奥陶纪马家沟群；3—寒武-奥陶纪九龙群；4—早白垩世云斜煌斑岩岩脉；5—实测地质界线；6—实测平行不整合接触界线；7—断层；8—推测断层；9—破碎带；10—研究区范围图2 研究区地质简图

2 地球化学特征

2.1 水系沉积物测量工作及样品分析概述

王坟地区位于潍坊青州市区西南侧，属中—低山地形区，中—浅切割区，岩石风化中等。地势总体南高北低，沟谷发育，比较适合开展水系沉积物地球化学测量。

研究区面积420km2，共采样1974件(包含重复样43件)，采样密度4.6点/km2，采样部位选择在水流变缓地段水系沉积物各种粒级易于汇集处。加工样品使用不锈钢筛，采用60目孔径样筛，过筛后的样品重量≥300g。样品的分析测试工作由山东省第四地质矿产勘查院实验测试中心完成，样品加工至200目后采用X射线荧光光谱法(XRF)分析Pb、Zn、Ni、Cr、V、Ti、Mn元素；采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析Au、W、Mo、Cu、Co元素；采用原子荧光光谱法(AFS)分析As、Sb、Bi、Hg元素，采用发射光谱法(ES)分析Ag、Sn元素(表1)。

表1 各元素分析测试仪器、检出限、报出率

2.2 元素含量特征

通过对水系沉积物原始数据进行统计，将研究区18种元素的主要参数列于表2中，由表2可知，研究区18种元素的富集系数均>1，说明研究区内水系沉积物中的这18种元素均发生了一定程度的富集，其中As、Sb、Hg三种元素的富集系数>2，富集程度较高。Au、Pb元素的变异系数在1.00～2.00之间，Hg元素的变异系数>4，表明在地质体中此3种元素含量起伏变化较大，在空间上具有分异性；Ag、Sn、Cu、Zn、Ni、Cr、Co、Ti、Mn、V、W、Mo、As、Sb、Bi元素变异系数<1.00，表明此15种元素分布较均匀，分异程度较低。

表2 研究区水系沉积物中18种元素含量特征表

2.3 元素组合特征

聚类分析能够从样本数据出发，将元素变量分类到不同的簇，所以同一簇中的对象有较大的相似性，而不同簇间的对象有一定的相异性[7-10]。聚类分析主要应用于探索性的研究，本次采用R型聚类研究了元素变量间的地球化学属性关系。对研究区1931件样品中Ag、Sn、Au、Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Co、Ti、Mn、V、W、Mo、As、Sb、Bi、Hg共18种元素分析测试数据进行R型聚类分析(图3)，相关系数在0.35的水平上可将元素变量大致分为3个地质意义比较明显的类簇。

图3 研究区水系沉积物中18种元素R型聚类谱系图

第Ⅰ簇为Ag、Au、Pb、Zn、Cr元素组合，Ag和Au，Pb和Zn分别密切相关，是研究区银铅锌矿化的重要反映，该类元素异常具有重要的找矿意义。第Ⅱ簇为As、Sb、Cu元素组合，As、Sb为两性元素，相关性较强，通常以相关性伴生为主，是研究区内金矿化的反映，是区内重要的找矿标志。第Ⅲ簇为Ti、V、Ni、Co、W、Mn元素组合，代表了亲铁元素组合，属于典型的中偏基性元素组。该组元素在研究区含量较低，找矿意义较小。此外，Bi、Mo、Sn和Hg元素呈现出相对独立的地球化学行为，与其他元素关联度较低，找矿意义不大。上述元素组合为提取组合异常提供了参考依据。

3 异常特征

3.1 单元素异常特征

表3 研究区18种元素的背景值和异常下限

以全区1931个样品分析结果离散数据做常规网格化构建，以表3中所确定的异常下限和浓度分带限定值为准，利用GeoChemStudio圈出单异常后参考样点位置和地形，依据水系沉积物样点反映其汇水流域地球化学特征的原则，手工调整计算机所圈异常线，并重新读取异常参数[12-15]，同时，进行各参数的排序和综合排序，圈出全区各元素单异常(图4)。

图4 研究区水系沉积物18种元素异常图(Au、Ag、Hg的单位为10-9，其他元素单位为10-6)

总体来看，研究区水系沉积物18种元素异常分布受构造控制明显，主要集中在断裂附近，多沿黄连—董王一线呈NE向分布。研究区单元素异常分布特征为：Hg、Pb元素异常面积较大，异常数量较多，具内、中、外三级浓度分带且内带面积较大，其中Hg元素具多个浓集中心，浓集中心最大值为8540.00×10-9，衬度(异常内元素平均含量与背景值之比)177.92；Pb元素具一个浓集中心，浓集中心最大值为2107.40×10-6，衬度72.41；其次为Ag、Mo、Zn元素，Ag元素具二级浓度分带，最大值为660.00×10-9，衬度8.49；Mo元素具一个浓集中心，浓集中心最大值为6.68×10-6，衬度9.54；Zn元素具二级浓度分带，最大值为616.30×10-6，衬度8.10；As、Au、Cu、Sb、Cr元素异常数量及异常面积较小，其中As元素总体较为分散，均为外带异常，Au元素具一个浓集中心，浓集中心最大值为20.80×10-9，衬度18.91；Cu元素具一个浓集中心，浓集中心最大值为347.00×10-6，衬度14.22；Sb元素具2个浓集中心，浓集中心最大值为10.20×10-6，衬度10.63；Cr元素具一个浓集中心，浓集中心最大值为1489.50×10-6，衬度22.00；Bi、Co、Mn、Ni、Sn、Ti、V、W元素异常面积小，分布分散且强度低。

3.2 综合异常特征

根据异常的地球化学特征、所处的地质环境、地质找矿意义和工作研究程度，将异常分为甲、乙、丙三类[16]。

根据研究区各单元素异常在空间上的重叠性、成群性等特征，结合区内地质背景、成矿地质条件等圈定综合异常5个[17-20](图5)，根据异常规模、强度及查证情况划分出乙类异常4个、丙类异常1个，其中异常排序靠前的HS-5、HS-2找矿前景较好，作为重点进行解释评价。

(1)HS-5综合异常:该异常位于研究区西南部黄连村一带，为乙类异常。该区属于剥蚀丘陵区，地形起伏不平，标高一般在450～650m，地势两侧高中间低，沟壑发育，基岩裸露较好。异常总体呈SN向展布，异常面积40.82km2。组成异常元素为Pb、Ag、Mo、Zn、Sb、As、Hg、Bi、Au，其中Pb、Ag为主成矿元素，异常元素组分主要为中低温热液元素，各元素异常分布较为集中，浓集中心明显，其中Pb元素有3个二级分带，峰值为133.8×10-6，衬度1.55；Ag元素有1个二级分带，异常内Ag元素最大峰值为390×10-9，衬度1.43。异常区内主要出露古生代寒武-奥陶纪地层，以炒米店组为主，其次为东黄山组、北庵庄组、三山子组，区内断裂构造较为发育，大部分呈NE向，少量呈NW向。

(2)HS-2综合异常:异常位于研究区中间部位董王村一带，为乙类异常。该区属于剥蚀丘陵区，地形起伏不平，标高一般在210～450m，地势中间高两侧低，沟壑发育，基岩裸露较好。异常总体呈椭圆形，走向近SN，面积11.53km2。组成异常元素为Pb、Ag、Zn、Hg、Mo、As、Au，其中Pb、Ag为主成矿元素。异常元素组分较简单，主要为中低温热液元素，各元素异常相互套合较好，具有明显的浓集中心，其中Pb元素具有3级浓度分带，2个浓集中心，异常规模、强度中等，峰值为2107.4×10-6，衬度4.40；Ag元素有2个浓集中心，异常内Ag元素最大峰值为660×10-9，衬度3.25。异常区主要出露古生代寒武-奥陶纪地层，断裂构造的发育致使Pb、Ag、Zn等低温热液元素富集于此。

4 异常查证

结合该区的元素组合特征及化探成果，对重点异常进行查证，实施地化剖面及探槽工程等进行研究(图5)。经查证，在研究区梧桐湾村附近断裂带实施的探槽工程所取样品的化验结果(表4)显示，Ag元素的最高值为10.05×10-9，Pb元素的最高值为0.20×10-2；西乖场村附近的地化剖面所取样品的化验结果(图6)显示，断裂带内的Pb、Ag元素含量较高，Pb元素为313.8×10-6，Ag元素为4707.0×10-9。由此可见，地球化学剖面及探槽工程所取的样品中Pb、Ag元素含量高值点与异常浓集中心吻合度较高，均位于断裂带附近，进一步说明了该区元素异常受北东南西向构造控制，断裂构造活动导致了研究区中低温热液元素的富集，这为进一步的找矿研究提供了方向。

1—云斑灰岩；2—微晶灰岩;3—含燧石结核细晶白云岩夹砾屑白云岩；4—含云斑微晶灰岩；5—断裂破碎带图6 西乖场村附近地球化学剖面图(部分)(元素单位：Ag为10-9,其他为10-6)

5 结论

(1)研究区内主要出露寒武-奥陶纪地层，Pb、Ag等中低温热液元素含量高，局部富集特征明显，成矿潜力强，为该区主要成矿元素，是研究区内今后的主攻矿种。

(2)以Pb、Ag元素为主的异常浓集中心和异常分布，明显受研究区内孙旺-闸口断裂及次级断裂控制，其中Pb、Ag元素沿孙旺-闸口断裂呈带状分布，Zn、Mo、Sb元素沿孙旺-闸口断裂呈串珠状分布。

(3)沿研究区内NE—SW向为主的孙旺-闸口断裂寻找以Pb、Ag为主的中低温热液裂隙充填型矿床和矿化体是该区下一步的找矿方向。