额尔古纳地区农牧场一队土壤地球化学特征及找矿方向❶

李津 代晓光 李健 米拓 李雪

中化地质矿山总局地质研究院，北京 100101

内蒙古额尔古纳市上库力地区位于滨太平洋成矿域，大兴安岭成矿省、新巴尔虎右旗-根河（拉张区）Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-萤石-煤-（铀）成矿带、额尔古纳Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-萤石成矿亚带和陈巴尔虎旗-根河Au-Fe-Zn-黄铁矿-萤石成矿亚带[1]，大兴安岭西坡多种矿床远景区[2]东缘，处于有利的成矿部位。该区开展的1∶20 万区域地质测量显示Ag、As、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sn、W、Zn、F 等元素多处地球化学异常，且发现多个中小型萤石矿床[1,3-4]，具有良好的找矿远景。本次研究依据该区内成矿条件较好的农牧场一队开展的1∶5 万土壤地球化学测量工作，总结元素地球化学特征及异常特征，并在此基础上进行找矿预测。

1 地质概况

额尔古纳地区位于内蒙古自治区东北部，华北板块与西伯利亚板块之间，跨中蒙古-额尔古纳微板块和兴安微板块，二者以得尔布干断裂带为界[5]。区域构造演化经加里东期、华力西期、燕山期多期构造活动影响，中生代火山岩叠加在早期结晶或褶皱基底之上，形成了良好的成矿地质条件[6-7]。各个时期断裂构造均有发育，其中石炭纪及侏罗纪构造变动表现最为强烈，褶皱及断裂发育，岩浆活动频繁而广泛。整体看，区内主要以断裂构造为主，褶皱构造次之，总体构造呈北东向展布，构造轮廓清楚。

本次研究区内出露地层有：新元古界青白口系佳疙疸组（Qnj），面积较小，由一套区域变质岩组成，与上侏罗统玛尼吐组及中侏罗统塔木兰沟组呈角度不整合接触，被石炭纪正长花岗岩及花岗闪长岩侵入[8]；中侏罗统塔木兰沟组（J2tm），区域内广泛分布，主要由偏碱性的中、基性熔岩及碎屑岩组成[9]；上侏罗统满克头鄂博组（J3mk），区域内广泛分布，为一套灰白、灰黄色和灰紫色流纹质熔岩及火山碎屑岩；上侏罗统玛尼吐组（J3mn），区域内分布广泛，主要岩性为英安岩、粗面质熔岩；下白垩统白音高老组（K1b），广泛出露，主要由上部的砾岩、砂砾岩、砂岩以及下部的流纹质火山碎屑岩、熔结凝灰岩组成。

研究区岩浆活动较为频繁，主要包括以酸性侵入岩为主的石炭纪侵入岩和以中-酸性侵入岩为主的侏罗纪侵入岩。由于受区域构造控制，侵入岩总体呈北东向展布。石炭纪侵入岩岩石类型主要有正长花岗岩、黑云母正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、正长岩以及石英二长闪长岩；侏罗纪侵入岩岩石类型主要有闪长岩、黑云母二长岩以及二长闪长岩。本地区矿产的生成与地质构造和岩浆活动紧密相关。

2 样品采集与分析

本次研究区地处半干旱中低山丘陵景观区，区内水系发育，除在沟谷底部和洼地有第四系分布外，均为基岩裸露区，适宜开展土壤测量工作。本次研究区面积200km2，采集样品总数1906件，重复样44 件，平均采样密度为9.5 点/km2，采样粒级-4.75～+0.42mm，过筛后样品质量不小于150g。样品分析测试工作由中化地质矿山总局中心实验室完成，共计17 种元素，分别为As、Ba、Cu、F、Hg、Mn、Mo、Pb、Sb、Sr、Zn、Ag、Au、Bi、Ni、Sn、Ti。样品分析方法检出限、精密度、准确度均符合《地球化学普查规范（1∶50000）》[10]，报出率达到90%以上，样品测试结果可靠。

3 元素地球化学特征

3.1 元素总体含量特征

根据样品分析结果，对各元素原始数据及剔除离群数据后的最大值、平均值、标准偏差和变异系数等参数进行了统计，各元素地球化学特征参数见表1。

表1 研究区元素地球化学特征参数Table 1 Geochemical parameters of elements in study area

从表1 可知，与内蒙古1∶20 万喜桂图旗幅区域化探元素背景值相比，各元素富集系数为0.73～2.08。Cu、Sn、Bi、Au、Sb、As、Hg、Ti、Mn、Ag、Pb 元素含量偏高；Zn、Ni、F、Mo、Ba 元素含量与20 万区域元素背景基本一致；Sr元素含量偏低。

原始数据变异系数Cv0反映了原始数据元素的离散强度[11]。Au、F、Pb 变异系数大于1，表现出极强分异特征；Ag、Bi、Mo、Sb、As、Hg、Sr、Zn 变异系数大于0.5，表现出强分异特征，Ni、Cu、Ti、Sn、Mn、Ba 分异系数小于0.5，分布较均匀。背景数据Cv 反映了背景数据元素的离散强度，用Cv0/Cv 反映背景拟合处理对离散群的特高值和特低值的削平程度，利用Cv0/Cv-Cv0图解反映元素含量变化程度、高强度数据多少，从而进一步反映富集成矿的可能性[12-13]。图1 显示，研究区内分异程度强、高强数据多的元素有Au、F、Pb，其次为Ag、Bi、Zn、Mo、Sb、As、Hg 等，可作为指示元素。

图1 研究区17 种元素变异系数解释分异程度图Fig.1 Plot of difference degree of 17 elements in study area by the coefficient variation

综上所述，元素富集系数越大说明元素相对背景值含量越高，越有利于富集成矿；元素变异系数越大，说明元素分异越明显，越利于局部富集成矿。可采用“元素地球化学成矿有利度（Z）”参数来表示元素成矿的可能性[14-15]。由表2 可以看出，本研究区内有利成矿元素为Au、Pb、F、Ag、Bi、Sb、As、Hg、Mo、Zn，可重点围绕开展找矿评价工作。

表2 研究区元素成矿有利度表Table 2 Profitablity list of element mineralization in the study area

3.2 不同地质单元元素分布特征

对研究区内不同地质单元土壤样品进行了地球化学特征参数统计，发现各元素在不同地质单元中有一定的差异（表3）。Au 元素在各地层都表现出较强-强的分异性。佳疙疸组、石炭纪侵入岩以及侏罗纪侵入岩与全区背景值相比，多种元素表现出富集以及较强-强分异性。根据各元素在不同地质单元中富集系数（Kk）以及变异系数（Cv0）可以得出，在佳疙疸组可重点关注Au、F 等元素，石炭纪侵入岩可重点关注As、Au、Bi、F、Pb、Sb 等元素成矿，侏罗纪侵入岩可重点关注Ag、Au、Bi、F、Pb、Zn 等元素成矿。

依据区内构造发展的阶段性及其相应成矿作用的特点，结合本区成矿地质条件以及元素的丰度演化规律，可以推断：在青白口纪，以构造变质作用为主要特点，将热液中Au、F 元素带到有利地段发生富集；石炭纪以酸性岩浆侵入作用为特点，将热液中富含的Au、F、Pb 元素带入有利地段发生富集；侏罗纪以中、酸性岩浆喷出作用及后期构造作用为特点，将热液中富含的Au、F、Pb、Mo、Zn 等元素带入有利地段发生富集。

3.3 相关性特征

R 型聚类分析能够显示元素在地质环境中的聚合趋势、成因联系，从而反映元素组合之间的亲疏关系[12,16-17]。本次对研究区内1906 件土壤样品中17 种元素做R 型聚类分析（图2），以19.5相关系数为界，可以将17 种元素划分为三组：第一组为Pb、Zn、Ag、Sn、Mn、As、Hg、Au 元素组合，主要与中低温热液活动有关；第二组为Bi、Sb、Mo、F 元素组合，主要与构造断裂热液活动有关；第三组为Cu、Ni、Ti、Ba、Sr 元素组合，主要与碱性环境热液活动有关。

图2 研究区元素聚类分析图Fig.2 Cluster analysis diagram of elements in the study area

3.4 氟元素异常特征

根据本研究区土壤地球化学分析数据统计，F 元素在本研究区最高值为24023×10-6，最低值为166×10-6，平均值为650.07×10-6，变异系数Cv0为1.45，在本区表现为强分析特征；元素地球化学成矿有利度为1.41，为有利成矿元素。根据不同地质单元中F 元素地球化学特征参数可以看出，F 元素在佳疙疸组、侏罗纪侵入岩以及石炭纪侵入岩中变异系数和富集系数均大于1，表现出富集现象。

异常区（＞3200×10-6）：若干零星分布。主要分布在石炭纪石英二长闪长岩、二长闪长岩、闪长岩、二长花岗岩，青白口系佳疙疸组绢云母石英片岩、粉砂质板岩、含粉砂质泥质绢云千枚岩、绢云母石英片岩以及侏罗纪黑云母二长岩中，少量分布在侏罗系塔木兰沟组玄武岩中（图3）。F元素异常分布与岩浆活动有较大关系，异常主要分布于酸性岩浆岩、中性岩浆岩及其接触带上；从时间上看，燕山中晚期的酸-中酸性岩浆活动与成矿密切相关[1]。

4 综合异常特征及评价

4.1 元素综合异常特征

据上述分析，研究区内主要成矿元素为Au、F、Pb，其余为成矿指示元素和伴生元素。区内17种元素含量近似符合对数正态分布，采用logT（异常下限值）=logX（背景平均值）+2logS（标准离差）求出异常下限值，圈定单元素异常441 个。在此基础上，以地质背景为基础，将各元素异常进行叠绘，结合异常重叠形态及强度、浓度分带等因素进行评价，圈定出在空间、成因上有明显联系的元素异常叠加部分，得出综合异常圈定[18]。本研究区共圈定出综合异常7 处（图4）。采用综合异常评序法[19]对研究区内7 处综合异常进行评序，按照异常分类，研究区可划分出乙类异常5个，即AP1、AP3、AP5、AP6、AP7，丙类异常2 个，即AP2、AP4。

图4 研究区地球化学综合异常及找矿远景区划分图Fig.4 Map of Comprehensive abnormalities and prospective area in the study area

4.1.1 AP1 综合异常

综合异常 AP1 位于研究区东部，面积17.50km2，Au、F、Sb、Bi 等元素具有三级浓度分带。Au 平均强度为10.99×10-9，最高强度为161.00×10-9，浓集中心较明显；F 异常面积达3.54km2，平均强度为1848.25×10-6，最高强度为24023.00×10-6，浓集中心较明显。

综合异常区内由老到新依次出露青白口系佳疙疸组（Qnj）、中侏罗统塔木兰沟组（J2tm）、上侏罗统满克头鄂博组（J3mk）和玛尼吐组（J3mn），中南部有大规模的石炭纪正长花岗岩、石英二长闪长岩侵入，东部有侏罗系二长闪长岩及闪长岩侵入。区内构造简单，主要为北西向及北北东向。

对该异常区进行实地踏勘并对氟元素异常浓集中心进行化探剖面测量。在该区东部侏罗纪细粒闪长岩中发现一条矿化蚀变带，蚀变带中可见3 处萤石矿化，受近东西向构造控制，主要呈浸染状和脉状产出，脉宽3～10cm；西南部佳疙疸组发现闪长岩脉、多条石英脉以及萤石矿化石英脉一条，萤石矿化石英脉脉宽0.1～0.5m，萤石主要赋存于石英脉中，与萤石成矿关系密切。在发现萤石矿化处施工探槽6 条，矿石类型均为石英-萤石型，矿石矿物萤石颜色多为紫色和浅绿色，角砾状构造。矿体与围岩界线清楚，围岩蚀变有硅化、褐铁矿化和高岭土化。矿体CaF2品位均大于30%。

该区F 元素等相关元素浓集明显，地表矿化蚀变发育，元素异常与地表硅化蚀变、石英脉及萤石矿化较吻合，推测异常为矿化蚀变引起，具备寻找萤石矿的地质-地球化学条件。

4.1.2 AP5 综合异常

综合异常AP5 位于研究区西南部，呈不规则状，由F、Mo、Bi、Pb、Zn、Sb、Sn、Ag、Cu、Ni、As、Mn 元素组成，面积为6.62km2。其中Mo、F、Bi 元素为3 级浓度带，Pb、Zn、Sb、Ni、Ag、As为2 级浓度带；F 规模较大，极大值为6825×10-6，均值为1525.41×10-6，是主要成矿元素。

区内构造活动较为强烈，侵入岩发育，异常主要分布在石炭纪侵入岩体上，主要岩性为石英二长闪长岩、二长花岗岩、花岗闪长岩和正长花岗岩。异常西南部有侏罗纪玛尼吐组和青白口系佳疙疸组出露，岩性分别为粗面岩、英安质角砾熔岩及粉砂质板岩、绢云母千枚岩。

对该异常区进行实地踏勘并对氟元素异常浓集中心进行了综合剖面测量。该异常区东部石英脉较发育，岩石硅化强烈，视极化率为1%～5.4%，视电阻率呈中阻高级化特征，与F 元素异常高值相吻合，且该处Pb、Zn 元素均有异常；西南部发现一组萤石矿化石英脉，脉宽约1m，萤石矿脉处视极化率未见明显变化，视电阻率呈低阻异常，F 元素异常明显。综合分析认为异常的形成与热液活动有关，主要成矿元素为F、Pb、Zn。

4.2 找矿远景区

根据研究区元素地球化学特征以及综合异常分析，结合成矿地质条件和找矿标志，划分成矿远景区2 处（图4）。

4.2.1 上库力农牧场第一生产队萤石矿找矿远景区

该找矿远景区位于研究区东南部，面积约43.02km2。该区出露地层主要有青白口系佳疙疸组、侏罗系塔木兰沟组、满克头鄂博组和玛尼吐组，侵入岩为石炭纪正长花岗岩、石英二长闪长岩以及侏罗纪闪长岩、二长闪长岩，主要为中-酸性侵入岩。该区内包含AP1、AP3、AP7 三个综合异常，Au、Mo、Bi、Sb、F 表现出较高的异常衬度和NAP 值，其中Au 最高值为161×10-9，Mo最高值为7.91×10-6，Bi 最高值为5.49×10-6，Sb 最高值为6.24×10-6，F 最高值为24023×10-6。

元素地球化学特征显示Au异常与Bi-Sb-Mo-F 综合异常共生，浓集中心明显，异常套合较好，异常主要集中在侏罗纪岩层及石炭纪侵入岩和侏罗纪侵入岩中，表明异常形成应与构造热液活动和岩浆热液活动有关。通过异常检查发现，该区内发育闪长岩脉和石英岩脉，发现有硅化、褐铁矿化以及多处萤石矿（化）体，围岩多具硅化和高岭土化及微弱的萤石矿化。AP1 综合异常区东部侏罗纪闪长岩中发现一条矿化蚀变带，蚀变带中可见3 处萤石矿化；西南部佳疙疸组发现闪长岩脉、多条石英脉及萤石矿化石英脉一条；西部塔木兰沟组中发现一条闪长岩岩脉。AP3 综合异常区F 元素异常极值点处植被发育，基岩裸露较差，未发现矿化蚀变线索，但剖面测量发现石英晶簇及石英脉滚石，其上可见萤石脉。AP7 综合异常区西南部石炭纪细中粒石英二长闪长岩内发现一条闪长岩脉，围岩多具硅化和高岭土化及微弱萤石矿化，剖面中发现萤石脉滚石及石英晶簇。

上库力农牧场第一生产队萤石矿找矿远景区区内构造发育，构造线方向主要为北西向及北北东向，区内萤石矿体均受断裂构造控制。该区1∶5 万化探异常明显，氟元素浓集明显：地表发现多处硅化蚀变带，且多处萤石矿化达工业规模，成矿条件较好，因此该远景区具有寻找萤石矿的潜力，有良好的找矿远景。

4.2.2 敦达库力萤石矿找矿远景区

该找矿远景区位于研究区南部，总体东西向展布，面积约36.81km2。该区主要为石炭纪和侏罗纪侵入岩，有较小面积的佳疙疸组和玛尼吐组岩层出露。包含AP5、AP6 两个综合异常，Pb、Zn、Ag、Mo、F 表现出较高的异常衬度和NAP值，其中Pb 最高值为1169×10-6，Zn 最高值为1040×10-6，Ag 最高值为1.64×10-6，Mo 最高值为13.4×10-6，F 最高值为15118×10-6。

该区异常主要出露于石炭纪正长花岗岩、石炭纪黑云母正长花岗岩、石炭纪正长岩和侏罗纪黑云母二长岩中，表明该区地球动力学条件较好，含矿流体通道畅通[7]，异常形成应与岩浆多期热液活动有关；主要异常元素涵盖高中低温元素，表明该区具有多期成矿热液叠加富集作用[20]。该区中F 元素异常主要分布在侏罗纪侵入岩中，异常面积为0.97km2，浓度分带明显；Pb、Zn、Ag等元素异常分布范围较广，以Pb 为主，伴生元素为Ag、Zn、Mo，各元素异常套合较好，浓度分带明显。区内AP5 综合异常区东部石炭纪正长岩中见多条广泛侵入的石英脉，普遍存在硅化现象；西南部上侏罗统玛尼吐组火山岩中发育一组萤石矿化石英脉，脉宽约1m，剖面裂隙面可见萤石颗粒。AP6 综合异常区侏罗纪中细粒黑云母二长岩内可见高岭土化现象，异常单剖面检查中发现一条萤石矿化硅化蚀变岩脉。因此该区具有良好的萤石矿找矿前景，可进一步开展工作。

5 结论

（1）通过1∶5 万土壤地球化学测量，查明了956.6 高地幅南部区域17 种元素的地球化学特征，其中有利成矿元素为Au、Pb、F、Ag、Bi、Sb、As、Hg、Mo、Zn，元素主要富集区域为青白口系佳疙疸组以及石炭纪侵入岩和侏罗纪侵入岩，今后地质勘查工作中可着重开展Pb、F 等元素的找矿工作。

（2）通过元素地球化学特征以及综合异常分析，结合成矿地质条件，明确了该区找矿方向，划分上库力农牧场第一生产队和敦达库力2 处萤石矿找矿远景区。

（3）上库力农牧场第一生产队萤石矿找矿远景区内发现多处萤石矿（化）点和矿化线索，表明研究区具有较好的萤石矿找矿前景。