額爾古納地區農牧場一隊土壤地球化學特征及找礦方向?

李津 代曉光 李健 米拓 李雪

中化地質礦山總局地質研究院，北京 100101

內蒙古額爾古納市上庫力地區位于濱太平洋成礦域，大興安嶺成礦省、新巴爾虎右旗-根河（拉張區）Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-螢石-煤-（鈾）成礦帶、額爾古納Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-螢石成礦亞帶和陳巴爾虎旗-根河Au-Fe-Zn-黃鐵礦-螢石成礦亞帶[1]，大興安嶺西坡多種礦床遠景區[2]東緣，處于有利的成礦部位。該區開展的1∶20 萬區域地質測量顯示Ag、As、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sn、W、Zn、F 等元素多處地球化學異常，且發現多個中小型螢石礦床[1,3-4]，具有良好的找礦遠景。本次研究依據該區內成礦條件較好的農牧場一隊開展的1∶5 萬土壤地球化學測量工作，總結元素地球化學特征及異常特征，并在此基礎上進行找礦預測。

1 地質概況

額爾古納地區位于內蒙古自治區東北部，華北板塊與西伯利亞板塊之間，跨中蒙古-額爾古納微板塊和興安微板塊，二者以得爾布干斷裂帶為界[5]。區域構造演化經加里東期、華力西期、燕山期多期構造活動影響，中生代火山巖疊加在早期結晶或褶皺基底之上，形成了良好的成礦地質條件[6-7]。各個時期斷裂構造均有發育，其中石炭紀及侏羅紀構造變動表現最為強烈，褶皺及斷裂發育，巖漿活動頻繁而廣泛。整體看，區內主要以斷裂構造為主，褶皺構造次之，總體構造呈北東向展布，構造輪廓清楚。

本次研究區內出露地層有：新元古界青白口系佳疙疸組（Qnj），面積較小，由一套區域變質巖組成，與上侏羅統瑪尼吐組及中侏羅統塔木蘭溝組呈角度不整合接觸，被石炭紀正長花崗巖及花崗閃長巖侵入[8]；中侏羅統塔木蘭溝組（J2tm），區域內廣泛分布，主要由偏堿性的中、基性熔巖及碎屑巖組成[9]；上侏羅統滿克頭鄂博組（J3mk），區域內廣泛分布，為一套灰白、灰黃色和灰紫色流紋質熔巖及火山碎屑巖；上侏羅統瑪尼吐組（J3mn），區域內分布廣泛，主要巖性為英安巖、粗面質熔巖；下白堊統白音高老組（K1b），廣泛出露，主要由上部的礫巖、砂礫巖、砂巖以及下部的流紋質火山碎屑巖、熔結凝灰巖組成。

研究區巖漿活動較為頻繁，主要包括以酸性侵入巖為主的石炭紀侵入巖和以中-酸性侵入巖為主的侏羅紀侵入巖。由于受區域構造控制，侵入巖總體呈北東向展布。石炭紀侵入巖巖石類型主要有正長花崗巖、黑云母正長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、正長巖以及石英二長閃長巖；侏羅紀侵入巖巖石類型主要有閃長巖、黑云母二長巖以及二長閃長巖。本地區礦產的生成與地質構造和巖漿活動緊密相關。

2 樣品采集與分析

本次研究區地處半干旱中低山丘陵景觀區，區內水系發育，除在溝谷底部和洼地有第四系分布外，均為基巖裸露區，適宜開展土壤測量工作。本次研究區面積200km2，采集樣品總數1906件，重復樣44 件，平均采樣密度為9.5 點/km2，采樣粒級-4.75～+0.42mm，過篩后樣品質量不小于150g。樣品分析測試工作由中化地質礦山總局中心實驗室完成，共計17 種元素，分別為As、Ba、Cu、F、Hg、Mn、Mo、Pb、Sb、Sr、Zn、Ag、Au、Bi、Ni、Sn、Ti。樣品分析方法檢出限、精密度、準確度均符合《地球化學普查規范（1∶50000）》[10]，報出率達到90%以上，樣品測試結果可靠。

3 元素地球化學特征

3.1 元素總體含量特征

根據樣品分析結果，對各元素原始數據及剔除離群數據后的最大值、平均值、標準偏差和變異系數等參數進行了統計，各元素地球化學特征參數見表1。

表1 研究區元素地球化學特征參數Table 1 Geochemical parameters of elements in study area

從表1 可知，與內蒙古1∶20 萬喜桂圖旗幅區域化探元素背景值相比，各元素富集系數為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 元素含量與20 萬區域元素背景基本一致；Sr元素含量偏低。

原始數據變異系數Cv0反映了原始數據元素的離散強度[11]。Au、F、Pb 變異系數大于1，表現出極強分異特征；Ag、Bi、Mo、Sb、As、Hg、Sr、Zn 變異系數大于0.5，表現出強分異特征，Ni、Cu、Ti、Sn、Mn、Ba 分異系數小于0.5，分布較均勻。背景數據Cv 反映了背景數據元素的離散強度，用Cv0/Cv 反映背景擬合處理對離散群的特高值和特低值的削平程度，利用Cv0/Cv-Cv0圖解反映元素含量變化程度、高強度數據多少，從而進一步反映富集成礦的可能性[12-13]。圖1 顯示，研究區內分異程度強、高強數據多的元素有Au、F、Pb，其次為Ag、Bi、Zn、Mo、Sb、As、Hg 等，可作為指示元素。

圖1 研究區17 種元素變異系數解釋分異程度圖Fig.1 Plot of difference degree of 17 elements in study area by the coefficient variation

綜上所述，元素富集系數越大說明元素相對背景值含量越高，越有利于富集成礦；元素變異系數越大，說明元素分異越明顯，越利于局部富集成礦?？刹捎谩霸氐厍蚧瘜W成礦有利度（Z）”參數來表示元素成礦的可能性[14-15]。由表2 可以看出，本研究區內有利成礦元素為Au、Pb、F、Ag、Bi、Sb、As、Hg、Mo、Zn，可重點圍繞開展找礦評價工作。

表2 研究區元素成礦有利度表Table 2 Profitablity list of element mineralization in the study area

3.2 不同地質單元元素分布特征

對研究區內不同地質單元土壤樣品進行了地球化學特征參數統計，發現各元素在不同地質單元中有一定的差異（表3）。Au 元素在各地層都表現出較強-強的分異性。佳疙疸組、石炭紀侵入巖以及侏羅紀侵入巖與全區背景值相比，多種元素表現出富集以及較強-強分異性。根據各元素在不同地質單元中富集系數（Kk）以及變異系數（Cv0）可以得出，在佳疙疸組可重點關注Au、F 等元素，石炭紀侵入巖可重點關注As、Au、Bi、F、Pb、Sb 等元素成礦，侏羅紀侵入巖可重點關注Ag、Au、Bi、F、Pb、Zn 等元素成礦。

依據區內構造發展的階段性及其相應成礦作用的特點，結合本區成礦地質條件以及元素的豐度演化規律，可以推斷：在青白口紀，以構造變質作用為主要特點，將熱液中Au、F 元素帶到有利地段發生富集；石炭紀以酸性巖漿侵入作用為特點，將熱液中富含的Au、F、Pb 元素帶入有利地段發生富集；侏羅紀以中、酸性巖漿噴出作用及后期構造作用為特點，將熱液中富含的Au、F、Pb、Mo、Zn 等元素帶入有利地段發生富集。

3.3 相關性特征

R 型聚類分析能夠顯示元素在地質環境中的聚合趨勢、成因聯系，從而反映元素組合之間的親疏關系[12,16-17]。本次對研究區內1906 件土壤樣品中17 種元素做R 型聚類分析（圖2），以19.5相關系數為界，可以將17 種元素劃分為三組：第一組為Pb、Zn、Ag、Sn、Mn、As、Hg、Au 元素組合，主要與中低溫熱液活動有關；第二組為Bi、Sb、Mo、F 元素組合，主要與構造斷裂熱液活動有關；第三組為Cu、Ni、Ti、Ba、Sr 元素組合，主要與堿性環境熱液活動有關。

圖2 研究區元素聚類分析圖Fig.2 Cluster analysis diagram of elements in the study area

3.4 氟元素異常特征

根據本研究區土壤地球化學分析數據統計，F 元素在本研究區最高值為24023×10-6，最低值為166×10-6，平均值為650.07×10-6，變異系數Cv0為1.45，在本區表現為強分析特征；元素地球化學成礦有利度為1.41，為有利成礦元素。根據不同地質單元中F 元素地球化學特征參數可以看出，F 元素在佳疙疸組、侏羅紀侵入巖以及石炭紀侵入巖中變異系數和富集系數均大于1，表現出富集現象。

異常區（＞3200×10-6）：若干零星分布。主要分布在石炭紀石英二長閃長巖、二長閃長巖、閃長巖、二長花崗巖，青白口系佳疙疸組絹云母石英片巖、粉砂質板巖、含粉砂質泥質絹云千枚巖、絹云母石英片巖以及侏羅紀黑云母二長巖中，少量分布在侏羅系塔木蘭溝組玄武巖中（圖3）。F元素異常分布與巖漿活動有較大關系，異常主要分布于酸性巖漿巖、中性巖漿巖及其接觸帶上；從時間上看，燕山中晚期的酸-中酸性巖漿活動與成礦密切相關[1]。

4 綜合異常特征及評價

4.1 元素綜合異常特征

據上述分析，研究區內主要成礦元素為Au、F、Pb，其余為成礦指示元素和伴生元素。區內17種元素含量近似符合對數正態分布，采用logT（異常下限值）=logX（背景平均值）+2logS（標準離差）求出異常下限值，圈定單元素異常441 個。在此基礎上，以地質背景為基礎，將各元素異常進行疊繪，結合異常重疊形態及強度、濃度分帶等因素進行評價，圈定出在空間、成因上有明顯聯系的元素異常疊加部分，得出綜合異常圈定[18]。本研究區共圈定出綜合異常7 處（圖4）。采用綜合異常評序法[19]對研究區內7 處綜合異常進行評序，按照異常分類，研究區可劃分出乙類異常5個，即AP1、AP3、AP5、AP6、AP7，丙類異常2 個，即AP2、AP4。

圖4 研究區地球化學綜合異常及找礦遠景區劃分圖Fig.4 Map of Comprehensive abnormalities and prospective area in the study area

4.1.1 AP1 綜合異常

綜合異常 AP1 位于研究區東部，面積17.50km2，Au、F、Sb、Bi 等元素具有三級濃度分帶。Au 平均強度為10.99×10-9，最高強度為161.00×10-9，濃集中心較明顯；F 異常面積達3.54km2，平均強度為1848.25×10-6，最高強度為24023.00×10-6，濃集中心較明顯。

綜合異常區內由老到新依次出露青白口系佳疙疸組（Qnj）、中侏羅統塔木蘭溝組（J2tm）、上侏羅統滿克頭鄂博組（J3mk）和瑪尼吐組（J3mn），中南部有大規模的石炭紀正長花崗巖、石英二長閃長巖侵入，東部有侏羅系二長閃長巖及閃長巖侵入。區內構造簡單，主要為北西向及北北東向。

對該異常區進行實地踏勘并對氟元素異常濃集中心進行化探剖面測量。在該區東部侏羅紀細粒閃長巖中發現一條礦化蝕變帶，蝕變帶中可見3 處螢石礦化，受近東西向構造控制，主要呈浸染狀和脈狀產出，脈寬3～10cm；西南部佳疙疸組發現閃長巖脈、多條石英脈以及螢石礦化石英脈一條，螢石礦化石英脈脈寬0.1～0.5m，螢石主要賦存于石英脈中，與螢石成礦關系密切。在發現螢石礦化處施工探槽6 條，礦石類型均為石英-螢石型，礦石礦物螢石顏色多為紫色和淺綠色，角礫狀構造。礦體與圍巖界線清楚，圍巖蝕變有硅化、褐鐵礦化和高嶺土化。礦體CaF2品位均大于30%。

該區F 元素等相關元素濃集明顯，地表礦化蝕變發育，元素異常與地表硅化蝕變、石英脈及螢石礦化較吻合，推測異常為礦化蝕變引起，具備尋找螢石礦的地質-地球化學條件。

4.1.2 AP5 綜合異常

綜合異常AP5 位于研究區西南部，呈不規則狀，由F、Mo、Bi、Pb、Zn、Sb、Sn、Ag、Cu、Ni、As、Mn 元素組成，面積為6.62km2。其中Mo、F、Bi 元素為3 級濃度帶，Pb、Zn、Sb、Ni、Ag、As為2 級濃度帶；F 規模較大，極大值為6825×10-6，均值為1525.41×10-6，是主要成礦元素。

區內構造活動較為強烈，侵入巖發育，異常主要分布在石炭紀侵入巖體上，主要巖性為石英二長閃長巖、二長花崗巖、花崗閃長巖和正長花崗巖。異常西南部有侏羅紀瑪尼吐組和青白口系佳疙疸組出露，巖性分別為粗面巖、英安質角礫熔巖及粉砂質板巖、絹云母千枚巖。

對該異常區進行實地踏勘并對氟元素異常濃集中心進行了綜合剖面測量。該異常區東部石英脈較發育，巖石硅化強烈，視極化率為1%～5.4%，視電阻率呈中阻高級化特征，與F 元素異常高值相吻合，且該處Pb、Zn 元素均有異常；西南部發現一組螢石礦化石英脈，脈寬約1m，螢石礦脈處視極化率未見明顯變化，視電阻率呈低阻異常，F 元素異常明顯。綜合分析認為異常的形成與熱液活動有關，主要成礦元素為F、Pb、Zn。

4.2 找礦遠景區

根據研究區元素地球化學特征以及綜合異常分析，結合成礦地質條件和找礦標志，劃分成礦遠景區2 處（圖4）。

4.2.1 上庫力農牧場第一生產隊螢石礦找礦遠景區

該找礦遠景區位于研究區東南部，面積約43.02km2。該區出露地層主要有青白口系佳疙疸組、侏羅系塔木蘭溝組、滿克頭鄂博組和瑪尼吐組，侵入巖為石炭紀正長花崗巖、石英二長閃長巖以及侏羅紀閃長巖、二長閃長巖，主要為中-酸性侵入巖。該區內包含AP1、AP3、AP7 三個綜合異常，Au、Mo、Bi、Sb、F 表現出較高的異常襯度和NAP 值，其中Au 最高值為161×10-9，Mo最高值為7.91×10-6，Bi 最高值為5.49×10-6，Sb 最高值為6.24×10-6，F 最高值為24023×10-6。

元素地球化學特征顯示Au異常與Bi-Sb-Mo-F 綜合異常共生，濃集中心明顯，異常套合較好，異常主要集中在侏羅紀巖層及石炭紀侵入巖和侏羅紀侵入巖中，表明異常形成應與構造熱液活動和巖漿熱液活動有關。通過異常檢查發現，該區內發育閃長巖脈和石英巖脈，發現有硅化、褐鐵礦化以及多處螢石礦（化）體，圍巖多具硅化和高嶺土化及微弱的螢石礦化。AP1 綜合異常區東部侏羅紀閃長巖中發現一條礦化蝕變帶，蝕變帶中可見3 處螢石礦化；西南部佳疙疸組發現閃長巖脈、多條石英脈及螢石礦化石英脈一條；西部塔木蘭溝組中發現一條閃長巖巖脈。AP3 綜合異常區F 元素異常極值點處植被發育，基巖裸露較差，未發現礦化蝕變線索，但剖面測量發現石英晶簇及石英脈滾石，其上可見螢石脈。AP7 綜合異常區西南部石炭紀細中粒石英二長閃長巖內發現一條閃長巖脈，圍巖多具硅化和高嶺土化及微弱螢石礦化，剖面中發現螢石脈滾石及石英晶簇。

上庫力農牧場第一生產隊螢石礦找礦遠景區區內構造發育，構造線方向主要為北西向及北北東向，區內螢石礦體均受斷裂構造控制。該區1∶5 萬化探異常明顯，氟元素濃集明顯：地表發現多處硅化蝕變帶，且多處螢石礦化達工業規模，成礦條件較好，因此該遠景區具有尋找螢石礦的潛力，有良好的找礦遠景。

4.2.2 敦達庫力螢石礦找礦遠景區

該找礦遠景區位于研究區南部，總體東西向展布，面積約36.81km2。該區主要為石炭紀和侏羅紀侵入巖，有較小面積的佳疙疸組和瑪尼吐組巖層出露。包含AP5、AP6 兩個綜合異常，Pb、Zn、Ag、Mo、F 表現出較高的異常襯度和NAP值，其中Pb 最高值為1169×10-6，Zn 最高值為1040×10-6，Ag 最高值為1.64×10-6，Mo 最高值為13.4×10-6，F 最高值為15118×10-6。

該區異常主要出露于石炭紀正長花崗巖、石炭紀黑云母正長花崗巖、石炭紀正長巖和侏羅紀黑云母二長巖中，表明該區地球動力學條件較好，含礦流體通道暢通[7]，異常形成應與巖漿多期熱液活動有關；主要異常元素涵蓋高中低溫元素，表明該區具有多期成礦熱液疊加富集作用[20]。該區中F 元素異常主要分布在侏羅紀侵入巖中，異常面積為0.97km2，濃度分帶明顯；Pb、Zn、Ag等元素異常分布范圍較廣，以Pb 為主，伴生元素為Ag、Zn、Mo，各元素異常套合較好，濃度分帶明顯。區內AP5 綜合異常區東部石炭紀正長巖中見多條廣泛侵入的石英脈，普遍存在硅化現象；西南部上侏羅統瑪尼吐組火山巖中發育一組螢石礦化石英脈，脈寬約1m，剖面裂隙面可見螢石顆粒。AP6 綜合異常區侏羅紀中細粒黑云母二長巖內可見高嶺土化現象，異常單剖面檢查中發現一條螢石礦化硅化蝕變巖脈。因此該區具有良好的螢石礦找礦前景，可進一步開展工作。

5 結論

（1）通過1∶5 萬土壤地球化學測量，查明了956.6 高地幅南部區域17 種元素的地球化學特征，其中有利成礦元素為Au、Pb、F、Ag、Bi、Sb、As、Hg、Mo、Zn，元素主要富集區域為青白口系佳疙疸組以及石炭紀侵入巖和侏羅紀侵入巖，今后地質勘查工作中可著重開展Pb、F 等元素的找礦工作。

（2）通過元素地球化學特征以及綜合異常分析，結合成礦地質條件，明確了該區找礦方向，劃分上庫力農牧場第一生產隊和敦達庫力2 處螢石礦找礦遠景區。

（3）上庫力農牧場第一生產隊螢石礦找礦遠景區內發現多處螢石礦（化）點和礦化線索，表明研究區具有較好的螢石礦找礦前景。