引用本文
尹国良, 梁科伟, 杨福深, 温丹, 汪岩. 黑龙江省卫星—安全地区水系沉积物测量地球化学特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2017,41(3): 402-409.
YIN Guo-Liang, LIANG Ke-Wei, YANG Fu-Shen, WEN Dan, Wang Yan. A discussion on the geochemical characteristics of stream sediments and ore-prospecting orientation in Weixing-Anquan area of Heilongjiang Province[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2017,41(3): 402-409.
Doi:10.11720/wtyht.2017.3.03  
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黑龙江省卫星—安全地区水系沉积物测量地球化学特征及找矿方向
尹国良1, 梁科伟1, 杨福深1, 温丹1, 汪岩2
1.黑龙江省地质调查研究总院,黑龙江 哈尔滨 150036
2.沈阳地质矿产研究所,辽宁 沈阳 110034

作者简介: 尹国良(1965-),男,黑龙江省肇东人,地质高级工程师,1988年毕业于成都地质学院,长期从事区域地质调查、矿产勘查及地球化学找矿工作。Email:in365@sina.com

收稿日期: 2016-06-24
基金: 黑龙江省2005年矿产资源补偿费项目“黑龙江省伊春市卫星林场、安全幅1:5万区域地质矿产调查”(HLJKD2005-11)
摘要

鹿鸣钼矿床位于黑龙江省卫星—安全地区,该地区水系沉积物发育。引入了常用的统计学方法,对鹿鸣钼矿床所在的卫星—安全地区水系沉积物地球化学特征与成矿关系进行了研究,得出结论:① Mo形成大型矿床的可能性最大;Au也有成矿的可能,但规模不会太大。② Mo与Sb、Cu、Pb、 Zn、 W属于同一因子,Mo经历了多期次成矿;Au与Ag及As属于同一因子。③ 通过对水系沉积物异常的研究,划分了4个成矿远景区,并新发现了钼矿体,印证了本区Mo的找矿前景良好。

关键词: 水系沉积物测量; 找矿方向; 钼矿床; 卫星—安全地区
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2017)03-0402-08
A discussion on the geochemical characteristics of stream sediments and ore-prospecting orientation in Weixing-Anquan area of Heilongjiang Province
YIN Guo-Liang1, LIANG Ke-Wei1, YANG Fu-Shen1, WEN Dan1, Wang Yan2
1. Research Institute of Geological Survey of Heilongjiang Province, Harbin 150036, China
2. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources, Shenyang 110034, China
Abstract

The Luming molybdenum deposit is located in Weixing-Anquan area of Heilongjiang Province, where stream sediments are well-developed. This paper introduces the popular statistical method which investigates the relationship between geochemical characteristics of stream sediments and mineralization. Some conclusions have been reached : ① Mo is most likely to form large deposits; Au may form ore deposits, but the size will not be large. ② Mo and Sb, Cu, Pb, Zn W belong to the same factor, and Mo has experienced multi-period mineralization; Au, Ag and As belong to the same factor. ③ The authors chose 4 mineralization prospective areas to study stream sediment anomaly and found a new Mo orebody, which suggests that this area has good ore-search prospects of Mo deposits.

Keyword: stream sediment survey; ore-prospecting orientation; Weixing-Anquan
0 引言

鹿鸣钼矿床位于小兴安岭— 张广才岭多金属成矿带西北部之翠宏山— 二股铁、有色金属成矿亚带内, 钼及多金属成矿潜力巨大[1], 前人对该区的水系沉积物异常与成矿关系研究程度较低。笔者从鹿鸣钼矿床所在卫星— 安全地区水系沉积物异常入手, 结合地质背景, 引入了浓幅分位方法, 判断该区的主成矿元素; 采用SPSS软件对主成矿元素进行了因子分析, 确定主成矿元素之间的相互关系, 并阐述各主成矿元素的空间分布特征, 对找矿方向作出了初步探讨, 以期对本区找矿工作有所借鉴。

1 地质概况

研究区位于Ⅲ 级构造单元小兴安岭— 松嫩地块内, 属伊春— 延寿地槽褶皱系[2]。区内地层主要为中生界侏罗系二浪河组(J1er), 岩性为中— 中酸性火山岩及其碎屑岩; 帽儿山组(J3mr), 岩性为中酸性火山岩及其碎屑岩。白垩系淘淇河组(K1t), 岩性为河湖相砾岩、砂砾岩及砂岩。第四系全新统, 为低河漫滩现代河流冲积物。区内侵入岩主要为中奥陶世侵入岩、晚三叠世— 早侏罗世侵入岩和早白垩世侵入岩。 构造以脆性断裂构造为特征, 构造线方向总体呈NE向展布, 其次为NW向和近SN向[3 -4]。

研究区位于小兴安岭— 张广才岭多金属成矿带西北部之翠宏山— 二股铁、有色金属成矿亚带的中南段, 区域成矿作用主要有三期, 为加里东中期、印支晚期和燕山期, 区内已发现鹿鸣大型钼矿床, 另见金及银铅矿点。NE和NNE向构造属控矿构造, 基本控制了本区矿(化)体的展布方向。钼矿主要存在于中细粒似斑状黑云母二长花岗岩中[1] (图1)。

图1 卫星— 安全地区地质概况(a)及区域地质(b)

2 水系沉积物样品采集及分析方法

在全国Ⅰ 级景观区分布图上, 研究区位于小兴安岭南段, 地势北高南低, 平均海拔700 m, 相对高差200~500 m, 属黑龙江森林沼泽区小兴安岭— 张广才岭中— 低山亚景观类型[5], 覆盖严重, 一级水系较发育, 适合开展水系沉积物测量工作。

根据地球化学普查规范[6]要求和测区的地貌景观特征, 在剔除三级水系和不可采区后, 样品采样点设计在一级、二级水系和适量的三级水系, 平均采样密度确定为4~5个样/km2。全部采用GPS定位, 野外定点与设计点误差不超过50 m。采样部位选择在碎屑物质易于沉积处, 如河床底部或河道岸边与水面接触处, 水流变缓处、停滞处。本次采样的成分确定为粗砂、中砂及少量细砂。由于本区为森林沼泽区, 水系沉积物中含有大量的有机质成分, 采样时采用“ 漂洗法” 剔除有机质及铁锰类氢氧化物的影响。在采样点附近水系上下20~30 m范围内多点采集, 组合成一个样品。样品原始质量大于1 000 g, 晒干后过筛, 截取-10~+60目的自然粒级过筛[7, 8, 9], 用天平称取150 g样品, 装入带有编号的纸袋。每50个一小批分析号中随机插入4个二级标准样、1个重复样。

依据项目任务书要求, 分析项目为主成矿元素Au、 Ag、Cu、 Pb、 Zn、 W、 Mo及Au的指示元素As、Sb。样品分析工作由黑龙江省地质矿产测试所承担, 其中Au测试方法为化学光谱法, 内检合格率为100%; Ag测试方法为发射光谱法; As测试方法为原子荧光法; Cu、Pb、Zn测试方法为原子吸收法; W钼测试方法为极谱法; 分析质量满足规范要求。

在上述实验数据合格的情况下, 对分析数据进行正态分布检验, 制作直方图, 进而制作地球化学图[6]。

根据测区地质背景, 划分子区, 采用对数法计算背景平均值及异常下限。连续剔除平均值加(减)3倍标准离差以外的数据点, 取背景数据的平均值与2倍标准离差之和为异常下限。根据元素的伴生规律, 对各元素的异常进行组合, 两种以上异常套合在一起为一个组合异常。

3 地球化学特征
3.1 元素背景及分异特征

笔者收集了铁力— 逊克地区48个图幅的1:5万水系沉积物测量数据, 选择适当的方法调平数据, 调平的原则是:在尽量保留数据原貌的基础上消除数据系统误差, 调平后的数据成果图应能客观真实地反映区域地质情况和区域成矿规律。以修编后的1:5万区域地质图为基础划分地质子区, 以对数方法计算地球化学参数, 包括背景平均值、标准离差、变异系数、异常下限等。经计算, 各元素的偏度和峰度在各子区均小于1, 均服从对数正态分布[10, 11]。

为了说明元素在区内的背景分布特征, 现将研究区内各元素的背景平均值与铁力— 逊克地区水系沉积物背景平均值作对比(表1)。

表1 卫星— 安全地区与铁力— 逊克地区元素丰度值对比

相对铁力— 逊克地区平均值来说, 研究区Mo、W、Pb、As等较富集, Au、Ag 、Sb略高或接近平均值, 而Cu、Zn等则在研究区中较贫化。区内已知矿床有鹿鸣大型钼矿床, 这与表1的结论一致。

用元素数据的变异系数来了解成矿的可能性, 用研究区内各元素的变异系数(Cv1)和铁力— 逊克地区背景数据的变异系数(Cv2)来反映两类数据的离散程度, 以Cv1/ Cv2反映背景拟合处理时离散值的削平程度, 利用Cv1和Cv1/Cv2制作变异系数图解[12](图2 )。从图解中可以看出, Au变异系数为2.243, 变异系数比达到了70以上, 但其高值极少, 说明形成大型矿床的可能性不大。

图2 卫星— 安全地区水系沉积物元素变异系数解释

Mo高强数据极多, 变异系数为1.569, 变异系数比为4.61, 预示在本区Mo的成矿十分有利, 且除了鹿鸣大型钼矿床等已有钼矿外, 还很有可能发现新的钼矿点、矿化点。

W、As、Sb 、Cu、Ag、Pb 、Zn高强数据不多, 变异系数均小于1.5, 变异系数比在3以下, 说明成矿可能性不大。

3.2 成矿元素的确定

研究区位于小兴安岭— 张广才岭多金属成矿带上, 区内地质背景主要为上三叠世— 下侏罗世二长花岗岩, 为钼成矿提供了物质基础。

区内主要矿产有鹿鸣大型钼矿床、翠岭小型钼矿床及多个钼矿点、矿化点, 另外还见有银铅、金矿化点。2003年, 对鹿鸣地区开展了1:2万土壤测量工作, 共分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Bi 8种元素, 其中惟独Mo表现出明显的双峰结构, 甚至出现了的3~4峰结构, 表明矿区内Mo在一次背景场上叠加了第二次或第三、四次的热液活动, 是成矿作用的直接显示。土壤异常中鹿03HT-1组合异常找矿前景较好, 由Mo-1、Cu-1、W-8、W-3、Au-1、W-1 、W-27个异常组成, 其中Mo、Cu、W异常套合好, 具有明显的浓集中心。Mo-1面积0.630 km2, 极大值175.8× 10-6, 平均值36.2× 10-6, 衬度值2.598, 规模 1.636, 具内带; Cu-1面积0.3436 km2, 极大值 265.1× 10-6, 平均值55.0× 10-6, 衬度值1.815, 规模0.624, 具中带; W-8面积0.0627 km2, 极大值61.7× 10-6, 平均值17.7× 10-6, 衬度值3.26, 规模0.205, 具内带。经查证, 发现了厚大的工业钼矿体[13, 14]。从前期找矿成果看, Mo为本区主要成矿元素。

利用浓幅分位值对研究区9种元素分别计算其峰值、高端剔除数量、高端剔除限及大于1/2浓幅的个数、大于1/4浓幅的个数、大于1/8浓幅的个数(表2), 其中某元素的高端剔除数量是指确定该元素的背景值时, 大于背景值加3倍标准离差而被剔除的数量, 剔除数量的多少反映了高含量元素的富集情况, 所以该元素高端剔除数量越多, 越利于成矿[15]。表1中元素高端剔除数大于30的有Mo、Ag、As、Pb、Zn、W, 说明上述元素成矿可能性较大。这一点与鹿鸣钼矿床地球化学异常特征一致。

表2 卫星— 安全地区水系沉积物元素浓幅分位值

大于1/2浓幅分位值的元素含量数越多, 表示达到矿石级元素含量数越多; 而元素高端剔除数则反映后期成矿地质作用的叠加。从表1可以看出, Mo高端剔除数为35个, 大于1/2浓幅分位值样数有52个, 位于1/2~1/4浓幅分位值样数有89个, 位于1/4~1/8浓幅分位值样数有103个; 而其他元素大于1/2浓幅分位值样数不超过5个, Au、 Ag、As、 Sb、 Zn大于1/2浓幅分位值样数甚至为0, 位于1/2~1/4浓幅分位值样数不超过63个; 说明本区主要成矿元素应为Mo, 这与之前的找矿成果是一致的。

综上, 确定得出该区Mo为本区主要成矿元素, 成矿潜力较大。

3.3 元素在不同地质单元中的特征

根据地质特征, 将研究区划分为6个不同的地质单元, 即第四系地质单元(Qh)、下白垩统沉积岩地质单元(K1t)、上侏罗统Ⅱ 段火山岩地质单元(J3mr2)、上侏罗统Ⅰ 段火山岩地质单元(J3mr1)、下侏罗统火山岩地质单元(J1er)及花岗岩地质单元(T3-J1η γ )。对各地质单元中水系沉积物数据进行统计, 采用对数法计算背景平均值及异常下限, 连续剔除平均值加(减)3倍标准离差以外的数据点, 取背景数据的平均值与2倍标准离差之和为异常下限, 了解元素分布特征, 并作了偏度、峰度检验。

在下白垩统沉积岩地质单元中, Ag、Zn服从对数正态分布; 上侏罗统Ⅱ 段火山岩地质单元中, Zn服从对数正态分布; 花岗岩地质单元中, As服从对数正态分布。同时, Mo在花岗岩地质单元中出现多峰分布, 说明在这一地质单元中可能存在多期地质作用, 使Mo发生重新分配, 分布型式发生了改变, 造成多峰现象, 这对矿床的形成是极为有利的。

元素在不同地质单元中的特征见表3 。从表3中可以看出, 下白垩统淘淇河组(K1t)找矿潜力较大的元素是Au、Mo、 Cu、Pb、 Zn; 上侏罗统帽儿山组Ⅱ 段(J3mr2)找矿潜力较大的元素是Au、 Cu、Pb、 Zn、Sb; 上侏罗统帽儿山组Ⅰ 段(J3mr1)找矿潜力较大的元素是Au、 Cu、Pb、 Zn、Sb; 下侏罗统二浪河组(J1er)找矿潜力较大的元素是W、 Cu、Pb、 Zn、As; 上三叠统— 下侏罗统二长花岗岩(T3-J1η γ )找矿潜力较大并已发现成矿证据的元素是Mo。

表3 卫星— 安全地区不同地质单元元素特征值
3.4 元素组合特征

3.4.1 相关性分析

由R型聚类分析谱系(图3)可以看出, 在r=0.88的水平上, 整个研究区的元素可分为2簇。元素的相关性表明:Au、Ag, As的相关性最为密切, 区内的主要成矿元素Mo与W、Cu、Pb、Sb、Zn关系密切。

图3 卫星— 安全地区元素R型聚类分析谱系

3.4.2 因子分析

对研究区内所有样品的原始测量数据进行标准化处理后[16], 利用SPSS统计软件进行了因子分析[17]。首先得到Bartlett球度检验和KMO检验分析结果, 见表4。可以看出, KMO检验值为 0.742, Bartlett球度检验统计量为69 178.150, 在自由度为36的条件下, 概率P值为0, 因此, 通过Bartlett球度检验和KMO检验表明, 本区数据适合作因子分析[18, 19]。

表4 Bartlett球度检验和KMO检验分析

通过因子分析求出相关系数矩阵的特征值, 根据特征值大于1和方差累计贡献率大于63%合理提取公共因子, 共提取2个公共因子(表5 、表6)。这2个公共因子解释了原9种变量总方差的 94.547%的信息, 且旋转前后总的累计贡献率没有发生变化, 这表明总有信息量没有发生变化, 因子分析的效果好。

表5 卫星— 安全地区R型因子分析特征值和累计方差 贡献率
表6 卫星— 安全地区正交旋转后的因子载荷矩阵

因子F1的元素组合为Sb、Cu、Pb、 Zn、W和Mo, 其中Cu、Pb、Zn反映了中温热液矿化, W和Mo反映了高温热液矿化, 而Mo是本区最主要的成矿元素, 说明本区经历了多期次成矿。

因子F2的元素组合为Au、Ag及As, 其中As是Au的伴生元素, Au、Ag、As反映了低温热液矿化。

3.5 元素地球化学场的空间展布特征

区内发现的矿床、矿点均分布于甲类异常或部分乙类异常中, 矿产产出与异常密切相关(图4)。

图4 卫星— 安全地区远景区预测

W、Mo组合异常主要位于测区中部, 南起鹿鸣林场, 北至新第八林场, 出露地质体为上三叠世— 下侏罗世二长花岗岩、白垩统淘淇河组; 异常面积大, 分带明显, Mo异常可分出内带; 异常规模巨大, 现已发现鹿鸣大型钼矿床, 找矿前景极好。

Cu、Pb、Zn组合异常分布较分散, 较大的异常位于测区中部, 翠岭工段至锅盔顶子一线, 出露地质体为上三叠世— 下侏罗世二长花岗岩、正长花岗岩; 异常面积不大, 连续性差, 分带不明显, 找矿前景一般。

Au、Ag、As、Sb组合异常分布较分散, Au异常零星分布, 面积小, 连续性差, 主要发育于上侏罗统帽儿山组火山岩中; Ag异常呈带状分布, 异常多出露于上二叠统五道岭组及上侏罗统帽儿山组火山岩中; As、Sb在区内呈带状分布。组合异常面积较小, 连续性差, 分带性不好, 找矿前景一般。

4 查证成果

根据地质背景及1:5万水系沉积物异常特征, 在研究区内共划分了4个成矿远景区[20], 分别为鹿鸣钼Ⅰ 级成矿远景区、西北河十九公里钼Ⅰ 级成矿远景区、二十三公里营林所北钼铜金银Ⅱ 级成矿远景区、二十七公里西金砷锑Ⅲ 级成矿远景区, 其中鹿鸣钼Ⅰ 级成矿远景区内出露地层有上侏罗统帽儿山组Ⅱ 段(J3mr2)酸性火山岩及其碎屑岩, 大面积出露的是上三叠世— 下侏罗世二长花岗岩(T3-J1η γ ), NE向及NW向断裂为主要控矿构造, 区内分布以Mo为主的综合异常, 伴生元素主要为W、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Au、Ag等, 各元素异常套合好, Mo、Pb异常具内带, W、Cu、As、Sb、Ag异常具内带, 区内发现有鹿鸣钼矿床、翠岭铜钼多金属矿床2处、钼矿点2处, 找矿前景巨大; 西北河十九公里钼Ⅰ 级成矿远景区内出露地层有上侏罗统帽儿山组Ⅱ 段(J3mr2)酸性火山岩及其碎屑岩, 出露上三叠世— 下侏罗世二长花岗岩(T3-J1η γ ), NE向断裂为主要控矿构造, 区内分布以Mo为主的综合异常, 伴生元素主要为W、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Au、Ag等, 各元素异常套合较好, 区内发现钼矿点1处, 本区找矿前景较好。

由于鹿鸣钼Ⅰ 级成矿远景区有多处他人矿权, 故对西北河十九公里钼Ⅰ 级成矿远景区内的卫06Hs-28Ht-2组合异常进行了查证。现将发现鹿鸣钼矿床的鹿-03-Ht-1组合异常主成矿元素与卫06HS-28Ht-2组合异常主成矿元素进行了对比(表7、表8)。

表7 卫星— 安全地区鹿-03-Ht-1组合异常特征
表8 卫星— 安全地区卫06Hs-28Ht-2组合异常特征

从表7、表8中可以看出, 鹿-03-Ht-1组合异常各项指标均明显优于卫06Hs-28Ht-2组合异常, 其原因如下:一是鹿-03-Ht-1组合异常位于已知大型钼矿上, 其主成矿元素各项指标必然十分优秀; 二是由于工作图幅所限, 卫06HS-28Ht-2组合异常南部未封闭, 致使其面积、衬度均小于鹿-03-Ht-1组合异常。从主成矿元素看, 卫06HS-28Ht-2组合异常中Mo-5异常呈不规则状近SN向展布, 南侧向图外延伸, 未封闭, 异常面积约0.076 km2, 极大值为74.6× 10-6, 是全区内最高值, 异常具2处浓集内带, 异常点数为8个, 平均值为28.63× 10-6, 标准离差25.57, 衬度值为1.363, 与W异常套合较好, 与Cu、Pb等伴生, 具有分带性。从地质背景看, 卫06HS-28Ht-2组合异常出露岩性为上三叠世— 下侏罗世中细粒— 似斑状黑云母二长花岗岩, 异常区受NNE向断裂构造控制, 普遍发育硅化、黄铁矿化和辉钼矿化蚀变, 这和鹿-03-Ht-1的地质背景、矿化蚀变是完全一致的。通过槽探验证, 在卫06HS-28Ht-2组合异常区发现了钼矿体, 矿体总体呈NE向展布, 长约300 m, 最宽6 m, 岩性为似斑状中细粒黑云母二长花岗岩, 见辉钼矿化、硅化及烟灰色黄铁矿化。在所采集的80个化学样品中, 有25个样品达到了边界品位(最高为0.045%), 3个样品结果超过了最低工业品位(最高为0.08%)。矿石品位地表较贫, 品位变化无规律, 这可能是由于下部矿体的含矿热液沿早期形成的裂隙上侵导致的, 所以辉钼矿多分布于裂隙中, 仅在个别岩枝出露地表处达到边界品位。本区的钼矿点和鹿鸣钼矿具有一定的可比性。通过上述分析, 本区找钼矿的前景较好。

5 结论

1) 通过对本区水系沉积物异常的研究, 认为Mo为本区的主成矿元素, 成矿可能性最大; Au也有成矿的可能, 但规模不会太大; 这与前期找矿成果是一致的。

2) Mo与W、Cu、Pb、Sb、Zn关系密切, 本区仍可能存在中小型钨、铜、铅锌矿床。

3) 结合地质背景, 在研究区共划分了4个成矿远景区, 择优对卫06Hs-28Ht-2组合异常进行了查证, 发现了钼矿体, 也印证了本区Mo的找矿前景良好。

The authors have declared that no competing interests exist.

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