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物探与化探, 2025, 49(4): 778-789 doi: 10.11720/wtyht.2025.1382

地质调查资源勘查

内蒙古镶黄旗毕山地区土壤地球化学特征及找矿方向

柴晨晖,, 秦越强, 李朋元, 辛凯, 王建民, 殷嘉乐, 李超群, 原宁波, 郭栋, 孙宇飞,

中国地质调查局 廊坊自然资源综合调查中心, 河北 廊坊 065000

Soil geochemical characteristics and prospecting orientations in the Bishan area, Xianghuang Banner, Inner Mongolia

CHAI Chen-Hui,, QIN Yue-Qiang, LI Peng-Yuan, XIN Kai, WANG Jian-Min, YIN Jia-Le, LI Chao-Qun, YUAN Ning-Bo, GUO Dong, SUN Yu-Fei,

Langfang Natural Resources Comprehensive Survey Center, CGS, Langfang 065000, China

通讯作者: 孙宇飞(1991-),男,工程师,主要从事区域地质矿产、矿山生态修复支撑调查等方面的工作。Email:sunyufei123@qq.com

第一作者: 柴晨晖(1992-),男,工程师,2014年毕业于长春工程学院,主要从事区域地质矿产调查等方面的工作。Email:chai7@126.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2024-09-12   修回日期: 2025-03-7  

基金资助: 中国地质调查局项目“内蒙古化德—商都地区区域地质调查”(DD20230251)

Received: 2024-09-12   Revised: 2025-03-7  

摘要

为优选镶黄旗毕山地区找矿预测靶区,开展1∶1万土壤地球化学测量工作。采用多元统计综合分析方法对研究区土壤中Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mn、Mo、Li、W、Sb、Bi、B、Hg和As共14种元素进行分析,结果表明:研究区土壤中Au、Ag、Pb、Zn、Li、As 6种元素富集程度较高,成矿潜力最大;具有较高含量的元素异常主要受下二叠统三面井组凝灰岩及凝灰质火山角砾岩与花岗岩之外接触带控制;成矿元素主要受NW向断裂构造带控制,硅化、白铁矿化、黄铁矿化、方铅矿化、闪锌矿化等蚀变为找矿主要标志;结合该区成矿地质条件,圈定了综合异常3处,找矿靶区2处,经工程验证发现了Ag矿体。研究显示,土壤地球化学测量方法是成功寻找多金属矿体的关键所在,为后续矿产勘查工作的开展奠定了重要基础。

关键词： 土壤地球化学; 综合异常; 找矿方向; 多金属矿

Abstract

To determine the optimal prospecting target in the Bishan area, Xianghuang Banner, Inner Mongolia, this study conducted a geochemical survey at 1∶10,000 scale. Using multivariable statistical analysis, this study analyzed 14 elements (i.e., Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Mn, Mo, Li, W, Sb, Bi, B, Hg, and As) in soil samples from the study area. The results indicate that six elements, including Au, Ag, Pb, Zn, Li, and As, exhibited high enrichment degrees, suggesting their significant metallogenic potential. The anomalies of high-content elements are principally dictated by the outer contact zone between tuffs/tuffaceous volcanic breccias and granites in the Lower Permian Sanmianjing Formation. The ore-forming elements are primarily controlled by the NW-trending fault zone. Alterations like silicification, binarite, pyrite, galena, and sphalerite alterations serve as principal prospecting markers. Based on the geological conditions for mineralization in the Bishan area, this study delineated three composite anomalies and two prospecting targets, with Ag ore bodies discovered through engineering validation. Soil geochemistry proves crucial for the successful identification of polymetallic ore bodies, thereby providing a significant foundation for subsequent mineral exploration efforts.

Keywords： soil geochemistry; composite anomaly; prospecting orientation; polymetallic ore

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本文引用格式

柴晨晖, 秦越强, 李朋元, 辛凯, 王建民, 殷嘉乐, 李超群, 原宁波, 郭栋, 孙宇飞. 内蒙古镶黄旗毕山地区土壤地球化学特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2025, 49(4): 778-789 doi:10.11720/wtyht.2025.1382

CHAI Chen-Hui, QIN Yue-Qiang, LI Peng-Yuan, XIN Kai, WANG Jian-Min, YIN Jia-Le, LI Chao-Qun, YUAN Ning-Bo, GUO Dong, SUN Yu-Fei. Soil geochemical characteristics and prospecting orientations in the Bishan area, Xianghuang Banner, Inner Mongolia[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(4): 778-789 doi:10.11720/wtyht.2025.1382

0 引言

近年来,随着地球化学研究的深入和国家对矿产资源开发利用需求的增加,土壤地球化学特征的研究变得更加重要[1-2]。运用土壤地球化学测量可以很好地指示出下伏岩层的矿化信息,是寻找隐伏矿体最直观的找矿方法[3]。位于内蒙古镶黄旗新宝拉格镇东南部的毕山地区,大地构造隶属于一级构造单元华北板块,二级构造单元属于华北陆块北缘隆起带,三级构造单元属于白云鄂博裂谷[4-6],地处白云鄂博—商都Au-Fe-Nb-Ag-Cu-Pt-REE成矿亚带与突泉—翁牛特Pb-Zn-Ag-Cu-Fe-Sn-REE成矿带交界处[7],构造比较复杂,褶皱、断裂均较发育,火山活动剧烈,具有较大的找矿潜力。对内蒙古镶黄旗毕山地区土壤地球化学特征进行全面、系统的研究,探讨土壤中主、微量元素的分布规律[8-10],寻找土壤地球化学异常与下伏矿产资源富集的关联性,可为该区新一轮找矿突破行动提供科学依据[11-14]。

1 地质概况

1.1 区域地质背景

研究区位于内蒙古中部地槽褶皱系温都尔庙—翁牛特旗加里东地槽褶皱带镶黄旗复向斜的核部(图1a)。中元古界化德群、白云鄂博群为区域内最古老的基底,加里东运动、华力西运动、燕山运动、印支运动导致地块隆起,发育有华力西中期石英闪长岩、华力西晚期花岗岩、燕山晚期花岗斑岩及燕山早期侵入岩等多次岩浆活动,形成该地区NE向基本构造格架。

图1

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图1   内蒙古镶黄旗毕山地区大地构造位置(a)(据刘训等[5]修改)及区域地质简图(b)(据李家驹[15]修改)

1—下二叠统三面井组;2—下二叠统额里图组;3—上侏罗统满克头鄂博组;4—下白垩统大磨拐河组;5—上新统宝格达乌拉组;6—全新统砂砾石;7—侏罗纪黑云母花岗岩;8—侏罗纪黑云母石英斑岩、石英斑岩;9—侏罗纪黑云母石英闪长岩;10—白垩纪花岗斑岩;11—花岗岩脉;12—花岗斑岩脉;13—花岗伟晶岩脉;14—石英脉;15—闪长玢岩脉;16—实测地质界线;17—实测角度不整合地质界线;18—实测岩体相带界线;19—实测正断层;20—实测逆断层;21—实测性质不明断层;22—地层产状;23—研究区;24—图b在图a的示意位置

Fig.1   Geotectonic location (a) (revised by Liu et al.[5]) and regional geological schematic map (b) (revised by Li[15]) of Bishan area, Xianghuang Banner, Inner Mongolia

1—lower Permian Sanmianjing Formation;2—lower Permian Elitu Formation;3—upper Jurassic Manketouebo Formation;4—lower Cretaceous Damoguaihe Formation;5—Pliocene Baogedawula Formation;6—Holocene sand and gravel;7—Jurassic biotite granite;8—Jurassic biotite quartz porphyry and quartz porphyry;9—Jurassic biotite quartz diorite;10—Cretaceous granite porphyry;11—granite vein;12—granite porphyry vein;13—granitic pegmatite vein;14—quartz vein;15—diorite porphyrite vein;16—measured geological boundary;17—measured angular unconformity boundary;18—measured lithofacies zone boundary;19—measured normal fault;20—measured reverse fault;21—measured fault of unknown kinematics;22—bedding attitude;23—study area;24—schematic location of Fig.b in Fig.a


按岩层序列划分,区域地层划分古生代隶属于兴蒙地层大区、镶黄旗—赤峰地层区,中新生代地层系统隶属于滨太平洋地层大区、大兴安岭南段地层区、博克图—二连地层分区。区内出露地层主要有古生界下二叠统三面井组(P1sm)与额里图组(P1e)、中生界上侏罗统满克头鄂博组(J3m)、下白垩统大磨拐河组(K1d)、上新统宝格达乌拉组(N2b)与全新统冲洪积砂砾层(Qhalp)等[15](图1b)。

区内褶皱构造较为发育,以华力西晚期及燕山早期褶皱为主。华力西褶皱由下二叠统三面井组组成,褶皱轴向45°~55°,形态多为紧密线型褶皱;燕山期褶皱由上侏罗统张家口组及下白垩统大磨拐河组组成。沿华力西晚期褶皱所形成的山间凹地分布,构造线方向亦为NE向,具明显的继承性。断裂构造为NE、NW及EW向3组,NE向断裂较为发育。

岩浆活动主要发生在华力西期和燕山期,受断裂控制,沿通道喷出地表或侵入地壳冷却凝固。华力西中期主要为片麻状石英闪长岩,岩体上部被下二叠统三面井组不整合覆盖,其次还发育有斜长花岗岩、斜长角闪岩等。华力西晚期主要为斜长花岗岩,局部已发生变质,变为闪长花岗岩及二长花岗岩。燕山期主要为花岗斑岩,多呈岩墙、岩株、岩脉产出,零星分布。侵入岩多发育在燕山早期,由老至新主要包括石英闪长岩、石英斑岩、黑云花岗岩和钠长石化花岗岩,呈岩基状及岩株状产出。

区内矿产较为丰富,以内生矿产为主,外生矿产次之。优势矿种为金、银、铁、铅、锌,次要矿种为钨、铜、萤石、煤、铌钽等,邻近已发现矿产有乌兰陶勒盖银多金属矿、那仁乌拉钨铋银多金属矿、那日图金铅多金属矿、查干敖包铁锰矿等[16]。

1.2 研究区地质概况

研究区出露地层较少,除第四系外,主要为上侏罗统满克头鄂博组中酸性火山岩(图2)。满克头鄂博组地层岩性由凝灰岩、凝灰质火山角砾岩、硬砂岩组成,其中以凝灰岩、凝灰质火山角砾岩为主,地层产状与区域产状一致,走向300°,倾向NE,倾角40°~50°,是区内主要含矿层位。第四系分布在沟谷洼地中,主要为腐殖土、风成砂及冲洪积物。

图2

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图2   毕山研究区地质简图及综合异常

1—上侏罗统满克头鄂博组;2—全新统砂砾石;3—侏罗纪细粒二长花岗岩;4—白垩纪花岗斑岩;5—花岗斑岩脉;6—花岗岩脉;7—流纹斑岩脉;8—石英脉;9—矿化蚀变带;10—矿体位置及编号;11—地质界线;12—实测断层;13—综合异常区及编号;14—找矿靶区及编号;15—钻孔位置及编号;16—探槽位置及编号

Fig.2   Geological schematic map and comprehensive anomaly of Bishan research area

1—upper Jurassic Manketouebo Formation;2—Holocene sand and gravel;3—Jurassic fine-grained monzogranite;4—Cretaceous granite porphyry;5—granite porphyry vein;6—granite vein;7—rhyolite porphyry vein;8—quartz vein;9—mineralized alteration zone;10—orebody location and number;11—geological boundary;12—measured fault;13—comprehensive anomaly area and number;14—prospecting target area and number;15—borehole location and number;16—trench location and number


研究区断裂构造较为发育,按其走向可分为NW向、NE向和近SN向3组,其中以NW向断裂为主。研究区内在酸性火山岩与花岗斑岩外接触带位置,发育一条NW向断裂,是压扭性为主的赋矿断裂,断裂处见破碎带控制长约600 m,宽1~6 m,倾向NE,倾角60°,发育有碎裂硅化、褐铁矿化、绢云母化、高岭土化等蚀变,矿体即赋存在该断裂破碎带中。

研究区岩浆活动剧烈,主要以燕山早期酸性岩浆岩为主。出露岩体主要为细粒二长花岗岩和花岗斑岩,脉岩可见流纹斑岩、花岗斑岩、花岗岩、石英脉等。花岗斑岩和满克头鄂博组呈断层接触,花岗斑岩分布在NW向断裂北侧,遭受较强的应变和糜棱岩化,成矿地质条件较好。区域内发现的铜铅锌矿、银铅矿、铁矿、钨矿都与岩浆岩的活动密切相关。

2 样品采集及分析方法

样品采集参照《土壤地球化学测量规程》(DZ/T 0145—2017)标准执行,本次野外工作方法为1∶1万土壤地球化学测量,采用数据采集仪(GPS)定点,测线方向为33°,样品布设测网间距为100 m×20 m,采样介质为基岩以上30 cm处B或B+C层风化碎屑颗粒物,现场使用铁锹+洛阳铲+钢筛的方式采集,样品粒度为-4~20目。样品带回室内干燥后再加工,单件样品加工后不少于150 g,随后送往实验室分析。整个样品采集中确保工作质量,室内抽查校对点位图、航迹图、样品数量等,室外抽查核对采样位置、点位误差和重复样等。样品采集和加工过程中保证样品无混样、无污染。

本次工作共采集和加工样品3 642份,送廊坊自然资源综合调查中心实验室进行分析测试,采用石墨炉原子吸收法测定Au含量,采用发射光谱法测定Ag含量,采用等离子体光谱法测定Cu、Pb、Zn含量,采用等离子体质谱法测定Mn、Mo、Li、W含量,采用原子荧光光谱法测定As含量[17]。

3 土壤地球化学参数特征

运用SPSS 25和Excel等软件对采集的3 642件样品分析测试结果进行统计,取得原始数据的算术平均值X1、标准离差S1及变异系数CV1。将原始数据取对数后满足正态分布要求,采用逐步迭代循环法剔除异常值,具体步骤为使用“均值X1+3倍标准离差S1”剔除高值,重复该步骤至无极高值出现,然后计算出各元素最终迭代后的算术平均值X2、标准离差S2及变异系数CV2等参数[18-22](见表1)。

表1   镶黄旗毕山多金属矿勘查区土壤地球化学元素统计

Table 1  Statistics of soil geochemical elements in Bishan polymetallic ore exploration area, Xianghuang Banner

原始数据
元素最小值最大值算术平均值标准离差变异系数CV1富集系数K1陆壳元素丰度[39]
Li1.90633.2025.9022.300.861.1316.00
Cu02520.1014.7056.203.820.8618.00
Zn5.701769.90107.60143.601.331.5860.00
Mo0.0952.521.341.901.422.160.60
W0.1864.322.223.091.392.290.90
Pb5.008119.40138.20180.1013.057.2717.00
Bi050.490.401.844.592.230.13
Ag0.0122.160.530.961.828.8255.00
B4.00246.0054.0039.000.722.5817.00
Sn0.7050.004.005.101.271.901.50
As0.802255.5097.3054.905.6022.121.90
Sb01055.583.6526.107.1410.750.18
Hg0635.009.0016.001.840.728.00
Au0181.800.804.605.760.940.74
多次迭代后
元素最小值最大值算术平均值标准离差变异系数CV2富集系数K2偏度峰度
Li5.4089.5024.7012.800.521.081.311.81
Cu0.50117.6012.3015.501.260.733.0610.96
Zn5.701025.90104.50127.301.221.542.9310.51
Mo0.186.551.200.920.771.932.377.24
W0.1812.772.001.780.892.072.518.02
Pb5.00374.9048.3055.801.152.542.859.36
Bi0.014.190.290.491.711.604.0620.76
Ag0.015.100.520.891.718.723.1510.59
B5.00246.0054.0039.000.722.581.492.36
Sn0.7023.703.603.701.011.722.657.63
As0.801580.5072.40145.902.0216.454.6129.09
Sb0.0344.702.534.561.817.444.6628.77
Hg0635.009.0016.001.840.7229.971078.03
Au05.900.500.701.320.603.7518.31

注:Au、Hg含量单位为10-9,其余为10-6;陆壳丰度选取华北地台上地壳元素丰度值[23];变异系数=标准离差/算术平均值,富集系数为统计元素含量的算术平均值与华北地台上陆壳的元素丰度之比。

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元素的变异系数主要是反映元素的分异特征。变异系数CV≥1,表明元素在该地区分布不均匀、离散程度高、分异性强,元素迁移活动性强,易于形成矿化体或强异常,对于找矿意义重大;反之,元素分布较均匀、离散程度低、分异性弱,元素本身找矿意义不大。元素的富集系数主要是反映元素的丰度特征。富集系数K≥1,表明元素在该地区比较集中;反之,元素相对比较分散[24]。由表1和表2分析可得,研究区土壤中Cu、Pb、Bi、As、Sb、Au属于极强分异型,Zn、Mo、W、Ag、Sn、Hg属于强分异型,Li和B属于较强分异和弱分异型;Mo、W、Pb、Bi、Ag、B、As、Sb为极强富集,Li、Zn、Sn为强富集,Cu和Au为较强富集,Hg正常。综合上述特征信息,研究区Pb、Bi、As呈极强富集、极强分异的特征,Ag呈强分异、极强富集的特征,因此,笔者认为Pb、Bi、As、Ag在研究区具有更高的富集成矿概率,是区内有利成矿元素。

表2   土壤元素变异系数与富集系数分级统计

Table 2  Classification statistics of variation coefficient and enrichment coefficient of soil elements

变异系数CV富集系数K
范围分异程度元素范围富集程度元素
>2.00极强分异Cu、Pb、Bi、
As、Sb、Au		>2.00极强富集Mo、W、Pb、Bi、
Ag、B、As、Sb
1.00~2.00强分异Zn、Mo、W、
Ag、Sn、Hg		1.50~2.00强富集Li、Zn、Sn
0.75~1.00较强分异Li1.20~1.50较强富集Cu、Au
0.5~0.75弱分异B0.80~1.20正常Hg
0.25~0.5不均匀-0.50~0.80贫乏-
<0.25均匀-<0.50强贫乏-

注:CV和K均为原始数据的变异系数和富集系数,分级标准参考蒋敬业[25];“-”表示无元素。

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元素的原始数据变异系数CV1和背景数据变异系数CV2分别反映了两个数据集的离散程度,CV1/CV2则反映背景拟合处理时对极值的削平程度[26-28]。如图3所示,Pb离散程度最高,Au、Sb、Cu、As、Ag离散程度次之,高值点较多说明成矿可能性很大。此外,勘查区周边已发现有黄花村铜矿点、大崩巴图铜铅锌矿,综合分析认为Cu、Pb、Zn、Ag具有较大的找矿潜力。

图3

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图3   镶黄旗毕山多金属矿勘查区元素离散程度

Fig.3   Element dispersion in the Bishan polymetallic ore exploration area of Xianghuang Banner


4 多元统计分析

4.1 相关性分析

元素的相关性体现两个或多个元素间的密切程度和变化关系,以此来确定是否具有相同的成因和来源。将此次3 642件样品测试结果用SPSS 25软件进行相关性分析,“1”代表完全相关,“0”代表完全不相关[29]。根据表3得出结论:Au与Cu、Pb、Bi、As、Sb、Hg呈显著的正相关,Au与Li几乎无相关性,Au与Zn、Mo、W、Ag、B、Sn呈弱相关。因此,Cu、Pb、Bi、As、Sb、Hg是Au的找矿指示元素,Li、Zn、Mo、W、Ag、B、Sn是Au的找矿不利标志。并且,Cu、Pb、Bi、As、Sb、Hg与Au正相关显著,可以认定Au参与了整个中高温矿化阶段。

表3   土壤元素相关性分析近似值矩阵

Table 3  Approximation matrix of soil element correlation analysis

元素LiCuZnMoWPbBiAgBSnAsSbHgAu
Li1
Cu0.1411
Zn0.2520.3501
Mo0.2180.5020.4011
W0.2750.3000.3290.4431
Pb0.0660.9540.2030.4360.2221
Bi0.1220.6940.3530.4770.2490.6311
Ag0.2900.3270.5400.4150.3840.2340.3681
B0.3150.1910.4320.3590.3070.0900.1880.4901
Sn0.2160.2520.5290.3390.3060.0840.2950.4330.3711
As0.1090.9220.3360.4930.3190.9130.6380.3780.2140.2331
Sb0.1020.9130.2440.4600.2560.9450.6160.3060.1500.1610.9461
Hg0.1430.9320.2660.4770.2750.9440.6350.3100.1720.1660.8890.8821
Au0.0980.8990.2580.4290.2700.9250.6010.3220.1600.1340.9230.8930.9131

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4.2 聚类分析

R型聚类分析可以揭示元素之间的组合和共生关系[27],通过SPSS 25软件对样品测试结果进行R型系统聚类分析,根据生成的聚类分析谱系(图4)得出结论,当相关系数取0.5时,可将14个元素分为①Zn、Ag、Sn;②B;③Cu、Pb、As、Sb、Hg、Au、Bi、Mo;④W;⑤Li共5个点群。Zn、Ag、Sn通常与硫化物矿物一起存在,因为它们在硫化物矿物的矿物化过程中往往显著富集,代表中高温成矿热液元素组合。B的单独存在通常与中温热液型矿床有关,尤其是与锡和钨矿床相关联,其存在可能指示中温热液过程的活动。Cu、Pb、As、Sb、Hg、Au、Bi、Mo可能与多种成矿过程相关。Cu经常与Au、Pb和Sb共生,并常出现在闪锌矿矿床中。Au、Pb和Bi也经常与硫化物矿物一起存在,并与中高温热液矿床和多金属矿床相关。W和Li两个单元素组合可能代表两种不同类型的矿物,W通常存在于钨矿中,而Li则可能存在于锂辉石等矿物中,代表存在高、中温热液活动。综上,勘查区内中、高温成矿热液元素组合相关性比较密切。

图4

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图4   土壤元素聚类分析谱系

Fig.4   Pedigree of cluster analysis of soil element


4.3 因子分析

为进一步认识元素之间的相关密切联系,可以在聚类分析的基础上进行因子分析。通过简化数据降维的方式,将多个相关变量转化成少数的几个综合指标,达到揭示变量之间以及物质成分与地质作用之间相互联系的目的,最终推断和解译元素的迁移富集过程[30-31]。

采用SPSS 25软件对测试结果进行KMO和巴特利特球形度检验[27,32](表4),KMO值为0.879(>0.6),可用于因子分析巴特利特球形度检验,在自由度为91的条件下显著性P=0(<0.005),表明该分析数据符合统计学研究。

表4   KMO和巴特利特球形度检验

Table 4  KMO and Bartlett sphericity tests

KMO取样适切性量数0.879
巴特利特球形度检验近似卡方56525.222
自由度91
显著性0

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通过初始因子载荷表分析可得,按特征根值大于1,可从14个变量中筛选出2个主因子(表5),按单因子方差贡献度提取了2个主成分F1和F2[33-35],主因子累积方差贡献为67.60%。主成分F1元素组合为Cu、Pb、Bi、As、Sb、Hg、Au,方差贡献50.22%;主成分F2元素组合为Zn、Ag、B、Sn,方差贡献17.38%。F1元素组合主要表现为一套中低温矿热液元素组合,F2元素组合则为典型的中高温矿热液元素组合。综上,判断该区主成矿阶段可能为中低温热液环境,而后由于地质环境改变导致温度逐渐升高,出现高温元素Sn析出,推测整个成矿过程为热液成矿。

表5   正交旋转载荷矩阵

Table 5  Orthogonal rotating load matrix

因子LiCuZnMoWPbBiAgBSnAsSbHgAu
F10.0060.9480.1790.4460.2100.9830.6720.2180.0410.0680.9370.9440.9460.951
F20.5220.2070.7420.5390.5680.0310.3220.7410.7200.7070.2160.1260.1490.125

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5 地球化学异常展布规律

5.1 单元素异常特征

本文基于异常下限确定异常范围,使用传统“三带法”勾绘含量线的方法来圈定单元素异常,同时使用3倍离差确定异常下限来圈定单点异常[36-37]。最终,共圈定了95处单元素异常,其中Ag异常5处,Pb异常8处,Sb异常3处,Cu异常4处,As异常2处,Au异常11处,Bi异常12处,Sn异常7处,Mo异常6处,Zn异常7处,W异常9处,B异常8处,Li异常10处,Hg异常2处。Au、Ag、Pb、Zn异常主要分布于研究区的中西部,总体呈NW向串珠状、带状展布(图5),异常浓集中心位于断层部位,有利于成矿。异常展布方向与岩体基本一致,野外查证后发现地表多见矿化蚀变。

图5

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图5   毕山研究区土壤测量地球化学分布

Fig.5   Soil survey geochemical distribution of Bishan research area


5.2 综合异常特征

根据研究区地质特征、地形地貌等,将多个空间上紧密相伴、同种成因的所有元素异常归并为一个综合异常[38-40],共圈定3处综合异常。各综合异常元素套合性较好,浓集中心明显。综合异常特征及评序分类特征见表6。

表6   综合异常评序

Table 6  Comprehensive abnormal evaluation order

组合异常编号面积/km2元素组合单元素异常数单元素异常NAP和矿化信息评序异常分类
HT-10.1897Mo、Pb、Bi、Zn、As、Sb、Sn、W、Cu、Li170.54812丙
HT-21.0024Pb、Sb、Cu、As、Au、Bi、Sn、Mo、Zn、W、Ag、B、Li、Hg3315.959811乙
HT-30.0895Li、Pb、Sb、Au、Ag、As、W、Bi80.26723乙

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5.2.1 HT-1号综合异常

该异常面积为0.1897 km2,综合异常为Mo、Pb、Bi、Zn、As、Sb、Sn、W、Cu、Li元素组合,除Cu、Zn外,Mo、Pb、Bi、As、Sb、Sn、W套和性均较好,浓集中心较为明显。异常浓度分带明显,异常强度较高,其中Mo、Pb浓度分带最为明显,强度较高,均达到了三级浓度分带。异常规模较小,各元素均闭合(图6)。

图6

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图6   HT-1号综合异常

Fig.6   HT-1 comprehensive anomaly


5.2.2 HT-2号综合异常

该异常面积为1.0024 km2,综合异常为Pb、Sb、Cu、As、Au、Bi、Sn、Mo、Zn、W、Ag、B、Li、Hg元素组合,浓集中心比较明显,元素套合较好。其中,Pb、Au、Bi、Sb、Cu、As均达到了三级浓度分带。异常形态呈哑铃状型,规模较大,各元素均闭合。元素异常长轴方向呈NW向带状展布,和构造方向一致,且有2处浓集中心,结合地质条件分析,成矿条件较为有利(图7)。

图7

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图7   HT-2号综合异常

Fig.7   HT-2 comprehensive anomaly


5.2.3 HT-3号综合异常

该异常面积为0.0895 km2,综合异常为Li、Pb、Sb、Au、Ag、As、W、Bi元素组合,套合较好,浓集中心比较明显。其中,Ag、Au、Li、W均达到了二级浓度分带。异常规模较小,各元素均闭合(图8)。

图8

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图8   HT-3号综合异常

Fig.8   HT-3 comprehensive anomaly


6 找矿靶区圈定及工程验证

6.1 找矿靶区圈定

根据元素间套合关系、综合异常分布情况、成矿地质条件等特征圈定了2处找矿靶区:1号异常靶区和2号异常靶区。

1号异常靶区位于研究区北部,主要为HT-1号综合异常,出露岩性主要为中细粒花岗岩、花岗斑岩、花岗斑岩、流纹斑岩,其中中细粒花岗岩呈NNE向展布,岩体被燕山早期花岗斑岩脉、流纹斑岩脉侵入,呈不规则状,中细粒结构,块状构造,矿物成分以钾长石、斜长石、及石英为主,暗色矿物主要由黑云母组成,含量小于5%。受蚀变作用,岩石发育不同程度的绿泥石化、褐铁矿化,局部硅化明显。同时,在综合异常中Mo的含量峰值及均值分别为52.52 ×10-6、8.46×10-6,具有很好的三级浓度分带和浓集中心,有一定的成矿潜力。

2号异常靶区位于研究区中西部附近,主要为HT-2号综合异常,其岩性主要为满克头鄂博组流纹质含角砾晶屑凝灰岩、沉凝灰岩及细粒斑状花岗岩。异常受NW向断裂构造控制明显,浓度中心位置集中在上侏罗统满克头鄂博组酸性凝灰岩及凝灰质火山角砾岩与细粒斑状花岗岩之外接触带位置的NW向断裂构造带中。在综合异常中Ag、Pb、Au、Sb、Cu、As均达到了三级浓度分带,且Ag的含量峰值及均值分别为22.16×10-6、3.64×10-6;Pb的含量峰值及均值分别为8 119.4×10-6、1 701.7×10-6,内、中、外三带齐全,成矿潜力好。

6.2 工程验证

对2号异常靶区开展1∶1万激电中梯物探扫面工作,本地区极化率背景场值较低,均值为1.12%,均方差为0.40%,以极化率大于2.0%圈定异常一处,长度大于200 m,最宽140 m,窄处40 m,走向近EW向。异常西宽东窄,从异常平面可看出,异常南部变化较陡,北部较缓,因而可以认为激发极化体略向北倾,和地质推断相吻合。

同时通过地表调查验证,圈出1条矿化破碎带,该矿化破碎带长约600 m,宽约1~6 m,局部达10 m,走向NW310°,倾向NE,倾角50°~69°。随后开展槽探异常查证工作,对矿化破碎带进行系统采样,对地表局部矿化较强地段的含矿性进行了解。最终在破碎带中圈定矿(化)体2条,其中Ⅰ号矿(化)体为主矿体,长450 m,宽0.5~5.10 m,平均宽2.9 m;矿(化)体呈脉状、似脉状,受NW向断裂带控制,走向310°,倾向NE,倾角62°~69°;矿石Pb品位0.93%~26.59%,单样最高品位9.80%,平均5.31%,Ag品位(36.3~2 178.0)×10-6,平均248.63×10-6,Zn品位0.023%~0.27%。Ⅱ号矿(化)体长约30 m左右,宽0.3~0.8 m, 矿(化)体呈细脉状,与Ⅰ号矿(化)体平行;矿石Ag品位(34.8~101.0)×10-6,Pb品位0.3%~2.04%。

矿(化)体在地表贫富变化较大,再通过浅井、井下平巷及钻孔的施工,查明富矿段矿体的厚度、品位。富矿段矿体长100 m左右,宽2~5 m,延伸近40 m。矿石Ag品位(49.9~1 265.0)×10-6,单样最高为2 178.0×10-6,平均品位441.0×10-6。施工钻孔在其他预计见矿部位也均见到了矿化蚀变带,矿化蚀变带假厚6.92~13.69 m,具硅化、白铁矿化、黄铁矿化、方铅矿化、闪锌矿化等蚀变。金属矿物主要为白铁矿、黄铁矿,方铅矿与闪锌矿呈小于1 mm的稀疏细脉状产出。可进一步开展矿产勘查工作。

综上分析,2号异常靶区具有非常好的找矿前景,1号异常靶区Mo异常强度高,各元素套合较好,同样具有一定的找矿潜力。

7 地质—地球化学找矿方向

研究区HT-2号综合异常区查证工作程度高,圈定出了一定规模的银铅矿体,本次通过研究HT-2号综合异常区地质、地球化学特征及控矿因素,归纳总结出毕山地区的地质—地球化学找矿标志及找矿方向。

7.1 地质找矿标志

1)矿(化)体赋存位置发育硅化、褐铁矿化、方铅矿化、铅华矿化、高岭土化等蚀变是区内的直接找矿标志。

2)满克头鄂博组中酸性火山岩属于赋矿岩层,而花岗斑岩和石英脉则是成矿元素含量高的矿源层。这些岩浆岩在热液活动过程中导致了银、铅等元素的活化和迁移,为矿物成矿提供了物质来源,控制矿体的时空分布及形成,可以作为间接找矿的标志,为找矿方向提供重要参考。

3)矿(化)体主要赋存于NW向压扭性断裂内,属于苏吉乌苏—包尔都苏木NE向构造带派生的次级构造系统,该构造系统具有持续活动、长期演化的历史,特别是NW向构造蚀变带规模大、蚀变强,与成矿关系最为密切,对找矿有重大意义,是地质构造的找矿标志。

4)岩体和围岩接触带位置普遍在地质构造活动活跃的地区,通常与地质构造活动和岩浆热液活动密切相关,常常发育角岩化、硅化等蚀变,这些部位更有利于矿化的富集,是找矿的重要方向。

7.2 地球化学找矿标志

含矿岩石中W、Pb、Bi、Ag、As、Sb含量比较高,As和Au呈正相关,Mo、Cu、Li、Zn、Sn都有不同程度的异常显示。Pb、Au、Ag、Bi、Sb、Cu、As等元素组合及其峰值带是找矿的重要间接标志。

8 结论

通过对1∶1万土壤地球化学测量数据进行多元统计分析,结合研究区内地质特征、成矿条件,综合分析主成矿元素地球化学特征后,得出以下结论:

1)研究区内Pb、Bi、As呈极强富集、极强分异的特征,Ag呈强分异、极强富集的特征,具有更高的富集成矿概率,是研究区内有利成矿元素。

2)通过R型聚类及因子分析提取出相关性较高的元素组合,开展异常信息提取,有效圈定了综合异常3处,找矿靶区2处,并分析了异常范围及特征。在研究区中西部构造断裂带和侵入岩接触带中,异常特征明显,可作为进一步勘探的目标区域。

3)在2号异常靶区圈定出2条银铅矿体,建议2号异常靶区综合异常内矿体走向延伸方向可作为下一步重点找矿的方向,有助于研究区新的找矿突破。

4)土壤地球化学测量方法是成功寻找到隐伏多金属矿体的关键,同时要结合地质—物探—槽探等综合方法,该实例为同类型景观区地质勘查成矿预测和找矿方向提供可借鉴的思路和途径。

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