不同地貌景观的化学元素迁移条件和迁移特征不同,影响次生晕的形成亦不一样,当主体地质背景复杂多变时,其异常圈定方法技术亦有较大的差别和不同的效果。作者针对大兴安岭地区内蒙古1∶25万额尔古纳右旗幅森林沼泽景观区,将采用常规的异常下限法圈定的异常与空心微子区法圈定的异常进行对比,经查证后发现,空心微子区法圈定的异常更加的合理可靠,取得了更加显著的找矿效果^[1-7]。

内蒙古1∶25万额尔古纳右旗幅区域地球化学调查工作面积11 846 km²,工区位于大兴安岭西坡,东部已接近大兴安岭主峰(图1)。地形整体呈东高、西低趋势,由北往南呈北高、南低,最高点位于工区东部哈达林场附近,海拔1 285.0 m,最低点位于工区西南部,海拔约587 m,最大高差约为700 m,一般高差为50~300 m不等。东部山高林密,沼泽发育,属中深切割,为典型的森林沼泽景观,往西森林退化,地形呈中低切割。区内水系分布主要为大兴安岭西坡额尔古纳河水系,主要河流有额尔古纳河及其支流根河、图里河、伊图里河等,次级河流的支流密布于研究区内,区内一、二级水系相对较发育,水系沉积物以中粗砂为主,并夹杂很多的腐殖质。沟谷均较开阔,以“U”型谷为主^[8]。

研究区侏罗系火山沉积地层分布最为广泛,为一套酸性—中性—基性火山岩、火山碎屑岩,主要岩性为安山岩、凝灰岩、玄武岩、流纹岩、流纹质火山碎屑岩、凝灰质砂砾岩等;局部分布下石炭系统、震旦系地层,石炭系下统岩性主要为细砂岩、斑点板岩、硅质岩、大理岩等,震旦系地层岩性主要为长石变粒岩、千枚状板岩、结晶灰岩等(图2)。研究区侵入岩岩性以侏罗系文象白岗岩为主,主要分布在研究区北西侧。研究区次火山岩岩性以晚侏罗世凝灰岩、英安岩、流纹质英安岩为主,主要分布于研究区南东侧。

研究区内水系沉积物测量按照2 km×2 km的网度采集,野外采样选择在活动的且沉积物分选性较差的岩屑富集部位,采样物质代表本汇水域内基岩成分的中、细粒岩屑,共采集水系沉积物样品3 021件。当在一个采样单元内水系不发育、无法采集到符合要求的水系沉积物样时,辅以土壤测量,采集残积、残坡积岩屑物质,土壤样品平均采样密度1.37个点/4 km²,在采样点周围50 m范围内多点采集组合成样品,共采集土壤样品105件。水系沉积物样品介质与土壤样品介质性质基本相当。野外采样时采用10目套60目不锈钢筛截取原始样品,样品就地水筛,不能就地水筛的带回驻地采用无根水筛,有效地排除腐殖质的干扰。样品加工过程中将原始样品直接进行晾晒,用10目套60目不锈钢筛截取部分为正式样品,样品质量大于250 g。

在项目开展过程中按均匀分布随机布点原则,对研究区各主要地质单元采集区域化探岩石样品。样品由采样点周围30 m范围内多点采集同一单元、同一岩性的无矿化、蚀变的新鲜基岩组合而成,主要地质单元样品数均大于30件,共采集岩石捡块样286件^[9]。

区域化探扫面基本分析样和岩石样按照《区域地球化学勘查规范1∶250 000》(DZ/T 0167—2006)要求分析了39种元素^[10]。样品分析由安徽省地质实验研究所承担,中国地质调查局区域化探样品分析质量监督检查组对样品分析质量进行了检查验收,评分结果为“优秀”级。

采用富集系数(q=C_水/C_岩)来表征元素在不同介质中的分布、赋存和迁移情况,其中C_水为水系沉积物中元素含量,C_岩为岩石中相应元素含量。根据q的大小将元素分为富集(q≥1.2)、基本相当(0.8≤q<1.2)和贫化(q<0.8)3种类型。元素富集系数按大小排序见图3。

总体来看,39种元素中仅As、Cr、Ni、Mo、Hg、Mn、Sb、Co、Mg、Au、Ca共11种元素在水系沉积物和岩石中有比较显著的贫富变化,其他28种元素基本相当,表明研究区表生作用以物理风化为主,化学风化相对较弱,也说明水系沉积物样品能较客观地反映其母体的岩性特征,可以利用统一的异常下限值圈定异常。

选择Au、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn、Ag、W、Mo、Cd、Sn共12种主要成矿元素及成矿指示元素圈定综合异常,各元素异常下限(T)采用分析测试原始数据逐步剔除平均值±3倍标准离差后的数据,计算其平均值+2.5倍标准离差求得(见表1)。

以Cu、Pb为例,采用异常下限使用值圈定单元素异常,如图4、5所示。

本区采用何真毅^[11]2000年提出的空心微子区法圈定异常,首先确定背景改正区域,在充分考虑区内主要地质体的面积的基础上,经过多次试验,采用(9×9)~(3×3)(分析大格)正方形环框构成一个面积为324 km²的微子区背景改正范围;其次确定微子区异常,以正方形环框中的阴影部分(288 km²)的数据进行统计,求出异常下限,再以中心格子的原始数据除以异常下限得到该中心大格相对这一微子区的异常衬度值,依次从左至右、从上至下求出区内每一个中心大格的异常衬度值;最后圈定异常,以1、2、4倍衬度值勾绘异常外、中、内带,得到标准化的异常分级(图6)。

何真毅提出的空心微子区法与史长义等^[12]于1999年提出的子区中位数衬值滤波法有相似之处,也有明显的不同。子区中位数衬值滤波具体方法为:以3×3个单位格子(1∶20万化探扫面中1个格子为4 km²)作为中心窗口,求其中位数作为中心格子的趋势值(CWm);取9×9个单位格子中的中位数作为背景值,采用Fu(Fu=Qu+1.5×Sh)作为异常下限,其中Qu为上4 分点,Sh为内散度,然后计算趋势值(CWm)与异常下限(Fu)的比值(即衬值)。若衬值大于1,则表明元素具有明显的正异常。

运用空心微子区法圈定了Au、As、Sb、Bi、Cu、Pb、Zn、Ag、W、Mo、Cd、Sn共12种元素的单元素异常,以Cu、Pb为例,如图7、8所示。

比较通过异常下限法圈定的Cu异常(图4)和空心微子区法圈定的Cu异常(图7),可以看出,空心微子区法和异常下限圈定法均能很好地显示出显著异常,未漏掉重要的异常;相对异常下限圈定的Cu异常,空心微子区法在图幅左下角额尔古纳右旗处和小库力处较好地分解了由较高的区域背景场引起的大片异常带,在图幅左上角万年青林场处和图幅南部石灰窑处突出了小范围低区域背景场的较高异常;从图幅内Cu矿点的分布可以看出,空心微子区法圈定的异常能够更好地对应万年青林场和石灰窑林场处的Cu矿点。

比较通过异常下限法圈定的Pb异常(图5)和空心微子区法圈定的Pb异常(图8),可以看出,空心微子区法和异常下限圈定法也均能很好地显示出显著的异常,未漏掉重要的异常;相对异常下限圈定的Pb异常,空心微子区法在图幅左下角额尔古纳右旗处、小库力处、三河镇处较好地分解了由较高的区域背景场引起的大片异常带,在图幅左上角恩和大岭处和图幅南东角处突出了小范围低区域背景场的较高异常;从图幅内Pb矿点的分布可以看出,空心微子区法和异常下限法圈定的异常均能够很好地对应得耳布尔铅锌矿、小库力和石灰窑处的Pb矿点,在三河镇处略有差异,空心微子区法对应的程度更高。

综上所述,认为采用空心微子区法能有效地抑制不同地质背景所引起的地球化学场的差异,更客观地提取异常信息,更有利于异常的筛选与评价。

根据研究区单元素异常的分布特征,结合各元素的组合关系,将12个主要成矿及成矿指示元素异常进行叠加,用4个或4个以上单元素异常重合区(即“内重外不重法”)作为综合异常范围,局部结合区域地质背景及汇水域予以调整,根据区域成矿作用的特征,本区共圈定主要成矿元素及成矿指示元素综合异常74个。

根据主要成矿元素综合异常的地球化学特征(规格化面金属量(NAP值)、异常元素组合、异常强度、浓度分带)和地质特征(异常区出露地层、侵入岩及其接触关系、断裂构造、已知矿(化)点数目及矿化蚀变类型)等指标进行异常评序,再对异常进行分类、筛选,选出异常强度高、成矿地质条件较有利的异常进行检查,制定综合异常查证方案。本区共重点查证了7个综合异常,均发现了矿体,为进一步勘探工作提供了靶区。以下介绍两处综合异常(HS-77、HS-45)查证实例及效果。

异常位于小库力北部1 km处,呈不规则状,面积约25.9 km²。异常区基岩出露较好,在冲沟及缓坡处多为农垦地块或草皮覆盖,山顶基本可见基岩出露,主要为侏罗系中统塔木兰沟组玄武岩、安山质玄武岩、安山岩;仅异常区东南角分布有少量侏罗系上统满克头鄂博组次火山岩,其岩性为流纹质凝灰岩。一组近EW向断裂穿过异常区北部,异常区中部发育一组NE向断裂。

该综合异常元素的浓度分带组合为Pb³-As³-Ag³-Sb²-Cu³-Zn²-W²-Bi²-Mo²-Sn¹-Au¹(图9),其中上角标1、2、3分别代表元素外、中、内带。在异常区布设了1∶5万水系沉积物加密采样,采样密度为4~6点/km²,水系沉积物加密测量显示Pb、Ag、Zn、As、Sb异常重现性好,其浓集中心与区域化探扫面的异常浓集中心相吻合,且异常强度高,Pb有6件样品含量超过边界品位,最高达0.58%;Ag最高为15 700×10^-9,Zn最高为3 638.9×10^-6,As最高为2 100×10^-6,较区域化探异常强度明显提高(见表2)。

在矿化蚀变带布设7条岩屑剖面(36、37、38、39、41、42、43剖面),见图9,点距40 m,矿化地段加密至10~20 m,剖面穿过浓集中心。7条岩屑剖面共采集岩屑样品368件,其中有43件样品Ag含量超过边界品位,最高达652.7×10^-6;有12件样品Zn含量超过边界品位,最高达5%;有28件样品Pb含量超过边界品位,最高达14.83%;有2件样品Cu含量超过边界品位,最高达0.27%;有6件样品Mo含量超过边界品位,最高达0.09%;有2件样品Au含量超过边界品位,最高达5.83×10^-9。在矿化蚀变带布设3条探槽(TC-1、TC-2、TC-3),共采集刻槽样17件,部分化学分析结果见表3。

综合野外调查和室内研究,在异常区西部浓集中心部位发现一长约1 380 m,宽690 m的铅锌矿化、褐铁矿化带,呈SE向出露,走向100°,与Ag、Pb、Cd、As、Sb元素异常浓集中心的展布方向相吻合;40、41两条剖面穿过该矿化带,对应剖面处采集的岩屑样中Pb、Zn、Ag、Au、Mo、Cu含量超过了边界品位或工业品位;对矿化蚀变带进行工程揭露,探槽TC-1分析结果显示Ag、Zn、Pb含量超过了边界品位或工业品位。西部浓集中心部位还推测有一近120°SE走向的铅锌矿化、褐铁矿化蚀变带,带长2 500 m,宽1 300 m,与Ag、Pb、Cd、As、Sb元素异常浓集中心的展布方向相吻合;地表多处见有褐铁矿化、石膏化,局部铅锌矿化、黄铁矿化;37、42两条剖面穿过矿化带,对应剖面处采集的岩屑样中Pb、Ag、Zn、Au、Mo、Fe、Cu、As含量超过了边界品位或工业品位;垂直矿化蚀变带施工了探槽TC-2、TC-3,刻槽样的分析结果显示Pb、Zn、Ag含量超过了工业品位。

综合异常查证结果表明,HS-77号综合异常为矿致异常,由铅锌多金属矿(化)体引起,控矿构造为异常区北部近EW向断裂和中部的NE向断裂,矿化体呈脉状产于塔木兰沟组安山岩中,并伴有褐铁矿化、石膏化、黄铁矿化。有较大潜力寻找浅成热液裂隙充填交代型Pb、Zn、Ag多金属矿床,为下一步重点勘查区块。

异常位于三道桥北1 km处,呈不规则状,面积约31.4 km²。异常区主要出露侏罗系中统塔木兰沟组浅灰色凝灰岩、灰黑色玄武岩、灰绿色粗安岩;中北部有硅化、绿泥石化、绢云母化蚀变现象。

该综合异常元素的浓度分带组合为CD³-Zn³-Pb³-Ag³-Sb¹-Au²-Cu²-W¹-Bi¹-As¹(图10),异常以Ag、Pb、Zn、Cd为主,伴有Au、Cu、As、Sb、Bi、W等元素,异常元素组合齐全,规模大,强度高,其中Ag、Pb、Zn、Cd外、中、内带清晰,元素间吻合较好,浓集中心较明显。

在矿化蚀变带布置布设7、8、9、11、12、16号岩屑剖面,点距100 m,矿化地段加密至10~20 m,剖面穿过浓集中心,见图10。6条岩屑剖面共采集岩屑样品153件,其中有69件样品Pb含量超过边界品位,最高达42.53%;有47件样品Zn含量超过边界品位,最高达19.68%;有36件样品Ag含量超过边界品位,最高达3 628.3×10^-6;有18件样品Cu含量超过边界品位,最高达1.47%;有8件样品Sn含量超过边界品位,最高达0.13%;有1件样品Sb含量超过边界品位,最高达1.14%。

综合野外调查和室内研究,异常区西北部发现一条NEE向铅锌矿化体,长1 400 m,宽1 000 m,与Pb、Zn、Ag、Cd异常的分布方向相一致,异常带宽约1 500 m,7剖面穿过矿化体,对应剖面处采集的岩屑样中Pb、Zn、Ag、Cu含量超过了工业品位或边界品位。异常区中部发现一条NW向铅锌矿化体,长1 800 m,宽1 100 m,与Pb、Zn、Ag、Cd异常的分布方向相吻合,7、9、11三条剖面控制了矿化体的规模,对应剖面处采集的岩屑样中Pb、Zn、Ag、Cu、Sn含量超过了工业品位或边界品位。异常区中部浓集中心部位发现一条NE向铅锌矿化体,长1 600 m,宽1 100 m,与Pb、Zn、Ag、Cd、Cu、Au异常的分布方向相吻合,7、8、12三条剖面控制了矿化体的规模,对应剖面处采集的岩屑样中Pb、Zn、Ag、Cu、Sn、Sb含量超过了工业品位或边界品位。

根据异常特征和异常查证结果,该异常为矿致异常,由铅锌多金属矿(化)体引起。异常位于得耳布尔铅锌矿南部,得尔布干深大断裂北西侧,铅锌矿化呈脉状产于塔木兰沟组凝灰岩中,并伴有黄铁矿化、黄铜矿化、硅化、绿泥石化、高岭土化、褐铁矿化,有较大潜力寻找得耳布尔铅锌矿模式的浅成热液裂隙充填交代型Pb、Zn、Ag多金属矿床,为下一步重点勘查区块。

1)本区的地质背景复杂多变,元素的地质背景存在明显的差异,对比一般常用的异常下限法圈定的异常与空心微子区法圈定的异常,发现空心微子区法能有效地抑制不同地质背景所引起的地球化学场的差异,能够更客观地提取异常信息,较好地显示出完整、显著的异常,未漏掉重要的异常,更有利于异常的筛选与评价。

2)本区采用(9×9)~(3×3)(分析大格)正方形环框构成的微子区较为合适,用4个或4个以上单元素异常重合区圈定的综合异常范围,经查证证明异常真实可靠,取得了较好的找矿成果。

3)本区侏罗系塔木兰沟组是重点的赋矿层位之一,容矿岩石为安山岩、凝灰岩等,控矿构造为异常区内发育的断裂或大断裂旁次级断裂,具有强烈的铅锌矿化、褐铁矿化、黄铁矿化、硅化等,是本区重要的找矿标志,主要找矿方向之一为浅成热液裂隙充填交代型Pb、Zn、Ag多金属矿床。