韓志定

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

水系沉積物對(duì)原巖具有繼承性，故微觀地球化學(xué)信息必然反映一定的宏觀地質(zhì)特征[1]?；谶@一原理，在區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查過(guò)程中，對(duì)南雅地區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物資料進(jìn)行綜合研究，利用因子分析，把錯(cuò)綜復(fù)雜的研究對(duì)象歸結(jié)為數(shù)量較少的幾個(gè)綜合因子[2]，分析其地質(zhì)地球化學(xué)意義，為從整體上認(rèn)識(shí)南雅地區(qū)的地質(zhì)、地球化學(xué)特征和找礦規(guī)律提供線索。南雅地區(qū)面積約460 km2。經(jīng)1∶5萬(wàn)水系沉積物地球化學(xué)面積性測(cè)量，對(duì)水系沉積物樣品進(jìn)行了測(cè)試分析，研究區(qū)內(nèi)地球化學(xué)特征，并進(jìn)一步探討其在地質(zhì)及找礦方面的應(yīng)用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南雅地區(qū)位于北武夷隆起區(qū)和閩東火山斷坳帶的交會(huì)部位，區(qū)域性政和—大埔斷裂帶斜穿該區(qū)。自古元古代以來(lái)，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多期次的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)，使區(qū)內(nèi)變質(zhì)變形強(qiáng)烈，脆性斷裂、韌性剪切變形以及推覆滑脫構(gòu)造較為發(fā)育。在元古代變質(zhì)巖中見(jiàn)有超基性巖塊、基性巖塊、硅質(zhì)巖塊、碳酸鹽巖巖塊等。

區(qū)內(nèi)地層分別構(gòu)成前寒武紀(jì)變質(zhì)基底和中—新生代沉積蓋層。前寒武紀(jì)變質(zhì)地層有古元古代大金山組及新元古代馬面山(巖)群*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建省區(qū)域地質(zhì)志，2011。收稿日期：2015-07-13作者簡(jiǎn)介：韓志定(1982-)，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及地球化學(xué)勘查工作。；中—新生代地層有焦坑組、梨山組、長(zhǎng)林組、沙縣組及第四紀(jì)。古、新元古代變質(zhì)地層在區(qū)內(nèi)廣泛分布，中生代沉積地層在中西部多為斷塊(或斷陷盆地)，呈北東向展布(圖1)。

圖1 南雅地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Schematic geological map of Nanya study area1—第四系；2—沙縣組；3—長(zhǎng)林組；4—梨山組；5—焦坑組；6—龍北溪(巖)組；7—大金山組；8—晚侏羅世花崗巖；9—三疊世花崗閃長(zhǎng)巖；10—志留紀(jì)花崗巖；11—硅質(zhì)巖塊；12—基性巖塊；13—角度不整合；14—逆沖推覆；15—斷層；16—韌性剪切

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，從古元古代開(kāi)始就有巖漿侵入，共分為4期。古元古代侵入巖為酸性花崗巖，呈巖枝狀分布于大金山組中；志留紀(jì)巖體主要為細(xì)粒二云母正長(zhǎng)花崗巖及細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖；晚三疊世巖體分布較為局限，主要為細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖；晚侏羅世巖體分布較廣，主要巖性為酸性花崗巖。

區(qū)內(nèi)的構(gòu)造主要受政和—大埔北東向區(qū)域性斷裂控制，該斷裂帶經(jīng)歷多期次構(gòu)造活動(dòng)，在不同時(shí)期有不同的構(gòu)造活動(dòng)。晉寧—加里東期控制了新元古代變質(zhì)巖地層以及志留紀(jì)巖漿巖的分布，韌性剪切較為發(fā)育；印支期處于隆起剝蝕狀態(tài)；燕山期發(fā)育斷陷盆地，控制中生代沉積地層呈北東向展布；喜山期表現(xiàn)為斷裂復(fù)活及斷塊差異性隆升。燕山中期逆沖推覆構(gòu)造廣泛分布于南雅地區(qū)西部。

2 地球化學(xué)特征

2014年，在南雅地區(qū)開(kāi)展1∶5萬(wàn)水系沉積物地球化學(xué)測(cè)量工作，采集樣品2 002件，樣品加工采用截取粒級(jí)法，樣品過(guò)-10～+80目(2.00 mm>d>0.180 mm)。樣品測(cè)試由福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局三明實(shí)驗(yàn)室完成，分析Ag、As、Au、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、F、Hg、Mo、Nb、Ni、Pb、Rb、Sb、Sn、V、W、Zn元素(表1)。

表1 南雅地區(qū)地球化學(xué)參數(shù)

單位：Hg、Au為ng/g，其它元素為μg/g

注：X1―幾何平均值；X2―算術(shù)平均值；S―算術(shù)標(biāo)準(zhǔn)離差；Cv―算術(shù)變異系數(shù)，為逐步剔除3倍離差的特高值而統(tǒng)計(jì)；MAX為最大值；MIN為最小值；N為剔除特高值后參與統(tǒng)計(jì)的樣品數(shù)；全省均值為全省水系沉積物測(cè)量平均值；區(qū)域背景值、福建省幾何均值資料來(lái)源于1∶20萬(wàn)建甌幅水系沉積物測(cè)量地球化學(xué)圖說(shuō)明書。

2.1 元素地球化學(xué)背景特征

圖2 南雅地區(qū)元素含量頻數(shù)分布直方圖Fig.2 Frequency distribution histogram of the element content in Nanya study area

(1)由南雅地區(qū)各元素含量頻數(shù)分布直方圖(圖2)表明，各元素含量頻數(shù)分布型式為近似對(duì)數(shù)正態(tài)分布，但均存在不同程度的偏離，特別是Ag、Au、Bi、Cd、Mo、Sb、W元素尤為明顯，反映了區(qū)內(nèi)元素大部分受后期不同地質(zhì)作用疊加，經(jīng)歷了不同的地球化學(xué)演化旋回。其中Ag、Au 、Bi、Sb、W元素呈明顯的富集，為區(qū)內(nèi)有利成礦元素。

(2)相對(duì)于區(qū)域背景值以及福建省幾何平均值，南雅地區(qū)Au、Ni、Cr元素相對(duì)富集，As、F元素含量大致相當(dāng)，其余元素有所貧化，顯示南雅地區(qū)Au、Ni、Cr元素具良好的成礦背景。

(3)南雅地區(qū)變異系數(shù)在0.5～1的元素有Cu、Zn、As、Cd、Co、Ni、Cr、Ba、V，反映了其含量在空間分布上有較大差異。區(qū)內(nèi)其他元素變異系數(shù)均小于0.5。由各元素的最大值與最小值，可見(jiàn)元素在區(qū)內(nèi)的含量域較寬， Cu、Zn是區(qū)內(nèi)有利富集成礦元素。

綜上所述，南雅地區(qū)以富Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素為特征，區(qū)內(nèi)頻繁而強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素活化、遷移、疊加、富集，是區(qū)內(nèi)有利富集的成礦元素[3]。

2.2 元素因子分析

為探尋區(qū)內(nèi)元素的相關(guān)性，采用南雅地區(qū)水系沉積物樣品22個(gè)元素分析數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析。由各元素的方差極大旋轉(zhuǎn)因子解(表2)，取累計(jì)方差貢獻(xiàn)55.75%。區(qū)內(nèi)有F1、F2、F3、F4主因子4個(gè)。

F1：Cu-Zn-Co-Ni-Cr-V正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)24.40%。以Cu、Co、Ni、Cr、V元素為主，伴有Zn元素，這些元素反映超基性—基性火山巖及鈣鎂質(zhì)淺海相泥質(zhì)、砂質(zhì)、硅質(zhì)細(xì)碎屑沉積的地球化學(xué)特征，該組合和區(qū)內(nèi)的新元古代變質(zhì)巖關(guān)系密切。

F2：Be-Nb-Rb正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)11.78%。這些元素主要分布于酸性巖中[4]，與區(qū)內(nèi)大面積出露的燕山期酸性侵入巖關(guān)系密切。

F3：As-Sb-Hg正載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)8.80%。As、Sb同為第V主族元素，屬低溫半金屬兩性元素；Hg是熔點(diǎn)很低的金屬元素，具有很強(qiáng)的遷移能力，多與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。因此，該組合與北東向政和—大埔斷裂帶分布具有相關(guān)性關(guān)系。

F4：Pb-Zn-Ag-Cd負(fù)載荷組合，因子方差貢獻(xiàn)10.76%。這些元素主要為中低溫元素，常形成中低溫?zé)嵋毫蚧?，為中低溫成礦元素組合。

3 地球化學(xué)在地質(zhì)及找礦中的應(yīng)用

通過(guò)因子分析方法，得出4個(gè)因子組合，并對(duì)各個(gè)因子在地質(zhì)以及礦產(chǎn)方面的相關(guān)性作了初步闡述。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合南雅地區(qū)水系沉積物異常以及地質(zhì)、礦產(chǎn)等特征，研究探討地球化學(xué)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用。為便于對(duì)比，繪制了因子組合異?？臻g分布圖(圖3)。

3.1 地球化學(xué)在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

南雅地區(qū)為變質(zhì)巖區(qū)，風(fēng)化較強(qiáng)，風(fēng)化層覆蓋厚，給野外地質(zhì)調(diào)查造成了較大的困難，地球化學(xué)解譯推斷可作為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的補(bǔ)充。

3.1.1 利用地球化學(xué)推斷地質(zhì)體的分布

F1因子組合Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V元素與南雅地區(qū)大面積出露的新元古代變質(zhì)巖關(guān)系密切。因子組合元素異常的分布主要集中在高門—大丘村、八外洋，以及石坑—池坑一帶，與野外實(shí)測(cè)新元古代變質(zhì)巖出露的范圍大致相當(dāng)，可作為區(qū)分新元古代變質(zhì)巖分布范圍的輔助參考。

表2 南雅地區(qū)各元素方差極大旋轉(zhuǎn)因子解

注：提取方法為主成分分析法、旋轉(zhuǎn)法，具有 Kaiser 標(biāo)準(zhǔn)化的方差最大正交旋轉(zhuǎn)。

圖3 因子組合異常空間分布圖Fig.3 The spacial distribution plan of each composite anomaly of factor

F2因子組合Be、Nb、Rb元素與南雅地區(qū)大面積出露的燕山期酸性侵入巖關(guān)系密切。該因子組合元素異常的分布主要集中在百丈巖一帶，與百丈巖燕山期酸性巖體出露范圍大致相當(dāng)。因此，該因子組合可作為推斷燕山期酸性侵入巖分布范圍的參考。

3.1.2 利用地球化學(xué)推斷巖體期次

F2因子組合Be、Nb、Rb元素與燕山期酸性侵入巖關(guān)系密切。該因子組合元素異常除在百丈巖一帶反映較強(qiáng)外，Nb元素在上巖一帶的晚侏羅世酸性侵入巖中濃集中心套合較好，單元素異常及地球化學(xué)異常形態(tài)與巖體的分布區(qū)域大致相似，但Be、Rb元素在該帶幾乎未見(jiàn)有異常反映，表明百丈村巖體與上巖巖體在化學(xué)成分上存在差異，可能為不同期次侵入的巖體。

3.1.3 利用地球化學(xué)推斷斷裂構(gòu)造

F3因子組合As、Sb、Hg元素遷移能力強(qiáng)，多與構(gòu)造活動(dòng)關(guān)系密切。該因子組合元素異常在南雅地區(qū)西側(cè)魯口—獎(jiǎng)坑一帶呈北東向分布，與政和—大埔斷裂大致吻合，在南雅地區(qū)中部則呈北東東向分布，與變質(zhì)巖中韌性剪切帶較為吻合。因此，可根據(jù)該因子組合異常來(lái)佐證、推斷斷裂構(gòu)造發(fā)育方向。

3.2 地球化學(xué)在找礦中的應(yīng)用

F4因子組合Pb、Zn、Ag、Cd元素為中低溫成礦元素，分布范圍廣。該因子組合元素異常濃集中心套合較好，主要分布于八外洋、大丘村、石坑一帶，其分布與燕山期酸性巖體的外接觸帶關(guān)系密切，可為尋找熱液型鉛鋅多金屬礦提供線索。已發(fā)現(xiàn)的八外洋鉛鋅礦可作為地球化學(xué)應(yīng)用于地質(zhì)找礦的有力證據(jù)。大丘村及石坑一帶是尋找熱液型鉛鋅多金屬礦的有利地段。

Ag元素在獎(jiǎng)坑一帶富集，濃集中心套合較好，異常面積較大，該處位于政和—大埔斷裂帶中，逆沖推覆構(gòu)造較為發(fā)育。表明Ag元素的分布除與Pb、Zn等元素相關(guān)外，還與構(gòu)造密切相關(guān)，在構(gòu)造作用下易發(fā)生元素遷移并富集成礦。已發(fā)現(xiàn)的獎(jiǎng)坑銀金礦可作為構(gòu)造作用下元素遷移成礦的有力證據(jù)。普通村一帶是尋找構(gòu)造作用下元素遷移形成銀多金屬礦的有利地段。

通過(guò)分析，因子組合的地質(zhì)地球化學(xué)意義明確，因子組合元素的分布與地質(zhì)體、構(gòu)造斷裂以及成礦的關(guān)聯(lián)性密切，可為地質(zhì)體、構(gòu)造斷裂的分布提供線索，為確定礦床成因、控礦有利部位等提供理論支持(圖4)。在因子分析過(guò)程中，也有一定的地球化學(xué)信息損失。而且，受表生風(fēng)化作用的影響和水系沉積物的有限位移，地球化學(xué)信息與地質(zhì)特征的局部不吻合現(xiàn)象也在所難免。

圖4 南雅地區(qū)地球化學(xué)推斷圖Fig.4 The infer figure of geochemical in Nanya study area

4 結(jié)論

(1)各元素地球化學(xué)特征值表明，南雅地區(qū)以富Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素為特征，且大部分受后期不同地質(zhì)作用疊加，Au、Ag、Cu、Zn、W、Bi元素是區(qū)內(nèi)有利富集的成礦元素。

(2)因子分析綜合反映了南雅地區(qū)的地球化學(xué)特征，既有利于解決地質(zhì)體識(shí)別、構(gòu)造推斷等問(wèn)題，又為確定找礦靶區(qū)提供了重要線索。因子分析方法為南雅地區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物資料在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用提供了新的途徑。南雅地區(qū)具有找礦潛力的地段有大丘村、石坑村以及普通村一帶。

本文是在1∶5萬(wàn)建甌、南雅、玉山、西溪幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作的基礎(chǔ)上編寫而成的，系集體工作成果。在成文過(guò)程中得到聶童春高級(jí)工程師的指導(dǎo)與幫助，并承蒙林才浩教授級(jí)高級(jí)工程師及夏春金高級(jí)工程師對(duì)文章提出寶貴的修改意見(jiàn)，在此表示感謝!

1 時(shí)艷香，紀(jì)宏金，陸繼龍，等. 水系沉積物地球化學(xué)分區(qū)的因子分析方法與應(yīng)用.地質(zhì)與勘探，2004，40(5).

2 王學(xué)仁．地質(zhì)數(shù)據(jù)的多變量統(tǒng)計(jì)分析．北京：科學(xué)出版社，1982.

3 田潤(rùn).福建平和霞寨—南勝水系沉積物地球化學(xué)特征及找礦遠(yuǎn)景分析.福建地質(zhì)，2014，33(2).

4 劉英俊，曹勵(lì)明.元素地球化學(xué)導(dǎo)論.北京：地質(zhì)出版社，1985.