樊玉朋, 劉樹興, 盧會婷, 郭偉煒, 張博遠

(河北省地質(zhì)調(diào)查院，石家莊 050081)

0 引言

近年來，河北省地質(zhì)調(diào)查院有針對性地開展了部分1∶5萬標準圖幅的區(qū)域地球化學(xué)測量，完成了張家口崇禮區(qū)北部的4幅水系沉積物測量工作，根據(jù)《地球化學(xué)普查規(guī)范(1∶50 000)》(DZ/T 0011—2015)要求分析了Pb、Zn、Ag等16種元素。本區(qū)前期大中比例尺的地質(zhì)、化探基礎(chǔ)性工作程度較低，金屬礦產(chǎn)勘查工作開展較少，區(qū)內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)2處小型鉛鋅礦[1]，除去航磁測量外，其他找礦資料不足，找礦依據(jù)欠缺。大中比例尺的地球化學(xué)工作可以發(fā)現(xiàn)與成礦作用有關(guān)的地球化學(xué)異常[2]，圈定異常源，使找礦靶區(qū)更加精準。通過對本區(qū)水系沉積物測量數(shù)據(jù)研究分析，總結(jié)了本區(qū)化探異常主要分布位置及主要異常元素，推斷了區(qū)內(nèi)的找礦主攻元素； 通過地質(zhì)、物化探條件類比，確立了成礦模式及找礦模型，為本區(qū)成礦、找礦提供參考。

1 地質(zhì)概況

1.Ⅱ級構(gòu)造單元界線; 2.Ⅲ級構(gòu)造單元界線; 3.Ⅳ級構(gòu)造單元界線; 4.Ⅳ級構(gòu)造單大灘中斷凹; 5.Ⅳ級構(gòu)造單元紅旗營子臺穹; 6.地球化學(xué)普查工作區(qū); 7.沽源—張北深大斷裂； 8.尚義—赤城深大斷裂

圖1工作區(qū)大地構(gòu)造位置

Fig.1Tectonicpositionoftheworkingarea

1.1 地層

區(qū)內(nèi)廣泛分布新太古界變質(zhì)巖和中生界火山巖(圖2)。新太古界地層主要為紅旗營子群太平莊巖組變質(zhì)巖，分布在工區(qū)南部及中西部，巖性為黑云(角閃)斜長變粒巖、斜長角閃巖。中生界主要為中侏羅統(tǒng)后城組砂礫巖及下白堊統(tǒng)張家口組火山巖。張家口組分布于工區(qū)中部、東部、北部及西北部，一、二、三段均出露，主要為粗安巖、石英粗面巖、流紋巖和火山碎屑巖； 后城組分布在工作區(qū)中西部偏北，主要為砂質(zhì)礫巖、砂巖和礫巖夾粉砂巖。

1.第四系沖洪積物; 2.馬蘭組黃土; 3.早白堊世張家口組一段; 4.張家口組二段; 5.張家口組三段; 6.晚侏羅世后城組; 7.太古宙紅旗營子群太平莊巖組; 8.早白堊世石英正長斑巖; 9.早白堊世石英斑巖; 10.中二疊世二長花崗巖; 11.早二疊世花崗閃長巖; 12.中元古代二長花崗巖; 13.中元古代斑狀二長花崗巖; 14.古元古代閃長巖; 15.整合及不整合地質(zhì)界線; 16.斷裂; 17.火山口; 18.1∶5萬水系沉積物綜合異常及主成礦元素; 19.鉛鋅礦床

圖2工區(qū)地質(zhì)概況圖

Fig.2Geologicalsketchoftheworkingarea

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂比較發(fā)育，規(guī)模懸殊，性質(zhì)各異，主要為NE、NEE和NW向3組(圖2)。斷裂多表現(xiàn)為正斷層，產(chǎn)狀較陡，具多期構(gòu)造活動特點，相互截斷或水平錯移。區(qū)內(nèi)分布4個火山機構(gòu)，火山通道均被次火山巖體侵入并出露形成柱狀節(jié)理。

1.3 巖漿巖

中—古元古代侵入巖主要分布在工作區(qū)西南部，位于紅旗營子群北側(cè)，巖性主要為變質(zhì)閃長巖、變質(zhì)二長花崗巖。海西晚期侵入巖主要分布在工作區(qū)中西部和西北角范圍內(nèi)，為二疊紀二長花崗巖、斑狀花崗巖和花崗閃長巖。燕山期侵入體主要呈巖株或不規(guī)則狀零星分散于工區(qū)內(nèi)，主要為早白堊世潛流紋巖、石英正長巖、花崗斑巖、花崗二長巖和石英斑巖等。

2 元素地球化學(xué)背景值

為了解各個元素的地球化學(xué)背景含量，在全區(qū)采集了207件基巖樣品進行光譜分析。根據(jù)巖石形成時代等級“紀”的不同以及地層和侵入巖巖性的不同，在全區(qū)劃分地質(zhì)單元，按照各個地質(zhì)單元采樣密度相同的規(guī)則進行布樣、采樣，即每個樣品代表的地質(zhì)單元面積是相同的，采樣介質(zhì)為無明顯礦化蝕變的基巖，避免了礦化巖體對基巖元素背景含量的干擾。樣品分析由中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院實驗室承擔，經(jīng)檢查，分析數(shù)據(jù)無特高值。每個樣品代表的面積權(quán)重相同，因此直接求取各個元素含量的算術(shù)平均值，作為該元素的背景含量(表1)。

表1 崇禮北部相關(guān)元素背景值

注： 表中Au、Hg含量單位為10-9，其他為10-6。

3 元素分配特性

各種風化產(chǎn)物中元素含量與其在母巖中含量的比值為富集系數(shù)[3-4]，它反映了元素在風化過程中由于環(huán)境的酸堿性條件不同，發(fā)生了次生富集或貧化特性[4]。發(fā)生次生貧化的元素，說明基巖中元素的含量要高于風化物中的含量，基巖中元素的濃集強度要大于次生化探異常的富集程度，這對次生異常區(qū)是一種有利的成礦指示，由此可以推測哪些元素異常成礦潛力更大，篩選主攻元素。

原始分析數(shù)據(jù)標準差與平均數(shù)的比值為變異系數(shù)，它反映了元素含量的離散程度。變異系數(shù)越大，尤其是大于1時，表明某種元素在某地區(qū)或某地質(zhì)體中分布、分配越不均勻，離散程度大，分異性強，易于活化遷移形成強異常或礦化體，為成礦元素或伴生元素、指示元素，找礦意義大[4]。根據(jù)這個特征，可以優(yōu)選出變化系數(shù)較高的元素作為找礦主攻元素。

根據(jù)富集系數(shù)推斷，呈次生貧化特性的Ag、Pb、Zn、Mo、Cd元素成礦潛力較大； 根據(jù)變異系數(shù)推斷，變異系數(shù)大于1的Au、Bi、Cd、Mo、W、Ag、Hg、Ni、As、Pb、Zn元素成礦前景較好。2種分析推斷方式中均出現(xiàn)Ag、Pb、Zn、Mo、Cd共計5種元素，由此認為這5種元素在本區(qū)濃集強度大，成礦幾率高，為本區(qū)找礦主攻元素。

本區(qū)各個元素的變異系數(shù)及富集系數(shù)用柱狀圖表示，詳情見圖3。

圖3 崇禮北部元素富集系數(shù)、變異系數(shù)柱狀圖

4 元素共伴生關(guān)系

對全區(qū)7 962個水系沉積物分析數(shù)據(jù)進行了R型聚類分析，繪制了聚類分析譜系圖(圖4)。

圖4 R型聚類分析譜系圖

聚類分析經(jīng)常運用在地球化學(xué)找礦預(yù)測中[5-12]，通過利用聚類分析可以推斷元素的共伴生及相互指示關(guān)系，為研究礦床成因及元素組合規(guī)律提供依據(jù)。由本區(qū)R型聚類分析可以分析推斷主攻元素的相互關(guān)系： 其中Ag與Pb的相關(guān)性最高，濃集成因和物質(zhì)來源可能相同，具有共伴生關(guān)系，同時與Zn、Cd具有伴生可能； Mo與前述4種元素相關(guān)性較弱，元素來源可能不同，濃集過程可能發(fā)生于不同的地質(zhì)作用或成礦作用，與W的伴生幾率相對較大。因此，在下一步調(diào)查研究過程中，應(yīng)以Ag、Pb、Zn作為整體目標，綜合調(diào)查，尋找鉬礦時注意與W的伴生可能。

分析所有元素相互關(guān)系可以看出，中低溫元素Ag、Pb、Zn、Cd相互聚集，高溫元素W、Sn、Bi、Mo相互聚集，As、Sb緊密相關(guān)并對低溫元素具有相關(guān)指示作用，由此看出，本區(qū)元素的組合分配具有典型的熱液成因特征。

5 綜合異常分布特征

本區(qū)共圈定45個1∶5萬綜合異常，異常分布位置及范圍見圖2。將每個綜合異常中面金屬量明顯較高的貴金屬、有色金屬元素作為主成礦元素，并將元素符號標注在異常范圍中。大部分異常區(qū)只出露一個時代的巖性，個別異常區(qū)出露多個時代巖性，其中有31個異常分布在張家口組火山巖中，6個異常主要與新太古界變質(zhì)巖有關(guān)，4個異常分布在二疊紀侵入巖中，3個異常與晚侏羅統(tǒng)火山砂礫巖有關(guān)，3個異常與早白堊世侵入巖有關(guān)，總體上有38個異常(占比84%)與相當于燕山期的火山巖、侵入巖、砂礫巖有關(guān)，表明燕山期的巖漿熱液活動導(dǎo)致了本區(qū)元素的濃集再分配。

同時，在綜合異常分布范圍之內(nèi)或距異常范圍2 km之內(nèi),均發(fā)育規(guī)模不等的局部斷裂或巖性接觸帶[1]，表明異常的形成受斷裂或接觸帶構(gòu)造控制，而斷裂帶及巖性接觸帶為典型的、主要的熱液活動空間，含礦熱液可以沿其運移沉淀，形成元素異常甚至礦體[13-16]，由此推斷本區(qū)化探異常主要由熱液活動引起，這與R型聚類分析推測結(jié)果相同。

6 成礦要素對比與成礦模型確定

本區(qū)內(nèi)分布有2個已知小型多金屬礦床，分別為石頭囫圇鉛鋅礦與和平鉛鋅礦，區(qū)域上有蔡家營鉛鋅銀典型礦床，區(qū)內(nèi)已知礦床的成礦要素特征見表2所示。

表2 成礦要素對比

(續(xù)表)

將本區(qū)2個已知礦床和化探異常區(qū)的地質(zhì)、物化探成礦要素[17-18]與蔡家營典型礦床的成礦要素[19-20]進行了梳理歸納，并做了對比，如表2所示?？梢钥闯?，本區(qū)已知礦床均為熱液成因多金屬礦床，與蔡家營式次火山-熱液型中低溫多金屬礦床成因類型相同，地質(zhì)、物化探成礦要素也相似，其他化探異常區(qū)地質(zhì)、化探成礦要素大體上與蔡家營礦床相近。因此，可以將蔡家營成礦模式作為本區(qū)的找礦模型。

7 結(jié)論

1∶5萬水系沉積物測量彌補了本區(qū)大中比例尺基礎(chǔ)性化探數(shù)據(jù)的空白，可以為開展大比例尺礦產(chǎn)調(diào)查及基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供較為詳細的參考依據(jù)。通過對本區(qū)水系沉積物測量數(shù)據(jù)的處理分析，得出以下結(jié)論：

(1)從元素富集系數(shù)和變異系數(shù)兩個角度推斷了成礦幾率較大的幾種元素，認為Ag、Pb、Zn、Mo、Cd為本區(qū)的找礦主攻元素；

(2)通過元素聚類分析，認為Ag、Pb、Zn具有共伴生關(guān)系，Mo、W具有伴生關(guān)系，應(yīng)分別進行綜合勘查，并認為本區(qū)元素濃集具有熱液成因；

(3)根據(jù)綜合異常分布規(guī)律，認為本區(qū)元素的局部富集主要受燕山期巖漿熱液活動控制，主要分布在斷裂及巖性接觸帶附近；

(4)通過本區(qū)異常區(qū)與區(qū)域上典型礦床的成礦要素對比，認為本區(qū)找礦模型為蔡家營式次火山-熱液型多金屬礦床，具有尋找燕山期次火山-熱液型Ag、Pb、Zn、Mo多金屬礦床的潛力。