大比例尺勘查地球化学找矿信息提取集成与成矿预测
——以内蒙古乌拉特后旗查干德尔斯大型钼矿为例

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(1.陕西省地质调查中心，陕西 西安 710068；2.陕西地矿物化探队，陕西 西安 710043；3. 中煤科工集团西安研究院有限公司， 陕西 西安 710077)

近年来，大比例尺沟系土壤测量方法在矿产勘查中得到了广泛应用，地质找矿效果显著，发现了贵州普睛锑金矿(刁理品等，2010)、河南栾川地区陈南沟钼矿(孙社良等，2011)、陕西安康梅子铺金矿(杨宏林等，2013)、甘肃马鬃山公婆泉东金矿(杨永春等，2017)等，充分说明勘查地球化学在找矿预测中具有十分重要的作用。目前，勘查地球化学成果在成矿预测方面的应用主要表现在识别主成矿元素，判别矿化类型，圈定找矿有利部位等方面。如何结合成矿地质条件，全面系统的应用勘查地球化学成果，从不同角度、不同层次准确提取、集成地质-地球化学找矿信息，快速锁定矿(化)体空间位置，是取得找矿突破，特别是寻找隐伏矿床的关键，也是勘查地球化学在成矿预测方面急需解决的首要任务。笔者通过典型案例分析，重点论述地球化学找矿信息在成矿预测中的作用，为寻找隐伏矿床提供了参考。

1 地质条件分析

内蒙古查干德尔斯地区位于华北板块北部陆缘增生带的宝音图-锡林浩特火山型被动陆缘带，隶属于乌力吉-锡林浩特元古宙、华力西、燕山期铜、铁、铬、金、萤石成矿带(邵和明等，2001)。

研究区以往地质工作程度较低，仅分布以Mo为主要成矿元素的1∶20万水系沉积物综合异常。区内地质构造比较复杂，岩浆活动强烈(图1)。中北部出露北东向展布的下元古界宝音图群(Pt1BY)，主要岩性组合为灰黑色-灰绿色二云石英片岩、含碳(电气石)绢云石英片岩、阳起二云片岩、石榴云母石英片岩、含碳绢云石英岩、石英岩，局部见碳质板岩、千枚状板岩。

区内岩浆活动强烈，主要有早二叠世二长花岗岩，呈岩基状，局部可见宝音图群片岩捕掳体；岩石呈灰白色，具细中粒花岗结构、似斑状结构，块状构造。次为早侏罗世正长花岗岩，呈小岩株状，与二长花岗岩体和宝音图群为侵入接触；岩石呈浅肉红色，细粒花岗结构，块状构造；脉岩以石英脉为主，呈北东、北西向展布，主要分布于岩体内部及其接触带，宽度和长度从几厘米到数米。

图1 查干德尔斯地区地质略图Fig. 1 Geological sketch map of Chagandeersi area

区内主构造线方向呈北北东向，早期表现为韧性特征，规模较大，由糜棱岩、糜棱岩化岩石和少量构造片岩组成；晚期叠加了脆性构造，规模较小，主要由构造角砾岩、碎裂岩组成。带内多充填规模不等的花岗岩脉、花岗斑岩脉和碳酸盐脉、石英脉等。

研究区中部矿化蚀变强烈，呈北北东向带状展布。主要蚀变有绢(云)英岩化、硅化(含石英脉)、钾化、高岭土化、碳酸盐化等。其中硅化、云英岩化、钾化蚀变带主要分布于岩体内部及其接触带附近，并可见黄铁矿化、黄铜矿化、辉钼矿化、黑钨矿化、孔雀石化、绢云母化等，其他蚀变远离接触带分布。

综上所述，研究区具有形成斑岩型、脉型矿产的地质条件。

2 地球化学特征分析

2007年在本区开展了1∶2.5万沟系土壤测量，分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、W、Sn、Mo、Bi元素。

2.1 元素分布特征

2.1.1元素分布型式

对273件样品进行统计，制作元素含量对数-频数直方图(图2)。结果表明，Sn、Sb元素呈弱的对数正态分布；Pb、Ag、Hg、Cu、Mo、Bi呈对数多峰分布，Mo、Cu较为明显，显示本区的成(岩)成矿作用最少有2期。Mo、Cu个别高值点可能是矿化形成的。

图2 查干德尔斯地区沟系土壤测量元素含量对数-频数直方图Fig. 2 Logarithms-frequency histogram of drainage soil element content in Chagandeersi

2.1.2元素集中与离散特征

笔者除采用描述元素离散与富集的常用参数外，作者根据长期从事勘查地球化学工作的经验，运用“矿化蚀变叠加强度”参数对元素成矿潜力进行分析，力求客观、全面评价。

查干德尔斯地区沟系土壤测量地球化学特征参数列于表1。

表1 查干德尔斯地区沟系土壤测量地球化学化学特征参数统计表Tab.1 Statistic of geochemical parameters of soil measurement in drainage system in Chagandeersi

注：样品数量273件，Au、Ag、Hg含量为10-9，其他元素的含量为10-6；内蒙背景值来自《内蒙古矿产资源潜力评价(2013年)》；分析单位：宁夏回族自治区地矿局中心实验室，2007年；相对富集系数=剔除后平均值/内蒙背景值。

“矿化蚀变叠加强度”是指一个评价单元内某元素含量值经反复“叠代剔除”之后，未“叠代剔除”之前平均值(T1)与最后一次 “叠代剔除”之后平均值(T2)之比与剔除高含量点数(N，无剔除点取1)的乘积。数学表达式为：KD=(T1/T2)×N。该参数在一定程度上反映了成矿潜力的大小，此值越大，说明元素富集程度越高、分异程度越强烈，成矿潜力越大。

结果表明，异常点数排列在前两位的是Bi(78个)、Mo(71个)，且其分布具有集中、连片、连续之特征。相对于内蒙全区呈富集型的元素有Mo(3.52)、Bi(2.29)、W(2.22)、Pb(1.48)，呈强-极强分异型的元素有Bi(3.51)、Au(2.81)、As(2.76)、W(2.34)、Mo(1.38)、Hg(0.95)。矿化蚀变叠加强烈的元素主要有Bi(783.25)、Mo(196.93)，次为Hg(96.53)、Ag(44.84)、Au(35.2)，其中Mo元素最大值(78.3×10-6)大于钼矿边界品位十分之一，指示地表有矿化显示，与地表存在辉钼矿矿化的客观事实一致。

上述特征表明，Bi、Mo在地质体中分布极不均匀，参与了成矿活动，部分地段形成了高含量点或高含量地段，指示其找矿潜力巨大。

2.2 地质体地球化学特征

斑岩型钼矿产于花岗岩体内部及其周围岩石中，脉型钼矿产于各种断裂带中(潘龙驹等，2003)，此2种类型的钼矿对围岩选择性不大。因此，笔者依据二长花岗岩、正长花岗岩中主要元素地球化学特征参数(表2)，探讨其与成(岩)矿之间的关系。

结果表明，相对于全区背景值而言，二长花岗岩中Zn、Mo、Cu元素呈亏损型，其余呈背景型；相对于中国二长花岗岩元素丰度值(迟清华等，2007)，W(3.7)、Mo(3.14)、As(2.86)、Bi(2.68)、Sb(2.25)元素呈强富集型。Bi(3.21)、Mo(1.5)、Cu(1.28)、Hg(1.0)、Au(0.89)、W(0.85)元素变异系数较大，指示其在地质体中呈强分异-极强分异型；据此认为，二长花岗岩中Mo尽管呈亏损型，但分布呈极强不均匀型，部分参与了成矿作用。

相对于全区背景值而言，正长花岗岩中Mo(2.25)、Bi(1.77)呈强富集型，其余元素均呈背景型分布；相对于中国正长花岗岩元素丰度值(迟清华等，2007)，Mo(9.5)、Bi(3.7)、Cu(2.86)、Sb(2.07)、W(1.92)、Au(1.24)元素呈富集-强富集型。Bi(2.67)、W(1.36)、Hg(1.03)、Mo(1.01)元素变异系数大，呈强分异-极强分异型。据此认为，正长花岗岩不仅为钼矿的形成提供了丰富的物源，而且参与了主要的成矿作用。

表2 查干德尔斯地区二长花岗岩和正长花岗岩元素地球化学特征参数统计表Tab.2 Statistic of geochemical parameters of elements from monzonitic granite and syengranite in Chagandeersi

注：样品数109件，Au、Ag、Hg含量为10-9，其余含量10-6；Cv为变异系数，X1、X2分别为中国二长花岗岩、正长花岗岩元素丰度值(迟清华，2007)；X3为全区元素含量背景值，X4、X5分别为研究区二长花岗岩、正长花岗岩背景值，K值为相对富集系数；ηγ代表二长花岗岩；ξγ代表正长花岗岩。

从成矿地质条件来看，呈岩株状的早侏罗世正长花岗岩明显侵位于呈岩基状的早二叠世二长花岗岩之中，接触带形成强度高、规模大，三级浓度分带清晰的Mo异常。从勘探成果(高民牛等，2013)来看，钼矿石的自然类型以正长花岗岩型为主，次为二长花岗岩型。

因此，本区成矿作用主要与正长花岗岩有关，次为二长花岗岩，显示2期成矿作用。

2.3 元素组合特征

本次使用中国地质调查局RgMapGis多元统计软件对数据进行R型聚类分析(图3)。

结果表明，土壤中元素分为2组。

第一组：Au-Sn-Bi-Mo-W组合，以高温元素为主，显示花岗岩类地球化学特征；Bi、W、Mo具有显著的正相关关系，W、Bi可作为寻找钼矿床的间接指示元素。

第二组：Ag-Zn-As-Sb-Cu-Pb-Hg组合，以中-低温元素为主，与Mo没有明显的相关性，可能与岩浆期后或构造热液活动有关；As、Sb具有显著的正相关关系，与后期构造热液活动有关。

图3 查干德尔斯地区沟系土壤测量微量元素R型聚类分析谱系图Fig.3 R cluster analysis pedigree of trace elements from drainage soil in Chagandeersi

2.4 综合异常特征

沟系土壤测量在中部圈定了一个综合异常，为了深入分析异常区成矿地质-地球化学条件，统计了异常特征参数(表3)，并选择9种元素制作综合异常剖析图(图4)。

表3 HS1综合异常特征参数表Tab.3 Integrated abnormal characteristic parameters of HSI

注：Au、Ag、Hg含量为10-9，其余含量为10-6。

综合异常呈北北东向展布于研究区中部，向北、向南未封闭，区内面积5.5km2。异常由9个元素20个单元素异常构成，元素组合表达式为Bi(39.83)-Mo1(12.4)-As(4.67)-Au(3.87)-W(3.36)-Ag(2.35)-Sn(1.77)-Sb(1.65)-Cu(1.34)(括号中的数值为NAP值)；主要元素组合为Mo、Bi、W，次为Sn、Au、Ag、As、Sb、Cu。其中，Mo-Bi-W是成矿元素组合，Cu-Sn-Ag-Pb是指示元素组合，其余为伴生元素组合。

综合异常长轴方向呈北北东向带状展布，正好与北北东向构造带、绢(云)英岩化和硅化(含石英脉)及钾化蚀变带、早二叠世二长花岗岩与早侏罗世正长花岗岩的接触带空间位置一致，说明异常受构造带、岩体接触带、蚀变带控制，显示中酸性岩浆“成矿作用场”特征。Mo、W、Sn、Bi异常完全套合，指示其成矿作用与岩浆活动关系密切，尤其是Bi、Mo异常的几何形态、浓集中心高度一致，表明其经历了相同或相似的地质-地球化学作用，具有同源性。

综合异常内部以Mo、Bi、Sn、W高温元素组合为主，少量Au、Ag、Cu、As、Sb中低温元素组合；外带(尤其是东部)以Au、Ag、Cu、Sb中低温元素组合为主，少量Mo、Sn、Bi高温元素组合，形成比较明显的水平分带性，反应了原始岩浆热液在中部接触带初始侵位向四周逐渐扩散至完全结束，从低温到高温，再从高温到低温的变化过程，与典型岩浆热液型钼矿地球化学特征具有相似性和对比性(表4)。

1.第四系冲洪积砂砾；2.第四系残坡积物；3.下元古界宝音图群；4.早侏罗世正长花岗岩；5.早二叠世二长花岗岩；6.早二叠世花岗闪长岩；7.石英脉；8.地质界线；9.断裂带；10.面状蚀变区；11.综合异常位置及编号；12.极值点位置及含量；13.异常代号；14.单元素异常外带；15.单元素异常中带；16.单元素异常内带图4 查干得尔斯地区沟系土壤测量综合异常剖析图Fig. 4 Integrated abnormal of soil measurement in drainage system in Chagandeersi

表4 查干德尔斯地区地质-地球化学找矿信息集成与成矿预测汇总表Tab.4 Summary of extraction and integration of geological and geochemical prospecting information and metallogenic prediction in Chagandeersi

Bi(64)、Mo(61)、W(23)异常点数多，连续性好，形成带状异常，且含量从外带至内带，依次升高，构成明显的浓度梯度带；Bi、Mo、W最大值分别为192×10-6、78.3×10-6、23.3×10-6，构成各自的浓集中心，反映了元素从背景场逐步活化、迁移、富集至高值场的迁移轨迹。Bi(39.83)、Mo(12.4)异常规模值大、强度高，三级浓度分带清晰，显示主成矿元素和中酸性岩浆成矿专属性之特征。Bi(1.79)、Mo(1.15)变异系数较大，表明其分布极不均匀，局部地段存在高含量点或高含量地段，其异常外带-中带指示了矿化蚀变的范围，中带-内带指示了矿床(体)的分布范围和矿体赋存的空间位置。

3 地球化学找矿信息提取集成与成矿预测

不同级别地球化学场是不同级别成矿单元内成矿的物质基础，决定了成矿的矿种及其共生组合(曹新志等，2004)。成矿元素通过各种成矿作用迁移、富集成矿的过程中必将显示特有的“成矿作用场”和特有的地球化学场，相似的“成矿作用场”和地球化学场必将形成相似的主成矿元素和矿化类型。

一般情况下，根据异常规模和异常浓度定性判别主成矿元素；依据已知矿化类型、异常与地质体之间的关系及异常分布模式等地球化学特征对矿化类型进行初步判别；根据指示元素和主成矿元素与内带指示元素异常的中带、内带圈定矿床的分布范围，内带可圈出主矿化带或主矿化体范围，主成矿元素异常的外带、中带可以大致圈出矿床的矿化蚀变范围(叶天竺，2004)。

参照斑岩型、脉型钼矿地质特征(潘龙驹等，2003)和上述勘查地球化学预测方法，采用类比原理，依据查干德尔斯地区成矿地质-地球化学条件，重点从地质-地球化学找矿预测的角度出发，提取、集成地质-地球化学找矿信息，对查干德尔斯地区主成矿元素和矿化类型及找矿有利部位进行综合预测(表4)。

预测成果表明，该区具有形成斑岩型和脉型钼矿的“成矿作用场”和地球化学条件，主成矿元素为Mo、Bi，矿化类型为斑岩型和脉型，Bi、Mo异常外带-中带是矿化蚀变地段，中带-内带是矿床(体)可能赋存的空间位置，即岩体内部及其接触带是找矿有利地段。

4 找矿效果

基于上述研究成果，2008年在岩体内部及其接触带中的Mo1、Bi1异常中带-内带的强烈硅化(含石英脉)、云英岩化面状蚀变区实施钻探验证，圈定59条钼矿体，求得“探明的(121b)”+“控制的(122b)” +“推断的(333)”钼矿石量：33 187.24×(104t)，金属量Mo：339 782.78 t，平均品位Mo为0.105%(高民牛等，2013)，最终发现内蒙古乌拉特后旗查干德尔斯大型钼矿，找矿取得重大突破。

勘探成果(高民牛等，2013)显示，钼矿(化)体主要赋存于早侏罗世正长花岗岩体，次为早二叠世二长花岗岩、宝音图群片岩和石英岩；矿体呈层状、似层状、脉状、透镜状产出，沿走向和倾向具有分支复合现象。矿石自然类型以正长花岗岩型矿石为主，次为似斑状二长花岗岩型和片岩型、石英岩型、石英脉型。

5 结论

(1)查干德尔斯地区沟系土壤测量中微量元素分布特征表明，Mo呈强富集-分异型，且矿化蚀变叠加强度高，说明钼矿化不均匀，具有一定找矿潜力。

(2)区内地球化学异常元素组合为Bi-Mo-As-Au-W-Ag-Sn-Sb-Cu，Mo异常强度高、规模大，三级浓度分带清晰，显示主成矿元素之特征，Mo-Bi-W是成矿元素组合，Cu-Sn-Ag-Pb是指示元素组合；Bi、Mo、W、Sn异常套合程度高，内部以高温元素组合为主，外部以中低温元素组合为主，与斑岩型和脉型Mo矿元素水平分带具有相似性和可比性，指示Mo矿化与中酸性岩浆活动关系密切；Mo异常受北东型构造带、岩体接触带、矿化蚀变带控制，指示成矿有利地段为岩体接触带，为钻探验证工作部署提供了依据。

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