新疆大草湖地区水系沉积物测量地球化学特征及找矿方向

康鹏宇，冯爱平，刘传朋，刘同

(1.山东省第七地质矿产勘查院,山东 临沂 276006；2.山东省地矿局金刚石成矿机理与探测重点实验室,山东 临沂 276006)

0 引言

大草湖地区位于塔里木盆地北缘，南天山东段，处于塔里木-华北板块之塔里木微板块，处于塔里木板块北缘(复合沟弧带)铁-钛-锰-铜-镍-钼-铅-锌-锡-金-锑-白云母-菱镁矿-铝土矿-石墨-硅灰石-红柱石-白云母-石油-天然气-煤-玉石成矿区、塔里木陆块北缘隆起(地块)铜-镍-金-铁-钛-钒-铅-锌-稀有金属-稀土-蛭石-磷成矿区[1-2]。

区内岩浆活动较弱，地质构造发育，成矿地质条件有利，具有较好的找矿远景。在对1∶5万水系沉积物测量的基础上，分析了大草湖地区成矿元素地球化学特征，根据异常特征及成矿地质条件，预测了该区的成矿远景。

1 区域地质概况

大草湖地区位于南天山东段，据《新疆维吾尔自治区矿产资源潜力评价》，大致以辛格尔断裂为界，北部属艾尔宾晚古生代残余盆地，南部属塔里木北缘隆起。

区域地层主要有晚南华世阿勒通沟组、特瑞爱肯组，早震旦世扎摩克提组、育肯沟组，晚震旦世水泉组、汉格尔乔克组，早寒武世西大山组，中寒武世莫合尔山组，晚寒武世-早奥陶世突尔沙克塔格组，泥盆世阿拉塔格组，晚泥盆世破城子组，早石炭世甘草湖组，古新世—始新世喀什群等[3]。区域岩浆岩主要发育中基性岩脉[4]。区域性断裂为辛格尔深断裂，控制了地层分布(图1)。

2 水系沉积物测量

2.1 地球化学景观划分

地球化学景观划分为中山干旱荒漠景观区、低山干旱荒漠景观区和冲积平原干旱荒漠景观区3个地球化学景观区。其中，冲积平原干旱荒漠景观区为第四系覆盖区，本次工作不取样。中、低山干旱荒漠景观区，水系主要成树枝状和平行状分布，多为季节性干谷，河床底积物主要来源于冲洪积，沟谷中多聚集有风成黄土，排除风成物质等外来物质的干扰是该景观区地球化学勘查的关键。

2.2 样品采集及测试

根据地球化学景观特征，参考区内1∶20万及邻幅1∶5万化探的采样粒级，确定采样粒级为-4目～+20目。样品布设遵循最有效控制汇水域且大致均匀的原则，以有限的采样点，取得最佳效果，主要布置在一级水系口上，适当控制二、三级水系。研究区水系沉积物测量面积904km2，共采集水系沉积物样品4624件，平均采样密度5.1点/km2。样品测试由山东省第七地质矿产勘查院实验室承担，分析Au，Ag，Cu，Pb，Zn，W，Sn，Mo，As，Bi，Sb，Cr，Ni，Co，P，V共16种元素。各元素的分析方法及检出限见表1。分析方法的检出限、精密度和准确度均能满足或优于规范要求。

在内部质量控制上，按照或严于规范要求对分析过程中准确度、精密度、重复性检验和异常点检验进行了全过程控制。测试任务过程中，同步测试的国家一级标准物质、监控样分析的对数标准偏差合格率全部达到了100%，每组监控样的标准差均满足规范要求，全图幅元素报出率均满足规范要求，重复性检验和异常点抽查合格率满足规范要求。

注：检出限单位为μg/g。

3 地球化学特征

3.1 地球化学参数特征

对大草湖地区水系沉积物测量样品地球化学参数进行了统计(表2)[5-6]，其特征为：P，V，Au，Cu，W，Zn，Co，Cr，Ni元素明显偏高，为区域上此类元素的高背景区。Ag，Sn，Mo，Bi元素显著偏低，是区域上此类元素的低背景区。Pb，As，Sb元素与区域背景大致相当。

表2 地球化学参数特征统计

元素含量单位：Au，Ag×10-9，其余元素×10-6。

成矿元素离散程度图显示：W含量变化幅度很大、高强数据很多、富集成矿可能性很大，发现矿床可能性大，但地质调查未发现明显W矿化特征；Mo，Bi，Sb含量变化幅度大，高强数据多，成矿可能性大，地质调查显示，Bi，Sb元素为中酸性岩浆岩组成成分，大草湖地区已发现多处Mo矿(化)，反映了沉积作用的特点；Pb，As，Au，Ag，Ni，Cu，Cr，Zn，V，Zn，Co，P等元素含量变化幅度小，高强数据少，成矿可能性小，但P，V元素与Mo元素富集相关性高，且已知大草湖地区及周边寒武纪西大山组为开采Mo，P，V矿层，结合区域成矿地质条件和成矿类型可以确定Mo，P，V元素为大草湖地区主要成矿元素(图2)[7]。

图2 成矿元素离散程度图

3.2 元素相关性及因子分析

3.2.1 相关性分析

为了解大草湖地区元素之间的相关程度，分析元素组合与地质构造背景的依存关系，采用R型聚类分析(图3)[8-10]，对大草湖地区水系沉积物中的元素进行研究。R型聚类分析在α=0.01，γ=0.2的相似水平上，可分为9大聚类，第1簇反应构造热液活动引起的Ag，Bi，Sb矿化；第2簇反应构造热液活动引起的Au，As矿化；第3簇反应高温热液活动伴随的Sn矿化；第4簇指示工作区存在基性、超基性岩脉或隐伏地质体；第5簇反应热液活动伴随的Cu矿化；第6簇反应寒武纪碎屑岩组成成分及其伴随的P矿化；第7簇反应寒武纪碎屑岩组成成分及其伴随的Mo，V矿化；第8簇反应了构造活动热液伴随的Pb矿化；第9簇反应了构造活动热液伴随的W矿化。

图3 元素R型聚类分析谱系图

3.2.2 元素因子分析

成矿元素的因子分析表明(表3)[11-12]，大草湖地区成矿元素来源主要为寒武纪地层、高温热液。F3，F6因子控制Mo，V，P；根据因子得分分布图(图4)，因子受地层控制明显，主要分布寒武纪碎屑岩地层，区内构造较发育，反应寒武纪碎屑岩组成成分及其伴随的Mo，V，P矿化，局部成矿条件较好；具寻找沉积型Mo，V，P矿找矿前景。F1，F2因子控制Au，As，Ag，Bi，Sb；主要分布于断裂构造交叉或发育部位，构造热液活动应引起该异常，分析为构造热液型矿化。F5，F7，F8因子控制Pb，W，Cu；主要分布于断裂构造交叉部位，与地层无明显相关性，分析为构造热液型伴随元素富集矿化。

表3 因子结构式及特征根

注:单位为%。

图4 因子分布图

4 异常圈定、评序及特征

4.1 异常圈定

4.2 综合异常分类及评序

根据异常区成矿事实、异常特征、地质背景等进行综合异常找矿意义的分类。主要根据综合异常面积、主成矿元素规模、特征组合元素平均衬度、异常套合程度、成矿地质条件等对各综合异常进行评序、筛选(表4)。

表4 综合异常评序

4.3 综合异常特征

4.3.1 HS2号综合异常特征

HS2号综合异常区大面积出露晚泥盆世破城子组二段、三段，岩性主要为酸至中酸性火山岩及碎屑岩夹灰岩(图5)，区内自北向南发育2条NW向断层。异常总体上呈椭圆状，SN走向，长约3km，宽约2.3km，面积约7km2。异常主元素为Au,Mo;异常特征组合为Sb,As,Pb,Ag,Bi。异常元素组分较复杂，包括中温热液元素、高温热液元素，各元素异常相互套合较好，具有明显的浓集中心，异常规模、强度中等。该异常具寻找火山岩型金、铜矿找矿前景[13-16]。

4.3.2 HS35号综合异常特征

HS35号综合异常区大面积出露早震旦世扎摩克提组、育肯沟组，晚震旦世水泉组、汉格尔乔克组，早寒武世西山布拉克组、西大山组，中寒武世莫合尔山组，为一套碎屑岩沉积建造，区内构造极为发育，发育多条NW,SE走向断层(图6)。区内分布磷矿点1处、钼矿化点1处。异常总体上呈EW向带状展布，长约10km，宽约3.5km，面积约25.8km2。异常主元素为P,Mo,V;特征组合元素为Zn,Ag,Sb,Co,Ni。异常元素组分较复杂，包括中温热液元素、亲铁族热液元素，各元素异常相互套合较好，具有明显的浓集中心，异常规模、强度均较强。该异常主要为早寒武世西大山组硅质岩引起，层控明显。具寻找大中型沉积型钼钒磷矿的找矿前景。

4.3.3 HS50号综合异常特征

该异常区大面积出露晚南华世特瑞爱肯组，早震旦世扎摩克提组、育肯沟组，晚震旦世水泉组、汉格尔乔克组，早寒武世西山布拉克组、西大山组，中寒武世莫合尔山组，为一套碎屑岩沉积建造，区内北部断裂发育，为多条NW，SE向断层，区内分布1处磷矿点，1处铅矿化点(图7)。异常总体上呈NW向带状展布，长约4.7km，宽约3.1km，面积约11.91km2。异常主元素为Pb,Mo,V;特征组合元素为Ag,Zn,Co,Sb,As,Ni。异常元素组分较复杂，包括中温热液元素，亲铁族热液元素，各元素异常相互套合较好，具有明显的浓集中心，异常规模、强度均较强。该异常具寻找小型沉积型钼钒磷矿的找矿前景。

1—新疆群；2—喀什群；3—破城子组二段；4—破城子组三段；5—断层图5 HS2异常剖析图

1—特瑞爱肯组；2—扎摩克提组；3—育肯沟组；4—水泉组；5—汉格尔乔克组；6—西山布拉克组；7—西大山组；8—莫合尔山组；9—突尔沙克塔格组；10—第四系；11—平行不整合界线；12—断层界线；13—综合异常及编号；14—磷块岩矿点图6 HS35综合异常剖析图

1—特瑞爱肯组；2—扎摩克提组；3—育肯沟组；4—水泉组；5—汉格尔乔克组；6—西山布拉克组；7—西大山组；8—莫合尔山组；9—第四系；10—平行不整合界线；11—断层及产状；12—综合异常及编号；13—磷块岩矿点；14—铅矿化点图7 HS50综合异常剖析图

5 成矿远景区划分

在水系沉积物(组合)异常评序及对主要异常解释、推断的基础上，结合区域成矿地质条件、路线地质调查、异常查证成果，圈定具有一定找矿潜力的成矿远景区3处(图8)[17-20]。

1—综合异常范围；2—成矿远景区范围界线；3—综合异常编号；4—研究区范围图8 大草湖地区成矿远景区分布简图

5.1 乔龙库图克南磷、钼、钒、铁、铜成矿远景区

远景区位于大草湖地区奥帕能塔格山南部，面积约98.2km2，主要出露地层为晚南华世阿拉通沟组、特瑞爱肯组碎屑岩和火山岩；震旦纪扎摩克提组碎屑岩和火山岩、育肯沟组碎屑岩、水泉组碳酸盐岩和火山岩、汉格尔乔克组碳酸盐岩和碎屑岩；寒武纪西大山组硅质岩、莫合尔山组灰岩、突尔沙克塔格组白云质灰岩。断裂构造十分发育，近NW向断裂为主要构造，发育多条平行状断裂构造。成矿远景区由2处综合异常组成，其中HS35异常主元素为Mo和P;特征组合元素为V,Zn,Ag。异常元素组分较复杂，各元素异常相互套合较好，具有明显的浓集中心和3个浓度分带，异常规模、强度均较强。异常浓集中心部位有多组断裂交叉，异常浓集中心与已发现矿床位置完全套合，异常由早寒武世西大山组引起。远景区内地层、断裂构造等成矿地质条件有利，矿化蚀变发育，成矿潜力巨大。

5.2 大草湖南磷、钼、铅成矿远景区

远景区位于大草湖地区的南东部，面积约为92km2，主要出露地层：晚南华世特瑞爱肯组碎屑岩和火山岩；震旦纪扎摩克提组碎屑岩和火山岩、育肯沟组碎屑岩、水泉组碳酸盐岩和火山岩、汉格尔乔克组碳酸盐岩和碎屑岩；寒武纪西大山组硅质岩、莫合尔山组灰岩、突尔沙克塔格组白云质灰岩。构造以NW方向和NE向断裂为主。成矿远景区由5个综合异常组成，其中HS50综合异常主元素为Mo，特征组合元素为V、Pb、Zn和Co，各元素异常相互套合较好，具有浓集中心和浓度分带，异常规模、强度较强。异常浓集中心与已发现矿化体位置完全套合，异常由早寒武世西大山组引起，成矿条件十分有利，具备沉积型钼磷等矿产的成矿远景。

5.3 铜矿山金、铜、钨多金属成矿远景区

远景区位于大草湖地区铜矿山东部一带，面积约为70km2，主要出露地层为晚泥盆世破城子组二段和三段、早石炭世甘草湖组二段。破城子组二段岩性为绿色凝灰砂岩、凝灰岩，破城子组三段为绿泥石化石英片岩夹凝灰岩；甘草湖组二段岩性为钙质砂岩、石英砂岩。区内为一背斜，南部为辛格尔深断裂，为分开塔里木地台和天山褶皱系的区域性断裂。成矿远景区由4个综合异常组成。其中HS04综合异常主元素为Au和W，特征组合元素为Bi，As，Sb，各元素异常相互套合较好，具有明显的浓集中心和3个浓度分带，异常规模、强度较强。铜矿山地区破城子组主要岩性为火山碎屑岩，并有硅化、孔雀石化，远景区火山岩型多金属矿成矿潜力较大。

6 结论

(1)大草湖地区成矿元素离散程度结合区域成矿地质条件和成矿类型可以确定钼磷等元素为大草湖地区主要成矿元素。元素相关性、因子分布表明，在早寒武世西大山组地层背景下，寻找与早寒武世西大山组地层相关的钼钒磷层控沉积型矿床潜力较大。金铜等元素在晚泥盆世破城子组地层背景下，寻找与晚泥盆世破城子组相关火山岩型金铜矿床潜力较大。

(2)大草湖地区综合异常多以磷钼钒元素为主，组合元素银、锌等，异常规模较大、异常强度高，套合较好，为寻找沉积型钼钒磷矿有利部位；其次以金铜钨为主，组合元素钼、砷、秘、铅、银等，异常规模较大、异常强度高，套合较好，为寻找火山岩型金铜多金属矿有利部位。

(3)大草湖地区各成矿远景区地层、断裂构造等成矿地质条件有利，矿化蚀变发育，成矿潜力巨大，其中乔龙库图克南磷、钼、钒、铁、铜成矿远景区和大草湖南磷、钼、铅成矿远景区已发现不同规模的磷矿床，对远景区内相似地质成矿条件寻找磷钼钒矿十分有利。