甘肃迭部县尖尼-洛大地区水系沉积物地球化学特征及找矿靶区预测

俞 胜，贾 轩，赵斌斌，贾新勇

(甘肃省地质矿产勘查开发局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020)

0 引言

研究区位于甘肃西秦岭地区迭部县尖尼—洛大一带，隶属秦祁昆成矿域(Ⅰ-2)—南秦岭华力西—燕山期金-铀-锰-铅锌-银-铜-铁-汞-锑-磷-重晶石成矿带，在漫长的地质演化过程中，多期构造-热事件的叠加事件，为区域成矿创造了良好的成矿条件。区域内已发现铁、铜、铅、锌、金、银、汞、锑、黄铁矿、砷等矿产，且大部分矿产具有一定规模和工业价值。本文以“甘肃省迭部县尖尼—洛大地区1∶5万矿产远景调查”项目为依托，在分析该区1∶5万水系沉积物地球化学特征的基础上，结合该区内有利的成矿地质条件，进行了找矿靶区的预测，为进一步指导找矿提供有利依据。

1 研究区地质概况

研究区大地构造位置地处南秦岭造山带内部，为南秦岭新元古代—早古生代裂隙大陆边缘三级构造单元的重要组成部分。

研究区地层隶属于华南地层大区、南秦岭—大别山地层区、迭部—旬阳地层分区。以光盖山—成县大断裂与玛曲—武都大断裂为界，中部属白龙江隆起带，北部与西南角属泽库、武都裂陷沉积区。志留纪、泥盆纪、二叠纪及三叠纪地层出露面积较大；最老地层为奥陶纪地层，泥盆纪、石炭纪地层与志留纪地层分布关系紧密，中新生代陆内断陷盆地沉积主要分布在研究区的南、北两侧(图1)。

图1 尖尼—洛大地区综合地质图

研究区分布于尖尼—腊子乡逆冲推覆断裂两侧，呈NWW—SEE向展布，向北西延伸受到NE向走滑断层的切割而中断。总体为白龙江复式背斜的两翼，构造线为NWW—SSE向，褶皱和断裂尤为发育。

研究区侵入岩不发育，仅在东部出露4个岩株状小岩体。侵入体呈岩株状侵入于上志留统卓吾阔组(S1zw)及下泥盆统普通沟组(D1p)浅变质地层中。其岩石类型有花岗闪长岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩和石英二长岩等。

研究区内变质作用较为强烈，以区域变质为主，接触变质、动力变质次之。

研究区属西倾山—白龙江金、砷、汞、铁、铀、铜、银、铅锌成矿带，Au、Hg、Sb、Fe、Zn、Mn、U、Cu、V、P成矿条件良好，是金及多金属矿勘查的有利地段。矿产以微细浸染型金矿、碳硅泥岩型铀矿、岩浆热液型铜(钨)矿及层控的沉积-再造型和沉积-改造型铁、锌、磷矿为主。区域上先后发现了若尔盖铀矿、黑拉铁矿、大水金矿、马脑壳金矿、洛大金矿、坪定金矿等一批大中型矿床，区内找矿潜力巨大，是中国西部发现大型—超大型战略矿产资源的一个有利地区。

2 地球化学数据处理及分析

2.1 水系沉积物样品采集与测试

研究区位于甘肃东南部中高山景观区，区内水系发育，属长江水系，白龙江自西向东斜穿而过，峡谷多水流急。以化学风化和物理风化为主，水侵蚀和水搬运作用明显，风化与剥蚀处于动态平衡，多数元素在次生作用中富集，元素表生地球化学活动性较强，适合开展1∶5万地球化学水系沉积物测量。

研究区完成1：5万水系沉积物测量1829 km2，采集点8940个，平均采样密度4.89点/km2，本次采样点分布于一级水系或二级水系上游、沟口及分支口，采样物质以沟谷细沙或砂质黏 土为主，采样粒度为-60目。样品测试由甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院化验室承担，分析元素根据1∶20万区域化探异常元素组合确定为Au、Cu、Pb、Zn、Ag、Mo、W、Ni、Co、V、Fe2O3、Mn、U、As、Sb、Hg等16种元素。采样和分析质量均满足现行规范要求。

2.2 元素异常下限值的确定

表1 水系沉积物地球化学参数统计

2.3 元素组合分析

2.3.1 R类聚类分析

根据分析结果，对16种元素相关性进行R型聚类分析(图2)，结合各元素异常分布特征，可以看出在0.42水平上，Cu、Ag、Mo、U、Zn、Mn、Ni、Co、Fe2O3、Pb 相关性较强，其元素异常呈NW向展布于志留系迭部组、舟曲组、卓乌阔组等以黑色岩系为主的地层中，其中，Zn、V表现为高场，其余元素表现为中—高场；Au、As、Sb、Hg相关性较强，其元素异常呈NW向展布于泥盆系下吾那组及其两侧发育的NW向断裂、次级断裂构造带。

图2 R型聚类谱系图

2.3.2 因子分析

进行因子分析时，KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)值越接近1，元素变量之间的相关性越强[1]，KMO大于0.9为非常合适，大于0.8为合适，小于0.6欠合适[2]。Bartlett球度检验(Bartlett test of sphere cit)用于验证相关矩阵是否是单位矩阵，即检查变量是否彼此独立。当概率值小于给定的显着性水平a(通常指定值为0.05)时，原始变量被认为适合于因子分析[1-3]。本次水系沉积物测量以研究区内8940件样品的16种元素为变量，使用SPSS 19.0软件进行R因子分析以获得KMO检验和Bartlett球形度检验结果(表2)。KMO值为0.853，Bartlett球形度检验统计量为48 406.476，其在0.0水平上具有显着性，自由度为120。概率值为0.00，小于显着性水平a(0.05)。故研究区内本次水系沉积物测量数据满足因子分析的要求。

表2 Bartlett球度检验和KMO检验分析

根据因子分析的相关原理，采用SPSS统计软件进行因子分析，计算相关系数矩阵，获得工作区域中16个元素的原始内容数据的相关系数矩阵(表3)。由表3可见，Co和Ni、U和Mo等元素有较好的相关性。从成因角度来看，具有更好相关性的元素可能在成因和来源上有一定的相关性[4]。

表3 工作区元素(变相关系数矩阵量)

因子分析关键在于求得相关系数矩阵的特征值(表4)，以便合理提取因子变量。本次因子提取以特征值大于0.75、累计方差贡献率大于75%为标准进行，共选取8个主要因子。这8个主因子共解释了原有16个变量的总方差的79.394%，并且旋转前后总的累计贡献率未发生变化。也就是说，信息总量没有变化，表明本区数据因子分析效果较好[5]。

表4 工作区R型因子分析特征值和累计方差贡献率

因子分析的主要目的是将具有相似因子载荷的单个变量置于因子变量下。旋转因子载荷矩阵比初始因子载荷矩阵更合理和可解释，因此旋转因子载荷矩阵用于划分元素组合类型(表5)。确定因子数为8个。根据旋转因子载荷，可以获得与以下因子变量对应的元素组合类型：F1因子代表 Fe-Co-V-Mn-Ni 组合，F2因子代表 Mo-U-Ag-Cu 组合，F3因子代表 Au-As 组合，F4因子代表Pb，F5因子代表Zn，F6因子代表W，F7因子代表Sb，F8因子代表Hg。

表5 工作区R型因子分析正交旋转因子载荷矩阵

2.4 因子分析的解释与评价

对工作区域内8940个样本的16个元素(变量)进行因子分析后，利用Excel构建一个函数，为每一个样品在不同的公共因子中得分最高者赋值(例如，第n个样本的第j个因子得分最高，则返回j)，然后用每个公共因子中得分最高的样本划分地球化学分区[6]。本次工作基于因子得分值将样品分成8个类别，每个类别代表某种类型的地球化学子区域。因此，根据工作区的地质条件和矿化类型以及因子得分值，圈定出相应的地球化学分区图(图3)以及工作区各因子得分等值线图(图4)。

图3 地球化学分区图

图4 工作区各因子得分等值线图

F1因子的方差贡献率为30.64%，是工作区占主要地位的因子，元素组合为 Fe-Co-V-Mn-Ni。Ni、Co、Fe为亲铁元素，Mn、V为亲石元素，Fe-Co-V-Mn-Ni 子区主要分布在工作区的中北部，志留系、泥盆系中，并沿地层走向呈NW—SE向展布。其反映了该套地层与区域背景值相比，Fe-Co-V-Mn-Ni 不同程度的富集(KK>1.0)，为区内局部高背景的反映。

F2因子的方差贡献率为12.383%，是工作区占次要地位的因子，元素组合为 Mo-U-Ag-Cu。Mo为亲铁元素，U为亲氧元素，Ag、Cu为亲铜元素，其中，Mo-U、Cu-Ag 间的相关性较高，且后者的相关性略低于前者。Mo-U-Ag-Cu 子区主要分布在工作区的中部，志留系中，并沿地层走向呈NW—SE向展布。其反映了该套地层与区域背景值相比，Mo-U-Ag-Cu 不同程度的富集(KK>1.0)。Mo为第Ⅵ副族元素，属于高温元素，易在酸性岩体中富集[7]，尖藏附近呈现的高值与其黑云石英二长岩与黑云石英二长闪长岩关系比较密切。

F3因子的方差贡献率为8.977%，是工作区占重要地位的因子，元素组合为 Au-As。Au-As为低温元素组合，从元素的地球化学亲和性来看，其均表现为亲硫性。从研究区实际矿化角度看，该组合为成矿元素组合类型。从工作区实际地表矿化特征来看，地表的金矿化点几乎全部落在该子区内，是各子区中最重要的因子类型，该元素组合为主要成矿元素组合，且与成矿关系较为密切。F3因子得分高值区反映了该元素组合与沿NW向展布的泥盆系下吾那组及其两侧发育的NW向断裂、次级断裂构造带的密切关系，显示了区内良好的热液多期次活动特征，指示区内具有寻找金多金属矿的良好前景。

F4因子代表组合为Pb。Pb是亲酸性元素，不易迁移。该子区主要分布在工作区东北以及东南，总体相对较分散，在二叠系、石炭系、志留系中均有不同程度的出露，其出露区均有不同程度的构造展布，故Pb为与热液有关的中温元素，反映了特定的构造运动。

F5因子代表组合为Zn。Zn元素具亲硫性，且活动性高，迁移能力强，易形成异常[8]。该子区主要分布在工作区中部尼傲北及东南隘路一带。从工作区实际地表矿化特征来看，尼傲北锌矿化点即落在该子区内。F5因子高值区的展布与志留系走向一致，显示了良好的与志留系黑色岩系有关的元素组合特征，Zn局部强富集特征较为明显。

F6因子代表组合为W。W是亲氧元素，常在酸性岩体中富集[9]。该子区主要分布在工作区中部高日道耀一带，其高值区与高日道耀黑云花岗闪长岩侵入体的分布较吻合。而在工作区其他部位分布的印支期石英闪长岩体中，W元素含量相对较小，这可能与不同时代侵入岩物质组成差异有关。

F7因子代表组合为Sb。Sb为低温元素，从元素的地球化学亲和性来看，其均表现为亲硫性，其迁移能力较强[10]。该子区主要分布在工作区东北部泥盆系、志留系中，其与F3子区有一定的重现性，整体较F3子区向北偏移，说明Sb为前缘晕元素可作为成矿区域的指示性元素。其与区内发育的NW向、NNE向断裂构造关系密切，显示了区内良好的热液多期次活动特征，对于区内具有寻找金多金属矿有良好的指示意义。

F8因子代表组合为Hg。Hg是一种熔点非常低，迁移能力强，扩散面积大的金属元素，主要与构造活动有关。该分区主要分布在工作区北部的泥盆纪地层，受构造控制明显。

3 地球化学异常

通过MapGIS对研究区内1∶5万水系沉积物样品分析结果进行处理。先对其原始数据进行带属性展点，然后对数据进行数字特征计算，之后对数据进一步进行网格数据等值线处理，通过设置等值线套区，绘制色阶、光滑等值线、等值线层值等，得到单元素异常图。另外，通过对单元素进行相关分析、R型聚类分析、因子分析及元素异常剖析，确定元素的组合特征，圈定元素组合异常，并生成元素组合异常图。通过开展1∶5万水系沉积物测量，圈定了单元素异常765处、综合异常20处，初步划分找矿靶区10处。

3.1 单元素地球化学异常

通过对16种元素进行相关分析、R型聚类分析和因子分析等，并结合研究区内地质特征，可以发现研究区内综合异常的分布，明显受地层、构造、岩浆岩的控制。

Au、As、Sb、Hg等中低温元素类综合异常主要分布在泥盆系下吾那组(Dx)、普莱组(Dpl)及NW向断裂、次级断裂发育地段，在调查区北东呈NW带状大面积出现，伴有Ag、Pb、Zn、Cu、V、Ni、Mn、W、Co、Pb、Fe2O3、U等元素异常。

W、Mo等元素综合异常主要分布于高日道耀细粒黑云母花岗闪长岩、道藏若由中细粒黑云母石英闪长岩、黑乍中粗粒黑云母石英闪长岩、腊子沟尖藏南细粒黑云母石英二长闪长岩、中细粒黑云母石英二长岩等中酸性侵入岩内外接触带上，伴生较强的Au、Ag、As、Zn、Cu、Co、V、Fe2O3、U等元素异常。

Zn、Pb、Ag、Ni、Co、V、Mn、Mo、Fe2O3、U等元素综合异常主要呈NW条带状分布于广泛发育黑色岩系的志留系迭部组、舟曲组、卓乌阔组中，Zn异常显示具有一定的富集。

3.2 综合异常

通过对元素进行相关分析以及元素异常剖析，基本确定了元素的组合特征，圈定了元素综合异常。全区共圈定了20个综合异常区(图5)。结合区内地层、构造、岩浆岩等地质特征，通过对异常区进行野外实地查证，AS-7、AS-8、AS-9、AS-10、AS-15、AS-15 等综合异常区分别与已知的黑拉铁矿、唐尕金矿化点、班藏金矿化点、刀扎金矿、洛大金矿等已知矿床相吻合；在 AS-7、AS-8、AS-9、AS-10、AS-12、AS-13、AS-15、AS-18 等综合异常区分别新发现了措美金矿点、足彦金矿点、查哇金矿点、桑坝隆金矿点、尼傲北铁矿点、胜泊虎金矿化点、藏尼贡巴金矿点、黑杂金矿点。

图5 尖尼—洛大地区综合异常图

综合异常主要分为两类：第一类以Au、As、Sb、Ag等元素为主的中低温元素组合，其与区内广泛发育的NW向断裂构造关系密切，显示了区内良好的热液多期次活动特征，表明区内具有寻找金多金属矿的良好前景；第二类是以Zn、Pb、Cu、V、Ni、U等元素为主的黑色岩系元素组合，为区内局部高背景的反应。

4 找矿靶区预测

在1∶5万水系沉积物异常的基础上，通过野外实地调查研究，同时结合研究区地层、构造、岩浆岩等地质特征，物探异常及遥感蚀变信息特征，选取有重要成矿前景的地段，圈定了找矿靶区10处。其中成矿前景较好的有黑拉西金铁找矿靶区、查哇金找矿靶区、藏尼贡巴金找矿靶区、足彦金找矿靶区。

4.1 Ⅴ1-A-1黑拉西金找矿靶区

该靶区位于白龙江复背斜北翼，以泥盆纪、石炭纪地层为主；岩浆活动较弱；断裂构造发育，以NW向断裂为主，次为NE向断裂，破碎带两侧可见硅化、黄铁矿化、褐铁矿化等。该靶区位于综合异常 AS-7 内，异常以Au为主，与As、Sb、Hg元素套合性好，且Au、As、Sb、Hg均具内、中、外带，特别是Au的强度大，规模大，衬度大，峰值最高达3120×10-9。异常查证初步发现金矿体1条，矿体主要赋存于下石炭统益哇沟组内，呈NW向延伸，与区内断裂构造延伸方向一致，严格受断裂构造控制。金矿体呈长板状延伸，矿体厚2.00 m，矿体平均金品位为2.44×10-6，矿体产状较缓，矿体倾向NE，倾角约65°，矿体严格受构造蚀变带控制，赋矿岩石为碎裂灰岩(构造碎裂岩)。显示了良好的寻找构造蚀变岩型金矿的成矿潜力。

4.2 Ⅴ1-A-3查哇金找矿靶区

该靶区位于白龙江复背斜北翼，以志留纪、石炭纪地层为主；岩浆活动较弱，以石英脉为主；断裂构造发育，以NW向断裂为主，次为NE向断裂，破碎带两侧可见硅化、黄铁矿化、褐铁矿化等。该靶区位于 AS-9 综合异常内，该异常呈NW向展布，异常面积35 km2，异常元素组合为 Au-As-Sb-Hg-Pb-Zn-Cu-Fe-W 等，其中Au、As、Sb、Hg、W具内中外分带特征，尤其Au异常面积大，强度高，规模大，与其他元素套合较好。异常查证初步发现金矿体8条，矿体赋存于构造破碎带中，矿体受断层控制，地表最长可达152 m，平均厚度为2.46 m，金平均品位为4.62×10-6，矿体总体呈似层状产出，品位变化系数为163%，厚度变化系数为136.44%。该区位于位于正、负磁异常过渡带部位，磁异常值偏低；区内分布有NW向羟基蚀变异常，显示了良好的寻找中低温热液构造破碎蚀变岩型金矿的成矿潜力。

4.3 Ⅴ1-A-5藏尼贡巴金找矿靶区

该靶区位于白龙江复背斜北翼，以志留纪地层为主，东北部出露少量泥盆系下吾那组；岩浆活动较强，靶区西部出露有腊子沟尖藏南岩体，岩性以细粒黑云母石英二长闪长岩、中细粒黑云母石英二长岩体为主，岩层中广泛发育石英脉；断裂构造发育，主要发育有NW向断裂，破碎带两侧可见硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化等。该靶区位于 AS-15 综合异常中，元素组合为 Au-As-Sb-Hg-Ag-Zn-Cu-Co-V-Mo-W 等，其中Au、As、Sb、Hg、Ag、Mo套合好、强度高、浓集中心明显，均具内中外分带特征。异常查证初步发现金矿体2条，金矿体均受断裂构造控制。其中Au1矿体厚度为1.98 m，金品位为9.04×10-6，矿体呈NW向似层状展布；Au2矿体厚度为1.00 m，金品位为1.02×10-6，矿体呈NW向似层状展布。该区位于位于正、负磁异常过渡带部位，磁异常值偏低，成矿地质条件好，具有寻找构造蚀变岩型金矿的良好前景。

4.4 Ⅴ1-A-6 足彦金找矿靶区

该靶区位于白龙江复背斜核部，以志留纪地层为主，岩浆活动较弱，断裂构造发育，主要发育有NW向断裂，破碎带两侧可见硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化等。该靶区位于 AS-9 综合异常中，异常呈NW向展布，面积28.28 km2，元素组合为 Au-As-Sb-Ag-Zn-Cu-Pb-V-Mo-W 等，其中Au、As、Sb具内中外分带特征，尤其Au异常面积大，强度高，规模大，与其他元素套合较好。异常查证初步发现金矿体3条，金矿体均受断裂构造控制。其中Au1矿体矿体厚度为4.32 m，金品位为2.01×10-6，矿体呈近SN向似层状展布；Au2矿体矿体厚度为1.96～3.30 m，平均厚度为2.41 m，金品位为(1.22～6.64)×10-6，平均品位为3.36×10-6，矿体呈NW向似层状展布；Au3矿体矿体厚度为1.66～6.00 m，平均厚度为3.03 m，金品位为(1.41～7.93)×10-6，平均金品位为3.23×10-6，矿体呈NW向似层状展布。成矿地质条件好，具有寻找中低温热液构造破碎蚀变岩型金矿的成矿潜力。

5 结论

迭部县尖尼—洛大地区是寻找金及多金属矿资源潜力较大地区，成矿地质条件优越。本文通过MapGIS、SPSS等软件对工作区内16种元素进行聚类分析和因子分析，并进行地球化学分区图、因子得分等值线图和矿化特征的对比研究，得出 Fe-Co-V-Mn-Ni、Mo-U-Ag-Cu、Au-As 等具有找矿意义的元素组合。并结合区域成矿特征、工作区地质条件，圈定了单元素异常765处、综合异常20处，初步划分找矿靶区10处，为区内开展下一步寻找金及多金属矿工作提供有利的帮助。