黑龙江霍龙门沟地区土壤地球化学特征及找矿潜力分析_乔锴.pdf

黑龙江霍龙门沟地区土壤地球化学特征及找矿潜力分析乔锴 1，赵忠海 1，陈军典 2，梁杉杉 1，陈俊 1，李成禄 3（1.辽宁工程技术大学，辽宁阜新123000；2.辽宁省物测勘查院有限责任公司，辽宁 沈阳 110031；3.黑龙江省自然资源调查院，黑龙江哈尔滨150036）摘要：黑龙江霍龙门沟地区位于东乌珠穆沁旗-嫩江多金属成矿带的南段，具有较好的找矿前景。本文以110000 土壤地球化学测量成果为依据，利用元素变异系数、浓集系数及分形特征等方法对黑龙江霍龙门沟地10 种元素地球化学特征进行了统计，运用聚类分析、因子分析法及分形方法对元素的共生组合关系进行了分析，结果表明：区内 Au、Ag、Cu、As、Mo 等元素具有较高的找矿潜力，Au 元素可能是研究区主要的成矿矿种。根据元素异常组合分布规律及成矿地质条件，共圈定综合异常 7 处，并与区域典型的永新浅成低温热液型金矿床和多宝山斑岩型铜-钼-（金）矿床的成矿地质背景及地球化学特征进行对比研究，划分出大狼沟 Au-Ag 成矿远景区和霍龙门沟 Cu-Au 成矿远景区，为研究区下一步找矿勘查部署提供科学依据。关键词：土壤地球化学；综合异常；成矿远景区；霍龙门沟地区；黑龙江doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2023.01.005中图分类号:TD98 文献标志码:A 文章编号:1000-6532（2023）01003114 近年来，在黑龙江霍龙门沟地区及周边发现了众多斑岩型铜矿和浅成低温热液型金矿，如多宝山斑岩型铜-钼-（金）矿1-4、铜山斑岩型铜矿5，二道坎银矿6，争光金矿7，三道湾子金矿8-9，科洛金矿10，永新金矿11-13等（图 1）。黑龙江霍龙门沟地区属于中低程度山地浅切割区，具有明显的浅覆盖特性，覆盖层的厚度大致为13 m，局部地区的覆盖层能够达到 3 m 以上。土壤地球化学测量是寻找浅覆盖区矿体的一种直接、有效、快速的勘查方法14-15，被广泛应用于寻找隐伏矿体中，如印度尼西亚 Buti 铜矿16、南秦岭夏家店金矿17、青海丘吉东沟金矿18、新疆阿舍勒铜锌矿床19、云南大坪金矿20、山东曲家金矿21等均采用土壤地球化学测量取得了较为显著的找矿效果。为进一步优选找矿靶区，笔者旨在以霍龙门沟地区 11 万土壤地球化学测量为基础，并通过聚类分析和因子分析等方法对区内Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo、W 等十种元素的成矿潜力进行评价，将变异系数图解与分形理论相结合进行研究，总结成矿元素的分散、富集规律，圈定异常靶区并进行工程验证，为研究区下一步的找矿勘查工作指明方向。1地质概况 1.1区域地质背景研究区位于西伯利亚板块南缘早古生代陆缘增生带与华北地台北缘兴蒙造山带的东段，大兴安岭弧盆系之扎兰屯-多宝山岛弧带、贺根山-黑河北东向构造混杂岩带通过本区。该区遭受多次强烈的构造运动，发育北东向、南北向和北西向断裂构造。区内晚石炭世二长花岗岩、花岗闪长岩、中奥陶世花岗闪长岩与成矿关系最为密切1，具有优良的成矿构造环境和良好的成矿潜力。区域出露地层单元多，分布范围广，主要包括古生代、中生代地层以及新生代地层。其中，古生代地层大面积分布于区域的西北部，区域的西南部集中分布有中生代地层，而新生代地层则是主要分布于区域的东部。区域古生代地层包括 收稿日期:2021-12-30基金项目:辽宁省自然科学基金项目（2020-BS-258）；辽宁省教育厅科学研究经费项目（LJ2020JCL010）；辽宁工程技术大学学科创新团队资助项目（LNTU20TD-14）；黑龙江重点研发计划项目（GA21A204）作者简介:乔锴（1998-），男，在读硕士研究生，主要从事矿产资源定量预测研究工作。通信作者:赵忠海（1984-）,男，副教授，博士生导师，主要从事区域成矿作用及找矿预测研究工作。第 1 期矿产综合利用2023 年 2 月Multipurpose Utilization of Mineral Resources 31 多宝山组（O1-2d）、裸河组（O3l）、泥鳅河组（S3D2n）及腰桑南组（D2y）；中生代地层包括龙江组（K1l）、光华组（K1gn）、九峰山组（K1j）及甘河组（K1g）；区域新生代地层主要为第四系高、低河漫滩堆积层（Qh）（图 2）。区域构造-岩浆活动频繁，活动期次多，加里东期、华力西期和燕山期均有不同规模的岩浆活动，岩石类较复杂，其中华力西期岩浆活动最为强烈且频繁。侵入岩分布广泛，岩石类型较复杂，从中性到酸性岩均有出露，以中深成的花岗岩为主。形成时代依次为：中奥陶世、石炭纪、中侏罗世、早白垩世。由于本区位于贺根山-黑河蛇绿混杂岩带与扎兰屯-多宝山岛弧交接处，侵入岩浆活动与多宝山岛弧活动的多阶段演化有关，具有造山带侵入岩成因复杂、来源多样等特征22。1.2研究区地质概况研究区主要出露地层包括：下-中奥陶统多宝山组，岩性主要为灰绿色片理化蚀变安山岩、变质中性火山岩夹变质中酸性含砾火山岩及凝灰岩和绢云板岩。多宝山组是多宝山斑岩型铜-钼-（金）矿主要的赋矿围岩，岩石普遍铜、金丰度值较高，被认为是多宝山矿集区的矿源层，形成时代集中在 497460 Ma3，23；上奥陶统裸河组上部主要以粉砂岩夹细砂岩和变质凝灰细砂-粉砂岩为主，下部主要以含铁杂砂岩和变质凝灰砂岩为主，底部与多宝山组整合接触，多见有腕足、三叶虫、牙形石化石，这些化石组合绝大多数代表了裸河组沉积形成时间在中-晚奥陶世时代24；下白垩统龙江组由中性火山岩及少量中酸性火山岩组成，主要分布在霍龙门沟北山附近，总体上呈现北东向展布，火山作用方式多以喷发、喷溢、爆溢为主，火山岩相多见空落相、溢流相、火山碎屑流相等。岩性主要为灰黑色角闪安山岩、灰黑色灰绿色安山岩，偶见有英安岩等酸性火山岩，成岩时代为 117125 Ma25-27；早白垩世光华组主要由酸性火山岩及少量的中酸性火山岩组成，受到基底断裂及区域深大断裂控制，厚可达 1540 m 以上，火山作用方式多以喷发、喷溢、爆溢为主，火山岩相多见空落相、溢流相等。岩性主要为灰白色流纹岩、灰色流纹质复成分角砾岩、火山角砾岩等，成岩时代为 101125 Ma28（图 2）。研究区内侵入岩较为发育，出露面积约占研究区的一半，主要岩性为中奥陶世闪长岩、早石 12510BA5020500049404920010 km200 km1253012600126301270012730123456789N101112131.中新生代沉积物；2.新生代火山岩；3.中生代火山沉积岩；4.上古生界；5.下古生界；6.构造片岩；7.花岗-片麻岩；8.花岗岩；9.断层；10.拆离断层；11.韧性剪切带；12.典型矿床；13.研究区域；据李成禄等10修改图 1 大地构造位置图（A）及嫩江-黑河地区区域地质矿产简图（B）Fig.1 Tectonic location map(A)and regional geology and mineral resources schematic map of Nenjiang-Heihe Area(B)32 矿产综合利用2023 年炭世正长花岗岩和晚石炭世二长花岗岩，局部见有花岗闪长斑岩脉和石英脉等。研究区内褶皱构造不发育，构造形迹主要以断裂形式出现，断裂构造主要以北东向、北西向和近东西向断裂为主。其中北东向断裂属于区域性黑河-嫩江断裂带北西向延伸部分，断裂走向为45，为隐伏断裂；北西向断裂主要为北东向断裂的次一级张性断裂，断裂走向为 320，倾角 55左右。近东西向断裂为北西向更次一级张性断裂，断裂走向为 274，倾角 65左右，该近东西向断裂规模较小，多以断层破碎带形式出现，该近东西向断裂在中生代活动较明显。2土壤地球化学样品采集和分析方法 2.1样品采集根据研究区地质情况，本次研究区的样品采集以规则测网形式布设，网度为 10020 m。侧线方向为 0，基线方向 90，土壤样品粒级为 0.251.70 mm。采样深度一般在 3050 cm，采集部位为 B 层（淋积层）下部、C 层（母质层）上部的细粒级的黄褐色粉砂土。土壤测量点位误差要求小于 5 m，以保证过筛后样品重量150 g。野外样品一般经自然风吹或日光照晒自然风干，经常用木棒敲打，以防固结。样品加工严格按规范加工流程执行，粒级 0.251.70 mm，过筛后，过筛率要 85%以上，然后用四分法缩分，按照实验室规定的要求将收样品细碎加工至 0.074 mm。为防止样品污染，样品采用无污染的磨样机进行加工，部分采用玛瑙乳钵手工研磨加工，化探样品的加工应和实验室内的矿石加工完全分开。2.2分析方法本次土壤地球化学测量工作共送检样品 125450012600001261600125450012600001261600024 km5000494049405000N1234567891011121314151617181920211.第四系；2.大熊山玄武岩；3.西山玄武岩；4.甘河组；5.九峰山组；6.光华组；7.龙江组；8.腰桑南组；9.泥鳅河组；10.裸河组；11.多宝山组；12.中侏罗世花岗闪长岩；13.晚石炭世碱长花岗岩；14.晚石炭世二长花岗岩；15.晚石炭世花岗闪长岩；16.晚石炭世正长花岗岩；17.晚石炭世花岗质杂岩；18.早石炭世正长花岗岩；19.中奥陶纪闪长岩；20.推断断层；21.研究区范围；据赵忠海等19，修改图 2 霍龙门沟区域地质简图Fig.2 Regional geological sketch of Huolongmengou 第 1 期2023 年 2 月乔 锴等：黑龙江霍龙门沟地区土壤地球化学特征及找矿潜力分析 33 15207 个，其中重复分析样品（密码样）339 个，标准样 1354 个，野外质量检查点 608 个。样品分析测试由黑龙江齐齐哈尔矿产勘查开发总院测试中心完成，分析测试 Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo、W 等十种元素，其中 Au 分析采用活性碳吸附-化学光谱法；Ag、Pb、Mo 采用光谱定量法、As、Sb、Bi 采用原子荧光法、W 采用极谱法、Zn 采用等离子发射光谱法。3土壤地球化学特征 3.1元素含量特征利用 SPSS 和 Excel 等软件对研究区范围内采集的 15207 件土壤样品元素分析结果进行统计，根据元素含量平均值、标准离差、变异系数、富集系数等（表 1）参数讨论地球化学特征和规律12,29。计算公式如下：表 1 霍龙门地区土壤地球化学测量数据统计Table 1 Statistics of soil geochemical measurements in Huolongmengou area元素平均值XX背景值最小值Xmin最大值Xmax标准离差S剔除前变异系数Cv1剔除后变异系数Cv2区域120万地球化学元素背景值K富集系数C异常下限TAu1.000.80.10100.801.601.560.410.481.675.60Ag0.110.100.011.260.080.680.340.042.230.32As9.568.892.38122.863.570.370.137.291.2213.50Sb0.570.550.097.930.130.230.120.321.710.82Bi0.360.360.042.890.070.190.120.113.390.44Cu21.5019.98.99201.669.000.420.2317.181.1635.90Pb21.4021.004.4283.775.900.280.2417.701.1832.70Zn69.3067.632.30244.3612.300.180.1324.202.7891.80W2.252.210.8436.600.460.210.100.6153.592.83Mo1.151.100.2624.050.510.440.260.781.411.68注：Au元素含量为10-9，其他元素为10-6；数据来源于黑龙江省地质调查研究总院 X=1n