河北省卢龙县亮甲峪测区地球化学异常及找矿意义

陆伟彦，杜明龙，纪山青，刘川，孟祥元，邢仕，刘子江

(河北省地矿局第五地质大队，河北 唐山 063000)

0 引言

亮甲峪测区位于河北省卢龙县境内，属我国重要的铁矿成矿区，前人在该区主要从事铁矿勘查工作，目前尚未发现有色金属找矿突破[1]。笔者利用1∶5万水系沉积物测量工作成果，在区内第四系覆盖较严重的情况下，依据土壤地球化学测量技术方法，圈定异常，并对异常进行找矿信息的评价[2-5]，在亮甲峪地区发现金钨矿体，在冀东地区尚属首次。

1 地质背景

1.1 区域地质背景

亮甲峪测区地处华北板块燕山褶皱带北缘，以青龙河—滦县大断裂为界，西与马兰峪复式背斜为邻。区域上划分潘庄—卢龙断裂(为青龙河—滦县大断裂的一部分)呈NNE向展布，断裂西部为迁安片麻岩穹窿区，东部为卢龙褶皱区，测区位于卢龙褶皱区内[6](图1)。

1—迁西岩群；2—三屯营片麻岩；3—卢龙岩群；4—秋花峪片麻岩；5—潘庄片麻岩；6—双山子群；7—朱杖子群；8—中新元古界；9—中生界；10—燕山期花岗岩；11—燕山期闪长岩；12—辉石岩；13—小关庄片麻岩；14—背斜；15—向斜；16—推测向斜；17—韧性变形带；18—正断层；19—逆断层；20—性质不明断层；21—推测断层；22—不整合界线；23—地质界线1—Qianxi Rock Group;2—Santunying gneiss;3—Lulong Rock Group;4—Qiuhuayu gneiss;5—Panzhuang gneiss;6—Shuangshanzi Group;7—Zhuzhangzi Group;8—Meso-Neoproterozoic;9—Mesozoic stratum;10—Yanshanian granite;11—Yanshanian diorite;12—pyroxene;13—Xiaoguanzhuang gneiss;14—anticline;15—oblique;16—speculate oblique;17—ductile deformation zone;18—normal fault;19—reverse fault;20—unknown fault;21—speculative fault;22—unconformity boundary;23—geological boundary

1.2 测区地质

1.2.1 地层

测区内地层主要由太古宙变质地体和第四系组成。区内出露的太古宙变质地体[7]主要为卢龙岩群的湾杖子岩组和三门店岩组，以及卢龙片麻岩套的潘庄变质二长花岗岩。湾杖子岩组岩性主要为斜长角闪岩，局部夹有极少量的角闪斜长变粒岩、角闪斜长片麻岩，岩石主要由角闪石、斜长石、少量黑云母和不透明矿物组成，其中角闪石58%-、斜长石40%+、黑云母2%-；三门店岩组主要岩石类型为黑云斜长变粒岩，局部夹有极少量的斜长角闪岩，岩石主要由斜长石、石英、钾长石、黑云母、少量白云母和不透明矿物组成，其中斜长石52%、石英18%、钾长石17%、黑云母10%、白云母2%、不透明矿物1%；潘庄变质二长花岗岩岩性主要为变质二长花岗岩，内部含有少量的斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩包体，主要矿物成分包括钾长石、斜长石和石英，局部含有少量黑云母、角闪石。区内第四系出露全新统冲洪积物，主要分布于河道沟谷处，由砂土、砂、砾石组成。

1.2.2 构造

区内构造主要为榆林甸向斜褶皱构造[7]。该褶皱主期为一向斜构造，后期受SN向挤压应力作用，使主期向斜的轴面形成向西凸出的弧形开阔褶皱。主期向斜轴面由北向南依次为N35°E、NW∠75°，N20°E、NW∠65°，SN、W∠57°，N20°W、SW∠80°，N50°W、SW∠78°；弧形开阔褶皱枢纽产状W∠57°，轴向近EW。主期向斜核部由三门店岩组构成，翼部为湾杖子岩组，内翼向外倾，倾角一般60°～80°；外翼向内倾，倾角相对较陡，一般80°～85°。弧形开阔褶皱北翼被滤马庄—冯家沟断裂所截，其核心为潘庄变质二长花岗岩所占据，潘庄组明显晚于向斜侵入。

2 亮甲峪地区地球化学异常特征

2.1 地球化学异常信息提取

对亮甲峪地区进行1∶2.5万土壤地球化学测量，采样基本网度为250 m×100 m。样品采自B层的黏土、含岩屑黏土、粉土及岩矿屑，深度在50～70 cm，B层基本缺失处取B+C层或C层上部岩屑。测区面积40.17 km2，共采集生产样2 218件，重复样62件。土壤样品分析测试Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、As、Sb、Bi、Sn、Hg、W共12种元素，测试单位为河北省地球物理勘查院实验室，各元素分析方法和分析质量良好，其中Au的分析方法为P-GF-AAS，内检合格率100%；其他元素分析方法分别为OES、HG-AFS、CV-AFS、ICP-OES、ICP-MS，内检合格率大于96.32%。

2.2 地球化学参数及背景值统计

对亮甲峪地区1∶2.5万土壤地球化学测量分析结果进行全区元素地球化学参数统计，统计的参数主要有背景值(X)、标准离差(S)、变异系数(Cv)，结果见表1。

表1 亮甲峪地区土壤地球化学参数

亮甲峪地区Au、Cu、W、Hg、Ag平均值高于冀东丰度值，背景值偏高；Zn、Mo、Sb、Pb、Bi、As、Sn平均值低于冀东丰度值，背景值偏低。

变异系数较大的元素有Au(Cv=1.83)、Bi(Cv=2.48)、W(Cv=2.44)、Hg(Cv=1.69)，表明这4种元素具有高富集的地球化学特征，具备富集成矿的地球化学条件。

利用亮甲峪地区土壤地球化学测量中各元素的变异系数，探讨数据集的相对离散程度[9]。由图2可看出，Au、Hg、W变化程度较大，反映其高含量数据较多，富集成矿性较大[10]，而Cv1/Cv2值大于2的元素有Au、Hg、Bi、W，说明这些元素被剔除的高值点比较多，局部富集的可能性较大。

图2 亮甲峪地区地球化学土壤测量变异系数点位离散Fig.2 The explanation variation coefficients of the Liangjiayu district

表2 亮甲峪测区地球化学土壤测量各元素异常下限计算结果

2.3 单元素异常特征

共圈定1∶2.5万土壤地球化学测量单元素异常110个，其中Au异常11个，Ag异常8个，Cu异常9个，Pb异常10个， Zn异常18个；Mo异常6个，W异常9个，Bi异常5个，Hg异常12个，Sb异常16个，Sn异常6个。

通过对本区地球化学土壤测量数据的数理统计，综合地质成果，确定本区内主成矿元素为金和钨(表3)。因此将Au、W作为主要元素，其他元素根据相关分析作为指示元素(Hg和Bi)或另一组合元素，以单元素异常规模作为评序参数，来确定单元素异常的排列序次。

表3 亮甲峪地区主成矿单元素地球化学异常筛选

测区内金异常共由11个小异常组成，异常分布较为集中，高浓集中心多位于矿区中北部，整体异常大致走向为NNE向，从测区南部一直断续延伸至北部边界。南部异常强度较低，大部分只有一级浓度分带，总体背景较高，呈不规则状，发育有Au10和Au11两个异常；中部异常面积较大，发育有Au6～Au9共4个异常，异常一般为二级浓度分带，异常强度一般，其中Au7面积最大，呈不规则状，北侧具有三级浓度分带，异常NAP值达到7.99；北部异常强度较高，三级浓度分带明显，发育有Au1～Au5号异常，极大值点达到100×10-9含量(表4)。异常整体分布于三门店组黑云斜长变粒岩中。

表4 亮甲峪测区Au异常特征

测区钨异常共由11个异常组成，异常多发育在工区中部和北部，异常整体呈NNE向展布，成带性较好，多具二到三级浓度分带，异常规模、面积亦较好。其中W3号异常面积达到1.56 km2，元素异常峰值为109×10-6，均值22.3×10-6，为该区规模最大的单元素异常(表5)。从整体异常分布来看，W与Au异常分布形态相似，地理位置大致略向西偏于Au异常，主要分布在湾杖子组黑云斜长角闪岩中。

表5 亮甲峪测区W异常特征

2.4 元素组合异常特征及评价

通过亮甲峪地区土壤地球化学测量数据的相关分析(表6)可知，W、Mo、Bi相关系数较高，相关性较为密切；Au、Pb、Zn、Cu、Ag表现出明显的相关性；As、Sb、Hg、Sn相关性较密切。

表6 亮甲峪测区土壤地球化学测量各元素相关系数

通过对12种元素的R型聚类分析，在r=0.2相关水平上，亮甲峪测区土壤地球化学元素可分为四类簇族元素组合(图3)，且这四类簇族元素温度分带性表现较好：

图3 亮甲峪测区土壤地球化学R型聚类谱系Fig.3 The R-type clustering of soil geochemistry of the Liangjiayu district

第一簇Au、Ag、Cu、Zn、Pb，与相关系数表对应较好，这一簇族元素属于典型多金属成矿元素组合，推断为Au主成矿元素与伴生元素。

第二簇Mo、Bi、W，为高温成矿元素，这一簇族元素属典型的钨钼成矿元素组合，根据数据显示以W为主成矿元素，Mo、Bi作为伴生或指示元素出现。

第三簇Sn、As、Sb，为一套低温元素组合，但其中又夹有Sn这一高温元素组合，推测可能与多期热液活动有关。

第四簇Hg，形成异常较弱，推断可能为早期构造的探途元素，经多期构造变形后零散分布于测区内。

通过对全区数据进行数理统计，并结合地质情况[13]，在本区共圈定综合异常4个(图4)，由北至南编号为Z1～Z4，异常总体呈NNE向带状分布，其特征分述如下：

1—第四系冲洪积亚黏土、亚砂土；2—潘庄组变质二长花岗岩；3—三门店组黑云斜长变粒岩夹斜长角闪岩；4—湾杖子组斜长角闪岩夹角闪斜长变粒岩；5—实测地质界线；6—推测地质界线；7—综合异常范围1—alluvial clay, sub-sand of Quaternary;2—metamorphic adamellite of Panzhuang formation;3—biotite plagioclase granulite of Sanmendian formation;4—amphibolite and granulitite of Wanzhangzi formation;5—measured geological boundary;6—inference geologic boundary;7—synthetic anomaly range

Z1号综合异常位于测区中北部，异常面积8.47 km2，呈不规则状，主要为大规模高强度Au、W异常，叠加Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、Ag、As等形成。该综合异常元素组分齐全，异常强度高，浓集明显，套合较好，其中异常区内Au异常由Au1～Au5组成，Au异常最高值100×10-9，平均值8.32×10-9，异常规模31.81；W主要由W1～W5组成，最高值为109×10-6，平均值9.01×10-6，异常规模29.76；Cu异常为Cu1、Cu3、Cu4、Cu5、Cu7、Cu8组成，Cu异常最高值为408×10-6，平均值161.98×10-6，异常规模8.52；三者异常规模大，强度高，多具三级浓度分带，浓集中心明显，套合性好。此外综合异常内还发育Pb、Zn、Bi、Mo、Ag、As等异常，但异常强度较弱，和主成矿Au、W套合较好。异常所处地质条件为亮甲峪—榆林甸主期向斜，向斜轴部为三门店岩组，两翼为湾杖子岩组，向斜外部为潘庄组二长花岗岩，前人认为该向斜为潘庄组二长花岗岩捕掳体。

Z2号综合异常位于测区中部，常各庄至水家沟一带，异常呈近似椭圆状，异常面积4.07 km2，呈NNE走向。其中Au7异常面积大，强度较高，三级分带明显，异常峰值达到63.3×10-9，平均值7.57×10-9，异常规模4.91；Cu异常面积较大，但浓集中心不明显，仅达到中带强度，异常最高值为105.64×10-6，平均值69.43×10-6，异常规模4.39，Cu异常的西南部高值区与Ag、W异常套合较好； Ag规模较小，峰值0.21×10-6，平均值0.13×10-6，异常规模0.56；W异常峰值10.54×10-6，平均值4.02×10-6，异常规模1.64；Zn位于异常中心部位，异常面积较大，异常峰值357.65×10-6，平均值128.48×10-6，异常规模2.01；其他元素异常较弱。Z2号综合异常地表岩性以湾杖子组细粒斜长角闪岩夹角闪斜长变粒岩为主，异常东部可见少量潘庄片麻岩组的黑云二长片麻岩，变质二长花岗岩等，异常西部局部可见三门店组的黑云斜长变粒岩、石榴黑云斜长变粒岩。

Z3号综合异常位于测区南部水家沟至刘家沟一带，异常面积5.40 km2，呈不规则状。异常由中等强度、规模的Au、Cu、Zn异常，高强度中等规模的W异常以及小规模、强度的Ag、Pb、Bi、Sb、Hg异常套合形成。W为异常区内规模最大的单元素异常，主要由W8、W9、W10、W11四个单元素异常组成，其异常最大值为20.52×10-6，平均值6.29×10-6，异常规模6.52；异常区内的Au异常强度较低，规模一般，其异常峰值为22.5×10-9，平均值6.73×10-9，异常规模1.99；Cu异常面积较大，但浓集中心不明显，强度较低，异常最高值为103.93×10-6，平均值61.25×10-6，异常规模2.72；Zn峰值307.81×10-6，平均值136.60×10-6，异常规模1.32；Mo峰值4.12×10-6，异常规模1.25；其余元素的异常规模小、强度低，多为一级浓度分带规模较小。Z3号综合异常北部主要出露湾杖子岩组细粒斜长角闪岩夹角闪斜长变粒岩，异常南部主要出露三门店岩组的黑云斜长变粒岩。

Z4号综合异常位于测区西南部，张各庄村北的架炮山一带，异常面积3.65 km2，呈不规则状，异常西部、南部未闭合。异常主要由大规模Hg异常套合Sb、As、Pb、Bi、Sn等构成。其中Hg包含Hg9、Hg10、Hg11、Hg13、Hg14、Hg17等6个单元素异常，异常规模大，但强度较低，异常峰值为153.83×10-9，平均值56.88×10-6，异常规模2.91；Pb异常面积较大，但浓集中心不明显，强度较低，其异常最高值为126.81×10-6，平均值50.03×10-6，异常规模1.54；Sb异常最大值为1.30×10-6，平均值0.82×10-6，异常规模1.28；Bi为一个特高值单点异常，最大值为11.41×10-6。Z4号综合异常地表岩石露头主要为新太古代三门店组黑云斜长变粒岩夹斜长角闪岩，局部可见磁铁石英岩，岩层多呈NW走向。

3 查证成果

根据异常特征和成矿地质条件，选择在Z1综合异常进行土壤剖面测量、钻探等工作手段。根据多条土壤剖面测量成果，在Z1综合异常范围内圈定出3条近平行的NNE向异常带，自西向东分别为W、Mo、Bi高温异常带，Au、Cu、Pb、As、W中高温异常带和As、Sb、Hg、Cu、Pb中低温异常带，这3条异常带自西向东形成高温—中高温—中低温的水平分带(图5)。其中W、Mo、Bi高温元素异常带大致呈NNE走向，沿走向延伸4.4 km，宽约150 m，该异常带异常规模大，强度高，多元素套合性好，异常延伸性好，局部套合小规模Cu、Zn、Ag等其他元素；Au、Cu、Pb、As、W中高温元素异常带走向NNE，延伸4 km，宽约80 m，以Au异常为主，各元素的异常规模强度一般，较高温元素异常带变弱。As、Sb、Hg、Cu、Pb为中低温元素为主的异常带，该带走向NNE，延伸3 km，宽约50余m，主要异常元素为As，整体异常规模较前两个异常带变小。

1—第四系冲洪积亚黏土、亚砂土；2—潘庄组变质二长花岗岩；3—三门店组黑云斜长变粒岩夹斜长角闪岩；4—湾杖子组斜长角闪岩夹角闪斜长变粒岩；5—实测地质界线；6—推测地质界线；7—综合异常范围；8—W、Mo、Bi异常带；9—Au、Cu、Pb、As、W异常带；10—As、Sb、Hg、Cu、Pb异常带；11—钻孔位置及编号1—alluvial clay, sub-sand of Quaternary;2—metamorphic adamellite of Panzhuang formation;3—biotite plagioclase granulite of Sanmendian formation;4—amphibolite and granulitite of Wanzhangzi formation;5—measured geological boundary;6—inference geologic boundary;7—synthetic anomaly belt;8—W, Mo, Bi anomaly belt;9—Au, Cu, Pb, As, W anomaly belt;10—As、Sb、Hg、Cu、Pb anomaly belt;11—the location and number of borehole

根据前期成果，在Au、Cu、Pb、As、W中高温元素异常带上施工了钻孔ZK1，发现了1条金矿化带和2条钨矿化带。金矿化带位于28.45～41.45 m，其中金矿体厚2 m，平均品位为1.99×10-6。Ⅰ号钨矿化带位于157～179.5 m，厚22.5 m，其中达到钨边界品位以上的样品累计厚度为6 m，最高品位为0.11%，含有1条钨金矿化体、1条钨矿化体、2条钨矿体。Ⅱ号钨矿化带位于193.55～198.55 m，厚5 m，最高品位为0.06%，为1条钨矿化体。

区内蚀变发育，在围岩地层中普遍发育高岭石化、绢云母化、绿帘石化等蚀变矿物。由光薄片鉴定可知，含钨蚀变矿物为绢云母、黝帘石、绿泥石、绿帘石等，金属矿物为黄铁矿、黄铜矿及磁黄铁矿，这些蚀变矿物与金属矿物、白钨矿沿着由斜长石、钾长石、石英、角闪石、黑云母构成的浅色脉体呈定向分布。

4 结论

1) 亮甲峪测区土壤地球化学测量分析结果统计显示，Au、Hg、Bi、W变异系数较大，表明这4种元素具有高富集的地球化学特征，具备富集成矿的地球化学条件。

2) W、Mo、Bi和Au、Pb、Zn、Cu、Ag相关性较差，两组元素在同一地区分别独立成矿，表明金矿与钨矿的成矿时代和成矿序列不同。

3) 通过对Z1综合异常进行土壤剖面测量成果显示，Z1综合异常范围内存在有3条异常带，且这3条异常带自西向东温度变化为：高温—中高温—中低温，显示出了异常的水平分带现象。

4) 在对Au、Cu、Pb、As、W中高温元素异常带上施工了钻孔ZK1，见到厚大的金钨矿化带，表明异常为矿致异常。下一步应重点采用磁法剖面测量、激电中梯剖面测量、激电测深测量、槽探和钻探等工作手段，对W、Mo、Bi高温异常带进行较系统、全面的综合地质工作，以达到更大的找矿突破。

5) 发现的钨矿体在冀东地区勘查史上尚属首次，同时也打破了冀东地区单一的铁矿、金矿成矿条件，特别是钨矿的发现充分表明冀东地区具有形成钨矿的地质条件[14-16]，为进一步在冀东地区找矿工作起到了很好的借鉴作用。