甘肃省舟曲-沙湾一带水系沉积物地球化学特征及找矿靶区预测*

朱 勇

（甘肃省核地质二一三大队，甘肃 天水 741020）

舟曲—沙湾一带位于秦岭褶皱系和松潘—甘孜褶皱系的结合部位，主体位于秦岭褶皱系（Ⅱ）之南秦岭印支褶皱带（Ⅲ）白龙江复背斜（Ⅳ）中，北接中秦岭海西褶皱带，南邻松潘—甘孜褶皱系的若尔盖陆块。区域上已发现大量的金矿（床）点、铜、铁矿（化）点及汞锑矿（化）点等。主要有坪定金矿、九源金砷矿等，以及一批金、铀、铁、铜等矿（化）点。化探异常以Au、Cu、Zn、Pb、Hg 为主的综合异常，呈近北西向带状展布，异常面积大，强度高，重叠性好，与地层、构造关系密切，因元素组合不同，故成矿类型不同[1]。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

研究区位于华南地层大区、南秦岭—大别山地层区、迭部—旬阳地层分区，出露地层主要有志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪、三叠纪，少量的侏罗纪、白垩纪及第四纪，志留纪地层主要沿白龙江两岸大面积分布，横贯调查区中部。

研究区位于兴海—泽库三叠纪弧后前陆盆地与南秦岭印支期增生杂岩带的夹持区，大面积处于西倾山—南秦岭古生代陆缘裂谷带内，总体分布于南秦岭白龙江复式背斜的两翼，褶皱及断裂构造较为发育，总体构造线呈NWW向，与地层展布方向一致。

研究区岩浆岩位于秦—祁—昆构造岩浆岩省[2]，区域上岩浆活动十分强烈，区内受构造演化分异、构造剥蚀等因素制约，与区域岩浆作用比较，区内岩浆活动相对弱，岩体规模较小，仅出露海西期安札梁变辉绿岩体和印支期新寨黑云母花岗闪长岩体，但中酸性脉岩分布广泛。

研究区位于南秦岭白龙江金、铀、铁、铜、砷、汞、锑成矿带中段，是寻找金及多金属矿的有利部位，地球化学块体信息以Au 为主，Hg、Sb、Au、Ag、Mo、Zn、Ni、U、Pb、W、Cu 等多元素组合为特征[3]，异常主要沿志留系、泥盆系地层呈NWW向展布，显示出良好的地球化学成矿地质背景。

1.2 区域地球化学特征

1∶20万化探资料显示，区域中部石门—巴藏一线，形成亲铜元素（Ag、As、Au、Hg、Sb、Cd 等）、亲铁元素（Mo、Ni 等）、亲石元素（Ba、Cr、Mn、V、U 等）的高背景地球化学带，其展布方向与志留系、泥盆系地层的走向一致，反映出了这套地层的沉积建造特征；从地层单元中富集元素分布特征来看，区域上主要成矿元素Au、Ag、Hg、Cu、U 及其伴生元素Ba、Cd、Mo、Ni、Zn 等在各时代地层中都有富集，但在志留系地层中高度富集，大多数呈分异型，是富集元素种类最多、含量相对最高的同生富集层位，形成了明显的地球化学异常带，后期在构造及成矿有利条件地段发生叠加改造至富集形成工业矿床。

2 地球化学特征

2.1 元素丰度特征

舟曲—沙湾一带位于甘肃南部中高山景观区，区内水系较发育，白龙江自西向东斜穿全区，沟谷常年流水，主要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[4]，有利于开展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1 171.27 km2，采集点5 881 个，平均采样密度5.02 点/km2，采样点分布于一级、二级水系上游、沟口及分支口，采样物质以沟谷细沙、砂质黏土为主，采样粒度为-10～＋60目。在1∶5 万水系沉积物测量的基础上，对区内各元素丰度估计值（-X1）与区域各元素均值（-XC）的比值-X1/-XC、剔除离群数集前后的均值比值-X1/-X2，以及剔除离群数集前后的标准化方差比值Cv1/Cv2的对比分析，是从不同尺度和不同角度上判定各元素在舟曲—沙湾一带中离异倾向的指标。根据地球化学元素相对丰度，按地球化学背景场-X1/-XC（表1），将元素分为以下背景场元素。

表1 全区地球化学参数统计表

区内高背景（-X1/-XC≥1.3）元素：Au、Cu、As、Pb、W、Mo、Cd、U。

区内正常背景（1.0≤-X1/-XC＜1.3）元素：Ag、Zn、Sb、Co、Mn。

区内低背景（-X1/-XC＜1.0）元素：Bi、Ni、Cr、V、Sn、Hg。

图1中显示的-X1/-X2曲线，是19种元素离群数集剔除前后统计平均值的比值变化曲线。19 种元素的-X1/-X2均大于1，意味着其被剔除离群数集中，高端离群数据明显。把-X1/-X2比值为1±0.1内的元素看作它们在地壳中的分布相对均化，≥1.1的看作是相对异化，就出现局部富集。把-X1/-X2比值曲线看作反映剔除效应的畸变曲线，那么偏离1 愈远且大于1 的元素有着愈大的异化倾向，形成局部富集就愈大，-X1/-X2比值大于1.1 的元素有Au、Cu、Pb、As、Sb、W、Cd、Mo。

图1 舟曲—沙湾地区19种元素丰度与背景比值

2.2 元素富集离散特征

以各元素原始数据变化系数（Cv1）和剔除离群数据后变化系数（Cv2）分别反映两类数据的离散程度，Cv1/Cv2反映背景拟合处理时离散值的削平程度。利用Cv1和Cv1/Cv2制作的变化系数图，同时对背景拟合处理时剔除的特高值进行浓幅分位统计计算。

根据图2、表2，可以得到以下结论：

图2 各元素变化系数解释图

表2 区内主要元素浓幅分位特征一览表

（1）含量变化幅度很大，高强数据很多，Cv1/Cv2比值很大的元素有Au。剔除1/4 浓幅值为117 个，Au 峰值为1 220.7×10-9，远高于1/2 浓幅值，Au 比值很大反映了该地区断裂发育。剔除1/8以上的点有251 个，空间分布相对更集中。Au 元素具有上述特征与元素地球化学特征关系密切，本地区断裂发育，因此Au 变化幅度很大，高强数据很多，与其吻合。

（2）含量变化幅度较大，高强数据多，成矿性大的元素有Cu、Cd、W，大于浓幅1/4 点分别有114、154、26 个。Cu 元素峰值2 140×10-6，大于1/2 浓幅分位值，剔除1/8 浓幅值点也较多，空间上集中，易于发现矿产。Cu 元素在庙儿沟—狼头山—拉斯成矿远景区形成较多异常，这些异常区将具有较大的找矿潜力。

（3）含量变化幅度中等，高强数据较多，富集成矿较大的元素有Sb、Mo，大于1/4浓幅分位的样点个数分别为0、348，有发现矿化的潜力，Sb、Mo 异常在元素在庙儿沟—狼头山—拉斯成矿远景区具有较好找矿前景，尤其Sb 异常在洛地坪一带，已发现了锑矿化。

（4）含量变化幅度很小，高强数据少，成矿小的元素有Hg、Pb、As、Zn、V、Ni、Mn、Co、Cr、Ag等。Zn、V、U 剔除1/4 以上的点分别为51、30、10 个点，反映出区内找Zn、V、U元素异常有一定找矿前景。Zn元素的高值点剔除数据较多，但空间上不集中，在庙儿沟发现矿化现象，异常查证工作中发现有锌矿（化）体，说明在局部地区成矿潜力较大。

2.3 主要地层岩石单元中地球化学元素分布特征

区内志留纪（S）地层主要为卓乌阔组（Szw）、舟曲组（Sẑ）和迭部组（Sd），其中卓乌阔组（Szw）汇水域采集水系沉积物样品140件，舟曲组（Sẑ）汇水域采集水系沉积物样品2 180 件，迭部组（Sd）汇水域采集水系沉积物样品551件。

（1）卓乌阔组（Szw）。卓乌阔组地层主要出露岩性为：含炭千枚岩、千枚状板岩。

相对富集元素（-X1/-XC≥1.2）元素：Mo、Sb。

趋于背景含量（0.8≤X1/XC＜1.2）元素：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cd、Cr、Mn、V、W、Sn、U、As、Sb、Bi、Hg。

该套地层中Mo 元素相对富集，初步认为是由新寨黑云母花岗闪长岩体引起的，其他水系沉积物各元素变化系数不大，元素离散性差，元素富集成矿性小（表3、图3）。

图3 志留纪卓乌阔组汇水域水系沉积物中各元素相对丰度图

（2）舟曲组（Sẑ）。舟曲组地层主要出露岩性为：深灰色含炭灰岩、中厚层灰岩、砂质板岩、灰白色绢云母千枚岩、少量的含炭板岩、硅质岩类。

W、Au、Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cd、Sn、Bi元素变化系数较大，尤其是Au的Cv1值达到2.68，Cv1/Cv2值大于3.08，Cu 的Cv1值达到1.91，Cv1/Cv2值大于3.23，Au、Cu 离散显著，Cu、Au 元素相对丰度高于全区，且Cu元素相对富集，有利于形成铜矿，通过数据分析研究Cu、Au元素特征与舟曲组硅质岩类关系密切（表4、图4），W为高温元素，在该地层中富集，初步认为是由中酸性脉岩引起。

图4 志留纪舟曲组汇水域水系沉积物中各元素相对丰度图

表4 志留纪舟曲组汇水域水系沉积物各元素分布特征一览表

（3）迭部组（Sd）。迭部组地层主要出露岩性为：炭质灰岩、硅质灰岩、砂质板岩、深灰色含炭钙质板岩、灰黑色碳硅质板岩、灰色绢云母千枚岩、少量条带状白云质灰岩。

Cu、Pb、Cd、Sn、Bi 元素变化系数较大，尤其是Cu 的Cv1值达到2，Cv1/Cv2值大于3.42，Cu 离散显著，Cu、Au元素相对丰度高于全区，且Cu、Au元素相对富集，有利于形成铜、金矿，及Cu、Au元素特征分析与迭部组灰黑色碳硅质板岩关系密切（表5、图5）。

图5 志留纪迭部组汇水域水系沉积物中各元素相对丰度图

表5 志留纪迭部组汇水域水系沉积物各元素分布特征一览表

3 地球化学异常及成矿远景分析

通过1∶5 万水系沉积物测量，在区内共圈出单元素异常326 处，组合元素异常61 处，综合元素异常57处，初步划分出3个成矿远景区，1个找矿靶区（图6）。

1—金矿床（化）点；2—铜锑矿点；3—钒矿点； 4—铁矿（化）点；5—赤铁矿点；6—铜矿化点；7—汞矿化点；8—锌矿化点；9—煤矿；10—砷矿化点；11—甲类综合异常及编号；12—乙类综合异常及编号；13—丙类综合异常及编号；14—找矿远景区及编号；15—找矿靶区及编号。图6 舟曲—沙湾一带综合异常图

在对大地构造背景、成矿地质条件、已知矿床（点）的分布和矿化分带及区域成矿规律综合研究的基础上，结合地球化学异常、遥感异常特征，将成矿地质背景环境、成矿作用基本相似或一致，具有一定成因联系，属于同一成矿系统的相关类型的矿床（点），相对集中区及相关化、遥异常密集区，圈定了3个成矿远景区。

3.1 九源—坪定金成矿远景区（A）

该远景区处于白龙江复背斜北翼九源—坪定一带，区内出露地层主要为泥盆系下吾那组，岩性为钙质板岩、千枚岩、粉砂岩、泥质粉砂质板岩夹薄层灰岩，褶皱和断裂构造比较发育，呈NWW向呈带状展布，属压扭性断裂，规模较大，控制区域金矿化分布，区域断裂派生的次级扭张性断裂，呈近NW向，倾向南，规模较小，是矿体主要赋存空间，与矿化有关的围岩蚀变主要有硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、黏土化等。该远景区内圈出1∶5 万水系沉积物综合元素异常3 个，其中甲类异常1 个，丙类异常2个。HS-1甲2异常位于坪定金矿，以Au、As、Sb、Hg元素异常为主，金异常面积约1.77 km2，具内、中、外分带，异常展布方向与控矿构造方向一致，并在该异常内新发现了2个金矿化点。遥感解译铁染异常发育，带状展布，与构造展布方向相吻合。结合水系沉积物综合异常特征、铁染异常的展布和已知矿床的分析研究，该远景区成矿地质条件好，具有寻找金、汞矿的前景，显示出较好的找矿潜力[5]。

3.2 庙尔沟—狼头山—拉斯铜、金、锑成矿远景区（B1）

该远景区处于白龙江复式背斜的南翼，区内主要含矿地层为迭部组第二岩性段和舟曲组第二岩性段，总体呈北西—南东向展布，迭部组第二岩性段岩性组合为灰色绢云母千枚岩、钙质板岩、炭质灰岩、硅质灰岩、灰色砂质板岩及少量的白云质灰岩；舟曲组第二岩性段岩性组合为深黑色含炭粉砂质千枚状板岩夹灰黑色薄层状灰岩，为一套浅变质具复理石的碎屑岩建造。远景区总体构造线呈北西向展布，规模较大，形成时间较早，常被晚期较小规模的北东向断层切割，这些断层为成矿热液的运移和富集提供了有利通道及场所。该远景区内圈出1:5 万水系沉积物综合元素异常14 个，其中乙类异常13 个，丙类异常1 个。主要异常有HS-7 乙3、HS-16乙2、HS-17乙2、HS-21乙2、HS-30乙2、HS-28 乙2、HS-43 乙2 等异常，各异常Au、Cu、Pb、Zn、Mo、Ag、As等多种元素相对富集，元素套合较好、规模大、衬度高，浓集中心比较明显，具内、中、外分带，异常总体分布与地质体展布方向基本一致。在HS-21 乙2 异常中发现洛地坪铜锑矿点、磨儿坪铜矿化点。在HS-30乙2异常内发现了狼头山铜矿化点。在HS-43 乙2 异常内发现了拉斯金矿化点，主要含矿地质体为构造破碎带，其中蚀变石英脉金品位0.95～1.08 g/t，蚀变砂质板岩金品位0.4～0.8 g/t。总体来看，已发现的矿化与化探异常基本吻合，认为该远景区成矿地质条件良好，具有较好的铜、金、锑及多金属找矿潜力。

3.3 火烧沟—百草沟铜、铁成矿远景区（B2）

该远景区处于白龙江复式背斜的北翼，主要含矿地层为舟曲组第二岩性段、第三岩性段及卓乌阔组第一岩性段。其中舟曲组第三岩性段岩性为灰白色千枚状板岩夹条带状硅质板岩和少量的砂岩条带、灰白色细粒砂岩、深黑色炭质千枚岩，卓乌阔组第一岩性段主要岩性为千枚岩、粉砂质板岩、含铁千枚岩夹石英砂岩、含铁石英砂岩的透镜体，整体岩性中铁质含量背景较高。远景区内断裂构造不发育，表现为不同岩性接触部位的层间次级构造破碎带或裂隙，为成矿有利部位。铁矿成因类型多样，一是沉积型，矿化体为含铁石英砂岩的局部富集，如李家石赤铁矿化点，断续出露，此层矿沿石膏层上部呈东西向分布；二是冷水淋滤型，如百草沟、半山村等铁矿点，矿点均受岩性和裂隙控制，产于灰岩与千枚岩、硅质岩接触带，矿化赋存于走向裂隙及横切裂隙中。围岩一般无蚀变现象，仅有不同程度的铁染现象，个别围岩具轻微的碳酸盐化、角砾岩化。该远景区内共圈出10个综合异常，其中乙类异常9个，丙类异常1个。主要综合异常有HS-49乙2、HS-50 乙2、HS-53 乙2、HS-54 乙3、HS-56 乙3，异常总体呈带状展布，与含矿地层展布基本一致，其中富子坪异常HS-49 乙2 以Au、Cu、Pb、Zn、Hg、As、Cd、Bi 等元素组合为主，Au 元素峰值达58.4×10-9，其他各异常彼此套合较好、规模大、衬度高，有明显的浓集中心等特征，遥感解译羟基、环形构造发育，并且已知矿化点分布广泛，认为该远景区成矿地质条件良好，具有较好的铁、铜矿找矿潜力。

4 找矿靶区预测

在成矿远景区内，结合地层、构造、化探异常、遥感蚀变信息特征，选取了重要成矿前景地段，通过稀疏的工程揭露，圈定了1处找矿靶区。

狼头山找矿靶区（B1）位于白龙江复式背斜的南翼武坪幅狼头山一带，处于庙尔沟—狼头山—拉斯铜、金、锑成矿远景区（B1）东段，呈东西向展布，面积约10 km2，区内地层为志留纪舟曲组，地层总体产状20°～30°∠15°～35°，主要岩性为灰白色绢云母千枚岩、砂质板岩、厚层灰岩、中-薄层含炭硅质灰岩，其中绢云母千枚岩中小褶皱发育，砂质板岩中普遍见有褐铁矿化、黄铁矿化、硅化等蚀变。该靶区位于1：5万水系沉积物测量HS-30乙2综合异常中，元素组合为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb等，其中Au、Cu、Zn、As、Sb 在狼头山一带富集，Cu 浓积中心值在狼头山高达536×10-6；Au最高值为65×10-9。异常初步查证已发现了1条铜矿化体，受（F12-2）构造控制，构造长约900 m，宽4～6 m，产状216°∠35°，该断层形成于含炭硅质板岩和含炭硅质灰岩接触部位，为顺层蚀变破碎带，断层产状与上盘围岩产状一致，构造岩石破碎程度强，裂隙发育，形成碎裂状含碳硅质灰岩和含碳硅质板岩。通过2个剥土工程控制铜矿化体长120 m，宽2～4 m，含矿岩石为碎裂状蚀变含碳硅质板岩，矿石为土状结构，块状构造，主要由孔雀石（5%）、铜蓝（1%）、褐铁矿（2%）、黄铁矿（1%）及少量黄铜矿和非金属矿物（91%）构成，铜蓝为集合体状，呈不规则小团状，不均匀分布于团雾状的孔雀石中，黄铜矿呈小团状，零星分布，褐铁矿为土胶状，呈团雾状，黄铁矿呈星点状，不均匀分布，孔雀石氧化为土状，呈丝线状、条状、不规则团雾状，铜品位分布在0.22%～3.40%，其中在硅化、孔雀石化、黄铁矿化、褐铁矿化等蚀变发育地段，及细脉状石英细脉密集地段铜品位最高可达6.94%～8.48%。

5 结论

舟曲—沙湾一带隶属西秦岭铅-锌-铜(铁)-金-汞-锑成矿带（Ⅲ-28）及迭部—陇南金-铁-锰-镁-铜-锑-汞-砷-硒（铀）-灰岩-大理岩-石膏-磷成矿亚带（Ⅳ-28），成矿地质条件优越，是寻找金及多金属矿产资源潜力较大的地区。本文选择主要地层岩石单元中地球化学元素特征，通过统计背景元素及相对富集元素含量，得出志留系卓乌阔组Mo-Sb 元素富集、舟曲组Cu-Zn-Ni 等元素富集、迭部组Au-Cu-Sb 等元素富集，并结合综合异常的展布、工作区矿产的分布，以及远景区的成矿前景分析和找矿靶区的圈定，为今后进一步找多金属矿提供了翔实的基础资料。