水系沉積物地球化學論文范文

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1地球化學數據處理

1.1水系沉積物工作概述研究區屬大巴山東段，山嶺總體呈北西向展布，在該區開展了1:5萬水系沉積物測量1740km²，采集樣品總數7365件，采樣密度4.4件/Km²，分析測定了22種元素。采樣部位選擇在河床底部或河道岸邊與水面接觸之處，在間歇性水流地區或很少水流的干河道中選擇在河底部采樣。在30-50m范圍內橫切河床多點組合采樣，本次采樣粒級為-20目,以確保樣品成份的準確性和代表性，樣品采集以細砂等顆粒物質為主。樣品分析結果采用柯爾莫格洛夫—斯米爾諾夫非參數正態檢驗方法，迭代剔除“離群”樣品，當元素含量服從正態分布時，其平均值作為子區的背景平均值（X），以背景平均值（X）加1.65S～2.5S標準離差（S）作為異常下限參考值（參考值）。同時考慮區內礦產分布特征、地理景觀和地球化學場的連續性，綜合確定異常下限值。各單元素的異常下限見表1，全區共圈定綜合異常24處，分布情況如圖2所示。

1.2區內地球化學參數特征（1）全區水系沉積物質中元素的平均含量普遍較高，其中濃集克拉克值大于1的有Ag、As、Ba、Bi、Cd、Cr、La、Mo、Nb、Pb、Sb、Sn、V、W、Zn，表明這些元素處于高背景值區，其中As、Ba、Cd、Mo大于2，顯示較強的地球化學活性；Co、Mn近于1，反映這些元素處于正常場；Au、Cu、Hg、Ni、P均小于1，說明這些元素處于區域低背景值區（表2）。（2）從表2來看，各元素的變異系數在0.46~7.88之間，Co、La、Mn、Pb、Sn、Zn變異系數達0.3~0.6的元素，即為分異元素；Au、Ag、As、Ba、Bi、Cd、Cr、Cu、Hg、Mo、Nb、Ni、P、Sb、W、V為強分異型元素，最大的是元素Hg，其變異系數達7.88，其次為Mo，2.29。從而可知，Au、Ag、As、Ba、Bi、Cd、Cr、Cu、Hg、Mo、Nb、Ni、P、Sb、W、V的分散富集程度較高，更易成礦，或成為礦化劑元素為其他元素運移提供載體。

1.3元素的相關性討論通過對樣品元素聚類分析，大致在相關系數16的水平上，可以分為4組：第一組為La-Nb-Sn-Mn，為高溫元素；第二組為Cu-Hg-Ag-V-As-Mo-Sb-Cd-Zn-Ba，主要為鐵族元素；第三組為Cr-Ni-Co-P-Au，多為中高溫元素；第三組為Bi-Pb-W，為中高溫元素。據研究區1:5萬水系沉積物測量結果和區內的地質特征對比分析，區內元素的組合特征、化探異常與區內的地層、構造、巖漿巖等存在以下對應關系：①區內震旦系—寒武紀江西溝組、霍河組、楊家堡組、莊子溝組，巖性主要為一套炭質板巖、碳硅質板巖、硅質巖、灰巖等，以黑色巖系為主的地層，第二組元素形成的異常發育，尤其V、Mo、Ag、As、Hg、Cd、Sb、Ba等異常較強，異常套合好，分布面積大，異常濃度中心面積大，內中外濃度分帶明顯。形成如竹山縣西溝大型釩礦、田家壩大型釩礦等礦床，元素的組合和化探異常都具有上述特征。②在區內南西角，出主要露志留紀粗面質凝灰巖、粗面質碎屑巖、堿性粗面巖、粗面質角礫巖等淺成超淺成巖漿巖，第一組元素形成的異常發育，尤其Nb、La異常高，分布面積大，異常空間套合好，內中外濃度分帶明顯。③在區內中部出露一條以玄武巖、輝斑玄武巖、玄武質角礫巖、玄武質凝灰巖、含玄武質碎屑巖等，主要為噴發相的基性巖類。第二組元素異常發育發育，尤其Cr、Ni、Co、Au異常較強，分布面積較大，異常空間套合好，濃度分帶明顯。綜上所述，區內Nb、V、Mo、Ba、Ag、Cr、Ni、Co、Au等元素在本區性質獨特，V、Mo、Ba、Ag受震旦系—寒武系黑色巖系地層控制作用明顯；Nb、La與區內廣泛分布的粗面巖類關系明顯；Cr、Ni、Co、Au明顯受噴發相的基性巖類控制（圖1、圖3）。

2主要元素地球化學分布

研究區內已知有竹山西溝大型釩鉬重晶石礦床、田家壩中型釩礦床等礦床；西北部有廟埡大型鈮稀土礦、東部有殺熊洞鈮稀土礦床，在圖外西側陜西安康鎮坪新報道特大型鈮礦床。根據本區化探異常特征，結合地質、構造、巖漿巖等特征，確定本區主成礦元素組合為V-Mo-Ag-Ba、Nb-La、Cr-Ni-Co-Au三組，根據區域元素地球化學圖可以得出如下規律：V、Mo、Ag、Ba的高值區與震旦紀—寒武紀地層分布一致，在竹山斷裂帶附近形成礦床，反映成礦受震旦紀—寒武紀地層和竹山斷裂帶雙重控制；Nb-La異常與區內志留紀粗面巖類分布高度吻合，明顯受其控制；Cr-Ni-Co-Au多分布于基性巖類分布區及附近，其中Cr-Ni-Co異常的分布與基性火山巖吻合，其成礦與基性巖類有關；Au異常多分布于曾家壩斷裂帶附近的基性火山巖區，表明Au的成礦受基性巖類和斷裂的雙重控制。

3地球化學異常及解釋

各元素異常（高值區）的地球化學分布明顯受地層、構造、熱液、巖體等某幾個因素的聯合控制。某個元素、某個地方的異常由何種因素控制，取決于具體的地質、地球化學環境。有的異常由幾種因素聯合控制，如構造、熱液、地層、巖漿巖等；有的異常控制因素以一種因素為主，其他因素為輔，也有的異常由某單一因素所控制[3]。

3.1各地質體地球化學異常及其他地質解釋（1）震旦紀—寒武紀地層：大部分元素在此層位形成正高值區，如V、Mo、Ag、Ni、Cd、Ba元素。結合地層特點，早期的耀嶺河組地層的基性火山巖巖為一套海底噴發相沉積地層，其中的部分元素（如Ag等）背景值高，在噴發同時被海水帶走，后期沉積的震旦系—寒武系地層為一套含炭質的黑色巖系，具吸附特性，而導致該地層一些元素異常高。另外，在揚子地塊北部被動陸緣伸展擴張構造背景下海水變深，菌藻類浮游生物繁盛，消耗水體上部大量氧氣，使得盆地下部處于還原環境，隨著盆地擴張，控制次級盆地的同沉積斷裂活動，沿斷裂帶運移的熱水溶液攜帶V、Mo、Ni、Mo、Ag等金屬元素在缺氧還原條件下被黑色巖系中炭質和泥質吸附。大量硅質巖、碳硅質巖及重晶石礦層的存在表明熱水活動普遍存在，合適的泥巖與硅質巖互層代表了熱水溶液攜帶大量金屬元素和泥巖強吸附完美的結合，形成良好的礦源層。后期加里東－華力西期南秦嶺被動陸緣發生整體升降，構造改造較弱，只有到印支—燕山期華北與揚子板塊發生陸陸碰撞，在揚子板塊北緣強烈造山，南秦嶺自北向南沿著構造軟弱層順層滑脫推覆，使得黑色巖系中含釩等金屬的礦源層富集[4]。（2）構造作用：構造作用使巖石內元素活化，為后期元素富集成礦提供了條件。本區大型斷裂帶及造山期逆沖推覆構造極為強烈，逆沖推覆作用使礦體重新富集，形成新的元素地球化學分帶，對成礦起著重要的作用。如銀洞溝礦區的銀金礦體沿著東西向剪切帶重新富集，上部為銀金礦化帶，下部為過渡性鉛鋅—銀金礦化帶，深部為鉛鋅礦化帶[5]。區內寒武紀地層（楊家堡組）中產有綠松石，其成因為含銅、鐵的礦物順基巖的裂隙淋濾形成。（3）基性巖類：發育Cr-Ni-Co-Au高值區，研究資料顯示區內基性巖巖石地球化學特征與地幔柱成因的玄武巖系特征相符[6]，表明基性巖的巖漿來源于幔源，巖漿自身Cr-Ni-Co-Au元素的含量比較高，為富集成礦提供了礦源。因此，無論是噴出地表的噴出相基性巖還是侵入相的基性巖體，都能顯示出高的Cr-Ni-Co-Au異常。（4）堿性巖類（粗面巖類）：堿性巖類的總特征是堿質（Na、K）含量高，SiO2一般不飽和，富含稀土、稀有元素及揮發組分。關于堿性巖的來源多數學者認為來自于地幔，主要與來自上地幔的部分熔融及地幔來源的玄武巖漿的分異作用有關。杜月天提出的排漿時差概念認為原始巖漿的產生到匯集，排漿時差約數十個Ma，這階段產生的為富K巖漿。隨深部地幔流體的加入，混入了大量的Na質以及揮發分，原始熔體匯集成囊，在深部形成玄武巖漿房，后期噴出地表[8]。現有資料表明，在以探明的23個世界超大型稀有、稀土礦床中與堿性巖類有關的礦床多達14個[9]。對于研究區附近的堿性巖，前人以做過相關工作，認為堿性巖及其有關的各種脈巖是本區釷、鈮（鉭）、稀土礦化的主要控礦因素。據區內1:5萬水系沉積物測量結果顯示，在區內有堿性巖類出露的位置，都顯示有鈮、鑭元素的異常，兩者異常強度高，內中外三個濃度分帶明顯，兩者異常空間套合好。通過對區內鈮異常的檢查，表明：①整個堿性巖帶Nb-La的背景值高，為富集成Nb礦提供了礦源；②含礦巖石主要為一套溢流相的含鉀長石斑晶粗面巖，具流動構造，在含礦巖石內發育螢石化。而淺部侵入的粗面巖和粗面斑巖、深部的隱爆角礫巖含礦次之，噴出相的碎屑巖、凝灰巖和火山角礫巖含礦性最差。顯然鈮元素伴隨揮發組分早期從熔體中分離出來，并形成獨立的蒸汽相向上運移，溢流相含斑粗面巖表面與海水接觸而迅速固結形成“障”阻擋蒸汽的逃逸，從而在巖石中富集成礦。

3.2地球化學異常控制因素討論（1）地層的控制因素：①地層和巖性如震旦紀—寒武紀地層的黑色巖系大部分元素成正高值區；②大部分的異常高值區與構造關系不是很大，與地層的沉積作用和沉積環境關系密切。表明地層是形成的礦床物質來源。（2）構造作用控制因素：①構造作用為巖漿的產出提供了條件；②為后期地層或巖體內熱液的貫入提供了通道，為金屬元素的活化、富集和成礦起到了很重要的作用。如區內黑色巖系雖然形成異常高值區，但形成的礦床多分布于與竹山斷裂帶附近，表明礦床的形成與構造關系密切。（3）巖漿巖控制因素，區內兩類不同的巖漿巖具有明顯的成礦專屬性：堿性巖類：是鈮及稀土元素的主要成礦母巖，如粗面斑巖、含斑粗面巖、粗面質隱爆角礫巖等。基性巖類：區內基性巖漿來源于幔源，Cr-Ni-Co-Au等元素含量高，是形成該類礦床的主要物質來源。

4礦致異常及找礦方向

經過初步的篩選評價，將區內的具有找礦意義的異常大致劃分為3類：一是與黑色巖系有關的V-Mo-Ag-Ba組合異常，二是與基性巖有關的Cr-Ni-Co-Au異常；三是與堿性巖有關的Nb-La異常。本區圈定具有找礦意義的礦致異常有11處：Z-3、Z-5、Z-10、Z-13、Z-14、Z-15、Z-16、Z-17、Z-19、Z-20、Z-21等綜合異常，據此圈定了找礦遠景區。其中Z-3、Z-5、Z-10、Z-15綜合異常由震旦—寒武紀黑色巖系引起，V、Mo、Ag、Ba異常分布面積大、強度高、空間套合性好，具有尋找V、Ag、重晶石礦的前景；Z-14、Z-17、Z-20綜合異常區與區內基性巖分布范圍吻合，受基性巖控制，具有尋找Cr、Ni、Co、Au礦的前景；Z-13、Z-16、Z-19、Z-21綜合異常區與堿性巖類空間分布相吻合，具有尋找Nb及稀土礦的找礦遠景。下面從三組內分別挑選Z-10、Z-17、Z-21分別給以說明。

4.1Z-10田家壩鎮釘耙腦Ag、Au、Cu、V甲2類綜合異常該異常位于田家壩鎮西側，田家壩復式倒轉背斜南西翼，苦桃河斷裂帶東南端。出露地層為武當群、耀嶺河組及震旦一寒武紀地層（見圖4），地層總體呈北西一南東向展布，發育次級褶皺，褶皺軸面傾向北東，斷裂主要為北西向，以逆沖斷層為主，常被北北東向、近東西向小斷層切割。此外，異常區內還見有基性巖體，呈帶狀分布于苧麻溝一帶，巖石具片理化，變質較深，巖性為二輝巖一輝長巖。區內有已知田家壩中型釩礦、馬銀山褐鐵礦和田家壩堰溝磷礦點、劉家灣銅礦點。該異常整體呈北西向展布，面積29.8km2，由Ag、As、Au、Ba、Cd、Cu、Hg、Mo、Sb、V、Zn異常組成，異常均套合較好。Ag、As、Au、Cd、Cu、Hg、Mo、Sb、V異常較強，具內中外濃度分帶，其中Ag、Cd、Hg的內帶面積較大，具兩個明顯的濃集中心。Ba、Zn的異常中等，具中外濃度分帶。該異常元素組合復雜，相互套合較好，成礦地質條件較好，具有較大的找礦意義。各異常參數特征見表3。該綜合異常面積較大，成礦元素強度較高，展布主要受區內黑色巖系與斷裂雙重控制。地質背景對成礦有利，具有尋找與黑色巖系有關的釩鉬等礦種及與構造有關的金銀等礦產的前景。

4.2Z-17號竹溪縣蔡家壩天池埡Cr、Ni、Co、Nb、Au乙2類綜合異常位于北西向兵營口—白家壩斷裂帶和高家灣—雙竹園斷裂帶之間。異常區內主要出露由古生代志留紀基性火山巖，巖性主要為玄武巖、輝斑玄武巖，夾少量火山碎屑巖（見圖5）。與火山巖共生的為志留紀梅子埡組板巖和少量竹溪組板巖夾灰巖。區內未發現已知礦床（點）。異常呈近橢圓長條狀，北西方向展布，由Cr、Ni、Co、Nb、Au、V、La、Cu異常組成，綜合異常面積約24km²。Cr、Au異常強度高，具三個濃度分帶，Ni異常強度中等，具兩個濃度分帶，其余元素異常強度較弱。Cr、Ni、Co、Nb、Au、V、La、Cu異常面積大，且異常空間套合較好，異常的分布形態與基性火山巖的分布形態較吻合。各異常參數特征見表4。該綜合異常面積中等，成礦元素強度較高，展布主要受區內基性火山巖類控制。地質背景對成礦有利，具有尋找與基性巖類有關Cr、Ni、Co等礦種的前景。

4.3Z-21號竹溪縣蔡家壩蒿子壩Nb、La、Ag、Au、V、Cu綜合異常位于曾家壩斷裂帶的北東側，在異常區的中間出露有北西向呈長條狀的古生代志留紀粗面質火山巖、古生代志留紀基性巖體，以及志留紀大貴坪組（S1d）、梅子埡組地層（見圖6）。異常區構造較復雜，在粗面巖、基性巖與圍巖邊界常發育剪切構造帶，帶內見黃鐵絹英巖化，在異常區的南西側有頭道河銅鉛鋅多金屬礦點。異常呈不規則狀，南側未封閉，延伸出圖外。由Nb、Ag、Au、La、V、Cu、Cd異常組成，綜合異常面積約為50km²。Nb、Au、Cd異常強度高，具三個濃度分帶，Ag、La異常強度中等，具有兩個濃度分帶，其余元素異常強度較弱。Nb、La異常面積大，異常空間套合較好，該異常區具有一定的找礦前景。各異常參數特征見表5。該綜合異常面積較大，成礦元素強度較高，異常展布主要受區內粗面巖類控制，地質背景對成礦有利，具有尋找與鈮及稀土等礦種的前景，粗面巖、基性巖體與圍巖構造發育地段具有尋找金銀礦的前景，在大貴坪組具有尋找釩鉬等與黑色巖系有關礦種的前景。

5結語

通過水系沉積物測量在區內共圈定24處綜合異常區，其中11處具有好的找礦遠景，即Z-3、Z-5、Z-10、Z-13、Z-14、Z-15、Z-16、Z-17、Z-19、Z-20、Z-21，為該區下一步找礦工作指明了方向。該區地球化學異常嚴格受震旦紀—寒武紀地層、竹山斷裂帶、曾家壩斷裂帶、基性巖類、堿性巖類等一個或幾個因素聯合控制。在多種控制因素耦合地段，地球化學異常內發現礦床（點）的概率大。

作者：劉萬亮劉成新楊成萬俊郭盼石澤林單位：湖北省地質調查院湖北省地球物理勘查研究院