内蒙古自治区吉源地区Nb、Y等稀有、稀土元素成矿潜力评价

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  摘要:通过对吉源地区1∶5万土壤地球化学测量数据处理发现,土壤中Ag、As、Au、Bi、Cd、Mo、Nb、Ni、Pb、Sb的变异系数均>1.0,La、U、Zn、Sn、Y、W、Co、Cu的变异系数均<1.0,聚类分析和因子分析结果显示,研究区土壤所分析的18种元素分为4个组合:Zn、Ni、Co、Cd、Cu组合为一套与中基性岩或Cu、Zn矿化有关的元素组合;W、Mo、Pb、Ag、Bi组合为一套与Pb、Ag、W、Mo等矿化有关的元素组合;Nb、Y、Sn、U、La组合为一套与Nb、Y、Sn等矿化有关的元素组合; As、Sb、Au组合为一套与Au等元素矿化有关的元素组合。分布在吉源地区的综合异常显示Nb、Y、Sn、U、La组合与W、Mo、Pb、Ag、Bi组合及Cu、Zn组合元素浓集中心分布表现出明显的分带性,且Nb、Y、Mo等元素三级浓度分带明显,且高值点较多,异常规模、异常强度、异常面积均较大,同时异常所处地质背景成矿条件也较为优越,虽然区内未发现Nb、Y等稀有、稀土元素矿化点,但地质背景和土壤化探异常特征都显示出吉源地区具有很大的找寻Nb、Y稀有、稀土元素矿产的潜力,同时找寻Pb、Zn等多金属矿产也较为有利。
  关键词:元素组合;综合异常;Nb、Y稀有;稀土元素;找矿潜力
  吉源地区行政区划隶属内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春自治旗管辖,东距鄂伦春自治旗阿里河镇60km,西距根河市90km。成矿区带位于内蒙古——大兴安岭成矿省——额济纳旗——兴安岭
  元古代华力西燕山期铜、铅、锌、金、银、铌成矿区(Ⅱ2)-大兴安岭中段华力西、燕山期铁、锌、钨、金、铅成矿带(Ⅳ4)-Ⅳ级成矿带位于谢尔塔拉——甘河镇铁、锌成矿带(Ⅳ42)成矿带北部。从区域上看,已发现众多Au、Ag、Pb、Zn、Mo矿床、矿点、矿化点,但Nb、Y等稀有稀土元素矿产一直未在该地区发现,也未引起重视,该地区为森林沼泽景观区,目前还是1∶5万地质填图空白区,1∶5万土壤地球化学测量是该区圈定成矿远景区的有效办法[1],本文试图通过1∶5万土壤地球化学测量数据处理对该地区Nb、Y等稀有稀土元素成矿潜力做初步评价,为后期的找矿工作提供思路。
  1. 地质概况
  研究区位于大兴安岭北段,大地构造位置处于兴蒙造山带的东段,经历了复杂的构造变形[2],形成了多组深大断裂,区内出露地层主要有新元古界青白口系佳疙瘩组变质砂岩、泥质板岩,晚古生代石炭系下统莫尔根河组变质砂岩,中生界侏罗系上统满克头鄂博组中酸性火山岩,与佳疙瘩组和莫尔根河组呈角度不整合接触,中生界白垩系下统玛尼吐组英安岩、安山岩,中生界白垩系下统梅勒图组粗安岩等,其中满克头鄂博组是区内矿点的主要赋矿围岩。区内岩体也较为复杂,出露的侵入岩主要有早侏罗世斑状花岗岩、早侏罗世花岗闪长岩、晚侏罗世正长花岗岩(钾长岩)、晚侏罗世石英闪长岩、晚侏罗世斑状石英闪长岩、早白垩世花岗斑岩,其中早白垩世花岗斑岩多与区域深大断裂有关,区内断裂构造也较为发育,主要为北西向、北东向、近东西向。分布有多处火山口,次火山岩和放射性断裂发育,区内的铅锌等多金属矿点多与火山机构有关。
  2. 土壤地球化学特征
  研究区土壤中元素的地球化学特征参数见表1。从表1可以看出,土壤中元素的变异系数介于0.45~6.82之间,其中Ag、As、Au、Bi、Cd、Mo、Nb、Ni、Pb、Sb的变异系数均>1.0,表明这些元素的再分布作用相对较强,并可形成明显的地球化学异常;其中La、U、Zn、Sn、Y、W、Co、Cu的变异系数均<1.0,表明这些元素的再分布作用相对较弱,所形成的地球化学异常相对较弱。
  图1为根据研究区1∶5万土壤地球化学数据绘制R型聚类谱系图,从图中可以看出,当相关系数取0.6时,18种元素可分为4组,其中:第一组为Zn、Ni、Co、Cd、Cu,为一套与中基性岩有关的元素组合;第二组为W、Mo、Pb、Ag、Bi,为一套与Pb、Ag、W、Mo等矿化有关的元素组合;第三组为Nb、Y、Sn、U、La,为一套与Nb、Y、Sn等矿化有关的元素组合;第四组为As、Sb、Au,为一套与Au等元素矿化有关的元素组合(见图1)。
  利用R型因子分析对土壤中元素的组合特点进行了进一步确定。从表2可看出,前5个因子的方差总贡献率为66.72%(表2),因此,可用前5个因子解释本区主要的成岩和成矿作用。
  F1因子的方差贡献为21.79%,该因子中载荷>0.5的元素为Zn、Ni、Co、Cd、Cu,该因子为与中-基性火成活动及Cu、Zn等矿化有关的成矿成岩因子。
  F2因子的方差贡献为20.28%,该因子中载荷>0.5的元素为Nb、Y、Sn、U,该因子为与Nb、Sn、U、Y等矿化有关的稀有、稀土成矿因子。
  F3因子的方差贡献为10.47%,载荷>0.5的为Pb、Ag、Bi、Cd,该因子为与Pb、Ag等矿化有关的成矿因子。
  F4因子的方差贡献为8.55%,载荷>0.5的为As、Sb、Au,该因子为与Au矿化有关的成矿因子。
  F5因子的方差贡献为5.63%,载荷>0.5的仅为La,表明La具有独立的成矿作用。
  3. 单元素异常特征
  在土壤中元素含量正态分布或对数正态分布检验的基础上,采用逐步迭代法按X±3Sd的条件[3],剔除原始数据中的特高值和特低值,直到无特高值、特低值为止。根据最终数据集获得背景平均值(Xo)和标准偏差(So),按公式Xa=Xo+K×Sd计算异常下限(其中Xa为异常下限,K为可靠性系数)。其中Nb的K值取2.0,其它元素的K值均取1.65。以计算的理论异常下限作为参考,结合其所指示地质、矿化意义、异常分布及面积等,对理论异常下限做了进一步修正,最终确定实用异常下限(表3)。
  单元素异常图首先通过GeoIPAS3.2软件初步绘制,然后根据实际情况手动进行修改。单元素异常图中,Nb、Y、Sn、Mo、Pb等元素三级浓度分带明显,且异常规模、异常强度、异常面积均较大,Nb、Y、Sn套合关系好,而Au、Sb、As单元素异常相对较弱,也较为分散(见图2、图3)。   4. 综合异常特征
  综合异常是指将在成因上性质相似、在空间上含量分布规律基本一致的一组元素,对各单元素异常叠加形成综合异常。综合异常中,异常元素的规模(NAP值)、异常元素种类、综合异常面积、异常所处的地质构造环境(如地层、岩浆岩、构造、矿化情况等),决定了异常的找矿价值。在综合研究的基础上,认为分布在吉源地区的化探综合异常找矿潜力最大。
  4.1 Ⅰ号综合异常
  异常区出露的地质体主要为满克头鄂博组(J3mk)中酸性火山岩、早白垩世闪长玢岩(δμK1)、正长斑岩(ξπK1),内部见有小面积的玛尼吐组(K1mn)安山岩,在异常北部见有梅勒图组(K1m)玄武岩,西部见有晚侏罗世钾长花岗岩(ξγJ3),异常北部边缘为早侏罗世中细粒花岗闪长岩(mfγδJ1)。异常东部为石炭系下统莫尔根河组变质砂岩,异常分布在满克头鄂博组与岩体的接触带,且主要分布在满克头鄂博组中。异常内部北西向构造较为发育(见图2)。
  异常元素组合为Nb、Y、Sn、Pb、Mo、Zn、Ag、W、Bi、As、Cu、Sb、La、U、Au等15种,异常元素种类较多,面积约为51.73km2,呈不规则带状展布,其中Nb、Y、Sn、U、La组合套合好,且单元素异常元素浓集中心的分布更偏向异常的南西部,异常展布方向北西向,与构造线方向接近,W、Mo、Pb、Ag、Bi组合以及Cu、Zn组合元素套合也较好,单元素异常浓集中心的分布更偏向异常的北东部,单元素异常分布表现出明显的分带性。Au、Sb、As组合则异常规模较小。异常规模较大的元素依次为Nb94.8、Y47.33、Sn44.77、Mo34.93、Pb29.87、Zn14.63。Nb最大值244.00×10-6,Y最大值192.00×10-6,Sn最大值24.70×10-6,Mo最大值71.90×10-6,Pb最大值1498.00×10-6。Au具有外带,La、Zn、U具有中带,其它元素均具有内带(见图2)。
  4.2 Ⅱ号综合异常
  异常区出露的地质体主要为佳疙瘩组(Qnj)变质砂岩、泥质板岩,满克头鄂博组(J3mk)中酸性火山岩,玛尼吐组(K1mn)英安岩、安山岩,在异常西部为早侏罗世细粒斑状花岗岩(fpγJ1),南部边缘见有晚侏罗世细粒斑状石英闪长岩(fpδοJ3),还有小面积的第四纪全新统河床、河漫滩(Qhfp)。异常北部见有次火山岩安山玢岩(αμK1)及放射状断裂。北西向构造较为发育,内部见有三处火山口,在南部火山口附近分布有铅锌矿点(见图3)。
  异常元素组合为Nb、Y、Sn、Mo、Sb、U、As、Ag、Pb、Zn、Au、Bi、Cu、W、La等15种,异常元素种类较多,单元素异常套合较好,尤其是Nb、Y、Sn、Mo、U套合异常规模大、异常强度强、异常面积大,组合套合较好面积约为61.63km2,呈北西向不规则带状展布,与岩体和满克头鄂博组接触界线走向及构造线方向基本一致,主要分布在满克头鄂博组中,异常规模较大的元素依次为Nb124.44、Sn70.38、Y69.48、Mo59.64、As34.96、Sb33.91、Ag23.03、U16.62。Nb最大值205×10-6,Sn最大值30.2×10-6,Y最大值310×10-6,Mo最大值85.7×10-6,Ag最大值4.85×10-6,U最大值41.3×10-6。Cu、W具有中带,其它元素均具有内带(见图3)。
  5. 找矿前景分析
  Ⅰ号、Ⅱ号化探综合异常地质背景较相似,都分布在岩体与满克头鄂博组的接触带,且主要分布在满克头鄂博组中,异常基本沿接触带界线分布,满克头鄂博组是区域上Pb、Zn、Ag等多金属矿点的主要赋矿围岩,且异常内北西向构造都较为发育,Ⅱ号化探综合异常内部分布有多处火山口,次火山岩和发射性断裂发育,区域上Pb、Zn等多金属多受火山机构控制,两组综合异常元素组合均较多,且套合较好,其中Nb、Y、Sn、Mo、Pb、Ag等元素三级浓度分带明显,且高值点较多,异常规模、异常衬度、异常面积均较大,且Nb元素异常规模最大,Ⅰ号综合异常元素具有分带性,Ⅱ号化探综合异常则元素均套合在一起,由于受工作程度影响,在该地区还未发现明显矿化蚀变,也未见Nb、Y稀有、稀土矿点的分布,但吉源地区地层、岩体、构造均指示该地区具有较好的成矿地质背景,且土壤化探综合异常特征也表明该地区具有很大的找寻Nb、Y稀有、稀土元素矿产的潜力,且伴生W、Sn、Mo等,同时找寻与火山热液有关的Pb、Zn等多金属矿产也较为有利,且Ⅱ号化探综合异常相对Ⅰ号找矿潜力更大。
  6. 结论
  (1)研究区土壤中元素变异系数介于0.45~6.82之间,其中Ag、As、Au、Bi、Cd、Mo、Nb、Ni、Pb、Sb变异系数均>1.0,表明这些元素的再分布作用相对较强,并可形成明显的地球化学异常;La、U、Zn、Sn、Y、W、Co、Cu的变异系数均<1.0,表明这些元素的再分布作用相对较弱,所形成的地球化学异常相对较弱。
  (2)根据聚类分析和因子分析结果,研究区土壤中的18种元素分为4个组合:Zn、Ni、Co、Cd、Cu组合为一套与中基性岩或Cu、Zn矿化有关的元素组合;W、Mo、Pb、Ag、Bi组合为一套与Pb、Ag、W、Mo等矿化有关的元素组合;Nb、Y、Sn、U、La组合为一套与Nb、Y、Sn等矿化有关的元素组合; As、Sb、Au组合为一套与Au等元素矿化有关的元素组合。
  (3)分布在吉源地区的Ⅰ号、Ⅱ号化探综合异常元素组合种类较多,元素套合较好,Nb、Y、Mo、Pb等元素三级浓度分带明显,且高值点较多,异常规模、异常强度、异常面积均较大,Ⅰ号综合异常Nb、Y、Sn、U、La组合与W、Mo、Pb、Ag、Bi组合及Cu、Zn组合元素浓集中心分布表现出明显的分带性。虽区内目前未见明显矿化蚀变,也未见Nb、Y等稀有、稀土元素矿化点,但地质背景和土壤化探异常特征都显示出吉源地区具有很大的找寻Nb、Y稀有、稀土元素矿产的潜力,同时找寻Pb、Zn等多金属矿产也较为有利。
  参考文献:
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