李寶強, 張 晶, 范堡程, 呂鵬瑞, 拉赫蒙別克

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安 710054；

2.塔吉克斯坦地質(zhì)總局，塔吉克斯坦 杜尚別市)

1 項目背景與研究意義

中塔合作帕米爾地區(qū)地球化學調(diào)查工作是依據(jù)2010年11月25日中華人民共和國外交部(部長)與塔吉克斯坦外交部(部長)簽署的“雙方地學領(lǐng)域科技合作諒解備忘錄”精神合作組織實施的。是中國地質(zhì)調(diào)查局在中亞地區(qū)開展的第一個境外區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查項目。目的在于通過合作開展塔吉克帕米爾地區(qū)地球化學調(diào)查，快速查明塔吉克帕米爾地區(qū)鐵、銅、金、銀多金屬資源潛力，圈定找礦遠景靶區(qū)，為開展我國跨境地球化學編圖對比和跨境成礦帶成礦規(guī)律對比研究提供區(qū)域地球化學數(shù)據(jù)，提供開展國外“礦產(chǎn)資源預查、普查與詳查”境外選區(qū)，為境內(nèi)企業(yè)開展境外礦產(chǎn)風險勘查提供信息服務(wù)。

帕米爾高原是由喜馬拉雅山脈、喀喇昆侖山脈、昆侖山脈、天山山脈、興都庫什山脈交匯于此形成的一個巨大的山結(jié)，由于它位于喜馬拉雅西端與喜馬拉雅山脈東端的山結(jié)對應(yīng)又叫西部山結(jié)(圖1)。帕米爾地區(qū)由于其特殊的地質(zhì)構(gòu)造位置和復雜的構(gòu)造演化歷史，形成了良好的成礦地質(zhì)背景條件，已有的地質(zhì)礦產(chǎn)資料顯示出良好的地質(zhì)找礦前景[1]。開展“塔吉克帕米爾成礦帶地球化學調(diào)查及資源潛力評價”可以快速掌握帕米爾地區(qū)優(yōu)勢資源種類、分布地域、資源潛力等主要潛力評價信息，快速縮小找礦靶區(qū)，實現(xiàn)找礦突破。

帕米爾地球化學調(diào)查共完成1∶100萬面積3萬km2，1∶25萬面積2萬km2，分析元素42種。為境內(nèi)外，特別是自然條件艱苦的帕米爾及西昆侖地區(qū)找礦、資源潛力評價及基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供了豐富的地球化學資料。

2 取得的研究進展與成果

項目設(shè)計時間2011—2014年，由于經(jīng)費投入的原因，項目的主體任務(wù)是2011—2012年兩年完成的，2013—2014年做了適量的野外驗證工作。在雙方合作下建立了工作區(qū)地球化學數(shù)據(jù)庫，編制了系列地球化學圖件。應(yīng)用地球化學分析方法回答了測區(qū)資源潛力評價有關(guān)的地學問題，在此基礎(chǔ)上編制了Ag、Au、Pb-Zn等8個元素(組)找礦預測圖，共圈定各類找礦預測區(qū)136個。同時，也從地球化學角度解決了許多地質(zhì)問題。為開展塔吉克帕米爾地區(qū)地質(zhì)科學研究，了解帕米爾地區(qū)優(yōu)勢資源種類、分布地域、資源潛力等潛力評價信息，快速縮小找礦靶區(qū)，實現(xiàn)找礦突破，改變地區(qū)資源分布格局等工作提供了可靠而豐富的地球化學基礎(chǔ)資料。

圖1 測區(qū)地貌及位置示意圖

2.1 數(shù)據(jù)庫建設(shè)進展及成果

不僅建立了塔吉克斯坦帕米爾東部地球化學數(shù)據(jù)庫，為了開展境內(nèi)外地球化學對比研究，同時建立了帕米爾-西昆侖成礦帶地球化學數(shù)據(jù)庫。帕米爾地球化學數(shù)據(jù)庫入庫樣品13 190件(含1∶5萬樣品)，近40萬個數(shù)據(jù)。帕米爾—西昆侖成礦帶地球化學數(shù)據(jù)庫入庫樣品10 521件，數(shù)據(jù)超過40萬個。為在自然條件艱苦的帕米爾及西昆侖地區(qū)開展資源潛力評價，特別是跨境成礦帶的基礎(chǔ)地質(zhì)對比研究及找礦提供了客觀而又豐富的地球化學資料。

2.2 編制了帕米爾東部系列地球化學圖件

編制測區(qū)地球化學系列圖件近百張，其中有40個單元素地球化學圖(圖2)。多元素累加及比值地球化學圖11張。

2.2.1 單元素異常圖40張

編制了Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、F、Hg、La、Li、Mn、Mo、Nb、Ni、P、Pb、Sb、Rb、Sn、Sr、Th、Ti、U、V、W、Y、Zn、Zr及SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3等40個元素的地球化學圖。圖2是Co、Cr元素地球化學圖。

2.2.2 多元素累加及比值地球化學圖

(1)多元素累加異常圖：包括反映成礦元素組合的Au-Sb-As、Pb-Zn-Ag-Cd、U-Th-La、Co-Cr-Ni、Cu-V-Ti-Fe2O3、K2O-SiO2-Be-Rb、W-Sn-F-Bi、Hg-Sb-As-Ba等8個元素組合(圖3)，這8個元素組既反映了不同的成礦元素組合，又反映了不同的成礦地質(zhì)背景和不同的成礦溫度環(huán)境。Co-Cr-Ni、Cu-V-Ti-Fe2O3反映與基性、超基性巖漿作用有關(guān)的地質(zhì)背景，又對Co、Cr、Ni、Cu以及Fe元素找礦有指示意義；K2O-SiO2-Be-Rb反映與閃長巖類和花崗巖類有關(guān)的地質(zhì)背景，也對相應(yīng)元素的找礦有指示意義；U-Th-La元素組指示與花崗巖有關(guān)的成礦環(huán)境，又對U、Th以及La系元素的找礦有指導作用；W-Sn-F-Bi元素組既反映高溫成礦環(huán)境，又對相關(guān)元素有找礦指示意義；Hg-Sb-As-Ba元素組指示低溫成礦環(huán)境和相應(yīng)元素的找礦。

圖2 塔吉克帕米爾地區(qū)Co、Cr元素地球化學圖

(2)編制了Mo/Li、(K2O+SiO2+Be+Rb)/Hg等3張單(多)元素比值圖(圖4,圖5)，Mo/Li(圖4)元素反映出了某些特定地層(測區(qū)的前奧陶系)富集Mo元素而相對貧Li元素。(K2O+SiO2+Be+Rb)/Hg(圖5)可以反映閃長巖與花崗巖的分布。

2.3 資源潛力評價若干問題的地球化學研究

以地球化學大量調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托基礎(chǔ)地質(zhì)理論、應(yīng)用地球化學原理，借助數(shù)學地質(zhì)方法，研究了測區(qū)起主導地位的地質(zhì)作用，回答了資源潛力評價中的若干地質(zhì)問題。

2.3.1 研究區(qū)主要成礦地質(zhì)作用的地球化學分析——回答找什么類型礦的問題

(1)巖漿作用，特別是基性、超基性巖漿作用應(yīng)該是該區(qū)主要的成礦地質(zhì)作用通過聚類及因子分析認為研究區(qū)起主導作用的地質(zhì)因素是巖漿作用，特別是基性、超基性巖漿作用應(yīng)該是該區(qū)主要的成礦地質(zhì)作用。

借助區(qū)內(nèi)建立的數(shù)據(jù)庫對測區(qū)40個元素的分析數(shù)據(jù)進行多元因子分析[2]，把所得的40個因子中排序靠前的10個因子，每個因子中貢獻較大的前20個元素列表為表1。

表1顯示前3個因子的分累加值為48.728，幾乎要占40個因子總得分100的一半，其中F130因子得分28.273(滿分100)，接近40，占40個因子的三分之一貢獻。顯然這3個因子所代表的地質(zhì)作用是測區(qū)內(nèi)貢獻較大的幾種地質(zhì)作用，而F1因子貢獻最大。組成3個因子的主要元素分別為F1因子：Ti、V、Zr、Y、Nb、Fe、Co、Cr、Ni、Cu等；F2因子：Si、K、Rb、Al、Be、Na、Th、Zr、Li、U等；F3因子：Cd、Zn、Pb、Li、As、Mo、Ba、Cu、Fe、Ag等。顯而易見，F(xiàn)1因子的元素組合代表了基性超基性巖元素組合特征，F(xiàn)2因子的元素組合代表了閃長巖與花崗巖的元素組合特征，所以說“巖漿作用，特別是基性、超基性巖漿作用應(yīng)該是該區(qū)主要的成礦地質(zhì)作用”。

表1 帕米爾東部地球化學多元因子分析主要因子得分一覽表

2.3.2 北東向共軛斷裂構(gòu)造及其派生的次級構(gòu)造是區(qū)內(nèi)重要的控巖及控礦構(gòu)造——回答怎樣找礦的問題

通過構(gòu)造地球化學分析指出北西與北東向共軛斷裂構(gòu)造及其派生的次級構(gòu)造是區(qū)內(nèi)重要的控巖及控礦構(gòu)造。

從與基性超基性巖有關(guān)的Co、Ni、Ti元素地球化學圖上(圖6)可以看出，在研究區(qū)西段的帕米爾地區(qū)這些元素異常(或高背景帶)明顯延北西和北東兩個方向展布，控制這些異常的地質(zhì)體(基性超基性巖)也是延這兩個方向展布，這兩個方向正是控制這些地質(zhì)體的構(gòu)造方向。換言之，這兩個方向的構(gòu)造既是區(qū)內(nèi)的控巖構(gòu)造，也是控制與這些巖漿活動有關(guān)的礦產(chǎn)分布的控礦構(gòu)造。所以說區(qū)內(nèi)北西與北東向共軛斷裂構(gòu)造及其派生的次級構(gòu)造是區(qū)內(nèi)重要的控巖及控礦構(gòu)造。

圖6 帕米爾-西昆侖Co、Ni、Ti元素地球化學圖

2.3.3 指出了區(qū)內(nèi)有利的成礦元素——回答找什么礦的問題

通過對區(qū)內(nèi)主要成礦地質(zhì)作用分析并通過區(qū)域已知礦床的類比分析等手段，認為區(qū)內(nèi)有利的找礦元素為Fe、Ag、Pb、Zn、Cu、Au、W、Sn、Mo、V、Ti以及U、Th和Rb等稀土元素。

2.3.4 指出了區(qū)內(nèi)有利的地域——回答到哪里找礦的問題

通過地球化學方法進行成礦地質(zhì)背景分區(qū)研究，在成礦系列理論的指導下進行找礦預測區(qū)的劃分[3]。

(1)成礦地質(zhì)背景分區(qū)。通過地球化學背景分布特征研究，地球化學異常分析，異常組合關(guān)系對比，全區(qū)劃分出3個地球化學區(qū)，11個亞區(qū)，25個綜合異常。

(2)找礦預測區(qū)劃分。編制了Ag、Au、Pb-Zn、Fe、Cu、W-Sn-Mo、稀土(Rb、Y、La等)等8個元素(組)找礦預測圖。共圈定各類預測區(qū)136個，回答了到哪里去找礦的問題。

2.4 異常查證取得理想效果

測區(qū)的6個異常經(jīng)過初步踏勘檢查確認均為礦致異常，檢查發(fā)現(xiàn)鐵銀山Fe、Cu、Ag多金屬礦，鉛礦川Ag、Pb礦，鉛鉬梁Pb、Ag 、Rb礦以及白云峰Zn礦點。通過異常特征及成礦地質(zhì)背景條件對比分析認為圈定的25個多元素綜合異常均有很好的找礦前景。

鐵銀山Fe、Cu、Ag多金屬礦床礦化類型分為兩類： 一類為沉積型，沿一定層位產(chǎn)出，走向北北西，礦體成分單一，以鐵為主，主要為褐鐵礦、菱鐵礦(圖7至圖9)。礦體厚度50～100 m，單礦體長度大于300 m,鐵品位大于50%,是鐵銀山主要礦化類型。另一類為構(gòu)造熱液型(圖10)，礦體走向近東西向，礦體厚度0.5～5 m，長幾米到幾十米，礦化類型復雜，除了鐵礦化外，有明顯的孔雀石化(圖11)和黃銅礦化(圖12)，實驗室分析銀含量十幾克/噸到幾十克/噸。

圖7 鐵銀山鐵礦層狀礦體露頭照

圖8 鐵銀山鐵礦層狀礦體露頭

圖9 鐵銀山鐵礦層狀礦體遠景

圖10 鐵銀山鐵礦構(gòu)造熱液型礦體露頭照

圖11 鐵銀山鐵礦構(gòu)造熱液型礦體銅礦化轉(zhuǎn)石(見孔雀石)

圖12 鐵銀山鐵礦構(gòu)造熱液型礦體露頭照 (見孔雀石、黃銅礦)

2.5 提出了若干基礎(chǔ)地質(zhì)問題

在利用地球化學資料研究礦產(chǎn)資源潛力有關(guān)地學問題的同時，發(fā)現(xiàn)了一些需要進一步研究的基礎(chǔ)地質(zhì)問題，列舉一二如下。

2.5.1 奧陶紀、寒武紀以及古元古代地層Mo元素富集而Li元素相對貧乏的原因是什么

在測區(qū)中部有一條Mo元素富集而Li元素貧乏的區(qū)域(圖13至圖15)，而這一區(qū)域正好出露奧陶系、寒武系和下元古界。為什么會出現(xiàn)這種地質(zhì)現(xiàn)象？形成這一現(xiàn)象的巖相古地理及大地構(gòu)造環(huán)境如何？研究探索這一問題有利于對測區(qū)大地構(gòu)造學演化規(guī)律有進一步認識。

圖13 Mo元素地球化學圖

圖14 Li元素地球化學圖

圖15 Mo、Li元素比值圖

2.5.2 形成穆爾尕卜多組多元素累加地球化學特征的地質(zhì)因素

圖16是帕米爾地區(qū)(Co+Cr+Ni)、(Cu+V+Ti+F)、(K+Si+Be+Rb)以及(Hg+Sb+As+Ba)等元素組多元素累加地球化學圖，它們的地質(zhì)意義前已述及。

圖16 穆爾尕卜多組多元素累加地球化學圖對比

(1)可以看出(Co+Cr+Ni)與(Cu+V+Ti+F)多元素在穆爾尕卜(藍色虛線框內(nèi))地區(qū)，圖16a橢圓區(qū)內(nèi)形成一個組合很好濃集區(qū)域，而(Hg+Sb+As+Ba)多元素累加則在其外圍形成一個濃集環(huán)帶，顯示出該橢圓區(qū)內(nèi)一個明顯的基性超基性巖漿活動中心，在其外圍形成一個低溫元素環(huán)帶。地質(zhì)圖上(Co+Cr+Ni)與(Cu+V+Ti+F)多元素濃集區(qū)對應(yīng)于基性火山碎屑巖，其外圍為三疊系碎屑沉積巖。結(jié)合化探及地質(zhì)資料，圖16a區(qū)的基性超基性巖漿活動可能存在噴出和侵入多種過程，核心部位是否有火山機構(gòu)及相關(guān)礦產(chǎn)，需要進一步工作回答。

(2)圖16b橢圓區(qū)內(nèi)與圖16a不同，(Co+Cr+Ni)與(Cu+V+Ti+F)多元素在該范圍形成了一個環(huán)帶狀濃集，而(K+Si+Be+Rb)多元素組合則在環(huán)帶中間形成一個濃集核心。這一特征似乎具有深部巖漿侵入分異特征，這有待進一步地質(zhì)工作驗證。

(3)圖16a、b兩個區(qū)域所反映的巖漿活動有無聯(lián)系，是由北東向構(gòu)造控制的同一期巖漿活動，還是北西向構(gòu)造控制的不同期巖漿活動，有待進一步工作查證。

3 啟示與下一步工作安排

3.1 中塔合作帕米爾地球化學調(diào)查幾點啟示

(1)地球化學填圖方法是一個經(jīng)濟、快速、高效的境外礦產(chǎn)資源潛力評價手段。在帕米爾這樣自然條件極差的高海拔地區(qū)，實際工期不足3年，在境外近3萬km2范圍，圈定136個不同元素的找礦預測區(qū)、25個有找礦前景的綜合異常，經(jīng)過初步踏勘檢查，已發(fā)現(xiàn)鐵銀山Fe、Cu、Ag多金屬礦，鉛礦川Ag、Pb礦，鉛鉬梁Pb、Ag 、Rb礦以及白云峰Zn礦點等許多重要的找礦成果。

(2)地球化學填圖方法是客觀有效的地質(zhì)工作方法。由于地球化學填圖揭示研究對象的本質(zhì)——物質(zhì)成分——元素，質(zhì)量易于控制，受研究人員觀點因素影響小，因此獲取信息更加客觀，可比性強，可以有效地發(fā)現(xiàn)常規(guī)地質(zhì)工作中無法識別的某些地質(zhì)問題。

(3)地球化學填圖結(jié)合其他先進的地質(zhì)方法技術(shù)，有望形成境外資源潛力快速評價方法體系。

3.2 中塔合作地球化學調(diào)查工作安排

通過帕米爾地球化學調(diào)查項目的合作實施，極大地提高了塔吉克帕米爾地區(qū)地質(zhì)工作程度，為塔吉克斯坦培養(yǎng)了地球化學工作人才，取得了豐富的地球化學資料，在基礎(chǔ)地質(zhì)研究，特別是異常查證找礦方面的顯著成果得到塔吉克斯坦地質(zhì)總局的充分認可。因此，塔吉克斯坦政府不僅授予中方主要工作人員“對塔吉克斯坦地質(zhì)工作突出貢獻獎”，還提出擴大地球化學研究領(lǐng)域的合作內(nèi)容與范圍，具體包括以下幾個方面。

3.2.1 合作范圍

由中塔邊境地區(qū)擴展到塔吉克斯坦共和國全境。

3.2.3 合作內(nèi)容

(1)塔吉克斯坦原有的地球化學調(diào)查數(shù)據(jù)庫建設(shè)、系列編圖編制、地學信息提取。

(2)塔吉克斯坦全境地球化學系統(tǒng)調(diào)查：全境開展1∶100萬調(diào)查，選擇成礦條件優(yōu)越地區(qū)，或在1∶100萬地球化學調(diào)查工作的基礎(chǔ)上選擇異常地段，開展1∶25萬水系沉積物測量。

(3)對帕米爾東部及進一步地球化學調(diào)查所獲取的礦致異常進行找礦評價。

參考文獻：

[1] 趙鵬大, 胡旺亮,李紫金. 礦床統(tǒng)計預測[M]. 北京：地質(zhì)出版社, 1993.

[2] 葉天竺.固體礦產(chǎn)預測評價方法技術(shù)[M].北京：中國大地出版社，2004.

[3] 李寶強，孟廣路，祁世軍,等.興都庫什-西昆侖成礦帶地質(zhì)礦產(chǎn)概論[M].北京：地質(zhì)出版社，2013.