0 引言

矿产地球化学勘查工作自 20世纪 30年代初诞生以来，历经近 90 年的发展，已成为一种多快好省的找矿方法，在找矿实践中取得了很多重要成果，是地质矿产勘查重要方法之一（谢学锦，1996；孙剑等，2011）。矿产地球化学勘查工作核心之一就是圈定异常并对异常进行查证评价，以往矿产地球化学勘查只注重局部异常。随着对分析技术、计算机数学及找矿理论的发展，勘查地球化学研究有明显的提高，研究内容主要有地质体中元素分配规律和地球化学找矿指标的筛选。只有摸清元素在地质体中的迁移分布规律，才能识别出部分强度较低、面积较小的异常；这些异常也同样具有较大的成矿潜力（王瑞廷等，2005）。

北山地区是中国重要的铁、金、铜等多金属成矿带，众多地质学家对该区岩浆岩和成矿特征进行了详细研究（刘雪亚和王荃，1995；聂凤军等，2002； 杨建国等，2012；苗来成等，2014；程海峰等，2018）。内蒙古白沙窝地区是北山成矿带最具找矿潜力地区之一，但过去该区地质矿产工作程度较低，已完成的主要有 1∶20 万区域地质调查、1∶5 万航磁和 1∶20万土壤地球化学测量工作，初步探讨了区域地质与矿产的关系，并对航磁和化探异常进行了推断解释，但未开展过物化探异常检查工作。本文重点对 1∶5 万土壤（岩屑）地球化学测量数据分析研究，综合地质、物探、遥感信息特征，进行成矿预测，提高该地区地质矿产方面的研究程度，促进该地区的矿产勘查工作。

1 地质背景

研究区大地构造位置位于塔里木板块东缘敦煌微板块，磁海—红柳园—白山塘晚古生代陆内裂谷中（图1）。据《内蒙古自治区岩石地层》（内蒙古自治区地质矿产局，1996），研究区地层区划属塔里木—南疆地层大区、中天山—马鬃山地层分区、梧桐沟地层小区。区内地层从古生界到新生界均有出露，其中最老为古元古界北山岩群（Pt₁B），分布最广泛的为下白垩统赤金堡组（K₁ch）（内蒙古自治区地质矿产局，1996；刘建军等，2017^①）。

研究区内岩浆活动不频繁。侵入岩为二叠纪和早志留世酸性侵入岩，主要分布在红卫山及红柳大泉一带，产出形态为岩株，多呈东西向展布，主要岩性为花岗闪长岩、二长花岗岩、闪长岩；区外西部有大面积的含铀花岗岩类岩体。火山岩为早石炭世白山组相间产出的中酸性火山岩、火山碎屑岩，属地槽型海底喷发建造，主要分布于红柳大泉西北、双照子及梭梭井南一带，岩性为安山岩、英安岩、凝灰岩、火山角砾岩等。

研究区大地构造总体为近东西向展布，局部构造呈北东向、北西向。区内褶皱主要有白石山向斜、梭梭井背斜及南泉—红卫山复向斜，控制了区内的地层产出形态；区内断裂构造不发育，根据断裂的展布方向可分为北西向、北东向两组，其中北西向断裂控制了区内地层和岩浆岩的分布格局，北东向断裂则对北西向断裂或地层、岩体进行了改造；这些断裂均具多期次活动特点，共同组成了区内的构造格架。

2 土壤地球化学统计参数特征

研究区属内蒙古高原西部残山丘陵、荒漠戈壁景观区，地表以砂砾、碎屑物质为主，故本次土壤 （岩屑）地球化学测量采样点一般选择在山坡、山脚等有利于残坡积物堆积的部位，综合前人实验成果，采样粒级为-4～+20 目，尽可能避开假粒级、风成沙和钙质胶结物的干扰。样品布设采用公里网格布样系统，根据基岩岀露程度及对成矿的重要性，分为基岩岀露区、白垩系分布区和新生界分布区，实际的采样密度分别为 8.45 个/km²、3.71 个/ km²、1.30个/km²。

样品测试由国土资源部呼和浩特矿产资源监督检测中心完成，定量分析U、Cu、Zn等18种元素的含量。

2.1 元素含量特征

通过对研究区 8016 件样品的原始测试数据进行统计分析，元素地球化学参数特征值见表1。由表1 可知：（1）从全区元素的浓集系数来看，Sb、As、 U、Th 浓集系数大于 1.5，为强烈富集型元素；W、Pb 元素浓集系数为 1.2～1.5，为弱富集型元素。（2）从元素的分异程度来看，Sb、As、Mo 变异系数大于 1.2，为极强分异型元素；Au、U、W、Y 变异系数为 0.8～1.2，为强分异型元素。（3）就热液型矿床来说，元素在地质体中浓集系数越大，为成矿提供的物质就越丰富；变异系数越大，说明元素含量在地质体中的分布就越不均匀，成矿的可能性就越大。综合分析认为研究区变异系数和浓集系数均较大的主要成矿元素为U，其次为Au、As、Sb、Zn。

1—第四系湖积层；2—第四系冲积层；3—新近系苦泉组；4—下白垩统赤金堡组；5—中侏罗统龙凤山组；6—下侏罗统芨芨沟组；7—下二叠统双堡塘组二段；8—下二叠统双堡塘组一段；9—下石炭统白山组；10—下石炭统红柳园组；11—蓟县—青白口系圆藻山群；12—古元古界北山岩群；13—二叠纪闪长岩；14—二叠纪二长花岗岩；15—早志留世花岗闪长岩；16—断层；17—向斜轴线；18—背斜轴线；19—哈萨克斯坦-准格尔板块；20—塔里木板块；21—星星峡微板块；22—红柳河—洗肠井构造混杂岩带；23—敦煌微板块；24—黄山—路井晚古生代陆内裂谷带；25 —星星峡—旱山地块；26—公婆泉—东七一山早古生代晚期活动陆缘带；27—方口山—鹰凉江山早古生代中晚期活动陆缘带；28—花牛山早古生代陆缘裂谷带；29—磁海—红柳园—白山堂晚古生代陆内裂谷带；30—敦煌地块；31—省界线；32—研究区

注：测试单位为国土资源部呼和浩特矿产资源监督检测中心（2013）；Au单位为10^-9，其余为10^-6；浓集系数=平均值/地壳丰度。

2.2 各地质体单元素异常特征

圈定异常目的是通过对地球化学测量数据整理分析，掌握各种元素的空间分布规律，找寻元素含量与成矿地质体之间的关系，进而为勘查工作提供信息（芦西战等，2020）。查明元素在各地质单元的分布规律，找出富集层位，是本研究的主要目的，由各单元元素地球化学特征表可知（表2）：

（1）蓟县系—青白口系圆藻山群（JxQbY）中， Zn、Ag、Au、Cu、F为富集型分布，Sb、As为强富集型； Au、Ni、Zn、As、Sb 为极强分异型，W、Cu、U、Mo、F 为强分异型。总体上该单元 Au、Zn、Cu的成矿物质条件较好，局部富集成矿的可能性较大，有寻找贵金属、多金属矿的前景。

（2）白垩系赤金堡组（K₁ch）中，Au、Pb、Zn、Ni为弱富集型分布，As、Th、U 为强富集型分布；Au 为极强分异型，U、Zn、Ag、As、F、Th、Y 为强分异型，总体上该地层中U具有较好的成矿前景。

（3）二叠系细粒闪长岩（Pδ）中，As、U、Ni为富集型分布，Ni为强分异型。综合分析推测二叠系细粒闪长岩体为Ni的矿源层或含矿地质体，有一定的找矿前景。

2.3 元素组合分析

通过对元素在不同地质单元中分布规律的研究，以及在区域成矿规律研究的基础上，初步分析了主成矿元素与伴生元素在时、空上的共生组合关系，将研究区元素划分5大类。

（1）第一类元素组合：Zn、Cu、U和Ni、F为一类，为区内主成矿元素大类。基本反映了研究区碳酸岩及中酸性岩体和中基性火山岩的元素组合特征，按相关系数进一步划分为 2组：①Ni、F 为铁族元素组合，代表了中基性岩浆岩特征，分布于红卫山二叠纪闪长岩侵入古元古界北山岩群大理岩接触一带。②Cu、Zn、U 代表了中温成矿元素组合特征，其中U主要分布在白垩系中，异常强度较高、浓集趋势较好，在白垩系寻找铀矿具有很大潜力。

（2）第二类元素组合：主要由 Nb、Sn 和 W、Bi为一类，为岩体高温元素组合。反映了研究区中酸性喷出岩和以岩屑砂岩及中基性火山岩的元素组合特。主要分布在梭梭井、南泉南及红卫山一带。

（3）第三类元素组合：Mo、Pb、As、Sb 组合为区内伴生成矿元素组成，与岩浆或热液活动关系密切，低温元素As、Sb地球化学性质相近，迁移能力较强，可作为近程或前缘指示元素类型矿化指示信息。高温元素的 Mo 代表了岩浆热源或岩体的位置。该元素组合主要分布在蓟县—青白口系圆藻山群（JxQbY）内。

（4）第四类元素组合：主要由 Y、La、Th组成，这几个元素从地球化学性质来看主要由稀土元素组成。基本反映了研究区碎屑岩、中基性火山岩的元素组合特征，稀土稀有元素族以类质同象方式存在于岩体或地层中。

（5）第五类元素组合：主要由 Au、Ag 贵金属元素组合，为中低温成矿元素，与地球化学热液活动有关。主要分布在梭梭井背斜北部以及新近系苦泉组中。

上述元素组合特征与研究区地球化学场变化规律基本一致，与已知矿产主元素组合特征基本吻合。

3 综合异常圈定及解译查证

综合分析研究区各元素异常空间上的分布特征、元素组合规律、套合情况以及异常所处的地质背景等因素，将空间上密切相伴、同源同成因的所有元素异常，归并为一个综合异常（李长江和麻士华，1999；穆亚蓬和陈昭，2013；班宜红等，2020），研究区最终圈定了 23 个 1∶5 万土壤地球化学综合异常（图2）。

为迅速锁定找矿方向，缩小找矿靶区，对综合异常的筛选评序工作尤为重要。首先确定找矿矿种；其次评序指标的选择和赋值，如面积、强度、规模、元素组合、比值、分带特征、矿化迹象、地质构造等特征；用数学方法来描述、建模，进行异常之间的筛选与评序（杨永忠，1999），区内主要综合异常评分排序见表3。

根据1∶5万地球化学测量综合异常评分评序结果，结合地质、物探、遥感等多方面信息的一系列对比研究，确定异常查证工作区（李民飞等，2019）。本文仅以排名第一的AP10-甲1综合异常为例对异常进行解释。

AP10-甲₁综合异常面积约 16.17 km²，位于南泉北中生代断陷盆地内的下白垩统赤金堡组中，岩性主要为泥质粉砂岩、泥岩、含砾粗粒长石砂岩等沉积碎屑岩。主要由 U、Mo、As、La、F、Sb、Pb、Y 等单元素异常组成（图3）。其中 U 异常总面积 11. 09 km²，峰值 95×10^-6为全区最高，平均值 11. 06×10^-6，衬度2.77，异常具三级浓度分带；U、Mo异常连续性好、面积大、强度高，外、中、内带发育完全，元素内带面积大强度高，U为主成矿元素。U、La、Y同为放射性元素，异常套合较好，连续性好，浓级趋势明显，显示为同源异常特征，证明与研究区外西部的花岗岩有成因关联。

注：X—平均值；S—离差；Cv—变异系数；Kk—浓集系数。

1—W异常；2—Mo异常；3—Sn异常；4—Bi异常；5—F异常；6—Cu异常；7—Pb异常；8—Zn异常；9—Ni异常；10—Au异常；11—Ag异常； 12—As异常；13—Sb异常；14—La异常；15—Nb异常；16—Th异常；17—U异常；18—Y常；19—综合异常位置及编号

注：ld—元素异常点总数值；xj—元素分带特征值；nj—元素异常规模总和值；df—元素组合叠加值；nap—规格化面金属量平均值。

经异常检查发现，地化剖面上 U 元素的峰值位置与原异常高值非常吻合。另在该异常内取5个拣块样，U 含量为 0. 0128%～0.1908%，其中 2 个样品超过砂岩型铀矿工业品位，2 个样品达边界品位。在异常强度较高地段施工探槽 5 条进行地表控制，经刻槽样分析，其中 4 条探槽样品 U 含量达边界品位。

总结可知，异常区内的铀矿体呈层状，赋存于赤金堡组的富炭泥岩、泥质粉砂岩、泥（页）岩层中，铀矿地层呈“泥-砂-泥”结构；矿体产状与地层一致，倾角 6°～14°，该异常区矿（化）带最长可达 5000 m，U品位0. 021%～0.190%。

经研究分析，该异常区西部为华力西期二长花岗岩体，具备U高背景，在侏罗纪河流相粗碎屑岩建造中亦有U高背景。早白垩世湖盆扩张时接受了侏罗纪沉积物、华力西期花岗岩等富U物源，在成岩过程中完成了 U 的初步富集。成岩后，随着大气降水携带富铀物质沿渗透性较强的砂岩或构造渗入，在氧化还原过渡带，U 及化学性质相似的 Mo、La、Y 等元素沉淀析出，使得在有利区域 U 的进一步富集成矿（王新武等，2001；薛伟等，2010；靳拥护等， 2020）。

与内蒙古自治区二连浩特类似铀矿床对比，认为该异常区成矿地质条件较好，是寻找努和廷铀矿的有利靶区（李洪军和旷文战，2010）。

1 —第四系冲积层；2—下白垩统赤金堡组；3—异常外带；4—异常中带；5—异常内带

4 成矿预测

综合信息预测方法是以地质信息为基础，研究地质、地球物理、地球化学、遥感信息以及它们之间信息的转换规律，建立以矿产资源体为单元，应用间接信息找寻隐伏矿产资源体和盲矿产资源体的综合信息找矿模型（陈永清和王世称，1995；王世称，2010）。通过对区内综合信息研究，远景区划分见图4，分别论述如下：

1—铀矿点；2—铜矿点；3—金铜矿点；4—锌矿点；5—铁矿点；6—煤矿点；7—石英矿点；8—Ⅰ级成矿远景区；9—Ⅲ级成矿远景区

（1）南泉北—红柳大泉铀Ⅰ级成矿远景区

远景区位于南泉北—红柳大泉两个封闭的断陷盆地内，主要出露下白垩统赤金堡组（K₁ch），岩性主要为泥质粉砂岩、泥岩、含砾粗粒长石砂岩等。区域上西北部出露大面积的华力西期富铀花岗岩体，东部出露含铀的侏罗系，因此远景区成矿元素U 来源条件充沛。

远景区有 4 个 1∶5 万土壤（岩屑）化探综合异常，即AP10、AP11、AP16、AP18，元素Mo、U、As异常规模较大，其中U异常浓级中心明显，内、中、外带发育齐全。通过异常查证，异常含矿性较好。

区内伽玛总量测量圈出11个异常带，其中南泉北 8个异常带，红柳大泉东南 3个异常带，异常带的形状与地层展布一致，验证异常带含矿性较好。

已发现铀矿点 2 处，分别在其中南泉北和红柳大泉东南一带，通过连续捡块和槽探工程揭露取样，U品位0. 03%～0.19%，多处达到工业品位。

综合研究认为，该远景区以砂岩型铀矿为主，成矿地质条件优越，物化探异常显著，有望找到较大规模的工业矿床。

（2）红卫山铁、铜、金Ⅰ级成矿远景区

远景区位于红卫山一带，主要出露中侏罗统龙凤山组（J₂l）赤铁矿化不等粒砂岩、中细粒砾岩；下石炭统红柳园组（C₁hl）变质砂岩；古元古界北山岩群 （Pt₁B）长英质初糜岩和大理岩等。区内岩浆岩活动较强烈，侵入岩以二叠纪中细粒二长花岗岩（Pηγ） 和细粒闪长岩（Pδ）为主。

区内断裂发育，规模较大，北东向断裂控制了区内岩脉、侵入岩、地层的分布，是区内主要的控岩、控矿构造，同时也是热液活动的主要通道，沿侵入岩边部可见矽卡岩化。

该区分布有1∶5万化探AP21综合异常，元素组合以 Sn、Ni、Bi、W 为主，元素套合较好，反映了异常区酸性岩浆岩所代表的地球化学特征；Ni异常沿断层走向分布，外带较大，内带出露面积小，推断为东西向断层活动引起，总体显示隐伏矿致异常特征。 1∶1 万高精度磁法扫面在该区圈出 5 个异常，其中 C2异常规模大，异常值最高为646.94 nT，南部与已发现的磁铁矿吻合。

已发现磁铁矿点一处，位于闪长岩体与北山岩群大理岩外接触带内，产状与地层一致，长 720 m，厚度 1. 00～1.44 m，TFe 品位 31.25%～59.98%， MFe品位24.65%～45.90%。

综合研究认为，该远景区磁铁矿尚有较大的找矿潜力，有望找到中型接触交代热液型磁铁矿床。

（3）梭梭井金铜锌锑多金属成矿远景区

远景区位于梭梭井一带，主要出露蓟县系—青白口系圆藻山群（JxQbY），为一套碳酸盐岩组合，区域变质程度较深；区内热液活动频繁、断裂构造较发育，矿化主要为赤铁矿化、褐铁矿化、闪锌矿化，另见有少量硅化、碳酸盐化及绿泥石化，地表发育有铁帽。

梭梭井背斜对区内铁、铜、铅、锌、金银、锑矿产具有明显的控制作用。特别是沿背斜轴部及南北两翼，并伴有多个次级构造和裂隙，有多个金、铜、铁、锌、银等矿带、矿（化）点分布，且以 Au、Ag、Cu、 Zn、Sb为主的化探综合异常强度高、规模大，多个元素之间套合比较好，对成矿有利。

区内分布有AP8综合异常，该异常Zn、Ag、Sb元素异常规模相对较大，浓集趋势好，内中外带发育齐全，单元素异常叠加套合关系较好，高中低温元素配套齐全，显示隐伏矿致异常特征。在异常中心开展的1∶1万土壤测量Zn、Ag、Sb异常重现性极好，对矿化蚀变露头范围开展了1∶5千地物化综合剖面测量，高值区与地表矿化带吻合，显示深部存在隐伏矿体。

遥感解译本区有羟基一、二级异常，并把本区划为梭梭井成矿有利地区，与已发现的多金属矿化带套合较好。

区内发现矿化蚀变带 11 条，并发现铁矿点 3 处，锌矿化点 2处，金铜矿化点 1处。矿（化）点主要分布在圆藻山群断裂带内，采样测试 TFe 品位 39.70%～46.90%，Zn品位0.22%～0.48%，Au品位 0.50×10^-6，Cu品位0.125%。

结合该区地物化遥综合资料，综合研究认为区域内有望找到以Au、Cu、Zn为主的多金属矿床。

5 结论

本文通过对白沙窝等五幅1︰5万土壤地球化学特征信息研究，结合成矿地质背景、地球物理特征及遥感地质特征进行综合分析，开展矿产预测，划分了3个成矿远景区。综合认为该区成矿地质条件较好，主要有南泉北—红柳大泉两个断陷盆地内的砂岩型铀矿、红卫山地层与岩体热接触带的磁铁矿床和梭梭井圆藻山群以 Au、Cu、Zn为主的多金属矿床。尤其是在南泉北—红柳大泉铀Ⅰ级成矿远景区，可以把铀作为主攻矿种，且在研究区西部的总口子盆地和炭窑井盆地仍有较大找矿空间。

致谢 本文是在河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘察院开展的内蒙古阿拉善白沙窝等五幅矿调项目基础上完成的，大量基础资料凝聚着同我并肩作战在荒凉戈壁滩上的同事们，顶酷暑冒严寒奋斗三年野外工作的辛苦结晶，在此对向各位同事表示衷心的感谢。

注释

① 刘建军，靳拥护，袁征，吴飞，王令全，闫东汉，常磊，刘国栋，张云政，巴安民，吕伟庆，金辉，曹林，李亚涛，王亚栋，梁春贝，敬克甲，张坤，李爽，李振华，王卫东.2017. 内蒙古自治区阿拉善盟白沙窝等五幅1∶5万区域矿产地质调查报告[R]. 郑州：河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院，1–230.

参考文献