0 引言

黑龙江滨东地区位于小兴安岭—张广才岭金、钼、铜、铅锌和富铁成矿带上（尹冰川和冉清昌， 1997；杨言辰等，2010；王兴等，2016a），成矿地质条件优越。区域内矿产资源丰富，已发现铜、钼、钨等多处矿床，如弓棚子铜钨矿床、秋皮沟多金属矿床、隋家店铅锌矿床等。滨东地区是重点的找矿远景区之一，众多单位和学者进行过研究工作（黑龙江省冶金工业厅地质勘探公司第二勘探队，1962^①；黑龙江省第一区域地质调查大队，1967^②；黑龙江省地质七队，1981^③；王林等，2013；陈伟和李永胜，2015； 王兴等，2016a，2016b），但大部分集中于已知的几处矿床及主要物化探异常上，对该区的水系沉积物异常与成矿关系研究程度较低，对部分重点地段及弱小异常投入的勘查力度不足、研究程度不够，而水系沉积物测量是一种经典的地球化学手段，在很多地区得到广泛应用，找矿效果显著（刘劲松等，2016；尹国良等， 2017；高永伟等，2018；李超等，2021；王冶等，2021；杨建锋等，2022；王建等，2023）为此，本文从弓棚子铜钨矿床所在的松江地区水系沉积物1∶5万地球化学测量成果为基础，结合地质背景，判断研究区的主成矿元素；运用SPSS软件对元素进行相关性分析及因子分析，确定与主成矿元素之间的关系，对找矿方向进行了初步探讨，为黑龙江滨东地区找矿潜力分析、成矿潜力研究提供了科学依据。

1 地质概况

研究区处于小兴安岭—张广才岭隆起的西缘与松辽坳陷接壤处（王林等，2013；王兴等，2016a）。区内古生界地层为上石炭统唐家屯组（C₂t），岩性为酸性火山岩，夹有低级区域变质岩；上石炭统—下二叠统杨木岗组（C₂P₁y），岩性主要为低级区域变质岩，其次为沉积岩，夹少量英安质含角砾凝灰熔岩； 中二叠统土门岭组（P₂t），岩性主要为区域变质岩，其次为沉积岩。中生界上侏罗统帽儿山组（J₃mr），岩性为中酸性火山岩；下白垩统宁远村组（K₁n），岩性为中酸性火山岩。新生界古近系宝泉岭组（Eb），岩性为沉积岩；中更新统上荒山组（Qp² s），岩性为亚黏土、含砾亚黏土、粉细/砂；上更新统哈尔滨组 （Qp³ h），岩性为亚黏土、黄土状亚黏土；全新统低慢滩堆积层（Qh^al），岩性为亚黏土、含砾中粗砂、砂砾石。侵入岩主要为晚石炭世碱长花岗岩（C₂χργ）、早侏罗世花岗闪长岩（J₁γδ）-二长花岗（J₁ηγ）-碱长花岗岩（J₁χργ）-花岗斑岩（J₁γπ）（图1）。构造线方向总体呈北东展布，其次为北西向和近南北向。

研究区位于小兴安岭—张广才岭多金属成矿带张广才岭成矿带延寿矿集区内（王林等，2013；王兴等，2016a），地质构造复杂，区域成矿作用主要为 3期（加里东期、印支期和燕山期），为本地区成矿提供了良好的地质条件。区内发现有弓棚子中型铜钨矿床、隋家店小型铅锌矿床、秋皮沟小型多金属矿床，此外还见钨、钼、锌矿（化）点。

2 样品采集与分析

研究区位于黑龙江省哈尔滨东部，张广才岭西麓，区内地势南东部高，向北、西降低，属低山—丘陵区，一般海拔高600 m左右，东部最高达827 m，相对高差 250～400 m，属黑龙江森林沼泽区小兴安岭—张广才岭中—低山亚景观类型（耿卫华等，2006），水系沉积物较发育，适合开展 1∶5 万水系沉积物测量工作（马晓阳等，2002；耿卫华等，2006）。

1—第四系全新统低慢滩堆积层；2—上更新统哈尔滨组；3—中更新统上荒山组；4—古近系宝泉岭组；5—下白垩统淘淇河组；6—下白垩统宁远村组；7—上侏罗统帽儿山组；8—中二叠统土门岭组；9—上石炭统唐家屯组；10.上石炭统—下二叠统杨木岗组；11—早侏罗世花岗斑岩； 12—早侏罗世碱长花岗岩；13—早侏罗世碱长花岗岩；14—早侏罗世花岗闪长岩；15—晚石炭世碱长花岗岩；16—地质界线；17—不整合界线； 18—铜矿床；19—钼矿床；20—铁矿床；21—钨钼矿床

本次研究共完成水系沉积物测量面积 1084 km²，根据规范（中国人民共和国国土资源部，2015） 和区内地貌景观特征，去除不采区后，共采取水系沉积物样品 3790 件，平均采用密度 4.1 个/km²。采样深度0.60～0.8 m，样品原始质量大于1000 g，晒干后过筛，截取-10～+60目的自然粒级过筛。根据项目任务书要求，测试 Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、W、 Mo、Bi、Hg共11种元素，Ag、Mo、Pb采用光谱分析测定；Cu、Pb、Zn火焰原子吸收法测定；Au采用石墨炉原子吸收泡沫吸咐法测定；As、Sb、Bi、Hg 采用原子荧光分光光度计测定；W 采用极谱法测定，各元素方法检出限（实测）均能满足规范要求；一级国家标准物质（水系沉积物）监控准确度的合格率全部为 100%；一级国家标准物质（水系沉积物）监控精密度的合格率全部为 100%；元素的报出率、重复性检验 （内检）的合格率满足规范要求。

3 元素地球化学特征

研究区水系沉积物1∶5万地球化学调查基本参数统计见表1，Bi、Sb、As、Ag、Cu、Zn、Pb等元素平均值较森林沼泽区水系沉积物平均值明显偏高，尤其是Bi、Sb高于森林沼泽区平均值1.5倍以上，表明这些元素显著富集。Au、Mo 元素比森林沼泽区平均值略高，Zn、Hg元素与森林沼泽区平均值持平。

元素含量的离散程度一般用变异系数（CV）来衡量。元素的离散程度越高，表明元素分布越不均匀，富集成矿的可能性也就越大（丁吉顺等，2019）。从变异系数开看：①As、Ag、Bi、Cu、Zn在水系沉积物中分异极强（CV＞3），表现出极不均匀分布的特征，其成矿可能性较大，区内发现存在铜多金属矿就是最直接证据；②Au、Mo在水系沉积物中具有一定的分异性（3＞CV＞1），在区内分布局部富集、贫化，也具有一定的成矿可能；③Pb、W、Hg在水系沉积物分异系数为0.4～0.6，在区内分布较不均匀，具有富集成矿的可能。

铜元素主要分布于唐家屯组、杨木岗组、土门岭组内，都为时代较老的地层内，说明铜元素多在时代较老的地层中富集。钼元素的主要分布于晚石炭世花岗岩、早侏罗世花岗岩内，都在花岗岩内，说明钼在花岗岩内富集。

4 元素组合特征

R型系统聚类分析是将有相近性质的元素聚为一类，将性质差异较大的元素聚为不同类，这有助于我们了解元素、元素组合间的亲疏远近及揭示元素在区域成矿作用过程中的聚合趋势（谢蕾蕾等，2013；佟依坤等，2014；邱炜等，2015；高永伟等， 2018；谢祥镭等，2018；丁吉顺等，2019；王磊等， 2020；李超等，2021）。由图2可知，当相关距离系数为20时，元素可聚为3类：（1）第一类Ag、Cu、Zn、Bi、 Au、As、Sb、Pb组合，由低、中、高温元素组成，其中反映该组元素与岩浆热液活动频繁性紧密相关，中温元素 Ag、Cu、Zn 关系紧密，为研究区铜多金属矿化的重要反映，其异常具有重要的找矿意义；（2）第二类W、Mo组合，是由高温元素组成，与早侏罗世岩浆活动有关，是研究区 Mo矿化的重要反映，其异常具有一定的找矿意义；（3）第三类 Hg，单独成一类，低温远程指示元素，迁移能力较强，对区内断裂起到良好的指示性作用。

相关分析是研究元素之间的密切程度，即通过分析原始数据得出两两元素间的相关系数，最终判定元素间相关性的一种统计分析方法（董一博等， 2019；李超等，2021）。由表2可知，Cu与Ag、Pb、Zn、 As、Mo、Sb、Au 正相关，相关系数均大于 0.3，其中与 Ag 相关系数最大，为 0.920，其次是与 Zn，相关系数 0.906，说明 Cu 与 Ag、Zn 关系密切，Cu 与 W、Bi、Hg 相关性较小，关系不密切；Zn 与 Ag、Cu、As、Sb、Pb、 Mo正相关，相关系数均大于0.3，其中与Ag、Cu相关系数最大，相关系数均为0.906，说明Zn与Ag、Cu关系密切，Zn 与 W、Au、Bi 相关性较小，关系不密切； Mo 与 Pb、As、Sb、Ag、W、Cu、Bi 正相关，相关系数均大于 0.3，其中与 Pb 相关系数最大，为 0.654，Mo 与 Au、Hg负相关。R型因子分析是在各元素原始数据之间相关关系的基础上，运用数学分析手段从错综复杂的大量数据中提取能包含原变量大部分信息的少数综合变量的一种统计分析方法（丛源等， 2007；戴慧敏等，2010；武松和潘发明，2014；宁博等，2018；董一博等，2019；李超等，2021）。为能较好地揭示研究区地质上的成因联系及元素共生组合特征，在R型系统聚类分析、相关分析的基础上进一步进行 R 型因子分析。采用 SPSS 统计软件进行了因子分析，首先对原始数据进行KMO和Bartlett 检验，以判别其适用性，结果（表3）显示 KMO 度量值为 0.782，大于 Kaiser 给定的度量标准（0.6）， Bartlett 球形度检验得出的 Sig（相伴概率值）为 0.000，比给定的显著性水平 0.05 低，鉴于此认为本批数据内部彼此关联，可继续进行下一步R型因子分析。为能让因子载荷矩阵中的相关系数更加凸显且更好地解释多元素组合特征，选用最大方差旋转法（武松和潘发明，2014）和主成分方法进行分析，以特征值大于 1 和累计方差贡献率 69.509％为阈值，提取3组因子（表4），即F1、F2和F3。F1因子组合为 Ag、Cu、Zn、Au、Bi，反应了中低温热液矿化，与土门岭组地层和早侏罗世花岗岩接触有关，Cu、 Zn 是本区最主要的成矿元素，F2 因子组合为因子 Mo 和 W，反应高温热液矿化，与早侏罗世岩浆活动有关，Mo在本区具有一定的成矿能力，F3为独立因子 Hg，为低温远程指示元素，对区内断裂起到良好的指示性作用。

综上，由 R 型系统聚类分析及相关分析所得结果均与 R 型因子分析结果一致，表明这些元素组合是客观存在的。

5 地球化学异常特征及找矿意义

5.1 异常圈定方法与结果

根据测区地质背景，划分出了8个地质子区，对各个子区内的数据连续剔除平均值加（减）3倍标准离差以外的数据，最后算出背景平均值及标准离差。取背景数据平均值与2倍标准离差之和为异常下限。以异常下限值的 1 倍、2 倍、8 倍分别划定各元素的异常外带、中带和内带做出各元素的异常图。

5.2 单元素异常特征

研究区共圈出各类单元素异常276个，其中，主成矿元素 Cu 异常 20 个，Mo 异常 22 个，铜元素异常发育较强，强度较高，面积较大，呈南北向断续分布于殷家沟—腰围子一带，呈北西向断续分布于料荒地屯西—松江铜矿—松江敬老院东一带，呈北西向断续状分布李家屯西—平有屯一带，在二道河子东岸也有分布。钼元素异常发育较好，强度较高，面积较大，主要呈北东向断续分布于孙家屯—黑山头屯一带，呈东西向断续状分布于牛样沟—哈大杨山一带，呈北西断续状分布于季家屯—永乐屯一带，呈北西向带着分布科研村—平有屯一带。钼元素异常发育较好，强度较高、面积较大，分布位于与钨异常基本相同。伴生钨、钼异常异常都较好，强度高、面积较大，与钼异常位置吻合。

5.2.1 铜、银、锌、金、铋异常

Cu、Ag、Zn、Au、Bi元素组合是本区重要的成矿组合，反应了区内中低温热液成矿作用。Cu、Ag、 Zn、Au、Bi高值区均位于中南部松江镇一带，异常规模大，套合好总体呈北东向展布。Cu-13号异常，具有三级分带，异常面积 6.123 km²，异常极大值 4516.8×10^-6，异常均值 368.1×10^-6，异常衬度 13.683，异常规模83.787。Ag-10号异常，具有三级分带，异常面积 4.277 km²，异常极大值 32.06×10^-6 ，异常均值 3.897×10^-6，异常衬度 24.057，异常规模 102.882。 Zn-8号异常，具有三级分带，异常面积4.669 km²，异常极大值 18167.8×10^-6 ，异常均值 1693.7×10^-6，异常衬度 13.683，异常规模 81.617。Bi-38 号异常，具有三级分带，异常面积为 7.97 km²，异常均值 8.726× 10^-6，极大值133.81×10^-6，异常衬度15.045，异常规模 119.907；Au-20 号异常，具有三级分带，异常面积 1.221 km²，异常极大值 90.1×10^-9，异常均值 39.5× 10^-9，异常衬度 17.955，异常规模 21.929。松江镇附近的 Cu、Ag、Zn、Au、Bi 异常规模及强度均较大，套合好，分布于土门岭组变质岩与早侏罗世花岗岩中，北东向断裂发育，与地层和岩浆热液作用密切相关，异常内已发现1处铜多金属矿床。

注：Au元素单位为10^-9，其他元素单位为10^-6。

5.2.2 钨、钼异常

W、Mo 元素组合是本区较为重要的组合，反应了区内高温热液成矿作用。W 异常高值区分布于松江镇一带，异常规模较大，总体呈北东向展布。 W-26号异常位于松江镇一带，具三级浓度分带，异常面积 5.326 km²，异常极大值 23.68×10^-6，异常均值 7.22×10^-6，异常衬度 2.606，异常规模 13.878。松江镇附近的 Cu、Ag、Zn、Au、Bi 异常规模及强度均较大，套合好，分布于土门岭组变质岩与早侏罗世花岗岩中，北东向断裂发育，与地层和岩浆热液作用密切相关，异常内已发现1处铜多金属矿床。Mo异常分布李家屯及新立屯一带。Mo-3 号异常位于李家屯一带，具三级分带，异常面积2.909 km²，异常极大值 77.38×10^-6，异常均值 16.99×10^-6，异常衬度6.38 9，异常规模 11.652。李家屯附近 Bi、Cu、Sb、W 异常规模及强度均较大，套合好，分布于晚石炭世碱长花岗岩及早侏罗世花岗斑岩中，断裂发育，与多期岩浆热液密切相关，异常内发现了多条钼矿 （化）体，具有较大的找矿潜力。Mo-2号异常位于新立屯一带，具三级分带，异常面积3.346 km²，异常极大值为 47.22×10^-6，异常均值 7.22×10^-6，异常衬度 1.704，异常规模 5.7。新立屯附近 Bi 异常规模及强大均较大，Mo、Bi、W异常套合较好，浓度中心对应，分布于帽儿山组火山岩中和早侏罗世碱长花岗岩，区内构造发育，与岩浆热液活动密切相关，异常内发现了多条钼矿（化）体，具有较大的找矿潜力。

5.3 综合异常特征

结合成矿地质背景及单元素异常分布特征，一组元素异常叠加部分进行综合异常圈定（朱炼等， 2013；刘劲松等，2016；高永伟等，2018）。本次工作，在研究区共圈定综合异常 43 个，根据异常特征及初步查证结果，划分出甲₁类异常1个，甲₂类异常 1个，乙₂类异常2个，乙₃类异常11个，丙₁类异常15 个，丙₂类异常 6个，丙₃类异常 7个。在综合分析地质矿产和异常特征基础上，对异常进行了评序，排序靠前的 Hs-33、Hs-8、Hs-14、Hs-6、Hs-2、Hs-41 找矿异常找矿前景较大。

6 找矿远景区优选

根据研究区化探综合异常的空间展布情况及元素组合特征，结合区内已发现矿（化）体分布特征，初步在区内划分出3处成矿远景区。

6.1 松江镇铜多金属成矿远景区

该远景区位于松江镇一带，面积为 22.87 km²。出露的地层主要是中二叠统土门岭组和上侏罗统帽儿山组。土门岭组岩性以炭质板岩、泥质板岩和大理岩为主，为Cu多金属富矿围岩。帽儿山组岩性以流纹岩、英安岩和凝灰熔岩为主。出露的侵入岩主要是早侏罗世碱长花岗岩、早侏罗世花岗闪长岩。该远景区包含综合异常为 Hs-32、Hs-33、Hs-34。

Hs-33 异常由 Cu、Ag、As、Zn、W、Bi、Mo 等元素组成，各单元素组合大多都具三级分带，且套合较好（图3）。其中 Cu、Ag、As、Zn、W 异常规模大。该异常为矿致异常，异常所处位置与弓棚子铜多金属矿吻合。Hs-32、Hs-34异常较弱。弓棚子铜多金属矿床为产于土门岭组变质岩和早侏罗世花岗闪长岩接触部位，属中温热液充填交代矽卡岩型矿床，其规模为中型。

综合分析，该远景区内变质岩老地层，岩性以大理岩、板岩为主，中酸性岩体发育，已发现的弓棚子铜多金属矿床产于老地层和岩体接触部位，而且化探异常突出，据此推断，该远景区是寻找矽卡岩型铜多金属矿的巨大潜力。

6.2 秋皮沟钨、钼、铜多金属成矿远景区

该远景区位于秋皮沟—黑山头屯一带，面积约 42.48 km²。出露的地层为上石炭统唐家屯组和中二叠统土门岭组。唐家屯组主要岩性为英安岩、凝灰岩等火山岩；土门岭组主要岩性为板岩、大理岩，大理岩为铜矿的主要围岩。出露的侵入岩主要为早侏罗世碱长花岗岩，边部出露早侏罗世碱长花岗岩。区内地质条件复杂、岩浆活动和构造叠加作用强烈，对成矿作用较为有利。该远景区包含综合异常为Hs-5、Hs-13、Hs-14。

Hs-14 异常由 W、Mo、Bi、Ag、Sb、Cu 等元素组成，W、Bi、Ag 异常具三级分带，Mo、Cu、Sb、Pb 异常具二级分带。其中W、Mo、Bi异常规模较大，套合较好。该异常为矿致异常，异常所处位置与秋皮沟小型铜矿和秋皮沟小型钨、钼矿吻合（图4）。秋皮沟铜矿为中温热液充填交代矽卡岩型矿床，秋皮沟钨钼矿为岩浆热液型矿床。

秋皮沟钨、钼、铜多金属成矿远景区有变质岩老地层，岩性以大理岩、板岩为主，中酸性岩体发育，W、Mo 整体呈高背景，异常分带好，浓度中心明显，极值高，伴生元素 Bi、Ag、Cu 为主的中高温元素组合。据此推断，该远景区是寻找岩浆热液型铜、钨多金属矿的潜力。

6.3 沈家窝棚钨、钼成矿远景区

该远景区位于沈家窝棚—益阳村一带，面积 60.4 km²。出露地层主要是中二叠统土门岭组和上侏罗统帽儿山组。土门岭组岩性以板岩、变砂岩为主。帽儿山组岩性以流纹岩、英安岩为主。出露的侵入岩是晚石炭世碱长花岗岩、早侏罗世二长花岗岩。该远景区包含异常 Hs-2、Hs-6、Hs-7、Hs-8 组合异常。

Hs-2异常由Mo、Bi、W元素异常组成，Mo、Bi异常具有三级分带，异常规模大，W、Mo、Bi 异常套合好（图5）。在该异常内发现了Mo矿体1条，Mo矿化体 6 条，钼矿体长约为 200 m，宽 3 m，钼最高品位 0.086%，平均品位为0.043%。该钼矿（化）体产于晚石炭世碱长花岗岩中，硅化发育，周围早白垩世花岗斑岩发育，具有较大的找矿潜力。Hs-6 异常由 Mo、Bi、Sb、W、Cu、As、Ag 等元素组成。Mo、Bi、Sb、 Cu、As、Ag异常具有三级分带，W 具二级分带，异常规模大，W、Mo、Bi 异常套合好（图6）。在该异常内发现了 Mo 矿体 3 条，矿化体 2 条。1 号矿体长约为 200 m，宽 1m，矿体品位 0.088%。2 号矿体长约为 200 m，宽约1 m，矿体品位0.040%。3号矿（化）体长约 500 m，宽 1～3 m，最高品位 0.051%，平均品位 0.018%。矿（化）体均产于晚石炭世碱长花岗岩中，硅化发育，周围早白垩世花岗岩脉发育，具有较大的找矿潜力。Hs-8 异常由 Mo、W、Bo、As、Cu、Pb 等元素组成，Mo、W、Bi异常具有二级分带，规模大，套合好。该异常内有晚石炭世碱长、早白垩世花岗斑岩发育，周围发育有土门岭组老地层，具有寻找 Mo 多金属矿的潜力。

沈家窝棚钨、钼成矿远景区有变质岩老地层，中酸性岩体发育，W、Mo、Bi 整体呈高背景，异常分带好，浓度中心明显，极值高，套合好。据此推断，该远景区是寻找岩浆热液型钼多金属矿的潜力。

7 结论

（1）通过R型聚类分析、相关分析和因子分析，研究区内 Ag、Cu、Zn、Au、Bi和 Mo、W 两组元素彼此相关性较好。综合认为，本区 Cu、Zn、W、Mo等元素具有一定的找矿潜力。

（2）研究区共圈出单元素异常276个，综合异常 43个，划分出甲₁类异常 1个，甲₂类异常 1个，乙₂类异常 2 个，乙₃类异常 11 个，丙₁类异常 15 个，丙₂类异常 6个，丙₃类异常 7个。反映了本区今后找矿的重点地段。

（3）根据研究区化探综合异常特征，结合区内已发现矿（化）体分布特征，初步在区内划分出 3 处成矿远景区，为黑龙江滨东地区找矿潜力分析、成矿潜力研究提供了科学依据。

注释

① 黑龙江省冶金工业厅地质勘探公司第二勘探队 .1962. 弓棚子铜矿区地质勘探报告书[R].

② 黑龙江省第一区域地质调查大队 .1967.1∶20万宾县幅区域地质测量报告[R].

③ 黑龙江省地质七队 .1981. 黑龙江省阿城县秋皮沟钨钼矿区普查地质报告[R].

参考文献