摘要
本文在提取大格勒沟脑1∶2.5万地球化学测量5673个原始数据的基础上，通过数理指标统计和多元统计的叠加分析，以期从地质-地球化学角度寻找元素组合关系以及判断稀有稀土元素成矿可能，为后续稀有稀土找矿工作提供基础支撑。统计显示，研究区正长花岗岩体及橄榄辉石二长岩体中Nb、Y、Li、Be这4种元素各项数理指标显示了较强的成矿潜力，结合多元统计分析及已有成矿事实，认为寻找岩浆热液型稀有稀土矿潜力巨大。以传统X+2σ的异常下限划分方法结合1/4浓幅分位值确定异常下限，圈定出浓集中心具有明显带状分布异常，剔除了多数弱小异常。综合地物化成果，制作组合元素累加数据三维图像，划分出4个成矿远景区，指明了下一步找矿方向。
Abstract
On the basis of extracting 5673 raw data from 1∶25000 geochemical measurements in Dagelegounao, this article uses statistical analysis of mathematical indicators and multivariate statistics to explore element combination relationships and determine the possibility of rare and rare earth element mineralization from a geological geochemical perspective, providing basic support for subsequent rare and rare earth exploration work. Statistics show that the mathematical and physical indicators of Nb, Y, Li, and Be elements in the syenite granite and olivine pyroxene plutons in the study area show strong ore-forming potential. Combined with multivariate statistical analysis and existing ore-forming facts, it is believed that the potential for searching for magmatic hydrothermal rare earth deposits is enormous. Traditional X+2σ The method of dividing the anomaly lower limit is combined with the 1/4 concentration range percentile to determine the anomaly lower limit, and the concentration center is delineated with obvious banded distribution anomalies, eliminating most weak anomalies. Based on the comprehensive geophysical and geochemical achievements, a three-dimensional image of the accumulated data of combined elements was created, and four minerogenic prospect were divided, indicating the next direction for mineral exploration.
0 引言
大格勒沟脑位于东昆仑造山带东段，前人在研究区先后开展了1∶50万、1∶25万及1∶5万的基础地质调查工作，圈定了多处以稀有稀土为主的异常，但囿于地形等因素，仅在局部开展了有限的矿产勘查工作，研究区尚未有较大的找矿突破，特别是稀有稀土找矿工作基本处于空白。
近年针对柴达木盆地周缘高原荒漠化中—深切割山地（李明喜和张文秦，1996）进行的大比例尺 （1∶2.5 万）地球化学测量成果进一步提高了元素识别“像素”，并精准定位了找矿靶区，近年来取得了较好的找矿成果（王富春和王贵仁，2001；李革委， 2015；王晓云等，2017；袁海彪等，2018；陈健，2019； 杨鸿鹏等，2019；安朝等，2020）。本文在“青海省格尔木市大格勒沟地区 1∶2.5 万地球化学测量”项目成果的基础上，通过元素背景分析及成矿预测，旨在圈定稀有稀土元素找矿靶区，为后续寻找稀有稀土矿床提供基础支撑服务。
1 研究区概况
1.1 地质概况
研究区大地构造位置属于东昆仑弧盆系之北昆仑岩浆弧（Yang et al.，1996；王秉璋等，2012；Li et al.，2013，2019；Song et al.，2018）（图1a）。岩浆活动频繁，侵入岩体星罗棋布，以加里东期和华力西期中 — 酸性侵入体最为发育。研究区划属伯喀里克—香日德 Au-Pb-Zn-Mo-石墨-萤石（Cu、稀有、稀土）成矿亚带（潘彤，2017）。该带内已发现五龙沟大型金矿床（田）、夏日哈木超大型铜镍矿床、黑石山大型铜（铅锌）多金属矿床等。
研究区从老到新出露有古元古界金水口岩群片麻岩岩组，岩性为灰色长英质含黑云斜长角闪岩，矽线黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩；中元古界长城系小庙岩组，岩性为灰绿色绿泥石英片岩、灰色黑云母石英片岩、斜长角闪片岩、深灰色二长浅粒岩；新生代新近系油沙山组，岩性主要为紫红色、褐黄色粉砂岩、泥岩夹细砂岩、砾岩和砂砾岩；第四系洪积物。构造以北东向断裂为主，其次为北西向、近东西向，褶皱不发育。岩浆岩极为发育。岩浆作用有多期次、多类型的特点，从新元古代—泥盆纪岩浆岩均有不同程度发育。以侵入岩为主，岩石类型包括基性、中性和酸性岩。火山岩不发育（图1b）。
1.2 自然景观
研究区地球化学景观属于干旱、半干旱高寒山区（孙忠军等，2003；张华，2013），整体海拔较高，山体浑厚，山势雄伟挺拔，河谷相间，切割强烈，岩石裸露，碎石流、倒石发育，平均海拔在 3300 m 以上，植被覆盖程度较低，土壤主要以高山寒漠土为主。成壤作用极差，基岩裸露，岩石物理风化显著（杨少平等，2011）。少见地表径流，几乎为干沟或干河谷，洪水期偶有暂时性流水。水系沉积物或多或少受风成物改造。水系沉积物中微量元素地球化学异常衰减模式多是保留型，土壤中次生碳酸盐化钙积层明显，钙过饱和。
2 样品测试及数据分析
2.1 样点布设及分析质量
研究区采用“水系沉积物为主、土壤测量为辅”的1∶25000地球化学测量方法（赵娟等，2018），本文提取5673个原始点位数据，采样密度20个/km2。
样品测试由青海省地质矿产测试应用中心承担，分析测试元素为 Au、As、Sb、Hg、Ag、Cu、F、Pb、 Zn、W、Sn、Mo、Bi、U、Co、Cr、Ni、Li、Be、Zr、Nb、Y、La 共 23 种，其中 Cr、Cu、Nb、Pb、Y、Zn、Zr 采用 X 荧光光谱法（XRF），Be、Bi、Co、La、Li、Mo、Ni、U、W 采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS），As、Sb、Hg 采用原子荧光光谱分析（HG-AFS），Ag、Sn采用发射光谱法（ES），Au 采用激光探针等离子质谱（P-ICP-MS） 法。F 采用离子选择性电极（ISE）法。元素报出率为 99.92%～100%，在分析的过程中插入用于准确度控制Ⅰ级标样（GSD-2a、3a、5a、15-23）84件，精密度控制Ⅰ级监控样（GSD-5、7、8、9）332 件，合格率 100%；根据测试分析结果，重复性检查抽取 230 件密码样品，占样品总数的 4.05%，进行了分析，各元素密码样品检查合格率最低的为 90.4%、最高的为 100%。元素分析质量符合本次分析研究要求。
2.2 元素数理指标分析
原始数据分布状态基本都不满足正态分布规律，本研究采用对数计算、迭代剔除等方法，对原始数据处理后，使其基本满足正态分布规律，符合元素背景数据的分析条件，计算统计了各元素特征参数（表1）。通过研究区成矿条件分析并结合本研究目的，选取 Cu、Co、Cr、Ni、Li、Be、Zr、Nb、Y、La 等 10 种元素结合土壤剖面测量中分析测试的 Ce、Hf、Ta 等元素参与分析讨论。分析结果显示研究区 La、 Nb、Y、Zr丰度值远高于青海省丰度和东昆仑丰度，浓集系数均大于1.5，Cr、Co、Cu、Ni、Zr具有高剔除比率特征，Cr、Co、Ni元素叠加强度远高于其他元素。
图1青海省大格勒沟脑地区大地构造位置图（a）与地质简图（b）
Ⅰ-6-1—柴达木新生代断陷盆地；Ⅰ-7-3—北昆仑岩浆弧；Ⅱ-1-1—纳赤台蛇绿混杂岩带；Ⅲ-1-1—玛多-玛沁前陆隆起；1—第四系；2—新近系油砂山组；3—长城系小庙岩组；4—古元古界金水口岩群片麻岩组；5—中泥盆世正长花岗岩；6—中泥盆世二长花岗岩；7—中泥盆世似斑状正长花岗岩；8—早泥盆世二长花岗岩；9—早泥盆世花岗闪长岩；10—早泥盆世英云闪长岩；11—晚志留世花岗闪长岩；12—晚志留世闪长岩；13— 中寒武世角闪花岗闪长岩；14—古元古代黑云母英云闪长岩；15—花岗岩脉；16—二长花岗岩脉；17—花岗闪长岩脉；18—花岗细晶岩脉；19— 石英闪长岩脉；20—辉绿岩辉绿玢岩脉；21—辉长岩脉；22—地质界线；23—断层；24—碎裂岩化带；25—成矿远景区及编号；26—研究区位置
表1原始数据数理指标叠加分析统计
注：元素含量单位为10-6；青海省（n=73778）、东昆仑（n=13040）丰度（据青海省地质调查局，2019①）剔除比率R=剔除数Nh/样本数n×100%；浓集系数N=区内丰度/青海省丰度；叠加强度D=X1/X2×S1/S2。
2.2.1 丰度及富集离散特征
研究区对比青海省丰度，Be、La、Nb、Y、Zr偏高，与已有的东昆仑丰度对比显示，La、Y、Zr明显偏高，其余元素偏低。
通过研究区原始数据（Cv1）和背景数据变化系数（Cv2）的计算，利用 Cv1 和 Cv1/Cv2 制作变化系数图（赵立志等，2018）来讨论两群数据集的离散程度。用标准化方差双指标矿致判别方式探讨各元素成矿可能，由表2可知：参与讨论的 10 种元素均为双指标达标，说明上述元素均有富集成矿潜力，此类元素在研究区内均具有局部富集且成矿可能，由图2可知，上述元素成矿潜力由大到小顺序为Cr-Ni-Co-Cu>La-Zr-Li>Y-Be-Nb，且均位于较高区间内，说明上述元素在研究区内均具有局部富集且成矿可能。
图2研究区10种元素变异系数拟合图
表2标准化方差双指标矿致判别拟定值
2.2.2 元素时间分布特征
以10种元素原始数据为基础，开展不同地质单元元素分布数理统计，并用不同地质体中元素含量与全区同种元素含量平均值比较制作了曲线图（图3）。
图中显示，Be、Li、Nb、Y在中泥盆世似斑状正长花岗岩、正长花岗岩中富集，说明该组元素富集成矿主要跟中酸性侵入岩体有关；除此之外Nb还在辉长岩中富集，前人在研究区发现了以Nb为主的稀有和稀土矿化碱性杂岩体，Nb2O5 品位一般为 0.3%～6.9%，稀土品位一般为 0.12%～0.29%，碳酸岩 Nb矿化最富集，其次为橄榄岩和辉石岩（李五福等， 2022）。Cr、Ni、Co、Cu主要在奥陶纪辉长岩中富集，说明该组元素富集成矿主要跟基性—超基性岩体有关；La在中泥盆世二长花岗岩中富集，Zr在中寒武世角闪花岗闪长岩、古元古代金水口岩群、早泥盆世英云闪长岩、早泥盆世花岗闪长岩及中泥盆世二长花岗岩中富集，说明该组元素的富集成矿主要受控于不同期次的岩浆与围岩接触交代作用。总体来说，稀有稀土元素的成矿主要与泥盆纪岩浆活动相关。
图3不同时代地质单元元素相对含量变化图
a—Be、Li、Nb、Y；b—Co、Cr、Cu、Ni；c—La、Zr
注：图中各元素含量值为该元素在各地质体中含量与全区含量平均值的比值
2.3 多元统计分析、元素组合及空间分布特征
R型聚类分析及因子分析被广泛应用于化探数据处理阶段，用来体现元素和元素组合之间的亲疏关系，从而揭示区域成矿地质作用和地球化学环境中可能的元素聚合趋势及内在的成因联系。聚类树状图谱显示（图4），当 γ=0.2 时，研究区元素可分为3簇：①Co、Cu、Cr、Ni；②Be、Nb、Y、Li；③La、Zr。
Bartlett’s 球形检验显示大于 0.4 的判别标准， Sig（检验概率 P 值）小于 0.05，原始数据样本满足因子分析条件。采用最大方差法，累计方差贡献率 75% 以上，得到 3 个因子（表3），结合聚类分析结果显示：代表基性—超基性岩元素的F1因子对应了聚类分析第 1簇，代表了中温热液元素的 F2因子对应了聚类分析第 2簇，与中酸性岩浆活动相关的 F3因子对应了聚类分析第3簇。
图4研究区10种元素R型聚类分析谱系图
表3旋转因子分析主成分
使用因子得分绘制出的因子计量图，显示了该区元素空间分布更为明显的规律性：
Co、Cu、Cr、Ni因子（图5）高值成团块状分布，明显与奥陶纪辉长岩的分布范围向对应，在该区域已发现Ni矿化。
Be、Nb、Y、Li 因子（图6）高值主要呈近东西向带状分布于中泥盆世正长花岗岩中，且自南向北呈现规律性减弱，Be、Nb、Y等元素的富集表现出高分异岩体的地球化学特征，初步认为该套中泥盆世正长花岗岩体可能是高分异花岗岩体，依据元素富集程度认为南部正长花岗岩体分异程度更高，向北分异程度逐步减弱。Nb 在大水沟东沟西侧及大格勒沟南部地区分别存在团块状高值区，与其他相关元素均不配套，初步分析认为该两处Nb异常与中泥盆世正长花岗岩无直接关系，可能与碱性岩有关，是否可能形成原生铌矿床需进一步工作探索。
La、Zr因子（图7）高值呈带状展布，与不同岩体之间的接触带、岩体与围岩接触带展布一致，认为其展布主要受接触交代作用控制。实际工作中发现La异常与碱性正长岩关系密切，La极高值区段多数有碱性岩岩体或岩脉出露，碱性正长岩中La含量与 Ce、RE0 呈明显正比关系，有利于形成稀土金属矿（化）体。Zr 高值可能是角闪花岗闪长岩受后期岩浆侵入重结晶成岩的反映。
图5研究区F01因子计量图
图6研究区F02因子计量图
图7研究区F03因子计量图
结合元素时空分布特征及本次研究重点认为，研究区主要分为 3 组元素组合：Co、Cu、Cr、Ni；Be、 Nb、Y、Li；La、Zr组合。
3 稀有稀土元素的成矿潜力评价
为更加直观的判断元素成矿可能，编制了 Co、 Cu、Cr、Ni、Be、Nb、Y、Li、La、Zr 等 10 种元素综合异常图（图8），结合工作中发现的矿化线索，划分出 4 处 Be、Nb、Y、Li、La、Zr 成矿远景区。已发现矿点的 Co、Cu、Cr、Ni组合，不作讨论。
3.1 大水沟东沟La、Nb、Zr成矿远景区（1）
位于研究区西侧大水沟东沟中（图1），面积 5.07 km2，圈定La、Nb、Zr为主元素的异常5处，La峰值 420×10-6，Nb峰值 73.1×10-6，Zr峰值 2483×10-6，土壤剖面显示 Ce峰值 860×10-6，刻线化学样中稀土总量 0.25%，认为异常区稀土金属矿（化）体呈脉状产出，Zr、La 异常由构造带中多条脉状稀土金属矿 （化）体引起。2个 La、Ce高值点薄片鉴定结果均为正长岩，主要的含矿矿物为褐帘石，磷灰石，锆石，榍石等，以含 Ce 元素的褐帘石为主，岩石中矿物成分有碱性长石、条纹长石，石英含量在10%以下，因此认为 La、Ce 高值区为碱性岩有关，认为英云闪长岩体、正长花岗岩体中包含小范围出露的碱性花岗岩体。初步发现的成矿元素以La、Ce等轻稀土元素为主，该区轻、重稀土元素具明显的分馏特征，由南向北由单 Y 异常逐渐过渡 La-Y 伴生异常再过渡到单La异常的特征，已发现稀土矿（化）信息点均处于 La异常区。
剖面土壤样品中 Zr 元素含量在中酸性岩体中显示高背景、局部富集特征，地表未发现较好的锆矿化线索。
3.2 大格勒沟西La、Zr成矿远景区（2）
位于研究区中北部大格勒沟西（图1），面积 10.70 km2，圈定 La、Zr为主元素的异常 7处，La峰值 986×10-6， Zr 峰值 1259×10-6。土壤剖面显示 La、Ce 高值段累计长约580 m，伴有一定的Zr异常，La峰值 2035×10-6，一般值为（400～1000）×10-6，Ce 峰值 4247×10-6，一般值为（900～2000）×10-6，Zr 峰值 3498×10-6 （图9）。
剖面 570 m 附近位置采集薄片鉴定结果（图10）显示，岩石名称为石英角闪正长岩。矿物成分为钾长石（72%）、斜长石（8%）、石英（7%）、角闪石 （10%）、黑云母（2%）、副矿物（1%）及不透明矿物等。钠长石呈脉状、补片状、不规则状分布于钾长石（Kf）中，形成条纹长石，角闪石（Hb）内包含褐帘石（Alt）、锆石（Zr）、榍石（Spn）、萤石（Fl）。副矿物有榍石、锆石、磷灰石和萤石（Fl），它们以包裹体形式分布于其他矿物晶内（图10）。
图8研究区10元素综合异常示意图
1 —综合异常范围；2—土壤地化剖面位置；3—土壤地化剖面编号；4—成矿远景区及编号
图9大格勒沟西土壤剖面图
1—汞元素曲线；2—锆元素曲线；3—镧元素曲线；4—铈元素曲线；5—二长花岗岩；6—花岗闪长岩；7—英云闪长岩；8—侵入接触界线；9—导线号；10—产状；11—分层代号；12—地质代号；13—土壤样采样位置及编号
图10石英角闪正长岩显微特征
a—条纹长石；b—副矿物包裹体；Pl—斜长石；Kf—钾长石；Hb—角闪石；Bit—黑云母；Qz—石英；Alt—褐帘石；Spn—榍石；Fl—萤石；Zr—锆石
土壤样品中La、Ce最高含量换算成氧化物达稀土金属边界品位，La、Ce、Zr 稀有稀土元素组合明显，Zr 异常呈现高背景特征，认为异常由稀土金属矿（化）体引起，Zr高值可作为伴生矿种进行综合评价。
3.3 大格勒沟东Zr、La成矿远景区（3）
位于研究区西部大格勒沟东（图1），面积约 4.22 km2，圈定Zr、La为主元素的异常3处，Zr峰值为 2132×10-6，La峰值为 404×10-6。土壤剖面显示 Zr峰值 5096×10-6，在正长花岗岩中亦显示高值，伴生有 Hg、Zn、Ti、Hf异常，Hf值明显与 Zr元素值成正相关性，Zn 峰值 245×10-6，Hg 峰值 643×10-6，Hf 峰值 84.9×10-6；Ti在橄榄辉石二长岩中含量较高，最高为 1.57×10-2，在辉长岩中亦显示高值，峰值为1.8×10-2，拣块化学样分析 ZrO2含量最高为 0.46%，TiO2含量最高为 1.92%，Zr 元素在辉长岩等基性—超基性岩中呈低值特征。
分析认为，异常中Zr元素异常幅值大，面积广，元素组合较差，Zr 与 Hf 元素呈明显正比关系，Ti 元素可能与岩石中辉石矿物含量呈正比，依据数据分析及成矿地质条件，各样品中最高含量值与边界品位要求（ZrO2含量3%）仍有差距，但其深部可能形成锆等稀有金属矿。
3.4 大格勒沟脑 Be、Nb、Li、Y 成矿远景区 （4）
位于研究区中南部大格勒沟脑（图1），面积 48.11 km2，圈定Be、Nb、Li、Y为主元素的异常22处， Li 峰值 109×10-6，Be 峰值 14.7×10-6，Nb 峰值 213×10-6，Y 峰值 172×10-6。土壤剖面显示 Be 峰值 107× 10-6，Li峰值209×10-6，Nb峰值272×10-6，Y峰值241× 10-6。Be 高值点拣块化学样显示 BeO 含量最高 0.025%，拣块化学样分析 Nb2O5含量为（152～328）× 10-6。出露的中泥盆世正长花岗岩显示高分异岩体地球化学特征，且晚志留世—泥盆纪是东昆仑十分重要的一个稀有金属成矿期，大格勒—诺木洪河地区是东昆仑稀有金属成矿的重要远景区（王秉璋等，2022），成矿条件优越，是寻找稀有稀土矿的有利地段。
4 结论
（1）1∶2.5万地球化学调查结果显示，Li、Be、Zr、 Nb、Y、La 等元素均值均具有明显高于青海省均值的特征，且具有较高剔值数、较强的离散度及叠加度，有较大成矿可能；研究区Ni、Cr、Co、Cu元素表现出强丰度背景拟合值、高剔除比率、高离散分布、强叠加等特征，是研究区内除稀有稀土元素之外主要的成矿元素组合。
（2）多元统计分析显示了研究区10种元素可分为 Co-Cu-Cr-Ni、Be-Nb-Y-Li 及 La-Zr 共 3 组元素组合。
（3）通过对研究区地质背景、地球化学及矿产特征的分析，划分出 3 个 La-Zr 成矿远景区和 1 个 Be-Nb-Y-Li 成矿远景区，为寻找稀有稀土元素找矿突破提供了地球化学依据。
注释
① 青海省地质调查局 .2019. 青海省东昆仑中段 1∶50000 矿调多元地质信息集成与找矿预测工作报告[R].
