元素比值在地球科学领域的应用十分广泛，如岩石成因（Defant et al.，1990； Wang et al.，2021）、成岩过程（Treuil et al.，1975）、火星陨石岩浆演化（汪在聪等，2019）、沉积环境（唐荣等，2020）、沉积物物源（操应长等，2007）和古气候变化（曲华祥等，2019；唐荣等，2020）的判别分析等诸多方面。尽管成岩作用十分复杂，但在成岩过程中某些化学性质相似和相关性强的特征元素对比值变化不大或其变化具有一定的规律性。因此，特征元素对比值对成岩过程具有一定的指示作用，如La/Sm比值随La的变化趋势和Rb/Nd比值随Rb的变化趋势可以反映岩浆部分熔融和分离结晶的演化趋势（Treuil et al.，1975）；不同成因镁铁质—超镁铁质岩石中橄榄石的Ni/Co、Zn/Mn、Ni/Mn和V/Sc比值具有不同的变化特征，可通过V/Sc-（Co/Ni×2）-（Zn/Mn×5）判别图进行区分（Wang et al.，2021）。那么，对于同样复杂的表生地球化学作用，是否也存在类似的变化规律，是否可以用元素比值地球化学特征来指导找矿和成矿预测？随着地质找矿工作的不断深入，找矿新方法和新技术研究亟待解决。

黑龙江省嫩江—黑河地区发育有大量的金、银、铜矿床，尤其是金矿床具有明显优势，近年来陆续发现了三道湾子（郝立波等，2014）、永新（李成禄等，2020a；Li et al.，2020）、三合屯（刘宝山等，2017）和科洛（李成禄等，2020b）等大型金矿，该地区已成为黑龙江省地勘主管部门部署金矿找矿的关键地带。鉴于此，本文在收集嫩江—黑河地区1/25万水系沉积物化探数据的基础上，初步分析Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值以及前缘晕元素与尾晕元素比值的地球化学特征，提取找矿信息，从而圈定成矿靶区，为嫩江—黑河地区寻找金矿提供科学依据，为找矿新方法的研究提供新思路。

嫩江—黑河地区位于大兴安岭与小兴安岭的结合部位，大地构造位置属于兴蒙造山带东段，为兴安地块和松嫩地块最终拼合的位置。该区经历了古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和环太平洋三大构造域的叠加改造，构造岩浆作用频繁，成矿作用复杂（Li et al.，2020；刘宝山等，2021；张昱等，2020）。

嫩江—黑河地区出露地层主要为前寒武纪基底地层、古生代盖层、中生代火山沉积地层和新生代沉积地层（李成禄，2018；杨福深等，2019）（图1）。前寒武纪基底地层零星发育，包括古元古界兴华渡口岩群、新开岭岩群和新元古界—下寒武统落马湖群。古生代盖层较发育，主要分布在多宝山地区，包括奥陶系铜山组、多宝山组、裸河组和爱辉组，志留系黄花沟组、八十里小河组和卧都河组，志留系—中泥盆统泥鳅河组，泥盆系腰桑南组、根里河组和小河里河组，石炭系洪湖吐河组、花达气组、查尔格拉河组和宝力高庙组，二叠系大石寨组、哲斯组和林西组，以及下三叠统老龙头组。中生代火山沉积地层分布最广，以白垩系为主，包括侏罗系七林河组，白垩系龙江组、光华组、九峰山组、甘河组、孤山镇组和嫩江组，还有中三叠世玄武安山岩和晚三叠世安山岩（Li et al.，2017；李宇，2018）。新生代盖层主要为一套新近系—第四系的河湖沉积，偶尔有玄武质火山岩喷发沉积。

研究区岩浆活动强烈，发育有中元古代、寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭—二叠纪、晚三叠世、早—中侏罗世、晚侏罗世和早白垩世侵入岩，以石炭—二叠纪和早—中侏罗世侵入岩为主（张昱等，2020；李成禄，2018）。区域构造主要受控于贺根山（嫩江）—黑河构造混杂岩带，以NE和NW向断裂为主，发育有多处规模不一的韧性剪切变形带和少量褶皱。研究区位于多宝山（岛弧）铜—金—钼—钨—铁成矿亚带和塔溪（岩浆弧）铜—锌—金—钼成矿亚带（唐臣等，2013），区内已发现的矿种以金矿为主，还有铜（钼）矿、银（铅）矿、钨矿、铁矿、大理岩矿和煤矿等，其中金矿床和金矿（化）点呈NE和NW向展布。

本研究的原始数据源自黑龙江省自然资源调查院（原黑龙江省地质调查研究总院），共收集8 456个嫩江—黑河地区1/25万水系沉积物测量样品的分析数据，涉及4个1/25万图幅，分别是卧都河幅（M51C002004）、黑河市幅（M52C002001）、嫩江县幅（M51C003004）和孙吴县幅（M52C003001）。全部样品采用X射线荧光光谱法（XRF）分析SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、K₂O、CaO、Na₂O、MgO、Cu、Mn、Nb、P、Sr、Ti、V、Y、Zn和Zr共17种元素（氧化物）；等离子体质谱法（ICP-MS）分析Bi、W、Mo、Cd、Li、Be、U、Ba、Co、Cr、La、Ni、Pb和Th共14种元素；发射光谱法（ES）分析Ag、Sn和B元素；原子荧光法（AFS）分析As、Sb和Hg元素；石墨炉原子吸收分光光度法（GAAS）分析Au元素；离子选择电极度法（ISE）分析F元素。

在收集1/25万区域化探资料的基础上，对数据进行标准化，计算Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值以及前缘晕元素与尾晕元素比值（特征元素比值），分析其地球化学特征，结合金矿空间分布特征，提取找矿信息，从而圈定找矿靶区。具体研究思路如下：（1）为消除不同元素（氧化物）数据间量纲和数量级差别较大带来的影响，在计算元素比值之前对各元素（氧化物）数据进行标准化处理。数据标准化方法为原始数据/上地壳元素丰度，数据标准化可消除量纲和数量级差的影响，同时可反映各元素相对于上地壳的富集程度。（2）统计各元素（氧化物）及特征元素比值的地球化学参数，包括算术平均值、均方差和变化系数等。（3）以（0.1~0.2）lgC对数间距绘制标准化后的Au元素及特征元素比值的地球化学等值线图。（4）结合区内已发现的金矿床和金矿（化）点的产出特征，分析金矿分布规律，提取有效的金找矿信息，从而圈定找矿靶区。

研究区1/25万化探原始数据39个元素（氧化物）的地球化学参数统计结果如表1所示，标准化处理后的特征元素比值地球化学参数统计结果如表2所示。

从表1中可以看出，各原始变量的算术平均值相差很大，其中SiO₂平均值为72%，Au元素平均值为1.66×10^-9，二者相差8个数量级，这会给数据统计分析和地球化学图件绘制带来很大的影响。因此，本文运用原始数据/上地壳元素丰度对原始数据进行标准化，以消除量纲和数量级差的影响。化学元素在某一局部地段或某一地质体中的平均含量与地壳丰度之比称为相对丰度，也叫浓度克拉克值（将敬业等，2006）。本文将浓度克拉克值引申为化学元素在某一区域水系沉积物中的平均含量与上地壳丰度的比值，用以反映化学元素在水系沉积物中相对上地壳的富集程度。研究区中浓度克拉克值大于1的元素（氧化物）有Au、Ag、As、Sb、Hg、Pb、W、Mo、Sn、Bi、Co、Be、Mn、P、SiO₂和K₂O（表1），反映这些元素（氧化物）相对于上地壳是富集的；浓度克拉克值大于2的元素有Au、As、Sb和Hg，反映这些元素相对于上地壳是强烈富集的。变化系数是用均方差除以平均值得到的，表示相对于一个单位均值的离散程度（将敬业等，2006），其值越高，离散程度越大。研究区中变化系数大于1.5的元素有Au（17.32）、Hg（9.24）、Cu（4.63）、Bi（2.08）、Sb（1.89）和As（1.73）（表1），反映出这些元素相对于其平均值的离散程度较大，在局部地段具有明显富集的趋势。变化系数高且浓度克拉克值较大的元素组合为Au（成矿元素）及其指示元素As、Sb和Hg。特别是成矿元素Au的变化系数高达17.32，浓度克拉克值达2.25，反映出Au元素很可能在有利地段富集成矿。

从表2中可以看出，经标准化消除量纲后，特征元素比值的平均值区间范围为0.60~15.58，相差不大，便于数据统计分析和地球化学等值线图的勾绘。特征元素比值的变化系数为1.16~34.87，多数元素比值的变化系数大于7，显示出较高的离散程度，分析其地球化学特征，有助于进行金矿成矿预测研究。

本研究运用标准化处理后的Au元素和特征元素比值绘制地球化学等值线图。等值线间距为（0.1~0.2）lgC对数间距。以剔除离散值后的对数平均值X和均方差S参考设置色阶的颜色，具体选取方式如下：以蓝色作为低值区，数据范围为（X-2S）以下；以浅蓝色作为低背景区，数据范围为（X-2S）~（X-0.5S）；以浅黄色作为背景区，数据范围为（X-0.5S）~（X+0.5S）；以浅红色作为高背景区，数据范围为（X+0.5S）~（X+2S）；以红色作为高值区，数据范围为大于（X+2S）。以上数值均为对数均值和对数均方差相减（或相加）后再取真值。

在地球化学等值线图［图2（a）］上可以看出，Au元素在研究区南部主要表现为低背景区，在北部主要表现为背景区，在西北部表现为大面积的高背景区；Au元素的高值区在研究区中部呈NE、NW和近SN向断续分布。Au/As比值与Au/Sb比值分布特征相似，在区内以背景区为主，其低背景区主要分布在研究区中部和南部，总体呈NE向断续带状分布；高背景—高值区主要分布在研究区中部和北部，围绕在低背景区周边，总体呈NE向展布，局部呈NW和SN向展布［图2（b）］。Au/Hg比值在研究区南部和东部主要表现为背景区，在西北部主要表现为高背景区和高值区，其高背景—高值区总体呈NE向展布，局部呈SN和NW向展布［图2（c）］。Au/Bi比值在研究区南部主要表现为低背景区和背景区，在北部主要表现为背景区和高背景区，在西北部表现为大面积的高背景区；Au/Bi比值的高值区在研究区中部和东北部呈NE、NW和近SN向断续分布［图2（d）］。Au/Mn比值在研究区主要表现为背景区，其低背景区主要分布在西南部，高背景—高值区在全区均有分布，主要呈NE和NW向断续带状分布，局部具有SN和EW向展布趋势［图2（e）］。Au/Co比值与Au/Ni比值分布特征相似，在研究区以大面积背景区为特征，其高背景—高值区主要分布在东北部和中部，呈NE和NW向展布，局部有EW和SN向展布的趋势；其低背景区主要分布在西南部，总体呈NE向展布［图2（f）］。

前缘晕元素与尾晕元素比值在地球化学等值线图（图3和图4）上表现为环带状高背景区和高值区分布特征，总体可见9个环带。As/Bi比值中可见9个环带，环带①为断续串珠状环形高背景区和高值区，中间为低背景区和背景区；环带②表现为大面积高背景区和高值区，中间为背景区和小面积低背景区；环带③、④、⑤、⑥、⑦和⑨为断续串珠状环形高背景区，其内分布有大面积背景区，局部为低背景区；环带⑧为大面积高背景区。As/Mn比值与As/Co比值分布特征相似，可见6个环带。其中，环带①和②为大面积高背景区和高值区；环带③和⑤以高背景区为主，其次为背景区；环带⑥和⑦为断续串珠状环形高背景区和高值区，其内分布有大面积背景区；环带④、⑧和⑨没有显示。As/Ni比值可见9个环带，环带①为高背景区和高值区，呈串珠状环形断续分布；环带②为大面积高背景区和高值区；环带③为高背景区环形断续分布；环带④、⑤和⑧以高背景区为主；环带⑥、⑦和⑨为断续串珠状环形高背景区和高值区。Sb/Bi比值可见9个环带，环带①为高背景区和高值区，呈串珠状环形断续分布，中间为低背景区；环带②为大面积高背景区和高值区，中间为背景区；环带③、④、⑤、⑥和⑨为高背景区，呈环形断续分布，其内以背景区为主；环带⑦和⑧以高背景区为主，高背景区和高值区呈断续串珠状环形分布。Sb/Mn比值可见7个环带，环带①为高背景区和高值区，呈串珠状环形断续分布，低背景区穿插其中；环带②和③为大面积高背景区和高值区；环带④、⑤、⑥和⑦为高背景区，呈断续分布，其内以背景区为主；环带⑧和⑨不明显。Sb/Co比值可见8个环带，环带①、②和③为高背景区和高值区，呈环形断续分布；环带④、⑤、⑥和⑦为高背景区，呈串珠状环形断续分布，其内以背景区为主；环带⑨为高背景区，呈串珠状环形断续分布，低背景区穿插其中；环带⑧不明显。Sb/Ni比值可见8个环带，环带①、③、④、⑤、⑥、⑦和⑧为高背景区，呈串珠状环形断续分布，其内以背景区为主；环带②为高背景区和高值区，呈串珠状环形断续分布，背景区穿插其中；环带⑨不明显。Hg/Bi比值可见8个环带，环带①和②为高背景区和高值区，呈环形断续分布；环带④、⑤、⑥、⑧和⑨为高背景区，呈串珠状环形断续分布，其内以背景区为主；环带⑦为高背景区和高值区，呈环形断续分布，中间为背景区；环带③不明显。Hg/Mn比值可见9个环带，环带①、②和⑦为高背景区和高值区，呈串珠状环形断续分布；环带③、④、⑤、⑥、⑧和⑨为高背景区，呈串珠状环形断续分布，其内以背景区和低背景区为主。Hg/Co比值与Hg/Ni比值分布特征相似，可见8个环带，环带①和②为高背景区和高值区，呈串珠状环形断续分布，低背景区和背景区穿插其中；环带④、⑤、⑥、⑧和⑨为高背景区，呈串珠状环形断续分布，其内以背景区为主；环带⑦为高背景区和高值区，呈环形断续分布，背景区穿插其中；环带③不明显。

嫩江—黑河地区金矿分布具有一定的规律，表现在：三合屯金矿、科洛金矿、永新金矿、孟德河金矿、三道湾子金矿及其间矿（化）点总体呈近NE向展布；孟德河金矿、争光金矿及其间矿（化）点总体呈近NW向展布；永新金矿、争光金矿及其间矿（化）点总体呈近SN向展布；上马场金矿、三道湾子金矿及其西侧矿（化）点呈近EW向展布。此外，这些金矿床和金矿（化）点还表现出3组NE向、4组NW向、2组SN向和2组EW向展布方向（图2）。其中，金矿主要呈NE和NW向展布，反映出本区金矿主要受NE和NW向断裂控制，且金矿多分布在不同方向的断裂交会处。

Au元素与尾晕元素比值对金异常会有所增强，而Au元素与前缘晕元素的比值对金异常会有所减弱。因此，在Au元素与尾晕元素比值的地球化学等值线图上，金矿应分布在高值区和高背景区；在Au元素与前缘晕元素比值的地球化学等值线图上，金矿则可能与高值区和高背景区有一定的偏差。在Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值的地球化学等值线图（图2）上，高背景区和高值区具有明显的NE和NW向分布趋势，局部具有SN和EW向分布趋势，与该区已有金矿的展布方向一致。本区金矿大部分布在高值区和高背景区，少量分布在背景区；部分金矿分布在Au/As、Au/Sb、Au/Hg低背景—低值区与背景区、高背景区的梯度带上，与上述分析一致。

前缘晕元素与尾晕元素的比值对未剥蚀的金矿体具有较好的指示作用，其比值异常的出现反映出可能存在金矿体。金矿体的产出位置因矿体产状不同而不同，可能与比值异常存在一定的位移偏差。在前缘晕元素与尾晕元素比值地球化学等值线图（图3和图4）上，本区金矿多数分布在高背景区和高值区环带上，个别分布在环带内部。

Au/As、Au/Mn、Au/Co、Au/Ni比值弱化了研究区西北部的大面积Au高背景区和高值区，可以剔除假异常。根据上述规律，经对比研究在本区共圈定了7处成矿靶区，均位于2组或多组金矿展布方向的交会部位，具体特征如下：

Ⅰ号靶区：位于SN和NE向金矿展布方向的交会部位，分布在Au、Au/Hg的低背景区与高值区的梯度带上，在Au/As、Au/Sb、Au/Bi、Au/Mn和Au/Co地球化学等值线图上表现为高背景区和高值区。该靶区还位于①号环带上，前缘晕元素与尾晕元素比值大部分显示高背景区和高值区，指示其下部可能存在隐伏金矿体。

Ⅱ号靶区：位于NE、NW、SN和EW向金矿展布方向的交会部位，为Au的高背景区和高值区，Au/Hg的高背景区，Au/As、Au/Sb、Au/Bi、Au/Mn和Au/Co的背景区和高背景区。该靶区分布在②号环带上，前缘晕元素与尾晕元素比值大部分显示高背景区和背景区。另外，Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值弱化了金异常，反映出该靶区可能存在金矿体，但金矿体已遭受剥蚀。

Ⅲ号靶区：位于NE、SN和EW向金矿展布方向的交会部位，为Au、Au/Hg的高背景区和高值区，Au/As、Au/Sb的低值区与高背景区梯度带，Au/Bi、Au/Mn和Au/Co的背景区和高背景区。该靶区分布在②号环带内，前缘晕元素与尾晕元素比值大部分显示高背景区和背景区，小部分显示背景区和低背景区，指示其下部可能存在金矿体。Au元素与尾晕元素比值弱化了金异常，反映出金矿体已遭受剥蚀。

Ⅳ号靶区：位于NE和NW向金矿展布方向的交会部位，为Au的高背景区和高值区，Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值的高背景区。该靶区分布在③号环带内，前缘晕元素与尾晕元素比值大部分显示高背景区与背景区梯度带，指示其下部可能存在金矿体。Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值弱化了金异常，反映出金矿体已遭受剥蚀。

Ⅴ号靶区：位于NE和NW向金矿展布方向的交会部位，为Au的高背景区和高值区，Au/As、Au/Sb、Au/Hg和Au/Mn的背景区和小面积高值区，Au/Bi、Au/Co的高背景区和小面积高值区。该靶区分布在⑥和⑦号环带交会处，前缘晕元素与尾晕元素比值显示为高背景区和背景区，指示其下部可能存在金矿体。Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值弱化了金异常，反映出金矿体可能已遭受剥蚀。

Ⅵ号靶区：位于NE和SN向金矿展布方向的交会部位，为Au的高背景区和高值区，Au/As、Au/Sb、Au/Hg、Au/Bi、Au/Mn和Au/Co的背景区和高背景区。该靶区分布在④、⑧和⑨号环带交会处，As/Bi、As/Mn、As/Co、Sb/Bi和Sb/Mn显示背景区和低背景区；As/Ni、Sb/Co、Sb/Ni和Hg/Co显示背景区和高背景区；Hg/Bi、Hg/Mn和Hg/Ni显示高背景区和高值区。另外，Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值弱化了金异常，反映了该靶区可能存在金矿体，但金矿体可能已遭受剥蚀。

Ⅶ号靶区：位于NE、SN和NW向金矿展布方向的交会部位，为Au、Au/Mn和Au/Co的高背景区与低背景区梯度带，Au/As、Au/Sb、Au/Hg和Au/Bi的背景区和高背景区。该靶区分布在⑨号环带上，As/Bi、As/Mn、As/Co、As/Ni、Sb/Bi、Sb/Mn、Sb/Co和Sb/Ni显示背景区和低背景区；Hg/Bi、Hg/Mn、Hg/Co和Hg/Ni显示背景区和高背景区。前缘晕元素与尾晕元素比值偏低，Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值弱化了金异常，反映出该靶区可能存在金矿体，但金矿体已遭受剥蚀。

经标准化消除量纲后，特征元素比值的平均值区间范围为0.60~15.58，相差不大，便于统计分析和勾绘地球化学等值线图。在Au元素与前缘晕元素、尾晕元素比值的地球化学等值线图（图2）上，高背景区和高值区具有明显的NE和NW向分布趋势，局部具有SN和EW向分布趋势，与该区已有金矿展布方向一致。本区金矿多数分布在高值区和高背景区，少数金矿分布在Au/As、Au/Sb和Au/Hg低背景—低值区与背景区、高背景区的梯度带上。在前缘晕元素与尾晕元素比值的地球化学等值线图（图3和图4）上，本区金矿多数分布在高背景区和高值区环带上，个别分布在环带内部。根据区内金矿成矿规律和特征元素比值指标，共圈定出7个成矿靶区。

本研究利用嫩江—黑河地区1/25万水系沉积物化探数据，结合已有金矿的分布特征，对元素比值在金成矿预测中的应用进行了探讨，取得了良好的效果。然而，由于缺乏矿区数据，本研究只是进行初步探讨。今后，在分析金矿（化）体、近矿围岩和蚀变带原岩光谱元素特征的基础上，可根据各分析元素与金矿之间的关系，选择特征元素比值进行金成矿预测研究，选择1/5万、1/2万和1/1万大比例化探数据进行更加深入的探讨，将会获得更好的效果。