東戈壁鉬礦上方覆蓋層元素分布規律研究

2015-12-17 09:03:33楊剛剛李方林張雄華

西部探礦工程 2015年4期

楊剛剛，李方林，張雄華

（1.新疆地質調查院，新疆烏魯木齊830000；2.中國地質大學〈武漢〉，湖北武漢430074）

東戈壁鉬礦上方覆蓋層元素分布規律研究

楊剛剛*1，李方林2，張雄華2

（1.新疆地質調查院，新疆烏魯木齊830000；2.中國地質大學〈武漢〉，湖北武漢430074）

通過對東戈壁上方覆蓋層不同層位樣品進行分析發現，Mo、Cu等成礦及伴生元素在覆蓋層底部靠近基巖的原地風化殘積層和地表弱膠結層中富集，而在地表弱膠結層中又傾向于向兩“極”富集，即在最粗粒級和最細粒級含量較高。在粗粒級中富集與粗粒巖屑保留了大部分原巖礦化信息有關。在細粒級中富集與細粒土壤中粘土礦物、鐵錳氧化物能有效捕獲從深部礦體遷移上的活動態金屬元素，形成元素含量二次疊加有關。考慮到采樣效率和成本等綜合因素，在化探普查中，弱膠結層（5～40cm）4～20目粗粒級及-160目細粒級樣品可以作為良好的采樣介質。

東戈壁鉬礦；覆蓋層；元素分布規律

荒漠戈壁是在我國西北部一種特殊自然景觀。地理科學家早已觀察到戈壁覆蓋層中特有的礦物成分和地貌景觀，描述了作為標志層存在的孔泡結皮及以碳酸鹽和石膏為主要成分的鈣積層。但深入認識干旱荒漠覆蓋層的性質和成因，將它們作為賦存和傳遞深部礦化信息的介質，只有在近年來才引起勘查地球化學家的興趣和注意。

從20世紀80年代初到90年代，謝學錦、任天祥等多位勘查地球化學家[1-5]，先后在內蒙古西部和東部、新疆等荒漠、戈壁區進行1∶20萬化探掃面和異常評價研究，對覆蓋層的性質、成分、粒度分布，特別是風成沙的干擾作用，以及鈣質層等問題進行了大量的觀測和研究。提出采集粗粒級樣排除風成沙干擾的采樣方法，認為鈣質層對異常元素具有富集和隔擋作用。王學求等在東天山—北山的研究發現，含礦信息富集在強膠結鈣積層上部的弱膠結層細粒級中[6-8]。筆者僅以東戈壁鉬礦為例，對東戈壁鉬礦上方覆蓋層中元素的分布規律進行討論，分別對不同層位采集的樣品進行分析，系統地比較總結了礦體上方覆蓋層中元素分布規律；并且對元素的富集層的樣品進行了不同粒級分析，總結出了元素的粒級分布規律。

1 研究區景觀特征

東戈壁鉬礦位于哈密市南110km，雅滿蘇鎮西44km[9]，為典型的荒漠戈壁區，屬大陸性干旱氣候，降雨量稀少，大部分地區年降雨量不足50mm，而蒸發量可高達1500mm，在強烈的蒸發作用下，土壤層形成了堿性地球化學障；水源缺乏，幾乎無地表流經，地下水位低，在地勢比較低的山區或低山丘陵區的干溝中有季節性洪流沖積物；寒暑變化劇烈，氣溫年差一般在40℃以上，夏季異常酷熱，最高氣溫達45℃，晝夜溫差大；植被稀少，風大沙多，干燥剝蝕作用和風力搬運作用強烈，地表普遍受到風塵沙的影響。東戈壁鉬礦主要發育荒漠土、石質土和少量鹽土。土壤中水分和有機質含量極低，鹽漬化普遍，含有數量不等的易溶鹽分，土壤剖面中部易聚積成堅硬的鹽磐層。

2 研究區地質概況

研究區位于天山造山帶東段，覺羅塔格晚古生代島弧增生帶內。南部15km即為北天山與中天山的分界斷裂帶—阿奇克庫都克深大斷裂帶[10-11]。礦區出露石炭系下統干墩組地層，該組地層為一套巨厚的陸源碎屑—碳酸鹽沉積建造，巖性主要為褐黃色—灰黑色變質含礫砂巖、砂巖、泥質砂巖—砂質泥巖、泥巖、凝灰巖及安山巖。此外礦區南部溝谷中第四紀覆蓋層較為發育。區內發育有北東、北西和近東西向3組斷裂，其中東西向斷裂最發育，與區域構造線方向一致。區內巖漿巖較發育，以花崗巖類為主，閃長巖類次之，并可見部分安山巖出露，礦區中部有華力西晚期侵入的隱伏斑狀花崗巖體（圖1）[12]。

圖1 東戈壁鉬礦地質簡圖[10改]

3 覆蓋層分層特征

研究區經過長期的物理化學風化、搬運和沉積過程，覆蓋層具有典型的垂直分帶的特點。一般發育較好的土壤蓋層剖面自上而下依次可以分為:①孔泡結皮層，由細粒風成土膠結而成，為多孔狀的灰黃色或淺灰色荒漠土，可見附著有較多白色鹽類顆粒，厚度3～8cm；②弱膠結層，位于孔泡結皮以下，質地相對比較疏松，蓋層較為發育的地區因受鐵質染漬常呈現紅色、紅褐色或紅棕色，其他區域主要為灰色、灰綠色、灰黃色等，粘土礦物含量可達25%以上，一般深度在5～40cm，厚度30～50cm；③強膠結鈣積層，由強烈蒸發作用所形成堅硬鹽磐層，主要由方解石及少量石膏構成，含量在38%以上，一般深度在30cm以下，厚度50～100cm；④風化殘積層，風化砂巖、泥巖等碎屑物質，主要為原地風化產物，厚度40～60cm；⑤基巖，是由一些粗粒砂巖碎屑組成，主要為原地風化產物。圖2為東戈壁鉬礦覆蓋層剖面示意圖，圖中采樣點僅表示采樣相對位置，非絕對位置，樣品干燥后過4目篩，分析了Mo、W、Cu、Pb、Zn等元素。

圖2 東戈壁鉬礦覆蓋層剖面示意圖[13改]

4 元素在蓋層中的分布特征

4.1 元素在不同層位中的分布特征

從圖3中可以看出，成礦元素Mo的含量分布表現為在弱膠結層含量較高，在其下的強膠結層含量迅速降低，在風化殘積層中含量又升至最高。其伴生元素W、Bi、Be、Cu、Sn、Li、Zn等元素也表現出相同的分布規律。野外觀察初步認為元素在弱膠結層富集，是由于該層主要由殘坡積物和沖積物組成，保留了部分原巖風化的產物和礦化信息，而表現出高含量。另一方面礫土戈壁區弱膠結層土壤中粘土礦物含量高達25%，可以有效吸附從深部礦體遷移上來的活動性金屬元素，從而在原土壤介質元素含量基礎上形成活動態二次疊加含量，對土壤全量存在一定的影響，這種影響的大小與元素活動態二次疊加強度有關；而剖面底部風化殘積層保留了大部分原巖礦化信息，所以含量最高。CaO在強膠結層中含量最高，說明該層含有較多的方解石、石膏等鈣鹽礦物，而且在該層中肉眼可見大量灰白色、灰色鹽類結晶顆粒，從而造成該層中其他金屬元素含量相對較低；As、Sb和Pb三元素則表現出在近地表和強膠結層中含量最高，在弱膠結層下部和風化殘積層含量突然變低的變化規律；Al2O3、Fe2O3和Mn在剖面中變化規律相似，即在弱膠結層中含量高，在強膠結層和風化殘積層中含量非常低。鋁元素地殼中主要以鋁硅酸鹽的形式存在，在強烈的風化作用下轉化為形成粘土礦物，因此弱膠結層中粘土礦物含量應該明顯高于下部2個層位，更有利于對深部礦化信息

的捕獲和富集。而鐵、錳兩個元素在戈壁荒漠強氧化條件下，主要以鐵錳氧化物的形式存在，也是一種強烈的吸附劑。綜上所述，鉬礦區上部覆蓋層中弱膠結層中粘土礦物和鐵錳氧化物含量明顯高于下部各層含量，二者均是良好的吸附劑，在近地表可以形成良好的地球化學障，可以捕獲深部遷移上來的含礦信息。

4.2 元素在不同粒級中的分布特征

圖3 東戈壁鉬礦上方蓋層不同深度元素含量分布圖

在東戈壁鉬礦剖面弱膠結層采集土壤樣品，樣品篩分成4～20目、20～40目、40～80目、80～120目、120～160目、小于160目6個粒級，每個粒級的樣品均分析了素W、Bi、Be、Cu、Sn、Li、Zn等14種元素。從圖4中可以看出，成礦元素Mo富集在粗細2種粒級中，在4～20目和20～40目粗粒中含量最高，Mo的含量分別為10.8×10-6、4.5×10-6，在小于160目粒級中，Mo含量次之，為2.5×10-6，均明顯高于該區域1∶5萬化探異常下限1.2×10-6。而中間粒級的樣品Mo的含量相對較低，均在異常下限附近，不能有效的反映礦區中Mo元素的地球化學異常特征。Cu、Sn、Li、Be、Zn這些斑巖型鉬礦重要的伴生元素的分布規律與Mo基本相同，即在粗細2個粒級中富集，在大于40目的粗粒級樣品中含量最高，小于160目次之，其它3個中間粒級中含量最低；而其他與成礦有關的W、Bi、Pb、As、Sb元素則表現出不同的分布特征，僅在粗粒中富集，其他粒級含量相差不大。Fe2O3、Mn雖然也在粗細兩粒級中富集，但是二者在＜160目的土壤中富集的更為明顯，說明在弱膠結層中＜160目的細粒級土壤含有更多的鐵錳氧化物；Al2O3則在＜80目的土壤中相對富集，而且3種粒級含量相差不大。

圖4 東戈壁鉬礦上方不同粒級元素含量分布圖

5 結論

（1）由圖4可以看出，鉬、鎢、銅等與成礦有關的元素在其上層的弱膠結層和靠近基巖的原地風化殘積層中富集，盡管采集深部風化殘積層的樣品可更好地反映異常，但深層采樣將穿透致密的鈣積層，極為不便，故上層弱膠結層（5～40cm）為良好的采樣介質層。

（2）從主礦體上方弱膠結層樣品的不同粒級分析得出：鉬、銅等與成礦有關的元素在粗、細兩粒級含量較高，在粗粒中更為富集。粗粒中保留了部分礦體風化產物，含有較多的礦化信息，所以有較高的含量。細粒中元素相對富集是由于表層中粘土礦物、鐵錳氧化物等強吸附性礦物較多，形成的地球化學障能有效的捕獲深部礦體遷移上的活動性金屬元素，在細粒中形成活動態的二次疊加含量。因此，在淺覆蓋區弱膠結層中細粒級（-160目）土壤也為較好的采樣介質。

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