土壤地球化學測量在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區(qū)的應用

江金勝，張成范

（1.吉林省有色金屬地質勘查局研究所，吉林長春130012；2.吉林大學地球科學學院，吉林長春130061）

土壤地球化學測量在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區(qū)的應用

江金勝*1，張成范1，2

（1.吉林省有色金屬地質勘查局研究所，吉林長春130012；2.吉林大學地球科學學院，吉林長春130061）

通過在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區(qū)一帶的找礦勘查，探討土壤地球化學測量方法在贊比亞熱帶干旱景觀區(qū)的應用效果。利用該方法，在13777-HQ-LPL區(qū)一帶圈出土壤地球化學異常11處，通過對典型異常的三級查證工作，運用槽探、鉆探工程，查明了異常源為銅礦（化）體，說明土壤地球化學測量方法適用于贊比亞西北省地區(qū)的景觀條件，圈定的異常準確、有效，該方法可在贊比亞同類地區(qū)推廣使用。

贊比亞；土壤地球化學測量；熱帶干旱景觀區(qū)

贊比亞共和國為非洲中南部內陸國家，東接馬拉維、莫桑比克，南接津巴布韋、博茨瓦納和納米比亞，西鄰安哥拉，北靠剛果（金）及坦桑尼亞。大部分地區(qū)海拔1000～1500m，地勢大致從東北向西南傾斜。自然資源豐富，以銅為主。銅蘊藏量1900×104t，約占世界銅總蘊藏量的4%，素有“銅礦之國”之稱。鈷是銅的伴生礦，儲量約35×104t，居世界第二位。此外還有鉛、鎘、硒、鎳、鐵、金、銀、鋅、錫、鈾、綠寶石、水晶、釩、石墨、云母等礦物。全國森林覆蓋率為45%。2010年開始，吉林省有色金屬地質勘查局在贊比亞共和國西北省西北部，距離西北省省會索羅韋齊150km附近的13777-HQ-LPL礦權區(qū)，開展了以銅鈷金為主要找礦目標的地質勘查工作。工作區(qū)內土壤比較發(fā)育，基巖出露較少，為了進一步明確找礦方向，確定找礦靶區(qū)，縮小找礦范圍，加快區(qū)內找礦步伐，吉林省有色金屬地質勘查局在該區(qū)開展了土壤地球化學測量工作，發(fā)現綜合異常12處，通過對以銅鈷金為主的處進行查證，發(fā)現了較好的找礦線索，為該區(qū)進一步的找礦工作提供了依據。

1　區(qū)域地質概況

西北省13777礦權區(qū)位于卡崩波（Kabompo）構造穹窿區(qū)，主要地層為古元古界加丹加超群（Katanga）、新近界卡拉哈里（Kalhari）組—第四系沖積層組成。加丹加超群包括上羅安組（Upper Roan）、下羅安組（Lower Roan）淺變質沉積巖。地層總體走向進近東西，傾向南，傾角10°～50°，地層單位間呈不整合接觸，近地表地層受構造運動影響，發(fā)生了寬緩褶皺，深部地層也發(fā)生了不同程度的褶曲；巖漿活動不強烈，在區(qū)內表現為巖脈、巖墻；部分噴發(fā)巖表現為小型巖蓋。

地層：該區(qū)主要地層為中元古界姆瓦群地層，從以往資料中主要巖性為片麻巖、云母片巖；但此次工作中，該區(qū)全區(qū)70%的面積為厚層狀石英巖、局部見角閃磁鐵石英巖、云母片巖。在區(qū)的中部見多層厚十幾米—幾十米黑云母片巖、又見有2～3層粗砂質礫巖，厚幾米—十幾米，風化后一般為松散狀。石英脈普遍發(fā)育，偶見水晶石礦產，水晶石呈六方柱，透明度較高，當地有采挖者。地層產狀走向70°，傾向南東，傾角45°。在側區(qū)東部Mujimbeji河東側地形急劇為正地形地段，呈砬子居多，均為石英巖的露巖。石英砂巖為灰白色、中粗粒狀，中、厚層狀構造，主要成份為石英占95%，少量云母等礦物。片麻巖在區(qū)內由于覆蓋，露巖極少。云母片巖呈帶狀，灰黑色，片狀、片理構造，主要成份：黑云母60%，石英、角閃石少量。粗砂質礫巖呈雜色，完整巖石少見，在地表只見松散狀砂礫石堆積，粗砂成份為石英、長石；礫石成份為花崗巖或花崗片麻巖，礫徑2～10cm。

構造：該區(qū)位于卡崩波穹窿構造的西側，受其控制構造主要表現為北東向斷裂為主體構造，北西向、東西向斷裂為次級構造。北東向構造控制了地層的走向。北東向、東西向斷裂形成較晚，一般錯斷地層和北東向構造。一些巖脈、火山噴發(fā)巖均沿著這兩組交叉構造部位發(fā)育。土壤測量異常的總體走向與北東向主體構造線方向一致。

巖漿巖：該區(qū)巖漿巖較發(fā)育，主要為酸性熔巖的噴發(fā)，其次為少量中性巖脈。酸性熔巖在區(qū)內廣泛發(fā)育，部分形成了臺地，最大面積約0.2km2，巖性為流紋斑巖，風化面土黃色或微紅色，斑狀結構，氣孔狀或塊狀構造，主要成份：斑晶為石英，直徑2～5mm，含量15%，基質為隱晶質。脈巖主要為閃長巖，呈脈狀。

礦產：西北省銅、鈷礦集區(qū)，主要有盧姆瓦那（Lumwana）銅礦等探明儲量在億噸以上的銅礦有6個，品位在2.3%以上。還有數個礦床探明儲量在數百噸以上，品位大于2.2%。它們分布于4個主要片麻巖穹隆（Luswishi、Solwezi、Mwombhezi、Kabompo）的周邊Katanga群中和其它基巖沿寬闊的Lufilian弧形帶中，受Katanga群層位控制，屬于沉積型銅礦。近東西向展布。銅礦即產于穹窿帶的內部或邊緣。

2　景觀地球化學

該區(qū)位于中南部非洲大陸內部，屬于熱帶干旱草原景觀，區(qū)內海拔1000～1500m。水系發(fā)育，但均為季節(jié)性河流，僅在雨季降雨充分時有流水。全年分為明顯的旱、雨兩季，即5～8月為干涼季，氣溫為15℃～27℃，9～11月為干熱季，氣溫為26℃～36℃，12月至次年4月為雨季。年平均氣溫21℃。區(qū)內植被一般為牧草和灌木叢，還有一些針狀荊棘。

西北省工作區(qū)巖性較簡單，主要為紅色砂巖、粉砂巖及少量頁巖、板巖，局部有磚紅色鉀長花崗巖出露，由于地形平緩，森林、植被發(fā)育，風化后殘積于原地，形成紅色粘土和黃色沙質粘土，是最佳土壤地球化學和高精度磁法測量區(qū)段。工作區(qū)A層不甚發(fā)育，B層土壤非常發(fā)育，常為幾十公分至數米厚，最大可達幾十米厚（區(qū)內鉆孔巖芯探得）。借鑒前人開展土壤地球化學測量經驗，土壤樣品的采樣深度在30cm左右即可具有代表性。5～10月為少雨季節(jié)，是開展土壤地球化學測量的最佳野外采樣時段。

3　地球化學信息提取

3.1土壤地球化學測量

區(qū)內1∶50000土壤地球化學測量面積平方千米，按照500m×500m的網度采樣，采樣密度為4點/km2。為提高樣品的代表性，在采樣點周圍點線距1∶10范圍內采集3～5個樣品組成一個樣品。采樣過程中為避免各種污染，遇有巖石露頭、廢石堆、崩積物、河床堆積、沼澤地等不能取樣時棄點。采集距離地表20～50cm深處的B層（淋積層）或者C層（母質層）中的細粒級物質，或者穿過風成砂土覆蓋層進行采樣。野外樣品質量約400g。采樣要求完全參照國內《地球化學普查規(guī)范》和《土壤地球化學測量規(guī)范》。選擇測試7種元素，即Cu、Pb、Ag、Co、Au、As、Sb，分析測試方法采用電感耦合等離子體質譜分析、原子熒光光譜分析。

3.2地球化學背景值及異常下限確定

由于分析數據中有特高值和特低值，為合理確定異常下限，工作區(qū)背景值和異常下限的確定采用迭代剔除法確定，步驟為：計算全區(qū)各元素原始數據的平均值（X0）和標準偏差（S0）；按X0-3S0≤X≤X0+3S0條件對特高值和特低值進行剔除，獲得一個新數據集；計算新數據集散的均值（X1）和標準偏差（S1）；按X1-3S1≤X≤X1+3S1條件對新數據集中的特高值與特低值進行剔除，獲得新數據集；如此重復，直到所有離群點數據全部剔除為止；計算新數據集的平均值（X1）和（S1），則X1作為背景值C0，X1+nS1（n根據情況選為1.5或2、3）作為異常下限Ca。筆者選n=2，由此，得到異常下限及指標特征（表1）。

3.3地球化學異常圈定

研究區(qū)的土壤地球化學測量數據采用距離平方倒數加權法網格化處理，根據異常下限值圈定各元素異常。利用金維軟件對土壤測量指標進行R型聚類分析，采用相關系數及組間連接法，數據標準化采用Z-scores方式，得出聚類分析樹狀圖（圖1）。

圖1　贊比亞西北省13777礦權區(qū)土壤測量元素R型聚類分析譜系

由圖1可將元素分為2個組：Cu、Co；Pb、Ag、As、Au、Sb。以單元素異常套合情況、R型聚類分析結果及某些元素相似的地球化學性質為依據，將測區(qū)主要成礦元素劃分為Cu-Co和Pb-Ag-As-Au-Sb兩個組合。將兩組元素套合在一起，在全區(qū)共圈定出綜合異常11處（圖2）。集中分布在南、北2個區(qū)段內。對比區(qū)域成礦特征，該區(qū)有致礦異常，可能找到變質沉積型銅礦床。

表1　贊比亞西北省13777礦權區(qū)土壤測量各元素參數特征

圖2　贊比亞西北省13777礦權區(qū)土壤測量組合異常

HC1～HC10號異常：主要為Cu、Co等元素組合異常，特別是Cu、Co元素異常套合性很好，二者關系密切共生，但規(guī)模不大，一般分布面積0.15～0.99km2，峰值不高Cu（57～126）×10-6，Co（16.5～29.7）×10-6，襯度值較小一般小于1.5，說明濃集中心不明顯，可能為銅鈷礦化引起的。

HC11號異常：主要為Cu、Co元素組合異常，4個元素套合性非常好，異常規(guī)模較大，長軸方向近東西，長2500余米，寬1500m，峰值較高，Cu146×10-6、Co31× 10-6，Cu元素襯度值高，可能是礦致異常。

3.4異常評序及篩選

根據異常元素的套合程度、異常元素的相關性、異常面積的大小、濃度分帶等特點，將全區(qū)異常評序，并結合地質成礦理論篩選異常。從評序結果看，該區(qū)較好的異常為HC11異常，為本區(qū)最有找礦前景的異常。

4　重點綜合異常評述

主要對區(qū)內HC11異常進行評述。該異常面積約3.75km2，呈不規(guī)則的長條狀，東西向展布。異常主要由Cu、Co等組成，元素套合好，面積大，襯值高，有濃度分帶。

統(tǒng)計異常范圍內各元素的含量變化，Cu平均值為×10-6，最高值達到146×10-6，平均襯度為1.6；還有其他較弱的Co異常。該異常的展布方向與區(qū)內巖體和構造線方向一致，為東西向，異常明顯地發(fā)育在角閃巖和角閃片巖、石英片巖中，反映了這些巖石的高背景地球化學特征，且異常東南端存在北東向航磁異常，異常長3000m、寬2000m，反映深部可能存在磁性較強的地質體。因此，該區(qū)深部有望找到與基性—超基性巖有關的礦床。

5　異常查證

為驗證土壤地球化學測量方法的有效性和準確性，2011年對區(qū)內典型異常開展了查證工作，通過地質剖面、物探磁法測量、激電中梯、槽探揭露和深部鉆探等初步查明了引起異常的原因。現以HC11號異常查證為例進行論述。

HC11號異常面積大，Cu的異常強度高最高值為146×10-6，平均襯度值為1.6。經地表槽探揭露和深部鉆探控制，發(fā)現了一條銅礦（化）體。

6　結論與建議

通過土壤地球化學測量圈定的異常，發(fā)現了銅礦化（體），說明土壤地球化學測量方法適用于贊比亞西北省區(qū)的地球化學景觀條件，圈定的異常準確、有效，且能達到較好的效果。該方法能進一步明確找礦方向，確定找礦靶區(qū)，縮小找礦范圍，加快找礦步伐，節(jié)省大量人力、物力、財力，可在贊比亞同類地區(qū)推廣應用。

［1］應對全球化：全球礦產資源信息系統(tǒng)數據庫建設之八非洲卷：南非、贊比亞［E］.中國地質調查局發(fā)展研究中心，2007.

［2］贊比亞銅、金多金屬礦預查2010年度工作報告（西北省：13777礦權區(qū)）［R］.吉林省有色金屬地質勘查局六〇二隊，2011.

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1004-5716（2016）05-0117-04

2015-05-06

江金勝（1968-），男（漢族），安徽冬至人，高級工程師，現從事地質找礦、地質科研工作。