土壤地球化學測量在甲基卡稀有金屬找礦中的應用—以“新三號脈”為例

肖瑞卿，付小方，袁藺平，潘 蒙，郝雪峰，周雪梅，唐 屹，王 偉

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土壤地球化學測量在甲基卡稀有金屬找礦中的應用—以“新三號脈”為例

肖瑞卿1，付小方1，袁藺平2，潘 蒙1，郝雪峰1，周雪梅1，唐 屹1，王 偉2

（1.四川省地質調查院，成都 610081；2.四川省礦產責任有限公司成都 610081）

甲基卡礦區是中國硬巖型鋰礦集中的產地之一。前人工作集中在礦田南部就脈找礦，很少涉及礦田北部第四系覆蓋區。項目組采用1∶1萬土壤地球化學測量尋找隱伏的稀有偉晶巖脈，起到了迅速縮小工作區范圍、圈定有利找礦靶區以及推斷物探異常的作用，為鉆探驗證提供了依據。通過 “新三號脈”（X03）（付小方等，2015）鋰輝石礦脈為范例，總結了土壤地球化學方法在甲基卡第四系掩蓋區稀有金屬找礦中的應用，為同類地區尋找稀有金屬礦產提供示范。

鋰多金屬礦；土壤地球化學測量；新三號脈；甲基卡

甲基卡位于四川甘孜州康定、道孚、雅江三縣交界處，是我國最重要的以鋰為主的稀有金屬礦田，也是川西眾多硬巖型（花崗偉晶巖型）鋰礦床中，規模最大（超大型），品位富，共伴生礦產多（Be、Nb、Ta、Rb、Cs、Sn），埋藏淺的礦床。

甲基卡處于青藏高原東部，位于松潘—甘孜造山帶，雅江被動陸緣中央褶皺-推覆帶中段，雅江構造-巖漿穹狀變質體群內（圖1）。穹隆中心有花崗巖出露或隱伏地下。穹窿軸部及兩翼張剪裂隙、它們控制著區內偉晶巖脈（礦脈）及其它脈巖產出。巖漿巖以印支-燕山期為主，巖性以酸性為主，屬于雅江—九龍巖漿巖帶，為康定-雅江為鋰、鈹、鈮、鉭主要稀有金屬礦遠景區。

圖1 甲基卡花崗偉晶巖型稀有金屬礦床區域地質構造略圖（據許志琴、侯立瑋等，1992，修改）

1-蛇綠混雜巖帶；2-滑脫帶；3-逆沖斷層；4-穹窿狀變形—變質體；5-平移斷層；6-深層高溫韌性滑脫剪切帶出露范圍；7-褶皺軸線；8-韌性滑移矢量；9-中生代花崗巖;A－義敦島弧帶；B－松潘-甘孜造山帶主體；C－造山帶前陸逆沖楔

前人在礦田南部就脈找礦，對礦田北部第四系覆蓋區涉及很少。針對甲基卡地區基巖露頭少、第四系覆蓋廣、找礦難度大的情況，開展了1∶1萬土壤地球化學測量，起到了迅速縮小工作區范圍、圈定有利找礦靶區以及推斷物探異常的作用，也為鉆探驗證提供依據之一。

新三號脈位于甲基卡礦田東北部，構造上位于甲基卡構造-巖漿穹窿北東緣，距甲基措馬頸子二云母花崗巖平距約3km（圖2）。在新三號脈附近大面積出露第四系殘-坡積物，厚度一般2～10m，零星出露新都橋組二段的十字石紅柱石二云母片巖。第四系主要由基巖風化的碎塊組成，由于下伏基巖的巖性存在差異，其風化碎塊的巖性組成也明顯不同。主要有十字石紅柱石二云母片巖的殘坡積物與殘積物、鋰輝石礦化花崗偉晶巖的殘坡積物和殘積物、堇青石角巖化二云母片巖的殘積物、堇青石化十字石紅柱石二云母片巖的殘坡積物等。

圖2 川西甲基卡礦田地質礦產簡圖

1－二云母花崗巖；2－微斜長石型偉晶巖；3－微斜長石鈉長石型偉晶巖；4－鈉長石型偉晶巖；5－鈉長石鋰輝石型偉晶巖；6－鈉長石鋰云母型偉晶巖；7－偉晶巖脈編號；8－類型分帶線及編號：9－新發現礦脈及編號；I－微斜長石偉晶巖帶；Ⅱ－微斜長石—鈉長石帶；Ⅲ－鈉長石帶；Ⅳ－鋰輝石帶；Ⅴ－鋰（白）云母帶

1 土壤地球化學測量

區內土壤從上至下主要發育了A、B、C層。A層是由變質巖及花崗巖和偉晶巖風化而成的砂質、云母粘土，成土新，粘土化不十分厲害（圖3），顏色為褐色、黑褐色，厚10～20cm；B層主要為基巖物理風化的殘積物和殘坡積物碎塊，顏色為青灰色、褐色，厚30～60cm，與A層界線不是十分明顯（圖3）；C層為母質層，未受淋溶和淀積作用，發育程度很低或未發育的巖石風化層，埋藏較深。該區大部分為第四系覆蓋，冬季長，夏日短，氣候寒冷，植物生長期短，且只有多年生的茅草及低矮的灌木，生長稀疏，對成土過程影響很小，有利于開展土壤地球化學測量。

圖3 工作區A層與B層界線A為腐殖層，B為粘土夾碎石層

1.1 深度試驗

根據該區景觀地球化學特征，正式采樣前先進行了A、B層的深度試驗。在工作面均勻先擇了30試驗點，每個點分別在0～15cm、15～30cm、30～45cm、45～60cm深度各一件樣，共采集了120件樣品。分析成果顯示（圖4），稀有主元素總體變化不明顯，但從變化趨勢看，30～45cm、45～60cm深度段，Li、Be、Rb、Cs元素高含量區間相對較明顯。鑒于高原凍土層較厚，采樣難度較大，故采樣深度最后確定為30cm～50cm，即B層土。

1.2 粒度試驗

工作區B層土為基巖物理風化的產物，通過-10~+20目，-20~+60目，-60目三個粒度級試驗（圖5），在-20~+60目和-60目2個粒度級Li元素含量相對高一些。經過綜合分析對比后，加工粒度定為20目。

1.3 1∶1萬土壤地球化學測量網

研究區位于甲基卡礦田東北部（圖2），測網以三個國家三角點作為起算點，由GPS做靜態測量，進行E級控制，網度100m×40m，坐標系統為1954北京坐標系。

2 地球化學特征

2.1 背景值及異常下限

根據該區地質構造特點，采用統一異常下限進行異常圈定。異常下限的確定采用了三種方法：①原始數據（加密數據）按照計算的異常下限；②將原始數據（加密數據）進行對數轉換后按計算，結果轉換成真值得到異常下限；③原始數據（加密數據）累積頻率85%的數據直接作為異常下限。然后把三組異常下限累加平均，作為該區異常下限，圈定的異常效果較好。工作區的測定元素的異常下限值如表1。

表1 甲基卡礦田各元素異常下限值

注：采用85%累頻值和經過反復剔除極大值極小值后的均值（對數均值）加1.5倍方差計算的異常下限值綜合取整及實際勾繪效果確定出最終異常下限。

以前，甲基卡地區也開展過化探采樣試驗（黃仕超等，1962），區內變質圍巖背景值為30～50ppm；次生暈的一般背景值為20～50ppm；“四川省礦產資源潛力評價”成果，1∶20萬Li元素背景值為52.17ppm。本次化探采樣區中Li的背景值較高，剔除特異值前平均值（X）為132.4ppm，特異值剔除后平均值（X’）為110.6ppm，是全國A層土壤平均值32.50ppm的3.4倍。第四系中背景值為111.1ppm，新都橋組上段背景值為66.28ppm，新都橋組下段背景值為104.5ppm，侏倭組背景值較高，為116.5ppm，顯示出突出的區域富集特征。

圖4 稀有元素深度曲線圖

圖5 Li元素粒度曲線圖

2.2 地球化學特征參數分析

從表2可以明顯的看出，本次采集土壤測量樣品9元素（B、Be、Cs、F、Li、Nb、Rb、Sn、Ta）均具有極高的區域豐度，原始數據平均值（X）均遠遠大于全國土壤平均值（C），剔除特異值后的背景值（X’）也遠遠大于全國平均值。B、Be、Li、Sn、Cs、F元素具有較大的變化系數，后期疊加作用強，Li、F、Be、Sn四元素的疊加強度均在2.0以上，且Li、Be的變化系數（）均大于0.75，具有極不均勻分異性。這說明這些元素不僅物源豐富，富集趨勢顯著。

表2 元素地球化學特征參數統計

將工作區9個元素背景值與全國平均值比較得到元素的富集系數值（表3，Nb無全國平均值），全區的富集系數值在1.32～5.61之間，表明9元素遠遠高于全國平均值。K≥1.5的元素有Be、F、Li、Sn，表明這4個元素在區內呈高背景分布，具有區域富集趨勢；1.2≤K＜1.5的元素有B、Rb、Cs、Ta，表明這4個元素在區內呈現較高背景分布，有一定的區域富集特征。

表3 富集系數（K）分類統計表

2.3 元素相關性

對9元素分析數據進行了R型聚類分析，顯示Li、Be元素有良好的相關關系，相關系數為0.645；Li、Rb相關系數0.603。根據巖石地球化學剖面，Li、Rb、Be相關性較好，具有相似的元素含量曲線。

測區9種元素分析數據R型聚類分析成果（圖5）顯示：以R=0.153為界，9種元素可劃為：① Li、Be、Rb相似組合，與其關系密切的元素有Nb、Sn；② B、Cs相似組合；③F；④Ta。

從分組情況看，主成礦元素Li有一定的獨立性，與Be、Rb相似性較強，與F、Ta相似性差，反映該區Li與F、Ta成礦關系并不密切。

圖6　X03號脈異常區異常剖析圖

2.4 土壤地球化學異常特征

1）X03號異常：位于麥基坦北西側約500m，異常面積0.364km2，以高強度、大面積Li異常為主，呈近南北向條帶狀展布。Li異常有明顯濃度分帶，濃集中心明顯，異常高值1 190ppm。

2）異常特征： Li元素的異常下限為200ppm，襯度1～2，異常濃度分帶發育，有較大的異常規模。X03號異常元素種類齊全，其疊加強度均在1.0以上，平均襯度1.0～3.5，異常參數特征見表4。Li是該區的主成礦元素，Be、Cs、Rb、Nb、Ta等元素為主要的伴生元素。圖6為X03號脈異常剖析圖。

表4 X03號綜合異常參數表

Li異常整體南北向展布，濃度分帶較清晰，濃集中心明顯，主要位于研究區北部，有條帶狀展布的趨勢，峰值1190×10-6。

Sn異常南北向展布，濃度分帶清晰，具多濃集中心，由1～2個點控制。最大的濃集中心位于研究區南部，橢圓形，峰值286×10-6。

F異常較分散，濃度帶清晰，濃集中心明顯，峰值為71 532×10-6。

Cs異常有南北向展布的趨勢，濃集中心明顯，異常較為集中，峰值為193×10-6。

Rb異常較分散，主要分布于研究區的南部，具有三個異常區，東部異常區有南北向展布的趨勢，一級濃度分帶，峰值254×10-6。

Be異常較為分散，主要分布于研究區的南部，一級濃度分帶，異常個數較多，但單個異常面積較小，峰值為13.8×10-6。

B異常東西向展布，面積不大，僅有一級濃度分帶，主要分布于研究區的中部，峰值960×10-6。

Ta異常較分散，主要分布于研究區東部，一級濃度分帶，面積較小，單點狀展布，峰值9.1×10-6。

3 土壤地球化學測量的驗證效果

為查證異常，在X03號異常區進行了電法測量。電法異常與化探異常吻合（圖7），南北向條帶狀展布，電阻率一般是7 000Ω.m，最高值為15 256Ω.m。單一的物探方法只能對異常進行定位，縮小靶區圈定異常，但是難以判斷是否是稀有礦化偉晶巖脈，土壤地球化學測量可以彌補這一不足，達到對異常進行定性的目的，二者相輔相成。

圖7 甲基卡新三號脈物化探異常吻合程度示意圖（據付小方等，2015）

經鉆探驗證，新三號脈全脈礦化，礦化均勻，Li2O平均品位達1.5%，共伴生的Be、Rb、Ta、Nb、Sn等均達綜合利用的工業要求。同時也證實了土壤地球化學測量方法在甲基卡礦田是尋找稀有金屬礦產的有效方法之一。

4 結論

1）首次將土壤地球化學測量運用于尋找稀有金屬礦床，取得了較好的成果。在甲基卡礦田北部X03號脈地區，80%以上的區域被第四系坡殘積物、沼澤區覆蓋。單一的物探方法只能對異常進行定位，縮小靶區圈定異常，但是難以判斷是哪一類的稀有金屬礦化，土壤地球化學測量可以彌補這一不足，達到對異常進行定性的目的，為地表工程布置提供了依據之一。

2）根據R型聚類分析成果及巖石地球化學剖面顯示，Li與Be、Rb相關性較好，具有相似的元素含量曲線，富集規律明顯。

3）土壤測量采樣區中Li的背景值較高，為110.6ppm，是全國A層土壤平均值32.50的3.4倍。變質圍巖一般背景值為66.28ppm。Li元素在區內呈高背景分布，且富集系數為2.633，具有顯著的區域富集趨勢，成礦地質條件良好，容易集中成礦。

4）在甲基卡礦田第四系掩蓋區，1∶1萬土壤地球化學測量是尋找隱伏的稀有偉晶巖脈的有效方法，起到了迅速縮小工作區范圍、圈定有利找礦靶區以及推斷物探異常的作用。同時也為鉆探驗證提供了依據。

參考文獻:

[1] 《中國礦床發現史·四川卷》編委會. 1996. 中國礦床發現史·四川卷[M]. 北京: 地質出版社, 116－118.

[2] 付小方，侯立瑋，王登紅，袁藺平，梁斌, 等. 2014.四川甘孜甲基卡鋰輝石礦礦產調查評價成果[J].中國地質調查.（3）:37-43.

[3] 付小方,袁藺平,王登紅 等.. 四川甲基卡礦田新三號稀有金屬礦脈的成礦特征與勘查模型[J]. 礦床地質. 2015, 06:1172～1186.

[4] 黃仕超，王粘非，王小虎. 四川甘孜藏族自治州101礦區化探工作有效性試驗報告. 1962

[5] 劉波, 喬寶成, 李海東. 綜合物化探方法在哈拉河鉛鋅礦區勘查中的應用[J]. 物探與化探. 2014, 38（2）:261～267.

[6] 師磊. 區域地球化學勘查數據處理方法研究[D]. 吉林大學. 2009.

[7] 時永志, 李凱成. 綜合物化探方法在地質找礦攻深找盲中的應用[J]. 物探與化探. 201438（5）:910～915.

[8] 許志琴, 侯立瑋, 王宗秀, 付小方, 黃明華. 中國松潘-甘孜造山帶的造山過程[M]. 北京: 地質出版社, 1992. 1～189.

The Application of Soil Geochemical Survey to prospecting of rare metal Pegmatite Veins in the Jiajika Ore District----By the Example of the Li Ore Vein X03

XIAO Rui-qing1FU Xiao-fang1 YUAN Lin-ping2PAN Meng1HAO Xue-feng1ZHOU Xue-mei1TANG Yi1WANG Wei2

（1-Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081; 2-Sichuan Minerals Co., Ltd., Chengdu 610081）

The Jiajika is one of the most concentrated areas of Chinese hard rock type lithium. But previous work concentrated in the south of the ore field, searing for Li in the veins other than in the quaternary system coverage area in the north. This paper has a discussion on the application of 1:10000 soil geochemical survey to searching for buried rare metallic pegmatite veins by the example of the Li ore vein X03.

Jiajika; Li ore vein X03; pedogeochemistry; Li-polymetallic deposit;

P632 ＋. 1; P618.71

A

1006-0995（2016）03-0500-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.034

2016-06-16

資助項目：本文由中國地質調查局“四川三稀資源綜合研究與重點評價（12120112208014）”資助

肖瑞卿（1990-），男，四川遂寧人，助理工程師，主要從事地質礦產調查研究工作

付小方（1958-），女，河南南陽人，教授級高級工程師，主要從事地質礦產調查研究工作