西藏謝通門縣雄村礦區外圍土壤地球化學特征及異常評價

韓 鵬， 郎興海,2, 鄧煜霖， 王旭輝， 婁渝明， 崔志偉

(1.成都理工大學 地球科學學院，成都 610059；2.國土資源部 構造成礦成藏重點實驗室，成都 610059)

0 引言

西藏雄村銅金礦床是目前岡底斯成礦帶上發現的唯一一個與新特提斯洋俯沖帶相關的斑巖型礦床，已探獲銅金屬資源量2 087 569 T、金金屬資源量202 695 kg，前人對于雄村礦區的地質特征、地球化學特征、年代學以及礦床成因等方面有大量研究[1-16]，但對雄村礦區外圍的研究相對比較薄弱[17-18]。通過對雄村礦區外圍開展的1:10 000地質填圖和土壤地球化學勘查工作，發現雄村礦區外圍具有巨大的找礦潛力；筆者利用土壤地球化學測量Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素測試分析結果討論該區域元素含量統計特征、組合特征以及異常特征，綜合分析上述特征并結合該區域地質特征圈定找礦靶區，指示下一步找礦工作。

1 研究區地質概況

本次土壤地球化學特征研究，按照土壤采樣點實際位置劃分出研究區范圍(圖1)，研究區位于西藏特提斯-喜馬拉雅構造域南部，昂仁-日喀則中-新生代弧前盆地北部的岡底斯帶中段南緣[15]。出露地層為中-下侏羅統雄村組(J1-2x)火山-沉積巖，巖性組合比較復雜，由凝灰巖(安山質凝灰巖、長英質凝灰巖)、基性凝灰巖夾粉砂巖、石英玄武質砂巖、玄武質砂巖夾粉砂巖、粉砂巖夾次生泥質巖等巖性段組成。

斷裂構造是研究區的主體構造，在研究區北東部分布有一條北東向的平移斷層和三條北西向的性質不明斷層，中部分布有一條平移斷層，北北東走向，西部分布有一條北西向的逆沖斷層；褶皺構造僅出現在研究區南部偏中區域，為一倒轉背斜。

圖1 雄村礦區外圍地質簡圖[17]Fig.1 Geology map of xiongcun district periphery areas[17]

研究區的巖漿活動比較強烈，侵入體主要為早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖、侏羅紀角閃輝長巖和始新世石英閃長巖。早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖主要侵入研究區東部以及北東部雄村組地層中，在接觸帶附近發育有鉀硅酸鹽化、硅化、青磐巖化、絹云母化等蝕變，與成礦關系較為密切，雄村礦區III號礦體含礦斑巖即為早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖[6]；侏羅紀角閃輝長巖分布于研究區南西部，侵入雄村組地層中，并在附近發育有高嶺土化、硅化、青磐巖化以及黃鐵絹云巖化蝕變；始新世石英閃長巖侵入早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖和雄村組地層中，并且附近出現矽卡巖化、硅化、黃鐵絹云巖化以及孔雀石化蝕變。另在研究區西部出露由薄層狀輝長巖、帶狀角閃巖、片麻巖和少量的大理巖組成的變質雜巖體。

2 土壤地球化學特征

本次工作對雄村礦區外圍進行土壤地球化學找礦研究，按100 m×40 m(線距×點距)規則測網進行采樣，勘探線布置方向0°，實際工作面積約16.5 km2。采樣介質多為C層巖屑(少量采自B層下部細粒物質)，采樣深度為0.1 m～0.5 m，截取粒級-10 目～ +60目，實際采集土壤樣品3 720件，全部樣品送至西南冶金地質測試中心，依據地礦行業標準DZ/T0130.4-2006化探樣品分析質量有關要求進行加工處理和測試分析，測試元素為Cu、Au、Ag、Pb、Zn。

圖2 研究區土壤元素異常圖Fig.2 Element anomaly in research area(a)Cu元素異常圖；(b)Au元素異常圖；(c)Ag元素異常圖；(d)Pb元素異常圖；(e)Zn元素異常圖；

表1 元素異常特征值Tab.1 Elements anomaly characteristic values

2.1 單元素異常特征

本次研究是采用基于穩健統計學的EDA技術[19]，計算研究區各元素的背景值和異常下限(表1)，然后采用異常下限值的1倍、2倍、4倍作為界限劃分外、中、內三級濃度分帶。利用Surfer、Mapgis軟件繪制Cu、Au、Ag、Pb、Zn單元素異常圖(圖2)。

由圖2可知：① Cu異常主要分布于研究區東部，在北東部、西部以及南西部有小面積橢圓狀異常分布(圖2(a))；東部以及北東部異常區域出露有中-早侏羅世角閃石英閃長玢巖、雄村組凝灰巖以及始新世石英閃長巖，東部異常呈北西-南東向展布，濃集中心位于雄村III號礦體西側，西部異常有侏羅紀角閃輝長巖和雄村組凝灰巖出露；② Au異常主要分布在研究區中部及西部，另在北東部以及東部分布有比較分散的小面積異常(圖2(b))；中部異常位于雄村組火山-沉積巖內，該異常區域南西側出露有大面積的侏羅紀角閃輝長巖，西部異常與Cu異常疊合較好，北東部及東部異常比較分散，但基本位于Cu異常范圍內；③ Ag異常面積較小，主要分布在研究區中部及西部，另在中部偏北東區域以及西部區域有小面積橢圓狀異常呈星散狀分布(圖2(c))，其濃集中心基本與Au異常濃集中心疊合，異常區域與Au異常套合較好；④ Pb異常主要分布在研究區中部(圖2(d))，濃集中心基本與Au異常濃集中心疊合，其外帶呈半環狀分布在Au異常外帶邊緣，在中部偏北東區域有小面積橢圓狀異常呈星散狀分布；⑤ Zn異常主要分布于研究區中部以及南部偏中區域(圖2(e))，分別位于侏羅紀角閃輝長巖的北東側及南側，基本位于雄村組火山-沉積巖地層內，其中部異常區域分布特征與Pb相似，南部偏中區域異常較為分散，呈星點狀分布。

2.2 土壤元素參數統計特征

通過對比雄村礦區元素組合特征[1,13]，選取雄村礦區外圍1∶10 000土壤地球化學測量Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素作為研究對象，利用Excel、SPSS軟件統計研究區土壤樣品中Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素含量原始數據的均值、標準離差、最大值、最小值、變異系數、中位數、濃度克拉克值參數特征(表2)。

表2 研究區土壤元素統計參數Tab.2 Statistical parameters of soil elements in research area

數理統計顯示：研究區Cu、Au、Ag、Pb元素變異系數大于1.5，為強變異型元素，Zn的變異系數處于1到1.5之間，為變異型元素，說明Cu、Au、Ag、Pb元素離散程度大，分布極不均勻；Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素的濃度克拉克值均大于1，說明這些元素均具有一定的局部富集能力，尤以Au元素最為強烈，Cu元素次之。綜上所述，可知研究區Cu、Au元素分異性強，離散程度大，富集能力強。

2.3 多元統計分析

2.3.1 相關分析

用SPSS軟件對研究區土壤樣品測試數據進行相關分析[20]，得出相關系數矩陣(表3)，本次相關分析樣本數3 720，在置信水平取0.01時，相關系數臨界值為0.042。由表3可知，Cu與Au、Ag、Pb、Zn均表現為顯著相關，尤其是Cu與Au 之間的相關系數達到0.641，表明二者在成礦過程中有一定的地球化學聯系，Au與Ag、Pb、Zn也表現為顯著相關， Ag與Pb、Zn之間相關系數分別為0.406和0.392也代表顯著相關性， Pb與Zn之間相關系數達到0.687，表現為極顯著相關，說明二者可能為相似地球化學背景的產物。綜上所述，認為Ag-Pb-Zn元素組合與Cu、Au元素成礦的地球化學關系密切。

2.3.2 聚類分析

利用Excel、SPSS軟件對研究區Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素土壤測量原始數據經標準化處理后，進行R型聚類分析[20-21]，得出其聚類分析譜系圖(圖3)。由圖3可知，當歐氏距離大于5時，土壤樣品測試5種元素可分為Pb-Zn、Ag和Cu-Au三類元素組合；當歐氏距離大于22時，土壤樣品測試5種元素可分為Ag-Pb-Zn元素組合和Cu-Au元素組合。綜上所述：Cu、Au分群為一組，說明研究區Cu、Au元素可能存在共生或伴生關系；Ag、Pb、Zn分群為一組，說明研究區可能存在中低溫熱液成礦作用，其中Pb-Zn與Ag又分別產于不同的地球化學背景中。

表3 研究區土壤分析元素相關矩陣Tab.3 Correlation matrices of soil analysis elements in research area

圖3 研究區土壤元素R型聚類分析譜系圖Fig.3 R-type cluster analysis dendrogram of soil elements in research area

2.3.3 因子分析

利用SPSS軟件對研究區所有的土壤樣品測試結果進行主成分變量的R型因子分析[21-22](表4)。

由表4可知：F1因子的方差貢獻率已超過50%，可以作為綜合主因子來表征研究區元素數據的綜合信息，同時選取特征值大于1的F2因子作為后續公共因子進行分析；F1因子所代表的元素組合為Ag-Pb-Zn，方差貢獻率53.604%，F2因子所代表的元素組合為Cu-Au，方差貢獻率20.47%；說明研究區土壤中主要富集Ag、Pb、Zn元素，反映了主成礦元素Cu、Au的指示元素富集特征。結合單元素異常特征、相關分析以及聚類分析，確定研究區元素組合為Cu、Au元素組合和Ag、Pb、Zn元素組合，Ag、Pb、Zn可以作為研究區內主成礦元素Cu、Au的找礦指示元素。

表4 研究區土壤元素R型因子分析結果Tab.4 R-type factoring analysis results of soil elements in research area

圖4 研究區土壤元素綜合異常圖Fig.4 Comprehensive anomaly map of soil elements in the study area

2.4 綜合異常評價

綜合研究區各元素參數統計特征、單元素異常特征、多元統計分析結果以及雄村礦區外圍地質特征，以異常套合好、元素組合與礦產或地質體關系密切為原則，在單元素異常圖基礎上，劃分出3個以Cu、Au為主的綜合異常區(KM01、KM02、KM04)和1個以Au為主的異常區(KM03)(圖4)：

1)KM01綜合異常以Cu、Au異常為主，區內Cu、Au、Ag、Pb、Zn異常套合好，出現Cu、Au三級濃度分帶，濃集中心疊合好，Cu異常均值365.7×10-6，異常面積為約0.34 km2，最大值1 093.6×10-6，異常襯度4.31；Au異常均值105.9×10-9，異常面積約0.52 km2，最大值485×10-9，異常襯度4.07。該區域出露有始新世石英閃長巖、雄村組凝灰巖，并且可見一條平移斷層和一條性質不明斷層分布，該區域未見礦化體出露，但地球化學條件良好，推斷深部可能存在礦化體。

2)KM02綜合異常以Cu、Au為主，區域內Cu、Au異常疊合性好，異常強度高(主要為Cu異常)，Cu異常均值315.9×10-6，異常面積為約1.22 km2，最大值4 541×10-6，異常襯度3.72；Au異常均值89.8×10-9，異常面積約0.42 km2，最大值485×10-9，異常襯度3.45。該異常區內有雄村組凝灰巖以及侏羅紀角閃石英閃長玢巖出露，并且發育有鉀硅酸鹽化、硅化等蝕變，在該區域東側發現雄村III號銅金礦體，礦體長約500 m，寬約600 m，厚度最厚可達200 m，出露面積為0.3 km2，北西-南東走向，含礦圍巖為角閃石英閃長玢巖；區域內地質條件與雄村III號礦體成礦地質條件相似，Cu元素異常分布于雄村III號礦體西側，可能是由雄村III號礦體向西延伸引起，具有尋找Cu-Au礦的潛力。

3)KM03綜合異常以Au、Ag、Pb、Zn為主，濃集中心明顯且基本重合，異常強度高，Au異常均值284.6×10-9，異常面積約0.59 km2，最大值8 560×10-9，異常襯度10.9；Ag異常均值2.75×10-6，異常面積約0.58 km2，最大值38.4×10-6，異常襯度7.86；Pb異常均值727.4×10-6，異常面積約1.18 km2，最大值18 053×10-6，異常襯度18.19；Zn異常均值621.9×10-6，異常面積約0.85 km2，最大值2 754×10-6，異常襯度4.15。該區域位于雄村組火山-沉積巖地層內，西側出現北北東走向的平移斷層，南西側出露有侏羅紀角閃輝長巖，并且發育有高嶺土化、硅化、青磐巖化以及絹云母化等蝕變特征，區域內出露有礦化體露頭，7個探槽和1個鉆孔揭露異常區中部礦化體長約600 m，寬約50 m，北東部礦化體長約200 m，寬約20 m，深部巖石巖性主要為角閃石英閃長玢巖的角巖，發育有黃鐵礦化、黃銅礦化、褐鐵礦化以及孔雀石化，元素異常圍繞已揭露礦化體分布；通過判斷該異常區的地質條件、地球化學條件，推測該異常區深部可能存在礦體。

4)KM04綜合異常以Cu、Au、Ag為主，區域內Cu、Au、Ag、Zn異常套合好，強度高，Cu、Au、Ag濃集中心重合，Cu異常均值739.1×10-6，異常面積為約0.25km2，最大值13 221×10-6，異常襯度8.69；Au異常均值487.3×10-9，異常面積約0.25 km2，最大值4 834×10-9，異常襯度18.7；Ag異常均值1.48×10-6，異常面積約0.98 km2，最大值6.37×10-6，異常襯度4.23。該區域出露雄村組火山-沉積巖(矽卡巖化凝灰巖)、始新世石英閃長巖以及輝長巖，異常區西側出現北西-南東向的逆沖斷層，附近有黃鐵礦化、黃銅礦化發育，矽卡巖化凝灰巖上出露有礦化體，7個探槽和1個鉆孔揭露礦化體長約650 m，寬約150 m，深部可見矽卡巖化、硅化、青磐巖化，發育有黃鐵礦、褐鐵礦和孔雀石，Cu、Au元素異常濃集中心位于礦化體上。結合該區域地質條件、地球化學條件判斷，可能存在矽卡巖型銅金礦床。

3 結語

通過對研究區1:10 000土壤地球化學樣品測試數據多元統計分析，再結合研究區各單元素異常特征分析結果，確定Cu、Au元素為雄村礦區外圍的主成礦元素，Ag、Pb、Zn為主成礦元素的伴生指示元素；全區共圈出4處綜合異常區，并且初步工程驗證后有3處均發現礦(化)體，這表明土壤地球化學測量能進一步明確找礦方向，縮小找礦范圍，對于區內進一步開展找礦工作具有一定的借鑒意義。