甘肅北山土墩泉地區(qū)土壤測量采樣粒級方法試驗(yàn)

楊瑞東，張衛(wèi)民，賈新勇，賈 軒

（甘肅省地礦局第二勘查院，甘肅 蘭州 730020）

研究區(qū)位于甘肅北山西南部，區(qū)內(nèi)植被稀少，水源匱乏，人煙稀少，交通不便，基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作程度相對較高，2016年甘肅省地礦局第二勘查院承擔(dān)的《甘肅省肅北縣土墩泉-熱水泉地區(qū)1：5萬礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查》項(xiàng)目在區(qū)內(nèi)開展了1：5萬水系沉積物（土壤）測量工作，并選取區(qū)內(nèi)的青石泉金礦點(diǎn)在其周圍開展土壤粒級試驗(yàn)工作。

1 粒級實(shí)驗(yàn)選區(qū)

粒級實(shí)驗(yàn)區(qū)位于研究區(qū)內(nèi)的青石泉金礦點(diǎn)周圍，1：20萬化探測量圈定綜合異常編號為Hs-8，主要異常元素為Au，As，Sb，其中Au異常面積約11.26km2，平均值16.2，襯度2.05，發(fā)育內(nèi)中外帶，濃集中心較為明顯。

異常區(qū)內(nèi)出露地層為前長城系青石泉組，主要發(fā)育一套混合巖系，巖性為條帶狀混合巖、眼球狀混合巖；北東向斷層及近東西向斷裂從異常區(qū)南部穿過，青石泉金礦點(diǎn)位于工區(qū)北東側(cè)，異常與礦點(diǎn)對應(yīng)較好，找礦指示意義較好。

2 土壤層剖面結(jié)構(gòu)

采樣點(diǎn)布設(shè)：在青石泉金礦點(diǎn)附近2Km2范圍內(nèi)的按照半規(guī)則網(wǎng)布置土壤采樣點(diǎn)16處，點(diǎn)距450～500之間。

采樣層位：研究區(qū)位于甘肅北山南帶，區(qū)內(nèi)干燥度介于5～15之間（康明，《北山戈壁荒漠景觀1：5萬地球化學(xué)測量方法研究》），降雨量少，蒸發(fā)量大，風(fēng)沙多，是典型的干旱荒漠區(qū)，土壤發(fā)育極不完善，形成了土層薄、砂礫多的沙土、亞沙土、砂礫層與風(fēng)成沙混合的疏松物土壤剖面。綜合北山剝蝕戈壁區(qū)和堆積戈壁區(qū)景觀條件下土壤剖面的特征，研究區(qū)內(nèi)土壤剖面結(jié)構(gòu)從表層向下依次為：黑色礫幕→孔泡結(jié)皮(鈣積層)→黃色沙土層→含土沙粒層→粗纖維狀石膏層→砂礫層互層（圖1）。

從此可以看出，戈壁荒漠區(qū)的土壤剖面與東部正常土壤剖面相差懸殊，難以區(qū)分出典型的A、B、C層，剖面中大多為沖洪積沉積物，以沙土和礫石相間互層分布，并混有風(fēng)成沙。

圖1 研究區(qū)土壤剖面結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)發(fā)育土壤剖面結(jié)構(gòu)特征，總結(jié)認(rèn)為區(qū)內(nèi)風(fēng)成砂、鹽積層、鈣堿層較為發(fā)育，土壤測量采集樣品時應(yīng)該去除上述成分采集土壤層內(nèi)的殘坡積物（C層），層位發(fā)育深度多為30cm～60cm，最深達(dá)到100cm；采樣物質(zhì)以砂礫碎屑為主。

圖2 土壤粒級元素綜合異常圖

3 篩選優(yōu)勢粒級

在試驗(yàn)選區(qū)內(nèi)設(shè)計的16個樣點(diǎn)處采集土壤樣品，每個樣點(diǎn)按照-4～+10目、-10～+20目、-20～+30目、-30～+40目、-40～+60目五個粒級分別過篩裝袋，且采用5個子樣組合而成，每件樣品重量均不得少于200g，共計80件樣品。

3.1 分析數(shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)計算

將區(qū)內(nèi)采取的80件土壤樣品送測試單位分析Fe、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Cd、Sn、W、Mo、Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg共17種元素。將分析結(jié)果按全域和各粒度分別進(jìn)行了統(tǒng)計，計算相關(guān)地化參數(shù)。

地球化學(xué)特征：統(tǒng)計計算全域和各地層的平均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)離差（δ）、變異系數(shù)（CV）等；運(yùn)用迭代剔除法，逐步剔除使剔除的數(shù)據(jù)符合＜±3δ的要求，所余數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布后，計算背景平均值（0）、標(biāo)準(zhǔn)離差（δ0）、變異系數(shù)（CV0）、富集值（Kk0）及疊加值（D）（表1）。

異常下限值的確定：T=Cv0+Kδ0（K=1）求出各元素異常下限值，其中Au為2.0×10-9、Sb為24×10-6、Ag為56×10-9、Cu為40×10-6、Pb為37×10-6。

表1 全域地球化學(xué)主要元素特征表

3.2 測試數(shù)據(jù)多元統(tǒng)計分析

根據(jù)元素測試分析數(shù)據(jù)進(jìn)行R型聚類分析，可將元素分為兩大類：第一大類：Au、As、Hg、Ag、Sb等與中低熱液石英脈型金礦點(diǎn)關(guān)系密切，Cu、Pb、Zn、Ni、W、Bi、Mo、Sn等與礦區(qū)出露的花崗巖、花崗閃長巖、流紋巖等巖體有關(guān)。

根據(jù)聚類分析結(jié)果對中低溫的Au、As、Sb、Hg的元素組合和高溫的W、Sn、Bi、Mo的元素組合，針對其不同元素的不同粒級含量進(jìn)行分析對比，可以看出Au、As、Sb、As、Hg在-10目～+20目土壤粒級中含量較高，而在-20目～+60含量降低趨勢較為明顯。W、Sn、Bi、Mo在-10目～+30目粒級中含量較高，而在-20目～+60含量降低趨勢較為明顯。

樣品、元素含量、粒級三者之間關(guān)系圖將各個樣品的測試分析結(jié)果按照17種元素組合后，以采樣位置為X軸，采樣粒級孔徑D的對數(shù)log2D為Y軸，元素含量為Z軸，運(yùn)用mapgis軟件制作元素組合異常圖（圖2）。

通過對分析結(jié)果統(tǒng)計，各主要成礦元素Fe、Zn、W、Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg等元素在-4目～+30目以下粒級有較高的最大值、變異系數(shù)、濃集值，尤其Fe、W、Au、Ag、As、Bi、Hg在-10目～+20目粒級，更為明顯。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

試驗(yàn)區(qū)與原1：20萬化探異常對比，本次試驗(yàn)區(qū)中主成礦元素Au有重現(xiàn)其襯度與最大致相近。由于粒級試驗(yàn)樣品的數(shù)量較少，并且沒有形成面積性的結(jié)果，所以在與原1：20萬異常強(qiáng)度比較沒有明顯的增高，但異常的重顯性說明本次粒級試驗(yàn)的效果是可行的。

根據(jù)17種地化元素16件樣品的5個粒級試驗(yàn)結(jié)果。

Fe、Zn、W、Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg等9種 元 素適宜的粒級為-4目～ +30目，F(xiàn)e、W、Au、Ag、As、Bi、Hg等7種元素適宜的粒級為-10目～+20目，Cr、Co、Pb、Ni等4種元素對粒級依存度不高，在-4～+60目各粒級段都有富集現(xiàn)象。考慮到風(fēng)成砂的干擾，最終確定本區(qū)土壤測量采樣優(yōu)勢粒級為-4目～+20。