土壤地球化學測量在金礦的應用

李登榜，付 男

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

目前地球化學找礦廣泛應用于地質勘查中[1-4]，20世紀60年代至今，甘肅東金灘先后開展過1:20萬紅柳園幅水系沉積物測量以及1:5萬土壤測量以尋找鉛銅礦為主的化探普查工作，圈出了多處銅、鉛異常。2017年～2018年甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院在該區開展了1:1萬土壤測量工作，圈定綜合異常10處，獲得了一批新的找礦信息。經地質和工程控制，目前已圈定多條金礦(化)體，取得了找礦新突破。

1 地質概況

1.1 區域地質概況

工作區大地構造位置屬塔里木板塊北緣北山裂谷帶，處于方山口～廟廟井～雙鷹山早古生代裂谷裂陷帶與古堡泉～柳園～金場溝晚古生代裂谷帶兩個三級構造單元的結合部位，屬花牛山～金場溝金銀鉛鋅鎢鉬等多金屬成礦帶西段。區內遭受侵入巖穿插和斷裂構造破壞，出露地層略顯破碎，各時代地層均勻分布。工作區及鄰區巖漿活動頻繁，侵入巖類型較為齊全，巖脈相對發育。尤其是志留紀、石炭紀、二疊紀等巖漿活動較發育，見有多處呈巖株狀產出的中酸性侵入體分布。

1.2 礦區地質概況

1.2.1 地層

工作區地層不發育，僅發育第四系沖積砂礫石（Qhal）、殘破積物（Qheld）。

沖積砂礫石（Qhal）多沿現代河流呈帶狀展布，現在均為干涸的河道，常年不見流水，僅在雨季有季節性流水，在支溝溝口見有小型洪積扇體。堆積物成份以砂和礫石為主，分選差，磨圓差，未固結，分布較小，松散堆積，厚度一般數十厘米。其上多被風成砂、風化花崗巖碎塊覆蓋，局部深溝中常見新鮮花崗巖出露。

殘破積物（Qheld）沿河流、沖溝兩側及平灘負地形呈帶狀分布，成份以砂土、亞砂土及少量的角礫碎塊組成，呈松散堆積，厚度一般10cm～40cm，局部厚度達到60cm。殘破積層中發育堿質晶體，遍布整個殘破積層，一般在地下10cm～20cm處最為發育。

1.2.2 侵入巖

工作區內侵入巖發育，侵入巖的形成時間為均為石炭紀。整體以斑狀二長花崗巖為主，構成礦體的圍巖；正長花崗巖、角閃石石英閃長巖、石英閃長玢巖、角山輝長巖多呈巖脈、巖株狀分布，面積較小。根據相互之間接觸關系，大致判斷其侵入順序如下：（二長花崗巖、石英二長閃長巖、角閃石石英閃長巖、正長花崗巖、花崗閃長巖）→（石英閃長玢巖脈、閃長玢巖脈、角閃輝長巖脈）→正長花崗巖脈。

1.2.3 構造

工作區褶皺構造不發育，僅斷裂構造發育，區內有10條斷裂構造，其中含礦斷裂有7條，F3、F4、F5、F6、F7、F8、F10斷裂帶內石英脈品位最低為0.3×10-6。其余3條斷裂不含礦。

2 土壤測量的工作方法技術

2.1 測網布設及樣品采集

測線方向為南北向，垂直控礦斷裂及礦體的走向（EW向）。測網實行規則網，采用100×40m網格。根據《土壤地球化學測量規程》(DZ/T0145-2017)、《地球化學普查規范》（DZ/T0011-2015）規定的新疆東天山及準噶爾盆地周邊、甘肅北山、內蒙古中西部、寧夏和呼倫貝爾市西部等干旱荒漠戈壁殘山景觀區為-4～+20目。因此，土壤測量采用-4～+20目截取粒級。

2.2 分析測試

土壤樣品分析測試由甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院實驗室完成，分析了Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo、Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg等12元素，樣品測試結果的質量可靠。

3 土壤地球化學特征

3.1 元素的富集特征

Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo、Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg等12元素的最大值（表1）遠大于北山地區的背景值，尤其是主元素Au的最大值達到11.2×10-6。

通過東工作區的豐度估計值（X）與北山地區各該元素均值（Xc）的比值X/Xc，判定各元素在本地區中離異傾向。與北山地區相比的相對豐度，按地球化學背景場X/Xc（表1），將工作區元素分為以下背景場元素：

高背景（X/Xc≥1.3）元素 ：Ag、Au、Mo、Sn、W。

正常背景（1.0≤X/Xc＜1.3）元素：As、Cu、Hg、Pb、Sb、Zn。

低背景（X/Xc＜1.0）元素：Bi。

由此可見，工作區內的Ag、Au、Mo、Sn、W元素明顯要比北山地區背景值高，是區內有利成礦元素。

表1 元素參數特征統計表

單位：Hg、Au為10-9，其它為10-6

3.2 元素組合特征

3.2.1 R型因子特征

在12種元素相關矩陣的基礎上進行因子分析，截取各因子特征根較大、累計貢獻率達85%作為主要因子。前4個因子特征值、主要載荷元素及其載荷值見表2、圖1。

圖1 工作區因子得分圖

F1因子，占總體方差的19.47%，由Pb、Zn、Mo元素組成，為中低溫熱液活動元素，正高值域空間主要沿著區內F1、F2斷裂分布，負高值域空間主要分布于礦區北側的角閃石石英閃長巖體內，總體反映了Pb、Zn、Mo在角閃石石英閃長巖中虧損，在二長花崗巖內富集的特征。

F2因子占總體方差的20.17%，由Bi、Cu元素組成，為中高、中低溫熱液元素，正高值域空間主要分布于二長花崗巖體內部，負高值域空間主要分布于礦區西北部的角閃石石英閃長巖內，總體反映了二長花崗巖內富集Bi、Cu。

F3因子占總體方差的20.90%，由Au、Ag元素組成，正高值域空間主要沿著斷裂帶分布，其次在礦區西北部的角閃石石英閃長巖內也有分布。負高值域空間主要分布于斷裂之間的二長花崗巖體內，反應巖體中Au、Ag虧損，斷裂附近富集的特征，暗示了成礦熱液的來源與斷裂構造密切相關。

F4因子占總體方差的14.55%，由As、Sb元素組成，為低溫元素，正高值域空間僅分布沿著斷裂帶分布，尤其是F1、F2斷裂附近更富集，負高值域主要分布于礦區西北角的角閃石石英閃長巖內，在二長花崗巖內也有存在負高值。總體反映了As、Sb元素與斷裂關系密切的特征。

圖2 R型聚類分析譜系圖

F5因子占總體方差的10.86%，由Hg元素組成，為低溫元素，正高值域空間較少。

F6因子占總體方差的14.02%，由Sn、W元素組成，為高溫元素，正高值域空間在勘查區南側沿著斷裂帶分布，在勘查區西北側沿著角閃石石英閃長巖分布，尤其是F1斷裂附近更富集，負高值域分布于斑狀二長花崗巖內。總體反映了Sn、W元素與斷裂、角閃石石英閃長巖關系密切的特征。

表2 勘查區主要因子特征值特征表

3.2.2 R型聚類特征

利用R型聚類分析方法，在剔除分布無規律的Hg元素后，剩余的11種元素在γ=0.3的相關水平上，明顯分為兩大聚類（圖2）。

第一簇：是勘查區內主要地質環境與成礦的家族，它是包括侵入巖和斷裂構的一個大族。在γ=0.83相關水平上，Au、Ag相關性好，是一套中低溫元素為主，主要反映了區內侵入巖、斷裂構造的元素富集特征，與F3因子反映的情況基本一致。在γ=0.48相關水平上，Bi、Cu加入的該組合，反映區內二長花崗巖的發育，與F2因子反映的情況相吻合。在γ=0.36相關水平上，As和Sb加入該組合，反映Ag、Au礦化與斷裂構造相關性較強。

第二簇：在γ=0.37上，分為Pb、Mo、W和Zn，主要反映了礦區內的二長花崗巖等侵入體，Ⅱ2亞簇為Zn，主要反映斷裂構造發育，與F1因子反應的情況一致。主要反映測區內的酸性侵入巖。

3.3 異常的圈定

由于分析數據中有特高值和特低值，為合理確定異常下限值[6-9]，異常下限的確定采用剔除法進行剔除。按+2S計算異常下限計算異常下線，圈定單元素異常127個，Au單元素異常17處，圈定綜合異常10處。

4 異常查證

對工作內圈定的所有綜合異常均進行了踏勘檢查，對HT1、HT2、HT3、HT4、HT5、HT9綜合異常布置了10條土壤剖面，以進一步對異常進行驗證、確定異常位置。異常查證工作，共采集土壤樣品118件，化學樣53件，土壤剖面長度1.9km（圖3）。具體查證工作如下：

圖3 工作區異常查證工作圖

針對HT1異常部署了2條土壤剖面，異常重現，且新發現石英脈一條，地表采集了化學樣，撿塊樣品位為0.55×10-6。

HT2、HT4異常地表各部署了1條土壤剖面，異常重現，地表零星發現石英脈，延長不到40m，規模較小，撿塊樣品位較低。

HT3異常西側地表部署了6條探槽，發現了Au3礦體；異常區西側部署了3條土壤剖面，新發現含金石英脈一條，地表撿塊樣品Au位為0.55×10-6。

HT5異常地表施工槽探工程，并在HT5異常西側部署了2條土壤剖面，異常重現。HT5異常區東側發現了Au5礦體，礦體品位較高，具有一定的延伸。

HT6異常區施工了槽探工程，異常南側新發現了Au4、Au6礦化體，品位最高為0.82×10-6。

HT7、HT8、HT10異常區由于覆蓋較淺，且有前人施工的槽探工程，因此僅開展了地表檢查踏勘工作，在前人施工的探槽內取樣，Au品位較低，最高不到0.3×10-6。

HT9異常地表布置了1條土壤剖面，異常未重現，未發現有石英脈、蝕變帶。

5 結論

（1）工作區內的Ag、Au、Mo、Sn、W元素明顯要比北山地區背景值高，是區內有利成礦元素。

（2）元素相關性分析顯示主成礦元素Au與Ag、Bi、Cu、As和Sb元素相關性好，主要反映了區內侵入巖、斷裂構造的元素富集特征，Ag、Au礦化與斷裂構造相關性較強。

（3）通過對圈定的10處綜合異常進行常查證，HT1、HT3、HT5、HT6均發現礦化體，尤其是HT3、HT5異常具有進一步開展勘查工作的潛力，實現了找礦突破。