大型復雜區域礦山的地球化學特征及找礦前景

任志翔

（甘肅省地質礦產勘查開發局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

礦山地球化學特征即對礦山土壤進行化學測量，通過測量元素在地質體中的分布確定礦體聯系，對礦體的分散富集規律進行分析并解釋評價地球化學異常。礦山地球化學特征通常被應用到大型復雜區域礦山的找礦工作中，找礦人員通過區域地球化學特征分析區域內成礦元素地球化學異常，從而快速有效地縮小找礦靶區，圈定異常形態并查找異常來源，科學合理地進行找礦工作[1]。

大型復雜區域礦山往往勘查區殘坡積物覆蓋嚴重，且地層出露和構造發育復雜，致使勘查工作發展較為困難，通過土壤地球化學取樣結果研究土壤中的微量元素，研究礦山地質地球化學特征，探討礦山地球化學特征所蘊含的成因意義，以此了解大型復雜區域礦山的深部構造。對礦山地球化學特征進行分析時，主要對地球化學特征的統計特征、組合特征和異常特征進行分析，掌握礦山地質體元素，掌握其礦山構造環境、源區性質和成巖方式等，為此對大型復雜區域礦山的地球化學特征及找礦前景進行分析，為大型復雜區域礦山找礦提供新思路。

1 大型復雜區域礦山的地球化學特征

1.1 元素含量組合特征

礦山地球化學特征的土壤元素含量基準值可以通過富集系數來體現，與本區各元素的平均值相比能夠富集系數的大小分為四級，富集系數小于0.8的化學元素為貧化元素，系數在0.8～1.2之間為背景元素，系數在1.2～1.6之間為弱富集元素，系數大于1.6為富集元素。大型復雜區域礦山中的貧化元素大多為放射性元素，一般存在于例如獨居石、釷石以及榍石類的酸性巖石中，酸性花崗巖的副礦物中同樣存在貧化元素[2]。其大型復雜區域礦山表層土壤的重要元素地球化學統計特征如下表所示：

表1 富集元素地球化學統計特征

將上表所示重要元素的分析數據進行標準化處理，元素之間的距離可以通過歐幾里德距離進行測量，從而計算出化學元素的類間距離。根據各元素地球化學特征統計結果，可以按照相似系數大于0.5將以上化學元素分為兩類，分別為與礦山開采和選排有關的元素，以及與礦山地質構造、巖性以及土層厚度有關的元素。其中Co、Se、F、Cu等化學元素與礦山開采和選排有關，且相關性較好能夠反應出與礦山開采的直接關系[3]。而Sb、Ge、As等化學元素主要體現大型復雜區域礦山的開采選排、地區巖性特征以及人為活動影響，如Ge元素在礦山區域內顯負異常，但在區域周圍為正異常和高背景，主要原因是地區空間分布不均勻導致的元素貧化流失，而Sb元素受巖性和土壤類型的影響較大，從而區分出復雜區域礦山的棕壤、褐土等土壤類型。而稀土元素之間和元素相似系數在0.8以上，通常為微量元素，其分布受區域巖石背景控制與稀土有相似的地球化學行為，具備相似的地球化學性質，可以通過微量元素的地球化學統計反映大型復雜區域礦山的成因信息。其微量元素地球化學統計特征如下表所示：

表2 微量元素地球化學統計特征

根據大型復雜區域礦山表層土壤的微量元素，可通過其元素在礦石中的組合差異判斷礦床類型，例如鑰礦以Be、Mo組合為主，鉛鋅礦石以W、Ag、Sn組合為主等，并且由于晶胞系數小的微量元素能夠優先進入到礦石晶格中，礦物形成溫度越高，其元素組合比值越大，以此判斷礦石礦床類型。

1.2 元素分布特征

大型復雜區域礦山的河流水系主要富集Ag、Mn、Zn等元素，其中與成礦有關的元素受巖層影響，礦區及其下游水系沉積物中都分布有較大和極高的含量，并且流域水系沉積物地球化學不明顯，而在礦山水系上游的對比區段則沒有下游化學元素的高含量值，與富集元素相比，主要包含W、Ag等微量元素，稀土元素和稀有分散元素也會出現局部小范圍高值，另外在大型復雜區域礦山水系沉積物中，成礦元素及其主要伴生元素在水系沉積物中的含量遠要高于背景區的含量，且有許多元素超標[4]。而在元素在礦山垂向剖面的分布中，Co、Hg等元素在礦山附近剖面中含量大于尾礦剖面，Se、Cr、Zn等元素在尾礦壩剖面中含量大于選礦廠剖面，并且其元素含量會隨礦山區域深度變化，在剖面中的分布會越來越均勻，當礦山土壤類型pH值均介于8～9之間呈堿性時，元素分布均勻程度隨深度變化較小，且同一剖面內，不同元素含量會隨礦山區域深度加深其分布變化趨向一致，而As、Cr這兩種元素深度影響較小且分布含量整體垂向變化不大。

除此之外，Zn、Cu等元素在礦山剖面中含量要高于尾礦附近剖面，并具有相似的變化趨勢，而As、Hg等元素在尾礦附近剖面中的含量稍高于礦山附近剖面，并且在地質層0cm～30cm深度內含量較高，以30cm為分界點含量則明顯降低。

2 找礦靶區判斷準確

根據大型復雜區域礦山的地球化學特征，掌握礦山地質層元素組合特征表現出的規律性，在異常分類、評序及對各綜合異常推斷解釋與評價的基礎上，圈出區域內的地球化學異常，使礦層分布位置判斷更為精確。并且找礦人員可以根據區域內化學元素的異常，對礦層元素組合特征、主元素規模以及異常地質成礦條件進行判斷，并結合區域異常內已發現的礦床和礦化線索等進行綜合類比，不僅能夠準確判斷礦層分布位置，還可以對大型復雜區域礦山的找礦靶區進行不同級次的劃分[5]。具體劃分標準如下表所示：

表3 找礦靶區等級劃分

如上表所示，成礦地質條件非常有利，即大型復雜區域礦山已有一定的成礦事實或礦化線索，其礦產資源潛力大且可優先安排異常查證工作的異常，而成礦地質條件有利表示有預測依據和一定的找礦潛力的異常，成礦地質條件比較有利表明礦山具有成礦條件。

因此工作人員在進行地球化學找礦過程中，要根據地球化學異常的區域分布特征確定礦層分布位置，并結合地質構造和成礦條件，對礦山地球化學異常較密集區域的成礦優越性進行判斷。

3 結語

根據礦山地質層的地球化學特征，則能夠對大型復雜區域礦山的礦產資源的分布位置、地質構造和成礦條件進行準確判斷，提高了地質找礦的工作效率。并且地球化學找礦方式對礦山區域內的污染較小，降低找礦難度的同時，還能夠減少礦山的污染程度。