贛南青塘地區土壤沉積物地球化學特征及找礦方向

薛盈杉 袁慧香 賀根文3

（1.中國地質大學（北京）信息工程學院，北京100083；2.中國地質調查局發展研究中心，北京100037；3.江西省地質礦產勘查開發局贛南地質大隊，江西贛州341000）

贛南地區素有“世界鎢都”和“稀土王國”的美譽。長期以來，均以特有的石英脈型黑鎢礦和風化殼離子吸附型稀土礦為其找礦重點［1-2］。江西于都地區銀坑礦田是贛南著名的礦產資源產地，受到業內廣泛關注［3］。于都銀坑—寧都青塘多金屬礦集區位于贛粵閩隆起雩山成礦帶之寧都—于都坳陷，東與武夷成礦帶相鄰，是贛南罕存的重要銀金鉛鋅銅多金屬礦集區［1］。土壤地球化學測量是一種直接、快速、有效尋找淺覆蓋區礦體的勘查方法［4-7］。為進一步明確找礦方向、縮小找礦靶區，本研究選擇寧都青塘地區高陂水庫西側區域進行1∶1萬土壤地球化學測量工作，通過各元素的地球化學參數測量信息，結合區內地質構造、侵入巖性、1∶1萬高精度航磁異常，圈定綜合異常區域，為后續地質找礦、成礦遠景分析、成礦規律研究提供地球化學數據支撐。

1 區域地質概況

研究區位于“永—梅—會”重點勘查片區西北部、南嶺EW向構造帶東北部［8］、永—梅—會成礦亞帶西北部［9］，大地構造位置處于贛南東部于都銀坑—寧都青塘燕山期構造盆地南段［10］、武夷塊體與羅霄塊體的交接帶上（圖1）［11］。

區內主要出露中—晚南華世地層，新元古代沙壩黃組中段、下段分布于研究區東南大部分區域，主要巖性組合為中細粒變質長石石英砂巖、不等粒變質巖屑雜砂巖、粉砂質板巖、絹云千枚巖，夾含磁鐵絹云千枚巖、弱含碳絹云千枚巖等。新元古代上施組上段分布于研究區西北角，主要巖性組合為中細粒變質長石巖屑砂巖、不等粒變質巖屑石英雜砂巖、粉砂質板巖、絹云千枚巖、變質沉凝灰巖、凝灰質砂巖、凝灰質粉砂巖等。研究區內已知的礦產主要為銅、鉛鋅，目前已查明的礦點有研究區東南側的三公坑銅礦點以及西南部的臘樹下、新屋下鉛鋅礦點。

研究區歷經巖漿侵入和構造活動，區內構造相對復雜（圖2）。區內巖漿活動強烈，具有多階段、多期次侵入的特點，形成復式巖體［12］，以燕山早期中細粒—細粒黑云二長花崗巖最盛［13］，分布于研究區南部，是成礦的有利部位。區域構造以一系列逆沖斷層和多層復式褶皺構造為主［14］，褶皺多為NE向，基底褶皺多為NNW向，蓋層褶皺多為NNE向［15］。褶皺構造包括緊閉和寬闊褶皺兩種形態，前者主要發育在加里東期構造層內，后者發育于印支期構造層內［1］。區內斷裂構造方向各異，但主要為NE方向展布，為區內巖漿侵入、多金屬成礦提供了條件［16］。

2 研究區地球化學信息提取

2.1 樣品采集與元素分析方法

本研究1∶10 000土壤沉積物測量野外工作實際完成采樣面積5 km2，設計土壤地球化學測量樣點數共1 402個，其中，土壤地球化學測量設計網度為100 m×40 m，測線為SN向布設。采樣點主要分布于代表基巖風化形成的殘坡積物土壤，采樣深度一般在距地表30～50 cm深處的B層（淋積層）或C層（母質層）。采樣時避開上部黏土質、有機質和風積物質干擾，樣品主要為殘、坡積土的黏土、亞砂土、細砂土、粉砂土，質量為300～500 g，粒級為-10～+80目，過篩后正副樣干樣重均不少于150 g。最終采集了1 325件合格的基本樣品，平均采樣密度為265件/km2。

所有樣品經自然干燥、過篩等樣品加工處理后，送往江西金源有色地質測試有限公司實驗室進行測試分析。本研究采用泡塑富集—電感耦合等離子體質譜法對Au進行定量分析，采用垂直電極—發射光譜法對Ag、Sn進行定量分析，采用硅酸鹽巖石化學分析方法對Cu、Zn、Mo、W、Pb進行定量分析，采用氫化物發生法對As進行定量分析，采用離子選擇電極法對F進行定量分析。

2.2 元素地球化學統計特征

地球化學元素含量的高低，是一個地區地層、巖石、巖漿巖、構造、成礦帶分布特點的綜合反映［17］。為客觀反映研究區元素的地球化學分布特征，顯示地球化學的相關找礦信息，本研究選擇最小值、最大值、算術平均值、標準離差、富集系數、變異系數、地殼豐度等地球化學統計參數，利用SPSS 25.0軟件，對元素數據集進行統計分析，得到各項統計特征參數見表1。

注：Au含量單位為（×10-9）。

由表1可知：Cu、Zn、Mo、Sn、Pb、As、F、Au主要元素含量峰值整體較高，所有元素含量的算術平均值均大于我國東部大陸殼的豐度值，其中，Sn、W、As、Pb等元素含量的算術平均值均是我國東部大陸殼豐度的5倍以上，說明這些元素在區內平均含量較高，具有良好的成礦條件。根據元素分異型、富集程度評價相關標準［18-20］，上述元素的富集系數均大于1，表現為富集特征。其中，除了F、Zn屬于相對富集類、Cu屬于明顯富集類外，其余元素在研究區內均屬于強富集類。從各元素的變異系數可以看出，研究區內F和W分布相對均勻，屬于無明顯分異型；Zn呈弱分異型；Cu和Sn在研究區內表現為分異型；Pb、Ag、Mo表現為強分異型；As和Au則表現為極強分異型。將元素含量的算術平均值作為其背景值可以看出，Pb、Ag、Mo、As、Au等在研究區內具有較高的背景值，同時表現出了強富集、強分異的特征，這些元素在研究區內的局部富集趨勢明顯。高溫元素Sn和W的背景值與富集系數均較高，但其分異性欠佳。

2.3 元素組合特征

2.3.1 相關性分析

為了探究各元素之間的共生組合關系，利用SPSS 25.0軟件，對涉及到的10種元素的原始測量數據進行相關性分析（表2），各元素之間均呈正相關，其中元素相關性最大的為Zn-Pb、Sn-Cu、W-F 3組元素，相關系數分別為0.560、0.510、0.379，達到了0.01級別的顯著相關性。除此之外，Ag-Zn、Ag-Pb、Zn-Cu、Sn-W、Sn-Pb、Au-As呈較強的正相關性，相關系數為0.259～0.302。因此可以初步推斷出，Zn、Pb、Cu元素共生組合從而富集成礦的概率較高。

注：**表示在0.01級別（雙尾），相關性顯著；*表示在0.05級別（雙尾），相關性顯著。

2.3.2 R型聚類分析與因子分析

為了進一步探究各元素的地球化學特征與共生組合關系，本研究首先對研究區各元素的原始數據進行R型聚類分析，得到R型聚類分析譜系圖（圖3）。由圖3可知：當相關系數為0.3時，本研究所涉及的10種元素可以分為6組，分別為Cu-Sn、Ag-Pb-Zn、WF、Au、As、Mo。

對研究區測得的10種元素進行了因子分析，求出初始因子模型，根據因子分析結果（表3）可知，最終提取出特征值大于1的3個因子作為主成礦因子，且方差累計貢獻率達到52.590%，證明這3個主因子可以提供原始數據的大部分信息，可以代表全部元素的含量變化特征。本研究將同一因子的主要貢獻元素分為一種元素共生組合類型，根據正交旋轉得到的旋轉成分矩陣（表3）中各元素對主因子的貢獻程度與元素本身的性質，得到3組元素共生組合。其中，F1主因子代表Pb-Zn-Cu元素組合特征，屬于中高溫元素組合；F2主因子代表Mo-Sn-W-F元素組合特征，屬于研究區內高溫元素組合，反映與研究區內巖漿熱液活動相關的信息；F3主因子代表Au-Ag-As元素組合特征，屬于中低溫元素組合。

3 化探異常區圈定及評價

3.1 化探異常圈定

本研究采用迭代計算法確定所涉及元素的異常下限值（T），通過逐一剔除離群值后的數據集的算術平均值（X0）加上2倍標準差（S0）得到T值。異常下限以及二級濃度帶、三級濃度帶的取值按照1∶2∶4的比例進行劃分，同時考慮地球化學區、研究區礦產和礦化分布特征以及分析偏倚帶來的影響并作適當修正，根據研究區實際情況求得合理的異常下限值。結合研究區元素含量數據的基本特征以及元素的工業品位，進一步確定異常下限的使用值，并根據最終確定的異常下限值圈定單元素地球化學異常樣點及區域（表4）。結果表明：研究區內異常點數和異常面積較大的元素有Ag、Sn、As、Au等。

注：Au濃度單位為（×10-9），其他元素濃度單位為（×10-6）。

3.2 單元素異常分布特征

結合土壤各元素的測量結果、主要的地球化學參數值（表2）以及劃分出的異常下限值和濃度分帶值（表4），對研究區內Au、Ag、As、Mo、Sn、W、Pb、Zn、Cu、F這10種元素的異常分布特征和濃集特征進行了分析，得出主要成礦元素的單元素異常分布特征如圖4所示。

3.2.1 Au

Au的濃集區主要分布在研究區北部里田西側、南側和西南部，以及研究區中部長龍安及其南部，濃集中心和峰值明顯，存在顯著的三級濃度分帶。Au含量在研究區內的算術平均值為3.70×10-9，是我國東部大陸殼豐度的4倍；在研究區內的最高值為400.00×10-9，表明研究區內的Au成礦條件優越；在研究區內的富集系數為4.30，變異系數為3.46，屬于強富集類、極強分異型。

由圖4可知：研究區內Au異常多呈現SN或NNE走向，與研究區內構造方向一致。研究區內Au-5號異常為最佳異常區域，以長龍安為中心向南北兩側延伸，異常區包含126個異常點，異常區面積為 0.73 km2，平 均 值 達 到 13.11× 10-9，極 值 為116.00×10-9。

3.2.2 Ag

Ag含量高值區主要分布于研究區西北部，區域主要巖性為中—晚南華世沙壩黃組下段的變質雜砂巖與絹云千枚巖。在研究區內的極大值為4.14×10-6，平均值為0.21×10-6，其平均值是我國東部大陸殼的3.9倍，說明Ag在研究區內呈現出較明顯的富集特征。由圖4可知：位于西北部的Ag-1號異常為研究區內最佳單元素異常區域，異常區面積為1.43 km2，包含了299個異常點，元素含量均值為0.47×10-6，說明研究區西北部為Ag主要成礦區域，該區域具有良好的Ag找礦前提條件。

3.2.3 As

As為指示元素，其分布與Au具有較好的套合關系。由圖4可知：元素含量高值區位于里田西南部和南部，以及研究區中部長龍安及其南部，異常濃集中心明顯。As具有明顯的三級濃度分帶，研究區內含量最高值為449.30×10-6，算術平均值為15.90×10-6，全區背景值是我國東部大陸殼背景值的6.6倍。研究區內As元素的富集系數為3.61，變異系數為1.78，屬于強富集類、高分異型。

3.2.4 Mo

Mo是研究區內重要的找礦元素，Mo異常主要分布在研究區的3個區域，分別為東部過龍渡以北、中部新屋下以北和西側官坑以西，這些區域Mo濃集中心較為明顯，具有三級濃度分帶。Mo含量在研究區內的最高值為71.09×10-6，平均值為1.87×10-6，是我國東部大陸殼豐度的3.74倍。Mo富集系數為3.01，變異系數為1.49，屬于強富集類、中等分異型，成礦條件優越。

由圖4可知：新屋下以北和過龍渡以北都有一系列的單元素異常分布區域。其中，位于過龍渡北側的Mo-8號異常區，其南部可見近EW向的花崗巖脈展布，異常濃集中心也沿近EW向分布，與花崗巖脈展布方向相似；該異常區域面積為0.18 km2，包含了31個Mo異常點，異常區元素含量均值為7.73×10-6，異常清晰度為3.9，是研究區內的最佳Mo異常區。Mo-13號異常區位于新屋下與長龍安之間，區域呈近圓形展布，面積為0.10 km2，Mo異常點數有18個，異常區內的元素含量均值為7.47×10-6，異常清晰度為2.99，是僅次于Mo-8號異常的異常區域。Mo-15號異常位于Mo-13號異常西南側，呈不規則狀，面積為0.12 km2，Mo異常點數有18個，異常區內的元素含量均值為6.24×10-6，異常清晰度為2.49，是僅次于Mo-13號異常的異常區域。從空間分布特征來看，Mo的11～16號異常區互為整體，推測應為同一異常源引起。

3.2.5 Pb

由圖4可知：異常區主要分布于研究區東北部和北部，具有三級濃度分帶但分帶程度較弱。Pb含量在研究區內的最高值為1 920.00×10-6，算術平均值84.90×10-6，是我國東部大陸殼元素豐度的5.7倍；Pb富集系數為4.47，變異系數為1.23，屬于強富集類、中分異型，表明研究區內Pb具有較為優越的成礦條件。

3.3 元素組合異常分布特征

根據元素的因子分析結果（表3），對10種元素進行分組并計算各組元素在每個采樣點所對應的因子得分，進一步繪制出組合因子得分異常圖，得到不同元素組合的異常分布情況（圖5）。分析圖5可知：主因子F1代表以Pb-Zn-Cu組合為特征的中高溫硫化物成礦階段，反映了中高溫成礦元素的親緣性，該組合因子異常區主要位于研究區中北部早禾坑一帶；F2因子代表的Mo-Sn-W-F組合為典型的高溫熱液元素組合，異常區主要分布在以研究區中南部的新屋下為中心、向NEE向展布的新屋下—安上一帶、向SN方向展布的新屋下—官坑一帶以及研究區以外的區域，異常區分布方向多與巖脈展布和區內主要斷裂構造方向一致；F3因子代表的Au-Ag-As組合屬于中低溫礦化元素組合，異常區主要分布在研究區中北部的長龍安以北一帶。

從各元素組合異常的空間分布來看，除了在長龍安以北的小部分區域存在3組元素異常區的重合疊加情況，其他區域少見疊加，具有明顯的獨立分布特征，總體呈現出由南向北為高溫元素向中低溫元素過渡的規律。

3.4 綜合異常區圈定與評價

根據引起異常的主要物質來源、空間展布、元素組合和地質環境條件等，結合異常規模、空間展布特點以及異常本身的分布特征，本研究將124個單元素異常區初步劃分為以Au和Mo為主的5個綜合異常區（圖6）。

3.4.1 HT1乙2綜合異常特征

HT1乙2綜合異常位于研究區長龍安以北，異常區面積0.43 km2，區內植被覆蓋茂密。該異常是一個以Au、Ag、Mo、Cu、Pb、Sn、As、Zn元素為主的多金屬異常，區域呈不規則狀。異常區內Au具有三級濃度分帶，濃集中心較明顯，異常點有47個，元素含量極值 46.40×10-9，平均值12.10×10-9，異常清晰度3.02。此外，Ag也有較明顯的異常，其異常點達88個，含量極值2.77×10-6，均值0.60×10-6。與Au、Ag密切相關的As異常同樣突出，異常點數達到58個，含量極值405.60×10-6，均值69.40×10-6。Pb在異常區內具有明顯的三級濃度分帶，含量極值929.10×10-6，均值237.80×10-6，異常點數達到30個。其他元素如Mo、Sn、Zn、W、Cu等在異常區內沒有三級濃度分帶，但異常點數較多，異常面積也較大。可見，該異常是以Au、Ag、As、Pb等中低溫元素為主，Mo、Sn、W等高溫元素伴生的多元素組合的綜合異常。

HT1綜合異常特征如圖7所示。該綜合異常區主要巖性為中—晚南華世沙壩黃組下段中細粒變質長石石英砂巖、絹云千枚巖，異常區西側斷裂構造相對發育，偶見礦化石英脈出露，具備較好的成礦條件，多元素套合情況良好，元素組合復雜多變，排除了各個單元素異常的偶然因素，適合開展進一步的成礦預測工作。

3.4.2 HT2乙3綜合異常特征

HT2乙3綜合異常位于研究區中北部早禾坑，區域面積0.30 km2，呈近橢圓形，NNE向展布，交通條件一般。異常以Au、As、W、Cu、F、Ag、Pb、Sn等中低溫元素為主，高溫元素的異常不明顯。Au在異常區具有明顯的三級濃度分帶且異常強度較大，元素含量極值116.00×10-9，均值12.90×10-9，Au異常點數33，異常清晰度3.24。As在異常區內異常面積最大，異常點數47，具有三級濃度分帶，濃集中心明顯，元素含量極值449.30×10-6，均值45.00×10-6，該元素異常也與Au元素有較好的套合效果。Ag的異常程度一般，三級濃度分帶與濃集中心不明顯，異常清晰度1.66，含量極值 3.74×10-6，均值 0.18×10-6。此外，Pb、Zn異常情況良好，異常面積較大，但大多只具有二級以下濃度分帶。

從地質環境來看，該異常區位于中低山區域，植被覆蓋程度較高，無明顯污染，主要巖性為中—晚南華世沙壩黃組下段中細粒變質長石石英砂巖、絹云千枚巖，有EW和NNE兩個方向的斷裂構造發育，不排除異常與斷裂構造存在密切的關系。綜合上述信息，可見異常區內剝蝕程度一般，具有一定的找礦潛力。

3.4.3 HT3乙2綜合異常特征

HT3乙2綜合異常位于研究區東部過龍渡西北側，異常面積0.52 km2，呈近圓形，異常元素主要為Mo、Pb、Ag、Au、Cu、W、As、Sn。高溫元素Mo的異常效果最好，異常點數39，含量極值71.09×10-6，均值7.51×10-6，異常清晰度3。Pb異常點數30，含量極值688.00×10-6，均值 246.40×10-6，異常清晰度 2.05。其余元素如Sn、Zn的異常濃集不明顯，但異常范圍較大，在區內呈現出整體富集特征。Au、Ag、As等低溫元素在區內的異常范圍較小，但具有明顯的三級濃集分帶，為局部異常的可能性較大。

HT3綜合異常剖析圖如圖8所示。該異常區以中低山為主，區內植被發育較旺，無明顯污染，主要巖性為中—晚南華世沙壩黃組下段中細粒變質長石石英砂巖，斷裂發育為近NEE向，區內存在NEE向的花崗巖脈侵入。1∶1萬地面高精度磁測在該異常區對應為中高強度的正異常，推測此異常由巖體及其接觸帶的磁性物質引起。區內元素異常主要為高溫元素異常，有可見的巖脈出露，物探與化探異常信息高度套合。綜合上述信息，本研究認為該綜合異常區具有尋找Mo、Sn等高溫元素的良好潛力。

3.4.4 HT4甲2綜合異常特征

HT4甲2綜合異常位于研究區中部官坑的東南一帶，呈長條形SN向展布，是研究區內重要的異常區，面積 0.34 km2，交通條件良好。異常以 Au、Mo、Pb、W、F、Zn、Ag等多元素為主，中低溫元素在此區域的異常效果較好。其中，Au的異常點數為24，含量均值18.10×10-9，極值84.30×10-9，異常清晰度4.52；Mo異常點數為20，元素含量均值6.23×10-6，極值18.10×10-6，異常清晰度4.52；Ag異常點數24，含量極值3.08×10-6，均值0.47×10-6，異常清晰度2.33，與Au元素的套合程度較高。

HT4綜合異常剖析圖如圖9所示。該異常區的植被覆蓋茂密，無污染，地層巖性以中—晚南華世沙壩黃組下段中細粒變質長石石英砂巖為主，區內存在花崗斑巖脈出露，有近SN向斷裂構造發育，與異常走向一致。地面高精度磁測在該異常區對應為正值異常區，且區內的化探元素組合復雜多變。綜上分析，本研究認為該異常具有極好的金銀等多金屬礦的找礦前景。

3.4.5 HT5乙2綜合異常特征

HT5乙2綜合異常位于研究區中部的HT4異常區東側，異常面積0.17 km2，區域呈倒葫蘆狀。主要異常元素為Mo、Sn、As、Cu、W。雖然大多數元素只有二級濃度分帶，但套合程度較好。Mo具有三級濃度分帶，異常點數16，含量均值8.77×10-6，異常清晰度3.51；Sn異常點數14，異常清晰度1.70。

HT5異常區以中低山為主，區內植被覆蓋茂密，巖性以中—晚南華世沙壩黃組下段中細粒變質長石石英砂巖為主，區內可見NEE向花崗巖脈侵入。由此推測Mo元素與巖脈有直接關系，該綜合異常區具有尋找Mo、Sn礦產的較好前景。

4 結 論

（1）江西省寧都青塘地區開展的1∶1萬土壤地球化學測量的成礦元素，其異常分布特征與區內地質構造分布特征高度吻合，說明土壤地球化學測量提供的數據對于該區域找礦工作具有一定的指導意義。

（2）根據元素含量算術平均值、變異系數、富集系數等相關參數對研究區內的 Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、F、W、Sn、Mo 10種元素進行了統計分析，確定了區內Au、Mo、Pb、Ag、As元素的強富集、強分異特征，是區內主成礦元素，具有良好的成礦前景。相關性分析、R型聚類分析與因子分析結果表明，研究區內存在3組元素共生組合，即Pb-Zn-Cu、Mo-Sn-W-F和Au-Ag-As。

（3）圈定了以Au和Mo為主的5個綜合異常區。其中，重要的異常區為 HT4甲2、HT3乙2以及 HT1乙2，異常面積較大、濃集明顯，最具找礦前景。