云南墨江金廠外圍觀音山礦區土壤地球化學特征及其在尋找金、鎳礦中的應用

楊潤柏　張七道　吳亮　陳慶松

摘要：在墨江金廠外圍觀音山礦區開展1∶10 000土壤地球化學測量工作，以確定有利成礦元素，縮小找礦靶區。對土壤地球化學測量樣品分析結果進行數理統計，運用成礦元素地球化學特征進行多元統計分析、單元素及組合異常分析，圈定成礦靶區，并通過路線地質調查及地表工程加以驗證。結果表明：觀音山礦區Au及Ni元素為有利成礦元素，Au-Ag-As-Sb和Ni-Co-Mn-Cu組合異常可作為尋找金、鎳的找礦標志;分別圈定了1處金成礦靶區和1處鎳成礦靶區。通過工程驗證，發現了6條金礦化帶（脈）和5條鎳礦化帶。本次研究可為觀音山礦區下一步找礦勘查評價及尋找金、鎳礦提供科學依據。

關鍵詞：土壤地球化學;成礦靶區;工程驗證;觀音山礦區;哀牢山成礦帶

中圖分類號：TD15P618.51文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2022）01-0013-07doi：10.11792/hj20220103

基金項目：武警黃金部隊黃金專項業務費項目（2015-57）

引言

哀牢山成礦帶是中國重要的喜馬拉雅期造山型金成礦帶[1]，從南向北依次擁有鎮沅老王寨金礦床、金平長安金礦床、元陽大坪金礦床等一批大型、超大型金礦床，成礦類型包括蝕變巖型、蝕變巖和石英脈混合型、石英脈型。此外，哀牢山成礦帶還是中國重要的鎳礦富集區，墨江金廠金鎳礦床是哀牢山成礦帶中鎳礦床的典型代表，具有鎳與金共生成礦的特點。前人已對哀牢山成礦帶進行了大量研究，且取得了眾多研究成果[2-7]。

觀音山礦區與墨江金廠金鎳礦區四十八兩山礦段毗鄰，成礦條件較為有利。前人針對該礦區金及鎳的成礦規律及找礦方向做過一些研究工作[8-9]，但針對土壤地球化學特征及其在尋找金、鎳礦中的應用研究工作較少。在土壤地球化學測量的基礎上，結合野外實地調查驗證及室內綜合研究，本文通過分析觀音山礦區的土壤地球化學特征，了解了成礦元素的分布情況和富集規律，為下一步找礦工作及成礦規律研究提供理論科學依據。

1地質概況

觀音山礦區位于云南省重要的金成礦帶——哀牢山成礦帶的中段，位于墨江金廠金鎳礦床北端，與墨江金廠金鎳礦區四十八兩山礦段毗鄰，且二者成礦地質條件十分相似，具有較大找礦前景。哀牢山成礦帶地處揚子地臺西南緣與三江褶皺系交接部位，呈北西向展布，往北西收斂，向南東撒開，呈掃帚狀分布，是中國西南三江地區構造-巖漿成礦帶的重要組成部分，自東向西依次產出紅河斷裂、哀牢山斷裂和九甲—安定斷裂，這3條斷裂均傾向北東，為區域主干構造。前2條斷裂間分布深變質巖帶，后2條斷裂間分布淺變質巖帶。

礦區主要出露地層為上泥盆統苦杜木組（D）變余粉砂巖、變質石英砂巖、板巖;下石炭統梭山巖組（C）碳泥質灰巖夾板巖;上三疊統一碗水組（T）紫紅色雜砂巖、砂礫巖，該地層可分為2段，分別為一段（T）和二段（T）（見圖1）。其中，苦杜木組為金、鎳主要賦礦層位。

區域控礦構造為九甲—安定斷裂，其分布于觀音山礦區的一段稱為“金廠大斷裂”，總體呈北北西走向，傾向北東東，傾角45°～80°。九甲—安定斷裂以西發育晚三疊世前陸盆地，下伏地層為晚古生代地層組成的褶皺-沖斷體，受逆沖推覆構造作用影響，苦杜木組地層直接以斷裂接觸形式覆蓋于一碗水組地層上，具有多期、多層次疊加的變形-變質特點，宏觀上為控礦構造。二級斷裂分布于超基性巖與苦杜木組地層之間的斷裂接觸帶中，為控制礦床、礦脈群的導礦構造。三級斷裂為配礦或容礦構造，分別由一系列平行展布或雁行斷裂組成，按走向分為北北西向、北北東向、東西向3組，控制礦脈與礦體分布，是賦存礦體的主要斷裂。

巖漿活動主要表現為華力西期的超基性巖（金廠巖體）、燕山期的花崗斑巖巖群侵入，加里東期的基性和酸性巖漿噴發，并有少量基性和超基性脈巖侵入。

在觀音山礦區布設的1∶10 000土壤地球化學測量測線長累計20 km，測線點距20 m，線距200 m，測線垂直于地層或異常走向。采集樣品為B層或B+C層土壤。樣品采取以采樣點為中心，半徑5 m內采集3～5個子樣品混合組成該采樣點樣品。取樣量一般大于500 g，經過野外樣品粗加工過40目樣篩后質量不低于150 g，再送至實驗室進行加工分析。樣品經野外檢查合格后進行加工分析，采樣質量可靠。本次共采集土壤樣品1 007 件，其中重復樣53件。

根據成礦地質背景，分析元素包括Au、As、Sb、Cu、Ni、Co、Mn、Ag等元素。樣品加工至200目后采用原子熒光分光光度計（AFS）分析As、Sb元素，采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法分析Au、Cu、Ni、Co元素，采用電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）法分析Mn元素，采用發射光譜儀（ES）分析Ag元素。分析結果報出率均大于 99.1 %，插入國家標樣合格率大于98.5 %，日常分析準確度總合格率大于99.1 %，分析樣品流程符合規范，滿足分析質量要求。

3土壤地球化學特征

3.1元素含量特征

利用標準離差、變異系數（Cv）、平均值、最大值、背景值、濃集系數等參數研究分析土壤地球化學元素含量特征和富集規律。元素標準離差與平均值的比值為變異系數。濃集系數為背景值與地殼克拉克值[10]的比值。為了研究元素富集特征，背景值為3次剔除特高、特低值后的算術平均值，異常下限為平均值加標準離差求得。觀音山礦區土壤地球化學元素特征參數統計結果見表1。

由表1可知，礦區內濃集系數除Mn、Co元素外，其他元素均大于1.00，說明Au、Ni等元素具有一定富集的可能，具有較好的找礦潛力。

數據處理前后的離散程度主要由土壤樣品中各元素原始數據的變異系數（Cv）[11-12]和背景數據的變異系數（Cv）[13]所體現，背景擬合處理時的離散值削平程度用Cv/Cv[14]表示。由觀音山礦區元素變異系數圖解（見圖2）可知，Au、Ni元素變異系數分別為5.07和2.33，含量變化幅度較大，顯示高強度數據較多，分布不均勻，且Cv/Cv值分別為3.39和1.29，成礦較為有利;其次，成礦較為有利的元素為Sb、Ag元素，變異系數分別為2.28和3.10，Cv/Cv值分別為1.61和3.43。

3.2元素相關性

對原始數據進行自然對數變換后進行R型聚類分析，結果見圖3。由圖3可知，當相關距離取20時，可分別以主成礦元素Ni、Au聚為2類：Au與Ag、As、Sb聚為一類，Ni與Co、Mn、Cu聚為一類。觀音山礦區成礦元素相關系數矩陣見表2。由表2可知，這些元素成正相關關系，說明這些元素的地球化學行為較相似。其中，Au與Ag相關系數為0.895，為顯著正相關;Ni與Co、Mn相關系數分別為0.915和0.763，也為顯著正相關。

3.3單元素異常特征

3.3.1Au異常特征

Au異常較為發育，規模較大，礦區共圈定6處Au異常（見圖4-a）。Au1異常中心位于礦區東南側，呈條帶狀北東向展布，Au元素平均值87.90×

10，極大值為280.00×10，具三級濃度分帶，變化梯度以外帶窄、陡，中、內帶廣闊為特點，具1處濃集中心，該異常出露苦杜木組砂質板巖及1條二長巖脈。Au2異常中心位于墨江金廠金鎳礦床北約600 m處，呈條帶狀北東向展布，Au元素平均值54.50×10，極大值100.00×10。Au3異常中心位于馬伏洞南東部，出露苦杜木組板巖及超基性巖，呈橢圓狀近南北向展布，Au元素平均值529.00×10，極大值1 590.00×10。Au4異常中心位于馬伏洞東部，出露苦杜木組板巖、變質砂巖，呈條帶狀近南北向展布，Au元素平均值297.80×10，極大值1 720.00×10，該異常在溝谷附近，溝谷上沿為墨江金廠金鎳礦床采礦區，土壤可能會受采礦污染。Au5異常中心位于馬伏洞南東部，出露地層為苦杜木組板巖、變質砂巖，呈條帶狀近南北向展布，Au元素平均值30.80×10，極大值43.10×10。Au6異常中心位于咪期河東部，出露地層為苦杜木組板巖，呈條帶狀北西向展布，異常北部未封閉，Au元素平均值60.00×10，極大值140.00×10，具三級濃度分帶，變化梯度以外帶廣闊，中、內帶窄、陡為特點，具1處濃集中心。

Ni異常主要與超基性巖有關，礦區共圈定Ni異常4處（見圖4-e）。Ni1異常中心位于礦區東部，呈條帶狀近南北向展布，分布于苦杜木組板巖與超基性巖接觸帶附近，異常南北兩端均未封閉，Ni元素平均值2 207.00×10，極大值6 570.00×10，標準離差1 300.00×10，變異系數0.59，襯度3.13，具三級濃度分帶，變化梯度以外帶窄、陡，中、內帶廣闊為特點，具2處濃集中心。Ni2異常、Ni3異常及Ni4異常均位于礦區中部，出露地層均為苦杜木組板巖、變質砂巖。Ni2異常Ni元素平均值1 539.00×10，極大值2 672.00×10;Ni3異常Ni元素平均值1 657.00×10，極大值3 043.00×10;Ni4異常Ni元素平均值1 120.80×10，極大值1 434.00×10。

3.3.3Ag、As、Sb異常特征

礦區共圈出Ag異常3處（見圖4-b）、As異常3處（見圖4-c）、Sb異常3處（見圖4-d）。這些異常均位于苦杜木組地層中。Ag異常規模最大的為Ag1異常，具有2處濃集中心，極大值7.71×10。As和Sb異常幾乎重合，套合較好，As1異常及Sb1異常規模最大，As、Sb元素極大值分別為1 712.00×10和591.00×10。

3.3.4Co、Cu、Mn異常特征

礦區共圈定Co異常3處（見圖4-f），Co1異常規模最大，呈條帶狀近南北向展布，位于苦杜木組板巖與超基性巖接觸帶附近，Co元素極大值為595.00×10。礦區共圈定Cu異常5處（見圖4-h），整體規模較小，Cu1異常規模最大，Cu元素極大值為237.00×10。礦區共圈定Mn異常6處（見圖4-g），Mn1異常規模最大，呈條帶狀近南北向展布，位于苦杜木組板巖與超基性巖接觸帶附近，Mn元素極大值5 858.00×10。

3.4組合異常特征

礦區共圈定3處組合異常。其中，Ⅰ號、Ⅱ號為Au-As-Sb-Ag組合異常（見圖5-a），Ⅲ號為Ni-Co-Cu-Mn組合異常（見圖5-b）。

Ⅰ號組合異常整體呈北北東向條帶狀展布，主成礦元素為Au，伴有As、Sb、Ag等元素。Au元素平均值87.90×10，極大值280.00×10，標準離差48.30×10，變異系數0.55，襯度3.38，三級濃度分帶特征明顯，變化梯度以外帶窄、陡，中、內帶廣闊為特點。As元素最大值1 712.00×10，平均值509.50×10，襯度3.15。Sb元素最大值591.00×10，平均值87.90×10，襯度2.58。經異常查證，該組合異常位于金廠斷裂下盤，出露地層為苦杜木組砂質板巖，發育少量二長巖，認為其具有較好的找礦潛力。

Ⅱ號組合異常呈條帶狀北北東向展布，主成礦元素為Au，伴有As、Sb、Ag等元素。Au異常分為南、北2處異常，且Au含量明顯高于背景值，低于異常下限。南側Au異常呈條帶狀北東向展布，Au元素平均值54.50×10，極大值100.00×10，北側Au異常呈條帶狀近南北向展布，Au元素平均值30.80×10，極大值43.10×10，該組合異常出露地層為苦杜木組砂質板巖、石英砂巖，認為其具有進一步工作的價值。

Ⅲ號組合異常呈條帶狀南北向展布，Ni元素為主成礦元素，且與Co、Mn異常套合較好。Ni元素平均值2 207.00×10，最大值6 570.00×10，襯度3.13;Co元素平均值226.30×10，最大值595.00×10，襯度3.77;Mn元素極大值5 858.00×10，具有外帶窄、陡，中、內帶廣闊等特點，該組合異常位于苦杜木組板巖與超基性巖及斷裂接觸部位。

4靶區預測

根據成礦地質條件和土壤地球化學異常特征，進行成礦靶區圈定，共圈定1處金成礦靶區（Y-1）（見圖5-a）和1處鎳成礦靶區（Y-2）（見圖5-b）。

Y-1成礦靶區位于礦區東南角至馬伏洞一帶，其內出露苦杜木組砂質板巖、石英砂巖，Au、Ag、As、Sb異常套合較好，異常主要呈南北向展布，異常形態完整，共有2處套合中心，異常主要沿硅化變質石英砂巖與軟弱層（板巖、變質粉砂巖）的接觸部位分布。金廠斷裂及其次級斷裂F2為Au的活化遷移提供了通道。該成礦靶區內也存在Ni、Co異常，可能形成金、鎳礦共（伴）生現象。故該成礦靶區可作為尋找金、鎳礦及其共（伴）生礦的有利地段。

Y-2成礦靶區位于礦區東部超基性巖與苦杜木組的接觸帶部位。Ni、Co異常套合好，異常主要沿超基性巖呈南北向展布，該超基性巖Ni、Co豐度值高，以圍巖形式為熱液提供Ni、Co礦質。該成礦靶區具有較大尋找鎳礦的潛力。

5工程驗證

采用槽探工程對圈定的成礦靶區進行驗證，共發現6條金礦化帶（脈）和5條鎳礦化帶（見圖1）。其中，2號、3號、4號、5號金礦化帶（脈）和1號鎳礦化帶具一定規模。金礦化帶（脈）產于斷裂破碎帶及強硅化變質石英砂巖與軟弱巖層（板巖、碎裂砂巖）的接觸帶部位（見圖6-a），鎳礦化帶產于超基性巖下盤的構造破碎帶及地勢低洼地帶（見圖6-b），有的金礦化帶（脈）與鎳礦化帶產于同一位置（見圖6-c、d）。

2號金礦脈控制長約800 m，厚0.81～2.83 m，金品位0.07×10-6～2.08×10，產狀80°∠61°，產于破碎石英砂巖中，主要金屬礦物有黃鐵礦、輝銻礦、毒砂、褐鐵礦，蝕變主要有硅化、高嶺土化。3號、4號、5號金礦化帶產于超基性巖下盤的板巖夾少量石英砂巖中，主要金屬礦物為褐鐵礦，蝕變主要有硅化、高嶺土化、絹云母化和綠泥石化。3號金礦化帶控制長約180 m，厚1.27～2.20 m，金品位0.31×10-6～0.94×10，單樣最高金品位1.59×10，產狀100°∠60°。4號金礦化帶控制長約280 m，厚0.80～4.02 m，金品位0.30×10-6～0.71×10，單樣最高金品位1.64×10，產狀100°∠60°。5號金礦脈控制長約320 m，厚0.96～2.88 m，金品位0.24×10～0.74×10，單樣最高金品位0.74×10-6，產狀97°∠71°。1號鎳礦化帶控制長約2 000 m，寬16.73～92.21 m，鎳品位0.26×10～0.56×10，產狀78°∠51°，產于超基性巖與苦杜木組地層的構造破碎帶中，沿著斷裂發育，呈線形分布，主要是因為構造破碎帶形成的負地形有利于風化殼型鎳礦體的富集，主要金屬礦物有褐鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦，蝕變主要有蛇紋石化、綠泥石化、鉻水云母化。

6結論

1）通過對觀音山礦區土壤地球化學測量數據的分析，Au、Ni元素異常高值點較多、離散程度較強、變異系數較高，結合成礦地質條件及地球化學特征，認為該礦區尋找金、鎳礦潛力較大。

2）通過對土壤地球化學元素統計分析、單元素及組合異常分析，可把成礦元素分成2類：與金成礦有關的Au-Ag-As-Sb組合異常和與鎳礦有關的Ni-Co-Mn-Cu組合異常。把單元素異常與組合元素異常進行套合，結合地質條件圈定了1處金成礦靶區和1處鎳成礦靶區。對2處成礦靶區進行工程驗證，發現了6條金礦化帶（脈）和5條鎳礦化帶。

3）Au-Ag-As-Sb組合異常可作為金的找礦標志，Ni-Co-Mn-Cu組合異常可作為鎳的找礦標志。金礦化帶（脈）產于斷裂破碎帶及強硅化變質石英砂巖與軟弱巖層（板巖、碎裂砂巖）的接觸部位，鎳礦化帶產于超基性巖下盤的構造破碎帶及地勢低洼地帶。

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作者簡介：楊潤柏（1983—），男，云南鶴慶人，工程師，從事礦產勘查工作;昆明市西山區碧雞鎮春雨路1566號，中國地質調查局昆明自然資源綜合調查中心，650111;Email：2259667593@qq.com

通信作者，E-mail：506676421@qq.com，13769103605楊潤柏 張七道 吳亮 陳慶松（1.中國地質調查局昆明自然資源綜合調查中心; 2.中國地質大學（武漢））

Geochemical characteristics of soil in Guanyinshan mining area in the peripheral

of Jinchang，Mojiang，Yunnan Province and its application in prospecting for Au and Ni depositsYang Runbai1，Zhang Qidao1，2，Wu Liang1，Chen Qingsong1

（1.Kunming Natural Resources Comprehensive Survey Center，China Geological Survey;

2.China University of Geosciences（Wuhan））

Abstract：1∶10 000 soil geochemical survey was carried out in Guanyinshan mining area in the peripheral of Jinchang，Mojiang，to narrow the prospecting target area and obtain favorable ore-forming elements.The results of soil geochemical survey samples are analyzed by mathematical statistics.The geochemical characteristics of ore-forming elements are used for multivariate statistical analysis，single element and combination anomaly analysis.The ore-forming target area is delineated and verified by route geological survey and surface engineering.The results show that Au and Ni are favorable ore-forming elements in Guanyinshan mining area，and Au-Ag-As-Sb and Ni-Co-Mn-Cu combination anomalies can be used as prospecting indicators for gold and nickel.1 gold ore-forming target area and 1 nickel ore-forming target area are delineated respectively.Through engineering verification，6 gold mineralization zones（veins） and 5 nickel mineralization zones are found.This study can provide a scientific basis for the next-step exploration and evaluation of Guanyinshan mining area and the search for gold and nickel deposits.

Keywords：soil geochemistry;ore-forming target area;engineering verification;Guanyinshan mining area;Ailao-shan metallogenic belt