黑龍江多寶山地區1∶50 000化探工作方法對比研究

張 麗

(黑龍江省地球物理地球化學勘查院,哈爾濱 150036)

0 引言

以往黑龍江省1∶50 000區域化探掃面工作一般以水系沉積物測量為主，但是在一些地勢較平緩、水系不發育或溝谷寬緩的區域，水系沉積物測量找礦成果并不顯著。近年來，部分地區開展了1∶50 000 土壤測量工作。這里以多寶山地區為例，對比研究1∶50 000水系沉積物測量和土壤測量的元素分組特征、參數特征、異常特征，確定適合黑龍江多寶山地區1∶50 000化探工作方法。

1 研究區概況

研究區位于黑龍江省多寶山地區，面積約為56 km2，區內海拔較低，海拔區間為350.30 m～491.40 m，相對高差較小，地勢較平坦，烏力亞河流經研究區，溝谷平緩寬闊。風化作用總體上以物理風化為主，化學風化、生物風化次之，但具有相當的規模和強度。河水水流多處于平穩狀態，水多呈黃褐色，河水有機炭含量較高，河水呈弱酸性，pH值在5.8～7.3，各層土壤pH值變化不大，均呈弱酸性。Cu、Pb、Zn等元素在水中主要呈離子或膠體形式遷移，土壤中主要賦存在有機質、硫化物和硅酸巖相中[1]。

地層(圖1)主要為太古代興安橋組(Pt1xn)變質酸性火山巖、千枚巖、綠泥絹云片巖石英微晶片巖、板巖、混合巖、黑云斜長片麻巖及變粒巖、局部夾混合花崗巖；白堊系九峰山組(K1j)為粉砂巖、細砂巖、凝灰砂巖、長石巖屑砂巖、凝灰巖、板巖夾玄武巖及煤層，白堊系甘河組(K1g)為玄武巖、安山巖、玄武安山巖，白堊系福民河組(K2f)為流紋巖、酸性熔巖、英安巖。侵入巖主要為早石炭世花崗質雜巖(γC1)。

研究區內已經發現的礦產為永新北山巖金礦點。其出露的地層主要有太古代興安橋組(Pt1xn)、白堊世福民河組(K2f)，侵入巖為早石炭世花崗質雜巖(γC1)，呈北東向展布，二者接觸的構造破碎帶中硅化較強，局部形成寬度不一的石英脈，石英脈中可見黃鐵礦化。

圖1 研究區地質圖Fig.1 Geological map of the study area

表1 水系沉積物測量樣品分析方法及主要質量指標表

2 樣品采集和分析

土壤測量的資料來源為“黑龍江多寶山地區礦產遠景調查”項目[2]，水系沉積物測量的資料來源為“黑龍江1∶200 000霍龍門公社、嫩江縣、沐河屯、孫吳縣區域化探”項目[3]。1∶50 000水系沉積物測量樣品220件和1∶50 000土壤測量樣品386件。

1)土壤測量采樣的技術要求。采樣點間距為333 m×333 m，采樣密度為9點/km2(溝谷、沼澤等地方均做棄樣處理，不計入采樣面積)。利用手持GPS結合1:5地形圖定點。允許最大點位誤差為30 m。采樣層位為B層下部C層上部，采樣介質為砂土、含粘土巖屑及粘土質巖屑等。

2)水系沉積物測量采樣的技術要求。采樣密度為4點/km2～8點/km2(湖泊區、居民區、沖積平原區，不布置水系沉積物采樣點，不計入采樣面積)。利用手持GPS結合1:5地形圖定點。采樣部位為河床底部或河道岸邊與水面接觸處，間歇性河流或干涸的河道在河床底部取樣，水流湍急的河道選擇在水流變緩處、停滯處、轉石背后或河道轉彎的內側等處。采樣介質為砂、巖屑、粘土等。

3)樣品加工和分析。采集的土壤測量樣品和水系沉積物測量樣品均截取-10-+60目粒級段。

表2 土壤測量分析方法及主要質量指標表

從表1水系沉積物測量樣品和表2土壤測量樣品的分析測試方法的準確度和精密度均符合DZ/T0130-2006《地質礦產實驗室測試質量管理規范》和DZ/T 0011-2015《地球化學普查規范》要求。已完成的測試結果中各質量控制指標△lgC和標準偏差λ(GBW)、重復性檢驗合格率、異常點檢驗合格率及報出率等，均滿足或優于DZ/T0130-2006《地質礦產實驗室測試質量管理規范》和DZ/T 0011-2015《地球化學普查規范》要求。

3 元素參數特征

元素的地球化學參數[4-5]是反映元素地球化學行為的重要指標。統計的元素地球化學參數包括各元素的背景平均值、標準離差、變異系數、極大值、極小值等，Au含量單位為10-9，其余元素含量單位為10-6。

從表3可以看出，土壤測量Ag、Cu、W、Sb、Zn、Bi6元素的均值高于水系沉積物測量，而Au、Pb、As、Mo等4元素的均值低于水系沉積物測量；兩種工作方法的對數標準離差相差不大；Au、Ag、As、Sb、Mo5種元素土壤測量的變異系數高于水系沉積物測量，而Cu、Pb、Zn、W、Bi5種元素土壤測量的變異系數低于水系沉積物測量；除Pb、Bi以外，其余元素的含量變化范圍土壤測量均高于水系沉積物測量。

表3 元素地球化學參數特征表

4 元素組合特征

相關系數[6-9]矩陣可以很好地反應元素間的相關性，因此對土壤測量的樣品和水系沉積物樣品分別進行相關系數分析。

研究區土壤測量中相關性最強的元素組是As-Sb，為0.716。表4相關系數大于0.6的元素組有Ag-Bi、W-Sb；相關系大于0.5的元素組有Au-Ag、Zn-Cu；相關系數大于0.4的元素組有As-W、Bi-Pb；相關系數大于0.3的元素組有Au-Bi、Au-Pb、Ag-Pb；相關系數大于0.2的元素組有Bi-Mo、Pb-Mo、Sb-Mo(表4)。

表4 土壤測量元素相關系數矩陣

研究區水系沉積物測量中相關系數最強元素組為Cu-Zn，為0.843。表5大于0.6的元素組有Au-Bi；大于0.5的元素組有Pb-Bi、Pb-Mo；大于0.3的元素組為Au-W、Pb-As、Zn-As、Sb-Mo、Bi-Mo、W-Mo、As-Mo；大于0.2的元素組為Au-Pb、Au-Mo、Ag-Cu、Ag-Zn、Ag-Bi、Cu-Pb、Cu-As、Bi-W(表5)。

表5 水系沉積物測量元素相關系數矩陣

R型聚類分析[10]是一種劃分元素共生組合的有效手段和方法，反映了研究元素之間內在成因聯系。依據相關系數對土壤測量和水系沉積物測量數據做R型聚類分析。

當相關系數r=0.2時，土壤測量元素可以分為三組：①As、Sb、W，為指示低溫元素組合；②Cu、Zn，為中溫元素組合；③Au、Ag、Bi、Pb、Mo，為中—高溫元素組合(圖2)。

圖2 土壤R型聚類譜系圖Fig.2 R-type cluster spectrum of of soil

水系沉積物測量可以分為二組：①Ag、Pb、As、Au、Mo，為低—中溫元素組合；②Cu、W、Sb、Zn、Bi，為中—高溫元素組合(圖3)。

圖3 水系R型聚類譜系圖Fig.3 R-type cluster spectrum of stream

5 異常特征

對土壤測量結果和水系沉積物測量結果分別進行編制單元素異常圖和組合異常圖(圖4)。土壤測量圈出17處組合異常，水系沉積物測量圈出6處組合異常。土壤測量圈定的Au、Ag、Sb、Cu、Zn、Mo、Bi、組合異常數量明顯高于水系沉積物測量，而Pb、W水系沉積物測量高于土壤測量，As元素兩種工作方法圈定的異常數量相同。

圖4 土壤測量與水系沉積物測量異常數量柱狀圖Fig.4 Histogram of the number of anomalies in soil survey and stream sediment survey

土壤測量的重點異常是Ht-17，表6水系沉積物測量的重點異常是Hs-6。表7水系沉積物測量Hs-6與土壤測量Ht-17的位置基本一致，都位于研究區的南東部，永新北山巖金礦點分布在該異常范圍內。

表6 土壤測量Ht-17異常特征表

表7 水系沉積物測量Hs-6異常特征表

圖5 土壤測量Ht-17組合異常剖析圖Fig.5 Analysis of combined anomaly of soil measurement Ht-17

Ht-17異常(圖5)反應的異常特征與該礦點的主要成礦元素一致，異常由Au、Ag、As、Cu、Pb、Zn、Bi、Sb、Mo9種元素組成，其中Au、Ag可以圈出內帶，極值分別為55.3×10-9和1.143×10-6，Cu、Bi可以圈出中帶，極值分別為54.4×10-6和1.37×10-6。該異常的主要成礦元素為Au、Ag、Cu。

水系沉積物Hs-6異常(圖6)由Au、Bi、Mo、Pb、W5種元素組成，其中Bi可以圈出中帶，極值為1.62×10-6，其余元素圈出外帶。Hs-6異常走向與土壤測量的Ht-17異常基本一致，主要成礦元素為Au，指示元素為Bi，不過異常的強度和種類與土壤測量差異較大，Au的極值為4.8×10-9，遠低于土壤測量的55.3×10-9，且異常的濃集中心不明顯，沒有濃度分帶特征。

圖6 水系沉積物測量Hs-6異常剖析圖Fig.6 Analysis of combined anomaly of stream Hs-6

6 討論

1)土壤測量與水系沉積物元素的參數特征差異：土壤測量Au元素的變異系數為2.21，表現為強分異的特征;水系沉積物測量Au元素的變異系數為0.48，分異特征不明顯。因此土壤測量的Au元素的分異性更強，更利于礦化和富集。除Pb、Bi外，其余元素水系沉積物的含量值變化范圍明顯低于土壤測量，是由于水系沉積物樣品經過水系的運移，元素發生均一化作用導致的，而Pb元素由于水溶性較差，利于沉淀和富集，且生產、生活中廢棄物質的堆放都會導致水域中的Pb元素含量值升高。

2)土壤測量與水系沉積物測量的分組特征差異：土壤測量元素可以分為三組，分別為：低溫元素組合為As、Sb和W，為指示元素；中溫元素組合為Cu、Zn，為有色金屬；中-高溫元素組合為Au、Ag、Bi、Pb、Mo，為貴金屬元素。水系沉積物測量元素可以分為兩組，低—中溫元素組合為Ag、Pb、As、Au、Mo；中—高溫元素組合為Cu、W、Sb、Zn、Bi。土壤測量與水系沉積物測量元素的組合特征存在明顯差異，是由于兩種工作方法的取樣介質不同，土壤測量采集的是土壤B層下部C層上部的物質，為土壤風化母巖的上部，能夠反應原地巖石的元素組合特征。水系沉積物測量采集的是水系匯水域中的風化砂，代表的是河道內的巖石風化后經過運移匯集的殘留物，代表的是區域內元素的組合特征。

3)土壤測量與水系沉積物測量的異常特征差異：土壤測量與水系沉積物測量異常走向一致，與已知礦體的吻合情況一致，不過土壤測量元素的濃度分帶更明顯，異常位置更精確。土壤測量的Ht-17組合，Au、Ag、Cu元素的異常濃集，位于早石炭世的花崗巖與興安橋組接觸帶附近，地質條件與永新北山巖金礦點的成礦地質條件一致。土壤測量的元素異常特征能夠清晰的反應地質背景特征，與原巖具有良好的繼承關系。而水系沉積物測量的Hs-6組合，異常元素的濃集中心不明顯，元素的分帶性不清晰，因為水系沉積物經過搬運和均一化作用，與原巖的繼承關系相對薄弱，反應的是區域上的元素的背景特征。因此土壤測量相對于水系沉積物測量更能反應原巖的元素特征，更能有效地指導地質找礦工作。

7 結論

對比研究土壤測量和水系沉積物測量的元素的參數特征、分組特征及異常特征，土壤測量反映的元素的分異性強，能夠反映原巖的元素組合特征，土壤測量圈定的異常強度高，濃度分帶明顯，遷移距離小，與已知礦對應較好。土壤測量相對于水系沉積物測量，更適合黑龍江省多寶山地區的1:50 000化探工作。1:50 000土壤測量的采樣網度為330 m×330 m(9個點/km2)，采樣層位為B層下部C層上部，采樣粒級為-10目～60目。