阿根廷米納畢戈塔地區(qū)水系沉積物采樣粒度試驗研究

陳玉明，夏修展，甘秋玲，耿　林，楊　剛

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037；2.北京勘察技術(shù)工程有限公司，北京 100192；3.中國地質(zhì)大學(北京)，北京 100083)

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阿根廷米納畢戈塔地區(qū)水系沉積物采樣粒度試驗研究

陳玉明1，夏修展2，甘秋玲3，耿林1，楊剛1

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037；2.北京勘察技術(shù)工程有限公司，北京 100192；3.中國地質(zhì)大學(北京)，北京 100083)

摘要：中國地質(zhì)調(diào)查局與阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局合作在阿根廷西北部米納畢戈塔地區(qū)進行1︰25萬水系沉積物測量，該區(qū)屬于干旱-半干旱高寒山區(qū)，為突出找礦效果，消除或減少風積物干擾，需要確定適合于該區(qū)的水系沉積物采樣粒度。為此，在該區(qū)選擇一個有已知礦床的1︰5萬圖幅進行采樣粒度試驗，分別選擇10～60目、-60目、60～80目、-80目4個粒度級進行粒度試驗；根據(jù)我國區(qū)域地球化學勘查規(guī)范，每個粒度分析39種元素。結(jié)果表明，大部分元素在4種粒度水系沉積物中的分布形態(tài)基本一致，都能夠較好地反映出區(qū)內(nèi)已知礦床，說明采用的采樣方法可以有效地避免風成砂干擾；金、銀、銅、錫等成礦元素在4種粒度中的分布略有差異，10～60目的金、銅和錫異常對已知礦體的反應更清晰準確。因此，本區(qū)水系沉積物地球化學測量的最佳采樣粒度是10～60目。根據(jù)本次試驗結(jié)果，中-阿地調(diào)局在本區(qū)聯(lián)合開展1︰25萬水系沉積物地球化學測量時采用了10～60目水系沉積物作為采樣介質(zhì)，取得了很好的效果。這是本區(qū)第一次進行水系沉積粒度試驗，對本區(qū)將來的地球化學調(diào)查和研究具有指導意義。

關(guān)鍵詞：水系沉積物；粒度試驗；元素分布；地球化學異常；阿根廷

0引言

中國地質(zhì)調(diào)查局與阿根廷聯(lián)邦計劃、公共投資和服務部于2010年7月在上海世博會簽署了《中國—阿根廷地球化學填圖與資源潛力評價合作項目協(xié)議》。根據(jù)協(xié)議，雙方合作在阿根廷西北部地區(qū)開展1∶25萬水系沉積物地球化學填圖和資源潛力評價工作。2010年和2012年該項目被列為國外礦產(chǎn)資源風險勘查資金項目。

阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)工作程度較低，沒有進行過系統(tǒng)的物化探工作。區(qū)域化探找礦掃面工作雖然完成了64.5×104km2的1∶20萬水系沉積物測量，但分析的元素僅為Cu、Pb、Zn三種；且由于采樣密度低、分析元素少、分析精度差，僅僅做了單點的元素含量圖[2-3]。雖然阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局曾于1996年在加拿大地質(zhì)調(diào)查局的資助和技術(shù)支持下與玻利維亞、智利、秘魯?shù)?國地調(diào)機構(gòu)簽訂了名為“安第斯多國合作計劃”的科技合作協(xié)議(Multinational Andean Project)，在包括阿根廷北部、智利北部、秘魯和玻利維亞南部地區(qū)開展了多元素的地球化學填圖，該項目在阿根廷境內(nèi)包括4個1︰25萬圖幅(2769 Ⅳ號Fiambalá，2769 Ⅱ號Paso San Francisco，2569 Ⅳ號Antofalla，2366 Ⅰ號米納畢戈塔圖幅)，但這次合作項目在阿根廷境內(nèi)沒有直接進行野外采樣，而是采用了阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局上個世紀70年代保存下來的副樣，粒度是-80目，采樣密度是1個樣/4 km2，每10 km2組成一個分析樣品，分析了48種元素。上述合作項目在阿根廷境內(nèi)沒有直接進行野外采樣、沒有進行采樣粒度試驗是其中的缺陷。

本次在阿根廷米納畢戈塔地區(qū)的1∶25萬水系沉積物地球化學填圖和資源潛力評價工作中，考慮到由于不同元素及其賦存礦物的物理化學性質(zhì)的差異，在不同的景觀和氣候條件下，元素在土壤和水系沉積物中會選擇性地富集在特定的粒度中，或者同一元素的不同存在形式在各種粒度中有不同的分布和富集方式。同時，由于各地的自然氣候條件不同，會有以風成砂為主的外來干擾。所以，在進行水系沉積物地球化學測量之前，首先要開展采樣粒度試驗，通過分析各種元素在不同粒度中的含量和分布形態(tài)來確定最佳的采樣粒度，使異常更清晰準確地反映地質(zhì)或礦產(chǎn)信息，避免外來的干擾，尤其是風成和人為干擾。

1自然地理條件

米納畢戈塔地區(qū)位于阿根廷共和國胡胡伊省的西北部，西側(cè)以安第斯山脈為界與智利為鄰，北部與玻利維亞接壤，屬于阿根廷北部西科迪勒拉山區(qū)，山脈走向主要為近SN向，地勢西高東低，最高山峰海拔5 959 m，最低處海拔為3 558 m。

米納畢戈塔地區(qū)的自然景觀屬干旱-半干旱高寒山區(qū)，年均降水量約為300 mm，降水主要集中在每年11月至次年3月的雨季，由于山上植被覆蓋率較低、山坡陡峭、降雨常呈暴雨形式，經(jīng)常形成山洪。區(qū)內(nèi)河流多屬內(nèi)陸河，河道較短，水量較小，徑流主要在雨季形成，其他季節(jié)為干涸河道。區(qū)內(nèi)氣溫隨季節(jié)變化大，冬季最低氣溫-33℃，夏季最高氣溫35℃，年平均氣溫為3～6℃。區(qū)內(nèi)植被由適應干冷氣候的植物組成，常見有薔薇科、菊科、十字花科和禾本科等[4]。

2地質(zhì)概況

工作區(qū)的大地構(gòu)造位置屬安第斯造山帶的西科迪勒拉山系。

區(qū)內(nèi)奧陶紀時期為海相沉積，之后出露遭剝蝕；晚白堊世—古近紀，該區(qū)受到太平洋板塊的擠壓，安第斯山脈隆起，并形成一系列褶皺和逆沖斷層；古近紀—第四紀，區(qū)內(nèi)以廣泛的火山活動為特征。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造為主，斷裂構(gòu)造方向與區(qū)域主構(gòu)造線一致，主要為近SN向、NNE向或NNW向，褶皺的軸線方向也基本與此一致。

區(qū)內(nèi)出露的奧陶系—第四系、巖漿巖可以分成兩大類：奧陶系基底和白堊系之后的覆蓋層。奧陶系基底是本區(qū)最古老的地層，主要由奧陶系阿考代(Acotte)組沉積巖、考垂鬧卡-阿卡亞(Cochinoca Escaya)組沉積巖及巖漿雜巖體組成。覆蓋層主要由白堊系陸相沉積巖、古近系砂巖、頁巖和新近系火山雜巖組成。

本次研究區(qū)位于阿根廷西北部新生界金和多金屬成礦帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)巖性多樣，地質(zhì)構(gòu)造復雜，火山巖、侵入巖發(fā)育，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是阿根廷最主要的銅金礦分布區(qū)，主要礦床類型有斑巖型銅金(鉬)礦、低溫熱液金(銅銀)礦和IOCG型銅金礦[5-6]。該區(qū)也是阿根廷歷史上重要的金、銀、銅、錫、鉛、鋅產(chǎn)區(qū)，在阿礦業(yè)史上占有重要的地位，開采歷史可追溯到幾百年之前，目前仍然是阿最主要的金、銀、鋰和鉛鋅礦產(chǎn)區(qū)[7-8]。

在本次試驗的MKS圖幅范圍內(nèi)，主要銅金礦床類型有產(chǎn)于奧陶系濁積巖中的脈狀金礦，成礦時代為古生代，主要分布于工作區(qū)東部的林孔納達-安東法亞(Rinconada-Antofalla)金礦成礦帶內(nèi)，如其里考亞(Chiricoya)金礦；另一類是產(chǎn)于火山巖中的低溫熱液型金礦和斑巖型銅礦，成礦時代是新生代，主要分布在工作區(qū)西部的卡代里考-普納(Caldericos Puna)金礦成礦帶內(nèi)，如奧露瑪堯(Orosmayo)金礦點。此外，在工作區(qū)內(nèi)的河流、盆地、階地、殘坡積物中還含有砂金。

3研究方法及結(jié)果

3.1粒度試驗方法

我國經(jīng)過多年大量的試驗研究和實踐，在采樣粒度確定方面積累了較為成熟的經(jīng)驗和方法[1]，制定了不同景觀條件下的最佳采樣方法和采樣粒度，并以國家行業(yè)標準的形式來規(guī)范國內(nèi)區(qū)域地球化學勘查工作(中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準“區(qū)域地球化學勘查規(guī)范(DZ/T O167—2006)”)。

2010年我們承擔了中-阿合作的阿根廷西北部地區(qū)1︰25萬水系沉積物地球化學測量工作?？偟膩砜?，該區(qū)地理景觀類似于我國西藏干旱-半干旱高寒山區(qū)，根據(jù)我國《區(qū)域地球化學勘查規(guī)范》的要求，在這樣的地理景觀適宜選取-4～+60目作為采樣介質(zhì)。阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局根據(jù)他們的經(jīng)驗認為該區(qū)應該采用更細的-80目采樣介質(zhì)。

確定最佳采樣粒度的根據(jù)是：①指示元素的含量相對較高；②異常的清晰度好；③指示元素在采集的粒度中分布較均勻，能夠減小采樣誤差和樣品的原始重量；④受風成和其他外來因素干擾少，較好地反映匯水區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)和礦化信息。為了科學地選擇該區(qū)的最佳水系沉積物粒度，雙方?jīng)Q定選擇一個1∶5萬圖幅(MKS圖幅)進行采樣粒度試驗。

(1)在MKS圖幅中部采取了55個水系沉積物粒度試驗樣品，采樣密度為1個樣/4 km2。

(2)采樣部位的選擇根據(jù)地形和水系所處的不同部位而有所不同：在一級水系的上中游，由于水系較小，多數(shù)水系為干枯狀態(tài)，只有雨季才有水流，地形切割和沖刷較嚴重，河流沉積物較少，這時主要采取河道內(nèi)低洼處沉積的地表水系沉積物；在一級水系下游和二級水系主要選在河床直道處、具有明顯的水流過的河床底部到-0.3 m處，采樣時注意避開地表有明顯風成砂的地方。

(3)將水系沉積物樣品篩分成粗粒度(10～60目)、中間粒度(-60目、60～80目)和細粒度(-80目)三級4種粒度。

(4)樣品由國土資源部長春礦產(chǎn)資源監(jiān)督監(jiān)測中心進行分析。采用原子熒光、X 熒光光譜、質(zhì)譜、發(fā)射光譜、原子吸收和離子選擇電極等分析方法分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn等39種元素和氧化物(表1)。

表1　分析方法及分析元素

3.2粒度試驗結(jié)果

對4種粒度(10～60目、-60目、60～80目、-80目)水系沉積物的元素分析所進行的統(tǒng)計結(jié)果，如表2—表5所述。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，4種粒度中有一定差異性。

(1)金的分布特征在4種粒度中有一定差異性，表現(xiàn)在平均值、最大值、中位數(shù)和標準離差略有不同。Au在粗粒度和細粒度中平均含量、中位數(shù)含量較高，而在中間粒度中含量較低。同樣，Au的標準離差也是在粗和細粒度中較大，說明金在這兩個粒度中的分散程度要比中間粒度高。但總體看，Au在4種粒度中的分布差異并不是很大。

(2)銀和鋅的含量特征在4種粒度中差異明顯，表現(xiàn)在最大值、最小值和平均值明顯不同。細粒度中Ag、Zn元素的最大值和平均值都是最高，標準離差也較高，但粗粒度與細粒度的中位數(shù)幾乎相同，都比中間粒度略高，說明這些元素的背景含量是相近的。

(3)銅和砷在粗粒度中平均值和標準離差最大。鉛元素在不同粒度中的均值都是非常相近，中位數(shù)也是幾乎一樣，說明鉛在不同粒度中的分布沒有明顯差異。

(4)其余元素，如錫、鎢、鉬、鉻和鉍，在細粒度中元素平均值、最大值和標準離差比粗粒度高。

3.3元素地球化學圖

利用GeoExo2012軟件對不同粒度水系沉積物的原始數(shù)據(jù)進行處理并生成39種元素和氧化物的地球化學圖，對圖幅中沒有樣品點的空白區(qū)進行空白化處理，避免因插值導致元素分布的畸變，以便觀察真實的元素地球化學空間分布特征。由于本區(qū)工作的重點是銅金礦，有關(guān)銅金礦的成礦模型和元素地球化學特征已經(jīng)有了較深入的研究，根據(jù)銅金礦普遍規(guī)律[9-13]，結(jié)合本區(qū)礦產(chǎn)特征，選擇了與銅金成礦有關(guān)的遠程指示元素As，中程指示元素Ag、Cu、Pb、Zn、 Bi，近礦指示元素W、Au、Sn、Mo和Ni等11種指示元素進行對比分析。通過綜合分析不同元素的空間分布特征、異常的規(guī)模和異常形態(tài)[14]，結(jié)合工作區(qū)內(nèi)已知礦床，可以直觀地對比不同粒度水系沉積物[15]的優(yōu)劣。

(1)銀、鎘、錫、鋅

銀在4種粒度中的分布形態(tài)幾乎一致(圖1)，在圖幅的下部形成了有兩個濃集中心的異常，該異常無論是異常規(guī)模、異常濃度分帶、濃集中心的位置和異常強度都完全一致。該異常與已知礦的對應關(guān)系不明顯，是新發(fā)現(xiàn)的異常，值得重視。銀在圖幅的左上方有一個負異常。與銀分布類似的還有鎘、錫和鋅元素，這4種元素在4種粒度中的分布沒有明顯的差異，并在圖幅下部形成一個重合的多元素綜合異常。

表2　粗粒度(10～60目)中元素含量分布特征

注：含量單位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

表3　中間粒度(-60目)中元素含量分布特征

注：含量單位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

表4　中間粒度(60～80目)中元素含量分布特征

注：含量單位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

(2)金

區(qū)內(nèi)存在兩處已知金礦，分別位于工作區(qū)西南部奧陶系海相沉積巖里的其里考亞金礦和位于工作區(qū)東北部中新統(tǒng)迪奧瑪堯建造火山沉積巖中的奧露瑪堯金礦點。對比不同粒度水系沉積物中的金元素地球化學圖(圖2)可知，金在不同粒度中的分布有很大差異，-60目與細粒度的金分布相似，都是在北部形成了一個較強的異常，該異常與已知礦床在空間上沒有對應關(guān)系。在南部形成了一個具有兩個濃集中心的弱異常，該異常和異常濃集中心也與已知礦礦沒有關(guān)系。60～80目粒度的金在奧露瑪堯金礦點形成了強異常，異常的濃集中心向東偏移。在胡哈納和阿黑德萊錫礦上有一個弱異常，但在其里考亞金礦上沒有反應。粗粒度中金元素分布較好的反映出本區(qū)的兩個已知金礦(點)，盡管在奧露瑪堯金礦點的異常中心也有些向東偏移，可能與金隨河流遷移較遠有關(guān)。對比不同粒度的金異?？芍至６戎械慕甬惓σ阎鸬V具有最好的指示。

表5　細粒度(-80目)中元素含量分布特征

注：含量單位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

圖1　銀在不同粒度水系沉積物中的分布Fig.1　The distribution pattern of silver for different particle sizes of stream sediment

(3)砷、鉬、鎢、銅

砷、鉬、鎢、銅在本區(qū)的分布具有共同特征，每個元素在不同粒度的水系沉積物中的分布形態(tài)基本一致，但在異常強度上存在差異，一般是在粗粒度中異常的強度更高些。例如，銅元素在粗粒度中高異常位置與金元素高異常位置相對應，都出現(xiàn)在工作區(qū)東北部，而且異常范圍相對較大。細粒度中銅元素含量相對粗粒度中銅元素含量較低，而且出現(xiàn)粒度越細，異常規(guī)模越小的現(xiàn)象。細粒度銅異常在粗粒度中都有體現(xiàn)。因此，對于銅元素來說，粗粒度更具有指示作用(圖3)。

(4)鉛、鉍元素

圖2　金在不同粒度水系沉積物中的分布Fig.2　The distribution pattern of gold for different particle sizes of stream sediment

圖3　銅在不同粒度水系沉積物中的分布Fig.3　The distribution pattern of copper for different particle sizes of stream sediment

圖4　鉛在不同粒度水系沉積物中的分布Fig.4　The distribution pattern of lead for different particle sizes of stream sediment

這兩種元素在不同粒度中的分布具有不同的特點，鉛在粗粒度與細粒度中的分布明顯不同，粗粒度中鉛對本區(qū)東北部的已知鉛銀礦化點上有明顯清晰的高異常，而細粒度在此處僅有弱異常反應(圖4)。而在沒有已知礦點處，細粒度和中間粒度出現(xiàn)了大規(guī)模鉛異常區(qū)，但在粗粒度中則沒有明顯的異常。鉍元素的分布具有同樣的特點。

3.4粒度實驗結(jié)果

米納畢戈塔地區(qū)屬于阿根廷主要金銅礦成礦區(qū)，地理景觀為干旱-半干旱高寒山區(qū)，海拔在3 500 m以上，年降水量少，風沙較大。本次對比研究表明，不同元素在4種粒度水系沉積物中的分布并沒有太大的差異，說明有效的采樣方法和預防措施對于防止風成砂干擾是有效的。金在粗粒度中的異常較好地反應了已知礦化點，相對應程度較好。由于本區(qū)工作的重點是金、銅礦，因此水系沉積物地球化學測量的最佳采樣粒度是10～60目。

本次研究是阿根廷干旱-半干旱高原山區(qū)進行的首次水系沉積物粒度試驗研究，對區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)的其他研究和應用具有指導作用。

4結(jié)論

根據(jù)本次粒度試驗結(jié)果，中國地調(diào)局與阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局取得一致意見，在雙方聯(lián)合進行的1︰25萬水系沉積物化探填圖時中采用了10～60目水系沉積物作為采樣介質(zhì)，取得了很好的應用和找礦效果。該項研究成果也被阿根廷地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查局作為范例進行推廣。

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Test study on particle size sampling of stream sediment in Minas Pirquitas Area of Argentina

CHEN Yuming1，XIA Xiuzhan2，GAN Qiuling3，GENG Lin1，YANG Gang1

(1.Development and Research Center of China Geological Survey，Beijing 100037, China；2.BeijingExplorationTechnologyLtd，Beijing100192,China；3.ChinaGeologyUniversity(Beijing)，Beijing100083,China)

Abstract：Sino-Argentina cooperative stream sediment survey at scale 1∶250000 is carried out in arid-semiarid alpine mountainous area of the Mina Pirquitas area in the Northwest Argentian. For eliminating or reducing the interference of aeolian sediments and highlighting the prospecting effect sampling particle size suitable for the area must be determined. Test study on particle size sampling in the area is carried out at scale 1∶50000. Four particle sizes, 10-60 mesh, 60-80 mesh, -60 mesh and -80 mesh are selected for test. 39 elements analysis for each particle size adopted in China is applied to the area. The results show that distribution patterns of most elements in the four particle size are basically same in the area and the known deposits are better reflected by the survey. This indicates that the sampling method can effectively avoid the aeolian sand interference. Analysis of Gold, silver, copper, tin etc., the ore-forming elements for the four particle sizes is slightly different but gold, copper and tin anomalies are delineated for data of 10 to 60 mesh and the anomlies reflect bitterly the known ore bodies. So 10 to 60 mesh is the optimum sampling particle size. Then it is applied to the cooperative survey with good result. The result is verified by the geochemical mapping project which is jointly conducted by the China Geological Survey and the Argentina Geological and Mineral Survey.

Key Words：stream sediment；particle sizes test； distribution patterns of element；geochemical anomaly；Argentina

收稿日期：2015-12-03；責任編輯：王傳泰

基金項目：中央地勘基金國外礦產(chǎn)資源風險勘查專項(編號：科合10262A002、科合201210A06200202)資助。

作者簡介：陳玉明(1963—)，男，教授級高級工程師，工學碩士，主要從事南美地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)資源風險勘查工作。

通信地址：北京市西城區(qū)阜成門外大街45號；郵政編碼：100037；E-mail：844192807@qq.com

doi:10.6053/j.issn.1001-1412.2016.02.020

中圖分類號：P632

文獻標識碼：A