土壤地球化學(xué)測(cè)量在廣西龍勝縣平等金礦普查中的應(yīng)用

李發(fā)興，陶明榮，周守余，姜 海

(中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林 541004)

廣西龍勝平等金礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華南板塊的揚(yáng)子陸塊南緣與華南褶皺帶交接部位，屬于江南地塊西南邊緣。該區(qū)屬于平等背斜的西翼，位于壽城深斷裂和盤胖大斷裂的夾持地帶，具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件和良好的找礦前景。本文在總結(jié)礦區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上[1-3]，采用土壤地球化學(xué)測(cè)量工作方法，圈定出以金為主的綜合異常，目的在于縮小找礦靶區(qū)，為探礦工程驗(yàn)證提供依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華南板塊的揚(yáng)子陸塊南緣與華南褶皺帶交接部位，屬于江南地塊西南邊緣。

礦區(qū)出露地層由老至新分別為新元古界拱洞組(Pt3g)、下震旦統(tǒng)長(zhǎng)安組(Z1c)和富祿組(Z1f)。拱洞組下段(Pt3g1)巖性主要為淺灰—灰色中厚層變余絹云母長(zhǎng)石石英砂巖、變質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)泥質(zhì)砂巖夾少量絹云母板巖，可簡(jiǎn)稱為砂板巖段；拱洞組上段(Pt3g2)主要巖性為淺灰—灰綠色薄—中層狀絹云板巖，與下伏地層整合接觸；長(zhǎng)安組下段(Z1c1)巖性主要為灰綠色無層次含礫砂質(zhì)板巖夾具層紋的絹云母板巖及變余砂巖透鏡體，與下伏地層整合接觸，該地層是金礦(化)體的主要賦礦地層；長(zhǎng)安組上段(Z1c2)巖性主要為無層次含礫砂質(zhì)板巖夾少量淺灰色變余砂巖、灰綠色的砂質(zhì)板巖和絹云母板巖，與下伏地層整合接觸；富綠組(Z1f)巖性：底部為條帶狀含鐵質(zhì)板巖，中部為灰綠色含礫變質(zhì)砂巖、板巖為主夾白云巖，下部為灰—灰綠色變余含礫不等粒砂巖，與下伏地層整合接觸。礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖出露。

礦區(qū)位于平等背斜西翼，盤胖大斷裂(圖1)貫穿工作區(qū)北西部。該斷裂與成礦有直接關(guān)系，礦(化)體明顯受NNE向的構(gòu)造控制。工作區(qū)共計(jì)發(fā)育5條礦化破碎帶(F0～F4)。平等背斜發(fā)育于平等鄉(xiāng)一帶，軸跡走向10°～15°，核部地層為合桐組，兩翼地層由老至新依次為拱洞組、長(zhǎng)安組、富祿組。工作區(qū)位于該背斜西冀，西翼地層傾向NW，傾角一般為30°。F0(盤胖大斷裂)分布在礦區(qū)中西部，NNE向貫穿全區(qū)。在礦區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度大于5 km，寬幾米至數(shù)十米，走向10°～15°，傾向280°～295°，傾角60°～75°。發(fā)育硅化、角礫巖化、片理化擠壓破碎帶，為一條左旋逆沖斷裂。沿?cái)嗔鸭捌渑詡?cè)形成一系列NE向的脆-韌性剪切帶并控制金礦化，該斷裂控制金礦帶分布。F1斷裂分布在礦區(qū)中部，平等河西側(cè)，NNE向展布，是主要的含礦斷裂帶，沿該斷裂帶有眾多民采老隆分布，在民采老窿內(nèi)部見較多的石英細(xì)脈，其采礦歷史可上溯至清朝，在20世紀(jì)80～90年代民采盛極一時(shí)。根據(jù)民采老隆分布及少量露頭控制長(zhǎng)度大于2.5 km，產(chǎn)狀110°～120°∠60°～75°，推測(cè)向南可能有較大延伸。F2斷裂分布在礦區(qū)東部，平等河?xùn)|側(cè)，沿山脊呈NNE向展布，是主要的含礦斷裂帶，沿該斷裂帶有眾多民隆分布，根據(jù)民采老隆分布及少量露頭控制長(zhǎng)度大于2 km，產(chǎn)狀115°～125°∠65°～75°，在甲江寨公路露頭寬度大于5 m。F3斷裂分布在礦區(qū)東部，平等河?xùn)|側(cè)，沿山坡平行公路NNE向展布，是主要的含礦斷裂帶，沿該斷裂帶有眾多民采老隆分布，根據(jù)民采老隆分布及少量露頭控制長(zhǎng)大于1 km，產(chǎn)狀111°～128°∠58°～77°，推測(cè)向南可能有較大延伸。F4斷裂分布在礦區(qū)中部，F(xiàn)1與F0(盤胖大斷裂)之間，NNE向展布，新修公路揭露為寬度大于30 m擠壓破碎帶，石英脈發(fā)育，推測(cè)其延長(zhǎng)大于1 km，產(chǎn)狀300°∠60°～75°。

1—富祿組 2—長(zhǎng)安組上段 3—長(zhǎng)安組下段 4—拱洞組上段 5—拱洞組下段 6—地層界線 7—實(shí)測(cè)斷層及編號(hào) 8—推測(cè)斷層

2 土壤地球化學(xué)測(cè)量

2.1 樣品采集、加工和測(cè)試

在全面分析區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外路線地質(zhì)調(diào)查和踏勘，礦區(qū)內(nèi)主要成礦構(gòu)造方向?yàn)镹NE—NE向。為了最大限度地控制各類巖石、主構(gòu)造和次級(jí)構(gòu)造及成礦元素的分布遷移，土壤剖面測(cè)量采樣線方向應(yīng)基本垂直于主構(gòu)造線方向，即290°方向。全區(qū)共布設(shè)了26條化探剖面線，采樣點(diǎn)距為20 m，扣除水田、村莊等未采樣點(diǎn)，實(shí)際采樣點(diǎn)數(shù)為1861個(gè)。依據(jù)土壤地球化學(xué)規(guī)范要求，采樣對(duì)象為土壤B層(淋失層)至C層(母質(zhì)層)中的細(xì)粒級(jí)物質(zhì)，采樣深度一般為距地表20～50 cm深處，采樣誤差范圍在測(cè)定采樣周圍點(diǎn)線距的1/10范圍內(nèi)采樣，一般由2～3個(gè)采樣坑的樣組合為1件樣品。所有樣品曬干、過40目篩后，再研磨至200目，樣品測(cè)試工作在有色金屬桂林礦產(chǎn)地質(zhì)測(cè)試中心完成。依據(jù)區(qū)域地球化學(xué)成礦指示元素及其組合分布特征，本次選擇檢測(cè)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、As、Sb、Hg共9個(gè)元素。

2.2 元素含量特征

根據(jù)勘查地球化學(xué)中有關(guān)的定義和計(jì)算公式[4-5]，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。由表1可見，所測(cè)元素濃度克拉克值大于1的元素有Pb、Ag、As、Sb、Hg、Au。測(cè)區(qū)內(nèi)主成礦元素Au的變異系數(shù)最大，且大于1，表明金分布極不均勻，金在該區(qū)強(qiáng)烈活化，形成金礦體的可能性較大。Mo、As、Sb元素的變異系數(shù)次之，在0.6～1.0之間，說明Mo、As、Sb元素在該區(qū)活化一般，成礦的可能性一般。其他元素的變異系數(shù)均較小，小于0.5，說明其他元素異常不明顯，活化不夠，遷移、富集不強(qiáng)烈，對(duì)成礦不利，很難形成礦體。

2.3 元素組合分析

2.3.1 相關(guān)性分析

相關(guān)分析是采用相關(guān)系數(shù)作為指標(biāo)來度量?jī)蓚€(gè)連續(xù)變量之間線性相關(guān)程度和相關(guān)方向的統(tǒng)計(jì)分析方法[6]。對(duì)所測(cè)試的9種元素進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表2。

由表2可見，分析的9個(gè)元素中As和Sb的相關(guān)系數(shù)最高，其次為Cu、Pb、Ag、Zn、Hg元素組，主成礦元素Au與其他元素的相關(guān)性都很低。這種相關(guān)性在元素聚類圖上表現(xiàn)的更為明顯(圖2)。由聚類圖可以將9種元素劃分為4個(gè)組：① As、Sb；② Cu、Pb、Ag、Zn、Hg；③ Mo；④Au。由此可見，主成礦元素Au與As、Sb為不同期成礦元素，常見的將As、Sb元素作為尋找金礦的主要指示元素在該區(qū)不適用。

注：共測(cè)樣品數(shù)1861件。

表2 土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣

圖2 R型聚類分析圖

2.3.2 因子分析

因子分析是一種降維分析，是研究元素共生組合的有效方法[7]，也是將多種變量根據(jù)某種內(nèi)在聯(lián)系生成幾個(gè)綜合因子的統(tǒng)計(jì)方法，不同的元素組合常反映出不同的地質(zhì)—地球化學(xué)信息[8]。

本次工作中，對(duì)測(cè)試的9種元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行基于主成分變量的R型因子分析。由于正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣比初始因子載荷矩陣更能有效地反映元素組合的合理性[9]，故采用正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣來確定元素組合類型(表3)。

由表3可見，F(xiàn)1因子的元素組合為Cu、Pb、Ag、Zn、Hg，代表一組中溫成礦元素的次生組合；F2因子的元素組合為As、Sb，代表一組低溫親硫元素的次生組合；主成礦元素Au為獨(dú)立因子，反應(yīng)金礦化的成礦物質(zhì)來源比較復(fù)雜。

3 土壤地球化學(xué)異常特征

3.1 背景值異常下限的確定

確定地球化學(xué)背景值與異常下限的方法有很多種[10-11]，本文采用實(shí)用性、易操作的迭代法來確定礦區(qū)的背景值及異常下限，計(jì)算結(jié)果見表4。

表3 R型因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

表4 元素背景值和異常下限

注：共測(cè)樣品數(shù)1861件。

3.2 單元素異常特征

主成礦單元素異常圖，見圖3。

Au元素以4.0×10-9為異常下限，共有107個(gè)分析數(shù)據(jù)大于異常下限，共圈出了17個(gè)異常，對(duì)其中7個(gè)有一定規(guī)模的異常進(jìn)行編號(hào)。Au-5異常分布面積大，異常強(qiáng)度大，濃集中心明顯。Au-5異常面積為0.18 km2，Au元素含量最大值為51.56×10-9，為其異常下限的12.89倍，Au元素含量平均值為15.34×10-9。Au-5異常高值點(diǎn)總體呈NE向展布，同該區(qū)的斷裂構(gòu)造方向一致。

Mo元素以1.36×10-6為異常下限，共有169個(gè)分析數(shù)據(jù)大于異常下限，共圈出了25個(gè)異常，對(duì)其中9個(gè)有一定規(guī)模的異常進(jìn)行編號(hào)。Mo-8異常分布面積大，異常強(qiáng)度大，濃集中心明顯。Mo-8異常面積為0.085 km2，Mo元素含量最大值為13.38×10-6，為其異常下限的9.84倍，Mo元素含量平均值為3.06×10-6。Mo-8異常高值點(diǎn)總體呈正北向展布，分布在下震旦統(tǒng)長(zhǎng)安組第二段無層次的含礫砂質(zhì)板巖中。

As元素以14.27×10-6為異常下限，共有106個(gè)分析數(shù)據(jù)大于異常下限，共圈出了16個(gè)異常，對(duì)其中4個(gè)有一定規(guī)模的異常進(jìn)行編號(hào)。As-2和As-3的異常分布面積大，異常強(qiáng)度大，濃集中心明顯，異常面積分別為0.066 km2和0.142 km2。As-2異常的As元素含量最大值為77.10×10-6，為其異常下限的5.4倍，As元素含量平均值為24.33×10-6。As-2異常高值點(diǎn)總體呈NE向展布，分布在中震旦統(tǒng)富祿組。

Sb元素以1.49×10-6為異常下限，共有212個(gè)分析數(shù)據(jù)大于異常下限，共圈出了16個(gè)異常，對(duì)其中5個(gè)有一定規(guī)模的異常進(jìn)行編號(hào)。Sb-4和Sb-5的異常分布面積大，異常強(qiáng)度大，濃集中心明顯，異常面積分別為0.217 km2和0.501 km2。Sb-5異常的Sb元素含量最大值為13.00×10-6，為其異常下限的8.72倍，Sb元素含量平均值為3.06×10-6。Sb-5異常高值點(diǎn)總體呈NNE—NE向展布，同該區(qū)的主要斷裂構(gòu)造方向一致。

3.3 綜合異常特征

根據(jù)異常規(guī)模、空間展布特點(diǎn)以及異常的組合特點(diǎn)，將空間上密切相伴、同種成因的所有元素的異常歸并為1個(gè)綜合異常帶，本次工作圈定了3處綜合異常帶，分別為HT①Au-Mo-Cu-Pb-Hg-Zn綜合異常帶、HT②Au-Mo綜合異常帶和HT③Sb-As-Cu綜合異常帶，見圖4。

1)HT①Au-Mo-Cu-Pb-Hg-Zn綜合異常帶。該異常帶位于測(cè)區(qū)的北中部，出露主要地層為震旦系長(zhǎng)安組下段含礫砂質(zhì)板巖及灰綠色絹云母板巖、富綠組砂巖夾頁巖。異?？傮w呈不規(guī)則片狀。異常面積約為0.336 km2，主要由Au-1、Mo-2、Cu-1、Pb-2、Hg-1和Zn-1六個(gè)單元素異常組成。此異常中各成礦元素的濃集中心總體上沿NE向展布，同該異常區(qū)出露的地層、斷裂構(gòu)造走向基本一致，測(cè)區(qū)內(nèi)NNE向展布的斷層F4穿過該綜合異常區(qū)，因此該異常處在一個(gè)較好的成礦構(gòu)造帶上，推測(cè)該綜合異常屬礦致異常，評(píng)價(jià)為乙類異常。

2)HT②Au-Mo綜合異常帶。該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)的南東部，出露主要地層為震旦系長(zhǎng)安組下段含礫砂質(zhì)板巖及灰綠色絹云母板巖。異常總體呈近三角形狀，長(zhǎng)邊方向?yàn)镹E向，異常走向同地層、構(gòu)造走向基本一致。異常面積約為0.202 km2，主要由Au-5和Mo-4二個(gè)單元素異常組成。在異常區(qū)中金的平均值為15.34×10-9，說明Au異常強(qiáng)度大。從地質(zhì)成礦環(huán)境來看，此異常中各成礦元素的濃集中心總體上沿NE向展布，同該異常區(qū)出露的地層、斷裂構(gòu)造走向基本一致，而出露的震旦系長(zhǎng)安組下段是測(cè)區(qū)金礦(化)體的主要賦礦地層，測(cè)區(qū)內(nèi)NNE向展布的斷層F3穿過該綜合異常區(qū)，且異常區(qū)內(nèi)見有舊的民窿采坑礦點(diǎn)，說明該綜合異常屬礦致異常，評(píng)價(jià)為甲類異常。

圖3 Au-As-Sb-Mo單元素異常圖

圖4 龍勝平等金礦土壤化探綜合異常圖Fig.4 Comprehensive anomaly map of soil geochemical survey in Pingdeng gold deposit in Longsheng County

1—富祿組 2—長(zhǎng)安組上段 3—長(zhǎng)安組下段 4—拱洞組上段 5—拱洞組下段 6—地層界線 7—實(shí)測(cè)斷層及編號(hào) 8—推測(cè)斷層 9—異常查證探槽及其編號(hào) 10—綜合異常范圍及編號(hào) 11—Au元素異常 12—Sb元素異常 13—Mo元素異常 14—Cu元素異常 15—Pb元素異常 16—Hg元素異常 17—Zn元素異常 18—As元素異常

3)HT③Sb-As-Cu綜合異常帶。該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)的南西部，出露主要地層為震旦系富綠組砂巖夾頁巖以及震旦系長(zhǎng)安組無層次含礫砂質(zhì)板巖夾少量淺灰色變余砂巖、灰綠色的砂質(zhì)板巖和絹云母板巖。異?？傮w呈不規(guī)則片狀，異常面積約為0.581 km2，主要由Sb-5、As-2、As-3、As-4、Cu-5和Cu-6六個(gè)單元素異常組成。Sb和As的單元素異常的濃集中心比較吻合，且異常面積都比較大。從地質(zhì)成礦環(huán)境來看，此異常中各成礦元素的濃集中心總體上沿NE向展布，同該異常區(qū)出露的地層、斷裂構(gòu)造走向基本一致，測(cè)區(qū)內(nèi)NNE向展布的斷層F4穿過該綜合異常區(qū)，因此該異常處在一個(gè)較好的成礦構(gòu)造帶上，推測(cè)該綜合異常屬礦致異常，評(píng)價(jià)為乙類異常。

4 異常查證

由于經(jīng)費(fèi)及施工條件等客觀原因，僅對(duì)成礦前景較好的HT②Au-Mo綜合異常區(qū)濃集中心地表進(jìn)行探槽工程驗(yàn)證(圖4)。探槽TC17-2揭露到多條含金石英脈，w(Au)為0.107×10-6～0.481×10-6，真厚度為0.38～0.73 m，礦化蝕變類型主要為硅化、黃鐵礦化，說明該異常屬礦致異常，具有較好的金礦找礦前景。

5 結(jié)論及建議

通過本次土壤化探測(cè)量工作，共圈定綜合異常3個(gè)(HT①、HT②、HT③)。反映出本區(qū)成礦元素Au以及As、Mo、Sb的異常范圍較大且濃集中心明顯。異常中各成礦元素的濃集中心總體上沿NE向展布，同測(cè)區(qū)內(nèi)NNE向展布的斷裂構(gòu)造走向基本一致，HT②異常區(qū)通過探槽TC17-2揭露到多條含金石英脈，說明該異常屬礦致異常，具有較好的金礦找礦前景。圈定的3個(gè)綜合異常帶為礦區(qū)今后找礦的重點(diǎn)靶區(qū)。

為了充分應(yīng)用本區(qū)所進(jìn)行的土壤測(cè)量的成果，加速成果轉(zhuǎn)化，建議下一步工作以金礦為主攻礦種，在初步圈定的HT①、HT②綜合異常區(qū)以及Au單元素異常區(qū)開展較詳細(xì)的地質(zhì)測(cè)量工作，以期較詳細(xì)地了解異常區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、礦化及蝕變等成礦地質(zhì)特征。由于本測(cè)區(qū)局部覆蓋層厚度大，待詳細(xì)地質(zhì)測(cè)量工作結(jié)束后，建議在各異常區(qū)內(nèi)選擇最有利的成礦部位實(shí)施山地工程來揭露異常，主要是布置適量的探槽工程，以期找到并控制地表金礦(化)體。