高家山礦區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量找礦效果

邱松林

(江西省銅鼓縣國(guó)土資源局，江西銅鼓 336200)

1 引言

高家山礦區(qū)位于鉛山縣城南西約35公里處，地理坐標(biāo)東經(jīng) 117°34'00″～ 117°35'30″，北緯 28°01'00″～28°01'45″。該區(qū)地質(zhì)工作始于上世紀(jì)九十年代初，經(jīng)1∶20萬(wàn)化探掃面，后由1∶5、1∶1萬(wàn)地、化工作以及近年大量開(kāi)展的鉆探工作，確定了高家山礦區(qū)由烏頭尖、下汪家、螃蟹垅-里源銅多金屬礦段組成。高家山地區(qū)就找礦方向的總結(jié)文獻(xiàn)較少見(jiàn)，本文試著從土壤地球化學(xué)在本區(qū)找礦效果方面進(jìn)行總結(jié)探討，以求推進(jìn)高家山地區(qū)找礦工作的進(jìn)展。

2 區(qū)域及礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 區(qū)域地質(zhì)

高家山礦區(qū)屬陳坊礦集區(qū)東部，地處楊子板塊與華南造山帶碰撞對(duì)接帶，萍鄉(xiāng)-廣豐深大斷裂的南側(cè)，北武夷隆起北坡和天柱山北北東向花崗巖帶的北西側(cè)，北武夷山北東及北北東向高家山-永平構(gòu)造巖漿帶，屬于構(gòu)造邊緣活動(dòng)帶，多期次構(gòu)造-巖漿-成礦作用顯著［1-2］。

2.2 礦區(qū)地質(zhì)

(1)地層

礦區(qū)內(nèi)地層主要有周潭巖組 (Qbzt)、棲霞組(P1q)、小江邊組(P1x)、茅口組(P2m)車(chē)頭組(P2c)，水北組(J1S)、漳平組(J2Z)和第四紀(jì)聯(lián)圩組(Qhl)(圖1)。區(qū)內(nèi)茅口組多大理巖化，車(chē)頭組、周潭巖組多矽卡巖化，賦礦層位主要與車(chē)頭組硅質(zhì)巖、粉砂質(zhì)泥巖，周潭巖組片巖、變粒巖有關(guān)。

圖1 鉛山縣高家山礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

(2)斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育主要有北北東向F1、F6，近南北向 F2，北西向 F3、F4、F5，共六條斷裂(圖1)。

北北東向斷裂:F1斷裂為區(qū)域性斷層，斜貫調(diào)查區(qū)中西部，傾向115°，傾角52°±，斷裂寬一般20～80m，帶內(nèi)構(gòu)造角礫巖發(fā)。F6斷裂分布于螺絲墩、嚴(yán)家?guī)X一帶，屬北東東向斷裂。地表斷斷續(xù)續(xù)延伸近1000m，寬10m左右，其表現(xiàn)特征為硅化、碎裂巖化，為張性斷層，對(duì)矽卡巖帶具有明顯的錯(cuò)斷和破壞作用，為成礦期后構(gòu)造。

近南北向斷裂:F2斷裂發(fā)育于趙家塢、螃蟹垅一側(cè)，傾向東，傾角40～70°，具上陡下緩的特征，沿?cái)嗔延谢?酸性巖脈侵入，并具礦化。

北西向斷裂:F3、F4、F5斷裂分布于張家田、螃蟹垅一帶，走向北西，為成礦期后斷裂，在局部地段可見(jiàn)脈巖侵入，錯(cuò)斷角閃石英正長(zhǎng)斑巖。

(3)巖漿巖

礦區(qū)侵入巖主要為印支期角閃石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、黑云堿長(zhǎng)正長(zhǎng)斑巖，燕山早期微細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖，細(xì)-中粒斑狀黑云母花崗巖，燕山晚期趙家塢火山雜巖體組成(圖1)。印支期巖體分布于風(fēng)凹、下汪家、螺絲墩和洪凸上等地，呈不規(guī)則的巖瘤或巖株?duì)町a(chǎn)于NE與NW向斷裂構(gòu)造的交匯處，具有由中酸性向酸偏堿性的演化特征，巖石類(lèi)型自早而晚由閃長(zhǎng)質(zhì)→二長(zhǎng)質(zhì)→正長(zhǎng)質(zhì)的演化趨勢(shì)。燕山晚期趙家塢雜巖體分布于礦區(qū)中部，以石英正長(zhǎng)斑巖、斜長(zhǎng)斑巖和花崗斑巖類(lèi)為主，呈巖株、巖脈產(chǎn)出。

(4)蝕變及礦化

區(qū)內(nèi)蝕變以矽卡巖化主，矽卡巖礦物主要有石榴子石、透輝石、陽(yáng)起石、綠簾石、綠泥石，分布于角閃石英正長(zhǎng)斑巖體與周潭巖組變質(zhì)巖間，嚴(yán)格受F4北北東向斷裂帶控制。

3 地球化學(xué)景觀特征

礦區(qū)屬于武夷山脈北西支脈低-中低山區(qū)，南東部為武夷山脈最高峰黃崗山海拔2158m。地勢(shì)總體具西高、東低的特征，地形切割程度較強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)植被發(fā)育、茂盛，以喬木、灌木、毛竹混合林為主。區(qū)內(nèi)土壤從上到下多可以分為 A(腐質(zhì)層)、B(淋積層)、C(母質(zhì)層)、D(基巖層)四層，其中B層或C層中之粘土、亞粘土或砂質(zhì)土是土壤地球化學(xué)采樣的最佳層位，也是本次土壤采樣的采取對(duì)象。風(fēng)化作用總體上以物理風(fēng)化為主，化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化次之，但具有一定的規(guī)模和強(qiáng)度。

4 土壤地球化學(xué)測(cè)量異常特征

土壤地球化學(xué)經(jīng)驗(yàn)，成礦元素遷移距離較近，土壤地球化學(xué)異常范圍基本能反映地下隱伏礦體或礦化蝕變體位置，所以運(yùn)用土壤地球化學(xué)測(cè)量方法尋找可能存在的隱伏礦(化)體不失為一種大大提高找礦效率而且節(jié)省投入的找礦手段。

4.1 野外樣品采集

本次土壤地球化學(xué)測(cè)量工作按采樣點(diǎn)線距100m，點(diǎn)距20m。測(cè)線按垂直礦區(qū)主要構(gòu)造線方向布置，測(cè)線方向?yàn)?5°，同時(shí)布設(shè)4%的重復(fù)分析樣點(diǎn)。野外先樣品先曬干或風(fēng)干，再將其敲、揉碎，清理掉其中所含的巖石碎屑，然后過(guò)40目篩，將過(guò)篩的樣品拌勻，稱(chēng)取150克樣品裝袋送實(shí)驗(yàn)室，剩下的樣品則作為副樣。為了保證樣品分析結(jié)果的可靠性，每一批次樣品分析均插入3個(gè)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確度監(jiān)控、隨機(jī)抽取10%樣品編密碼隨同樣品分析進(jìn)行精密度監(jiān)控，同時(shí)插入2個(gè)空白試驗(yàn)。每批樣品分析完畢，對(duì)異常樣品進(jìn)行100%抽查，本次樣品均合格。

4.2 數(shù)據(jù)處理

關(guān)于區(qū)域地球化學(xué)背景值和異常下限的確定，傳統(tǒng)的方法為通過(guò)概率計(jì)算，如果元素滿(mǎn)足正態(tài)分布則背景值取均值，異常下限在均值的基礎(chǔ)上加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差;如果元素滿(mǎn)足對(duì)數(shù)正態(tài)分布，則先對(duì)元素取對(duì)數(shù)，然后對(duì)數(shù)的均值取真數(shù)為背景值，對(duì)數(shù)的均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差取真數(shù)為異常下限。根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況，本次用Surfer軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行概率分布分析，通過(guò)對(duì)所有原始數(shù)據(jù)進(jìn)行取自然對(duì)數(shù)后進(jìn)行分布檢驗(yàn)，其基本呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布。將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)值，在SPSS軟件中采取對(duì)數(shù)統(tǒng)計(jì)法來(lái)確定背景值、異常下限。將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)值得到x1、x2……、xn，進(jìn)行特高和特低含量剔除，將剩余數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。再進(jìn)行以下計(jì)算:

式中，Xi為第i個(gè)樣品的元素含量，C0為背景值，CA為異常下限，S為標(biāo)準(zhǔn)離差。若元素服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，將式中x換成 lgx計(jì)算即可，最后再將lgC0、lgCA換算成真數(shù)。

對(duì)全區(qū)樣品測(cè)試的背景數(shù)據(jù)進(jìn)行元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)(表1)，表1所示分析樣品中親銅成礦元素Cu、Pb、Zn的標(biāo)準(zhǔn)差、變化系數(shù)均較大，這表明巖石(土壤)中親銅成礦元素的富集能力和富集強(qiáng)度均比較高;次為親氧元素W、Bi。根據(jù)測(cè)區(qū)各元素的變化系數(shù)所確定親銅、親氧成礦元素的富集能力分別為Bi＞Ag＞Pb＞Zn＞Sbi＞W(wǎng)＞Au＞Mo＞Cu＞Zn＞Sn＞AS＞Mn。

4.3 土壤地球化學(xué)特征

地球化學(xué)分布是在各種地質(zhì)—地球化學(xué)作用中元素遷移演化的產(chǎn)物，由于各元素的地球化學(xué)性質(zhì)不同，在各種地質(zhì)-地球化學(xué)作用過(guò)程中的活動(dòng)能力和特點(diǎn)各異，嚴(yán)格受地球化學(xué)環(huán)境控制，造成元素組合各有特征，因此，元素組合是各種地球化學(xué)作用的具體表征［3-6］。異常元素組合則是各種與成礦有關(guān)的地質(zhì)-地球化學(xué)作用的產(chǎn)物和表征，可作為地球化學(xué)找礦標(biāo)志。

表1 高家山礦區(qū)1:10000土壤測(cè)量中各元素地球化學(xué)特征值表

測(cè)區(qū)綜合異常面積約為3.37Km2，在空間上主要集中分布于7個(gè)區(qū)內(nèi)即綜合異常R-1、R-2、R-3、R-4、R-5、R-6、R-7、R-7，異常元素整體套合較好(圖2)，現(xiàn)分述如下:

(1)綜合異常R-1:分布于測(cè)區(qū)北部，異常面積約為0.26km2，呈橢圓形往東北未封閉，異常元素組合為W-Sn-Bi-Pb-Zn-Au-Ag-As-Mn(Mo、Cu、Sb)，此綜合異常Pb、Zn異常強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)晚燕山期花崗斑巖沿F5斷層侵入水北組(泥巖、粉砂巖)、車(chē)頭組(硅質(zhì)巖、粉砂質(zhì)泥巖)，斷層與圍巖的接觸帶矽卡巖化強(qiáng)烈(圖1、2)。該異常帶主要受順F5斷層侵入的花崗斑巖與水北組、車(chē)頭組接觸帶控制。

(2)綜合異常R-2:分布于測(cè)區(qū)北東部，異常面積約為0.11km2，呈橢圓形，異常元素組合為Mo-Sn-Sb-Pb-As-Au，此綜合異常區(qū)內(nèi)印支期閃長(zhǎng)巖侵入漳平組(泥巖、粉砂巖)，斷層與圍巖的接觸帶矽卡巖化強(qiáng)烈(圖1、2)。該異常帶主要受順印支期侵入的閃長(zhǎng)巖影響。

(3)綜合異常R-3:分布于測(cè)區(qū)北西部，異常面積約為0.68km2，呈橢圓形往西未封閉，異常元素組合為Mo-Bi-Cu-Sb-Au-Ag-As-Mn，其中Mo、Bi高溫元素為內(nèi)環(huán)元素，Cu、Sb、Au、Ag、As、Mn則明顯為外圍元素。該異常帶可能由燕山早期花崗斑巖和晚期巖漿氣熱作用所引起。

(4)綜合異常R-4:分布于測(cè)區(qū)北東部，異常面積約為0.36km2，呈橢圓形往東未封閉，異常元素組合為 W-Mo-Sn-Bi-Cu-Au(Sb、As、Pb、Zn)，元素分帶特征明顯，W-Mo-Sn-Bi高溫元素為內(nèi)環(huán)元素，Cu-Au(Sb、As、Pb、Zn)則明顯為外圍元素。區(qū)內(nèi)處于印支期正長(zhǎng)斑巖，矽卡巖化帶，該異常帶可能由印支早期正長(zhǎng)斑巖所引起。

(5)綜合異常R-5:分布于測(cè)區(qū)中部，異常面積約為0.69km2，呈橢圓形往，異常元素組合為WBi-Cu-Pb-Zn-Au(Mo、Sn、Mn)，元素分帶特征不明顯異常相互疊加。區(qū)內(nèi)處于印支期正長(zhǎng)斑巖內(nèi)F2斷層與F4斷層交匯處，矽卡巖化強(qiáng)烈，F(xiàn)4斷層形成于此巖體之后且對(duì)巖體具有破壞作用，測(cè)該異常帶可能由印支早期正長(zhǎng)斑巖或燕山期巖漿作用所引起。

(6)綜合異常R-6:分布于測(cè)區(qū)中南部，異常面積約為0.59km2，呈長(zhǎng)條狀，總體走向近南北。異常元素組合為 Mo-Cu-Pb(W、Bi、Sn、Zn、Mn)，元素分帶特征不明顯，Cu、Mo元素異常強(qiáng)烈。R-6異常區(qū)內(nèi)處于F2與F3斷層交匯處，印支期正長(zhǎng)斑巖與二長(zhǎng)巖被F2斷層所切割，據(jù)此推測(cè)該異常帶可能由印支早期正長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)巖或燕山期巖漿作用所引起。

(7)綜合異常R-7:分布于礦區(qū)南部，異常面積約為0.58km2，呈長(zhǎng)條狀，總體走向近南北。異常元素組合為W-Sn-Bi-Cu-Sb-Pb-Zn-Au-As(Mo、Ag、Mn)，元素分帶特征不明顯，Cu、Mo 元素異常強(qiáng)烈。R-7異常區(qū)可是能燕山早期花崗巖順著F2斷層上侵所致。

綜上所述，全區(qū)共圈出綜合異常7個(gè)異常區(qū)，W-Sn-Mo-Bi-Cu-Pb-Zn-Au-Ag-As-Mn異常區(qū)，以 W、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn 異常為主，各元素異常濃集中心吻合較好。

5 異常查證及找礦效果

R-1綜合異常區(qū):Pb、Zn異常強(qiáng)烈。經(jīng)地質(zhì)填圖及槽探揭露此處為鉛鋅礦化點(diǎn)，礦石礦物主要有方鉛礦礦、閃鋅礦，次為黃銅礦、輝鉬礦，呈條帶狀、塊狀、浸染狀分布于F5斷層內(nèi)的矽卡巖中，矽卡巖礦物以石榴子石、陽(yáng)起石為主。

R-2綜合異常區(qū):Mo-Sn-Sb-Pb-As-Au異常強(qiáng)度一般，經(jīng)地質(zhì)填圖沒(méi)有發(fā)現(xiàn)礦化異常點(diǎn)。

R-3綜合異常區(qū):高溫元素(Mo、Bi)與中低溫元素(Cu、Sb、Au、Ag、As、Mn)分帶清晰，此礦區(qū)以西約2km為梁山銅多金屬礦區(qū)，發(fā)育10條礦帶(體)，礦帶(體)均為燕山期構(gòu)造-巖漿成礦作用的產(chǎn)物，礦體分布于矽卡巖中，礦石礦物以黃銅礦為主，次為輝鉬礦、錫石、磁鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等(吳德來(lái)等，2008)。

R-4綜合異常區(qū):W-Bi-Cu-Pb-Zn-Au異常強(qiáng)烈，分帶不明顯。高溫元素(W-Mo-Sn-Bi)與中低溫元素(Cu-Au(Sb、As、Pb、Zn))分帶特征顯著。經(jīng)地質(zhì)填圖、地表槽探、硐探及深部鉆探工程驗(yàn)證，異常區(qū)為里源銅多金屬含礦異常，礦石礦物主要為黃銅礦、白鎢礦，次為輝鉬礦、磁鐵礦等;脈石礦物以鈣矽卡巖礦物為主。

R-5綜合異常區(qū):W-Bi-Cu-Pb-Zn-Au(Mo、Sn、Mn)，異常強(qiáng)烈，相互疊加，分帶特征不明顯。經(jīng)深部鉆探工程驗(yàn)證，異常區(qū)為螃蟹垅銅多金屬含礦異常、鉛坑為鉛鋅含礦異常。礦體均呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出于矽卡巖化正長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)巖與矽卡巖中(圖3)。

R-6綜合異常區(qū):元素分帶特征不明顯，Cu、Mo、Bi元素異常強(qiáng)烈，經(jīng)地表槽探、硐探及深部鉆探工程驗(yàn)證，異常區(qū)為下汪家銅多金屬含礦異常，礦體呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出于矽卡巖化正長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)巖與矽卡巖中。礦石礦物以黃銅礦、白鎢礦、輝鉬礦為主，次為磁鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等。脈石礦物主要為石榴子石、陽(yáng)起石、綠簾石、石英、長(zhǎng)石等。礦石組構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、固熔體分離結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu);浸染狀、塊狀、條帶狀構(gòu)造(周雪桂等，2005)。

R-7綜合異常區(qū):W-Sn-Bi-Cu-Sb-Pb-Zn-Au-As(Mo、Ag、Mn)，Cu、Mo 元素異常強(qiáng)烈。經(jīng)地質(zhì)填圖、槽探驗(yàn)證，異常區(qū)為烏頭尖銅鉛鋅含礦異常，礦石礦物以黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦為主，脈石礦物主要為矽卡巖礦物。

綜上所述:運(yùn)用地質(zhì)填圖、地表槽探(硐探)、深部鉆探工程基，對(duì)高家山礦區(qū)7個(gè)異常區(qū)進(jìn)行查證發(fā)現(xiàn):5個(gè)異常區(qū)為含礦異常區(qū)、其中R-5強(qiáng)Cu、W、Bi異常區(qū)與 R-6強(qiáng) Cu、Mo、Bi異常區(qū)分別由螃蟹垅、下汪家銅多金屬礦段異常所引起，其銅資源量均達(dá)到小型，具經(jīng)濟(jì)開(kāi)采價(jià)值?？梢?jiàn)在高家山地區(qū)開(kāi)展土壤地球化學(xué)測(cè)量以Cu、W、Mo、Bi異常強(qiáng)烈區(qū)做為優(yōu)選區(qū)進(jìn)行找礦工作效果顯著。

圖3 螃蟹垅礦段8號(hào)勘探線剖面圖

6 結(jié)論

(1)按照傳統(tǒng)的方法通過(guò)概率計(jì)算，即如果元素滿(mǎn)足正態(tài)分布則背景值取均值，異常下限在均值的基礎(chǔ)上加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差;如果元素滿(mǎn)足對(duì)數(shù)正態(tài)分布，則先對(duì)元素取對(duì)數(shù)，然后對(duì)數(shù)的均值取真數(shù)為背景值，對(duì)數(shù)的均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差取真數(shù)為異常下限，確定高家山礦區(qū)背景值和異常下限的方法處理土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)與所確定的背景值、異常下限比較合理。

(2)高家山全區(qū)共圈出綜合異常7個(gè)異常區(qū)，W-Sn-Mo-Bi-Cu-Pb-Zn-Au-Ag-As-Mn異常區(qū)，以 W、Mo、Bi、Cu異常為主，各元素異常濃集中心吻合較好。

(3)土壤地球化學(xué)測(cè)量成果顯示:北武夷高家山礦區(qū)通過(guò)異常查證，以Cu、W、Mo、Bi異常強(qiáng)烈區(qū)做為優(yōu)選區(qū)進(jìn)行查證發(fā)一現(xiàn)了螃蟹垅(R-5)、下汪家(R-6)銅多金屬礦段為含礦異常所引起，其銅資源量達(dá)到小型，具經(jīng)濟(jì)開(kāi)采價(jià)值?？梢?jiàn)在高家山地區(qū)開(kāi)展土壤地球化學(xué)測(cè)量以Cu、W、Mo、Bi異常強(qiáng)烈區(qū)作為優(yōu)選區(qū)，找礦效果顯著。

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