廣東龍川南客寮鉛礦土壤地球化學(xué)研究與找礦

郝 麟， 李 森， 張小龍， 吳星星， 黃建姿

（廣東省地質(zhì)局 第六地質(zhì)大隊(duì)，廣東 江門 529040）

0 引言

南客寮礦區(qū)處于粵華夏陸臺(tái)東南地洼區(qū)、武夷成礦帶南西段，區(qū)域上位于龍川深大斷裂和蓮花山深大斷裂之間的構(gòu)造地帶。礦區(qū)所在地先后完成1∶200 000區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、1∶50 000礦產(chǎn)地質(zhì)測(cè)量、1∶50 000水系沉積物測(cè)量、礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)等工作。本文對(duì)南客寮地區(qū)開展1∶10 000土壤地球化學(xué)采樣工作，在研究本區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖、圍巖蝕變等地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，運(yùn)用土壤地球化學(xué)方法總結(jié)元素分布、遷移富集的規(guī)律，進(jìn)一步圈定異常，為該區(qū)今后的找礦工作提供進(jìn)一步的線索與依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)地層出露有三疊系小坪組（T3x）、侏羅系上龍水組（J1sl）、漳平組（J2z）、吉嶺灣組（J2jl）及第四系（Q）。小坪組巖性主要為灰白色含礫砂巖、石英砂巖，夾黑色粉砂巖、炭質(zhì)頁巖。上龍水組巖性主要為灰、深灰黑色中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和泥質(zhì)粉砂巖夾長(zhǎng)石石英砂巖。漳平組巖性主要為紫紅色中厚層狀中細(xì)粒石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。吉嶺灣組為一套安山質(zhì)火山巖建造，其巖性主要有安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、安山玢巖、流紋斑巖、石英斑巖等。第四系（Q）主要為黃砂土及含礫砂土構(gòu)成的沖洪積層。礦區(qū)地質(zhì)圖與土壤化探工程部署如圖1所示。

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主。船肚斷裂：北東—南西，橫貫礦區(qū)，斷層面傾向南東，傾角50°～65°；上盤為三疊系小坪組、侏羅系上龍水組，下盤由侏羅系漳平組、吉嶺灣組巖層構(gòu)成；為逆斷層，見巖石破碎現(xiàn)象，斷層可能形成于侏羅世后，早白堊世前。瀝背斷裂：近東西，傾向南，傾角74°～85°，上盤為小坪組，下盤為上龍水組，斷層中多表現(xiàn)為碎裂、角礫狀，并有鐵質(zhì)充填。吉嶺灣組巖層中發(fā)育數(shù)條北西向、近東西向性質(zhì)不明的小斷層，斷層面寬0.5～1m，為硅質(zhì)角礫、褐鐵礦、黃鐵礦充填。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖為燕山期花崗巖出露［1］。巖性主要是中－中粗粒（斑狀）黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖，分布于礦區(qū)北部，與小坪組地層呈侵入接觸關(guān)系。

礦區(qū)礦化蝕變現(xiàn)象明顯，礦化現(xiàn)象主要表現(xiàn)為方鉛礦化、閃鋅礦化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、黃銅礦化、磁黃鐵礦化等多金屬礦化；蝕變現(xiàn)象主要有硅化、白云石化、蛇紋石化、綠簾石化。其中，黃鐵礦化、白云石化、硅化、方鉛礦化、閃鋅礦化是礦區(qū)內(nèi)較為普遍的礦化蝕變現(xiàn)象，黃鐵礦化普遍呈星點(diǎn)狀發(fā)育于吉嶺灣組地層中，方鉛礦化、閃鋅礦化多呈浸染狀產(chǎn)出于硅化帶中。

礦區(qū)內(nèi)礦床類型為中溫?zé)嵋毫严冻涮罱淮V床［2］。礦體一般成群平行排列，主要產(chǎn)于安山玢巖剪力裂隙中，部分產(chǎn)于流紋斑巖、石英斑巖與安山玢巖的接觸帶，透鏡狀、陡脈狀鉛鋅礦體在整個(gè)礦體中常相間出現(xiàn)，局部組成富脈帶或囊狀體。

圖1 南客寮礦區(qū)地質(zhì)圖與土壤化探工程部署

2 土壤地球化學(xué)研究

土壤地球化學(xué)研究是通過系統(tǒng)的采集土壤樣品，了解土壤中元素的含量特征、組合特征、分布型式，分析對(duì)比元素分散與集中的規(guī)律，研究其與基巖中礦體的聯(lián)系，根據(jù)土壤中成礦元素及其伴生元素的含量來圈定地球化學(xué)異常，通過圈定、解釋、評(píng)價(jià)土壤中的異常進(jìn)行找礦的行為［3－4］。

2.1 樣品的采集、加工和測(cè)試

采用200m×20m網(wǎng)度（見圖1）進(jìn)行土壤地球化學(xué)取樣，依據(jù)土壤地球化學(xué)規(guī)范要求，取樣對(duì)象為土壤B層，深度約30cm，以10m范圍內(nèi)多坑法采樣組合成單樣，地質(zhì)點(diǎn)及取樣點(diǎn)位誤差不超過10m。共采集土壤樣品1 020個(gè)。所有樣品曬干、過80目篩后，再粉磨至180目，樣品測(cè)試工作在國(guó)土資源部廣州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成。

2.2 元素分布型式

對(duì)礦區(qū)土壤樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并作元素含量－頻數(shù)對(duì)數(shù)直方圖，如圖2所示。

圖2 不同元素的分布型式

（1）Mo元素基本呈對(duì)稱的正態(tài)分布，說明本區(qū)不同期次的地質(zhì)作用改變了Mo元素的初始分配形式［5］，有利于其富集成礦；W、Cu元素呈單峰集中分布，分布范圍比較窄，離散程度相對(duì)較小，次生富集作用較弱，不易產(chǎn)生地球化學(xué)次生暈異常［6］。在單元素異常的圈定中，W異常呈彌散狀產(chǎn)出于燕山期花崗巖中，在其他地質(zhì)體中未見其異常。

（2）Sn、Bi、Zn、Au元素呈顯著的多峰分布，分布范圍廣，離散度大，次生富集趨勢(shì)強(qiáng)烈，其低含量峰值反映了上述元素的背景分布，高含量峰值反映了上述元素的異常分布［6］。

（3）Pb、As、Sb、Ag元素明顯不服從正態(tài)分布，其中Pb、As、Sb元素不同程度向右高值區(qū)傾斜，且分布范圍廣，離散程度高，表明Pb、As、Sb元素次生富集作用強(qiáng)烈，在表生作用下易形成明顯的地球化學(xué)異常；而Ag元素離散程度較高，整體向左低值區(qū)傾斜，表明Ag元素在富集成暈過程中伴有不同程度的疊加地球化學(xué)異常作用［6－8］。

2.3 元素含量特征

對(duì)取得的元素含量數(shù)據(jù)進(jìn)行了平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、濃度克拉克值等地球化學(xué)參數(shù)的計(jì)算，結(jié)果見表1所列。

所測(cè)元素濃度克拉克值均大于1，濃度克拉克值大于5的元素有Bi、Pb、As、Sb、Ag；所測(cè)元素變異系數(shù)均大于1，變異系數(shù)大于2的元素有Bi、Pb、Ag。

這表明南客寮地區(qū)元素含量相對(duì)較高，變異系數(shù)比較大，特別是Bi、Pb、As、Sb、Ag等5種元素易次生富集形成實(shí)質(zhì)性的地球化學(xué)異常，對(duì)測(cè)區(qū)深部及外圍找礦具有指示性意義［6－8］。

表1 土壤元素含量地球化學(xué)參數(shù)

2.4 元素組合分析

2.4.1 因子分析

因子分析是對(duì)大量地質(zhì)觀測(cè)資料進(jìn)行分析和做出較為合理解釋的一種多變量統(tǒng)計(jì)方法［9］。利用因子分析的方法，可以把具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的元素原始變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子，以因子中最大因子載荷的50%為閾值確定不同因子的元素組合，通過元素組合特征推算、解釋成礦過程和成礦元素的遷移、富集規(guī)律，找出元素間相關(guān)關(guān)系特征，放大或者加強(qiáng)異常，以指示找礦［10－11］。

本文中，對(duì)11種元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行基于主成分變量的R型因子分析，結(jié)果見表2所列。

表2 微量元素R型因子分析結(jié)果

按照累計(jì)方差貢獻(xiàn)值64.215%，得到3個(gè)主因子。其中，F(xiàn)1因子（Cu、Zn、Pb、As、Sb）貢獻(xiàn)率30.214%，代表一組中溫成礦元素的次生組合，為本區(qū)找礦的指示性元素；F2因子（Au、Ag、Sn）、F3因子（W、Bi）表明本區(qū)Au元素與Ag元素、W元素與Bi元素關(guān)系密切。從本區(qū)主攻礦種Pb、Zn、Cu的角度來看，除Cu與F3因子呈負(fù)相關(guān)性外，其余均為正相關(guān)性，因此，在本區(qū)除主攻礦種外，還應(yīng)兼顧Au、Ag礦的尋找。

2.4.2 聚類分析

聚類分析是根據(jù)樣本自身的屬性，用數(shù)學(xué)方法按照某些相似性指標(biāo)，定量地確定樣本之間的親疏關(guān)系，并按這種親疏關(guān)系對(duì)樣本進(jìn)行聚類［12］。R型聚類分析是從數(shù)學(xué)角度研究元素在成礦活動(dòng)中地球化學(xué)行為相似程度的一種有效方法［13］。通過對(duì)所測(cè)試的11種元素進(jìn)行R型聚類分析，生成聚類分析譜系圖，如圖3所示。

圖3 元素聚類分析圖

由圖3可以看出，高溫組合元素 W、Sn、Mo、Bi等4種元素聚合性較強(qiáng)；中溫組合元素Cu、Zn元素聚合性強(qiáng)；而Pb元素則與Sb、As 2種低溫親硫元素聚合性較強(qiáng)，其中Pb、Sb元素的距離系數(shù)小于5，很好地反應(yīng)了礦區(qū)內(nèi)已知七目嶂鉛鋅礦床的主要礦物的共生組合信息，例如，方鉛礦－閃鋅礦－車輪礦、方鉛礦－閃鋅礦－脆硫銻鉛礦等；Ag與Au密切相關(guān)，具有很好的相關(guān)性。

2.4.3 相關(guān)分析

相關(guān)分析研究變量之間是否存在某種依存關(guān)系，采用相關(guān)系數(shù)作為變量相關(guān)方向以及相關(guān)程度的一種指標(biāo)［12］。通過研究元素之間相關(guān)系數(shù)的大小，了解其關(guān)系親疏程度，研究元素的組合特征，進(jìn)而確定成礦物質(zhì)基礎(chǔ)［5，7］。

對(duì)所測(cè)試的11種元素進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表3所列，可以看出本區(qū)Pb與Zn的相關(guān)系數(shù)為0.42，Pb與Sb的相關(guān)系數(shù)為0.80，Pb與 As的相關(guān)系數(shù)為0.60，Zn與Cu的相關(guān)系數(shù)為0.49，Cu與Pb的相關(guān)系數(shù)為0.62，Cu與Sb的相關(guān)系數(shù)為0.65，Cu與 As的相關(guān)系數(shù)為0.53，Cu與Au的相關(guān)系數(shù)為0.47。

由此可見，礦區(qū)主攻礦種Pb、Zn、Cu元素之間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，可以反映礦區(qū)主要成礦元素的次生組合特征。

而Pb元素與Sb、As 2種低溫親硫元素有著較強(qiáng)的正相關(guān)性，揭示了本區(qū)在礦物組合方向上應(yīng)注意如車輪礦、脆硫銻鉛礦、硫銻鉛礦等中溫礦物的存在與尋找。

表3 微量元素相關(guān)分析結(jié)果

3 土壤地球化學(xué)異常

3.1 地球化學(xué)背景值、異常下限的確定

本文采取迭代法計(jì)算礦區(qū)地球化學(xué)背景值及異常下限，結(jié)果見表4所列，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值確定異常下限的實(shí)際取值。依據(jù)異常下限實(shí)際取值的1、2、4倍確定異常濃度分帶。數(shù)據(jù)處理使用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS完成。

表4 剔除異常值后元素含量特征、背景值及異常下限

3.2 單元素異常特征

單元素異常特征圖，如圖4所示。

Pb元素高背景區(qū)主要分布于上龍水組、漳平組、吉嶺灣組地層，異常具有規(guī)模大，中、內(nèi)帶發(fā)育廣泛，三級(jí)濃集中心集中的特點(diǎn)。最大異常值9 184×10－6，最大異常面積0.406km2，最大異常規(guī)模201.03×10－6km2。位于礦區(qū)南西側(cè)的Pb6號(hào)異常，南西向未封閉，該異常全面覆蓋已知的七目嶂鉛鋅礦。Pb9號(hào)異常中內(nèi)帶廣泛發(fā)育，三級(jí)濃集中心具有峰值高、連續(xù)性好的特征，在11線處出現(xiàn)連續(xù)特高值，有1處鉛礦點(diǎn)位于該異常內(nèi)。

Zn元素高背景區(qū)主要分布于漳平組地層與吉嶺灣組地層接觸部位及吉嶺灣組地層內(nèi)部，具有外帶發(fā)育廣、中帶集中、內(nèi)帶較小的特點(diǎn)。最大異常值1 449×10－6，最大異常面積0.406km2，最大異常規(guī)模121.98×10－6km2。位于礦區(qū)南西側(cè)的Zn4號(hào)異常，南西向未封閉，該異常全面覆蓋已知的七目嶂鉛鋅礦。Zn7號(hào)異常具有外帶廣、高值集中的特點(diǎn)，15線處有連續(xù)的4個(gè)特高值出現(xiàn)。

Cu元素高背景區(qū)主要分布于吉嶺灣組地層中，異常規(guī)模不均，中、內(nèi)帶發(fā)育，部分具有三級(jí)濃集中心。最大異常值522×10－6，最大異常面積0.145km2，最大異常規(guī)模6.98×10－6km2。值得注意的是Cu7號(hào)異常中有1處銅礦點(diǎn)，而Cu12號(hào)向南未封閉，且突顯幾個(gè)集中的高值。

Au元素高背景區(qū)主要分布于漳平組地層中，在其余地質(zhì)單元中呈單一的外帶分布，異常規(guī)模較小，僅3處異常區(qū)具三級(jí)濃度分帶。最大異常值47.8×10－9，最大異常面積0.068km2，最大異常規(guī)模1.37×10－9km2。其中Au9號(hào)異常與Ag5號(hào)異常套合情況良好。

Ag元素高背景區(qū)主要分布于漳平組地層與吉嶺灣組地層接觸部位及吉嶺灣組地層內(nèi)部，具有外帶發(fā)育廣、中帶不明顯、內(nèi)帶分布廣且高值集中的特點(diǎn)。最大異常值31.5×10－6，最大異常面積0.350km2，最大異常規(guī)模85.48×10－6km2。位于礦區(qū)南西部的Ag5號(hào)異常，南西向未封閉，該異常全面覆蓋已知的七目嶂鉛鋅礦，且與Au9號(hào)異常套合情況良好。

圖4 單元素異常特征圖

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（疊合在一起）、同種成因的所有元素的正異常，歸并為1個(gè)綜合異常帶，本次工作圈定6處綜合異常帶，如圖5所示，其中A類異常為AS4、AS6，B類異常為 AS3、AS5，C類異常為AS1，D類異常為AS2。本文重點(diǎn)介紹AS4、AS6、AS5。

AS4位于礦區(qū)南西部，異常區(qū)內(nèi)產(chǎn)出上龍水組、漳平組地層、吉嶺灣組安山質(zhì)火山巖建造。船肚斷裂及吉嶺灣組內(nèi)部2條性質(zhì)不明斷層產(chǎn)于該異常區(qū)內(nèi)。異常面積0.97km2，異常南部、西部未封閉。該異常區(qū)內(nèi)所有元素均具三級(jí)濃度分帶，外帶異常規(guī)模大，濃度分帶明顯，其中Pb、Zn、Sb、Bi、Au等5種元素內(nèi)帶呈現(xiàn)高值多且集中、不同元素內(nèi)帶套合情況好的特征，該異常帶全面覆蓋已知的七目嶂鉛鋅礦床，能很好地解釋引起該異常的原因。該異常為A－1類異常。

AS6位于礦區(qū)南部，異常區(qū)內(nèi)主要為吉嶺灣組安山質(zhì)火山巖建造及漳平組泥質(zhì)粉砂巖。異常區(qū)面積0.23km2，異常區(qū)南部未封閉。該異常內(nèi)Cu、Pb、Zn、As、Sb元素具有三級(jí)濃度分帶；Ag具有二級(jí)濃度分帶。其中Cu、Pb、As、Sb等4種元素單元素異常均具有外帶異常規(guī)模大、濃度分帶明顯、呈現(xiàn)高值多且集中以及不同元素內(nèi)帶套合較好的特征。特別是本區(qū)主攻礦種Pb元素在11線處表現(xiàn)為連續(xù)特高值的出現(xiàn)，且已發(fā)現(xiàn)1處鉛礦點(diǎn)位于該異常內(nèi)。評(píng)價(jià)為A－2類異常。

AS5位于礦區(qū)東部，異常帶地質(zhì)背景為漳平組泥質(zhì)粉砂巖與吉嶺灣組安山質(zhì)火山巖建造。1條性質(zhì)不明斷層產(chǎn)于該帶內(nèi)部。異常面積較小，約0.085km2，異常東部未封閉。該異常區(qū)內(nèi)Au元素具有三級(jí)濃度分帶，Pb、Zn、Ag、As具有二級(jí)濃度分帶。其中Pb、Au、As等3種元素套合情況良好，且已發(fā)現(xiàn)1處銅礦點(diǎn)位于該異常內(nèi)。評(píng)價(jià)為B－3類異常。

圖5 綜合異常特征圖

4 成礦條件與找礦前景分析

土壤地球化學(xué)異常的圈定反映出本區(qū)為鉛多金屬異常次生暈圈。主攻礦種元素異常范圍較大，濃集中心好，具有較好的鉛鋅銅多金屬礦找礦前景。綜合異常與已知的礦床、礦點(diǎn)有很好的吻合，且異常高值點(diǎn)均分布在吉嶺灣組地層中。由前人工作成果［2］得出，礦區(qū)內(nèi)礦床類型為中溫?zé)嵋毫严冻涮罱淮V床。

礦區(qū)內(nèi)地層主要為三疊系、侏羅系碎屑巖及侏羅系吉嶺灣組火山巖地層，從區(qū)域上來看，礦區(qū)地層與成礦關(guān)系密切，多個(gè)地層是含礦地層。例如：永新鐵礦產(chǎn)于小坪組地層中，張公廟銅礦產(chǎn)于上龍水組地層中，寶山嶂錫礦、汶水鎢鉬礦與漳平組地層關(guān)系密切，七目嶂鉛鋅礦產(chǎn)于吉嶺灣組火山巖地層中。礦區(qū)內(nèi)燕山期的巖漿巖活動(dòng)可以為成礦物質(zhì)的活化富集提供有效的熱源。

本區(qū)構(gòu)造發(fā)育，主要由近東西向的瀝背斷裂、北西向斷裂組等導(dǎo)礦構(gòu)造引起一系列的北西西向裂隙成為主要的容礦構(gòu)造，為成礦熱液的運(yùn)移、沉淀提供了有利的場(chǎng)所。

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，礦化蝕變廣泛發(fā)育，含礦地層層位穩(wěn)定，礦床類型為中溫?zé)嵋毫严冻涮罱淮豌U鋅礦床，其成礦與吉嶺灣組地層、構(gòu)造關(guān)系密切，且區(qū)內(nèi)已有1處鉛鋅礦床與多處鉛、銅礦化點(diǎn)，綜合認(rèn)為本區(qū)是找礦良好區(qū)域，找礦前景十分可觀。

5 結(jié)論

（1）微量元素地球化學(xué)含量特征、分布型式分析表明，礦區(qū)Sn、Bi、Zn、Au、Pb、As、Sb、Ag元素含量較高，變異系數(shù)大，分布范圍廣，以上元素參與次生富集作用，形成明顯的地球化學(xué)異常。Pb、As、Sb元素次生富集作用強(qiáng)烈，在表生作用下易形成明顯的地球化學(xué)異常，對(duì)礦區(qū)深部及外圍找礦具有指示性意義。

（2）因子分析、聚類分析、相關(guān)分析等多元統(tǒng)計(jì)分析表明，Cu、Zn、Pb、As、Sb等中溫成礦元素可以作為礦區(qū)找礦的指示元素，Pb與Sb、As元素較強(qiáng)的聚合性、正相關(guān)性，表明礦區(qū)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)車輪礦、脆硫銻鉛礦、硫銻鉛礦等中溫礦物的存在與尋找。

（3）單元素異常特征表明，礦區(qū)主攻礦種高值區(qū)主要分布于漳平組地層與吉嶺灣組地層接觸部位或吉嶺灣組地層內(nèi)部，目前已知的七目嶂鉛鋅礦床產(chǎn)于吉嶺灣組地層內(nèi)，在礦區(qū)南東部吉嶺灣組地層亦發(fā)現(xiàn)有多處鉛、銅礦點(diǎn)［1］，吉嶺灣組地層為礦區(qū)找礦的目標(biāo)層位。

（4）綜合地質(zhì)和地球化學(xué)異常資料分析后認(rèn)為，工作中所圈定的AS4、AS6、AS5等3個(gè)綜合異常帶具有良好的找礦前景，為礦區(qū)今后工作的重點(diǎn)靶區(qū)。

（5）本區(qū)Bi元素濃度克拉克值高且變異系數(shù)較大，在單元素異常的圈定中發(fā)現(xiàn)，Bi元素的異常分布不僅僅是在傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)上的花崗巖區(qū)內(nèi)，而是全面覆蓋已知的七目嶂鉛鋅礦床，且中、內(nèi)帶發(fā)育良好，如何找到本區(qū)Bi元素與主攻礦種元素之間的內(nèi)在聯(lián)系，如何利用Bi元素測(cè)量來突破礦區(qū)鉛多金屬礦床的發(fā)現(xiàn)是今后工作值得思考的問題。

［1］廣東省地質(zhì)調(diào)查院.廣東中壩地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查2012年度報(bào)告［R］.廣州：廣東省地質(zhì)調(diào)查院，2012.

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