大型復(fù)雜區(qū)域礦山的地球化學特征及找礦前景

任志翔

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

礦山地球化學特征即對礦山土壤進行化學測量，通過測量元素在地質(zhì)體中的分布確定礦體聯(lián)系，對礦體的分散富集規(guī)律進行分析并解釋評價地球化學異常。礦山地球化學特征通常被應(yīng)用到大型復(fù)雜區(qū)域礦山的找礦工作中，找礦人員通過區(qū)域地球化學特征分析區(qū)域內(nèi)成礦元素地球化學異常，從而快速有效地縮小找礦靶區(qū)，圈定異常形態(tài)并查找異常來源，科學合理地進行找礦工作[1]。

大型復(fù)雜區(qū)域礦山往往勘查區(qū)殘坡積物覆蓋嚴重，且地層出露和構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜，致使勘查工作發(fā)展較為困難，通過土壤地球化學取樣結(jié)果研究土壤中的微量元素，研究礦山地質(zhì)地球化學特征，探討礦山地球化學特征所蘊含的成因意義，以此了解大型復(fù)雜區(qū)域礦山的深部構(gòu)造。對礦山地球化學特征進行分析時，主要對地球化學特征的統(tǒng)計特征、組合特征和異常特征進行分析，掌握礦山地質(zhì)體元素，掌握其礦山構(gòu)造環(huán)境、源區(qū)性質(zhì)和成巖方式等，為此對大型復(fù)雜區(qū)域礦山的地球化學特征及找礦前景進行分析，為大型復(fù)雜區(qū)域礦山找礦提供新思路。

1 大型復(fù)雜區(qū)域礦山的地球化學特征

1.1 元素含量組合特征

礦山地球化學特征的土壤元素含量基準值可以通過富集系數(shù)來體現(xiàn)，與本區(qū)各元素的平均值相比能夠富集系數(shù)的大小分為四級，富集系數(shù)小于0.8的化學元素為貧化元素，系數(shù)在0.8～1.2之間為背景元素，系數(shù)在1.2～1.6之間為弱富集元素，系數(shù)大于1.6為富集元素。大型復(fù)雜區(qū)域礦山中的貧化元素大多為放射性元素，一般存在于例如獨居石、釷石以及榍石類的酸性巖石中，酸性花崗巖的副礦物中同樣存在貧化元素[2]。其大型復(fù)雜區(qū)域礦山表層土壤的重要元素地球化學統(tǒng)計特征如下表所示：

表1 富集元素地球化學統(tǒng)計特征

將上表所示重要元素的分析數(shù)據(jù)進行標準化處理，元素之間的距離可以通過歐幾里德距離進行測量，從而計算出化學元素的類間距離。根據(jù)各元素地球化學特征統(tǒng)計結(jié)果，可以按照相似系數(shù)大于0.5將以上化學元素分為兩類，分別為與礦山開采和選排有關(guān)的元素，以及與礦山地質(zhì)構(gòu)造、巖性以及土層厚度有關(guān)的元素。其中Co、Se、F、Cu等化學元素與礦山開采和選排有關(guān)，且相關(guān)性較好能夠反應(yīng)出與礦山開采的直接關(guān)系[3]。而Sb、Ge、As等化學元素主要體現(xiàn)大型復(fù)雜區(qū)域礦山的開采選排、地區(qū)巖性特征以及人為活動影響，如Ge元素在礦山區(qū)域內(nèi)顯負異常，但在區(qū)域周圍為正異常和高背景，主要原因是地區(qū)空間分布不均勻?qū)е碌脑刎毣魇?，而Sb元素受巖性和土壤類型的影響較大，從而區(qū)分出復(fù)雜區(qū)域礦山的棕壤、褐土等土壤類型。而稀土元素之間和元素相似系數(shù)在0.8以上，通常為微量元素，其分布受區(qū)域巖石背景控制與稀土有相似的地球化學行為，具備相似的地球化學性質(zhì)，可以通過微量元素的地球化學統(tǒng)計反映大型復(fù)雜區(qū)域礦山的成因信息。其微量元素地球化學統(tǒng)計特征如下表所示：

表2 微量元素地球化學統(tǒng)計特征

根據(jù)大型復(fù)雜區(qū)域礦山表層土壤的微量元素，可通過其元素在礦石中的組合差異判斷礦床類型，例如鑰礦以Be、Mo組合為主，鉛鋅礦石以W、Ag、Sn組合為主等，并且由于晶胞系數(shù)小的微量元素能夠優(yōu)先進入到礦石晶格中，礦物形成溫度越高，其元素組合比值越大，以此判斷礦石礦床類型。

1.2 元素分布特征

大型復(fù)雜區(qū)域礦山的河流水系主要富集Ag、Mn、Zn等元素，其中與成礦有關(guān)的元素受巖層影響，礦區(qū)及其下游水系沉積物中都分布有較大和極高的含量，并且流域水系沉積物地球化學不明顯，而在礦山水系上游的對比區(qū)段則沒有下游化學元素的高含量值，與富集元素相比，主要包含W、Ag等微量元素，稀土元素和稀有分散元素也會出現(xiàn)局部小范圍高值，另外在大型復(fù)雜區(qū)域礦山水系沉積物中，成礦元素及其主要伴生元素在水系沉積物中的含量遠要高于背景區(qū)的含量，且有許多元素超標[4]。而在元素在礦山垂向剖面的分布中，Co、Hg等元素在礦山附近剖面中含量大于尾礦剖面，Se、Cr、Zn等元素在尾礦壩剖面中含量大于選礦廠剖面，并且其元素含量會隨礦山區(qū)域深度變化，在剖面中的分布會越來越均勻，當?shù)V山土壤類型pH值均介于8～9之間呈堿性時，元素分布均勻程度隨深度變化較小，且同一剖面內(nèi)，不同元素含量會隨礦山區(qū)域深度加深其分布變化趨向一致，而As、Cr這兩種元素深度影響較小且分布含量整體垂向變化不大。

除此之外，Zn、Cu等元素在礦山剖面中含量要高于尾礦附近剖面，并具有相似的變化趨勢，而As、Hg等元素在尾礦附近剖面中的含量稍高于礦山附近剖面，并且在地質(zhì)層0cm～30cm深度內(nèi)含量較高，以30cm為分界點含量則明顯降低。

2 找礦靶區(qū)判斷準確

根據(jù)大型復(fù)雜區(qū)域礦山的地球化學特征，掌握礦山地質(zhì)層元素組合特征表現(xiàn)出的規(guī)律性，在異常分類、評序及對各綜合異常推斷解釋與評價的基礎(chǔ)上，圈出區(qū)域內(nèi)的地球化學異常，使礦層分布位置判斷更為精確。并且找礦人員可以根據(jù)區(qū)域內(nèi)化學元素的異常，對礦層元素組合特征、主元素規(guī)模以及異常地質(zhì)成礦條件進行判斷，并結(jié)合區(qū)域異常內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床和礦化線索等進行綜合類比，不僅能夠準確判斷礦層分布位置，還可以對大型復(fù)雜區(qū)域礦山的找礦靶區(qū)進行不同級次的劃分[5]。具體劃分標準如下表所示：

表3 找礦靶區(qū)等級劃分

如上表所示，成礦地質(zhì)條件非常有利，即大型復(fù)雜區(qū)域礦山已有一定的成礦事實或礦化線索，其礦產(chǎn)資源潛力大且可優(yōu)先安排異常查證工作的異常，而成礦地質(zhì)條件有利表示有預(yù)測依據(jù)和一定的找礦潛力的異常，成礦地質(zhì)條件比較有利表明礦山具有成礦條件。

因此工作人員在進行地球化學找礦過程中，要根據(jù)地球化學異常的區(qū)域分布特征確定礦層分布位置，并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造和成礦條件，對礦山地球化學異常較密集區(qū)域的成礦優(yōu)越性進行判斷。

3 結(jié)語

根據(jù)礦山地質(zhì)層的地球化學特征，則能夠?qū)Υ笮蛷?fù)雜區(qū)域礦山的礦產(chǎn)資源的分布位置、地質(zhì)構(gòu)造和成礦條件進行準確判斷，提高了地質(zhì)找礦的工作效率。并且地球化學找礦方式對礦山區(qū)域內(nèi)的污染較小，降低找礦難度的同時，還能夠減少礦山的污染程度。