湖南羅橋錫多金屬礦區(qū)土壤地球化學(xué)特征研究

曹 瓊，龐緒成，曾維平，宛克勇，司江濤

(1.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000；2.湖南有色地質(zhì)勘查局217隊(duì)，湖南 衡陽 521000)

湖南羅橋錫多金屬礦區(qū)土壤地球化學(xué)特征研究

曹 瓊1，龐緒成1，曾維平2，宛克勇2，司江濤2

(1.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000；2.湖南有色地質(zhì)勘查局217隊(duì)，湖南 衡陽 521000)

文章通過對羅橋錫多金屬礦區(qū)土壤地球化學(xué)元素分析表明，區(qū)內(nèi)成礦元素地球化學(xué)背景值高，其中強(qiáng)富集元素Bi、Sn、As的豐度系數(shù)大于10，Pb、W、Be的平均含量高于地殼豐度4倍以上。元素空間分帶性較明顯，由大義山巖體向西到泥盆系分布區(qū)，出現(xiàn)從高溫元素W、Sn、Bi、Be(Mo)—高中溫元素Bi、Pb、Zn、As—中溫元素Cu的變化，反映有巖漿熱液活動(dòng)特點(diǎn)。主成礦元素Sn與W、Be顯著正相關(guān)，W、Be、Mo、Bi有很好的相關(guān)性，說明它們來自同一成礦階段。當(dāng)距離系數(shù)為15時(shí)，分別聚為W-Sn-Bi-Be-Mo-Cu-As和Pb-Zn兩組。因子分析可將土壤元素分為高溫與中溫兩個(gè)成礦元素組合，且高溫元素與中溫元素出現(xiàn)疊加，說明成礦的多期性；W、Sn、Bi、Be、Mo等高溫成礦元素異常強(qiáng)度高、規(guī)模大，不同元素的異常套合好，尤其是W、Sn元素，具有很好的找礦潛力。提出了5處成礦地球化學(xué)異常找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

羅橋錫多金屬礦；土壤地球化學(xué)特征；找礦意義；大義山；湖南省

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.2 礦區(qū)地質(zhì)背景

圖1 羅橋礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[5]改編)Fig．1 GeologicalsketchofLuoqiaotin?polymetallicdeposit1．石炭系孟公坳組；2．泥盆系錫礦山組上段；3．泥盆系錫礦山組下段；4．泥盆系佘田橋組上段；5．泥盆系佘田橋組下段；6．泥盆系棋梓橋組；7．?dāng)鄬樱?．地質(zhì)界線；7．燕山期花崗巖

2 土壤次生暈樣品采集與測試

由于地表覆蓋嚴(yán)重，本次選用土壤地球化學(xué)方法作為主要手段。共完成野外面上采樣4.3 km2，采樣線距×點(diǎn)距網(wǎng)度為100 m×20 m，共24條樣線，設(shè)計(jì)采樣2 313個(gè)，因水溝、水塘、村莊、稻田等影響，實(shí)際采樣2 230件，樣品采取率96%，符合1∶10 000土壤地球化學(xué)測量采樣率達(dá)標(biāo)要求。

樣品采集以采樣點(diǎn)為中心，在兩側(cè)2 m范圍內(nèi)按照一點(diǎn)多坑的原則進(jìn)行。采樣層位為土壤沉積層(B層)上部，深度0.3～0.5 m；樣品主要為黃色粘土、細(xì)、粉砂質(zhì)粘土，樣品原始質(zhì)量400～500 g。土壤樣品經(jīng)自然曬干后，過40目不銹鋼篩，取正樣100 g裝入紙袋中。樣品在室內(nèi)需經(jīng)<60℃烘干后，采用瑪瑙球磨無污染細(xì)磨至-200目，球磨后樣品重量不小于80 g。樣品測試由湖南省有色地質(zhì)測試中心承擔(dān)，全部樣品定量分析Cu、Pb、Zn、As、W、Bi、Be、Mo、Sn等9種元素。

3 土壤地球化學(xué)參數(shù)特征

本次研究的樣品測試結(jié)果經(jīng)內(nèi)、外檢查，樣品分析合格，數(shù)據(jù)可靠；通過數(shù)據(jù)處理后得到的研究區(qū)土壤元素地球化學(xué)參數(shù)，如表1所述。

由表1可知，除Cu、Mo元素外，研究區(qū)土壤地球化學(xué)元素平均含量均高于地殼豐度，表明這些元素處于高背景分布區(qū)。其中，Bi、Sn、As的豐度系數(shù)大于10，為強(qiáng)富集元素；Pb、W、Be的平均含量高于地殼豐度4倍以上，表現(xiàn)出較強(qiáng)的地球化學(xué)活性；Cu、Mo平均含量略低于克拉克值，處于低背景分布區(qū)。各元素的變異系數(shù)在13%～139.9%之間，變化幅度大。元素的變異系數(shù)最大的是Mo，表明Mo元素分散富集程度較大，易遷移富集成礦。

4 土壤地球化學(xué)特征及評價(jià)

4.1 單元素異常及評價(jià)

本次研究的樣品測試結(jié)果通過數(shù)據(jù)處理后得到的研究區(qū)土壤元素地球化學(xué)異常分布，如圖2所述。

表1 研究區(qū)土壤元素地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

量單位：wB/10-6

圖2 土壤元素異常分布圖Fig.2 Map showing distribution of soil element anomlies1.石炭系孟公坳組；2.泥盆系錫礦山組上段；3.泥盆系錫礦山組下段；4.泥盆系佘田橋組上段；5.泥盆系佘田橋組下段；6.泥盆系棋梓橋組；7.燕山早期花崗巖；8.斷層；9.地質(zhì)界線

從圖2可以看出，W、Sn、Bi、Be(Mo)等高溫元素呈面狀、帶狀分布在巖體及巖體內(nèi)外接觸帶，異常連續(xù)性好，分布較集中，強(qiáng)度高，規(guī)模大，說明這些元素與大義山巖體關(guān)系密切。尤其是W、Sn元素異常強(qiáng)度高、規(guī)模大，峰值分別為462.5×10-6和500×10-6，是研究區(qū)成礦潛力最大的元素。Pb、Zn、As元素呈串珠狀、條帶狀沿NNW向斷層分布于錫礦山組、佘田橋組上段及其交界部位，其中Pb、Zn元素異常強(qiáng)度較高，在研究區(qū)具有較好的成礦性。Cu異常分布有限，強(qiáng)度低。

總的來說，研究區(qū)土壤元素異常存在較明顯的空間分帶性，由大義山巖體向西到泥盆系分布區(qū)，出現(xiàn)由高溫元素W、Sn、Bi、Be(Mo)→高中溫元素Bi、Pb、Zn、As→中溫元素Cu的變化，反映有巖漿熱液活動(dòng)特點(diǎn)。

4.2 多元統(tǒng)計(jì)分析

特定地質(zhì)作用過程中，地球化學(xué)性質(zhì)相似的元素，常形成一定的元素共生組合[11]。為了對元素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，查明其組合特征，推斷其成因聯(lián)系及與成礦的關(guān)系，本次統(tǒng)計(jì)工作中使用了SPSS19.0軟件。

4.2.1 相關(guān)分析

對Cu、Pb、Zn、As、W、Bi、Be、Mo、Sn等9種元素進(jìn)行的相關(guān)性分析(表2)表明：主成礦元素Sn與W、Be呈顯著正相關(guān)，與礦區(qū)內(nèi)其他元素均呈弱的正相關(guān)；W、Be、Mo、Bi元素有很好的相關(guān)性，說明這些高溫元素均來自同一高溫?zé)嵋撼傻V階段；Pb、Zn元素呈顯著正相關(guān)，且均與W、Be、Mo基本不相關(guān)，說明Pb、Zn元素為同一成礦作用的產(chǎn)物，而與W、Be、Mo元素為不同成礦階段或來自不同巖體的成礦元素；Cu、As元素與其它元素均呈弱的正相關(guān)，說明Cu、As的來源具有多樣性。研究區(qū)相關(guān)性較好的元素組合分別代表不同成礦階段，故研究區(qū)可能經(jīng)歷了3個(gè)強(qiáng)度較大的熱液活動(dòng)階段，其中W-Sn-Bi-Be-Mo組合代表高溫成礦階段，Pb-Zn組合代表中高溫成礦階段，Cu-As組合代表中低溫成礦階段。

4.2.2 聚類分析

在相關(guān)性研究的基礎(chǔ)上，對各元素進(jìn)行聚類分析，以“Pearson相關(guān)系數(shù)”為度量標(biāo)準(zhǔn)，采用“組間”聚類方法生成R型聚類分析譜系圖(圖3)。分析表明，當(dāng)距離系數(shù)為15時(shí)，區(qū)內(nèi)土壤元素聚為W-Sn-Bi-Be-Mo-Cu-As和Pb-Zn兩組。前者出現(xiàn)高中溫元素疊加，說明成礦的多期性；后者為典型的中溫元素組合。聚類分析結(jié)果與前文相關(guān)性分析的結(jié)果基本吻合。

4.2.3 因子分析

對研究區(qū)土壤中Cu、Pb、Zn、As、W、Bi、Be、Mo、Sn等9種元素進(jìn)行R型因子分析，以Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化正交旋轉(zhuǎn)法提取主成分，其主要特征值如表3所述。

因子分析表明，研究區(qū)土壤地球化學(xué)元素可分為2個(gè)因子組合。F1因子由W、Mo、Be、Bi、(Sn)元素組成，是一個(gè)典型高溫成礦元素組合，主要在高溫?zé)嵋夯顒?dòng)階段富集。F2因子由Sn、(Bi)、Zn、Pb、Cu、As元素組成，出現(xiàn)高溫元素與中溫元素的疊加。由因子分析可知，區(qū)內(nèi)土壤元素基本可以分為高溫成礦元素與中溫成礦元素組合，同時(shí)，高溫元素與中溫元素出現(xiàn)疊加，說明成礦的多期性，這與前文的分析相一致。

4.3 元素組合異常及評價(jià)

將單元素異常進(jìn)行疊加，分析其套合性，共圈出5處綜合異常，并按從上到下，從左到右的順序進(jìn)行編號(圖4)，采用規(guī)格化面金屬量法(NAP)進(jìn)行綜合異常評序[12](表4)。

圖3 土壤的元素R型聚類分析譜系圖Fig．3 HierarchyofR?typeclusteranalysisofthesoilelements

表2 羅橋礦區(qū)土壤的元素對數(shù)相關(guān)性矩陣

表3 土壤元素旋轉(zhuǎn)成分矩陣

(1)Hlq-1異常。位于巖體西側(cè)，主要分布在上泥盆統(tǒng)錫礦山組、佘田橋組中，以及不同地層交界部位。元素組合為W-Sn-Pb-Zn-Bi，是典型的中高溫元素異常組合。此異常規(guī)模較大，強(qiáng)度高，吻合性好，出現(xiàn)多個(gè)濃集中心，顯示出礦致異常特征。經(jīng)槽探揭露，在破碎帶內(nèi)見到鉛鋅礦化，表明異常由礦化引起，結(jié)合地質(zhì)背景分析，該區(qū)具有尋找?guī)r漿熱液充填交代型鉛鋅鎢錫多金屬礦前景。

(2)Hlq-2異常。位于NNW向斷裂和巖體接觸帶之間，呈條帶狀展布于石炭系孟公坳組地層中，與其西側(cè)NNW向斷裂大致平行。異常元素組合以Sn-W-Be為主，強(qiáng)度較好，吻合性較好，濃集中心較明顯。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景分析，異?？赡苡缮畈侩[伏巖體沿NNW向斷層侵入，其含礦熱液沿上盤的層間裂隙充填成礦引起。本區(qū)具有巖漿熱液充填型鎢錫多金屬礦找礦前景。

(3)Hlq-3和Hlq-5異常。分布于燕山期花崗巖(湯市鋪超單元介頭單元)上，呈面帶狀沿巖體及接觸帶NNW向展布。異常元素組合為W-Sn-Be-Bi，是典型的高溫?zé)嵋涸亟M合，異常規(guī)模大，強(qiáng)度高，吻合性較好，濃集中心明顯。結(jié)合成礦地質(zhì)背景，認(rèn)為異?？赡芘c巖體中含礦云英巖有關(guān)，具有尋找?guī)r體中云英巖型鎢錫礦前景。

(4)Hlq-4異常。以Bi-Pb-As元素組合為特征，出現(xiàn)高溫元素與中低溫元素疊加，表明熱液活動(dòng)的多期性。此異常強(qiáng)度較高，但規(guī)模較小，吻合性一般，該區(qū)找礦前景有待進(jìn)一步確定。

5 結(jié)語

(1)研究區(qū)內(nèi)成礦元素的分布、富集、遷移受燕山期巖漿活動(dòng)和NNW向斷裂復(fù)合影響，礦化主要賦存于上泥盆統(tǒng)錫礦山組和佘田橋組上段，由大義山巖體及NNW向斷裂控制。

圖4 羅橋礦區(qū)土壤元素綜合特征Fig.4 The comprehensive characteristics of the soil elements ofLuoqiao tin-polymetallic deposit1.錫元素異常；2.鎢元素異常；3.鉍元素異常；4.鈹元素異常；5.鉬元素異常；6.鉛元素異常；7.鋅元素異常；8.銅元素異常；9.砷元素異常；10.異常區(qū)編號

編號異常名稱各元素NAP評序值評序成礦元素組合異常1Hlq?1Sn0．985?W0．384?Pb0．375?Zn0．219?Bi0．207?Cu0．112?As0．092?Be0．0510．2455Sn?W?Pb?Zn?Bi(Cu?Be?As)2Hlq?2Sn0．667?W0．23?Be0．146?Cu0．084?Bi0．07?As0．045?Pb0．021?Zn0．0091．2723Sn?W?Be?(Bi?Cu?Pb?As)3Hlq?3W1．45?Sn1．111?Be0．836?Bi0．581?Mo0．095?Cu0．029?Pb0．012?As0．0074．121Sn?W?Be?Bi?(Mo?Cu?Pb)4Hlq?4Bi0．494?Pb0．219?As0．117?Sn0．048?Zn0．045?(Cu0．013，W0．013)?Be0．0070．9564Bi?Pb?As?(Sn?Zn)5Hlq?5Sn1．09?W1?Be0．64?Bi0．42?Cu0．32?Pb0．12?As0．05?Zn0．043．682Sn?W?Be?Bi?Cu?Pb(As?Zn)

(2)研究區(qū)W、Sn、Pb、Zn、Bi等元素異常規(guī)模大、強(qiáng)度高、吻合性好，結(jié)合地質(zhì)背景及工程驗(yàn)證，推測該區(qū)具有尋找?guī)r漿熱液充填交代型鉛鋅鎢錫多金屬礦遠(yuǎn)景。

(3)元素異常存在較明顯的空間分帶性，由大義山巖體向西到泥盆系分布區(qū)，具有由高溫元素W、Sn、Bi、Be(Mo)→高中溫元素Bi、Pb、Zn、As→中溫元素Cu分帶特征，反映了巖漿熱液由高溫→中高溫→低溫活動(dòng)的特點(diǎn)，說明熱液活動(dòng)的多期性。

(4)提出了5處成礦地球化學(xué)異常找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

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Soil geochemistry and its prospecting significance of the Luoqiao tin-polymetallic deposit in Hunan province

CAO Qiong1，PANG Xucheng1，ZENG Weiping2，WAN Keyong2， SI Jiangtao2

(1.HenanPolytechnicUniversity,InstituteofResourcesandEnvironment,JiaozuoCity,HenanProvince454000; 2.No.217TeamofHunanGeological&MiningOrganizationforNon-FerrousMetals,HengyangCity, 421001)

The soil geochemical analysis of Luoqiao tin-polymetallic deposit shows that background value of the ore elements is high and abundance coefficient of the strongly enriched Bi、Sn、As is more than 10 and the average abundance of Pb、W、Be is more than 4 times of the crustal abundance. The elements are obviously and spatially zoned. Westward from Dayishan to the Devonian strata are the high temperature element zone W、Sn、Bi、Be(Mo)—high-medium temperature zone Bi、Pb、Zn、As— medium zone Cu reflecting characteristics of the magmatic hydrothermal activity. The main ore element Sn shows positive correlation with W、Be and W、Be、Mo、Bi are obviously correlated that indicates they are derived from the same ore stage. When the distance coefficient is 15 the elements are clustered in two groups, W-Sn-Bi-Be-Mo-Cu-As and Pb-Zn. Factor analysis of soil elements shows two groups: the high temperature and medium temperature groups. And they overprint each other showing that multi mineralization periods occur. The high temperature ore elements, W、Sn、Bi、Be、Mo anomlies are in high strength, large size and good anastomosis, especially tin and tungsten element has good ore prospects.

Luoqiao tin-polymetallic deposit; soil geochemistry; prospecting significance; Dayishan; Hunan Province

2014-09-12； 責(zé)任編輯： 王傳泰

國家自然科學(xué)基金(編號：41372360)資助。

曹瓊(1988—)，女，碩士研究生，主要從事勘查地球化學(xué)方向的研究工作。通信地址：河南省焦作市高新區(qū)世紀(jì)大道2001號，河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院；郵政編碼：454000；E-mail：caoqiong1909@126.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2015.04.018

P595；P618.44

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