莫桑比克穆魯普拉縣穆卡拉地區(qū)土壤地球化學(xué)研究

張樹(shù)淇 牛 曉

中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南, 250000

穆卡拉地區(qū)位于莫桑比克共和國(guó)北部楠普拉省穆魯普拉縣，地層屬于楠普拉地質(zhì)單元，該單元是莫桑比克主要金屬礦成礦區(qū)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，巖漿巖發(fā)育。經(jīng)過(guò)實(shí)地地質(zhì)勘查和相關(guān)地表工作驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)金多金屬礦床有很好的成礦遠(yuǎn)景。為此，本文主要研究土壤微量元素的特征、組合特征、分布型式、異常特征，通過(guò)對(duì)比分析和異常評(píng)價(jià)，為下一步找礦提供線索。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

本地區(qū)大地構(gòu)造位置位于非洲板塊，非洲大陸南部，莫桑比克省，楠普拉亞省。地層單元?jiǎng)澐謩t屬于楠普拉單元。

區(qū)內(nèi)出露地層由老到新分布的地層有中元古界莫庫(kù)巴群和莫洛奎群。

莫庫(kù)巴群（P2NMgm）巖性主要為灰黑色條帶狀黑云母片麻巖，少量條帶狀混合黑云母片麻巖。巖石呈灰黑色，局部呈黑色，具中-粗粒變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造，主要礦物成分為斜長(zhǎng)石、石英、黑云母及少量角閃石、輝石、鉀長(zhǎng)石。片麻理總體走向北東 50～70°，傾向北西，傾角較陡，一般在 45～60°之間。片麻巖中間夾有一些由角閃石與黑云母為主要礦物成分構(gòu)成的結(jié)晶片巖，礦脈就穿插在這些結(jié)晶片巖中間。

莫羅奎群主要兩個(gè)巖性段：第一巖性段（P2NMa）：巖性為淺灰色片麻巖，片麻巖原巖以泥巖、砂巖為主。細(xì)-中粒變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，主要由斜長(zhǎng)石、石英、角閃石及少量黑云母等組成。片麻理走向總體北東 40～60°，傾向北西，傾角一般在40～55°之間，局部地段為75°。在礦區(qū)中部由于偉晶花崗巖的侵入，其產(chǎn)狀有所變化，走向近東西，傾向北，傾角變化不大，與偉晶花崗巖呈侵入接觸關(guān)系。第二巖性段（P2NMam）：巖性以斜長(zhǎng)角閃質(zhì)片麻巖和其他基性片麻巖為主。發(fā)育片麻理構(gòu)造，走向南東，傾向南西，傾角20～30°。

工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，僅有6條斷裂構(gòu)造。其中F1為北西向，F(xiàn)2、F3、F4、F5、F6為北東向。

工作區(qū)內(nèi)巖漿巖為為中元古代楠普拉雜巖體庫(kù)里庫(kù)埃序列的淺色片麻狀花崗巖（P2NMal），巖性為片麻狀淺肉紅色花崗巖，局部呈淺灰色、肉紅色、褐紅色。具中-粗粒變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，局部團(tuán)塊狀構(gòu)造，主要有鉀長(zhǎng)石、少量斜長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母及少量輝石等組成。片麻理走向總體北東 30～45°，傾向北西，傾角一般在45～60°之間。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Mining area geology map

2 土壤地球化學(xué)

2.1 樣品采集、加工和測(cè)試

本工作區(qū)內(nèi)土壤地球化學(xué)采樣采用500m×250m的網(wǎng)度。取樣對(duì)象為B層殘坡積土壤樣，深度30～50cm，在采樣點(diǎn)周圍點(diǎn)線距1/10范圍內(nèi)采樣，由3~5個(gè)點(diǎn)組合成一個(gè)樣品。采樣重量確保過(guò)0.250mm（60目）的樣重＞150g。共采集土壤樣品500件。送至國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室，定量分析 Ti、Zr、Ag 、As、Sb、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Ta、Pb等14種元素，工作區(qū)東部200個(gè)點(diǎn)增加分析了Mo元素。

2.2 元素的含量特征

為表明元素在測(cè)區(qū)分布的均勻程度和相對(duì)富集及貧化程度，確定變異系數(shù)Cv（Cv為該地質(zhì)單元元素含量標(biāo)準(zhǔn)離差與該地質(zhì)單元元素含量的平均值比值）小于0.5為均勻分布，大于等于0.5小于1為分布明顯不均勻，即有明顯的分異性，變異系數(shù)Cv大于1為分布極不均勻，即具有強(qiáng)分異特征；全區(qū)各元素特征統(tǒng)計(jì)如表1。

其中濃度克拉克值大于1的元素有Zr、Bi、Au、Pb、Mo；濃度克拉克值大于5的元素有Bi。變異系數(shù)大于 0.5的有 Ti、Zr、Ag、As、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Pb、Mo；變異系數(shù)大于1的有As、Bi、Au、Mo?？偟脕?lái)看，工作區(qū)Zr、Bi、Au、Pb、Mo元素含量相對(duì)高，變異系數(shù)比較大，表明這些元素參與了次生富集成暈作用及過(guò)程，易形成地球化學(xué)異常，對(duì)工作區(qū)深部及外圍找礦具有一定的指示意義。

表1 土壤測(cè)量元素特征統(tǒng)計(jì)表Table 1 The statistic parameters of elements

2.3 元素分布型式

對(duì)工作區(qū)所有樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并做元素含量-頻數(shù)對(duì)數(shù)直方圖，低含量值表示元素背景值，高含量值表示元素異常值。對(duì)數(shù)直方圖表明，Zr、Sb、Hg、Be、Zn、Bi、Pb、Ta、Mo 呈單峰分布（圖 2），其中 Sb、Ta、Be、Zn、Hg、Zr、Pb高值集中，離散度低，表明次生富集較弱，不易產(chǎn)生地球化學(xué)異常。Bi、Mo離散度大，次生富集強(qiáng)烈，易形成地球化學(xué)異常；而 Ti、Ag、As、Co、Au、Cu等元素的含量-頻數(shù)對(duì)數(shù)直方圖表明（圖3），這些元素不符合正態(tài)分布，呈多峰分布，離散度大，次生富集趨勢(shì)強(qiáng)烈。其中 Cu元素分布廣泛，離散度高，表明 Cu元素次生富集作用特別強(qiáng)烈，比較容易形成明顯的地球化學(xué)異常。

2.4 元素的組合分析

2.4.1因子分析 因子分析是從多個(gè)變量指標(biāo)中選出少數(shù)幾個(gè)綜合變量指標(biāo)的一種降維的多元統(tǒng)計(jì)方法【1】。因此，利用元素組合分析中的因子分析方法，我們可以把具有錯(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【2】。通過(guò)元素組合特征推算、解釋成礦過(guò)程和成礦元素的遷移、富集規(guī)律，劃分成礦階段，確定成礦物質(zhì)來(lái)源【3】。

本次工作中，對(duì)Ti、Zr、Ag 、As、Sb、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Ta、Pb、Mo 等 15種元素進(jìn)行了全部樣品的測(cè)試。對(duì)以上元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行基于主成分變量的R型因子分析，按照累計(jì)方差貢獻(xiàn)值54.844%，得到3個(gè)主因子（表2）。其中 F1因子為 Co、Zn、Cu、Ti、Ag、Be，F(xiàn)2因子為 Be、Pb、Bi、Hg、Ta，F(xiàn)3因子為 Au、As，從研究Au的角度看，Au與F1、F2相關(guān)性不大，與F3相關(guān)，說(shuō)明Au與As關(guān)系密切。

圖2 Zr、Sb、Hg、Be、Zn、Bi、Pb、Ta、Mo元素含量-頻數(shù)對(duì)數(shù)直方圖Fig.2 Histogram of element content-frequency for Zr,Sb,Hg,Be,Zn,Bi,Pb,Ta,Mo

圖3 Ti、Ag、As、Co、Au、Cu元素含量-頻數(shù)對(duì)數(shù)直方圖Fig.3 Histogram of element content-frequency for Ti,Ag,As,Co,Au,Cu

表2 元素R型因子分析結(jié)果Table 2 R-factor Analysis results of elements

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【4】。R型聚類分析是從數(shù)字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【5】。

通過(guò)對(duì) Ti、Zr、Ag 、As、Sb、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Ta、Pb、Mo 等 14 種元素進(jìn)行R型聚類分析，生成聚類分析譜系，如圖4所示。

圖4 元素聚類分析譜系圖Fig.4 Hierarchical diagrams of cluster analysis

由圖3可見(jiàn)，總體上分為3大類，第一類為Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Mo、 As、Au、Bi、Hg、Be、Pb、Ta，第二類Sb，第三類Zr。 距離離系數(shù)小于 5 的元素為 Co、Cu、Zn、Ti，表明這些元素關(guān)系極為密切，除了個(gè)別其他元素參與進(jìn)來(lái)以外，基本上能夠反映了鐵族元素的次生富集組合特征；距離系數(shù)大于5 的元素為Ag、Mo、As、Au、Bi、Hg、Be、Pb、Ta、Sb、Zr，從其聚類情況來(lái)看，總體上能夠反映了主要成礦元素的次生富集組合特征。

3 土壤地球化學(xué)找礦

3.1 背景值、異常下限和異常級(jí)別的確定

背景值及異常下限的確定：由各元素的直方圖分析確定，元素的分布型式接近對(duì)數(shù)正態(tài)分布，按對(duì)數(shù)計(jì)算法計(jì)算確定；有雙峰或不按正態(tài)分布，利用眾值計(jì)算公式結(jié)合對(duì)數(shù)計(jì)算公式給出值后綜合確定。

對(duì)數(shù)背景平均值：

異常下限：T=mol+2λ

異常的圈定：先將全測(cè)區(qū)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，成圖后有連續(xù)2個(gè)或2個(gè)以上數(shù)據(jù)大于異常下限者予以圈定，單個(gè)數(shù)據(jù)大于二倍異常下限者也予以圈定。在圈定異常時(shí)允許異常區(qū)內(nèi)有個(gè)別低含量點(diǎn)。

共圈定Au異常10處，Ag異常3處，As異常13處，Bi異常6處，Cu異常5處，Mo異常4處，Hg異常5處。

濃度分帶的劃分：采用濃度值a0×T、a1×T、a2×T來(lái)劃分異常外、中、內(nèi)三個(gè)濃度帶，（見(jiàn)表3）。其中a值取2。

分帶結(jié)果：Au、Bi具有外、中、內(nèi)帶，Ag、As、Mo只有外、中帶。

表3 異常下限統(tǒng)計(jì)表Table 3 The statistical chart of lower limit of abnormity

表4 土壤異常各元素濃度分帶值表Table 4 Concentration distribution of elements

3.2 綜合異常評(píng)價(jià)

通過(guò)本次地球化學(xué)研究，結(jié)合地質(zhì)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)資料分析顯示，元素異常主要集中在中部和東南部?？傮w上可分為5個(gè)區(qū)，ABCDE區(qū)，其中A區(qū)為Au、Bi 、Hg組合異常，B區(qū)為 Au、Bi組合異常，C區(qū)為 Au、As組合異常，D、E區(qū)為Cu、Mo組合異常（圖4）。

組合異常特征見(jiàn)表4。

為了評(píng)價(jià)1:50 000土壤化學(xué)測(cè)量圈出五個(gè)組合異常區(qū)，在異常區(qū)內(nèi)又開(kāi)展了1:10000土壤化學(xué)測(cè)量、槽探、淺井、物探驗(yàn)證工作，分述如下：

A區(qū)為1:50 000化探圈出的Au異常區(qū)，通過(guò)探槽、1:10 000土壤化學(xué)測(cè)量驗(yàn)證，原高值點(diǎn)只為單點(diǎn)異常，未形成具有規(guī)模的礦化異常。僅在A區(qū)的西北部有兩個(gè)連續(xù)點(diǎn)異常，極值高。并在地層交接帶附近，建議用地表工程驗(yàn)證。西南部有150m長(zhǎng)向東南沒(méi)有封閉金異常，與Bi、Hg套合較好，在地層交接帶附近，建議用地表工程驗(yàn)證。

B異常區(qū)為1:50 000化探圈出的Au異常區(qū)，通過(guò)1:10 000土壤化學(xué)測(cè)量驗(yàn)證，原高值點(diǎn)只為單點(diǎn)異常，在B區(qū)的南部偏東有一半橢圓形Au異常，向南延伸出工作區(qū)未閉合，該異常位于基性片麻巖與片麻狀花崗巖接觸帶附近。建議地表工程驗(yàn)證。

C異常區(qū)為1:50 000化探圈出的Au異常區(qū)，通過(guò)1:10 000土壤化學(xué)測(cè)量驗(yàn)證圈出3個(gè)新的異常區(qū)，其中 1區(qū)位于 C區(qū)的西部，為一南北長(zhǎng)200m，寬大于50m，異常向西延伸出C區(qū)未閉合。1區(qū)內(nèi)Au最大值為9.4×10-9，平均值為6.1×10-9。2區(qū)位于C區(qū)的中北部，呈半橢圓形，東西向長(zhǎng)軸約 400m，南北向半短軸長(zhǎng) 50m，異常向北延伸出C區(qū)，未閉合。2區(qū)內(nèi)Au最大值為8.5×10-9，平均值為 4.9×10-9。3區(qū)遍布整個(gè) C區(qū)，呈半回字形，其東西長(zhǎng)約 1000m，南北寬 350~600m，異常向南延伸出C區(qū)未閉合。此區(qū)為2級(jí)異常區(qū)，3區(qū)內(nèi)Au最大值為13.8×10-9，平均值為6.7×10-9。在C區(qū)的3區(qū)沿南北向布了九個(gè)物探測(cè)深點(diǎn)，從測(cè)得的結(jié)果分析，視電阻率顯示化探異常點(diǎn)下有向南傾的四條構(gòu)造帶，呈低阻的兩條，高阻的兩條。視極化率顯示化探高值點(diǎn)下有高極化率地質(zhì)體存在。所以整個(gè)C為找Au重點(diǎn)區(qū)域。建議對(duì)該區(qū)進(jìn)行物探中梯掃面及地表工程驗(yàn)證。

圖4 綜合異常圖Fig.4 Integrated anomaly map

表5 五個(gè)區(qū)異常特征一覽表Table 5 The abnormal characteristics of five areas

D異常區(qū)為1:50 000化探圈出的Cu、Mo異常區(qū)，通過(guò)1:10 000土壤化學(xué)測(cè)量驗(yàn)證，Mo異常區(qū)與1:50 000化探圈出的Mo異常區(qū)相符，在D區(qū)北部約占D區(qū)的一半，東、西、北部均延伸出了 D區(qū)未閉合。在 D區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約 900m，寬約800m，異常分內(nèi)、中、外帶。其中Mo最大值為54.35×10-6，平均值為7.86×10-6。為尋找 Mo 礦的有利地段。

通過(guò)1:10 000土壤化學(xué)測(cè)量驗(yàn)證，利用異常下限80×10-6圈定Cu異常四處，分四個(gè)小區(qū)，1區(qū)異常規(guī)模最大，位于D區(qū)的西部，呈長(zhǎng)條形，沿北東南西向展布，異常西部及南部延伸出D區(qū)未閉合。位于D區(qū)內(nèi)南北長(zhǎng)1400m，寬200m以上，利用Cu異常下限為100×10-6在1區(qū)內(nèi)圈定兩個(gè)異常重點(diǎn)區(qū)，一個(gè)重點(diǎn)區(qū)在1 區(qū)的中部，呈圓形，直徑約250m。Cu異常的最大值159×10-6，平均值124×10-6，并與Mo異常套合。另一個(gè)重點(diǎn)區(qū)在1區(qū)的西南部，呈半月形，南北長(zhǎng)約600m，東西寬大于200m，Cu異常的最大值138×10-6，平均值108×10-6。2區(qū)是D區(qū)的北部，向北西向展布，向北延伸出區(qū)未閉合。規(guī)模較小。3區(qū)位于D區(qū)的中東部，呈“3”字開(kāi)，南北長(zhǎng)700m，東西平均寬約50m。利用Cu異常下限為100×10-6在3區(qū)內(nèi)圈定一個(gè)異常重點(diǎn)區(qū)，呈反“L”，長(zhǎng)度約600m，寬度約50m，Cu異常的最大值131×10-6，平均值109×10-6。4區(qū)位于D區(qū)的東南角，呈半橢圓形，北東向展布，東部和南部延伸出D區(qū)未能閉合，D區(qū)內(nèi)異常長(zhǎng)軸長(zhǎng)400m，寬250m左右。利用Cu異常下限為100×10-6在4區(qū)內(nèi)圈定一個(gè)異常重點(diǎn)區(qū)，呈橢圓狀，長(zhǎng)軸長(zhǎng)400m，寬200m左右，Cu異常的最大值 145×10-6，平均值117×10-6。

本次工作還利用物探方法對(duì)D區(qū)進(jìn)行了中梯電法掃面及局部電測(cè)深工作，由中梯掃面視電阻率平面圖可以看出D區(qū)300~400m深部北部和南部有明顯分界線，與地表化探Mo異常區(qū)吻合。在 D區(qū)的西部及東部有兩條低阻構(gòu)造帶與地表Cu化學(xué)異常相吻合，特別在D區(qū)中南部物探顯示深部有一低阻高極化率的地質(zhì)體存在與地表Cu化學(xué)異常 1 區(qū)內(nèi)第二重點(diǎn)異常區(qū)相吻合，電測(cè)深驗(yàn)證了地質(zhì)體的存在。建議對(duì)本物探異常部位進(jìn)行深部鉆探驗(yàn)證。對(duì)重點(diǎn)銅、鉬 異常區(qū)進(jìn)行地表工程驗(yàn)證。

E異常區(qū)為1:50 000化探圈出的Cu、Mo異常區(qū)，通過(guò)1:10 000土壤化學(xué)測(cè)量驗(yàn)證，Mo異常與1:50 000化探圈出的Mo異常區(qū)吻合，在E區(qū)的東部，除西部外，異常北、東、南均延伸出E區(qū)沒(méi)有閉合，面積占E區(qū)近一半，為二級(jí)異常。通過(guò)1:10 000土壤化學(xué)測(cè)量驗(yàn)證，利用異常下限80×10-6圈定 Cu異常與 1:50000化探圈出的 Cu異常區(qū)吻合并超出了E區(qū)范圍，東、南、西、北均延伸出了E區(qū)沒(méi)有閉合。利用Cu異常下限為100×10-6在1區(qū)內(nèi)圈定一個(gè)異常重點(diǎn)區(qū)，重點(diǎn)區(qū)在 E 區(qū)的中部，呈“7”字型，東西向長(zhǎng)約1200m，東西向均延伸出E區(qū)未封閉，寬約200m，向西南轉(zhuǎn)折長(zhǎng)500m，延伸出E區(qū)，寬約50m。Cu異常的最大值 234×10-6，平均值 124×10-6，E區(qū)同時(shí)作了物探中梯掃面，從視電阻率平面圖可以看出深部低電阻率與地表化探Cu、Mo異常相吻合，深部高極化率地質(zhì)體與 Cu重點(diǎn)異常區(qū)相吻合，建議用鉆探手段對(duì)地下低阻高極化率地質(zhì)體進(jìn)行驗(yàn)證，且地表工程對(duì) Cu重點(diǎn)異常區(qū)揭露驗(yàn)證。

3.3 成礦條件與找礦前景

3.3.1 成礦條件分析 ①土壤地球化學(xué)異常。土壤地球化學(xué)異常表現(xiàn)出多金屬異常。異常范圍大，異常值較高且有規(guī)律，多種元素套合較好。②成礦物質(zhì)來(lái)源。工作區(qū)位于楠普拉省西南部，地層單元屬于楠普拉地質(zhì)單元，該單元Au、Ag、Cu、Mo等元素豐度較高，是莫桑比克主要金屬礦成礦區(qū)。③成礦構(gòu)造有利。礦區(qū)內(nèi)多近乎東西向的小斷裂構(gòu)造，為金銅鉬等元素的富集提供了場(chǎng)所。3.3.2找礦遠(yuǎn)景分析 根據(jù)已有地質(zhì)資料及同類型多金屬礦成礦特征分析，結(jié)合地表工作揭露的部分礦化露頭，認(rèn)為本區(qū)是開(kāi)展綜合找礦的較好區(qū)域，找礦潛力較大。

4 結(jié)論

（1）元素地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)顯示，Zr、Bi、Au、Pb、Mo元素含量相對(duì)較高，變異系數(shù)較大，易參與次生富集作用，形成地球化學(xué)異常。

（2）元素分布型式顯示，Ti、Ag、As、Co、Au、Cu、Bi、Mo分布廣泛，離散度大，反應(yīng)了這些元素有較強(qiáng)的次生富集趨勢(shì)，尤其是 Cu元素呈顯著的多峰分布，次生富集趨勢(shì)強(qiáng)烈，極易產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的地球化學(xué)異常。

（3）因子分析、聚變分析多方統(tǒng)計(jì)分析表明，Cu、Ag、Au、As元素代表主要成礦元素的次生富集組合，可作為本區(qū)主要的找礦指示元素

綜合地質(zhì)和化學(xué)資料表明，所圈定的5個(gè)綜合異常區(qū)具有良好的找礦前景，為下一步礦區(qū)工作的重點(diǎn)靶區(qū)。

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