青海省三岔溝地區(qū)土壤地球化學特征及找礦潛力分析

李書凱　李小陪　彭永和　唐名鷹　張超

[摘要]對研究區(qū)內(nèi)11種土壤微量元素進行分析。元素地球化學參數(shù)統(tǒng)計表明，研究區(qū)Pb、Bi、Zn、As、Sb、Ag元素含量較高，變異系數(shù)大，分布范圍廣，易形成明顯的地球化學異常，對深部找礦有一定的指示作用。多元統(tǒng)計分析表明，Pb、Zn、Cu、Bi、Ag等中高溫成礦元素可以作為研究區(qū)找礦的指示元素。各元素之間較強的聚合性、正相關(guān)性，表明研究區(qū)內(nèi)應加強多金屬礦的尋找。通過對綜合異常的圈定和分析，認為I號和II號異常綜合異常帶具有良好的找礦前景，地質(zhì)與物化探異常套合較好，為研究區(qū)今后工作的重點靶區(qū)。

[關(guān)鍵詞]土壤地球化學特征 相關(guān)分析 聚類分析 找礦潛力

[中圖分類號] P5 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-118-2

1區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)概況

研究區(qū)位于東昆侖東段柴達木盆地東南緣、溫泉-洼洪山斷裂西側(cè)，昆中斷裂北側(cè)，昆北斷裂南側(cè)，地質(zhì)構(gòu)造特征復雜。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有鐵、錫、銅、鉛、鋅、金、銀、鈷等礦產(chǎn)多處，其中多處礦床已開采，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益[1]。

2研究區(qū)地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)地層主要出露奧陶-志留紀灘間山巖群大理巖（OSTc）和安山巖（OSTb），早石炭世大干溝組長石巖屑砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖（Cdga）和不等晶灰?guī)r（Cdgb），晚三疊世鄂拉山組流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、凝灰熔巖（T3e3），第四紀為沖洪積物（Qp3pal）和冰積物（Qp3gfl）。由于受多期構(gòu)造活動的影響，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)共發(fā)育6條主要斷裂（見圖1） 。

3土壤地球化學特征及異常特征

地殼中的化學元素在區(qū)域分布上存在差異性導致了地球化學背景及異常的形成 [2]。

3.1樣品的采集、加工和測試

野外采樣物質(zhì)為同一屬性介質(zhì)、同一層位物質(zhì)，一般采集距地表10cm-50cm深處的C（母質(zhì)層）層中的細粒級物質(zhì)。對Cu、Pb、Zn、Ag、Au、As、Sb、Sn、Co、Nb、Bi等11種元素進行分析。

3.2元素含量的特征分析

在地球化學工作中，精確劃分地球化學異常與背景，對有效圈定礦化有重要的意義。本文采取迭代法計算研究區(qū)地球化學背景值及異常下限，結(jié)合經(jīng)驗值確定異常下限的實際取值。研究區(qū)內(nèi)土壤地球化學統(tǒng)計表見表1。

3.2.1元素分異等級程度劃分[3]：

（1）均勻型（Cv<0.5）：Ag、As、Co、Cu、Nb、Sb、Sn；

（2）弱分異型（0.8>Cv>0.5）：Au、Zn；

（3）強分異型（1.2>Cv>0.8）：Pb、Bi；

（4）極強分異型（Cv>1.2）：無。

根據(jù)表1的計算結(jié)果，可以看出研究區(qū)內(nèi)Ag、As、Co、Cu、Nb、Sb、Sn為均勻型；Au、Zn屬于弱分異型，為不均勻分布，具有一定的分異；Pb、Bi屬強分異型，在區(qū)內(nèi)具有較強的地質(zhì)、地球化學活動，表現(xiàn)出較強的分異現(xiàn)象。

3.2.2 富集程度等級劃分

（1）貧乏型或虧損型（K<0.5）：Sn；

（2）低背景型（0.8>K>0.5）：無；

（3）背景型（1.2>K>0.8）：Au、Cu、Zn；

（4）弱富集型（1.5>K>1.2）：Ag、Co、Nb、Pb；

（5）強富集型（K>1.5）：As、Sb、Bi。

同樣由表1可以看出研究區(qū)內(nèi)土壤元素Sn屬于貧乏元素；無低背景元素；背景型元素為Au、Cu、Zn表現(xiàn)出弱富集，Ag、Co、Nb、Pb屬于弱富集型元素；As（中高溫）、Sb（中低溫）、Bi（高溫）均屬于強富集型，說明元素在區(qū)內(nèi)遷移、富集強烈，在成礦有利部位可富集成礦。

3.3 土壤地球化學異常統(tǒng)計分析

3.3.1 因子分析

因子分析是利用降維的思想，由研究原始變量相關(guān)矩陣內(nèi)部的依賴關(guān)系出發(fā)，把一些具有錯綜復雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個綜合因子的一種多變量統(tǒng)計分析方法[5]。

本文利用SPSS軟件，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，對全部土壤樣品進行基于主成分變量的R型因子分析，以累計方差貢獻66.371%為準，提取5個因子，見表2。其中F1因子（Au、Nb、Ag、As）貢獻率為21.689%，代表了與中、低溫巖漿熱液活動有關(guān)的元素組合；F2因子（Cu、Nb、Pb）貢獻率為14.471%，代表了與中、高溫熱液活動有關(guān)；F3因子（Ag、Zn）貢獻率為11.067%，代表了與中、高溫熱液活動有關(guān)；F4因子（Bi）和；F5因子（Sn）為獨立因子高溫熱液活動有關(guān)。因此，在本區(qū)除主攻礦種（Pb、Zn、Cu）外，還應兼顧Au、Ag、Nb等礦的尋找。

3.3.2相關(guān)分析

相關(guān)分析是度量兩個連續(xù)變量之間相關(guān)程度的統(tǒng)計分析方法，其相關(guān)系數(shù)是用于度量兩個變量之間線性相關(guān)程度和相關(guān)方向的指標[6]。通過元素相關(guān)系數(shù)的大小，了解元素之間的關(guān)系親疏程度，解釋成礦元素的分散、集中規(guī)律，以便確定成礦物質(zhì)基礎(chǔ)。

對11種元素進行相關(guān)分析，結(jié)果見表3。Au和Ag、As有一定的正相關(guān)性，Ag和As、Pb、Zn有一性。

3.3.3聚類分析

聚類分析是根據(jù)樣本自身的屬性，用數(shù)學方法按照某些相似性指標，定量地確定樣本之間的親疏關(guān)系，并按這種親疏關(guān)系對樣本進行聚類[6]。R型聚類分析是從數(shù)學角度研究元素在成礦活動中地球化學行為相似程度的一種有效方法[7]。通過對所測試的11種元素進行R型聚類分析，生成聚類分析譜系圖，如圖2所示。

第一類Au、As、Sb：Au元素與Sb、As 2 種低溫親硫元素聚合性較強，具有一定的相關(guān)性。As、Sb元素的距離系數(shù)小于5，很好地反應了研究區(qū)礦床的主要礦物的共生組合信息。

第二類Ag、Cu、Pb、Zn、Bi：Bi是方鉛礦的重要載體礦物，高溫成因的方鉛礦中Bi和Ag的含量都比較高，也可作為尋找鉛銀礦的前緣指示元素。同時，也反映出鉛鋅多金屬的成礦與中酸性含礦巖漿熱液沿構(gòu)造充填作用有關(guān)。

第三類Co、Nb：Co、Nb在譜系圖上呈相關(guān)組合元素，其元素特性不具相關(guān)性，在含銅鎳礦和釩鈦磁礦的超基性巖體及其氧化帶，常常有鈷富集成礦。

第四類Sn：Sn與其它元素相關(guān)性差，說明Sn元素為獨立成礦期。

3.4主成礦元素分析

成礦元素的異常含量、異常規(guī)模及組合分帶的清晰程度可從襯度異常量這個指標上得到很好的反映 [8]。襯度異常量高的元素為主成礦元素及主要其伴生元素。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看（表4），研究區(qū)成礦元素組合為Pb、Zn、Bi，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)特征，認為區(qū)內(nèi)主成礦元素為Pb、Zn、Cu、Bi、Ag 等為主要的成礦指示元素或伴生元素[9]。

3.5土壤地球化學異常分析

根據(jù)異常規(guī)模、空間展布特點以及異常的組合特征，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個綜合異常帶。本次工作共圈定出2處綜合異常帶。土壤地球化學單元素及綜合異常特征見圖3。

I號異常為Cu、Ag、Pb、Zn綜合異常，位于研究區(qū)西部，異常區(qū)內(nèi)主要出露巖性為二長花崗巖體，發(fā)育1條逆斷層，異常面積1.32km2。Cu元素異常平均值30.3×10-6，峰值227.7×10-6；Ag元素異常平均值76×10-9，峰值580×10-9；Pb元素異常平均值為33.5×10-6，峰值805.8×10-6；Zn元素異常平均值為90.0×10-6，峰值1139.6×10-6。

II號異常為Ag、As、Sb、Zn綜合異常，位于研究區(qū)東部，異常區(qū)內(nèi)主要出露巖性為安山巖和大理巖，發(fā)育2條斷裂，異常面積0.61km2。Ag元素異常平均值為71×10-9，峰值633×10-9；As元素異常平均值為15.8×10-6，峰值105.3×10-6；Sb元素異常平均值為1.05×10-6，峰值3.58×10-6；Zn元素異常平均值為82.7×10-6，峰值457.8×10-6。前緣元素As、Sb異常面積較大，Zn的大面積異常可能與Zn在地表極易活化遷移有關(guān)，據(jù)此推斷該處礦化主體在深部。

該異常處高磁異常呈現(xiàn)鋸齒狀，表現(xiàn)為安山巖的磁性特征，對應的電阻率值、極化率值為低阻低極化特征；在低阻向高阻過渡帶，極化率值呈高極化特征，低阻帶為安山巖，高阻帶為大理巖，由此推測高極化異常為矽卡巖化金屬硫化物引起。高極化段對應的ΔT值高達4000余納特，由曲線特征來看，為多金屬礦化帶的可能性較大，礦化帶傾向東北。

4成礦條件與找礦潛力分析

研究區(qū)北側(cè)即為三岔北山東多金屬礦區(qū)，該區(qū)多金屬礦與灘間山群碳酸鹽巖、印支期中酸性巖體及脈巖和北西向構(gòu)造關(guān)系十分密切。初步認為礦床類型為受構(gòu)造控制的矽卡巖型多金屬礦。

研究區(qū)內(nèi)廣泛分布的灘間山群地層和印支-燕山期中酸性巖漿巖均為礦源層，區(qū)內(nèi)多期活動的柯柯賽深大斷裂帶為礦液的運移和富集提供了通道和空間。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的淺地表構(gòu)造裂隙小而分散，造成礦化細脈范圍廣而規(guī)模小的表象，但在深部有較大規(guī)模熱液礦脈存在的可能，找盲礦的潛力較大。

從土壤地球化學異常特征來看，I號異常主要分布在斷裂破碎帶中，II號異常主要分布在灘間山群地層和斷裂破碎帶中成礦元素高值主要分布在構(gòu)造活動強烈部位，表明奧陶-志留系地層可作為找礦的最佳層位。

5結(jié)論

（1）元素地球化學含量特征、分布型式分析表明，研究區(qū)Pb、Bi、Zn、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異常。Pb、As、Sb、Bi元素次生富集作用強烈，在表生作用下易形成明顯的地球化學異常，對研究區(qū)深部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)計分析表明，Pb、Zn、Cu、Bi、Ag等中高溫成礦元素可以作為研究區(qū)找礦的指示元素，各元素之間較強的聚合性、正相關(guān)性，表明研究區(qū)內(nèi)應加強多金屬礦的尋找。

（3）元素異常特征表明Cu、Pb、Zn、Ag在研究區(qū)西部主要與二長花崗巖體有關(guān)。在研究區(qū)東部異常主要在安山巖和大理巖的接觸帶及斷裂附近，化探異常與物探異常套合較好。結(jié)合地質(zhì)背景分析，深部可能存在矽卡巖體，有較好的成礦遠景。

參考文獻

[1]黃銀寶，蘆文泉.青海省三岔北山銅多金屬礦地質(zhì)特征及找礦前景探討.青海國土經(jīng)略，2007；（6）：27-30 .

[2]劉英俊，邱德同.勘查地球化學.北京：科學出版社，1987：10-16 .

[3]彭中山，劉君.西藏某鉛多金屬礦土壤地球化學特征及找礦.四川地質(zhì)學報，2014；34（3）：399-403 .

[4]韓吟文，馬振東.地球化學.北京：地質(zhì)出版社，2003；46-47 .

[5]何曉群.多元統(tǒng)計分析.北京：中國人民大學出版社，2004：167-168.

[6]陽正熙.地學數(shù)據(jù)分析教程.北京：科學出版社，2008：81-96 .

[7]鄧軍，孫忠實，楊立強，等.吉林夾皮溝金礦帶構(gòu)造地球化學特征分析.高校地質(zhì)學報，2000；6（3）：405-411 .

[8]汪實.土壤地球化學測量在廣東英德東山樓金銀礦中的應用.華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2014；30（2）：131-137 .

[9]高四新，趙強，王超，等.應用襯度異常量法在寧夏六盤山立洼峽尋找鉛鋅礦.物探與化探，2014；38（2）：363-369 .