四川北川縣溝系沉積物測(cè)量地球化學(xué)特征及找礦

岳大斌，廖興建，詹勝?gòu)?qiáng)，周 勇

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四○二地質(zhì)隊(duì)，成都 611730）

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四川北川縣溝系沉積物測(cè)量地球化學(xué)特征及找礦

岳大斌，廖興建，詹勝?gòu)?qiáng)，周 勇

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四○二地質(zhì)隊(duì)，成都 611730）

摘要：北川縣金鳳橋一帶是金礦的有利成礦區(qū)域。對(duì)該區(qū)域3265件溝系沉積物測(cè)量結(jié)果進(jìn)行R型聚類分析、因子分析。結(jié)果顯示：工作區(qū)內(nèi)Cu、Pb、Zn元素有較高的濃集克拉克值，其形成可能與區(qū)域內(nèi)微弱的中溫?zé)嵋夯顒?dòng)有關(guān)； Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn元素成礦聯(lián)系較弱，僅可能存在空間上的伴生，而不是共生關(guān)系；與金礦化關(guān)系比較密切元素組合為As、Sb，但金元素在因子分析中貢獻(xiàn)率低，說(shuō)明區(qū)內(nèi)金礦化主要以小規(guī)模的礦點(diǎn)形式出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：溝系沉積物；金礦找礦；地球化學(xué)；金鳳橋

地球化學(xué)在現(xiàn)行的找礦中日益體現(xiàn)出其重要性，特別是在覆蓋區(qū)、半覆蓋區(qū)找礦有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[1]。我國(guó)勘查地球化學(xué)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)停滯不前[2]，21世紀(jì)晚期進(jìn)入了高速發(fā)展階段，建立了以全國(guó)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查為主要標(biāo)志，立足于地球化學(xué)填圖及與礦產(chǎn)勘查一體化的地質(zhì)、物探、化探、遙感等綜合找礦方法[3]。

1∶2.5萬(wàn)溝系次生暈地球化學(xué)測(cè)量是地球化學(xué)找礦方法的重要組成部分[4]。理論與實(shí)際的結(jié)合過(guò)程中有過(guò)眾多成功的案列[5]、[6]、[7]、[8]，同時(shí)其過(guò)程也推動(dòng)了理論的豐富、完善[9]、[10]、[11]。室內(nèi)布樣、野外采樣、室內(nèi)異常圈定與評(píng)價(jià)和室外異常查證是1∶2.5萬(wàn)溝系次生暈地球化學(xué)測(cè)量的組成部分[1]。其中室內(nèi)異常圈定與評(píng)價(jià)有著承前啟后的重要作用，是最為關(guān)鍵的一環(huán)。元素相關(guān)性和因子分析在化探評(píng)價(jià)中有較強(qiáng)的指向意義，主要體現(xiàn)在[12]：能對(duì)異常進(jìn)行合理分類，從而增強(qiáng)對(duì)某些未知異常的找礦信心；不同礦種引起的相似異常，在高相似水平上相互分離，從而可以減少在簡(jiǎn)單類比中容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤；特殊情況下，聚類分析結(jié)果能反映礦的相對(duì)剝蝕程度[13]。通過(guò)對(duì)北川縣金鳳橋一帶3 265件溝系土壤樣品數(shù)據(jù)處理中確定了最佳成礦指示元素組合，并重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行了R型因子分析。分析結(jié)果和后期驗(yàn)證指向性一致，說(shuō)明因子分析對(duì)于解譯該類型成礦條件有效，可以為同類型礦床的次生暈處理提供借鑒。

圖1　區(qū)域地質(zhì)圖

1　區(qū)域成礦背景

工作區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西緣馬爾康分區(qū)與龍門(mén)山分區(qū)的交接部分，是鉛鋅礦、（鐵）錳礦及金礦的有利產(chǎn)出部位[14]。典型的礦床有平武縣虎牙鄉(xiāng)老隊(duì)部鐵錳礦床、松潘縣小河鄉(xiāng)火燒橋鐵錳礦床、松潘縣雙河鄉(xiāng)四旺鋪鐵錳礦床、尖尖山金礦，其中與本區(qū)成礦有密切聯(lián)系的礦床為尖尖山金礦床。

工作區(qū)出露地層以古生界為主，中生界少量分布，有志留紀(jì)茂縣群、泥盆紀(jì)危關(guān)群。茂縣群以巖性單調(diào)、化石稀少、褶皺復(fù)雜、普遍變質(zhì)、厚度巨大為特征，其歸屬歷來(lái)存在爭(zhēng)議；其巖性為一套厚大千枚巖夾結(jié)晶灰?guī)r為主，是鄰區(qū)尖尖山金礦床的賦礦層位。泥盆系整合于茂縣群之上，假整合或整合于下石炭統(tǒng)雪寶頂群之下，主要由灰黑色絹云英千枚巖、含碳質(zhì)千枚巖與石英巖狀砂巖的不等厚韻律式互層所組成，中部間夾結(jié)晶灰?guī)r。工作區(qū)有典型的青溪大斷裂，為龍門(mén)山斷裂帶的一部分，呈北北西向展布。斷層上下盤(pán)皆由志留系茂縣群千枚巖組成。在斷層的西北側(cè)發(fā)育與其大致平列的規(guī)模較小的逆沖斷層，礦區(qū)內(nèi)的成礦作用可能與這些次級(jí)斷層聯(lián)系密切。

2　樣品采集及測(cè)試分析

溝系沉積物中，不同粒度的樣品可近似代表不同程度的風(fēng)化產(chǎn)物。因風(fēng)化產(chǎn)物的差異導(dǎo)致的溝系沉積物中的元素含量顯著不同。在溝系沉積物測(cè)量中采樣介質(zhì)的一致性成為化探野外工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在不同地球化學(xué)景觀區(qū)，開(kāi)展溝系沉積物測(cè)量的最佳采樣粒度也不相同。基于此，在不同自然景觀區(qū)開(kāi)展溝系沉積物測(cè)量時(shí)，首先應(yīng)查明元素在不同粒度溝系沉積物和土壤中的分布特征、成礦及成礦指示元素的最佳富集粒度，以此制定合理的地球化學(xué)樣品采集方案，從而有效突出元素地球化學(xué)異常，獲取自然的、清晰的成礦和成暈信息。

礦區(qū)內(nèi)地表水主要靠大氣降水補(bǔ)給，山間溪流均為季節(jié)性河流，雨季可有山洪發(fā)生，旱季則基本干涸。礦區(qū)溝谷較為狹窄陡傾，溝系沉積物分選性較差，其成分以粗碎屑為主。在各種風(fēng)化作用中，物理風(fēng)化作用占主導(dǎo)地位，同時(shí)化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化作用也具相當(dāng)規(guī)模，微景觀較為復(fù)雜。本次溝系次生暈采樣點(diǎn)位布置在1：2.5萬(wàn)地形圖上，其布樣原則為距山梁200m開(kāi)始沿水系往下布樣。樣品的點(diǎn)距為80～100m，密度為45件/km2。野外樣品采樣深度大于30cm，均采集到B或C層。野外記錄按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行[15]，尤其注意砂、礫石的結(jié)構(gòu)、成分成熟度和蝕變特征。這些信息能為后續(xù)找礦工作提供有關(guān)產(chǎn)生異常的地質(zhì)體、異常源的礦化類型、礦化強(qiáng)度和規(guī)模等地質(zhì)線索[1]。

在溝系沉積物測(cè)試前，對(duì)礦區(qū)的溝系沉積物樣品進(jìn)行了粒度試驗(yàn)。即將5個(gè)粒度試驗(yàn)土壤樣品分別進(jìn)行五級(jí)篩分，將大于4目（>5mm）部分舍去，取4～10目（5～2mm）編為1級(jí)，10～20目（2～0.9mm）編為2級(jí)，20～40目（0.9～0.28mm）編為3級(jí)，40～60目（0.28～0.154mm）編為4級(jí)，小于60目（<0.154mm）編為5級(jí)。將篩分后的溝系沉積物和土壤樣品分別細(xì)碎成小于200目的粉末樣品，送至具分析甲級(jí)資質(zhì)的四川省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)進(jìn)行元素分析。

表1　金鳳橋一帶溝系土壤地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

化學(xué)風(fēng)化指標(biāo)就是基于風(fēng)化巖石中元素淋失、遷移特性，利用不同元素的氧化物含量計(jì)算得出的用以衡量風(fēng)化程度的指標(biāo)。本文選擇兩種風(fēng)化指標(biāo)：化學(xué)蝕變指數(shù)CIA和帕克風(fēng)化指數(shù)WIP來(lái)查證粒度與風(fēng)化程度的關(guān)系。通過(guò)對(duì)這兩種指標(biāo)的查證，本文選擇40～60目作為礦區(qū)溝系沉積物測(cè)量的最佳采樣粒度。這一粒級(jí)樣品既可繼承原巖在連續(xù)風(fēng)化過(guò)程中元素行為又不受后期新的風(fēng)化機(jī)制的明顯影響，同時(shí)可最大限度地風(fēng)化而分散以達(dá)到降低采樣密度的需要。

在前述準(zhǔn)備工作基礎(chǔ)上將工作區(qū)3265件溝系土壤樣品過(guò)40目篩后縮分80克裝袋送分析。Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn元素是本次測(cè)試的基本對(duì)象。其中Cu、Pb、Zn采用的檢測(cè)方法為DZG20-05-1990全譜直讀光譜法，檢測(cè)用的儀器設(shè)備為ICP光譜儀；As、Sb、Hg采用檢測(cè)方法為DZG20-05-1990原子熒光法，檢測(cè)用的儀器設(shè)備為原子熒光儀；Ag采用檢測(cè)方法為DZG20-05-1990發(fā)射光譜法，檢測(cè)用的儀器設(shè)備為平面光柵攝譜儀，Au采用檢測(cè)方法為DZG20-05-1990石墨爐光譜法，檢測(cè)用的儀器設(shè)備為石墨爐光譜儀。

圖2　R型聚類譜系圖

3　地球化學(xué)特征

運(yùn)用SPSS2.0分析軟件對(duì)工作區(qū)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行R型聚類分析和因子分析，為成礦預(yù)測(cè)、地質(zhì)填圖提供科學(xué)依據(jù)。

3.1化探參數(shù)分析

參與統(tǒng)計(jì)的樣本數(shù)為3 265件，分析元素為Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn。室內(nèi)數(shù)據(jù)處理后得到相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1所示。

1）濃集克拉克值（K）：指在某一地區(qū)或某種地質(zhì)體內(nèi)元素含量平均值與該元素克拉克值之比值又稱濃度克拉克值[17]。其中Ag、Pb、Zn、As、Sb五中元素的濃集克拉克值K﹥1，指示了該區(qū)域?yàn)檫@些元素的異常高背景區(qū)域，可能為成礦提供物質(zhì)來(lái)源。

2）變化系數(shù)（CV）：它是代表數(shù)據(jù)集中位置和分散程度的綜合特征數(shù)，便于不同元素間的含量變化特征對(duì)比[17]。其中Au元素的變化系數(shù)CV﹥1，表明Au元素在地質(zhì)體中分布、分配不均勻，離散程度大，分異性強(qiáng)，易于活動(dòng)遷移形成礦（化）體或強(qiáng)異常。

3）富集系數(shù)（q）：它常用于判斷各種風(fēng)化產(chǎn)物中元素的次生富集或貧化，還可以用來(lái)研究某一元素的表生地球化學(xué)性質(zhì)[18]。本次測(cè)試的七種元素除鋅（q=0.99）外，其余元素的富集系數(shù)q﹥1，表明了這些元素發(fā)生次生富集的地化環(huán)境多為堿性的，且圍巖化學(xué)性質(zhì)活潑，形成的氣候干冷[19]等。

濃集克拉克值、變化系數(shù)、異常下限三者存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系，三數(shù)值愈大，其地質(zhì)找礦意義愈大。本次化探工作所涉及的元素中，Ag、Pb、Zn、As、Sb的濃集克拉克值K﹥1，但變化系數(shù)CV＜1，且異常下限值亦較低；Au元素的化系數(shù)CV=2.38，但濃集克拉克值K僅為0.52，且異常下限值為4.47ppb。綜合這些參數(shù)表明參與統(tǒng)計(jì)的元素在工作區(qū)內(nèi)多為分散礦化，分配較均勻，離散程度小，分異性弱。

3.2元素相關(guān)性分析

對(duì)涉及統(tǒng)計(jì)的樣本進(jìn)行R型聚類分析計(jì)算，并將計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果繪制成元素分類譜系圖（圖2）。從統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，原始分析數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)為非正態(tài)分布，故采用Spearman相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析。分析數(shù)據(jù)顯示：在99%的置信水平上，Au 與Hg呈弱負(fù)相關(guān)外（相關(guān)系數(shù)γ為 -0.20），與Cu元素呈低度相關(guān)（相關(guān)系數(shù)γ為0.315），與其余四種元素均為弱相關(guān)（相關(guān)系數(shù)γ均小于0.3）；在99%的置信水平上，Cu、Zn、Pb的相關(guān)系數(shù)γ為0.348～0.671，表現(xiàn)為低度相關(guān)-顯著相關(guān)；在99%的置信水平上，As-Sb的相關(guān)系數(shù)γ為0.635，表現(xiàn)為顯著相關(guān)。

R型聚類分析（圖2）按取值為15的距離系數(shù)劃分，區(qū)內(nèi)成礦元素組合可分為四組：分別為Cu-Zn-Pb、Ag、As-Sb-Au和Hg。其中Cu-Pb-Zn為中溫成礦元素組合，顯示區(qū)內(nèi)存在微弱的熱液成礦活動(dòng)；Cu-Au為低度相關(guān)，說(shuō)明部分銅元素的物質(zhì)來(lái)源可能與金的物質(zhì)來(lái)源相同；Hg-Sb-As為低度相關(guān)，金元素與金礦的前緣暈元素As、Sb存在一定關(guān)聯(lián)，反映金主要受后期熱液作用影響，與控礦構(gòu)造及成礦熱液有關(guān)。

表2旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣及旋轉(zhuǎn)載荷特征

3.3因子分析

因子分析是利用降維的思想[19]，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(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方法[20]。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的KMO和Bartlett的球形度檢驗(yàn)，其KMO值為0.587，球形檢驗(yàn)的ρ值為0.00（＜0.05），并提取出累積貢獻(xiàn)率為84.132%的五組因子（見(jiàn)表2）。正交因子解的結(jié)果顯示：

1）F1因子具有較高載荷的變量為Cu、Pb、Zn，它代表了這些元素的較高濃集克拉克值，其形成可能與區(qū)域內(nèi)微弱的中溫?zé)嵋夯顒?dòng)有關(guān)[21]。

2）F2因子、F3因子、F4因子、F5因子均顯示唯一的較高載荷，分別為Sb、Hg、Au、Ag，說(shuō)明這些元素的成礦聯(lián)系較弱，僅可能存在空間上的伴生，而不是共生關(guān)系。

4　成礦預(yù)測(cè)

依據(jù)組合異常的分布特性，本次工作可在區(qū)內(nèi)劃分出兩個(gè)找礦靶區(qū)，即金鳳橋找礦靶區(qū)和、曬金村找礦靶區(qū)。兩個(gè)找礦靶區(qū)分別由AS-1、AS-2、AS-3和AS-4、AS-5、AS-6組成（圖3、圖4）。

圖3　金鳳橋找礦靶區(qū)

圖4　曬金村一帶組合異常圖

1）金鳳橋找礦靶區(qū)：主成礦元素Au最大值為145×10-9，平均值35.15×10-9，面積約1.05km2，為Au、As、Sb組合異常（AS-1、AS-3）或Au、Sb組合異常（AS-2），異常元素套合好，異常強(qiáng)度大，主成礦元素（Au）的濃度分帶明顯，呈三級(jí)濃度分帶，靶區(qū)中見(jiàn)張性正斷層通過(guò)，是尋找金礦的有利部位。

2）曬金村找礦靶區(qū)：主成礦元素最大值為13×10-9，平均值8.52×10-9，為Au、As、Sb組合異常（AS-4、AS-6）或Au、Sb組合異常（AS-5），異常元素套合較好，異常強(qiáng)度較大，主成礦元素（Au）的濃度分帶明顯，由于工作程度較淺，目前靶區(qū)內(nèi)暫沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的構(gòu)造痕跡，僅為單斜構(gòu)造，為尋找金礦較有利的地段。

5　結(jié)論

本文對(duì)北川縣金鳳橋一帶的化探數(shù)據(jù)處理中分別運(yùn)用了R型聚類分析、因子分析，并就相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了探討。由此本文取得了如下認(rèn)識(shí)：

1）化探工作中室內(nèi)布樣、野外采樣、室內(nèi)異常圈定與評(píng)價(jià)和室外異常查證是一個(gè)有機(jī)的整體，不能孤立待之。同時(shí)在工作中要將各種地質(zhì)信息和不同層次的地球化學(xué)信息有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，可以形成一套快捷、簡(jiǎn)便而有效的地球化學(xué)找礦方法。

2）由巖石演變到風(fēng)化殼再形成土壤的過(guò)程是非常復(fù)雜的，受多種因素影響。對(duì)樣品的粒度選擇決定了化探工作的有效性，本文對(duì)工作區(qū)進(jìn)行了粒度試驗(yàn)，選擇了40～60目為本次的采樣的最佳粒度。

3）本次化探工作所涉及的元素中，Ag、Pb、Zn、As、Sb的濃集克拉克值K﹥1，但變化系數(shù)CV＜1，且異常下限值亦較低；Au元素的化系數(shù)CV=2.38，但濃集克拉克值K僅為0.52，且異常下限值為4.47ppb。綜合這些參數(shù)表明參與統(tǒng)計(jì)的元素在工作區(qū)內(nèi)多為分散礦化，且分配較均勻，離散程度小，分異性弱。

4）相關(guān)性分析和因子分析顯示：工作區(qū)內(nèi)Cu、Pb、Zn元素有較高的濃集克拉克值，其形成可能與區(qū)域內(nèi)微弱的中溫?zé)嵋夯顒?dòng)有關(guān)；數(shù)據(jù)中涉及的元素Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn成礦聯(lián)系較弱，僅可能存在空間上的伴生，而不是共生關(guān)系。

5）化探參數(shù)得出的信息和因子分析所取得的成果相匹配，并在后期的驗(yàn)證工作中得到了證實(shí)。在異常濃集中心獲取的蝕變千枚巖中，褐鐵礦化強(qiáng)烈，Au得品位在0.2左右。蝕變帶最厚者僅15cm左右，多呈細(xì)脈狀不穩(wěn)定延伸，進(jìn)一步證實(shí)了礦區(qū)內(nèi)金的貢獻(xiàn)率小，僅有形成小規(guī)模礦床的可能性。

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Ditch Sediment Geochemical Survey and Prospecting in Beichuan,Sichuan

YUE Da-bin LIAO Xing-jian ZHAN Sheng-qiang ZHOU Yong
(No.402 Geological Team,BGEEMRSP,Chengdu 611730)

Abstract:R-type cluster analysis and factor analysis of ditch sediment geochemical data in the Jinfengqiao area,Beichuan,Sichuan are carried out.The results indicate that concentration Clarkes of Cu,Pb,Zn elements are higher which is related to weak mesothermal activity.As and Sb anomalies are related to Au mineralization.

Keywords:ditch deposit survey; gold ore; prospecting; cluster analysis; geochemistry; Jinfengqiao

作者簡(jiǎn)介：岳大斌（1969-），男，四川鹽亭人，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)找礦工作

收稿日期：2015-04-09

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.033

中圖分類號(hào)：P632+.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0995（2016）01-0148-05