土壤地球化學(xué)測(cè)量在甲基卡稀有金屬找礦中的應(yīng)用—以“新三號(hào)脈”為例

肖瑞卿，付小方，袁藺平，潘 蒙，郝雪峰，周雪梅，唐 屹，王 偉

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土壤地球化學(xué)測(cè)量在甲基卡稀有金屬找礦中的應(yīng)用—以“新三號(hào)脈”為例

肖瑞卿1，付小方1，袁藺平2，潘 蒙1，郝雪峰1，周雪梅1，唐 屹1，王 偉2

（1.四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610081；2.四川省礦產(chǎn)責(zé)任有限公司成都 610081）

甲基卡礦區(qū)是中國(guó)硬巖型鋰礦集中的產(chǎn)地之一。前人工作集中在礦田南部就脈找礦，很少涉及礦田北部第四系覆蓋區(qū)。項(xiàng)目組采用1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量尋找隱伏的稀有偉晶巖脈，起到了迅速縮小工作區(qū)范圍、圈定有利找礦靶區(qū)以及推斷物探異常的作用，為鉆探驗(yàn)證提供了依據(jù)。通過(guò) “新三號(hào)脈”（X03）（付小方等，2015）鋰輝石礦脈為范例，總結(jié)了土壤地球化學(xué)方法在甲基卡第四系掩蓋區(qū)稀有金屬找礦中的應(yīng)用，為同類地區(qū)尋找稀有金屬礦產(chǎn)提供示范。

鋰多金屬礦；土壤地球化學(xué)測(cè)量；新三號(hào)脈；甲基卡

甲基卡位于四川甘孜州康定、道孚、雅江三縣交界處，是我國(guó)最重要的以鋰為主的稀有金屬礦田，也是川西眾多硬巖型（花崗偉晶巖型）鋰礦床中，規(guī)模最大（超大型），品位富，共伴生礦產(chǎn)多（Be、Nb、Ta、Rb、Cs、Sn），埋藏淺的礦床。

甲基卡處于青藏高原東部，位于松潘—甘孜造山帶，雅江被動(dòng)陸緣中央褶皺-推覆帶中段，雅江構(gòu)造-巖漿穹狀變質(zhì)體群內(nèi)（圖1）。穹隆中心有花崗巖出露或隱伏地下。穹窿軸部及兩翼張剪裂隙、它們控制著區(qū)內(nèi)偉晶巖脈（礦脈）及其它脈巖產(chǎn)出。巖漿巖以印支-燕山期為主，巖性以酸性為主，屬于雅江—九龍巖漿巖帶，為康定-雅江為鋰、鈹、鈮、鉭主要稀有金屬礦遠(yuǎn)景區(qū)。

圖1 甲基卡花崗偉晶巖型稀有金屬礦床區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖（據(jù)許志琴、侯立瑋等，1992，修改）

1-蛇綠混雜巖帶；2-滑脫帶；3-逆沖斷層；4-穹窿狀變形—變質(zhì)體；5-平移斷層；6-深層高溫韌性滑脫剪切帶出露范圍；7-褶皺軸線；8-韌性滑移矢量；9-中生代花崗巖;A－義敦島弧帶；B－松潘-甘孜造山帶主體；C－造山帶前陸逆沖楔

前人在礦田南部就脈找礦，對(duì)礦田北部第四系覆蓋區(qū)涉及很少。針對(duì)甲基卡地區(qū)基巖露頭少、第四系覆蓋廣、找礦難度大的情況，開(kāi)展了1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量，起到了迅速縮小工作區(qū)范圍、圈定有利找礦靶區(qū)以及推斷物探異常的作用，也為鉆探驗(yàn)證提供依據(jù)之一。

新三號(hào)脈位于甲基卡礦田東北部，構(gòu)造上位于甲基卡構(gòu)造-巖漿穹窿北東緣，距甲基措馬頸子二云母花崗巖平距約3km（圖2）。在新三號(hào)脈附近大面積出露第四系殘-坡積物，厚度一般2～10m，零星出露新都橋組二段的十字石紅柱石二云母片巖。第四系主要由基巖風(fēng)化的碎塊組成，由于下伏基巖的巖性存在差異，其風(fēng)化碎塊的巖性組成也明顯不同。主要有十字石紅柱石二云母片巖的殘坡積物與殘積物、鋰輝石礦化花崗偉晶巖的殘坡積物和殘積物、堇青石角巖化二云母片巖的殘積物、堇青石化十字石紅柱石二云母片巖的殘坡積物等。

圖2 川西甲基卡礦田地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖

1－二云母花崗巖；2－微斜長(zhǎng)石型偉晶巖；3－微斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石型偉晶巖；4－鈉長(zhǎng)石型偉晶巖；5－鈉長(zhǎng)石鋰輝石型偉晶巖；6－鈉長(zhǎng)石鋰云母型偉晶巖；7－偉晶巖脈編號(hào)；8－類型分帶線及編號(hào)：9－新發(fā)現(xiàn)礦脈及編號(hào)；I－微斜長(zhǎng)石偉晶巖帶；Ⅱ－微斜長(zhǎng)石—鈉長(zhǎng)石帶；Ⅲ－鈉長(zhǎng)石帶；Ⅳ－鋰輝石帶；Ⅴ－鋰（白）云母帶

1 土壤地球化學(xué)測(cè)量

區(qū)內(nèi)土壤從上至下主要發(fā)育了A、B、C層。A層是由變質(zhì)巖及花崗巖和偉晶巖風(fēng)化而成的砂質(zhì)、云母粘土，成土新，粘土化不十分厲害（圖3），顏色為褐色、黑褐色，厚10～20cm；B層主要為基巖物理風(fēng)化的殘積物和殘坡積物碎塊，顏色為青灰色、褐色，厚30～60cm，與A層界線不是十分明顯（圖3）；C層為母質(zhì)層，未受淋溶和淀積作用，發(fā)育程度很低或未發(fā)育的巖石風(fēng)化層，埋藏較深。該區(qū)大部分為第四系覆蓋，冬季長(zhǎng)，夏日短，氣候寒冷，植物生長(zhǎng)期短，且只有多年生的茅草及低矮的灌木，生長(zhǎng)稀疏，對(duì)成土過(guò)程影響很小，有利于開(kāi)展土壤地球化學(xué)測(cè)量。

圖3 工作區(qū)A層與B層界線A為腐殖層，B為粘土夾碎石層

1.1 深度試驗(yàn)

根據(jù)該區(qū)景觀地球化學(xué)特征，正式采樣前先進(jìn)行了A、B層的深度試驗(yàn)。在工作面均勻先擇了30試驗(yàn)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)分別在0～15cm、15～30cm、30～45cm、45～60cm深度各一件樣，共采集了120件樣品。分析成果顯示（圖4），稀有主元素總體變化不明顯，但從變化趨勢(shì)看，30～45cm、45～60cm深度段，Li、Be、Rb、Cs元素高含量區(qū)間相對(duì)較明顯。鑒于高原凍土層較厚，采樣難度較大，故采樣深度最后確定為30cm～50cm，即B層土。

1.2 粒度試驗(yàn)

工作區(qū)B層土為基巖物理風(fēng)化的產(chǎn)物，通過(guò)-10~+20目，-20~+60目，-60目三個(gè)粒度級(jí)試驗(yàn)（圖5），在-20~+60目和-60目2個(gè)粒度級(jí)Li元素含量相對(duì)高一些。經(jīng)過(guò)綜合分析對(duì)比后，加工粒度定為20目。

1.3 1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量網(wǎng)

研究區(qū)位于甲基卡礦田東北部（圖2），測(cè)網(wǎng)以三個(gè)國(guó)家三角點(diǎn)作為起算點(diǎn)，由GPS做靜態(tài)測(cè)量，進(jìn)行E級(jí)控制，網(wǎng)度100m×40m，坐標(biāo)系統(tǒng)為1954北京坐標(biāo)系。

2 地球化學(xué)特征

2.1 背景值及異常下限

根據(jù)該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，采用統(tǒng)一異常下限進(jìn)行異常圈定。異常下限的確定采用了三種方法：①原始數(shù)據(jù)（加密數(shù)據(jù)）按照計(jì)算的異常下限；②將原始數(shù)據(jù)（加密數(shù)據(jù)）進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后按計(jì)算，結(jié)果轉(zhuǎn)換成真值得到異常下限；③原始數(shù)據(jù)（加密數(shù)據(jù)）累積頻率85%的數(shù)據(jù)直接作為異常下限。然后把三組異常下限累加平均，作為該區(qū)異常下限，圈定的異常效果較好。工作區(qū)的測(cè)定元素的異常下限值如表1。

表1 甲基卡礦田各元素異常下限值

注：采用85%累頻值和經(jīng)過(guò)反復(fù)剔除極大值極小值后的均值（對(duì)數(shù)均值）加1.5倍方差計(jì)算的異常下限值綜合取整及實(shí)際勾繪效果確定出最終異常下限。

以前，甲基卡地區(qū)也開(kāi)展過(guò)化探采樣試驗(yàn)（黃仕超等，1962），區(qū)內(nèi)變質(zhì)圍巖背景值為30～50ppm；次生暈的一般背景值為20～50ppm；“四川省礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)”成果，1∶20萬(wàn)Li元素背景值為52.17ppm。本次化探采樣區(qū)中Li的背景值較高，剔除特異值前平均值（X）為132.4ppm，特異值剔除后平均值（X’）為110.6ppm，是全國(guó)A層土壤平均值32.50ppm的3.4倍。第四系中背景值為111.1ppm，新都橋組上段背景值為66.28ppm，新都橋組下段背景值為104.5ppm，侏倭組背景值較高，為116.5ppm，顯示出突出的區(qū)域富集特征。

圖4 稀有元素深度曲線圖

圖5 Li元素粒度曲線圖

2.2 地球化學(xué)特征參數(shù)分析

從表2可以明顯的看出，本次采集土壤測(cè)量樣品9元素（B、Be、Cs、F、Li、Nb、Rb、Sn、Ta）均具有極高的區(qū)域豐度，原始數(shù)據(jù)平均值（X）均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于全國(guó)土壤平均值（C），剔除特異值后的背景值（X’）也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于全國(guó)平均值。B、Be、Li、Sn、Cs、F元素具有較大的變化系數(shù)，后期疊加作用強(qiáng)，Li、F、Be、Sn四元素的疊加強(qiáng)度均在2.0以上，且Li、Be的變化系數(shù)（）均大于0.75，具有極不均勻分異性。這說(shuō)明這些元素不僅物源豐富，富集趨勢(shì)顯著。

表2 元素地球化學(xué)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)

將工作區(qū)9個(gè)元素背景值與全國(guó)平均值比較得到元素的富集系數(shù)值（表3，Nb無(wú)全國(guó)平均值），全區(qū)的富集系數(shù)值在1.32～5.61之間，表明9元素遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)平均值。K≥1.5的元素有Be、F、Li、Sn，表明這4個(gè)元素在區(qū)內(nèi)呈高背景分布，具有區(qū)域富集趨勢(shì)；1.2≤K＜1.5的元素有B、Rb、Cs、Ta，表明這4個(gè)元素在區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)較高背景分布，有一定的區(qū)域富集特征。

表3 富集系數(shù)（K）分類統(tǒng)計(jì)表

2.3 元素相關(guān)性

對(duì)9元素分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了R型聚類分析，顯示Li、Be元素有良好的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.645；Li、Rb相關(guān)系數(shù)0.603。根據(jù)巖石地球化學(xué)剖面，Li、Rb、Be相關(guān)性較好，具有相似的元素含量曲線。

測(cè)區(qū)9種元素分析數(shù)據(jù)R型聚類分析成果（圖5）顯示：以R=0.153為界，9種元素可劃為：① Li、Be、Rb相似組合，與其關(guān)系密切的元素有Nb、Sn；② B、Cs相似組合；③F；④Ta。

從分組情況看，主成礦元素Li有一定的獨(dú)立性，與Be、Rb相似性較強(qiáng)，與F、Ta相似性差，反映該區(qū)Li與F、Ta成礦關(guān)系并不密切。

圖6　X03號(hào)脈異常區(qū)異常剖析圖

2.4 土壤地球化學(xué)異常特征

1）X03號(hào)異常：位于麥基坦北西側(cè)約500m，異常面積0.364km2，以高強(qiáng)度、大面積Li異常為主，呈近南北向條帶狀展布。Li異常有明顯濃度分帶，濃集中心明顯，異常高值1 190ppm。

2）異常特征： Li元素的異常下限為200ppm，襯度1～2，異常濃度分帶發(fā)育，有較大的異常規(guī)模。X03號(hào)異常元素種類齊全，其疊加強(qiáng)度均在1.0以上，平均襯度1.0～3.5，異常參數(shù)特征見(jiàn)表4。Li是該區(qū)的主成礦元素，Be、Cs、Rb、Nb、Ta等元素為主要的伴生元素。圖6為X03號(hào)脈異常剖析圖。

表4 X03號(hào)綜合異常參數(shù)表

Li異常整體南北向展布，濃度分帶較清晰，濃集中心明顯，主要位于研究區(qū)北部，有條帶狀展布的趨勢(shì)，峰值1190×10-6。

Sn異常南北向展布，濃度分帶清晰，具多濃集中心，由1～2個(gè)點(diǎn)控制。最大的濃集中心位于研究區(qū)南部，橢圓形，峰值286×10-6。

F異常較分散，濃度帶清晰，濃集中心明顯，峰值為71 532×10-6。

Cs異常有南北向展布的趨勢(shì)，濃集中心明顯，異常較為集中，峰值為193×10-6。

Rb異常較分散，主要分布于研究區(qū)的南部，具有三個(gè)異常區(qū)，東部異常區(qū)有南北向展布的趨勢(shì)，一級(jí)濃度分帶，峰值254×10-6。

Be異常較為分散，主要分布于研究區(qū)的南部，一級(jí)濃度分帶，異常個(gè)數(shù)較多，但單個(gè)異常面積較小，峰值為13.8×10-6。

B異常東西向展布，面積不大，僅有一級(jí)濃度分帶，主要分布于研究區(qū)的中部，峰值960×10-6。

Ta異常較分散，主要分布于研究區(qū)東部，一級(jí)濃度分帶，面積較小，單點(diǎn)狀展布，峰值9.1×10-6。

3 土壤地球化學(xué)測(cè)量的驗(yàn)證效果

為查證異常，在X03號(hào)異常區(qū)進(jìn)行了電法測(cè)量。電法異常與化探異常吻合（圖7），南北向條帶狀展布，電阻率一般是7 000Ω.m，最高值為15 256Ω.m。單一的物探方法只能對(duì)異常進(jìn)行定位，縮小靶區(qū)圈定異常，但是難以判斷是否是稀有礦化偉晶巖脈，土壤地球化學(xué)測(cè)量可以彌補(bǔ)這一不足，達(dá)到對(duì)異常進(jìn)行定性的目的，二者相輔相成。

圖7 甲基卡新三號(hào)脈物化探異常吻合程度示意圖（據(jù)付小方等，2015）

經(jīng)鉆探驗(yàn)證，新三號(hào)脈全脈礦化，礦化均勻，Li2O平均品位達(dá)1.5%，共伴生的Be、Rb、Ta、Nb、Sn等均達(dá)綜合利用的工業(yè)要求。同時(shí)也證實(shí)了土壤地球化學(xué)測(cè)量方法在甲基卡礦田是尋找稀有金屬礦產(chǎn)的有效方法之一。

4 結(jié)論

1）首次將土壤地球化學(xué)測(cè)量運(yùn)用于尋找稀有金屬礦床，取得了較好的成果。在甲基卡礦田北部X03號(hào)脈地區(qū)，80%以上的區(qū)域被第四系坡殘積物、沼澤區(qū)覆蓋。單一的物探方法只能對(duì)異常進(jìn)行定位，縮小靶區(qū)圈定異常，但是難以判斷是哪一類的稀有金屬礦化，土壤地球化學(xué)測(cè)量可以彌補(bǔ)這一不足，達(dá)到對(duì)異常進(jìn)行定性的目的，為地表工程布置提供了依據(jù)之一。

2）根據(jù)R型聚類分析成果及巖石地球化學(xué)剖面顯示，Li與Be、Rb相關(guān)性較好，具有相似的元素含量曲線，富集規(guī)律明顯。

3）土壤測(cè)量采樣區(qū)中Li的背景值較高，為110.6ppm，是全國(guó)A層土壤平均值32.50的3.4倍。變質(zhì)圍巖一般背景值為66.28ppm。Li元素在區(qū)內(nèi)呈高背景分布，且富集系數(shù)為2.633，具有顯著的區(qū)域富集趨勢(shì)，成礦地質(zhì)條件良好，容易集中成礦。

4）在甲基卡礦田第四系掩蓋區(qū)，1∶1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量是尋找隱伏的稀有偉晶巖脈的有效方法，起到了迅速縮小工作區(qū)范圍、圈定有利找礦靶區(qū)以及推斷物探異常的作用。同時(shí)也為鉆探驗(yàn)證提供了依據(jù)。

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The Application of Soil Geochemical Survey to prospecting of rare metal Pegmatite Veins in the Jiajika Ore District----By the Example of the Li Ore Vein X03

XIAO Rui-qing1FU Xiao-fang1 YUAN Lin-ping2PAN Meng1HAO Xue-feng1ZHOU Xue-mei1TANG Yi1WANG Wei2

（1-Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081; 2-Sichuan Minerals Co., Ltd., Chengdu 610081）

The Jiajika is one of the most concentrated areas of Chinese hard rock type lithium. But previous work concentrated in the south of the ore field, searing for Li in the veins other than in the quaternary system coverage area in the north. This paper has a discussion on the application of 1:10000 soil geochemical survey to searching for buried rare metallic pegmatite veins by the example of the Li ore vein X03.

Jiajika; Li ore vein X03; pedogeochemistry; Li-polymetallic deposit;

P632 ＋. 1; P618.71

A

1006-0995（2016）03-0500-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.034

2016-06-16

資助項(xiàng)目：本文由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“四川三稀資源綜合研究與重點(diǎn)評(píng)價(jià)（12120112208014）”資助

肖瑞卿（1990-），男，四川遂寧人，助理工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究工作

付小方（1958-），女，河南南陽(yáng)人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究工作