安徽北淮陽沙坪溝鉬礦區(qū)水系沉積物粒級試驗(yàn)研究*

陶春軍,賈十軍,陳富榮,劉 超

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥230001)

安徽北淮陽沙坪溝鉬礦區(qū)水系沉積物粒級試驗(yàn)研究*

陶春軍,賈十軍,陳富榮,劉 超

(安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥230001)

通過在安徽省北淮陽沙坪溝超大型鉬礦區(qū)開展水系沉積物測量粒級試驗(yàn),基于沙坪溝鉬礦區(qū)分散流長度試驗(yàn)研究,對不同粒級(截取粒級和細(xì)粒級)水系沉積物粒級占比、元素含量變化特征等進(jìn)行對比分析,探討研究區(qū)主要成礦元素含量衰減特征。通過總結(jié)不同粒級水系沉積物的構(gòu)成特征,認(rèn)為在北淮陽地區(qū)開展水系沉積物測量適宜采用截取粒級的采樣方法,為該地區(qū)開展1∶50 000化探普查提供參考。

取樣粒級;水系沉積物;沙坪溝鉬礦;地球化學(xué)特征

21世紀(jì)以來化探找礦效果越來越顯著,據(jù)統(tǒng)計(jì),90%以上的貴金屬和有色金屬礦產(chǎn)是依據(jù)區(qū)域化探成果發(fā)現(xiàn)的[1-2]。水系沉積物測量是區(qū)域化探的主要方法,核心是選擇最佳采樣粒級,而確定粒級的關(guān)鍵是避免粘土及有機(jī)質(zhì)的干擾。目前,在森林沼澤區(qū)、高寒湖沼丘陵區(qū)及干旱、半干旱高寒山區(qū)已確定可以采用截取粒級的方法開展區(qū)域化探工作,但在濕潤半濕潤中低山丘陵景觀區(qū)采用截取粒級的新方法仍存在爭議[3-12]。

作為國家級重點(diǎn)成礦區(qū)帶,武當(dāng)—桐柏—大別成礦帶具有巨大的資源潛力,如何選擇適合這一地區(qū)地球化學(xué)景觀條件的化探掃面方法技術(shù),對于實(shí)現(xiàn)地質(zhì)找礦突破具有重要意義。本文選擇位于該成礦帶內(nèi)的沙坪溝超大型鉬礦為試驗(yàn)區(qū),布設(shè)以沙坪溝鉬礦為異常源的元素異常遷移流長試驗(yàn),以截取粒級(-10～+60目)和細(xì)粒級(-60目)水系沉積物為研究對象進(jìn)行對比試驗(yàn)研究,探討該礦區(qū)合理的采樣粒級,為選擇該地區(qū)適宜的水系沉積物采樣方法提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)自然地理概況

研究區(qū)位于大別山北部六安市金寨縣,屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候和暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候過渡帶,具有季風(fēng)明顯、四季分明、氣候溫和、光照充足的特點(diǎn)。年平均氣溫15.6 ℃，年平均日照時數(shù)200～2 250小時。區(qū)域平均年降雨量1 295 mm,其中5—9月降雨占全年降雨量的65%。地貌屬中低山丘陵區(qū),海拔高程約500 m,區(qū)內(nèi)地形切割劇烈,相對高差>400 m。研究區(qū)屬淮河流域,沙坪溝試驗(yàn)區(qū)主體水系為SN向,沙坪溝、大溝和銀山溝3條小溪由北向南流經(jīng)礦區(qū),3條小溪在礦區(qū)東南角匯集成一條較大溪流流出礦區(qū)。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)一、二級水系均較發(fā)育,適宜水系沉積物測量。

1.2 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于秦嶺—大別造山帶北淮陽構(gòu)造帶與大別構(gòu)造帶附近,主體為北淮陽構(gòu)造帶。北淮陽地區(qū)為中生代強(qiáng)烈的構(gòu)造—巖漿活動帶,廣泛發(fā)育各類巖漿巖,以侵入巖為主,次為噴出巖。巖石類型主要以石英閃長巖和二長花崗巖為主。

圖1 沙坪溝分散流采樣點(diǎn)位分布圖Fig. 1 Map showing the distribution of sampling positons in the Shapinggou area

2 材料與方法

2.1 流長試驗(yàn)

采樣點(diǎn)以距異常源典型礦床由近至遠(yuǎn)、由密至疏布設(shè),且從異常源開始,采樣點(diǎn)間距依次遞增,主要布置在位于一級或二級水系溝口附近的三級主水系上,試驗(yàn)區(qū)布設(shè)了S1—S16等16個采樣點(diǎn)(圖1)。樣點(diǎn)分布力求最大限度控制匯水域,兼顧均勻。為研究2種不同粒級的水系沉積物采樣方法,在同一采樣點(diǎn)附近,選擇顆粒大小混雜部位(截取粒級采樣部位)和細(xì)顆粒富集部位(細(xì)粒級采樣部位)分別采樣。

采用現(xiàn)場水篩方法,多點(diǎn)(3點(diǎn)以上)混合取一大樣,取樣時防止河道塌積物、表層物質(zhì)及腐殖質(zhì)等混入。首先篩分出-10目全粒級樣品,+10目以上樣品棄掉。用不銹鋼套篩再分別截取篩分出-10～+20目、-20～+40目、-40～+60目,-60～+80目、-80目等各個粒級樣品,保證干燥后的過篩樣品重量達(dá)到實(shí)驗(yàn)分析要求,研究每個粒級元素含量的分布情況。野外取樣時另取-10目以下全粒級樣品10件,自然晾干后篩分出各粒級段樣品,研究區(qū)內(nèi)水系沉積物各粒級質(zhì)量百分比組成。

樣品分析測試在國土資源部合肥礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成,使用X射線熒光光譜法(XRF)、極譜法(POL)分別測試Pb、Zn、W、Mo等元素。

2.2 圖件編制

整理各分散流樣品分析結(jié)果,以距礦點(diǎn)異常源的遷移距離為X軸,采樣粒級孔徑值為Y軸(10目——2000 μm、20目——840 μm、40目——420 μm、60目——250 μm、80目——180 μm),各元素含量為Z軸形成數(shù)據(jù)文件。運(yùn)用MapGis軟件,采用泛克里格法網(wǎng)格化數(shù)據(jù)形成Grd文件,利用GeoIPAS 3.0軟件生成元素地球化學(xué)圖。試驗(yàn)區(qū)元素異常下限為參考值以黃色在圖上明顯標(biāo)示,形成反映采樣粒級、遷移距離與元素含量變化關(guān)系的圖解,其中遷移距離為水系實(shí)際流動距離。截取粒級與細(xì)粒級2種采樣方法均取累頻90%的前期1∶50 000面積性試驗(yàn)測量值作為異常下限參考值。

3 結(jié)果與討論

3.1 水系沉積物不同粒級質(zhì)量分配特征

10件-10目樣品分別取自試驗(yàn)區(qū)一級水系6件(SD1—SD6),二級水系2件(SD7、SD8),三級水系2件(SD9、SD10),分析各粒級的質(zhì)量百分比組成(表1)。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)水系沉積物中沖洪積物以中粗顆粒為主,物理風(fēng)化作用占主導(dǎo)。水系沉積物中-10～+20目物質(zhì)以巖屑為主,-20～+40目物質(zhì)以巖屑、石英、長石為主,2個粒級樣品所占比重均較大(達(dá)-10目樣品的60%～90%,其中一級水系中采樣點(diǎn)質(zhì)量占比最高)。-10～+80目粒級段樣品質(zhì)量百分比占-10目樣品的90%以上。

3.2 粒級試驗(yàn)成礦元素含量特征

首先，應(yīng)該運(yùn)用證偽思維對被害人陳述的內(nèi)容進(jìn)行審查，即對被害人陳述的內(nèi)容來源進(jìn)行審查，看其是直接感知的、他人告知的，還是主觀想象、臆測的。[5]若來自親身感知的，應(yīng)對當(dāng)時的環(huán)境條件和被害人的心理狀態(tài)、注意程度等進(jìn)行了解。若要求被害人對相關(guān)的犯罪現(xiàn)場進(jìn)行描繪，但其所做描繪與實(shí)際情況不符，則從證偽的角度來看被害人陳述的內(nèi)容存在虛假的可能性，其所做陳述就不能直接用于案件的偵破。若被害人陳述的內(nèi)容來自他人告知，則應(yīng)從查找與其相矛盾的證據(jù)作為切入點(diǎn)，只有在盡力查找而無相反證據(jù)的情況下，才表明其具有可采性。若被害人陳述是根據(jù)自己主觀推測作出的，則必須要求被害人說明推測依據(jù)，并對其進(jìn)行審查判斷。

截取粒級及細(xì)粒級不同采樣部位不同粒級段成礦元素(Mo、W、Pb、Zn)含量變化特征如圖2。+40目以上樣品物理風(fēng)化占主導(dǎo),元素含量變化相對較小;-40～+80目樣品成礦元素含量隨粒級增大而增高;<80目樣品成礦元素含量急劇變化,表明主導(dǎo)風(fēng)化機(jī)制可能發(fā)生改變,-80目以下至更細(xì)粒級物質(zhì)中巖屑較其他中細(xì)粒級增加,屬化學(xué)風(fēng)化作用產(chǎn)物的可能性較大。水系沉積物樣品經(jīng)歷了水系搬運(yùn)分選等過程,樣品隨粒度變細(xì)，風(fēng)化程度逐漸加強(qiáng)。

隨粒度變細(xì),水系沉積物樣品的風(fēng)化程度增強(qiáng),這一特征在截取粒級較細(xì)粒級水系沉積物樣品中更明顯。當(dāng)粒度從10目變化至40目時,樣品中元素含量變化相對穩(wěn)定,當(dāng)粒度<40目時,樣品中元素含量變化明顯,其主導(dǎo)風(fēng)化機(jī)制可能發(fā)生改變。隨風(fēng)化程度加強(qiáng),機(jī)械成分由粗變細(xì)。為保證所采集的樣品既反映原巖性質(zhì),不受后期新的風(fēng)化機(jī)制影響,又可最大限度風(fēng)化分散以達(dá)到降低采樣密度的需要,選擇-10～+80目作為水系沉積物最佳采樣粒度。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)水系沉積物中-60～+80目粒級段樣品重量占-10目全粒級樣品重量的3%以上,可滿足野外采樣工作要求,保證所采集的樣品既繼承原巖特性,又可最大限度地風(fēng)化分散以滿足降低采樣密度的需求。

3.3 主成礦元素異常衰減特征

利用單元素含量圖同時以黃色標(biāo)識異常下限,探討元素衰減或富集遷移規(guī)律以及元素異常遷移距離。選取區(qū)內(nèi)接近鉬礦源且受干擾相對較小的2條水系分別編為1號水系和2號水系(1號水系:S1-S2-S3-S4-S13-S14-S15-S16;2號水系:S5-S6-S7-S8-S13-S14-S15-S16)作為流長研究對象,樣點(diǎn)距異常源距離見表2。3號水系S9-S10-S11-S12距鉬礦源較遠(yuǎn),受人為開礦活動干擾大,故未選擇對比。分別做出2種粒級采樣方法的Mo—W等主成礦元素地球化學(xué)圖(圖3,圖4),用黃色反映Mo、W元素的異常下限值。為了區(qū)分不同采樣方法的分散流試驗(yàn),圖3中細(xì)粒級采樣部位分散流點(diǎn)號均加標(biāo)字母X(SX), 圖4中截取粒級采樣部位點(diǎn)號均加標(biāo)字母C(SC)。

表2 分散流樣點(diǎn)距礦點(diǎn)異常源的距離

圖3 細(xì)粒級不同采樣部位流長試驗(yàn)Mo—W元素含量特征圖Fig. 3 Characteristic map of Mo-W contents in fine-grained samples from different sampling positions

圖4 截取粒級不同采樣部位流長試驗(yàn)Mo—W元素含量特征圖Fig. 4 Characteristic map of Mo—W contents of the samples from different sampling positions

隨著距鉬礦異常源距離增大,細(xì)粒級流長粒級試驗(yàn)1號水系各元素遷移特征表現(xiàn)為:Mo元素異常遷移距離約為3 km,元素異常隨遷移距離增加遞減,衰減明顯,3 km 以上距離元素含量隨粒級逐漸減小而增大。W元素在-10～+40目粒級內(nèi)異常遷移距離為3～3.5 km,在-40目以下粒級異常遷移距離達(dá)6 km以上,元素異常呈遞減趨勢,衰減程度明顯。不同元素異常濃集對應(yīng)的取樣粒級段不同，1號水系Mo元素顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-10～+20目及-40～+60目，W元素顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-10～+20目及-40目以下全粒級。在異常區(qū)內(nèi)隨元素遷移距離增加,Mo元素異常濃集由細(xì)粒級段向中粗粒級段轉(zhuǎn)化。W元素在粗粒級和細(xì)粒級兩端呈濃集中心。

2號水系各元素遷移特征表現(xiàn)為:Mo元素異常遷移距離約為3 km,元素異常隨遷移距離增加呈遞減趨勢,衰減程度明顯,距礦源較近地方較粗粒級(+60目)呈低背景,3 km 以上距離元素含量隨粒級逐漸減小而增大。W元素在-10～+40目粒級內(nèi)異常遷移距離為3～3.5km,在-40目以下粒級異常遷移距離較長,達(dá)6 km以上,元素異常呈遞減趨勢,衰減程度明顯。2號水系Mo元素的顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-10～+20目及-40目以下全粒級，W元素的顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-40目以下全粒級。在異常區(qū)隨元素遷移距離增加,Mo、W等元素的異常濃集主要集中在中細(xì)粒級段。

在以沙坪溝鉬礦為異常源的細(xì)粒級流長試驗(yàn)中,Mo、W元素異常在離開異常源后衰減較快,元素異常隨遷移距離的增加呈現(xiàn)遞減趨勢,衰減程度較為明顯,Mo元素異常遷移距離距礦點(diǎn)約3 km,W元素在-40目以下粒級異常遷移距離達(dá)6 km以上(圖3)。Mo、W等主成礦元素沿水系遷移過程中元素異常明顯減弱距離在3 km以內(nèi)。

截取粒級流長試驗(yàn)中1號水系各元素遷移特征:Mo元素異常遷移距離約為3 km,異常濃集中心為1.5～2 km,Mo元素顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-20～+80目。3 km 以上距離Mo元素含量隨粒級逐漸減小而增大。W元素在-10～+40目粒級內(nèi)異常遷移距離約為3.5 km,在-40目以下粒級異常遷移距離較長,達(dá)6 km以上,元素異常呈遞減趨勢,衰減程度明顯。W元素的顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-10～+20目及-40目以下全粒級(圖4)。

2號水系各元素遷移特征:Mo元素異常遷移距離約為3 km,元素異常隨遷移距離增加呈遞減趨勢,衰減程度明顯,距礦源較近地方較粗粒級(+60目)呈低背景,3 km 以上距離元素含量隨粒級逐漸減小而增大。Mo元素的顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-20目以下全粒級。W元素異常遷移距離為3～3.5 km,在-10～+20目及-40目以下粒級段中異常遷移距離較長,達(dá)6 km以上,元素異常呈現(xiàn)遞減趨勢,衰減程度明顯。W元素的顯著異常主要對應(yīng)采樣粒級段為-20目以下全粒級。Mo、W等元素的異常濃集主要集中在中細(xì)粒級段。

元素異常遷移衰減速度與沙坪溝試驗(yàn)區(qū)降水、水系及地形地貌等有關(guān)。由于試驗(yàn)區(qū)內(nèi)水系匯水面積偏小,河道透水性良好,降水形成的水流或洪流在上游水系具有較大的沖刷和搬運(yùn)能力。向下游流動過程中,沿途的下滲水流在較短距離內(nèi)明顯減小,隨水流變小,較粗顆粒沉淀,細(xì)粒被攜帶至流水末端。上游區(qū)段粗顆粒中風(fēng)化巖石碎屑占較大比例,隨水流變小,流水搬運(yùn)能力減弱,細(xì)粒物質(zhì)增多,試驗(yàn)區(qū)屬于中低山區(qū),地形切割劇烈,地表徑流季節(jié)性強(qiáng),旱季流量甚微且易下滲,導(dǎo)致元素異常衰減明顯。

元素異常遷移規(guī)律除受元素含量本身等因素影響外,還明顯受地形地貌的影響。取樣水系在采樣點(diǎn)S13至S14處發(fā)生轉(zhuǎn)彎(圖1),且此處地形相對平緩、開闊,地形變化明顯,是導(dǎo)致成礦元素含量在此急劇衰減的重要因素之一。結(jié)合分析細(xì)粒級及截取粒級各粒級段主成礦元素含量分布特征,建議在沙坪溝試驗(yàn)區(qū)可選用-10～+80目截取粒級或-20目全粒級為采樣粒級,可以強(qiáng)化與礦化有關(guān)的各元素地球化學(xué)異常,迅速縮小找礦靶區(qū)。

4 結(jié) 論

(1)沙坪溝鉬礦區(qū)水系沉積物測量采樣方法可采用截取粒級的采樣方法,該方法有效且可行。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)水系沉積物測量樣品采樣粒級建議采用-10～+80目或-20目,樣品初加工方法采用現(xiàn)場水篩。

(2)水系沉積物隨粒度變細(xì)其風(fēng)化程度增強(qiáng),這一特征在截取粒級中表現(xiàn)明顯。當(dāng)樣品粒度從10目變化至-40～+80目時,元素含量變化趨勢較穩(wěn)定,但當(dāng)粒度<80目時,樣品中成礦元素含量發(fā)生顯著變化,其主導(dǎo)風(fēng)化機(jī)制可能發(fā)生改變。研究區(qū)為水系發(fā)育的中低山丘陵景觀類型,水系沉積物測量主成礦元素主要在-20～+60目粒級富集。

(3)元素異常遷移規(guī)律受元素含量、降水、水系、地形地貌等影響。以沙坪溝鉬礦為異常源,隨元素遷移距離增加和其他水系注入,Mo、W元素異常在離異常源后衰減較快,且異常明顯衰減位置距異常源距離一般在3 km內(nèi)。

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Experimental study of granularity for stream sediments of the Shapinggou molybdenum deposit, Northern Huaiyang, Anhui

TAO Chun-jun,JIA Shi-jun,CHEN Fu-rong,LIU Chao

(GeologicalSurveyofAnhuiProvince,Hefei230001,China)

This study carried out granularity experiment of the stream sediments from the Shapinggou super-large molybdenum ore deposit in the northern Huaiyang area. On the basis of dispersed flow length experiment, the proportion and change features of main ore-forming elements contents in different graded stream sediments were compared so as to analyze the attenuation characteristic of the main ore-forming elements. The compositions of the varied-grain stream sediments suggest that the sampling method of intercepted granularity can be applied in the survey of stream sediment measurement. This study provides a technique basis for conducting the 1∶50 000 geochemical survey in the northern Huaiyang area.

sampling granularity;stream sediments;Shapinggou molybdenum deposit;geochemical characteristics

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.01.008

2016-02-22

2016-05-27 責(zé)任編輯：譚桂麗

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目“1∶25萬常州、金華、宣城幅區(qū)域化探(編號:基【2011】02-23-19)”和安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局地質(zhì)科研項(xiàng)目“北淮陽典型成礦區(qū)水系沉積物測量采樣方法技術(shù)試驗(yàn)研究(編號:KJ2012-02)”資助。

陶春軍,1982年生,男,碩士,高級工程師,主要從事地球化學(xué)調(diào)查及研究。

P618.65

A

2096-1871(2017)01-058-08