土壤地球化學(xué)在南秦嶺銅銀多金屬礦中的應(yīng)用
——以鎮(zhèn)安縣寨溝為例

王 鋒

（陜西地礦物化探隊有限公司，陜西 西安 710043）

通過對測區(qū)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、W、As、Sb、Hg共10種元素含量特征值、組合特征及地球化學(xué)圖的分析研究，總結(jié)出在測區(qū)及地層不同級別地質(zhì)單元中的含量均值、分布類型及元素組合、分散富集規(guī)律，劃分出Ⅰ區(qū)銅銀和Ⅱ區(qū)銅銀鉛鋅兩處找礦預(yù)測遠景區(qū)[1]。

1 地質(zhì)礦產(chǎn)特征

測區(qū)地處秦嶺山脈南麓，屬中高山區(qū)。地形北高南低，地勢陡峭，海拔640m～2147m。區(qū)域上位于南秦嶺印支褶皺帶東段，山柞旬泥盆紀(jì)盆地西部，鳳鎮(zhèn)—山陽斷裂及分支斷裂興隆寺—梅花店斷裂束所夾持的下古生界隆起區(qū)，處于山柞旬海西—燕山期有色、貴金屬成礦帶，東川—二臺子有色、貴金屬成礦遠景區(qū)[2]。晚元古界古道嶺古隆起呈西北向展布，其內(nèi)加里東期—燕山期基性—中酸性巖體、巖脈相互穿插（圖1）。

1.1 地層

本區(qū)以興隆寺—梅花店斷裂為界，分為北部和南部地層，北部出露地層：下震旦統(tǒng)磨溝峽雜巖為本區(qū)最老地層，上震旦統(tǒng)陡山沱組、燈影組為碎屑巖—碳酸鹽巖建造；寒武—奧陶系為一套鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造，泥盆系該區(qū)只出露中上泥盆統(tǒng)，為一套泥灰質(zhì)碎屑巖—碳酸鹽巖建造[3]。南部出露地層僅見有泥盆系上統(tǒng)，為碎屑巖—粘土巖夾碳酸鹽巖建造。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造線近東西向展布，主要褶皺、斷層以北西向為主，并被北東向斷層切割破壞。其中褶皺構(gòu)造以迷魂陣—李家碥破復(fù)背斜、大磨溝—疙瘩寺破復(fù)向斜為主導(dǎo)形成一系列次級褶皺，再南為大興穹窿外來層片，呈飛來峰；斷裂構(gòu)造主要為近東西向鳳鎮(zhèn)斷裂和興隆寺—梅花店斷裂帶，規(guī)模大、變形復(fù)雜，構(gòu)成本區(qū)各級構(gòu)造單元界線，晚期的北東向斷裂束平行多條產(chǎn)出，各方向斷裂束交匯聯(lián)合控制巖體、礦化、蝕變及異常分布[4]。

1.3 巖漿巖

巖漿活動強烈，在工作區(qū)北側(cè)形成大面積分布的侵入巖體，從加里東期到燕山期，從超基性到酸性均有產(chǎn)出：①加里東期（βμ3—δ3）：主要有蝕變中細(xì)粒角閃輝綠巖、蝕變中細(xì)粒輝長巖（赤水溝巖體）；蝕變中細(xì)粒閃長巖（迷魂陣巖體）。超基性巖為巖漿型鐵、鈦、鎳、銅成礦母巖，局部含金；②海西期（δQ4—φδ）：主要有中粒閃長—石英閃長巖、中粒石英閃長巖、細(xì)粒輝石閃長巖（磨溝峽巖體）；③印支期（ηγ51）：主要有鉀化花崗巖、中粗粒斑狀二長花崗巖、細(xì)粒二長花崗巖、細(xì)粒斑狀二長花崗巖（柞水巖體）；④燕山期（ηγ52）：以中細(xì)粒二長花崗巖為主（小茅嶺巖體）。

1.4 礦化蝕變

沿區(qū)域性斷裂及褶皺變形的背斜兩翼與向斜核部形成層間構(gòu)造蝕變帶。伴有巖脈侵入，同時交代圍巖，形成硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽巖化、綠泥石化、重晶石化。顯示區(qū)域上熱液活動普遍發(fā)生，蝕變引起Cu、Ag、Pb、Zn、Au等成礦元素活化富集，指示了熱液活動與成礦的關(guān)系，提供了找礦方向[5]。

圖1 測區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖

2 樣品加工測試、數(shù)據(jù)處理和圖件繪制

2.1 樣品加工和分析測試

本次土壤樣采集沿溝系進行均勻采樣，為不規(guī)則網(wǎng)展布，由5點采樣組合成一樣，采集在距地表20cm～50cm深處土壤的B層（淋積層）或C層（母質(zhì)層）中的細(xì)粒級物質(zhì)，粒級為-40目，樣品重量大于150g。

樣品加工先將原樣進行日曬、晾干或低溫烘干，用木棒把結(jié)塊敲碎，再過40目尼龍篩，然后分包樣品，送往實驗室，以50件樣品為一分析批次進行編碼和樣品加工，每分析批次中隨機插入四個國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，確保了樣品加工及分析測試的可靠質(zhì)量。

2.2 數(shù)據(jù)處理

運用金維GeoIPAS V3.2軟件對全區(qū)化探數(shù)據(jù)進行處理，對采集到的3336件樣品特征值進行分析統(tǒng)計，其特征參數(shù)計算公式為：

（1）背景值（CO）：

（3）異常下限（T）：T=CO+2S

式中：xi—為第i個樣品元素的含量；x—為元素的平均含量；n—參加統(tǒng)計的樣品數(shù)。

（4）變異系數(shù)Cv=δ/X×100%

（5）濃集系數(shù) K′=Xi/X（X為全區(qū)計算的平均值，Xi為地質(zhì)統(tǒng)計單元平均值）

（6）濃集克拉克值KK′=X/X0（X0為秦巴地區(qū)背景值）

2.3 圖件繪制

在數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上，運用MAPGIS6.7繪制出各種圖件。

①原始數(shù)據(jù)圖來反映地球化學(xué)勘查工作中采樣位置和有關(guān)元素含量數(shù)據(jù)之間關(guān)系；②單元素地球化學(xué)圖按0.1log對數(shù)間隔勾繪等值線；③全區(qū)及各地質(zhì)單元元素含量直方圖，組距為0.1log對數(shù)間隔；④單元素異常圖按照異常下限、結(jié)合地質(zhì)背景、構(gòu)造特征及地理特征直接在原始數(shù)據(jù)圖上勾繪，以異常下限值的1、2、4倍劃分三個濃度分帶；⑤組合異常圖依據(jù)因子分析結(jié)果，結(jié)合測區(qū)已發(fā)現(xiàn)礦種及指示元素分析；⑥綜合異常圖依照元素組合特征和背景地質(zhì)地球化學(xué)控制因素編制而成；⑦重點異常剖析圖，完全包含所剖析異常的全部出露范圍，并且包含認(rèn)為與該異常有直接或間接關(guān)系的地質(zhì)體出露范圍，確定處該范圍的地理坐標(biāo)。

3 地球化學(xué)特征和解釋推測

3.1 各地層單元地球化學(xué)特征

為了對比各地層、侵入巖元素的集散特征，統(tǒng)計了區(qū)內(nèi)主要地層、侵入巖體中元素特征（表1），可看出：下震旦統(tǒng)陡山沱區(qū)和燈影組、寒武—奧陶系水口溝組和石甕子白云巖二～三段、中泥盆統(tǒng)二臺子灰?guī)r是本區(qū)富集成礦元素多，分異強度高的地質(zhì)單元，下震旦統(tǒng)磨溝峽雜巖和上泥盆統(tǒng)光山頭組是本區(qū)富集成礦元素較多，分異較好的單元，上泥盆統(tǒng)古道嶺組灰?guī)r、二臺子板巖和沙灣組是本區(qū)富集成礦元素少，分異強度弱的地質(zhì)單元。

表1 測區(qū)各地質(zhì)單元元素特征統(tǒng)計表

3.2 地球化學(xué)場空間變化特征

為了便于描述元素地球化學(xué)場在空間上分布及變化規(guī)律，以元素地球化學(xué)圖色區(qū)界限劃分標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，將各元素異常下限及分帶圈出各元素異常區(qū)，進行編號，統(tǒng)計各成礦元素異常特征，通過聚類分析，得出有Ag—Mo、Sb—Hg、Pb—Zn三組元素相關(guān)性很好（圖2）。①Ag、Mo兩元素，在測區(qū)西部為背景區(qū)，北高南低，分界明顯，面積大；測區(qū)中部向東為高低背景分布相當(dāng)，面積小，高低值區(qū)呈孤立出現(xiàn)；②Pb、Zn兩元素在測區(qū)中南部有大面積的高背景區(qū)，西北部有較大面積高背景區(qū)，東部低背景及南部高背景分布面積較小，高低值區(qū)呈孤立出現(xiàn)。③Sb、Hg兩元素總體特征是背景區(qū)北高南低，分布面積相當(dāng)，高低值區(qū)多呈孤立出現(xiàn)。

圖2 測區(qū)R型聚類分析圖

其余元素特征較為獨立：①Cu元素總趨勢是西北低東南高，分布面積大，高低值區(qū)相對集中；②As元素總特征是西北部、東部以高背景區(qū)為主，西南部、中北部為低背景區(qū)，高低值區(qū)各占一定比例，低背景分布范圍小，相對零散；③Au元素總體特征北高南低，以高背景、背景為主，面積大，低背景分布面積較小，較分散；④W元素總體特征以高背景區(qū)為主，分布廣，低背景區(qū)相間其中，面積較小，高值區(qū)較集中（圖3）。

3.3 組合異常、綜合異常

劃分出組合異常四類：一類是Zn-Mo-Hg-Sb（主元素Hg、Sb），二類是Au-Cu-Pb（主元素Cu、Pb），三類Ag-As（主元素Ag），四類是W，單獨分布；劃分出綜合異常共23處。

3.4 異常分類

異常分類采用直觀法、類比法、綜合法等方法。按找礦意義大小分為甲、乙、丙三大類異常，甲類7處，乙類14處，丙1類2處（表2）。

3.5 找礦預(yù)測區(qū)劃分

地球化學(xué)找礦預(yù)測區(qū)主要依據(jù)地球化學(xué)異常分類評價結(jié)果、地球化學(xué)異常組合與空間分布（分帶）規(guī)律等綜合因素進行劃分。主要劃分原則為：①以地球化學(xué)異常的平面分布（分區(qū)）、元素組合、成因分類為依據(jù)，參考成礦區(qū)（帶）、地球化學(xué)區(qū)（帶）的劃分成果和地球化學(xué)推斷地質(zhì)構(gòu)造成果，圈定找礦預(yù)測區(qū)。②以同類異常的數(shù)量和找礦意義分類結(jié)果（或每個異常資源量定量預(yù)測結(jié)果）為依據(jù)對找礦預(yù)測區(qū)進行分級。測區(qū)主要劃分出兩塊找礦預(yù)測前景區(qū)。

3.5.1 Ⅰ區(qū)銅銀找礦預(yù)測遠景區(qū)

在測區(qū)西北部，出露地層主要為上震旦統(tǒng)燈影組灰色厚層硅質(zhì)微晶白云巖、陡山沱組砂礫巖，下震旦統(tǒng)磨溝峽組雜巖，下寒武統(tǒng)水口溝組黑色硅質(zhì)巖、寒武、奧陶系石甕子組二三段灰色厚層燧石團塊，條帶微晶白白塊狀微晶白云巖，中泥盆系大楓溝組白云質(zhì)礫巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)板巖砂屑灰?guī)r，出露巖體有加里東期蝕變細(xì)粒閃長巖、花崗斑巖脈和輝綠巖脈露頭。區(qū)內(nèi)出現(xiàn)有多條斷裂，以不同方位相互穿插，形態(tài)較為復(fù)雜。

Ⅰ區(qū)包含了1個甲2異常（Zh02）、1個乙1異常（Zh06）、3個乙2異常（Zh01、Zh05、Zh09）、1個乙3異常（Zh04），各異常面積大，從單元素異常來看，富銀、銅、金、鉛、鋅等元素，分異強度高，濃集中心顯著，貧鎢、汞元素，有較好的熱液巖成礦基礎(chǔ)，推測有地層不整合接觸帶處發(fā)現(xiàn)的礦化蝕變帶引起，為多金屬礦的探明有一定的工作價值，需要進一步工作檢查驗證。

圖3 測區(qū)土壤化探異常和成礦預(yù)測圖

表2 異常分類表

3.5.2 Ⅱ區(qū)銅銀鉛鋅找礦預(yù)測遠景區(qū)

位于測區(qū)中南部，出露地層有上泥盆統(tǒng)二臺子中厚層粉晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r、板巖夾粉砂巖、局部夾砂屑灰?guī)r；二臺子淺灰—灰色中厚層粉晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r，灰—綠灰色粉砂質(zhì)板巖夾粉砂巖、局部夾砂屑灰?guī)r；古道嶺組灰?guī)r、板巖夾灰質(zhì)礫巖，異常南部邊緣出露泥盆系灰綠色絹云母板巖、粉砂質(zhì)板巖、薄層砂屑灰?guī)r；東南部有下震旦統(tǒng)磨溝峽雜巖，巖性為斜長角閃巖。異常主體位于在興隆寺—梅花店大斷裂處，為一多期復(fù)合斷裂，由西向東由脆韌性漸變?yōu)榇嘈?。斷裂兩?cè)巖石分布時代的差異，物質(zhì)成份的差異，可能生成于海西運動，而發(fā)育于印支運動早期。

Ⅱ區(qū)包含了3個甲1異常（Zh17、Zh18、Zh19）、2個甲2異常（Zh14、Zh16）、1個乙2異常（Zh15），各異常面積較小，富銅、鉛、鋅、銀、銻、汞等元素，分異強度高，濃集中心顯著，貧鎢、鉬、金、砷等元素，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的蝕變帶有兩處，礦點有三條礦帶，均為方解石脈型銅礦，礦石礦物為輝銅礦、黃銅礦、孔雀石化、銅藍，具黃鐵礦化、重晶石化。

4 結(jié)論

通過測區(qū)土壤地球化學(xué)勘查工作，得出元素在空間上的分布和集散特征為：磨溝峽雜巖是鉛鋅富集、分異較好的地質(zhì)單元，而海西期石英閃長巖、印支期二長花崗巖不但是熱源提供者，也是礦源的載體，已具備了鉬成礦的地球化學(xué)前提條件。根據(jù)異常地球化學(xué)特征及所處地質(zhì)環(huán)境得出：除2處丙1類外，其余21處異常均為熱液活動鉛鋅礦化所引起，尤其是7個甲類異常處均有礦化異常點出露。

劃分出Ⅰ區(qū)銅銀和Ⅱ區(qū)銅銀鉛鋅兩處找礦預(yù)測遠景區(qū)，主要成礦元素為銀、銅、鉛、鋅、鉬，主攻礦種為銀、銅、鉛、鋅，同時具有形成金、鉬等礦產(chǎn)的找礦潛力，為測區(qū)今后找礦工作指明了靶區(qū)和方向。