化探異常定量評價(jià)及重點(diǎn)異常區(qū)驗(yàn)證
——以山西省陽高縣孫仁堡探區(qū)為例

衛(wèi)倩倩， 靳職斌， 王鶴宇， 李建國， 杜 凱

(山西省地球物理化學(xué)勘查院，運(yùn)城 044000)

0 引言

土壤地球化學(xué)找礦是應(yīng)用土壤地球化學(xué)測量來探明土壤中元素的分布情況，總結(jié)元素分散和集中的規(guī)律，并研究其與礦床表生破壞的關(guān)系，通過發(fā)現(xiàn)、解釋和評價(jià)異常來進(jìn)行找礦[1-2]。研究表明，土壤地球化學(xué)可以指導(dǎo)外圍及區(qū)域成礦帶上的礦點(diǎn)或異常分類評價(jià)，提高中大比例尺的礦產(chǎn)預(yù)測水平，為發(fā)現(xiàn)新礦床(體)提供地球化學(xué)依據(jù)[3-5]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山西省陽高縣孫仁堡鄉(xiāng)東約2 km處，面積50 km2。區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，“陽高破碎帶”呈近東西向橫貫測區(qū)中部，該破碎帶以南為第四系黃土覆蓋區(qū)，以北為基巖大面積裸露區(qū)，主要有Mgn滿洲窯片麻巖(輝長巖)、Egn峨溝片麻巖(英云閃長巖) 、Dgn東馬道溝片麻巖(英云閃長巖)等(圖1)。

1.1 研究區(qū)地質(zhì)及構(gòu)造特征

根據(jù)斷塊學(xué)說對山西構(gòu)造單元的劃分意見，該區(qū)位于近東西向華北北緣板內(nèi)活動(dòng)帶(Ⅱ級)和林格爾—豐鎮(zhèn)板隆(Ⅲ級)天鎮(zhèn)-陽高塊凸(Ⅳ級)之中?？傮w看，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，“陽高破碎帶”呈近東西向橫貫測區(qū)中部，其余斷裂構(gòu)造多為“陽高破碎帶”的次級斷裂和分支斷裂。區(qū)域上新生界覆蓋較廣泛，基巖主要出露于北部和中西部，而且以太古宙深成侵入巖為主，太古界層僅呈包體產(chǎn)出于太古宙侵入體中，稱陽高表殼巖。預(yù)查區(qū)北部基巖分布區(qū)的巖石以太古代侵入巖為主，偶爾可見中下太古界陽高表殼巖(磁鐵石英巖、二輝片麻巖)以巖基中捕虜體形式存在；預(yù)查區(qū)南部為第四系較大范圍的覆蓋(圖1)。

1.2 研究區(qū)區(qū)域成礦特征

研究區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)豐富，礦種較齊全，到目前為止，區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)中型金礦一處，小型鉛鋅礦一處，各類礦點(diǎn)11處，除金、鉛、鋅外，尚有銅、銀、鉬、鐵等礦化，這些礦點(diǎn)與中生代巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。區(qū)內(nèi)西北部及區(qū)外有較大規(guī)模的中生代巖體出露，又有十分密集的巖脈分布，在研究區(qū)以西數(shù)公里的堡子灣中型金礦賦存于中生代二長花崗巖體。該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，有中生代巖漿活動(dòng)和熱液型多金屬礦點(diǎn)分布，成礦條件良好，是隱爆角礫巖型或熱液充填脈、熱液蝕變脈型多金屬成礦的重要找礦靶區(qū)。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geologic map of research area

2 地球化學(xué)評價(jià)

2.1 樣品采集

研究區(qū)共采集了16 289件土壤樣品及1 450件巖石樣品，土壤樣品以1∶10 000的比例，100×20的網(wǎng)度布設(shè)于探區(qū)陽高破碎帶以北的基巖出露區(qū)，以南的第四系黃土覆蓋區(qū)未布設(shè)樣品。土壤樣品采樣深度在30 cm～50 cm之間，選擇B層及C層土壤，最終篩選粒級為-40目～+80目。在土壤異常較好處，布設(shè)了7條巖石化探剖面，采樣點(diǎn)距10 m，在每個(gè)采樣點(diǎn)距1/3范圍內(nèi)，選取5處～8處采取小塊直徑2cm～3cm的同一巖性的新鮮巖塊組成一個(gè)樣品。土壤樣品和巖石樣品均分析測試了13種元素含量。

2.2 地球化學(xué)特征參數(shù)

地球化學(xué)特征參數(shù)通常包括工作區(qū)樣品數(shù)和元素最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、變異系數(shù)、濃集比率、富集系數(shù)、礦化系數(shù)等。

對其土壤樣品中元素地球化學(xué)特征值(表1)進(jìn)行分析，表中巖石平均值為此次1 450件巖石化探樣品所測各元素平均值。

研究區(qū)土壤中元素分異特征為：Au、Ag、Pb、W、Bi、Sb變異系數(shù)Cv≥1.5，在土壤中的分布、分配不均衡，離散程度大，分異性強(qiáng)，能富集形成礦異常及強(qiáng)異常，反映了已知的礦床、礦點(diǎn)或礦化點(diǎn)。

表1 山西省陽高縣孫仁堡探區(qū)土壤中元素地球化學(xué)特征值

Au、Hg含量單位為10-9，其余元素含量單位為10-6；變異系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)離差/平均值；富集系數(shù)=平均值/巖石平均值；礦化系數(shù)=最大值/邊界品位×100

圖2 研究區(qū)W、Bi、Cu、Zn、Ag、Au單元素土壤地球化學(xué)異常圖Fig.2 Geochemical anomaly diagram of W,Bi,Cu,Zn,Ag,Au single element in soil in study area

此次計(jì)算富集系數(shù)時(shí)，采用的巖石平均值為此次巖石化探各元素含量的平均值，樣品數(shù)量偏少，可能不能代表本區(qū)的巖石平均值，因此富集系數(shù)指標(biāo)不作為主要參考。研究區(qū)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni的礦化系數(shù)K>20%，Ni、W的礦化系數(shù)K>10%，9種元素與區(qū)內(nèi)地表出露的已知礦(化)體(點(diǎn))基本一致，反映了區(qū)內(nèi)的地質(zhì)礦化特征。

2.3 地球化學(xué)異常特征

多元素化探異常中哪一種或幾種元素為成礦元素是異常評價(jià)的主要問題之一,能否準(zhǔn)確判斷住成員元素成為了關(guān)鍵[11-12]。單元素異常圖顯示W(wǎng)、Bi、Cu、Zn、Ag、Au異常強(qiáng)度高，規(guī)模大(圖2)。同時(shí)分析測試的13種元素中，Au、Cu、W、Ag、Ni、Zn、Pb等7個(gè)元素的剔除比率Re≥5%(表1)。一般地，某元素剔除比率Re≥5%，且變異系數(shù)Cv≥1，多為成礦元素或強(qiáng)異常元素(Re(%)={(M-N)/M}×100，N為剔除高含量后的樣品數(shù)；M為基本樣品數(shù))。因此確定此7種元素為研究區(qū)主要成礦元素。

對主要成礦元素的單元素異常圖進(jìn)行疊加，圈定了綜合異常區(qū)(圖3)。對重點(diǎn)綜合異常區(qū)進(jìn)行了編號，對每個(gè)異常區(qū)的地球化學(xué)特征值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并建立了單元素地球化學(xué)異常指標(biāo)和綜合地球化學(xué)異常指標(biāo)(圖4、表2)。

HS11綜合地球化學(xué)異常元素組合為W、Bi、Zn、Ag、Cu，異常相互套合程度高，局部濃集中心相吻合，單元素地球化學(xué)異常指標(biāo)大，Bc高出Pn,a值均在2倍以上。以上反映地球化學(xué)信息強(qiáng)，科學(xué)合理，該單元素異常、綜合異常為已知礦異?；蛲茢嗟V異常，具有較大找礦意義。

3 重要異常區(qū)驗(yàn)證

以上的土壤化探測量結(jié)果顯示，研究區(qū)異常主要在中西部和中東部。然而化探異常特別是土壤化探異常往往存在多解性和不確定性，因此有必要對重點(diǎn)區(qū)的化探異常進(jìn)行再次驗(yàn)證和有效識別，剔除非礦致異常，更進(jìn)一步縮小有利勘探靶區(qū)。

圖3 研究區(qū)土壤地球化學(xué)綜合異常圖Fig.3 Geochemical synthetical diagram of soil in study area

圖4 研究區(qū)HS11綜合異常剖析圖Fig.4 Synthetically anomaly analysis diagram of HS11 in study area

單元素異常號Sa/km2nCmaxXaCaPn,aTBcBc/Pn,aW 140.1034732.510.99.070.932.595.976.42Bi 70.1397019.501.337.941.100.438.597.80Zn 80.054303311641.800.0971524.4445.70Ag 210.033170.940.272.610.0850.204.9758.20Cu 210.0261522476.01.690.04490.700.6815.5

圖5 HS11異常區(qū)厚層狀碎裂含礦石英脈Fig.5 Ore-bearing quartz vein which is in thick-layer and cataclastic shapes, in HS11 anomaly region

3.1 地質(zhì)背景

3.2 巖石化探

在異常區(qū)礦脈及圍巖等位置采集了巖石化探樣品，做進(jìn)一步的化驗(yàn)分析。32個(gè)樣品化驗(yàn)結(jié)果中有10個(gè)樣品含量達(dá)到礦化(表3)，其中9個(gè)樣品中Ag的含量達(dá)到邊界品位。9個(gè)樣品中Zn達(dá)到了邊界品位，4號樣品Zn含量已超過工業(yè)位。6個(gè)樣品中Bi含量達(dá)到邊界品位，其中3號、4號和5號樣品的含量超過工業(yè)品位。巖石化探結(jié)果表明，土壤化探圈定異常結(jié)果可靠，為礦致異常。

3.3 鉆探工程驗(yàn)證

在HS11綜合異常區(qū)內(nèi)布設(shè)一個(gè)鉆孔，在孔內(nèi)100.10 m～104.50 m出現(xiàn)鎢高含量，其中在101.56 m～103.50 m圈定1.94 m厚的鎢工業(yè)礦體，三氧化鎢平均品位為0.162%，最高品位0.232%，礦體圍巖為變質(zhì)輝石正長巖，頂、底板都存在一定的礦化現(xiàn)象，其中頂板100.10 m～101.56 m WO3含量為0.020%，底板103.50 m～104.50 m WO3含量為0.038%，進(jìn)一步佐證了化探評價(jià)的可靠性。

4 結(jié)論

1)地質(zhì)背景是化探異常評價(jià)的基礎(chǔ)，因此化探異常評價(jià)要與地質(zhì)背景相結(jié)合，化探異常區(qū)要有滿足成礦條件的礦源層、控礦構(gòu)造及熱液侵入等條件。

2)定量評價(jià)化探異常的地球化學(xué)參數(shù)主要有剔除比率、變異系數(shù)、濃集比率、富集系數(shù)、礦化系數(shù)、單元素地球化學(xué)異常指標(biāo)及綜合地球化學(xué)異常指標(biāo)。依據(jù)這些指標(biāo)判斷，研究區(qū)主要成礦元素有W、Bi、Ag、Cu、Zn，土壤化探綜合異常集中在工區(qū)東南約3.5 km2的局部范圍，形成一個(gè)特殊的異常集結(jié)部位。

表3 HS11異常區(qū)巖石樣品分析結(jié)果

3)土壤化探屬于次生暈地球化學(xué)測量，在土壤化探圈定異常的基礎(chǔ)之上，需要通過巖石化探、地球物理測量、鉆探工程等方法，進(jìn)一步識別化探異常的可靠性，排除假異常與非礦致異常。

4)HS11異常相對較復(fù)雜，是由多種地質(zhì)因素所致：從淺部地質(zhì)情況來看，異常區(qū)內(nèi)分布的多條北北東向的構(gòu)造破碎蝕變礦化帶和南北向礦化脈是致異常的因素之一；從深部地質(zhì)情況來講，鉆孔內(nèi)圈定的WO3礦體和Au、Zn等多金屬礦化，以及與印支期的花崗巖體相關(guān)的地質(zhì)活動(dòng)等也是致異常的因素之一。