湘東栗山壩礦區(qū)土壤地球化學(xué)特征及找礦方向

朱成生 蔡富成 李竹溢 達(dá)柯培 劉韌

摘 ?要 ?在研究栗山壩礦區(qū)大地構(gòu)造背景、地層、巖漿巖、構(gòu)造等地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，分析了土壤地球化學(xué)參數(shù)特征及成礦元素的相關(guān)性，總結(jié)了元素分帶的組合形式及遷移、富集規(guī)律，圈定了土壤地球化學(xué)異常暈，認(rèn)為元素異常嚴(yán)格受北北西斷裂向及經(jīng)東西向斷裂蝕變帶及地層界線、熱液活動(dòng)、巖脈等因素聯(lián)合控制。根據(jù)土壤異常特征與成礦地質(zhì)條件圈定了找礦靶區(qū)，為該區(qū)下一步找礦工作提供有利的信息和找礦方向。

關(guān)鍵詞 ? 栗山壩礦區(qū);金礦;土壤地球化學(xué)

中圖分類號(hào)：P618.51 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract ： Based on the study of geological characteristics such as tectonic background， strata， magmatic rocks and structures in the Lishanba mining area， the characteristics of soil geochemical parameters and the correlation of ore-forming elements are analyzed， and the combination form， migration and enrichment law of elements are summarized. The anomalous halo of soil geochemistry is delineated， and it is considered that the element anomaly is strictly controlled by the alteration zone and stratigraphic boundary of NNW fault and through EW fault， hydrothermal activity， vein and other factors.According to the abnormal characteristics of soil and metallogenic geological conditions， the prospecting target area is delineated， which provides favorable information and prospecting direction for the next prospecting work in this area.

Keywords： Lishanba mining area; gold mine;soil geochemistry

0 ?引言

栗山壩礦區(qū)大地構(gòu)造背景位于欽杭成礦帶之湖南段湘東北亞段，處于呈反“S”型的欽杭成礦帶弧形突起部位（圖1）。屬湘東金銀銅鉛鋅多金屬成礦帶，位于瀏陽(yáng)-官莊金成礦帶南部，潘家沖復(fù)背斜北東翼，處在龍山-白馬山-醴陵?yáng)|西向構(gòu)造帶、瀏陽(yáng)-衡東新華夏系北東向構(gòu)造帶的復(fù)合部位，成礦地質(zhì)條件十分有利。區(qū)內(nèi)已知金屬礦產(chǎn)豐富，特別是金礦產(chǎn)，近20多年來(lái)在地質(zhì)找礦上有較大突破，是湘東乃至整個(gè)湖南金礦最集中的地區(qū)之一[1-3]。

1 ?礦區(qū)地質(zhì)特征

湘東潘家沖-官莊地區(qū)位于江南隆起帶中部幕阜-九嶺古隆起（圖1），瀏陽(yáng)-醴陵斷隆帶東緣，是湘東北-贛西“金腰帶” 的重要組成部分，經(jīng)歷了多期次構(gòu)造活動(dòng)，有大范圍花崗閃長(zhǎng)巖侵位，導(dǎo)致了以金、銅為主的大規(guī)模多金屬成礦作用。

區(qū)域上地層除缺失奧陶系、下泥盆統(tǒng)、中三疊統(tǒng)、中上侏羅統(tǒng)、新第三系外，自中元古界冷家溪群至第四系均有出露，其中冷家溪群和白堊系出露面積最廣。區(qū)域上巖漿巖發(fā)育，從雪峰期至燕山期均有，但以加里東期和印支期最為發(fā)育，有酸性、中酸性的侵入巖基、巖株及各類淺成脈巖，層狀噴出巖等，總面積約600km2，脈巖發(fā)育，脈巖發(fā)育是該區(qū)域的巖漿活動(dòng)特色。

1.1地層

礦區(qū)地層主要為大面積出露的中元古界冷家溪群小木坪組和黃滸洞組（圖2），冷家溪群地層一般走向北北西（北西），傾向北東東（北東），傾角56°～82°不等，冷家溪群地層各類巖石金背景含量較高，一般可達(dá)6～10×10-9，是區(qū)內(nèi)最主要的金礦源層，也是最主要的金礦賦礦層。區(qū)內(nèi)東部出露地層還有的上古生界泥盆系跳馬澗組石英礫巖、石英砂礫巖，佘田橋組泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r，錫礦山組頁(yè)巖、泥灰?guī)r、砂巖，中生界侏羅系下統(tǒng)石英砂巖，第四系等各巖系。

1.2巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不太發(fā)育，僅在北部出露有燕山晚期攸塢球粒（AA-141Ma，湖南省區(qū)域地質(zhì)志，2017）玄武巖脈，呈北東膨大、南西狹窄的長(zhǎng)條狀，面積約1km2。巖石呈淺灰色，變余輝綠嵌晶或球顆結(jié)構(gòu)，礦物成分：斜長(zhǎng)石60%左右，石英及隱晶質(zhì)石英5%，透輝石25%，綠泥石5%，方解石5%，微量磁鐵礦、黃鐵礦、蛇紋石、金紅石、次閃石等，巖石受強(qiáng)烈蝕變，球狀風(fēng)化厲害。

1.3構(gòu)造

礦區(qū)主要發(fā)育有北東向、北北西向、北西向及近東西向四組構(gòu)造。北東向構(gòu)造有F2、F3、F4、F9等，該組構(gòu)造為導(dǎo)礦構(gòu)造，構(gòu)造規(guī)模大，延伸長(zhǎng);北北西向構(gòu)造有F1、F11、F12、F13，該組構(gòu)造為主要含礦構(gòu)造，F(xiàn)1為本區(qū)最主要的含礦斷裂帶;北西向構(gòu)造有F14、F15、F16，有一定的成礦潛力;近東西向構(gòu)造有F31，為礦區(qū)重要含礦構(gòu)造，構(gòu)造內(nèi)金含量較高，分布不均勻，礦石品位高，礦體厚度大，具有良好的成礦潛力。

2 ?本次研究方法及樣品測(cè)試

在區(qū)內(nèi)開展了1：1萬(wàn)土壤地球化學(xué)剖面測(cè)量工作，取樣線距為400 m，點(diǎn)距20 m，礦化地段適當(dāng)加密，采樣介質(zhì)為B～C層殘坡積物質(zhì)，樣品截取粒度為-10～+60目。根據(jù)礦區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征，結(jié)合該區(qū)構(gòu)造控礦成礦特點(diǎn)，共選擇Mn、Cu、Zn、Mo、W、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Ag、Au等12個(gè)主成礦元素極共伴生元素進(jìn)行測(cè)試。

3 ?土壤地球化學(xué)特征

3.1元素分布特征

3.1.1 元素的分布型式

對(duì)本區(qū)全部土壤樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并作元素含量—頻數(shù)對(duì)數(shù)直方圖（圖3）。可見，礦區(qū)內(nèi)Cu、Pb、Zn、Mo、Sb、As、W、Au、Bi 、Hg、Ag、Mn元素含量的分布型式均近似服從正態(tài)分布，呈單峰分布。其中Cu、Pb、Zn、Mo、Sb、As元素含量對(duì)數(shù)的分布型式大體呈標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，W、Au、Bi 、Hg、Ag、Mn元素呈正偏分布形態(tài)，離散度大，表明這些元素有非母體來(lái)源加入，參與了次生富集成暈作用。

3.1.2 相關(guān)分析

通過(guò)元素相關(guān)系數(shù)的大小，了解元素之間的關(guān)系親疏程度，解釋成礦元素的分散、集中規(guī)律，以便確定成礦物質(zhì)基礎(chǔ)。為此，通過(guò)對(duì)Mn、Cu、Zn、Mo、W、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Ag、Au元素進(jìn)行相關(guān)分析（表1），發(fā)現(xiàn)Au與As的相關(guān)系數(shù)為0.365， Sb與As的相關(guān)系數(shù)為0.403，Mn與Zn的相關(guān)系數(shù)為0.47。可見這些元素相關(guān)關(guān)系反映了主要成礦元素的次生組合特征，可以作為本區(qū)找礦指示元素。

3.1.3 聚類分析

按照聚類分析原理，對(duì)栗山壩礦區(qū)1338件樣品的12種元素分析數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化變換后，使用SPSS多元統(tǒng)計(jì)軟件，采用最近鄰分類準(zhǔn)則，測(cè)量間距采用皮爾森相關(guān)系數(shù)，生成聚類分析系統(tǒng)樹圖（圖4）。系統(tǒng)樹圖以躺倒樹的形式展現(xiàn)了聚類分析的每一次類合并的情況，SPSS自動(dòng)將各類間的距離映射到0～25之間，可稱距離系數(shù)，距離系數(shù)越小，說(shuō)明變量之間的相關(guān)性越高，反之亦然[5]。依照聚類分析譜系圖，取距離系數(shù)20為相似性分類指標(biāo)，可以看出研究區(qū)12種微量元素之間可以分為3簇。

第一簇Pb、Bi、Hg、Ag：方鉛礦是鉍、銀的重要載體礦物，高溫成因的方鉛礦中鉍和銀的含量都比較高。汞與斷裂構(gòu)造有關(guān)。也可作為尋找鉛銀礦的前緣指示元素，同時(shí)，也反映出Pb， Zn多金屬的成礦與含礦熱液沿構(gòu)造充填作用有關(guān)。

第二簇As、Sb、Au：為一組低溫元素組合，反映Au元素的富集主要與低溫?zé)嵋撼傻V作用有關(guān)，組合異常的出現(xiàn)是礦區(qū)尋找金礦床的重要地球化學(xué)找礦標(biāo)志。

第三簇Mn、Zn、Cu：該組有一定的相關(guān)性，反映其成因復(fù)雜，高中溫和低溫?zé)嵋弘A段均有富集。其富集主要與中基性火山巖有關(guān)。

3.2土壤地球化學(xué)異常特征

3.2.1土壤中元素背景值和異常下限的確定

本礦區(qū)選用迭代法確定地球化學(xué)背景值與異常下限，依X+Rσ（其中X代表平均值，σ代表均方差，R代表均方差倍數(shù)）逐步剔除超過(guò)X±3σ值直至各元素服從正態(tài)分布，最終求得各個(gè)元素的平均值和均方差。數(shù)據(jù)分析用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS得以完成[6]，本次R值取3，各元素的背景值和異常下限見表2。

由表2可知，在礦區(qū)土壤層中各元素相對(duì)于背景值均有不同程度富集，反映了礦區(qū)有利的成礦背景。As、Hg、Sb等元素富集程度較高，具明顯遷入特征，是金成礦的良好指示元素，亦說(shuō)明區(qū)內(nèi)低溫?zé)嵋夯顒?dòng)較強(qiáng)，有利于中低溫元素成礦。而Cu、Zn、Ag、Mn元素活動(dòng)性低于Bi、W、Pb、Au、Mo元素，其成礦指示作用較弱。

3.2.2土壤地球化學(xué)異常特征

為客觀地反映礦區(qū)的元素分布富集規(guī)律，選用了算術(shù)平均值（X）、標(biāo)準(zhǔn)離差（δ）兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，以X+δ、X+2δ、X+3δ相應(yīng)分別勾繪外、中、內(nèi)三個(gè)濃度帶（圖5）。異常下限（T）由平均值加3倍標(biāo)準(zhǔn)離差求得，各元素暈多呈零星分布，其中Au、As、Sb、W元素異常面積大，場(chǎng)級(jí)完整，濃集中心明顯，分布于礦區(qū)北東部及南西部，異常疊加明顯。共圈定Au元素異常23處，異常規(guī)模較好有Au-1、Au-5、Au-20等，其中Au-5異常面積約0.15 km2，最高值為227.5×10-9，為背景值的82倍。根據(jù)Au、As、Sb等元素異常分布情況，可初步劃分兩個(gè)綜合異常區(qū)。

A-1號(hào)綜合異常分布于礦區(qū)北東部紅珠嶺-老虎沖一帶中元古界冷家溪群小木坪組地層中，出露巖性為硅質(zhì)粘土板巖，淺變質(zhì)含礫碎屑雜砂巖，砂質(zhì)板巖，絹云母板巖，NNW向構(gòu)造F1與NE向構(gòu)造F2穿過(guò)異常區(qū)，形成一定規(guī)模的片理化帶，蝕變帶，硅化、赤鐵礦化、粘土化、綠泥石化發(fā)育。

該異常區(qū)呈NNW向條帶狀展布，形態(tài)明顯受F1斷裂控制，元素組合為Au、As、Sb、W，異常面積0.495 km2，與元素Au有很好的套和性，Au-5、Au-6、Au-7等3處金異常沿著F1呈串珠狀分布綜合異常區(qū)中，包括異常點(diǎn)數(shù)26個(gè)，異常強(qiáng)度大，Au最高值為227.5×10-9。As、Sb元素異常整體呈現(xiàn)NNW向，與含礦構(gòu)造F1具有一定的偏移，應(yīng)為該處地形西高東低影響。

B-1號(hào)綜合異常分布于礦區(qū)西南部暖水坡地段中元古界冷家溪群黃滸洞組地層中，出露巖性為深灰綠色硅化絹云母板巖、淺變質(zhì)碎屑雜砂巖，EW向構(gòu)造F31與NW向構(gòu)造F15、F16穿過(guò)異常區(qū)，形成一定規(guī)模的片理化帶，蝕變帶，硅化、黃鐵礦化、粘土化發(fā)育。

該異常區(qū)呈EW向橢圓狀展布，形態(tài)明顯受含礦構(gòu)造F31與構(gòu)造F16控制，元素組合為Au、As、Sb、Ag、Pb，異常面積1.14 km2，與元素Au、As有很好的套和性，元素Sb略向南偏移。Au-20、Au-21、Au-22、Au-23等4處金異常沿著F31上下盤呈串珠狀分布綜合異常區(qū)中，包括異常點(diǎn)數(shù)11個(gè)，異常強(qiáng)度較大，Au最高值為135.75×10-9。該區(qū)構(gòu)造交錯(cuò)，元素異常分布亦零星雜亂，表現(xiàn)了元素在多期次構(gòu)造活動(dòng)運(yùn)移富集特征。

4 ?異常查證

（1）A-1號(hào)綜合異常

經(jīng)地表踏勘，在紅珠嶺地段Au-5異常北部F1構(gòu)造中，發(fā)現(xiàn)了含金蝕變碎裂巖帶。破碎帶寬約2 m，長(zhǎng)160 m左右，含礦巖性為硅化赤鐵礦化碎裂巖，蝕變以硅化、絹云母化、赤鐵礦化為主。載金礦物分布在石英粒間的凝粒狀不透明礦物等填隙物中，成分主要為氧化鐵質(zhì)，呈紅褐色，含約5%，隱晶狀，團(tuán)粒集合體狀，分布砂屑粒間，礦石中還含有石英、電氣石、絹云母等。

（2）B-1號(hào)綜合異常

根據(jù)Au異常分布特征，在含礦構(gòu)造F31與構(gòu)造F16交匯部位發(fā)現(xiàn)了含金蝕變碎裂巖帶。破碎帶寬11 m，長(zhǎng)80 m左右，含礦巖性為硅化黃鐵礦化角礫巖、硅化碎裂巖，構(gòu)造擠壓作用明顯，隱晶硅質(zhì)構(gòu)造角礫磨圓度高。蝕變以硅化、絹云母化、黃鐵礦化為主。載金礦物分布在青灰色圓狀-次圓狀的隱晶石英角礫中，成分主要為黃鐵礦，呈銅黃色，含約5%，星散狀分布角礫中，角礫表面呈薄膜狀。

5 ?討論與結(jié)論

（1）通過(guò)相關(guān)分析與聚類分析，反映Au元素的富集主要與低溫?zé)嵋撼傻V作用有關(guān)，As、Sb、Au低溫元素組合異常的出現(xiàn)是礦區(qū)尋找金礦床的重要地球化學(xué)找礦標(biāo)志。

（2）土壤中微量元素含量分布特征表明，礦區(qū)土壤層中各元素相對(duì)于背景值均有不同程度富集，其中低溫元素As、Hg、Sb富集程度較高，說(shuō)明這些元素卷入了成礦作用，反映礦區(qū)金找礦前景良好，其中As富集程度且與金的相關(guān)系數(shù)均最大，為良好的金成礦指示元素。

（3）利用Au、As、Sb等元素異常分布，圈定了紅珠嶺-老虎沖地段和暖水坡地段兩個(gè)找礦靶區(qū)。通過(guò)對(duì)栗山壩礦區(qū)土壤地球化學(xué)異常靶區(qū)進(jìn)行工程驗(yàn)證，在異常濃集中心F1構(gòu)造北段及F31構(gòu)造中新發(fā)現(xiàn)了含金礦脈兩條，表明土壤地球化學(xué)測(cè)量在該區(qū)找礦成果顯著，化探異常對(duì)礦區(qū)的下一步找礦工作具較好的指示意義。

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