河北省承德市西龍頭—半截塔土壤層位、粒度試驗成果及應(yīng)用效果

陳林棟

（天津華北地質(zhì)勘查總院 天津 300170）

河北省承德市西龍頭—半截塔位于蒙古高原與燕山山脈的接壤地段，為半干旱中低山景觀區(qū)。屬中、淺切割中、低山山地地貌，海拔在852m～1828m之間，相對高差一般在300m～700m左右。氣候?qū)俦睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冬季寒冷，夏季溫?zé)岫嘤?，無霜期約125天。水系比較發(fā)育，多呈V字型河谷，多為間歇性河流，易發(fā)季節(jié)性洪水?；鶐r裸露較少，第四系陽坡覆蓋較薄，陰坡覆蓋較厚（30～100cm，最厚可達10m）；土壤為褐土類，分布在山體及河谷內(nèi)，山體土壤層較薄約20～50cm，河谷較厚，一般大于1m。適宜開展水系沉積物和土壤地球化學(xué)找礦工作。

工區(qū)距承德市約190km，國道111線貫穿工區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)及行政村之間有“村村通”公路相連，交通便利。

1 區(qū)域地質(zhì)地球化學(xué)背景

大地構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ2）、內(nèi)蒙地軸（）、圍場拱斷束（）、半截塔中斷凹）及西部上黃旗巖漿巖亞帶（）。

1.1 區(qū)域地層

主要為新太古界、二疊系、侏羅系、白堊系、古近系和第四系。古太古界單塔子群沿康?！獓鷪鰯嗔褞Х植际軜?gòu)造控制。侏羅系分布最廣，中部為一套河流相紅色砂礫巖間中性火山巖；上部最為發(fā)育，為一套中酸性—亞堿性火山巖系。白堊系出露中基性熔巖與火山碎屑巖沉積巖、沉積巖。古近系為粗砂巖、砂礫巖，夾粘土、粉砂巖。第四系分布在山間火山盆地、山麓邊緣和河谷地帶，為沖積、洪積、坡積、風(fēng)積及混合堆積成礫石、砂礫石、砂、粉砂、黃土、亞粘土等。

1.2 構(gòu)造

上黃旗—烏龍溝深斷裂呈東西兩個分支。西支稱為“槍坡溝—缸窯斷裂帶”；東支稱為“松木溝—大甸子斷裂”。

1.3 侵入巖

區(qū)域侵入巖自早元古代至白堊紀(jì)巖漿侵入活動有發(fā)育，其中以白堊紀(jì)、侏羅紀(jì)和晚古生代侵入巖最為發(fā)育。巖性非常復(fù)雜，主要有花崗巖、二長斑巖、正長斑巖等；潛火山巖有流紋質(zhì)斑巖、流紋質(zhì)巖、次粗面巖、次安山巖等。

1.4 區(qū)域地球化學(xué)背景及礦產(chǎn)

位于冀北青羊溝—西龍頭Pb、Cu、Zn、Mo、Mn區(qū)域異常帶上。冀北地區(qū)W、Sn、Bi、Pb、As元素背景高于地殼豐度，其它元素則低于地殼豐度；堿性巖漿巖中Au高，斑巖體中Ag高，花崗巖中Mo高，其余元素趨于平穩(wěn)。

區(qū)域成礦元素銀、鉛、鋅、鉬等多金屬，成型礦床有豐寧銀礦、北岔溝門鉛鋅銀礦、茶棚中小型銀鉬礦；區(qū)內(nèi)有七棵樹小型銀鉛鋅礦。

2 地球化學(xué)方法實驗

2.1 以往水系沉積物和土壤層位、粒級試驗成果

（1）河北省地質(zhì)調(diào)查院開展“1∶20萬上黃旗幅、圍場幅水系沉積物測量”中，在和順店地區(qū)開展土壤粒級試驗結(jié)果：區(qū)域土壤物質(zhì)粒級組成中，石英、長石在-40目即已出現(xiàn)，但量比很少，主要集中出現(xiàn)在-60目以下粒級；巖屑比例在+40目以上各粒級為78.2～98.1%，與其相伴的是假粒級。主要元素Pb、Zn、Bi、Hg、Au在+10目以上或-80目以下粒級含量明顯下降；Ag、Cd含量在各粒級變化趨勢不明；As、Mo在粗粒級含量較高，-80目以下各粒級明顯下降；CaO、MgO在-60目含量明顯上升[1]。據(jù)此兩圖幅水系沉積物、殘坡積（土壤）測量截取粒級以-10～+60目最為適宜。

（2）內(nèi)蒙古白音諾爾鉛鋅礦區(qū)，采集3個縱土壤剖面樣品，6剖面位于礦上方，3剖面位于6剖面北1.0km；8剖面位于6剖面東南4.5 km。垂向上每隔10cm取樣，分析Cu、Fe、Mn、Pb、Sb、Zn、As、Hg、Bi共9種元素。研究發(fā)現(xiàn)，礦上剖面6土壤元素含量的平均值均高于剖面3和剖面8，顯示土壤高含量受礦體影響的特點；而礦上從頂部土壤層到下部半風(fēng)化層，除Hg、As外，Cu、Fe、Mn、Pb、Sb、Zn、Bi均呈現(xiàn)頂?shù)椎椭虚g高的倒“C型”分布模式；而遠(yuǎn)礦剖面3和8中元素含量多呈動蕩波動[2]。

（3）在460鈾鉬礦區(qū)4個點采集10～30 cm深度土壤樣品進行粒級試驗。篩分成-4～+20目、-20～+60目、-60～+100目、-100目4個粒級段。分析結(jié)果顯示：由粗粒級到細(xì)粒級土壤，U、Mo、Au、Bi、鐵族元素含量逐漸升高,在-100目出現(xiàn)最高含量。土壤細(xì)粒級中黏土礦物組分占比大,其吸附性好,有利于元素富集其中[3]。

2.2 本次土壤層位、粒度試驗及成果

（1）本次在七棵樹銀多金屬礦上探槽內(nèi)（T01、T02、T03點）、AS09異常（10點）、AS13異常（01、02、03點）、AS24異常（16、17點）（圖1）。

圖1 西龍頭-半截塔區(qū)域地質(zhì)地球化學(xué)異常圖

共9個土壤采樣點，按A、B、C層位分別取樣，用不銹鋼套篩截取-4～+10目、-10～+40目、-40～+60目、-60～+80目、-80～+100目、-100目7個粒級物質(zhì)，獲取168件樣品送實驗室分析。

（2）通過整理分析數(shù)據(jù)等取得如下成果：

①土壤（殘坡積）粒級分布：不同異常區(qū)各層以-100目為最多，重量百分比在2.7～71.6%之間,平均為41.4%，成分主要為渾圓狀的石英和長石，占比95%以上；-80～+100、-60～+80目粒級分布量最少，重量百分比平均分別為2.5%和5.1%，成分主要為渾圓狀的石英和長石，一般占比在80%和60%左右，楞角、次楞角狀的巖屑較少；-40～+60、-20～+40、-10～+20目粒級分布量較多，重量百分比平均為7.0%、9.0%和15.6%，成份以楞角、次楞角狀巖屑（碎石）成分為主，而且占比依次增多，分別為60%、80%、90%左右。

②土壤異常與水系沉積物異常元素組合基本一致，即水系沉積物異常對土壤異常、土壤異常對下覆基巖（礦化蝕變元素組合及強度等）繼承性明顯，呈正相關(guān)關(guān)系，而與具體地形地貌關(guān)系不大。

圖2 西龍頭-半截塔區(qū)域地質(zhì)地球化學(xué)異常圖

③多數(shù)土壤異常元素含量隨深度的增加而升高，即由A→B→C層土壤元素含量呈升高趨勢，但Hg、As、Mo、Au等土壤元素在B層含量最高，即呈倒“C”字型上、下低中間高的特點；A層土壤多數(shù)異常元素含量普遍下降（圖2）。

④不同粒級間元素含量變化較小，土壤異常元素的高含量集中在中、細(xì)粒級（-10～+60目）。細(xì)粒級（-80～+100目）元素含量開始出現(xiàn)下降，超細(xì)粒級（-100目）有比較明顯的降低趨勢；只有T03點C層土壤Zn、Au、Mo、Sn、Hg和T01點B、C層Sn、Hg元素含量有向細(xì)粒級富集的趨勢。Hg、Sb、As等前緣元素變化大，含量曲線跳動大。

⑤一般異常區(qū)土壤淺部（A層）粗粒級（-4～+10目）樣品中多數(shù)元素含量有升高的趨勢，而細(xì)粒級（-100目）樣品中多數(shù)元素有下降的趨勢。深部土壤（C、B層）細(xì)粒級（-100目）樣品中多數(shù)元素有升高的趨勢（尤其已知礦上），相反在粗粒級（-4～+10目）樣品中多數(shù)元素明顯降低。

3 實驗成果應(yīng)用

綜合分析內(nèi)本次土壤試驗成果，結(jié)合以往地球化學(xué)勘查實踐和方法實驗成果等。確定本次1∶5萬地球化學(xué)普查采用水系沉積物測量方法，水系沉積物樣品截取-10～+60目粒級物質(zhì)；水系沉積物異常查證采樣1∶1萬土壤地球化學(xué)面積測量，1∶1萬地質(zhì)、土壤、激電中梯剖面測量綜合方法。土壤采樣必須穿過A層（腐殖質(zhì)），采集B層或C層物質(zhì)，截取-10～+60目粒級物質(zhì)。

圖3 AS11水系沉積物異常剖析圖

由圖1可以看出：1∶5萬水系沉積物測量，主要成礦和指示元素組合與1∶20萬水系沉積物異?；疽恢?，其中AS06、AS19、AS22為新發(fā)現(xiàn)異常；AS07、AS25、AS26大部分為新發(fā)現(xiàn)異常，僅少部分與1∶20萬異常范圍重合；其它異常分布空間基本一致，并將1∶20萬綜合異常分拆（解）為幾個異常兩者元素組合差異較大、異常強度等略有出入、后者范圍較小，其原因主要是：

（1）1∶20萬分析39種元素（氧化物）而本次分析元素為19種，造成1∶20萬綜合異常元素組合復(fù)雜，本次1∶5萬綜合異常元素組合相對比較簡單。

（2）1∶20萬綜合異常范圍很大，本次1∶5萬拆分成幾個不同元素組合的綜合異常，造成后者元素組合簡單，范圍較小。

（3）本次1∶5萬的異常下限值略高于原1∶20萬的異常下限，因此原1∶20萬一些元素的低值異常，在本次1∶5萬綜合異常中沒有出現(xiàn)。

4 土壤與水系沉積物異常對比

通過路線地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)異常評序等優(yōu)選重點異常開展異常查證，核實沒有礦權(quán)設(shè)置的重要水系沉積物綜合異常開展查證。如黑林子AS11-南濃集區(qū)（北濃集區(qū)為七棵樹已知銀多金屬礦）詳細(xì)檢查，開展1∶1萬地質(zhì)草測、土壤地球化學(xué)、地物化綜合剖面測量和探槽揭露。

對比水系沉積物異常（圖3）、土壤異常（圖4）、綜合剖面異常（圖5）說明：

（1）土壤異常很好的追蹤到水系沉積物異常，其元素異常組合一致或相似；

圖4 土壤異常圖

圖5 黑林子（AS11-南）Ⅳ綜合剖面圖

（2）土壤異常強度高于水系沉積物異常，異常范圍小于水系沉積物異常；

（3）土壤剖面異常與礦化蝕變破碎帶、含礦石英脈等基本對應(yīng)一致。

5 結(jié)語

區(qū)域內(nèi)水系沉積物、土壤比較發(fā)育，適宜開展水系沉積物和土壤測量工作。水系沉積物和土壤異常元素一般富集在中、細(xì)粒級物質(zhì)中；用大比例尺土壤測量，穿透A層（表層）土壤采取B或B+C層土壤，并截取中、細(xì)粒級物質(zhì)（與水系沉積物截取粒級相同或相近），獲得的土壤異常元素組合與水系沉積物異?；疽恢禄蛳嗨?，強度較高、范圍小（更接近目標(biāo)源）。是發(fā)現(xiàn)異常，圈定并縮小找礦靶區(qū)，追蹤異常源，直至找到礦（化）體快速、經(jīng)濟、有效方法。