便攜式X熒光分析儀在土壤地球化學(xué)找礦中的應(yīng)用

趙春麗，洪瑞岐，何燕芬

(1.云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，云南 昆明 650051；2.昆藥集團股份有限公司，云南 昆明 650051)

隨著我國電子技術(shù)、計算機科技、經(jīng)濟水平的飛速發(fā)展，X熒光分析儀已經(jīng)普遍使用于金屬礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作中。云縣新村金礦主要與毒砂化、黃(褐)鐵礦化、硅化及碳酸鹽化密切相關(guān)，特別是多種蝕變疊加出現(xiàn)時更有利于金礦化的形成，金礦化的強弱與蝕變程度的強弱呈正相關(guān)關(guān)系趨勢。因此，有利的異常組合是Au-As元素，化探異常區(qū)是找金的直接標志。在云南云縣新村金礦地質(zhì)勘查工作中，利用X熒光儀對土壤樣品進行As元素含量檢測，配合化探測量開展普查工作，為研究工作區(qū)內(nèi)金礦成礦遠景，尋找成礦富集地段打下基礎(chǔ)。

1 工作區(qū)地質(zhì)背景

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層由老到新為三疊系中統(tǒng)忙懷組上段第一巖性層(T2m2-1)：巖性以絹云母化千枚巖為主，夾少量的火山角礫巖、安山巖及凝灰?guī)r；三疊系中統(tǒng)忙懷組上段第二巖性層(T2m2-2)：巖性以火山角礫巖、安山質(zhì)火山角礫巖、凝灰?guī)r、安山巖為主，次為玄武巖、火山角礫凝灰?guī)r，是礦區(qū)主要含礦層位，與成礦密切相關(guān)的巖性為碎裂狀安山巖；三疊系上統(tǒng)小定西組(T3xd)：巖性為上部石英砂巖、絹云母化千枚巖夾灰?guī)r透鏡體，中部為安山巖、玄武安山巖，下部為絹云母化千枚巖、細-中粒石英砂巖；侏羅系中統(tǒng)花開左組下段(J2h1)：巖性以淡紫色、黃紅色泥巖、粉砂巖、塊狀石英砂巖為主。

1.2 構(gòu)造

由于受東側(cè)瀾滄江深大斷裂的影響，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，根據(jù)斷裂構(gòu)造的展布方向，主要以北西向組斷裂為主，即F1、F2、F3、F4等斷層，北西向組斷裂與區(qū)內(nèi)金礦賦礦有關(guān)。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖在空間分布上與區(qū)域構(gòu)造方向基本一致，呈北西-南東向展布。從時間上看，為時代不明的中細粒石英閃長巖脈(δ)。

1.4 礦體特征

新村金礦共圈定了V1、V2、V3等8條金礦體，其中以V1、V2、V3為主礦體，其余為金礦脈V。礦體總體呈北西向產(chǎn)于F3及F4夾持的三疊系中統(tǒng)忙懷組上段(T2m2-2)地層中(見圖1)，受地層控制。礦體頂?shù)装鍘r石為碎裂狀蝕變安山巖。據(jù)賦礦巖石類型，礦石自然類型為碎裂狀蝕變安山巖型金礦石。

1.5 找礦標志

(1)層位：金礦體均產(chǎn)于三疊系中統(tǒng)忙懷組上段二層火山巖系中，該層位是金的賦礦層。

(2)礦化蝕變：毒砂礦化、硅化、黃(褐)鐵礦化、碳酸鹽化等多種蝕變疊加出現(xiàn)時是較好的直接找礦標志之一。

(3)化探異常：有利的異常組合是Au-As元素，是找金的直接標志。(4)植物標志：地表均有銅草植物分布，銅草的生長發(fā)育狀況也與礦化的強弱有正相關(guān)關(guān)系，故銅草的生長出現(xiàn)也是重要的找礦標志。

圖1 云縣新村金礦地質(zhì)及Au、As地球化學(xué)異常分布簡圖

2 儀器設(shè)備及工作方法

2.1 儀器選用及其工作原理

儀器選用：美國ATI集團伊諾斯(InnoX-X)公司產(chǎn)品Import Guard系列便攜式X熒光分析儀。該設(shè)備操作簡便、可與計算機相連，數(shù)據(jù)存儲及計算十分方便，在2005年被美國環(huán)保局(EPA)評價為最頂級的用于土壤中金屬分析的便攜式XRF。云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在云縣邦六、忙懷、果園等礦區(qū)用該X熒光分析儀檢測土壤樣品，用其結(jié)果與實驗室分析結(jié)果對比(見表1，Cu、Pb、Zn、As元素的X熒光儀分析合格率大于90%，能滿足野外地質(zhì)勘查工作需求。

工作原理：X熒光分析儀內(nèi)部安置的同位素源發(fā)出X射線，照射在樣品分析時，激發(fā)樣品中所含元素的內(nèi)層電子獲得能量躍遷，同時次外層電子向內(nèi)層躍遷，并釋放出樣品中分析元素的X射線，再用探測器接收，根據(jù)探測的特征X射線能量值來判定樣品中所存在的元素，然后根據(jù)元素特征線的峰面積計算出元素的濃度。

2.2 工作方法

(1)采樣點布設(shè)：采用1∶1萬土壤地球化學(xué)剖面測量工作方法，剖面沿勘探線布施，剖面方向40°，線距160m，采樣點距20m，共采集土壤樣品2112件。分析元素為：Au(送中心化驗室分析)、As(野外現(xiàn)場X熒光儀分析)兩種元素。

表1 果園銅多金屬礦區(qū)土壤測量樣品X熒光儀分析與實驗室分析結(jié)果對比表

續(xù)表

樣品編號手持X熒光儀分析結(jié)果(×10-6)實驗室分析結(jié)果(×10-6)絕對誤差(×10-6)準確度ΔlgC=lgCi-lgCsCuPbZnCuPbZnCuPbZnCuPbZnGY2-82305153324.156.05956.2-5.0-61.70.100.040.05GY2-91305121223.259.62937.0-8.6-81.00.110.070.14GY2-923385211340068.2140-62.0-16.2-27.30.070.120.09GY2-110605021459.560.72850.8-10.7-71.00.010.080.12GY3-1227158318.056.07934.015.3-210.00.090.110.13GY3-2256020416.873.92828.2-14.2-77.70.170.090.14GY3-3239133917.179.64575.911.4-117.70.130.060.13GY3-4151323431179433583-28.0-110.3-152.00.070.130.13GY3-12276433126.066.64970.5-2.3-166.00.010.020.18GY3-216346021176.9635287-13.7-175.0-76.00.090.140.13GY3-236541114182.4531174-17.2-120.0-33.00.100.110.09GY3-3110512971241321600166-27.0-302.7-42.00.100.090.13GY3-326962613289.7683181-20.7-56.7-48.70.110.040.14GY3-42683927882.7472102-14.7-80.3-24.00.080.080.12GY3-436246815486.4629199-24.4-161.0-45.00.140.130.11GY3-445349212472.0611167-19.0-119.3-42.70.130.090.13GY3-62573018875.6407119-19.1-106.3-31.00.130.130.13GY3-636226610676.0369144-14.2-103.3-38.00.090.140.13GY3-101246130618.145.72555.515.351.30.110.130.08GY3-102227634216.692.73695.4-16.7-27.30.120.090.03GY5-88193326298733.5357-168.3-0.2-95.00.080.000.13GY6-59129279111305103-19.7-12.7-23.70.080.020.11GY6-6573177476.138896.9-18.8-71.0-23.20.120.090.12GY6-10476818352.076.5227-4.7-8.2-44.00.040.050.09超差樣品數(shù)(個)325合格樣品數(shù)(個)464744樣品總數(shù)(個)494949合格率(%)949690

注：手持X熒光儀分析與實驗室分析準確度監(jiān)控限要求：檢出限三倍以內(nèi)≤0.17，檢出限三倍以上≤0.15。

(2)土壤樣品加工：按規(guī)范要求采集的土壤樣品，先進行天然干燥、自然松散后，過40目不銹鋼篩取得待測樣品。將其分為兩份(每份重量≥150g)，一份送往實驗室進行化學(xué)分析，另一份裝入紙袋用于X熒光儀分析。

(3)X熒光儀野外現(xiàn)場分析土壤樣品：正確調(diào)試X熒光分析儀后，將制備好的土壤樣品置于X熒光探頭上方進行分析，每件樣品選不同位置完整檢測3次，取其平均值作為樣品最終分析值(部分樣品分析值見表2)。

表2 土壤樣品部分分析結(jié)果表

(4)利用X熒光儀分析As元素最終值野外圈定As異常。

As異常圈定方法，根據(jù)X熒光儀分析結(jié)果，統(tǒng)計計算全區(qū)背景得出As元素算術(shù)平均值和標準離差，確定As元素異常下限為100ppm，并按1倍、2倍、4倍勾繪As異常濃度分帶(外帶、中帶、內(nèi)帶)，同時標出極大值點位和極大值。

3 工作成果

3.1 X熒光儀分析結(jié)果圈定的As異常認識

As元素作為該區(qū)Au元素的伴生指示元素，其異常強度高，規(guī)模大，均具明顯的濃集中心和三級濃度分帶，且異常區(qū)呈北西向產(chǎn)于F3及F4夾持的三疊系中統(tǒng)忙懷組上段(T2m2-2)中，受地層及構(gòu)造雙重控制(圖1)。基本鎖定了工作區(qū)內(nèi)金礦成礦遠景、成礦富集地段、進一步縮小找礦靶區(qū)。經(jīng)過對As異常濃集中心地段的檢查評價，找到了具一定工業(yè)價值的金礦體。

3.2 X熒光儀分析圈定As異常與實驗室分析圈定Au異常對比

待后期實驗室Au元素分析完成后，經(jīng)統(tǒng)計計算以10ppb作為異常下限圈定了Au異常。對比發(fā)現(xiàn)：Au、As高值點多為同一個點、As異常與Au異常套合較好、異常濃集中帶較為突出(見圖1、表1)。由此可見，在該礦區(qū)經(jīng)X熒光儀野外分析圈定的As異?？芍苯佑糜谥笇?dǎo)金礦的地質(zhì)勘查和工程布施。

4 結(jié)論

(1)與傳統(tǒng)的實驗室土壤樣品分析相比，X熒光儀野外土壤樣品分析用時更短、更方便、更經(jīng)濟，更環(huán)保。

(2)As異常(X熒光儀分析圈定)與Au異常(實驗室分析結(jié)果圈定)套合較好，X熒光儀野外分析圈定的As元素異常可直接用于指導(dǎo)了下步地質(zhì)勘查工作。

(3)新村金礦區(qū)X熒光儀野外分析圈定的As異常濃集范圍，大致可代表該礦區(qū)化探異常有利的Au-As元素組合異常范圍。該范圍也為金礦成礦遠景、成礦富集范圍，即重點找礦靶區(qū)。