黑龍江多寶山地區(qū)1∶50 000化探工作方法對(duì)比研究

張 麗

(黑龍江省地球物理地球化學(xué)勘查院,哈爾濱 150036)

0 引言

以往黑龍江省1∶50 000區(qū)域化探掃面工作一般以水系沉積物測(cè)量為主，但是在一些地勢(shì)較平緩、水系不發(fā)育或溝谷寬緩的區(qū)域，水系沉積物測(cè)量找礦成果并不顯著。近年來(lái)，部分地區(qū)開(kāi)展了1∶50 000 土壤測(cè)量工作。這里以多寶山地區(qū)為例，對(duì)比研究1∶50 000水系沉積物測(cè)量和土壤測(cè)量的元素分組特征、參數(shù)特征、異常特征，確定適合黑龍江多寶山地區(qū)1∶50 000化探工作方法。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑龍江省多寶山地區(qū)，面積約為56 km2，區(qū)內(nèi)海拔較低，海拔區(qū)間為350.30 m～491.40 m，相對(duì)高差較小，地勢(shì)較平坦，烏力亞河流經(jīng)研究區(qū)，溝谷平緩寬闊。風(fēng)化作用總體上以物理風(fēng)化為主，化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化次之，但具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模和強(qiáng)度。河水水流多處于平穩(wěn)狀態(tài)，水多呈黃褐色，河水有機(jī)炭含量較高，河水呈弱酸性，pH值在5.8～7.3，各層土壤pH值變化不大，均呈弱酸性。Cu、Pb、Zn等元素在水中主要呈離子或膠體形式遷移，土壤中主要賦存在有機(jī)質(zhì)、硫化物和硅酸巖相中[1]。

地層(圖1)主要為太古代興安橋組(Pt1xn)變質(zhì)酸性火山巖、千枚巖、綠泥絹云片巖石英微晶片巖、板巖、混合巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖及變粒巖、局部夾混合花崗巖；白堊系九峰山組(K1j)為粉砂巖、細(xì)砂巖、凝灰砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、凝灰?guī)r、板巖夾玄武巖及煤層，白堊系甘河組(K1g)為玄武巖、安山巖、玄武安山巖，白堊系福民河組(K2f)為流紋巖、酸性熔巖、英安巖。侵入巖主要為早石炭世花崗質(zhì)雜巖(γC1)。

研究區(qū)內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)為永新北山巖金礦點(diǎn)。其出露的地層主要有太古代興安橋組(Pt1xn)、白堊世福民河組(K2f)，侵入巖為早石炭世花崗質(zhì)雜巖(γC1)，呈北東向展布，二者接觸的構(gòu)造破碎帶中硅化較強(qiáng)，局部形成寬度不一的石英脈，石英脈中可見(jiàn)黃鐵礦化。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the study area

表1 水系沉積物測(cè)量樣品分析方法及主要質(zhì)量指標(biāo)表

2 樣品采集和分析

土壤測(cè)量的資料來(lái)源為“黑龍江多寶山地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查”項(xiàng)目[2]，水系沉積物測(cè)量的資料來(lái)源為“黑龍江1∶200 000霍龍門(mén)公社、嫩江縣、沐河屯、孫吳縣區(qū)域化探”項(xiàng)目[3]。1∶50 000水系沉積物測(cè)量樣品220件和1∶50 000土壤測(cè)量樣品386件。

1)土壤測(cè)量采樣的技術(shù)要求。采樣點(diǎn)間距為333 m×333 m，采樣密度為9點(diǎn)/km2(溝谷、沼澤等地方均做棄樣處理，不計(jì)入采樣面積)。利用手持GPS結(jié)合1:5地形圖定點(diǎn)。允許最大點(diǎn)位誤差為30 m。采樣層位為B層下部C層上部，采樣介質(zhì)為砂土、含粘土巖屑及粘土質(zhì)巖屑等。

2)水系沉積物測(cè)量采樣的技術(shù)要求。采樣密度為4點(diǎn)/km2～8點(diǎn)/km2(湖泊區(qū)、居民區(qū)、沖積平原區(qū)，不布置水系沉積物采樣點(diǎn)，不計(jì)入采樣面積)。利用手持GPS結(jié)合1:5地形圖定點(diǎn)。采樣部位為河床底部或河道岸邊與水面接觸處，間歇性河流或干涸的河道在河床底部取樣，水流湍急的河道選擇在水流變緩處、停滯處、轉(zhuǎn)石背后或河道轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)等處。采樣介質(zhì)為砂、巖屑、粘土等。

3)樣品加工和分析。采集的土壤測(cè)量樣品和水系沉積物測(cè)量樣品均截取-10-+60目粒級(jí)段。

表2 土壤測(cè)量分析方法及主要質(zhì)量指標(biāo)表

從表1水系沉積物測(cè)量樣品和表2土壤測(cè)量樣品的分析測(cè)試方法的準(zhǔn)確度和精密度均符合DZ/T0130-2006《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》和DZ/T 0011-2015《地球化學(xué)普查規(guī)范》要求。已完成的測(cè)試結(jié)果中各質(zhì)量控制指標(biāo)△lgC和標(biāo)準(zhǔn)偏差λ(GBW)、重復(fù)性檢驗(yàn)合格率、異常點(diǎn)檢驗(yàn)合格率及報(bào)出率等，均滿(mǎn)足或優(yōu)于DZ/T0130-2006《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量管理規(guī)范》和DZ/T 0011-2015《地球化學(xué)普查規(guī)范》要求。

3 元素參數(shù)特征

元素的地球化學(xué)參數(shù)[4-5]是反映元素地球化學(xué)行為的重要指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)的元素地球化學(xué)參數(shù)包括各元素的背景平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、變異系數(shù)、極大值、極小值等，Au含量單位為10-9，其余元素含量單位為10-6。

從表3可以看出，土壤測(cè)量Ag、Cu、W、Sb、Zn、Bi6元素的均值高于水系沉積物測(cè)量，而Au、Pb、As、Mo等4元素的均值低于水系沉積物測(cè)量；兩種工作方法的對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)離差相差不大；Au、Ag、As、Sb、Mo5種元素土壤測(cè)量的變異系數(shù)高于水系沉積物測(cè)量，而Cu、Pb、Zn、W、Bi5種元素土壤測(cè)量的變異系數(shù)低于水系沉積物測(cè)量；除Pb、Bi以外，其余元素的含量變化范圍土壤測(cè)量均高于水系沉積物測(cè)量。

表3 元素地球化學(xué)參數(shù)特征表

4 元素組合特征

相關(guān)系數(shù)[6-9]矩陣可以很好地反應(yīng)元素間的相關(guān)性，因此對(duì)土壤測(cè)量的樣品和水系沉積物樣品分別進(jìn)行相關(guān)系數(shù)分析。

研究區(qū)土壤測(cè)量中相關(guān)性最強(qiáng)的元素組是As-Sb，為0.716。表4相關(guān)系數(shù)大于0.6的元素組有Ag-Bi、W-Sb；相關(guān)系大于0.5的元素組有Au-Ag、Zn-Cu；相關(guān)系數(shù)大于0.4的元素組有As-W、Bi-Pb；相關(guān)系數(shù)大于0.3的元素組有Au-Bi、Au-Pb、Ag-Pb；相關(guān)系數(shù)大于0.2的元素組有Bi-Mo、Pb-Mo、Sb-Mo(表4)。

表4 土壤測(cè)量元素相關(guān)系數(shù)矩陣

研究區(qū)水系沉積物測(cè)量中相關(guān)系數(shù)最強(qiáng)元素組為Cu-Zn，為0.843。表5大于0.6的元素組有Au-Bi；大于0.5的元素組有Pb-Bi、Pb-Mo；大于0.3的元素組為Au-W、Pb-As、Zn-As、Sb-Mo、Bi-Mo、W-Mo、As-Mo；大于0.2的元素組為Au-Pb、Au-Mo、Ag-Cu、Ag-Zn、Ag-Bi、Cu-Pb、Cu-As、Bi-W(表5)。

表5 水系沉積物測(cè)量元素相關(guān)系數(shù)矩陣

R型聚類(lèi)分析[10]是一種劃分元素共生組合的有效手段和方法，反映了研究元素之間內(nèi)在成因聯(lián)系。依據(jù)相關(guān)系數(shù)對(duì)土壤測(cè)量和水系沉積物測(cè)量數(shù)據(jù)做R型聚類(lèi)分析。

當(dāng)相關(guān)系數(shù)r=0.2時(shí)，土壤測(cè)量元素可以分為三組：①As、Sb、W，為指示低溫元素組合；②Cu、Zn，為中溫元素組合；③Au、Ag、Bi、Pb、Mo，為中—高溫元素組合(圖2)。

圖2 土壤R型聚類(lèi)譜系圖Fig.2 R-type cluster spectrum of of soil

水系沉積物測(cè)量可以分為二組：①Ag、Pb、As、Au、Mo，為低—中溫元素組合；②Cu、W、Sb、Zn、Bi，為中—高溫元素組合(圖3)。

圖3 水系R型聚類(lèi)譜系圖Fig.3 R-type cluster spectrum of stream

5 異常特征

對(duì)土壤測(cè)量結(jié)果和水系沉積物測(cè)量結(jié)果分別進(jìn)行編制單元素異常圖和組合異常圖(圖4)。土壤測(cè)量圈出17處組合異常，水系沉積物測(cè)量圈出6處組合異常。土壤測(cè)量圈定的Au、Ag、Sb、Cu、Zn、Mo、Bi、組合異常數(shù)量明顯高于水系沉積物測(cè)量，而Pb、W水系沉積物測(cè)量高于土壤測(cè)量，As元素兩種工作方法圈定的異常數(shù)量相同。

圖4 土壤測(cè)量與水系沉積物測(cè)量異常數(shù)量柱狀圖Fig.4 Histogram of the number of anomalies in soil survey and stream sediment survey

土壤測(cè)量的重點(diǎn)異常是Ht-17，表6水系沉積物測(cè)量的重點(diǎn)異常是Hs-6。表7水系沉積物測(cè)量Hs-6與土壤測(cè)量Ht-17的位置基本一致，都位于研究區(qū)的南東部，永新北山巖金礦點(diǎn)分布在該異常范圍內(nèi)。

表6 土壤測(cè)量Ht-17異常特征表

表7 水系沉積物測(cè)量Hs-6異常特征表

圖5 土壤測(cè)量Ht-17組合異常剖析圖Fig.5 Analysis of combined anomaly of soil measurement Ht-17

Ht-17異常(圖5)反應(yīng)的異常特征與該礦點(diǎn)的主要成礦元素一致，異常由Au、Ag、As、Cu、Pb、Zn、Bi、Sb、Mo9種元素組成，其中Au、Ag可以圈出內(nèi)帶，極值分別為55.3×10-9和1.143×10-6，Cu、Bi可以圈出中帶，極值分別為54.4×10-6和1.37×10-6。該異常的主要成礦元素為Au、Ag、Cu。

水系沉積物Hs-6異常(圖6)由Au、Bi、Mo、Pb、W5種元素組成，其中Bi可以圈出中帶，極值為1.62×10-6，其余元素圈出外帶。Hs-6異常走向與土壤測(cè)量的Ht-17異?；疽恢拢饕傻V元素為Au，指示元素為Bi，不過(guò)異常的強(qiáng)度和種類(lèi)與土壤測(cè)量差異較大，Au的極值為4.8×10-9，遠(yuǎn)低于土壤測(cè)量的55.3×10-9，且異常的濃集中心不明顯，沒(méi)有濃度分帶特征。

圖6 水系沉積物測(cè)量Hs-6異常剖析圖Fig.6 Analysis of combined anomaly of stream Hs-6

6 討論

1)土壤測(cè)量與水系沉積物元素的參數(shù)特征差異：土壤測(cè)量Au元素的變異系數(shù)為2.21，表現(xiàn)為強(qiáng)分異的特征;水系沉積物測(cè)量Au元素的變異系數(shù)為0.48，分異特征不明顯。因此土壤測(cè)量的Au元素的分異性更強(qiáng)，更利于礦化和富集。除Pb、Bi外，其余元素水系沉積物的含量值變化范圍明顯低于土壤測(cè)量，是由于水系沉積物樣品經(jīng)過(guò)水系的運(yùn)移，元素發(fā)生均一化作用導(dǎo)致的，而Pb元素由于水溶性較差，利于沉淀和富集，且生產(chǎn)、生活中廢棄物質(zhì)的堆放都會(huì)導(dǎo)致水域中的Pb元素含量值升高。

2)土壤測(cè)量與水系沉積物測(cè)量的分組特征差異：土壤測(cè)量元素可以分為三組，分別為：低溫元素組合為As、Sb和W，為指示元素；中溫元素組合為Cu、Zn，為有色金屬；中-高溫元素組合為Au、Ag、Bi、Pb、Mo，為貴金屬元素。水系沉積物測(cè)量元素可以分為兩組，低—中溫元素組合為Ag、Pb、As、Au、Mo；中—高溫元素組合為Cu、W、Sb、Zn、Bi。土壤測(cè)量與水系沉積物測(cè)量元素的組合特征存在明顯差異，是由于兩種工作方法的取樣介質(zhì)不同，土壤測(cè)量采集的是土壤B層下部C層上部的物質(zhì)，為土壤風(fēng)化母巖的上部，能夠反應(yīng)原地巖石的元素組合特征。水系沉積物測(cè)量采集的是水系匯水域中的風(fēng)化砂，代表的是河道內(nèi)的巖石風(fēng)化后經(jīng)過(guò)運(yùn)移匯集的殘留物，代表的是區(qū)域內(nèi)元素的組合特征。

3)土壤測(cè)量與水系沉積物測(cè)量的異常特征差異：土壤測(cè)量與水系沉積物測(cè)量異常走向一致，與已知礦體的吻合情況一致，不過(guò)土壤測(cè)量元素的濃度分帶更明顯，異常位置更精確。土壤測(cè)量的Ht-17組合，Au、Ag、Cu元素的異常濃集，位于早石炭世的花崗巖與興安橋組接觸帶附近，地質(zhì)條件與永新北山巖金礦點(diǎn)的成礦地質(zhì)條件一致。土壤測(cè)量的元素異常特征能夠清晰的反應(yīng)地質(zhì)背景特征，與原巖具有良好的繼承關(guān)系。而水系沉積物測(cè)量的Hs-6組合，異常元素的濃集中心不明顯，元素的分帶性不清晰，因?yàn)樗党练e物經(jīng)過(guò)搬運(yùn)和均一化作用，與原巖的繼承關(guān)系相對(duì)薄弱，反應(yīng)的是區(qū)域上的元素的背景特征。因此土壤測(cè)量相對(duì)于水系沉積物測(cè)量更能反應(yīng)原巖的元素特征，更能有效地指導(dǎo)地質(zhì)找礦工作。

7 結(jié)論

對(duì)比研究土壤測(cè)量和水系沉積物測(cè)量的元素的參數(shù)特征、分組特征及異常特征，土壤測(cè)量反映的元素的分異性強(qiáng)，能夠反映原巖的元素組合特征，土壤測(cè)量圈定的異常強(qiáng)度高，濃度分帶明顯，遷移距離小，與已知礦對(duì)應(yīng)較好。土壤測(cè)量相對(duì)于水系沉積物測(cè)量，更適合黑龍江省多寶山地區(qū)的1:50 000化探工作。1:50 000土壤測(cè)量的采樣網(wǎng)度為330 m×330 m(9個(gè)點(diǎn)/km2)，采樣層位為B層下部C層上部，采樣粒級(jí)為-10目～60目。