南山钨锡多金属矿区地球化学特征及找矿方向

陈乐柱 肖惠良 鲍晓明 范飞鹏 姚正红 朱意萍

(1.南京地质调查中心，江苏南京210016;2.江西地矿局物化探大队，江西南昌330201)

广东省始兴县南山钨锡多金属矿床是近年来南京地质调查中心在实施中国地质调查局大调查项目中找到的具有大型远景的钨锡多金属矿床［1-3］。该矿床是以石英脉型、花岗岩型和矽卡岩型矿床为主的“多位一体”的复合矿床［4］。本研究通过该区土壤地球化学测量成果的分析和总结，着重对其具有较好找矿效果的地球化学异常特征进行分析，探索其矿化分布特征，以期指导本区同类矿床找矿。

1 区域地质背景及地球化学特征

1.1 地质背景

南山矿床位广东省韶关市罗坝镇境内，该区位于南岭成矿带东段，系燕山运动的活跃地带，构造复杂，断裂发育，岩浆活动强烈［5］。

区内出露地层主要为寒武系和泥盆系浅变质碎屑岩及碳酸盐类岩石。上泥盆统天子岭组矽卡岩化钙质砂岩及灰岩为重要含矿层，其岩性下部主要为矽卡岩化钙质砂岩、粉砂岩夹杂色矽卡岩;上部主要为杂色矽卡岩与矽卡岩化钙质黏土岩、粉砂岩互层。

矿区主要变质作用有接触变质作用、接触交代变质作用、气液蚀变作用等，形成的变质岩主要有板岩、砂质板岩、变质砂岩、斑点板岩、角岩化砂质板岩、角岩、大理岩、矽卡岩、云英岩、硅化灰岩。

1.2 区域地球化学特征

1.2.1 1∶20万地球化学特征

该区所在的南岭地区是钨、锡、锑、砷、铀、铅锌、稀有、稀土地球化学省，富集层位多、分布广，首推泥盆系［6］，次为四堡群、寒武系，还有震旦系、下石炭统。根据1∶20万区域化探扫面资料，该区为W、Sn、Mo、Bi综合异常区，并伴有F异常。与全国水系沉积物平均值比较，该区花岗岩具有贫基性特征元素，富K、W 、Sn及稀有、稀土、放射性元素。成矿元素富集、含矿性好的为雪峰期、加里东期及燕山期重熔型复式岩体或小岩体。

1.2.2 1∶5万水系沉积物测量成果

根据石—梅—师地区1∶5万水系沉积物测量资料，在该区圈出1个以钨、锡、钼、铋、铜、铅锌、银、锂、锑为主的综合异常区，异常面积为19.6 km2，呈不规则长轴状展布。异常组合元素为W－Mo－Bi－Sn、Cu－Pb－Zn－Ag和 Li－Sb组合。W、Sn、Mo、Bi、Cu、Ag元素异常均为三级浓度分带，且浓集中心明显。W衬度值为7.62，变异系数为1.05，含量平均值为285.24 ×10－6。W、Sn、Ag、Bi、Cu、Sb 含量峰值分别为 1 636.71 ×10－6、729.23 ×10－6、23 300 ×10－9、302 ×10－6、610.82 ×10－6、10.01 ×10－6，矿致异常特征显著。

2 矿区土壤地球化学特征

2.1 元素丰度特征

南山矿区1∶1万土壤测量样品4 804组数据数理统计显示，矿区内各元素平均含量普遍偏高，见表1。土壤中参与测试的13种元素的富集系数均大于1，其中 Bi、W、Sn、As元素的富集更为强烈，显示这些元素在矿区土壤中相对比较集中，地球化学背景较高。

元素变异系数显示，Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo、W、Ag、Sn元素的变异系数大(大于1)，显示出上述元素在矿区的分布具有极不均匀性;Li、U、Nb元素的变异系数较小(0.5～1)，表明这些元素含量在矿区内分布相对较均匀，没有较大的起伏变化［7］。

表1 矿区各元素主要地球化学参数统计Table 1 Statistics of each element＇s majorgeochemical parameters in mine area

Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Mo、W、Ag、Sn 元素数据离散程度高，富集系数大，局部富集成矿的可能性较大。其中W、Sn、Bi变异系数大于2，富集系数大于30，对区内找矿具有直接指导意义。

2.2 元素组合特征

测区土壤样品R型聚类分析见图1。

图1 测区土壤样品R型聚类分析Fig.1 R-cluster analysis of soil samples in survey area

从图中可以看出，矿区内13个元素主要可分为W－Bi－Sn－As、Cu－U －Pb、Zn－Li、Sb－Mo 4个组合，结合矿区地质特征，根据元素组合特征判别，矿区元素演化分异作用明显，从而形成矿化分带和化探异常分带［8］，区内矿化呈现出多期次、多阶段的特点。W－Bi－Sn组合是南岭地区以泥盆系为赋矿层位的矿化组合(如湖南锡田矿床)，也是这类矿床引起的化探异常组合。

南山矿区土壤样品地球化学数据相关系数矩阵见表 2。从表中看出，Cu、Pb、Zn、Ag、Bi、Mo、W、Bi之间呈较强的正相交关系，反映了该区主要矿化信息。其中 W、Sn、Bi、Mo 反映高温成矿信息，Cu、Pb、Zn 反映中低温成矿信息，且相关性更强。Sb、Ag、As与上述成矿元素也显示出一定的正相关性，反映测区成矿前缘晕信息。

表2 土壤样品地球化学数据相关系数矩阵Table 2 Matrix of correlation coefficients of geochemical data of soil samples

为了更准确地圈定异常，指导矿产勘查工作，本次对土壤地球化学数据进行了因子分析。通过分析，得到F1、F2、F3 3个主因子，方差贡献率分别为37.953%、14.159%、8.522%，并分别代表测区的3种元素组合，其中 F1 为 Cu、Zn、Sb、Bi、Sn、W 组合，F2为 Nb、Li、U 组合，F3 为 Pb、Mo、Ag、As组合。

在南山钨锡多金属矿区土壤地球化学元素丰度特征、元素相关性、元素聚类特征等的基础上，结合矿区成矿地质特征［9］，对土壤地球化学元素进行有效组合:F1代表矿区主要成矿元素，F2代表燕山期岩浆活动指示元素，F3代表后期热液叠加矿化元素。

3 异常特征及验证

3.1 综合异常特征

本次工作在南山地区共圈定2个异常带，分别分布于北西部的松岗梗—牛角窝地段与矿区中部的富背坳—沙木窝地段。

松岗梗—牛角窝异常带位于矿区北西部，走向近东西，异常面积约0.65 km2。异常元素组合有WSn－Mo－Bi和 Cu－Pb－Zn－Ag组合，其中 W、Sn、Bi、Cu等元素为三级浓度分带。W含量平均值为449.66 ×10－6，异常衬度值为 3.84。W、Sn、Bi、Cu、Zn含量峰值分别为 1 719.2 ×10－6、2 000 ×10－6、1 972.9 ×10－6、1 066 × 10－6、1 140 × 10－6。异常区各元素的背景值均远大于测区背景值，且异常组合元素丰富，异常面积大，各元素套合较好。

富背坳—沙木窝异常带位于矿区中部，呈不规则状，异常面积约1.2 km2。异常元素组合有W－Sn－Mo－Bi、Cu－Pb－Zn－Ag和 As－Sb－Nb组合，其中，W、Sn、Bi、Ag等元素为三级浓度分带。W含量平均值为590.73×10－6，异常衬度值为 5.05。W、Sn、Bi、Ag含量峰值分别为 7 444.2 × 10－6、2 245.9 ×10－6、1 259.7 ×10－6、8 900 ×10－6。该异常伴生元素多，元素异常浓度分带清晰，异常浓集中心显著。

3.2 工程验证

3.2.1 松岗梗—牛角窝异常

松岗梗—牛角窝地区主要出露中泥盆统天子岭组氧化矽卡岩。通过地表槽探揭露和深部钻探验证，发现在该区地表氧化矽卡岩中分布了大量钨锡多金属矿体，钨锡多金属矿化呈层状、透镜状分布于矽卡岩中。主要分布在地表以下20～60 m，氧化矿向下为矽卡岩型原生钨锡多金属矿体。本次验证，在7线效果尤为显著，通过TC701、ZK722、ZK726等工程的实施，圈定了多层矽卡岩型矿体，其中钨锡矿体最厚为11.28 m(ZK722)，WO3平均品位为0.125%，Sn平均品位为0.129%，钨矿体最厚为5.94 m(ZK726)，WO3平均品位为0.261%。

3.2.2 富背坳—沙木窝异常

富背坳—沙木窝地区出露中泥盆统春湾组钙质粉砂岩、氧化矽卡岩，且含矿石英脉密集分布，2个异常浓集中心与氧化矽卡岩形成较好的套合关系，在该区实施的ZK104、ZK105、ZK301等探矿工程成果显示，在其浅部和深部分别发育矽卡岩型钨锡矿体和岩体型钨钼、锡钨多金属矿体。其中矽卡岩型矿体呈层状、似层状面型展布，厚4.89～18.48 m，平均厚8.97 m，矿石中 WO3品位为0.134% ～0.162%，平均为0.153%;Sn品位为 0.157% ～0.162%，平均为0.119%。

4 异常成因分析

通过异常检查，结合矿区地质特征和工程验证成果，2个综合异常带的形成与矽卡岩型钨锡多金属矿体及含矿石英脉密切相关。南山矿区经历了多期次岩浆作用，燕山早期含矿热液上升，一部分顺着地层裂隙充填冷却，形成石英脉型矿体;另一部分则与矿区中晚泥盆世地层中的薄层灰岩、钙质砂岩等碳酸盐类岩石相遇，并发生接触交代作用，形成含矿矽卡岩［10］，并随着后期含矿热液的叠加改造和进一步富集，形成层控矽卡岩型钨锡多金属矿体［11］，该原生矿体形成后，由于地壳抬升，地表地层剥蚀，由中上泥盆统地层控制的层控矽卡岩型钨锡矿体出露地表，随着长期的大气降水作用，地表附近的矿体被风化破碎，由于黑钨矿、锡石等密度大、耐风化，在地表形成次生富集，从而形成钨锡等元素综合异常区，由于该类层控矽卡岩型矿体分布广、矿化强，在区内次生晕的形成中占主导作用。

5 结论

(1)该区成矿地质条件优越，1∶20万、1∶5万化探异常具有一致性，1∶1万土壤地球化学信息圈定的异常更好地突出了异常中心，对进一步找矿工作部署有直接指示作用。

(2)南山矿区共圈定以钨、锡、铋、钼元素为主的2个综合异常带，工程验证成果均较吻合，异常区内发现了矽卡岩型、岩体型、及石英脉型等多种矿(化)体，找矿效果显著。

(3)地表氧化矽卡岩可作为区内矽卡岩型钨锡矿的直接找矿标志，并且该类层控型矿体在深部仍有延伸，同时在深部岩体中还发育有岩体型钨锡矿体，空间上形成多种矿化类型共存的“多位一体”的复合矿床。

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