东戈壁钼矿上方覆盖层元素分布规律研究

杨刚刚，李方林，张雄华

（1.新疆地质调查院，新疆乌鲁木齐830000；2.中国地质大学〈武汉〉，湖北武汉430074）

东戈壁钼矿上方覆盖层元素分布规律研究

杨刚刚*1，李方林2，张雄华2

（1.新疆地质调查院，新疆乌鲁木齐830000；2.中国地质大学〈武汉〉，湖北武汉430074）

通过对东戈壁上方覆盖层不同层位样品进行分析发现，Mo、Cu等成矿及伴生元素在覆盖层底部靠近基岩的原地风化残积层和地表弱胶结层中富集，而在地表弱胶结层中又倾向于向两“极”富集，即在最粗粒级和最细粒级含量较高。在粗粒级中富集与粗粒岩屑保留了大部分原岩矿化信息有关。在细粒级中富集与细粒土壤中粘土矿物、铁锰氧化物能有效捕获从深部矿体迁移上的活动态金属元素，形成元素含量二次叠加有关。考虑到采样效率和成本等综合因素，在化探普查中，弱胶结层（5～40cm）4～20目粗粒级及-160目细粒级样品可以作为良好的采样介质。

东戈壁钼矿；覆盖层；元素分布规律

荒漠戈壁是在我国西北部一种特殊自然景观。地理科学家早已观察到戈壁覆盖层中特有的矿物成分和地貌景观，描述了作为标志层存在的孔泡结皮及以碳酸盐和石膏为主要成分的钙积层。但深入认识干旱荒漠覆盖层的性质和成因，将它们作为赋存和传递深部矿化信息的介质，只有在近年来才引起勘查地球化学家的兴趣和注意。

从20世纪80年代初到90年代，谢学锦、任天祥等多位勘查地球化学家[1-5]，先后在内蒙古西部和东部、新疆等荒漠、戈壁区进行1∶20万化探扫面和异常评价研究，对覆盖层的性质、成分、粒度分布，特别是风成沙的干扰作用，以及钙质层等问题进行了大量的观测和研究。提出采集粗粒级样排除风成沙干扰的采样方法，认为钙质层对异常元素具有富集和隔挡作用。王学求等在东天山—北山的研究发现，含矿信息富集在强胶结钙积层上部的弱胶结层细粒级中[6-8]。笔者仅以东戈壁钼矿为例，对东戈壁钼矿上方覆盖层中元素的分布规律进行讨论，分别对不同层位采集的样品进行分析，系统地比较总结了矿体上方覆盖层中元素分布规律；并且对元素的富集层的样品进行了不同粒级分析，总结出了元素的粒级分布规律。

1 研究区景观特征

东戈壁钼矿位于哈密市南110km，雅满苏镇西44km[9]，为典型的荒漠戈壁区，属大陆性干旱气候，降雨量稀少，大部分地区年降雨量不足50mm，而蒸发量可高达1500mm，在强烈的蒸发作用下，土壤层形成了碱性地球化学障；水源缺乏，几乎无地表流经，地下水位低，在地势比较低的山区或低山丘陵区的干沟中有季节性洪流冲积物；寒暑变化剧烈，气温年差一般在40℃以上，夏季异常酷热，最高气温达45℃，昼夜温差大；植被稀少，风大沙多，干燥剥蚀作用和风力搬运作用强烈，地表普遍受到风尘沙的影响。东戈壁钼矿主要发育荒漠土、石质土和少量盐土。土壤中水分和有机质含量极低，盐渍化普遍，含有数量不等的易溶盐分，土壤剖面中部易聚积成坚硬的盐磐层。

2 研究区地质概况

研究区位于天山造山带东段，觉罗塔格晚古生代岛弧增生带内。南部15km即为北天山与中天山的分界断裂带—阿奇克库都克深大断裂带[10-11]。矿区出露石炭系下统干墩组地层，该组地层为一套巨厚的陆源碎屑—碳酸盐沉积建造，岩性主要为褐黄色—灰黑色变质含砾砂岩、砂岩、泥质砂岩—砂质泥岩、泥岩、凝灰岩及安山岩。此外矿区南部沟谷中第四纪覆盖层较为发育。区内发育有北东、北西和近东西向3组断裂，其中东西向断裂最发育，与区域构造线方向一致。区内岩浆岩较发育，以花岗岩类为主，闪长岩类次之，并可见部分安山岩出露，矿区中部有华力西晚期侵入的隐伏斑状花岗岩体（图1）[12]。

图1 东戈壁钼矿地质简图[10改]

3 覆盖层分层特征

研究区经过长期的物理化学风化、搬运和沉积过程，覆盖层具有典型的垂直分带的特点。一般发育较好的土壤盖层剖面自上而下依次可以分为:①孔泡结皮层，由细粒风成土胶结而成，为多孔状的灰黄色或浅灰色荒漠土，可见附着有较多白色盐类颗粒，厚度3～8cm；②弱胶结层，位于孔泡结皮以下，质地相对比较疏松，盖层较为发育的地区因受铁质染渍常呈现红色、红褐色或红棕色，其他区域主要为灰色、灰绿色、灰黄色等，粘土矿物含量可达25%以上，一般深度在5～40cm，厚度30～50cm；③强胶结钙积层，由强烈蒸发作用所形成坚硬盐磐层，主要由方解石及少量石膏构成，含量在38%以上，一般深度在30cm以下，厚度50～100cm；④风化残积层，风化砂岩、泥岩等碎屑物质，主要为原地风化产物，厚度40～60cm；⑤基岩，是由一些粗粒砂岩碎屑组成，主要为原地风化产物。图2为东戈壁钼矿覆盖层剖面示意图，图中采样点仅表示采样相对位置，非绝对位置，样品干燥后过4目筛，分析了Mo、W、Cu、Pb、Zn等元素。

图2 东戈壁钼矿覆盖层剖面示意图[13改]

4 元素在盖层中的分布特征

4.1 元素在不同层位中的分布特征

从图3中可以看出，成矿元素Mo的含量分布表现为在弱胶结层含量较高，在其下的强胶结层含量迅速降低，在风化残积层中含量又升至最高。其伴生元素W、Bi、Be、Cu、Sn、Li、Zn等元素也表现出相同的分布规律。野外观察初步认为元素在弱胶结层富集，是由于该层主要由残坡积物和冲积物组成，保留了部分原岩风化的产物和矿化信息，而表现出高含量。另一方面砾土戈壁区弱胶结层土壤中粘土矿物含量高达25%，可以有效吸附从深部矿体迁移上来的活动性金属元素，从而在原土壤介质元素含量基础上形成活动态二次叠加含量，对土壤全量存在一定的影响，这种影响的大小与元素活动态二次叠加强度有关；而剖面底部风化残积层保留了大部分原岩矿化信息，所以含量最高。CaO在强胶结层中含量最高，说明该层含有较多的方解石、石膏等钙盐矿物，而且在该层中肉眼可见大量灰白色、灰色盐类结晶颗粒，从而造成该层中其他金属元素含量相对较低；As、Sb和Pb三元素则表现出在近地表和强胶结层中含量最高，在弱胶结层下部和风化残积层含量突然变低的变化规律；Al2O3、Fe2O3和Mn在剖面中变化规律相似，即在弱胶结层中含量高，在强胶结层和风化残积层中含量非常低。铝元素地壳中主要以铝硅酸盐的形式存在，在强烈的风化作用下转化为形成粘土矿物，因此弱胶结层中粘土矿物含量应该明显高于下部2个层位，更有利于对深部矿化信息

的捕获和富集。而铁、锰两个元素在戈壁荒漠强氧化条件下，主要以铁锰氧化物的形式存在，也是一种强烈的吸附剂。综上所述，钼矿区上部覆盖层中弱胶结层中粘土矿物和铁锰氧化物含量明显高于下部各层含量，二者均是良好的吸附剂，在近地表可以形成良好的地球化学障，可以捕获深部迁移上来的含矿信息。

4.2 元素在不同粒级中的分布特征

图3 东戈壁钼矿上方盖层不同深度元素含量分布图

在东戈壁钼矿剖面弱胶结层采集土壤样品，样品筛分成4～20目、20～40目、40～80目、80～120目、120～160目、小于160目6个粒级，每个粒级的样品均分析了素W、Bi、Be、Cu、Sn、Li、Zn等14种元素。从图4中可以看出，成矿元素Mo富集在粗细2种粒级中，在4～20目和20～40目粗粒中含量最高，Mo的含量分别为10.8×10-6、4.5×10-6，在小于160目粒级中，Mo含量次之，为2.5×10-6，均明显高于该区域1∶5万化探异常下限1.2×10-6。而中间粒级的样品Mo的含量相对较低，均在异常下限附近，不能有效的反映矿区中Mo元素的地球化学异常特征。Cu、Sn、Li、Be、Zn这些斑岩型钼矿重要的伴生元素的分布规律与Mo基本相同，即在粗细2个粒级中富集，在大于40目的粗粒级样品中含量最高，小于160目次之，其它3个中间粒级中含量最低；而其他与成矿有关的W、Bi、Pb、As、Sb元素则表现出不同的分布特征，仅在粗粒中富集，其他粒级含量相差不大。Fe2O3、Mn虽然也在粗细两粒级中富集，但是二者在＜160目的土壤中富集的更为明显，说明在弱胶结层中＜160目的细粒级土壤含有更多的铁锰氧化物；Al2O3则在＜80目的土壤中相对富集，而且3种粒级含量相差不大。

图4 东戈壁钼矿上方不同粒级元素含量分布图

5 结论

（1）由图4可以看出，钼、钨、铜等与成矿有关的元素在其上层的弱胶结层和靠近基岩的原地风化残积层中富集，尽管采集深部风化残积层的样品可更好地反映异常，但深层采样将穿透致密的钙积层，极为不便，故上层弱胶结层（5～40cm）为良好的采样介质层。

（2）从主矿体上方弱胶结层样品的不同粒级分析得出：钼、铜等与成矿有关的元素在粗、细两粒级含量较高，在粗粒中更为富集。粗粒中保留了部分矿体风化产物，含有较多的矿化信息，所以有较高的含量。细粒中元素相对富集是由于表层中粘土矿物、铁锰氧化物等强吸附性矿物较多，形成的地球化学障能有效的捕获深部矿体迁移上的活动性金属元素，在细粒中形成活动态的二次叠加含量。因此，在浅覆盖区弱胶结层中细粒级（-160目）土壤也为较好的采样介质。

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P575

A

1004-5716（2015）04-0133-05

2015-02-09

2015-02-10

杨刚刚（1989-），男（汉族），湖北广水人，助理工程师，现从事勘查地球化学技术工作。