阿根廷米纳毕戈塔地区水系沉积物采样粒度试验研究

陈玉明，夏修展，甘秋玲，耿　林，杨　刚

(1.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；2.北京勘察技术工程有限公司，北京 100192；3.中国地质大学(北京)，北京 100083)



阿根廷米纳毕戈塔地区水系沉积物采样粒度试验研究

陈玉明1，夏修展2，甘秋玲3，耿林1，杨刚1

(1.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；2.北京勘察技术工程有限公司，北京 100192；3.中国地质大学(北京)，北京 100083)

摘要：中国地质调查局与阿根廷地质矿产调查局合作在阿根廷西北部米纳毕戈塔地区进行1︰25万水系沉积物测量，该区属于干旱-半干旱高寒山区，为突出找矿效果，消除或减少风积物干扰，需要确定适合于该区的水系沉积物采样粒度。为此，在该区选择一个有已知矿床的1︰5万图幅进行采样粒度试验，分别选择10～60目、-60目、60～80目、-80目4个粒度级进行粒度试验；根据我国区域地球化学勘查规范，每个粒度分析39种元素。结果表明，大部分元素在4种粒度水系沉积物中的分布形态基本一致，都能够较好地反映出区内已知矿床，说明采用的采样方法可以有效地避免风成砂干扰；金、银、铜、锡等成矿元素在4种粒度中的分布略有差异，10～60目的金、铜和锡异常对已知矿体的反应更清晰准确。因此，本区水系沉积物地球化学测量的最佳采样粒度是10～60目。根据本次试验结果，中-阿地调局在本区联合开展1︰25万水系沉积物地球化学测量时采用了10～60目水系沉积物作为采样介质，取得了很好的效果。这是本区第一次进行水系沉积粒度试验，对本区将来的地球化学调查和研究具有指导意义。

关键词：水系沉积物；粒度试验；元素分布；地球化学异常；阿根廷

0引言

中国地质调查局与阿根廷联邦计划、公共投资和服务部于2010年7月在上海世博会签署了《中国—阿根廷地球化学填图与资源潜力评价合作项目协议》。根据协议，双方合作在阿根廷西北部地区开展1∶25万水系沉积物地球化学填图和资源潜力评价工作。2010年和2012年该项目被列为国外矿产资源风险勘查资金项目。

阿根廷地质矿产工作程度较低，没有进行过系统的物化探工作。区域化探找矿扫面工作虽然完成了64.5×104km2的1∶20万水系沉积物测量，但分析的元素仅为Cu、Pb、Zn三种；且由于采样密度低、分析元素少、分析精度差，仅仅做了单点的元素含量图[2-3]。虽然阿根廷地质矿产调查局曾于1996年在加拿大地质调查局的资助和技术支持下与玻利维亚、智利、秘鲁等3国地调机构签订了名为“安第斯多国合作计划”的科技合作协议(Multinational Andean Project)，在包括阿根廷北部、智利北部、秘鲁和玻利维亚南部地区开展了多元素的地球化学填图，该项目在阿根廷境内包括4个1︰25万图幅(2769 Ⅳ号Fiambalá，2769 Ⅱ号Paso San Francisco，2569 Ⅳ号Antofalla，2366 Ⅰ号米纳毕戈塔图幅)，但这次合作项目在阿根廷境内没有直接进行野外采样，而是采用了阿根廷地质矿产调查局上个世纪70年代保存下来的副样，粒度是-80目，采样密度是1个样/4 km2，每10 km2组成一个分析样品，分析了48种元素。上述合作项目在阿根廷境内没有直接进行野外采样、没有进行采样粒度试验是其中的缺陷。

本次在阿根廷米纳毕戈塔地区的1∶25万水系沉积物地球化学填图和资源潜力评价工作中，考虑到由于不同元素及其赋存矿物的物理化学性质的差异，在不同的景观和气候条件下，元素在土壤和水系沉积物中会选择性地富集在特定的粒度中，或者同一元素的不同存在形式在各种粒度中有不同的分布和富集方式。同时，由于各地的自然气候条件不同，会有以风成砂为主的外来干扰。所以，在进行水系沉积物地球化学测量之前，首先要开展采样粒度试验，通过分析各种元素在不同粒度中的含量和分布形态来确定最佳的采样粒度，使异常更清晰准确地反映地质或矿产信息，避免外来的干扰，尤其是风成和人为干扰。

1自然地理条件

米纳毕戈塔地区位于阿根廷共和国胡胡伊省的西北部，西侧以安第斯山脉为界与智利为邻，北部与玻利维亚接壤，属于阿根廷北部西科迪勒拉山区，山脉走向主要为近SN向，地势西高东低，最高山峰海拔5 959 m，最低处海拔为3 558 m。

米纳毕戈塔地区的自然景观属干旱-半干旱高寒山区，年均降水量约为300 mm，降水主要集中在每年11月至次年3月的雨季，由于山上植被覆盖率较低、山坡陡峭、降雨常呈暴雨形式，经常形成山洪。区内河流多属内陆河，河道较短，水量较小，径流主要在雨季形成，其他季节为干涸河道。区内气温随季节变化大，冬季最低气温-33℃，夏季最高气温35℃，年平均气温为3～6℃。区内植被由适应干冷气候的植物组成，常见有蔷薇科、菊科、十字花科和禾本科等[4]。

2地质概况

工作区的大地构造位置属安第斯造山带的西科迪勒拉山系。

区内奥陶纪时期为海相沉积，之后出露遭剥蚀；晚白垩世—古近纪，该区受到太平洋板块的挤压，安第斯山脉隆起，并形成一系列褶皱和逆冲断层；古近纪—第四纪，区内以广泛的火山活动为特征。区内构造以断裂构造和褶皱构造为主，断裂构造方向与区域主构造线一致，主要为近SN向、NNE向或NNW向，褶皱的轴线方向也基本与此一致。

区内出露的奥陶系—第四系、岩浆岩可以分成两大类：奥陶系基底和白垩系之后的覆盖层。奥陶系基底是本区最古老的地层，主要由奥陶系阿考代(Acotte)组沉积岩、考垂闹卡-阿卡亚(Cochinoca Escaya)组沉积岩及岩浆杂岩体组成。覆盖层主要由白垩系陆相沉积岩、古近系砂岩、页岩和新近系火山杂岩组成。

本次研究区位于阿根廷西北部新生界金和多金属成矿带内，区内岩性多样，地质构造复杂，火山岩、侵入岩发育，成矿地质条件优越，是阿根廷最主要的铜金矿分布区，主要矿床类型有斑岩型铜金(钼)矿、低温热液金(铜银)矿和IOCG型铜金矿[5-6]。该区也是阿根廷历史上重要的金、银、铜、锡、铅、锌产区，在阿矿业史上占有重要的地位，开采历史可追溯到几百年之前，目前仍然是阿最主要的金、银、锂和铅锌矿产区[7-8]。

在本次试验的MKS图幅范围内，主要铜金矿床类型有产于奥陶系浊积岩中的脉状金矿，成矿时代为古生代，主要分布于工作区东部的林孔纳达-安东法亚(Rinconada-Antofalla)金矿成矿带内，如其里考亚(Chiricoya)金矿；另一类是产于火山岩中的低温热液型金矿和斑岩型铜矿，成矿时代是新生代，主要分布在工作区西部的卡代里考-普纳(Caldericos Puna)金矿成矿带内，如奥露玛尧(Orosmayo)金矿点。此外，在工作区内的河流、盆地、阶地、残坡积物中还含有砂金。

3研究方法及结果

3.1粒度试验方法

我国经过多年大量的试验研究和实践，在采样粒度确定方面积累了较为成熟的经验和方法[1]，制定了不同景观条件下的最佳采样方法和采样粒度，并以国家行业标准的形式来规范国内区域地球化学勘查工作(中华人民共和国地质矿产行业标准“区域地球化学勘查规范(DZ/T O167—2006)”)。

2010年我们承担了中-阿合作的阿根廷西北部地区1︰25万水系沉积物地球化学测量工作。总的来看，该区地理景观类似于我国西藏干旱-半干旱高寒山区，根据我国《区域地球化学勘查规范》的要求，在这样的地理景观适宜选取-4～+60目作为采样介质。阿根廷地质矿产调查局根据他们的经验认为该区应该采用更细的-80目采样介质。

确定最佳采样粒度的根据是：①指示元素的含量相对较高；②异常的清晰度好；③指示元素在采集的粒度中分布较均匀，能够减小采样误差和样品的原始重量；④受风成和其他外来因素干扰少，较好地反映汇水区域内的地质和矿化信息。为了科学地选择该区的最佳水系沉积物粒度，双方决定选择一个1∶5万图幅(MKS图幅)进行采样粒度试验。

(1)在MKS图幅中部采取了55个水系沉积物粒度试验样品，采样密度为1个样/4 km2。

(2)采样部位的选择根据地形和水系所处的不同部位而有所不同：在一级水系的上中游，由于水系较小，多数水系为干枯状态，只有雨季才有水流，地形切割和冲刷较严重，河流沉积物较少，这时主要采取河道内低洼处沉积的地表水系沉积物；在一级水系下游和二级水系主要选在河床直道处、具有明显的水流过的河床底部到-0.3 m处，采样时注意避开地表有明显风成砂的地方。

(3)将水系沉积物样品筛分成粗粒度(10～60目)、中间粒度(-60目、60～80目)和细粒度(-80目)三级4种粒度。

(4)样品由国土资源部长春矿产资源监督监测中心进行分析。采用原子荧光、X 荧光光谱、质谱、发射光谱、原子吸收和离子选择电极等分析方法分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn等39种元素和氧化物(表1)。

表1　分析方法及分析元素

3.2粒度试验结果

对4种粒度(10～60目、-60目、60～80目、-80目)水系沉积物的元素分析所进行的统计结果，如表2—表5所述。通过对比可以发现，4种粒度中有一定差异性。

(1)金的分布特征在4种粒度中有一定差异性，表现在平均值、最大值、中位数和标准离差略有不同。Au在粗粒度和细粒度中平均含量、中位数含量较高，而在中间粒度中含量较低。同样，Au的标准离差也是在粗和细粒度中较大，说明金在这两个粒度中的分散程度要比中间粒度高。但总体看，Au在4种粒度中的分布差异并不是很大。

(2)银和锌的含量特征在4种粒度中差异明显，表现在最大值、最小值和平均值明显不同。细粒度中Ag、Zn元素的最大值和平均值都是最高，标准离差也较高，但粗粒度与细粒度的中位数几乎相同，都比中间粒度略高，说明这些元素的背景含量是相近的。

(3)铜和砷在粗粒度中平均值和标准离差最大。铅元素在不同粒度中的均值都是非常相近，中位数也是几乎一样，说明铅在不同粒度中的分布没有明显差异。

(4)其余元素，如锡、钨、钼、铬和铋，在细粒度中元素平均值、最大值和标准离差比粗粒度高。

3.3元素地球化学图

利用GeoExo2012软件对不同粒度水系沉积物的原始数据进行处理并生成39种元素和氧化物的地球化学图，对图幅中没有样品点的空白区进行空白化处理，避免因插值导致元素分布的畸变，以便观察真实的元素地球化学空间分布特征。由于本区工作的重点是铜金矿，有关铜金矿的成矿模型和元素地球化学特征已经有了较深入的研究，根据铜金矿普遍规律[9-13]，结合本区矿产特征，选择了与铜金成矿有关的远程指示元素As，中程指示元素Ag、Cu、Pb、Zn、 Bi，近矿指示元素W、Au、Sn、Mo和Ni等11种指示元素进行对比分析。通过综合分析不同元素的空间分布特征、异常的规模和异常形态[14]，结合工作区内已知矿床，可以直观地对比不同粒度水系沉积物[15]的优劣。

(1)银、镉、锡、锌

银在4种粒度中的分布形态几乎一致(图1)，在图幅的下部形成了有两个浓集中心的异常，该异常无论是异常规模、异常浓度分带、浓集中心的位置和异常强度都完全一致。该异常与已知矿的对应关系不明显，是新发现的异常，值得重视。银在图幅的左上方有一个负异常。与银分布类似的还有镉、锡和锌元素，这4种元素在4种粒度中的分布没有明显的差异，并在图幅下部形成一个重合的多元素综合异常。

表2　粗粒度(10～60目)中元素含量分布特征

注：含量单位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

表3　中间粒度(-60目)中元素含量分布特征

注：含量单位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

表4　中间粒度(60～80目)中元素含量分布特征

注：含量单位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

(2)金

区内存在两处已知金矿，分别位于工作区西南部奥陶系海相沉积岩里的其里考亚金矿和位于工作区东北部中新统迪奥玛尧建造火山沉积岩中的奥露玛尧金矿点。对比不同粒度水系沉积物中的金元素地球化学图(图2)可知，金在不同粒度中的分布有很大差异，-60目与细粒度的金分布相似，都是在北部形成了一个较强的异常，该异常与已知矿床在空间上没有对应关系。在南部形成了一个具有两个浓集中心的弱异常，该异常和异常浓集中心也与已知矿矿没有关系。60～80目粒度的金在奥露玛尧金矿点形成了强异常，异常的浓集中心向东偏移。在胡哈纳和阿黑德莱锡矿上有一个弱异常，但在其里考亚金矿上没有反应。粗粒度中金元素分布较好的反映出本区的两个已知金矿(点)，尽管在奥露玛尧金矿点的异常中心也有些向东偏移，可能与金随河流迁移较远有关。对比不同粒度的金异常可知，粗粒度中的金异常对已知金矿具有最好的指示。

表5　细粒度(-80目)中元素含量分布特征

注：含量单位w(Au)/10-9，w(其他元素)/10-6。

图1　银在不同粒度水系沉积物中的分布Fig.1　The distribution pattern of silver for different particle sizes of stream sediment

(3)砷、钼、钨、铜

砷、钼、钨、铜在本区的分布具有共同特征，每个元素在不同粒度的水系沉积物中的分布形态基本一致，但在异常强度上存在差异，一般是在粗粒度中异常的强度更高些。例如，铜元素在粗粒度中高异常位置与金元素高异常位置相对应，都出现在工作区东北部，而且异常范围相对较大。细粒度中铜元素含量相对粗粒度中铜元素含量较低，而且出现粒度越细，异常规模越小的现象。细粒度铜异常在粗粒度中都有体现。因此，对于铜元素来说，粗粒度更具有指示作用(图3)。

(4)铅、铋元素

图2　金在不同粒度水系沉积物中的分布Fig.2　The distribution pattern of gold for different particle sizes of stream sediment

图3　铜在不同粒度水系沉积物中的分布Fig.3　The distribution pattern of copper for different particle sizes of stream sediment

图4　铅在不同粒度水系沉积物中的分布Fig.4　The distribution pattern of lead for different particle sizes of stream sediment

这两种元素在不同粒度中的分布具有不同的特点，铅在粗粒度与细粒度中的分布明显不同，粗粒度中铅对本区东北部的已知铅银矿化点上有明显清晰的高异常，而细粒度在此处仅有弱异常反应(图4)。而在没有已知矿点处，细粒度和中间粒度出现了大规模铅异常区，但在粗粒度中则没有明显的异常。铋元素的分布具有同样的特点。

3.4粒度实验结果

米纳毕戈塔地区属于阿根廷主要金铜矿成矿区，地理景观为干旱-半干旱高寒山区，海拔在3 500 m以上，年降水量少，风沙较大。本次对比研究表明，不同元素在4种粒度水系沉积物中的分布并没有太大的差异，说明有效的采样方法和预防措施对于防止风成砂干扰是有效的。金在粗粒度中的异常较好地反应了已知矿化点，相对应程度较好。由于本区工作的重点是金、铜矿，因此水系沉积物地球化学测量的最佳采样粒度是10～60目。

本次研究是阿根廷干旱-半干旱高原山区进行的首次水系沉积物粒度试验研究，对区内及邻区的其他研究和应用具有指导作用。

4结论

根据本次粒度试验结果，中国地调局与阿根廷地质矿产调查局取得一致意见，在双方联合进行的1︰25万水系沉积物化探填图时中采用了10～60目水系沉积物作为采样介质，取得了很好的应用和找矿效果。该项研究成果也被阿根廷地质矿产调查局作为范例进行推广。

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Test study on particle size sampling of stream sediment in Minas Pirquitas Area of Argentina

CHEN Yuming1，XIA Xiuzhan2，GAN Qiuling3，GENG Lin1，YANG Gang1

(1.Development and Research Center of China Geological Survey，Beijing 100037, China；2.BeijingExplorationTechnologyLtd，Beijing100192,China；3.ChinaGeologyUniversity(Beijing)，Beijing100083,China)

Abstract：Sino-Argentina cooperative stream sediment survey at scale 1∶250000 is carried out in arid-semiarid alpine mountainous area of the Mina Pirquitas area in the Northwest Argentian. For eliminating or reducing the interference of aeolian sediments and highlighting the prospecting effect sampling particle size suitable for the area must be determined. Test study on particle size sampling in the area is carried out at scale 1∶50000. Four particle sizes, 10-60 mesh, 60-80 mesh, -60 mesh and -80 mesh are selected for test. 39 elements analysis for each particle size adopted in China is applied to the area. The results show that distribution patterns of most elements in the four particle size are basically same in the area and the known deposits are better reflected by the survey. This indicates that the sampling method can effectively avoid the aeolian sand interference. Analysis of Gold, silver, copper, tin etc., the ore-forming elements for the four particle sizes is slightly different but gold, copper and tin anomalies are delineated for data of 10 to 60 mesh and the anomlies reflect bitterly the known ore bodies. So 10 to 60 mesh is the optimum sampling particle size. Then it is applied to the cooperative survey with good result. The result is verified by the geochemical mapping project which is jointly conducted by the China Geological Survey and the Argentina Geological and Mineral Survey.

Key Words：stream sediment；particle sizes test； distribution patterns of element；geochemical anomaly；Argentina

收稿日期：2015-12-03；责任编辑：王传泰

基金项目：中央地勘基金国外矿产资源风险勘查专项(编号：科合10262A002、科合201210A06200202)资助。

作者简介：陈玉明(1963—)，男，教授级高级工程师，工学硕士，主要从事南美地质调查和矿产资源风险勘查工作。

通信地址：北京市西城区阜成门外大街45号；邮政编码：100037；E-mail：844192807@qq.com

doi:10.6053/j.issn.1001-1412.2016.02.020

中图分类号：P632

文献标识码：A