土壤地球化学测量在金矿的应用

李登榜，付 男

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

目前地球化学找矿广泛应用于地质勘查中[1-4]，20世纪60年代至今，甘肃东金滩先后开展过1:20万红柳园幅水系沉积物测量以及1:5万土壤测量以寻找铅铜矿为主的化探普查工作，圈出了多处铜、铅异常。2017年～2018年甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院在该区开展了1:1万土壤测量工作，圈定综合异常10处，获得了一批新的找矿信息。经地质和工程控制，目前已圈定多条金矿(化)体，取得了找矿新突破。

1 地质概况

1.1 区域地质概况

工作区大地构造位置属塔里木板块北缘北山裂谷带，处于方山口～庙庙井～双鹰山早古生代裂谷裂陷带与古堡泉～柳园～金场沟晚古生代裂谷带两个三级构造单元的结合部位，属花牛山～金场沟金银铅锌钨钼等多金属成矿带西段。区内遭受侵入岩穿插和断裂构造破坏，出露地层略显破碎，各时代地层均匀分布。工作区及邻区岩浆活动频繁，侵入岩类型较为齐全，岩脉相对发育。尤其是志留纪、石炭纪、二叠纪等岩浆活动较发育，见有多处呈岩株状产出的中酸性侵入体分布。

1.2 矿区地质概况

1.2.1 地层

工作区地层不发育，仅发育第四系冲积砂砾石（Qhal）、残破积物（Qheld）。

冲积砂砾石（Qhal）多沿现代河流呈带状展布，现在均为干涸的河道，常年不见流水，仅在雨季有季节性流水，在支沟沟口见有小型洪积扇体。堆积物成份以砂和砾石为主，分选差，磨圆差，未固结，分布较小，松散堆积，厚度一般数十厘米。其上多被风成砂、风化花岗岩碎块覆盖，局部深沟中常见新鲜花岗岩出露。

残破积物（Qheld）沿河流、冲沟两侧及平滩负地形呈带状分布，成份以砂土、亚砂土及少量的角砾碎块组成，呈松散堆积，厚度一般10cm～40cm，局部厚度达到60cm。残破积层中发育碱质晶体，遍布整个残破积层，一般在地下10cm～20cm处最为发育。

1.2.2 侵入岩

工作区内侵入岩发育，侵入岩的形成时间为均为石炭纪。整体以斑状二长花岗岩为主，构成矿体的围岩；正长花岗岩、角闪石石英闪长岩、石英闪长玢岩、角山辉长岩多呈岩脉、岩株状分布，面积较小。根据相互之间接触关系，大致判断其侵入顺序如下：（二长花岗岩、石英二长闪长岩、角闪石石英闪长岩、正长花岗岩、花岗闪长岩）→（石英闪长玢岩脉、闪长玢岩脉、角闪辉长岩脉）→正长花岗岩脉。

1.2.3 构造

工作区褶皱构造不发育，仅断裂构造发育，区内有10条断裂构造，其中含矿断裂有7条，F3、F4、F5、F6、F7、F8、F10断裂带内石英脉品位最低为0.3×10-6。其余3条断裂不含矿。

2 土壤测量的工作方法技术

2.1 测网布设及样品采集

测线方向为南北向，垂直控矿断裂及矿体的走向（EW向）。测网实行规则网，采用100×40m网格。根据《土壤地球化学测量规程》(DZ/T0145-2017)、《地球化学普查规范》（DZ/T0011-2015）规定的新疆东天山及准噶尔盆地周边、甘肃北山、内蒙古中西部、宁夏和呼伦贝尔市西部等干旱荒漠戈壁残山景观区为-4～+20目。因此，土壤测量采用-4～+20目截取粒级。

2.2 分析测试

土壤样品分析测试由甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院实验室完成，分析了Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo、Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg等12元素，样品测试结果的质量可靠。

3 土壤地球化学特征

3.1 元素的富集特征

Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo、Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg等12元素的最大值（表1）远大于北山地区的背景值，尤其是主元素Au的最大值达到11.2×10-6。

通过东工作区的丰度估计值（X）与北山地区各该元素均值（Xc）的比值X/Xc，判定各元素在本地区中离异倾向。与北山地区相比的相对丰度，按地球化学背景场X/Xc（表1），将工作区元素分为以下背景场元素：

高背景（X/Xc≥1.3）元素 ：Ag、Au、Mo、Sn、W。

正常背景（1.0≤X/Xc＜1.3）元素：As、Cu、Hg、Pb、Sb、Zn。

低背景（X/Xc＜1.0）元素：Bi。

由此可见，工作区内的Ag、Au、Mo、Sn、W元素明显要比北山地区背景值高，是区内有利成矿元素。

表1 元素参数特征统计表

单位：Hg、Au为10-9，其它为10-6

3.2 元素组合特征

3.2.1 R型因子特征

在12种元素相关矩阵的基础上进行因子分析，截取各因子特征根较大、累计贡献率达85%作为主要因子。前4个因子特征值、主要载荷元素及其载荷值见表2、图1。

图1 工作区因子得分图

F1因子，占总体方差的19.47%，由Pb、Zn、Mo元素组成，为中低温热液活动元素，正高值域空间主要沿着区内F1、F2断裂分布，负高值域空间主要分布于矿区北侧的角闪石石英闪长岩体内，总体反映了Pb、Zn、Mo在角闪石石英闪长岩中亏损，在二长花岗岩内富集的特征。

F2因子占总体方差的20.17%，由Bi、Cu元素组成，为中高、中低温热液元素，正高值域空间主要分布于二长花岗岩体内部，负高值域空间主要分布于矿区西北部的角闪石石英闪长岩内，总体反映了二长花岗岩内富集Bi、Cu。

F3因子占总体方差的20.90%，由Au、Ag元素组成，正高值域空间主要沿着断裂带分布，其次在矿区西北部的角闪石石英闪长岩内也有分布。负高值域空间主要分布于断裂之间的二长花岗岩体内，反应岩体中Au、Ag亏损，断裂附近富集的特征，暗示了成矿热液的来源与断裂构造密切相关。

F4因子占总体方差的14.55%，由As、Sb元素组成，为低温元素，正高值域空间仅分布沿着断裂带分布，尤其是F1、F2断裂附近更富集，负高值域主要分布于矿区西北角的角闪石石英闪长岩内，在二长花岗岩内也有存在负高值。总体反映了As、Sb元素与断裂关系密切的特征。

图2 R型聚类分析谱系图

F5因子占总体方差的10.86%，由Hg元素组成，为低温元素，正高值域空间较少。

F6因子占总体方差的14.02%，由Sn、W元素组成，为高温元素，正高值域空间在勘查区南侧沿着断裂带分布，在勘查区西北侧沿着角闪石石英闪长岩分布，尤其是F1断裂附近更富集，负高值域分布于斑状二长花岗岩内。总体反映了Sn、W元素与断裂、角闪石石英闪长岩关系密切的特征。

表2 勘查区主要因子特征值特征表

3.2.2 R型聚类特征

利用R型聚类分析方法，在剔除分布无规律的Hg元素后，剩余的11种元素在γ=0.3的相关水平上，明显分为两大聚类（图2）。

第一簇：是勘查区内主要地质环境与成矿的家族，它是包括侵入岩和断裂构的一个大族。在γ=0.83相关水平上，Au、Ag相关性好，是一套中低温元素为主，主要反映了区内侵入岩、断裂构造的元素富集特征，与F3因子反映的情况基本一致。在γ=0.48相关水平上，Bi、Cu加入的该组合，反映区内二长花岗岩的发育，与F2因子反映的情况相吻合。在γ=0.36相关水平上，As和Sb加入该组合，反映Ag、Au矿化与断裂构造相关性较强。

第二簇：在γ=0.37上，分为Pb、Mo、W和Zn，主要反映了矿区内的二长花岗岩等侵入体，Ⅱ2亚簇为Zn，主要反映断裂构造发育，与F1因子反应的情况一致。主要反映测区内的酸性侵入岩。

3.3 异常的圈定

由于分析数据中有特高值和特低值，为合理确定异常下限值[6-9]，异常下限的确定采用剔除法进行剔除。按+2S计算异常下限计算异常下线，圈定单元素异常127个，Au单元素异常17处，圈定综合异常10处。

4 异常查证

对工作内圈定的所有综合异常均进行了踏勘检查，对HT1、HT2、HT3、HT4、HT5、HT9综合异常布置了10条土壤剖面，以进一步对异常进行验证、确定异常位置。异常查证工作，共采集土壤样品118件，化学样53件，土壤剖面长度1.9km（图3）。具体查证工作如下：

图3 工作区异常查证工作图

针对HT1异常部署了2条土壤剖面，异常重现，且新发现石英脉一条，地表采集了化学样，捡块样品位为0.55×10-6。

HT2、HT4异常地表各部署了1条土壤剖面，异常重现，地表零星发现石英脉，延长不到40m，规模较小，捡块样品位较低。

HT3异常西侧地表部署了6条探槽，发现了Au3矿体；异常区西侧部署了3条土壤剖面，新发现含金石英脉一条，地表捡块样品Au位为0.55×10-6。

HT5异常地表施工槽探工程，并在HT5异常西侧部署了2条土壤剖面，异常重现。HT5异常区东侧发现了Au5矿体，矿体品位较高，具有一定的延伸。

HT6异常区施工了槽探工程，异常南侧新发现了Au4、Au6矿化体，品位最高为0.82×10-6。

HT7、HT8、HT10异常区由于覆盖较浅，且有前人施工的槽探工程，因此仅开展了地表检查踏勘工作，在前人施工的探槽内取样，Au品位较低，最高不到0.3×10-6。

HT9异常地表布置了1条土壤剖面，异常未重现，未发现有石英脉、蚀变带。

5 结论

（1）工作区内的Ag、Au、Mo、Sn、W元素明显要比北山地区背景值高，是区内有利成矿元素。

（2）元素相关性分析显示主成矿元素Au与Ag、Bi、Cu、As和Sb元素相关性好，主要反映了区内侵入岩、断裂构造的元素富集特征，Ag、Au矿化与断裂构造相关性较强。

（3）通过对圈定的10处综合异常进行常查证，HT1、HT3、HT5、HT6均发现矿化体，尤其是HT3、HT5异常具有进一步开展勘查工作的潜力，实现了找矿突破。