粵北梅子窩鎢礦外圍土壤地球化學(xué)找礦信息評價

嚴(yán)成文，李文鉛

（1.廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510080；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州 510640）

梅子窩鎢礦地處粵北韶關(guān)市始興縣，礦區(qū)面積5.61km2，生產(chǎn)規(guī)模21萬t/a，是我國建礦較早、生產(chǎn)規(guī)模較大的鎢礦山之一。隨著礦山大規(guī)模開采以及隨后受國際鎢業(yè)市場低價位的影響，礦山資源勘查工作基本停頓，造成20世紀(jì)90年代后期以來礦山出現(xiàn)資源危機(jī)，生產(chǎn)大規(guī)?？s減。面對礦山嚴(yán)峻的鎢礦資源不足的現(xiàn)狀，在礦區(qū)外圍尋找隱伏礦體以擴(kuò)大成礦帶規(guī)模是當(dāng)前礦產(chǎn)資源勘查的重要方向之一［1］。而土壤地球化學(xué)測量作為一種傳統(tǒng)且較為有效的勘查方法和手段［2-3］。通過對礦區(qū)外圍開展土壤化探找礦，以期提高礦山遠(yuǎn)景資源量，延長礦山服務(wù)年限，這對保障地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人員就業(yè)和社會穩(wěn)定均有重要意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)及礦化特征

粵北是著名的華南鎢礦成礦域的重要組成部分，其大地構(gòu)造位置屬于華南湘贛粵鎢礦成礦區(qū)的南部成礦帶西南段［4］。梅子窩鎢礦位于粵北山字形構(gòu)造東弧內(nèi)側(cè)的東西向構(gòu)造帶上，即九峰巖體之南，貴東巖體之北，瑤嶺復(fù)背斜的東部。

該區(qū)出露地層為寒武系、奧陶系淺變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以NE、NNE和NW向為主。區(qū)內(nèi)及周邊地區(qū)巖漿巖發(fā)育，礦區(qū)東南出露加里東期的都坑巖體，主體巖性為英安玢巖；燕山早期形成花崗閃長巖，分布于整個礦區(qū)，巖性為中粗粒花崗巖、斑狀花崗巖，多為隱伏巖體；燕山中期巖漿巖分南北兩個地區(qū)，北區(qū)以洞口山石英斑巖為代表，巖石中粗粒斑狀結(jié)構(gòu)，云英巖化強(qiáng)烈，綠泥石化普遍，南區(qū)出露于柑子園地區(qū)，為白云母花崗巖的小巖體。同時還有近東西走向的閃斜煌斑巖巖脈則侵入于礦區(qū)南側(cè)的梧桐窩斷裂中；燕山晚期形成的蓮花山巖體呈巖株產(chǎn)出，為隱伏巖體（圖1）。

圖1 梅子窩—石人嶂鎢礦區(qū)綜合地質(zhì)圖

鎢礦化主要位于觀音山、癩痢石、天平架、蕉樹窩一帶，呈NW—SE向近平行展布，礦化面積達(dá)3.2km2。1969年932隊勘探報告共圈出30個礦脈帶，43個礦體（脈）。礦體（脈）長度100～1300m，脈寬0.12～0.75m，延深42～610m。礦體WO3品位0.51％～2.98％，平均1.60％。主體礦脈傾向34～50°，傾角75～90°。

礦石類型為石英黑鎢礦型礦石；主要金屬礦物為黑鎢礦，局部富集白鎢礦、錫石、含砷黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦等；脈石礦物主要為石英，次為長石、綠柱石、螢石、電氣石、白云母等；近礦圍巖蝕變以云英巖化、硅化為主，次為絹云母化、葉臘石化、螢石化等［7］。

2 成礦條件類比分析及化探區(qū)選定

元素的遷移富集可形成區(qū)域或局部的異常，分析其異常特征，對研究成礦規(guī)律和指導(dǎo)找礦具有重要意義［5］。梅子窩礦區(qū)外圍地區(qū)植被覆蓋嚴(yán)重，基巖出露少，原生暈較難取。而土壤中元素的富集程度，可以反映原生暈的分布特征，是重要的找礦信息，因此在礦區(qū)外圍開展土壤地球化學(xué)測量有著其必要性和特殊性。

土壤地球化學(xué)測量對礦區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖等地質(zhì)特征，特別是對成礦作用的再研究是整個找礦工作的基礎(chǔ)。在對前人工作成果和礦區(qū)生產(chǎn)資料研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外地質(zhì)考察，選定礦區(qū)外圍楊梅山一帶（圖1）開展土壤地球化學(xué)測量本礦現(xiàn)采區(qū)及石人嶂礦區(qū)有相似的地層，構(gòu)造和巖漿巖等成礦、控礦特征。楊梅山一帶為寒武系、奧陶系地層，巖性為淺變質(zhì)的石英砂巖、變質(zhì)砂巖和千枚巖、板巖等。這套地層是礦區(qū)的主要含鎢沉積建造，是黑鎢礦石英脈型礦床的礦源層，楊梅山地區(qū)的深部為變質(zhì)巖覆蓋層，下部為隱伏嶂下巖體的南西延伸部分。該區(qū)段的斷裂構(gòu)造與梅子窩現(xiàn)采礦區(qū)一樣，處于北西西向梧桐窩斷裂帶、焦樹窩斷裂帶與北東向、北北東向等多組斷裂構(gòu)造疊加復(fù)合部位，這些不同走向的斷裂組成的構(gòu)造格架，形成了明顯的斷塊構(gòu)造體。根據(jù)斷塊控巖、巖塊控礦規(guī)律，斷塊隆起部位一般為多組構(gòu)造的復(fù)合地段，由于這組構(gòu)造的引裂作用，使其中間的巖塊形成了裂隙分布密集區(qū)，非常有利于容礦裂隙形成，為礦脈形成提供了儲集空間，成為脈鎢礦床產(chǎn)出的最為有利的部位。

在野外實地調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，該區(qū)西北部局部地段在出露的淺變質(zhì)巖中，見有成群成組的石英線脈標(biāo)志帶。結(jié)合上述地質(zhì)類比，最終選定在楊梅山一帶開展5km2的1∶1萬土壤地球化學(xué)測量。

3 樣品采集處理及化驗

本次工作中以100m×20m的網(wǎng)度布置采點，測線方向為正北向。以便攜式GPS衛(wèi)星定位儀輔之以羅盤和測繩定點；采樣對象為B（殘積層）土壤；并對采點及周圍的地層、巖性、構(gòu)造發(fā)育情況及地勢、采樣深度等作詳細(xì)記錄；樣品處理嚴(yán)格按照干燥—碎樣—過篩（40目）—拌勻—稱重（＞120g）—裝袋—裝箱的工序及其要求執(zhí)行，并嚴(yán)防樣品的相互污染。

本次共采集樣品2 494件，化驗分析由河北省地勘局廊坊實驗室于2008年5月完成，分析元素包括W、Sn、Mo、Bi、Ag、Au、B、Cu、Pb、Zn、F、V、As、Be，共14個元素。

4 土壤地球化學(xué)特征

通過對楊梅山地區(qū)1∶1萬土壤測量成果統(tǒng)計分析，結(jié)果見表1，該區(qū)W及其伴生元素Sn、Mo、Bi發(fā)生了明顯富集作用，平均含量較高。W平均為28.59×10-6，最高達(dá)895×10-6；Sn平均為9.73×10-6，最高達(dá)100.57×10-6；Mo平均為3.63×10-6，最高達(dá)63.01×10-6，Bi平均為3.14×10-6，最高達(dá)100.47×10-6；As平均為94.57×10-6，最高達(dá)891.06×10-6。各元素相關(guān)性系數(shù)一覽表（表2）顯示，W和Bi、As間的相關(guān)性比較強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)大于0.5；次之為元素Mo、Cu、Pb、Sn、B、V，相關(guān)系數(shù)介于0.3～0.5之間，相關(guān)性一般；其他元素的相關(guān)性則較差。這種相關(guān)性在R型聚類分析中表現(xiàn)得更為明顯（圖2）。

表1 土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 w/×10-6

表2 土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣

圖2 R型聚類分析土壤地球化學(xué)元素譜系

按照相似類比的原則，可以采用以上元素的次生暈組合圈定遠(yuǎn)景區(qū)，進(jìn)行隱伏礦體定位預(yù)測。因此，本文在擬畫出主礦元素W及其成礦伴生元素Sn、Mo、Bi單元素土壤中含量等值線圖的同時（圖3），根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)采工作面上觀測發(fā)現(xiàn)，石英礦脈中毒砂化強(qiáng)烈，甚至有毒砂化與黑鎢（根據(jù)已進(jìn)行的刻槽樣品位分析發(fā)現(xiàn)隨著強(qiáng)烈的毒砂化，鎢品位有增高的趨勢）、白鎢伴生（如石嶂礦區(qū)340m中段93#、94#、95#礦脈帶）的情況，從上述相關(guān)性分析也能看出，土壤中As與元素W的相關(guān)性較好。因此認(rèn)為，研究土壤中As元素異常分布及規(guī)模（圖3）對隱伏礦體也有重要指示意義。

通過該次對楊梅山一帶土壤地球化學(xué)測量，主成礦元素W及其成礦伴生元素分帶富集性較好，其位置總體在沿梅子窩現(xiàn)采礦區(qū)礦脈延伸方向靠近嶂下巖體一側(cè)，形態(tài)總體呈東西向、北西向，與區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造吻合，對異常區(qū)域圈定，隱伏礦體的預(yù)測及找礦遠(yuǎn)景區(qū)的確定有著重要的指示意義。但是，礦床分布受多種因素的影響，因此應(yīng)綜合分析才能圈定異常的分布。

圖3 W、Sn、Mo、Bi、As元素含量等值線

5 綜合異常圈定及評價

在本區(qū)應(yīng)用傳統(tǒng)的異常評價方法，異常下限、異常等級不易確定，應(yīng)用多元回歸進(jìn)行趨勢面分析的效果較差，不能起到圈定異常的作用。因此，本文引入環(huán)境污染評價中的地質(zhì)累積指數(shù)［6-9］（Index of Geoaccumulation，Igeo），對區(qū)內(nèi)的次生暈數(shù)進(jìn)行處理與評價。

式中：Cmn為元素m第n個樣品的土壤地球化學(xué)原始數(shù)據(jù)值；Bm為所有樣品中元素m的土壤地球化學(xué)原始數(shù)據(jù)值經(jīng)迭代剔除特高異常后的異常下限，本次研究中取二倍均值；IgeoM為元素m的地質(zhì)累積指數(shù)。

考慮到主成礦元素W及其伴生元素Sn、Mo、Bi及成礦相關(guān)性較強(qiáng)的As元素對異常的綜合影響及礦床統(tǒng)計預(yù)測中特征分析的方法，在進(jìn)行計算時采用“綜合地質(zhì)累積指數(shù)”對異常區(qū)內(nèi)的土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和評價。

綜合地質(zhì)累積指數(shù)：

為消除上列5個元素相關(guān)系數(shù)不同所造成的綜合地質(zhì)累積指數(shù)評價時產(chǎn)生“歧視”，先將各個元素的相關(guān)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)系數(shù)Im。將樣品的5種元素的含量分別與標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)Im相乘得到Cmn。

計算中考慮主成礦元素W的重要作用，其原始相關(guān)系數(shù)定為其和本身相關(guān)，即取值1，其他4個元素Sn、Mo、Bi、As原始相關(guān)系數(shù)即取其和W元素的相關(guān)系數(shù)。首先應(yīng)用式（3）、式（4）計算出標(biāo)準(zhǔn)化后的土壤地球化學(xué)原始數(shù)據(jù)值，并代入式（1）計算，得到以上5個元素的地質(zhì)累積指數(shù)。之后通過綜合地質(zhì)累積指數(shù)計算公式（2），便可以計算出各個采樣點的綜合地質(zhì)累積指數(shù)。當(dāng)綜合地質(zhì)累積指數(shù)IGEO＞0時，確定為異常［6-9］。并作出綜合地質(zhì)累積指數(shù)異常圖（圖4），圖中只保留IGEO＞0的部分。預(yù)測區(qū)內(nèi)異常區(qū)呈帶狀北西、北北西向展布。由于綜合了主成礦元素及其成礦伴生元素以及相關(guān)性較強(qiáng)元素的異常分布及規(guī)模影響，該方法所圈定的找礦遠(yuǎn)景區(qū)有著較高的可信度。

圖4 綜合地質(zhì)累積指數(shù)異常及找礦遠(yuǎn)景區(qū)圈定

由綜合地質(zhì)累積指數(shù)等值線圖可知，異常區(qū)的排列方向與區(qū)內(nèi)北西向、北北西向斷裂及控礦構(gòu)造相吻合。按照土壤地球化學(xué)找礦信息的綜合地質(zhì)累積指數(shù)、異常濃集強(qiáng)度、異常面積、元素組合特征、異常的賦存地質(zhì)環(huán)境及已有礦區(qū)地質(zhì)資料及民采資料，在本次土壤地球化學(xué)測量區(qū)內(nèi)圈定了找礦遠(yuǎn)景區(qū)三處（圖中A1、A2、B）。

A1區(qū)呈北北西向帶狀展布，該區(qū)無論是單元素含量還是綜合地質(zhì)累積指數(shù)，均形成高度濃集帶（圖3、4），同時在采樣過程中，在該區(qū)帶局部地段見民采坑道，由于受相關(guān)部門監(jiān)管，此種坑道均也廢棄，未能進(jìn)一步查證礦體存在，但可作為曾經(jīng)有礦化體（脈）出露的間接證據(jù)；A2區(qū)呈NNW向帶狀展布，該區(qū)帶元素及綜合地質(zhì)累積指數(shù)異常面積不如A1區(qū)大，但是相對連續(xù)集中，在采樣過程中，發(fā)現(xiàn)該帶區(qū)基巖出露較多，并見部分巖體中成群的石英線脈，根據(jù)“五層樓”模式，向下可能存在較大的石英礦體（脈）；因此把A1、A2兩區(qū)擬定為一級找礦遠(yuǎn)景區(qū)；B區(qū)呈點狀（面狀）展布，綜合地質(zhì)累積指數(shù)異常明顯，呈環(huán)帶狀，但是其在單元素含量等值線圖中濃集程度表現(xiàn)不一，相關(guān)程度不高，擬定為一個次級找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

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