楊少平, 劉華忠, 孔　牧, 張　華, 劉應(yīng)漢,張學(xué)君, 高順寶, 鄭有業(yè)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所, 河北廊坊 065000; 2)中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院, 湖北武漢 430074

羌塘高原典型礦區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征與區(qū)域化探掃面方法

楊少平1), 劉華忠1), 孔牧1), 張華1), 劉應(yīng)漢1),張學(xué)君1), 高順寶2), 鄭有業(yè)2)

1)中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所, 河北廊坊 065000; 2)中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院, 湖北武漢 430074

羌塘高原是目前區(qū)域化探全國掃面工作最大的空白區(qū)和地質(zhì)找礦工作的新區(qū), 這里的化探掃面和地質(zhì)找礦工作正在推進(jìn)中。水系沉積物測量是該區(qū)主要區(qū)域化探掃面方法。在羌塘高原上, 風(fēng)成沙廣布, 其粒級主要集中在–40目, 比例高達(dá)90％以上, 是影響區(qū)域化探找礦效果的最大因素。通過四個礦區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征研究發(fā)現(xiàn): 1)水系沉積物不同粒級中, 大部分礦化指示元素含量都呈不對稱的“反S”型或“U”型分布, 富集在+40目粒級和–160目粒級中。以–10～+40目為采樣粒級, 很大程度上可以消除風(fēng)成沙的干擾。2)大型礦床形成的指示元素異常沿水系遷移距離為4～8 km, 異常面積＞25 km2; 小型礦床形成的異常遷移距離1 km左右, 異常面積1 km2左右。3)確定區(qū)域化探掃面最佳技術(shù)指標(biāo)為: 采樣粒級–10～+40目;采樣密度1點/4 km2(勘查目標(biāo)定位到大型以上礦床時)或1點/km2(勘查目標(biāo)定位到小型以上礦床時)。

羌塘高原; 水系沉積物; 地球化學(xué)特征; 區(qū)域化探方法

羌塘高原位于青藏高原腹地。分布在岡底斯—念青唐古拉山脈以北, 昆侖山脈以南, 東迄東經(jīng)91°左右的內(nèi)、外流區(qū)分水嶺一線, 西止于國境線, 南北最寬760 km, 東西長約1200 km, 面積59.70萬km2,占青藏高原總面積的1/4(李明森, 2000; 王景升等, 2010)。行政區(qū)劃主要隸屬西藏自治區(qū)那曲與阿里兩地區(qū)管轄。這里是青藏高原最大的內(nèi)流區(qū), 亦是中國第二大湖區(qū), 世界海拔最高的內(nèi)陸湖區(qū)(圖1)。

羌塘高原是目前區(qū)域化探全國掃面工作最大的空白區(qū)和地質(zhì)找礦工作的新區(qū), 地質(zhì)找礦工作程度很低。全國19個重要成礦區(qū)帶之一的班公湖—怒江成礦帶的主體位于羌塘高原之中。這里的化探掃面和地質(zhì)找礦工作正在推進(jìn)中。選擇適應(yīng)這里地球化學(xué)景觀條件的區(qū)域化探掃面方法技術(shù), 對于這里地質(zhì)找礦重大突破、為國家提供資源戰(zhàn)略接替基地具有十分重要的意義。

區(qū)域化探全國掃面方法主要采用水系沉積物測量, 方法技術(shù)的核心是最佳采樣粒級(謝學(xué)錦等, 2009; 冷福榮等, 2009)和采樣密度的確定; 羌塘高原也不例外。在羌塘高原的景觀條件下, 由于跨流域風(fēng)成沙的摻入, 對以匯水盆地內(nèi)基巖風(fēng)化物質(zhì)為采樣對象的水系沉積物測量的地質(zhì)找礦效果產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。確定最佳采樣粒級的關(guān)鍵是排除廣泛分布的風(fēng)成沙的影響。

在羌塘高原上, 風(fēng)成沙的主要粒級為–40目,重量占比高達(dá)91.08％; –40目粒級段風(fēng)成沙中同時出現(xiàn)多數(shù)成礦指示元素的最低含量; 僅在–100目粒級中出現(xiàn)相對高含量(一般高于區(qū)域背景巖石, 但仍大大低于礦化蝕變體中相應(yīng)元素的含量)。表明羌塘高原風(fēng)成沙對水系沉積物測量的干擾主要出現(xiàn)在–40目粒級段, 以大幅度降低相應(yīng)粒級段水系沉積物中有關(guān)元素含量水平和扭曲地球化學(xué)分布模式為特點(張華等, 2004; 楊少平等, 2006)。

本次研究選擇羌塘高原中部到南部的改則縣多不雜超大型斑巖型銅礦床、安多縣美多大型火山沉積噴流層控型銻礦床、措勤縣住浪熱液型銀銅礦點和昂仁縣朱諾超大型斑巖型銅礦床等四個不同類型、不同規(guī)模的礦床, 開展了礦區(qū)水系沉積物地球化學(xué)特征及其對區(qū)域化探方法技術(shù)選擇意義的試驗研究工作。試驗區(qū)位于岡底斯—念青唐古拉和羌南兩個微陸塊中(芮宗瑤等, 2004), 其中多不雜和美多兩個試驗區(qū)屬班公湖—怒江成礦帶、朱諾試驗區(qū)屬岡底斯礦帶的西延部分(圖1)。在4個試驗區(qū)中, 3個都可見到大量堆積的風(fēng)成沙小丘或平沙地; 只有朱諾礦區(qū)的風(fēng)成沙影響比較小, 沒有明顯的風(fēng)成沙堆積現(xiàn)象。

圖1　研究區(qū)地理位置、水系和構(gòu)造背景(據(jù)中國地圖出版社, 1990; 陳傳友等, 1989;王景升等, 2010; 芮宗瑤等, 2004)Fig. 1　Location, drainage and tectonic background of the study area (modified after SinoMaps Press, 1990; CHEN et al., 1989; WANG et al., 2010; RUI et al., 2004)

1　研究區(qū)概況

1.1羌塘高原景觀特征

羌塘高原氣候寒冷、干燥; 年均溫度低于0℃; 1964年曾在班戈測得–42.9℃的最低溫度紀(jì)錄; 每年10月至翌年5月為冰凍期, 多年凍土分布很廣。年均降水量50～400 mm, 集中于夏季的7—8月, 干濕季分明, 多為雪、霰、雹等固態(tài)降水。蒸發(fā)強(qiáng)度＞1800 mm, 年平均干燥度指數(shù)1.6～20.0。因氣候干燥,只在海拔6000 m以上高峰(如阿木崗、木嘎崗日)有小規(guī)模的大陸性冰川。5月為風(fēng)季, 風(fēng)力強(qiáng)勁(3～8級),在黑阿公路沿線的大風(fēng)帶, 年均風(fēng)速大于17 m/s,大風(fēng)日約200 d。年日照數(shù)2800～3400 h, 光照充足;但是高原地面反射率達(dá)40％以上, 地面實際獲得太陽輻射不多(中國科學(xué)院青藏高原綜合科學(xué)考察隊, 1984; 王越, 1988; 王景升等, 2010)。

羌塘高原地勢西北高, 東南低, 地面海拔高度為4600～5100 m, 高差為200～500 m。除北部唐古拉山主脊一帶相對高差較大以外, 主要由低山緩丘、湖盆寬谷組成, 起伏和緩; 屬于高寒湖沼丘陵景觀區(qū)。地貌類型主要由冰川、冰緣作用所形成。水系較為發(fā)育, 主要為內(nèi)流水系, 流入咸水湖或鹽湖,構(gòu)成內(nèi)流湖區(qū); 在西南緣有少量外流水系, 流入印度洋, 構(gòu)成外流河區(qū)(見圖1)。植被不發(fā)育, 為稀疏的高寒草原, 以紫花針茅、藏羊茅和高山嵩草等為主(李明森, 2000; 王景升等, 2010)。

1.2試驗區(qū)礦(化)體類型及指示元素

多不雜為超大型斑巖型銅礦床(李清波等, 2012), 目前已經(jīng)控制的銅資源量超過400萬噸, 品位0.46％～1.13％; 伴生金資源量超過110 t, 品位0.15～0.26 g/t(祝向平等, 2012)。在礦化花崗斑巖中,主礦化元素Cu、Au的含量超過背景巖石(表1中P7-1,石英砂巖)1～2個數(shù)量級, Ag、Mo、W三元素含量超過背景巖石一個數(shù)量級以上, Cd、Pb、Zn、Bi等四元素含量也超過背景巖石一倍到一個數(shù)量級以上。顯示上述9元素構(gòu)成礦體主要指示元素。

表1　多不雜銅礦區(qū)礦體和背景巖石中元素含量表Table 1　Element values of the orebody and background rock in the Duobuza copper ore district

美多銻礦床為大型火山沉積噴流層控型銻礦床, 由I、Ⅱ號礦體組成, 產(chǎn)于上三疊統(tǒng)土門格拉群火山巖組之中, 呈似層狀分布于硅質(zhì)巖和角礫凝灰?guī)r中; 以浸染狀銻礦石為主, Sb品位0.7％～8％; 發(fā)育有近等距分布的NNE向的特富塊狀礦脈, Sb品位可達(dá)15％～50％(黃衛(wèi), 2002)。在礦區(qū)的蝕變構(gòu)造角礫巖中, Sb、Hg、As、Au四元素含量高出背景巖石(表2中XZMP3-4)一個數(shù)量級以上, W、Mo兩元素含量高出背景巖石1～4倍(表2)。表明上述六元素構(gòu)成了礦床特征指示元素。

表2　美多銻礦區(qū)構(gòu)造蝕變巖和背景巖石中元素含量表Table 2　Element values of the tectonic altered rock and background rock in the Meiduo antimony ore district

朱諾是迄今為止國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的品位最富的超大型斑巖銅礦床, 主礦體Cu I的氧化礦體(厚200 m) Cu平均品位1.1％, 硫化礦體平均品位Cu 0.53％、Ag 3.67 g/t(鄭有業(yè)等, 2006; 李清波等, 2012)。在礦化花崗斑巖和無礦花崗斑巖中, 各元素含量具有明顯差別, 主礦化元素Cu含量高出無礦花崗斑巖15倍以上; Mo、W、Ag、Au、As、Sb、Zn等7元素含量也都高出無礦花崗斑巖一倍以上(表3)。由此可以確定以上8個元素為礦床特征指示元素。

表3　朱諾銅礦區(qū)礦體和背景巖石中元素含量表(據(jù)高順寶等, 2014)Table 3　Element values of the orebody and background rock in the Zhunuo copper ore district(after GAO et al., 2014)

住浪為僅做過地表礦點檢查的銀銅礦點, 礦化露頭很小, 東西長約300 m, 寬幾十厘米到約2 m。銀銅礦化主要產(chǎn)在構(gòu)造破碎帶中, 與后期構(gòu)造熱液活動有關(guān); 原巖為泥灰?guī)r和安山巖。在礦(化)體中,主礦化元素Ag、Cu含量是未見礦化構(gòu)造破碎帶(表4中ZP3-1)的1～3個數(shù)量級, As、Sb兩元素的含量達(dá)到1～2個數(shù)量級, Au、Bi兩元素的含量達(dá)到1個數(shù)量級, Pb、Zn、Hg三元素的含量達(dá)到2～5倍(表4)。表明上述元素組成了礦化主要指示元素組合。

表4　住浪銀銅礦區(qū)礦(化)體、蝕變巖和背景巖石中元素含量表Table 4　Element values of the orebody, altered rock and background rock in the Zhulang silver-copper ore district

2　樣品采集、加工和分析

水系沉積物研究采樣點主要布置在長＞1 km的一級水系溝口和二級水系內(nèi), 三級和四級水系布置控制樣(圖2)。樣品采自(干溝)流水線上, 在21個采樣點(其中多不雜6個、住浪3個、朱諾9個、美多3個)上, 采集水系沉積物研究樣品144件。

圖2　研究樣品采樣點位置圖Fig. 2　Locations of the stream sediment sampling pointsA-多不雜銅礦區(qū); B-美多銻礦區(qū); C-住浪銀銅礦區(qū); D-朱諾銅礦區(qū)A-Duobuza copper mining area; B-Meiduo antimony mining area; C-Zhulang silver-copper mineral occurrence area; D-Zhunuo copper mining area

考慮到測區(qū)降水分布的不均勻性造成的沖洪積物代表性偏差的現(xiàn)狀, 采樣時選擇在現(xiàn)代流水線上、沖洪積物成分復(fù)雜、大小顆粒混雜的部位、樣點30～50 m范圍內(nèi)、橫切河道、多點采集、組合成樣。當(dāng)出現(xiàn)多條河道或辮流時, 在多條河道里采集,組合成樣。在每個采樣點上, 均下挖20～30 cm, 上下混合采樣。

樣品加工流程為: 用不銹鋼套篩篩分為–4～+10目、–10～+20目、–20～+40目、–40～+60目、–60～+80目、–80～+160目、–160目。

樣品送中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所中心實驗室, 用無污染碎樣設(shè)備碎至–200目,用原子吸收、原子熒光和ICP-MS測試Au、Ag、As、Sb、Hg、Bi、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、Co、W、Mo、Mn、CaO、K2O、Na2O等19個元素(氧化物)。

3　水系沉積物地球化學(xué)特征

下文從水系沉積物各粒級重量分配、元素分布、異常遷移距離、與風(fēng)成沙干擾的關(guān)系等角度討論。

3.1水系沉積物粒級分配特征

在四個試驗研究區(qū)的水系沉積物樣品中, 不同粒級物質(zhì)重量分配呈現(xiàn)兩大特點(表5): ①各試驗區(qū)均出現(xiàn)了兩個峰值: 第一個峰值出現(xiàn)在–20～+40目, 重量達(dá)到20.1％～33.88％, 第二個峰值出現(xiàn)在–80～+160目, 重量達(dá)到14.06％～19.99％。②+40目粒級的重量占到45％以上。表明, 不管選擇哪個采樣粒級段, 都不會出現(xiàn)采樣困難, 為選擇最佳采樣粒級提供了良好的自然條件。

表5　羌塘高原水系沉積物粒級重量分配表(％)Table 5　Weight distribution(％) of the stream sediment fractions in the Qiangtang Plateau

3.2水系沉積物中元素分布特征

3.2.1水系沉積物不同粒級中元素分布特征

3.2.1.1多不雜銅礦區(qū)

在多不雜大型斑巖型銅礦區(qū), 水系沉積物不同粒級中, 元素含量分布從粗粒到細(xì)粒呈現(xiàn)以下特點(圖3): ①礦床主成礦元素Cu、Au的含量分布基本呈不對稱的反“S”型, 在+40目和–160目兩端粒級段元素含量呈高或較高; 一般在–40～+160目, 元素含量達(dá)到最低值或次低值; 礦床主要指示元素Mo、W、Ag等的含量分布特征與主成礦元素一致; 礦床次要指示元素Cd、Pb、Zn、Bi和礦床其它指示元素As、Sb、Co、CaO等含量分布也具有與主成礦元素類似的特點。②礦化指示元素Hg和蝕變指示元素Na2O兩個元素與眾不同, 從粗粒到細(xì)粒, 基本上呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢, 在–60目以下各粒級段出現(xiàn)富集。③蝕變指示元素K2O, 從粗粒到細(xì)粒, 出現(xiàn)持續(xù)下降趨勢, 在+40目粒級段富集。

上述特點表明, 在多不雜礦區(qū), 對于主成礦元素和大部分礦床指示元素來說, 在–40～+160目粒級段水系沉積物中元素含量的明顯降低, 與風(fēng)成沙的摻入、使元素含量被不斷“稀釋”有關(guān); 從而構(gòu)成了風(fēng)成沙干擾的主要粒級段。根據(jù)野外觀察, +40目粒級段多由與礦化和蝕變有關(guān)的巖屑組成, 研究獲得的相對高含量也表明這個粒級段基本上反映了測區(qū)基巖地質(zhì)礦化的地球化學(xué)特征。–160目粒級段出現(xiàn)的高含量主要是在表生環(huán)境下風(fēng)力分選和粘土吸附綜合作用的結(jié)果。礦化指示元素Hg和蝕變指示元素Na2O含量隨粒級變細(xì)持續(xù)升高主要是粘土吸附作用所致。

試驗表明, 在多不雜礦區(qū)及類似景觀條件下,開展水系沉積物測量時, 采集–4～+40目粒級物質(zhì)可以消除風(fēng)成沙的干擾, 獲取到比較客觀的測區(qū)地球化學(xué)規(guī)律, 有利于發(fā)現(xiàn)找礦信息?？紤]到區(qū)域化探樣品只有200 g, 粒級越粗, 代表性將越差; 為了進(jìn)一步提高樣品的代表性, 可以將–10～+40目作為水系沉積物測量的最佳采樣粒級。

3.2.1.2美多銻礦區(qū)

在美多大型銻礦區(qū), 水系沉積物不同粒級中,從粗粒到細(xì)粒, 元素含量分布特征如下(圖4): ①包括主成礦元素Sb和礦化指示元素As、Au、W在內(nèi)的大多數(shù)元素含量的分布基本呈不對稱的反“S”型分布。在+60目粒級段出現(xiàn)元素含量明顯高值, 達(dá)到最低點一倍以上; 在–80～+100目粒級段出現(xiàn)元素含量最低點, 在–100目粒級段略有抬升。②礦化指示元素Hg呈不對稱的“U”型分布, 主要富集在–60目的細(xì)粒級中。③與礦化無關(guān)的Ag則出現(xiàn)近似正態(tài)分布特征, 最高值出現(xiàn)在–40～+60目粒級段。在這里可以獲得與多不雜礦區(qū)基本一致的結(jié)論。

圖3　西藏改則縣多不雜銅礦區(qū)水系沉積物不同粒級中元素含量分布曲線(樣品數(shù)=6)Fig. 3　Element values distribution of different particle sizes of stream sediments in the Duobuza copper mining area, Gerze County, Tibet (sample number = 6)橫坐標(biāo)為粒級號: 1- ?4～+10目; 2- ?10～+20目; 3- ?20～+40目; 4- ?40～+60目; 5- ?60～+80目; 6- ?80～+160目; 7- ?160目X-coordinate is the serial number for particle fraction, in which: 1- ?4～+10 mesh; 2- ?10～+20 mesh; 3- ?20～+40 mesh; 4- ?40～+60 mesh; 5- ?60～+80 mesh; 6- ?80～+160 mesh; 7- ?160 mesh

圖4　西藏安多縣美多銻礦區(qū)水系沉積物不同粒級中元素含量分布曲線(樣品數(shù)=3)Fig. 4　Element values distribution of different particle sizes of stream sediments in the Meiduo antimony mining area in Amdo County, Tibet (sample number = 3)橫坐標(biāo)為粒級號: 1- ?10～+20目; 2- ?20～+40目; 3- ?40～+60目; 4- ?60～+80目; 5- ?80～+100目; 6- ?100目X-coordinate is the serial number for particle fraction, in which: 1- ?10～+20 mesh; 2- ?20～+40 mesh; 3- ?40～+60 mesh; 4- ?60～+80 mesh; 5- ?80～+100 mesh; 6- ?100 mesh

3.2.1.3朱諾銅礦區(qū)

在朱諾大型斑巖型銅礦區(qū), 不同粒級水系沉積物中, 包括主礦化元素Cu和礦化指示元素Mo、W、Au、Ag、As、Sb、Zn在內(nèi)的大部分元素的含量, 從粗粒到細(xì)粒, 都呈現(xiàn)不對稱的“U”分布, 高含量出現(xiàn)在+20目和–60目粒級段, 最高含量出現(xiàn)在–160目粒級中; 最低含量多出現(xiàn)在–20～+60目粒級中,以W、Cd、Zn、Mo四元素表現(xiàn)比較典型。從粗粒到細(xì)粒, 礦化指示元素Co基本上呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢, 最高含量亦出現(xiàn)在–160目粒級中; 而礦化指示元素K2O完全相反, 呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢, 最高含量出現(xiàn)在–4～+10目粒級中(圖5)。

圖5　西藏昂仁縣朱諾銅礦區(qū)水系沉積物不同粒級中元素含量分布曲線(樣品數(shù)=9)Fig. 5　Element values distribution of different particle sizes of stream sediments in the Zhunuo copper mining area in Ngamring County, Tibet (sample number = 9)橫坐標(biāo)為粒級號: 1- ?4～+10目; 2- ?10～+20目; 3- ?20～+40目; 4- ?40～+60目; 5- ?60～+80目; 6- ?80～+160目; 7- ?160目X-coordinate is the serial number for particle fraction, in which, 1- ?4～+10 mesh; 2- ?10～+20 mesh; 3- ?20～+40 mesh; 4- ?40～+60 mesh; 5- ?60 ～+80 mesh; 6- ?80～+160 mesh; 7- ?160 mesh

朱諾礦區(qū)水系沉積物各粒級段元素分布特點表明, 這里存在著較之多不雜和美多礦區(qū)要強(qiáng)很多的化學(xué)風(fēng)化作用, 在常年流水作用下, 更多的巖屑被分解氧化, 發(fā)生表生富集, 造成大部分礦化指示元素含量在–40目各粒級段中不斷出現(xiàn)抬升的現(xiàn)象。同時, 這里風(fēng)成沙的干擾相對較小, 風(fēng)成沙物質(zhì)的摻入作用不明顯。因此, 朱諾礦區(qū)水系沉積物不同粒級中元素分布基本上是自然流水沖刷作用產(chǎn)生的結(jié)果。

以上討論表明, 在朱諾地區(qū)開展水系沉積物測量, 選擇哪個粒級都可以獲得有效的地球化學(xué)找礦信息; 從實現(xiàn)整個景觀區(qū)化探掃面數(shù)據(jù)無縫拼接的要求出發(fā), 以采用–10～+40目粒級為宜。這樣可以避免由于不同粒級元素含量水平的系統(tǒng)差異造成的系統(tǒng)誤差, 使大區(qū)域數(shù)據(jù)整體拼接產(chǎn)生困難。

在住浪銀銅礦區(qū)獲得了與多不雜銅礦區(qū)類似的成果。

綜上所述, 在羌塘高原的景觀條件下, 開展水系沉積物測量的最佳采樣粒級宜選擇–10～+40目粒級段, 這樣可以最大限度地排除廣泛分布的風(fēng)成沙的干擾, 并增加樣品的代表性, 獲得符合測區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)實際分布狀況的地球化學(xué)資料。

3.2.2水系沉積物不同采樣粒級中礦化指示元素異常特征

水系沉積物中元素遷移距離是區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查中選擇合理采樣密度的基礎(chǔ), 針對不同規(guī)模的礦床, 開展了相應(yīng)的研究。多不雜、朱諾和美多作為大型礦床的代表, 住浪作為礦點(小型礦床)的代表。

3.2.2.1多不雜銅礦區(qū)

在多不雜銅礦區(qū)水系沉積物中, 6個元素遷移距離研究點分別位于不同級別的水系中: DSL6處在一級水系溝口, DSL5和DSL4依次處在二級水系中下游和溝口, DSL3、DSL2、DSL1依次處在三級水系中游到下游(圖2A)。

在多不雜礦區(qū)水系沉積物不同粒級中, 礦化指示元素Cu、Au、Mo、Ag、W、Cd、As、Sb、Bi、Pb、Zn、Co、K2O均有強(qiáng)弱不等的異常出現(xiàn), 指示礦床的存在。

對于主成礦元素Cu來說, 在大于+40目的三個粒級段中, Cu異常沿水系遷移距離均＞8.9 km, 延伸到三級水系的下游(DSL1); 控制面積＞25 km2。異常濃集中心與礦床產(chǎn)出位置高度吻合(圖6A, B, C)。在–40～+60目和–160目兩個粒級段中, Cu異常沿水系遷移距離縮短到4.4 km, 異常延伸到進(jìn)入三級水系上游(DSL3), 控制面積約20 km2(圖6D, G)。在–60～+80目和–80～+160目兩個粒級段中, Cu異常沿水系遷移距離進(jìn)一步縮短為約2.4 km, 終止在二級水系的溝口(DSL4), 進(jìn)入三級水系以后, 異常消失;控制面積約10 km2; 異常濃集中心與礦床產(chǎn)出位置吻合, 但2級水系中異常濃度降低一個級次(圖6E, F)。

在不同粒級水系沉積物中, 主礦化元素Au沿水系遷移距離與Cu基本上一致。而主要礦化指示元素Mo、W、Ag沿水系的遷移距離各不相同。①尾部暈元素Mo在各粒級中均遷移較短, 其中在+40目3個粒級段的遷移距離為4.4 km, 異常延伸到三級水系上游(DSL3), 其它粒級段中, 異常遷移距離約2.4 km, 終止在二級水系的溝口(DSL4), 進(jìn)入三級水系以后, 異常消失。②頭部暈元素W在–4～+40目三個粒級和–160目粒級段中, 異常遷移距離均＞8.9 km, 延伸到三級水系的下游; 在–40～+60目粒級段遷移距離為6.5 km, 異常延伸到進(jìn)入三級水系以后(DSL2); 在–60～+160目兩個粒級段, 遷移距離縮短到4.4 km, 終止在三級水系上游(DSL3)。③頭部暈元素Ag元素在+60目4個粒級段的遷移距離均＞8.9 km, 延伸到三級水系的下游; 在–60目三個粒級段遷移距離縮短到4.4 km,異常延伸到三級水系上游(DSL3)。

圖6　西藏改則縣多不雜銅礦區(qū)水系沉積物不同粒級中Cu元素異常圖Fig. 6　Copper anomaly map of different particle sizes of stream sediments in the Duobuza copper mining area in Gerze County, TibetA- –4～10目; B- –10～20目; C- –20～40目; D- –40～60目; E- –60～80目; F- –80～160目; G- –160目A- –4～10 mesh; B- –10～20 mesh; C- –20～40 mesh; D- –40～60 mesh; E- –60～80 mesh; F- –80～160 mesh; G- –160 mesh

其它礦化指示元素Cd、As、Sb、Bi、Pb、Zn、Co等獲得了與Mo類似的結(jié)果。只有Hg一個元素富集在–160目粒級段, 異常延伸3.8 km(DSL5至DSL3), 其它粒級段均無異常顯示。

綜上, 對于多不雜這樣位于二級水系中游的大型礦床的地球化學(xué)勘查, 采集+40目粒級的水系沉積物時, 采用1點/4 km2的采樣密度會獲得具有明顯濃集中心的異常, 肯定不會漏掉礦床; 放稀到1點/16 km2的采樣密度也可以獲得具有找礦意義的異常, 但異常強(qiáng)度會大大降低。

3.2.2.2美多銻礦區(qū)

在美多銻礦區(qū)水系沉積物中, 元素遷移距離研究點3個(圖2B), 分別位于不同級別的水系中, 二級水系中游為XZMS1、溝口為XZMS2, 三級水系中游為XZMS3。

礦區(qū)水系沉積物不同粒級中, 主要礦化指示元素Sb、Hg、As、Ag、Pb、Zn均有強(qiáng)弱不同的異常指示礦床的存在。這些異常的發(fā)育特點示于表6中。從中可見: ①對于主礦化元素Sb來說, 在大于+60目的三個粒級段中, 異常遷移距離均＞8.3 km, 延伸到三級水系的中游(XZMS3); 控制面積＞25 km2; 但異常強(qiáng)度在進(jìn)入三級水系后迅速衰減成弱異常。其它粒級段中, 異常遷移距離約3 km, 終止在二級水系中(XZMS1點下游); 控制面積僅4 km2。②礦化指示元素As、Pb的異常范圍與Sb基本一致。③礦化指示元素只有Hg一個元素在–10～+20目和–100目兩個粒級段中異常延伸＞8.3 km, 進(jìn)入三級水系中游(XZMS3); 控制面積＞25 km2; 且在–160目粒級段極大的富集。其它粒級段異常均中斷在二級水系中(XZMS1點下游); 控制面積僅4 km2; 異常強(qiáng)度衰減迅速。④礦化指示元素Ag在–40～+80目兩個粒級段的遷移距離＞8.3 km, 延伸到三級水系的中游(XZMS3); 控制面積＞25 km2; 在其它粒級段異常遷移距離縮短到3 km, 終止在二級水系中(XZMS1點下游); 控制面積4 km2。⑤Zn元素在+60目三個粒級段中異常遷移距離＞5 km, 其它粒級段基本上無異常顯示。

綜上, 在位于2級水系上游的美多銻礦區(qū)可以獲得與多不雜銅礦區(qū)類似的結(jié)論, 采集+40目粒級的水系沉積物時, 采用1點/4 km2的采樣密度會獲得具有明顯濃集中心的異常; 放稀到1點/8 km2的采樣密度仍然有異常存在, 但異常強(qiáng)度會大大降低(Hg例外)。

3.2.2.3朱諾銅礦區(qū)

在朱諾銅礦區(qū)水系沉積物中, 元素遷移距離研究點9個, 分別位于不同級別的水系中, 由于礦區(qū)緊鄰四級水系, 樣點分布與其它礦區(qū)有所不同: ZNSL1位于大于2 km的一級水系下游, ZNSL2至ZNSL9均位于四級水系中上游區(qū)段。即流經(jīng)礦體的一級水系直接匯入4級水系的中上游區(qū)段(圖2D)。

表6　西藏安多縣美多銻礦區(qū)主要指示元素在水系沉積物不同粒級中的遷移距離Table 6　Abnormal migration distance of the main indicator elements in stream sediment particle size in the Meiduo antimony mineralization area in the Anduo County, Tibet

圖7　西藏昂仁縣朱諾銅礦區(qū)水系沉積物不同粒級中Cu元素異常圖Fig. 7　Copper anomaly map of different particle sizes of stream sediments in the Zhunuo copper mining area of Ngamring County, TibetA- –4～10目; B- –10～20目; C- –20～40目; D- –40～60目; E- –60～80目; F- –80～160目; G- –160目A- –4～10 mesh; B- –10～20 mesh; C- –20～40 mesh; D- –40～60 mesh; E- –60～80 mesh; F- –80～160 mesh; G- –160 mesh

在礦區(qū)水系沉積物不同粒級中, 主礦化元素Cu異常濃集中心均位于已知主礦體下方的1級水系下游, 異常濃度達(dá)到＞160 μg/g, 控制面積僅有約1 km2; 進(jìn)入4級水系以后, 異常迅速衰減為弱異常。在大于+40目的三個粒級段中, Cu異常遷移距離大約5.5 km左右; 控制面積＞25 km2。在–40目各粒級段中類似, 且遷移距離有不同程度的延伸, 最大可達(dá)8 km (–160目中); 控制面積擴(kuò)大到＞45 km2(圖7)。頭暈元素Ag和尾暈元素Mo異常發(fā)育特征與Cu類似; 還有Cd、As、Sb、Pb、Zn、Co、Cr、Ni、K2O、CaO等元素亦如此。頭暈元素W在–4～+40目各粒級段中與Cu類似; 而在–80目粒級中,于7、8、9三個點上含量升高, 異常有加強(qiáng)的趨勢;異常遷移距離增加到＞8 km, 控制面積加大到＞45 km2。頭暈元素Au和尾暈元素Bi異常的規(guī)律性不強(qiáng), 只有斷續(xù)的異常顯示。礦化指示元素Hg則主要在–160目粒級段有異常顯示, 延伸7.5 km左右(ZNSL1至ZNSL8), 控制面積＞45 km2; 其它粒級段僅有零星異常顯示。

綜上, 在朱諾銅礦區(qū)可以獲得如下結(jié)論: 采集不同粒級段的水系沉積物, 采用1點/4 km2的采樣密度(一般情況下, ZNSL1點上都會布樣)都可以獲得＞160 μg/g濃度的Cu和一定濃集程度的Mo、W、Ag、Bi等礦化指示元素異常, 明確指出朱諾礦床的存在;采樣密度放稀到1點/8 km2時, 礦區(qū)將只出現(xiàn)礦化指示元素的弱異常, 難以明確指出朱諾礦床的存在。

3.2.2.4住浪銀-銅礦區(qū)

在住浪銀銅礦區(qū), 考慮到這里礦化規(guī)模很小, 3個水系沉積物異常遷移距離研究點均位于1級水系中(圖2C)。各粒級段主要礦化指示元素異常特征如下: ①在各粒級段中, 主礦化元素Ag、Cu和礦化指示元素Sb異常遷移距離均大于1.1 km, 控制匯水域面積1.27 km2。②礦化指示元素Pb異常在–10目各粒級段中, 遷移距離均為0.85 km, 截止在ZSL2點,控制匯水域面積1.08 km2; 在–4～+10目粒級中無異常顯示。③礦化指示元素Zn和Ni異常在+40目三個粒級段中延伸0.85 km左右,截止在ZSL2點, 控制匯水域面積1.08 km2; 在–80目粒級段基本上無異常顯示。④礦化指示元素Hg異常主要出現(xiàn)在–160目粒級中, 遷移距離大于1.1 km, 控制匯水域面積1.27 km2; 其它粒級段僅出現(xiàn)零星弱異常。⑤礦化指示元素Au和W僅在+20目粒級段中出現(xiàn)弱異常,遷移距離0.5 km, 控制匯水域面積0.56 km2, 其它粒級段基本上無異常顯示。

綜上, 住浪銀銅礦區(qū)可以獲得如下結(jié)論, 對于小型礦床來說, 采用1點/km2的采樣密度會獲得一定強(qiáng)度的多元素組合異常; 進(jìn)一步放稀采樣密度有漏掉小型礦床的風(fēng)險。故對找礦目標(biāo)確定在小型以上礦床的勘查工作來說, 需采用1點/km2的采樣密度。

通過以上四個研究區(qū)成果討論, 可以得出如下結(jié)論: ①在羌塘高原開展區(qū)域化探掃面時, 對于大多數(shù)元素來說, 采用–4～+40目的水系沉積物測量可以完全消除風(fēng)成沙的干擾; 為了增加樣品的代表性,最佳采樣粒級可以選定為–10～+40目。②在找礦目標(biāo)確定在小型以上礦床時, 水系沉積物測量的采樣密度應(yīng)該是1點/km2; 在找礦目標(biāo)確定在大型以上礦床時, 水系沉積物測量的采樣密度可以放稀到1點/4 km2; 同時應(yīng)該特別重視多元素組合弱異常找礦意義的識別, 避免漏掉瀕臨四級水系的大型礦床, 如朱諾大型斑巖銅礦床。

4　結(jié)論

通過本次研究, 可以獲得如下結(jié)論:

(1)在羌塘高原的景觀條件下, 采用水系沉積物測量可以準(zhǔn)確地圈定出不同規(guī)模、不同礦種礦床引起的地球化學(xué)異常, 提供可靠的找礦地球化學(xué)信息。

(2)羌塘高原水系沉積物中, 不同粒級(從粗到細(xì))中元素含量分布呈現(xiàn)兩大特點: ①多數(shù)元素含量呈不對稱的反“S”字型或“U”型分布; 在+40目和–160目粒級段元素含量呈高或較高含量; 在–60～+160目粒級段, 元素含量出現(xiàn)最低值。②僅Hg、CaO、Na2O三個元素呈持續(xù)上升趨勢。同時, 采集–10～+40目粒級段, 可完全排除無處不在的風(fēng)成沙干擾, 異常元素組合與礦床最接近, 大部分礦化指示元素都在礦區(qū)圈定出具有明顯找礦意義的異常。因此, 水系沉積物測量最佳采樣粒級為–10～+40目。而且, –10～+40目粒級重量占比達(dá)到30％以上, 選擇其作為采樣粒級, 不會出現(xiàn)采樣困難。

(3)在羌塘高原的景觀條件下, 主要礦化指示元素異常沿水系遷移距離為: 在+40目水系沉積物中,大型礦床形成的異?？梢赃w移5.5～8.9 km, 異常面積＞25 km2; 小型礦床或礦點形成的異?？梢赃w移0.5～1.1 km, 異常面積1 km2左右。因此, 以尋找小型以上礦床為勘查目標(biāo)的地球化學(xué)調(diào)查工作(1:5萬),最佳采樣密度1點/km2, 采樣點主要布置在一級和二級水系中; 以尋找大型以上礦床為勘查目標(biāo)的區(qū)域化探掃面工作(1:25萬), 最佳采樣密度為1點/4 km2。采樣點主要布置在長＞1 km的一級水系溝口和二級水系內(nèi), 三級和四級水系布置控制樣。

(4)考慮到羌塘高原降水分布不均勻性造成的沖洪積物代表性較差的現(xiàn)狀, 采樣時選擇在現(xiàn)代流水線上、沖洪積物成分復(fù)雜、大小顆?；祀s的部位、樣點30～50 m范圍內(nèi)、橫切河道、多點采集、組合成樣。當(dāng)出現(xiàn)多條河道或辮流時, 在多條河道里采集組合樣。在每個采樣點上均下挖20～30 cm, 上下混合采樣。

致謝: 審稿人對文章初稿提出的建議和意見使作者受益匪淺、對完善文稿十分重要, 在此致以誠摯的感謝！

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Geochemical Characteristics of Stream Sediments and Regional Geochemical Survey Methods in the Qiangtang Plateau

YANG Shao-ping1), LIU Hua-zhong1), KONG Mu1), ZHANG Hua1), LIU Ying-han1), ZHANG Xue-jun1), GAO Shun-bao2), ZHENG You-ye2)
1) Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 065000; 2) Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan, Hubei 430074

The Qiangtang Plateau is the largest area not covered by the RGNR (Regional Geochemistry-National Reconnaissance Program) and also a new working area of the geological prospecting work, where the geochemical exploration scanning work and geological prospecting work are in advance. Stream sediment survey is the main method of the RGNR. In the Qiangtang Plateau, Aeolian sand deposit is widespread, and more than 90％ fragment sizes of this kind of sand are concentrated in –40 meshes, which is the major factor influencing the prospecting effect of the RGNR. Some conclusions have been reached on the basis of the study of the geochemical characteristics of stream sediments in four ore districts: 1) Stream sediments have different fraction sizes, and most of the mineralization-indicating elements exhibit asymmetric “inversed S” type or “U” type distribution and are concentrated in the –40 mesh fraction and +160 mesh fraction. With –10 ～ +40 mesh as the sampling fraction, the interference of the eolian sand can be eliminated to a great extent. 2) For the large ore deposit, the migration distance of the indicator element anomaly is 4～8 km along the stream systems, with the anomalous area being ＞25 km2; for the small ore deposit, the migration distance is about 1 km, and the anomalous area is 1 km2or so. 3) The best technical criteria for the identification of the RGNR are as follows: the samplingfractions are –10 ～ +40 mesh, the sampling density is 1/4 km2(exploration targeted at large or superlarge deposits) or 1/km2(exploration targeted at small deposits).

Qiangtang Plateau; stream sediments; geochemical characteristics; regional geochemical survey methods

P596; P595

A

10.3975/cagsb.2015.03.11

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(編號: 200220130001; 12120113101200)資助。

2014-10-10; 改回日期: 2014-12-28。責(zé)任編輯: 張改俠。

楊少平, 男, 1953年生。碩士, 研究員。長期從事勘查地球化學(xué)基礎(chǔ)理論和方法技術(shù)研究工作。通訊地址: 065000, 河北省廊坊市金光道84號。E-mail: yshp1953@163.com。