粤北梅子窝钨矿外围土壤地球化学找矿信息评价

严成文，李文铅

（1.广东省地质调查院，广东 广州 510080；2.中国科学院广州地球化学研究所，广东 广州 510640）

梅子窝钨矿地处粤北韶关市始兴县，矿区面积5.61km2，生产规模21万t/a，是我国建矿较早、生产规模较大的钨矿山之一。随着矿山大规模开采以及随后受国际钨业市场低价位的影响，矿山资源勘查工作基本停顿，造成20世纪90年代后期以来矿山出现资源危机，生产大规模缩减。面对矿山严峻的钨矿资源不足的现状，在矿区外围寻找隐伏矿体以扩大成矿带规模是当前矿产资源勘查的重要方向之一［1］。而土壤地球化学测量作为一种传统且较为有效的勘查方法和手段［2-3］。通过对矿区外围开展土壤化探找矿，以期提高矿山远景资源量，延长矿山服务年限，这对保障地区经济发展、人员就业和社会稳定均有重要意义。

1 矿区地质及矿化特征

粤北是著名的华南钨矿成矿域的重要组成部分，其大地构造位置属于华南湘赣粤钨矿成矿区的南部成矿带西南段［4］。梅子窝钨矿位于粤北山字形构造东弧内侧的东西向构造带上，即九峰岩体之南，贵东岩体之北，瑶岭复背斜的东部。

该区出露地层为寒武系、奥陶系浅变质砂岩、砂质板岩。区内断裂构造以NE、NNE和NW向为主。区内及周边地区岩浆岩发育，矿区东南出露加里东期的都坑岩体，主体岩性为英安玢岩；燕山早期形成花岗闪长岩，分布于整个矿区，岩性为中粗粒花岗岩、斑状花岗岩，多为隐伏岩体；燕山中期岩浆岩分南北两个地区，北区以洞口山石英斑岩为代表，岩石中粗粒斑状结构，云英岩化强烈，绿泥石化普遍，南区出露于柑子园地区，为白云母花岗岩的小岩体。同时还有近东西走向的闪斜煌斑岩岩脉则侵入于矿区南侧的梧桐窝断裂中；燕山晚期形成的莲花山岩体呈岩株产出，为隐伏岩体（图1）。

图1 梅子窝—石人嶂钨矿区综合地质图

钨矿化主要位于观音山、癞痢石、天平架、蕉树窝一带，呈NW—SE向近平行展布，矿化面积达3.2km2。1969年932队勘探报告共圈出30个矿脉带，43个矿体（脉）。矿体（脉）长度100～1300m，脉宽0.12～0.75m，延深42～610m。矿体WO3品位0.51％～2.98％，平均1.60％。主体矿脉倾向34～50°，倾角75～90°。

矿石类型为石英黑钨矿型矿石；主要金属矿物为黑钨矿，局部富集白钨矿、锡石、含砷黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿等；脉石矿物主要为石英，次为长石、绿柱石、萤石、电气石、白云母等；近矿围岩蚀变以云英岩化、硅化为主，次为绢云母化、叶腊石化、萤石化等［7］。

2 成矿条件类比分析及化探区选定

元素的迁移富集可形成区域或局部的异常，分析其异常特征，对研究成矿规律和指导找矿具有重要意义［5］。梅子窝矿区外围地区植被覆盖严重，基岩出露少，原生晕较难取。而土壤中元素的富集程度，可以反映原生晕的分布特征，是重要的找矿信息，因此在矿区外围开展土壤地球化学测量有着其必要性和特殊性。

土壤地球化学测量对矿区地层、构造、岩浆岩等地质特征，特别是对成矿作用的再研究是整个找矿工作的基础。在对前人工作成果和矿区生产资料研究的基础上，结合野外地质考察，选定矿区外围杨梅山一带（图1）开展土壤地球化学测量本矿现采区及石人嶂矿区有相似的地层，构造和岩浆岩等成矿、控矿特征。杨梅山一带为寒武系、奥陶系地层，岩性为浅变质的石英砂岩、变质砂岩和千枚岩、板岩等。这套地层是矿区的主要含钨沉积建造，是黑钨矿石英脉型矿床的矿源层，杨梅山地区的深部为变质岩覆盖层，下部为隐伏嶂下岩体的南西延伸部分。该区段的断裂构造与梅子窝现采矿区一样，处于北西西向梧桐窝断裂带、焦树窝断裂带与北东向、北北东向等多组断裂构造叠加复合部位，这些不同走向的断裂组成的构造格架，形成了明显的断块构造体。根据断块控岩、岩块控矿规律，断块隆起部位一般为多组构造的复合地段，由于这组构造的引裂作用，使其中间的岩块形成了裂隙分布密集区，非常有利于容矿裂隙形成，为矿脉形成提供了储集空间，成为脉钨矿床产出的最为有利的部位。

在野外实地调研中发现，该区西北部局部地段在出露的浅变质岩中，见有成群成组的石英线脉标志带。结合上述地质类比，最终选定在杨梅山一带开展5km2的1∶1万土壤地球化学测量。

3 样品采集处理及化验

本次工作中以100m×20m的网度布置采点，测线方向为正北向。以便携式GPS卫星定位仪辅之以罗盘和测绳定点；采样对象为B（残积层）土壤；并对采点及周围的地层、岩性、构造发育情况及地势、采样深度等作详细记录；样品处理严格按照干燥—碎样—过筛（40目）—拌匀—称重（＞120g）—装袋—装箱的工序及其要求执行，并严防样品的相互污染。

本次共采集样品2 494件，化验分析由河北省地勘局廊坊实验室于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个元素。

4 土壤地球化学特征

通过对杨梅山地区1∶1万土壤测量成果统计分析，结果见表1，该区W及其伴生元素Sn、Mo、Bi发生了明显富集作用，平均含量较高。W平均为28.59×10-6，最高达895×10-6；Sn平均为9.73×10-6，最高达100.57×10-6；Mo平均为3.63×10-6，最高达63.01×10-6，Bi平均为3.14×10-6，最高达100.47×10-6；As平均为94.57×10-6，最高达891.06×10-6。各元素相关性系数一览表（表2）显示，W和Bi、As间的相关性比较强，相关系数大于0.5；次之为元素Mo、Cu、Pb、Sn、B、V，相关系数介于0.3～0.5之间，相关性一般；其他元素的相关性则较差。这种相关性在R型聚类分析中表现得更为明显（图2）。

表1 土壤地球化学数据统计分析 w/×10-6

表2 土壤地球化学数据相关系数矩阵

图2 R型聚类分析土壤地球化学元素谱系

按照相似类比的原则，可以采用以上元素的次生晕组合圈定远景区，进行隐伏矿体定位预测。因此，本文在拟画出主矿元素W及其成矿伴生元素Sn、Mo、Bi单元素土壤中含量等值线图的同时（图3），根据矿区现采工作面上观测发现，石英矿脉中毒砂化强烈，甚至有毒砂化与黑钨（根据已进行的刻槽样品位分析发现随着强烈的毒砂化，钨品位有增高的趋势）、白钨伴生（如石嶂矿区340m中段93#、94#、95#矿脉带）的情况，从上述相关性分析也能看出，土壤中As与元素W的相关性较好。因此认为，研究土壤中As元素异常分布及规模（图3）对隐伏矿体也有重要指示意义。

通过该次对杨梅山一带土壤地球化学测量，主成矿元素W及其成矿伴生元素分带富集性较好，其位置总体在沿梅子窝现采矿区矿脉延伸方向靠近嶂下岩体一侧，形态总体呈东西向、北西向，与区内控矿构造吻合，对异常区域圈定，隐伏矿体的预测及找矿远景区的确定有着重要的指示意义。但是，矿床分布受多种因素的影响，因此应综合分析才能圈定异常的分布。

图3 W、Sn、Mo、Bi、As元素含量等值线

5 综合异常圈定及评价

在本区应用传统的异常评价方法，异常下限、异常等级不易确定，应用多元回归进行趋势面分析的效果较差，不能起到圈定异常的作用。因此，本文引入环境污染评价中的地质累积指数［6-9］（Index of Geoaccumulation，Igeo），对区内的次生晕数进行处理与评价。

式中：Cmn为元素m第n个样品的土壤地球化学原始数据值；Bm为所有样品中元素m的土壤地球化学原始数据值经迭代剔除特高异常后的异常下限，本次研究中取二倍均值；IgeoM为元素m的地质累积指数。

考虑到主成矿元素W及其伴生元素Sn、Mo、Bi及成矿相关性较强的As元素对异常的综合影响及矿床统计预测中特征分析的方法，在进行计算时采用“综合地质累积指数”对异常区内的土壤地球化学数据进行处理和评价。

综合地质累积指数：

为消除上列5个元素相关系数不同所造成的综合地质累积指数评价时产生“歧视”，先将各个元素的相关系数标准化，得到标准化相关系数Im。将样品的5种元素的含量分别与标准化系数Im相乘得到Cmn。

计算中考虑主成矿元素W的重要作用，其原始相关系数定为其和本身相关，即取值1，其他4个元素Sn、Mo、Bi、As原始相关系数即取其和W元素的相关系数。首先应用式（3）、式（4）计算出标准化后的土壤地球化学原始数据值，并代入式（1）计算，得到以上5个元素的地质累积指数。之后通过综合地质累积指数计算公式（2），便可以计算出各个采样点的综合地质累积指数。当综合地质累积指数IGEO＞0时，确定为异常［6-9］。并作出综合地质累积指数异常图（图4），图中只保留IGEO＞0的部分。预测区内异常区呈带状北西、北北西向展布。由于综合了主成矿元素及其成矿伴生元素以及相关性较强元素的异常分布及规模影响，该方法所圈定的找矿远景区有着较高的可信度。

图4 综合地质累积指数异常及找矿远景区圈定

由综合地质累积指数等值线图可知，异常区的排列方向与区内北西向、北北西向断裂及控矿构造相吻合。按照土壤地球化学找矿信息的综合地质累积指数、异常浓集强度、异常面积、元素组合特征、异常的赋存地质环境及已有矿区地质资料及民采资料，在本次土壤地球化学测量区内圈定了找矿远景区三处（图中A1、A2、B）。

A1区呈北北西向带状展布，该区无论是单元素含量还是综合地质累积指数，均形成高度浓集带（图3、4），同时在采样过程中，在该区带局部地段见民采坑道，由于受相关部门监管，此种坑道均也废弃，未能进一步查证矿体存在，但可作为曾经有矿化体（脉）出露的间接证据；A2区呈NNW向带状展布，该区带元素及综合地质累积指数异常面积不如A1区大，但是相对连续集中，在采样过程中，发现该带区基岩出露较多，并见部分岩体中成群的石英线脉，根据“五层楼”模式，向下可能存在较大的石英矿体（脉）；因此把A1、A2两区拟定为一级找矿远景区；B区呈点状（面状）展布，综合地质累积指数异常明显，呈环带状，但是其在单元素含量等值线图中浓集程度表现不一，相关程度不高，拟定为一个次级找矿远景区。

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