西双版纳特殊景观条件下的土壤地球化学找矿方法*

蒋宗林宋慈安唐专红文件生荣 红刘华应

（1.广西区域地质调查研究院；2.桂林理工大学地球科学学院）

西双版纳特殊景观条件下的土壤地球化学找矿方法*

蒋宗林1宋慈安2唐专红1文件生1荣 红1刘华应1

（1.广西区域地质调查研究院；2.桂林理工大学地球科学学院）

选取勐腊县南坡铜矿为异常区，总结了热带雨林景观条件下开展土壤地球化学找矿时，作为铜矿重要指示元素在土壤中的最佳富集层位、富集粒度及富集性状，为今后在该区开展化探工作时正确解释和评价异常提供基础理论和实践依据。

富集层位 富集粒度 富集性状 铜矿 热带雨林景观区

关于在特殊景观条件下开展土壤及水系沉积物地球化学测量前期的方法试验工作，前人曾在我国东北部寒温带大小兴安岭森林沼泽区、西北干旱少雨的戈壁荒漠区等进行过一些试验，这对于在这些景观区正确有效地开展地球化学测量起到了积极的作用［1-7］。西双版纳地区作为我国热带雨林这一特殊景观区，前人开展了植物地球化学找矿方法的试验性工作并取得了较好的效果［8-10］，但土壤地球化学测量的前期方法试验工作报道较少。本研究以西双版纳勐腊县南坡铜矿为试验区，旨在探索热带雨林景观条件下应用土壤地球化学测量有效的工作方法。

1 西双版纳热带雨林自然景观特征

西双版纳热带雨林区气候湿热、雨量充沛、植被极其发育，景观条件特殊。其地处横断山系纵谷区南段，东为无量山的西部山地所控制，西为怒山余脉盘踞，中有澜沧江及其支流造成的宽谷盆地，所跨纬度不大，但地形、地貌极其复杂，有山地、丘陵、盆地、河谷。水热条件受海拔高度的影响，垂直变化明显，属热带北缘、南亚热带地区。受环流及地形影响，形成了温暖、湿润、静风的独特气候。年均温为21.0～22.6℃，最冷月（1月）均温为12～16℃，最热月（6月）均温为24～27℃，极端最低温度－0.5～2.7℃，终年无霜。年降水量为1 200～1 800 mm，干季占年总量的80%～90%，雨季占10%～20%，干雨季分明。年相对湿度为75%～88%，年均风速为0.5～1.2 m／s。测区高大的热带树和藤葛混杂生长，野草及灌木遍地丛生；森林覆盖面积占全州面积的33.8%，达6×109m2，以阔叶的杂木林为主，杂有竹林、灌林、茅草等，常形成大片的无人原始森林区和半无人区。全年无冬夏之分，仅有干湿季节之别，是我国条件较好的热带、亚热带气候区［11-12］。

该区土壤主要为褐黄色、褐色砂质黏土，含少量灰白色砂岩，且由于植被发育，表生有机质含量很高，呈酸性反应。

2 典型矿床地质地球化学特征

勐腊县尚勇南坡铜矿位于藏滇地槽褶皱系横断山地槽带之兰坪—思茅坳陷最南部。出露地层有古近系始新统小丫口组（E2x）、古近系古新统勐野井组（E1m）及上白垩统曼宽河组（K2m），其中曼宽河组为本区的主要含矿层，主要岩性为棕红色，浅棕色钙质粉砂质泥岩夹灰白色厚层状细粒岩屑石英砂岩。矿区断裂构造简单，主要为一倾向NE或NW的单斜构造。南坡铜矿矿体呈似层状、透镜状、结核状产于上白垩统曼宽河组上段之灰白色细粒岩屑石英砂岩中，严格受层位、岩性控制，其次是断裂构造控制。矿化顺层理、斜层理、交错层理进行，矿体呈层次、扁平透镜状或扁饼状，矿石矿物简单，为一沉积型铜矿。

由南坡铜矿686中段1＃穿脉地球化学异常可以看出，Cu、Pb、W、Zn、Ag异常强度高，清晰度好；Mo、Co、B异常强度中等，清晰度一般；Mn、Cr、Ni、Sn、Ti为弱异常，V、Au无异常。见表1。Cu、Pb、W等元素异常主要产于浅色砂岩层和红色砂岩层交互部位或浅色层矿体（或矿化）及层间断裂裂隙发育部位，在红色砂岩层这些元素的含量较低。而土壤地球化学异常是在岩石原生异常的基础上发育起来的，这为开展土壤地球化学测量时合理选择指示元素提供了依据。

表1 矿床主要元素原生地球化学异常特征

3 试验方法技术

3.1 试验场所和介质的选择

本次试验选择在勐腊县尚勇南坡铜矿区1线矿上异常区和背景区进行。两区均植被发育，乔木以白枝栗、红枝栗为主，灌木有藤类和竹类等。试验采取浅井或探槽工程揭露，对土壤进行分层。

3.2 土壤中元素富集层位试验

严格按照土壤成分、颜色分别对南坡铜矿区矿上异常区和背景区探槽土壤剖面分层，其中异常区位于南坡铜矿矿体所在山顶，土壤层较厚，约2.85 m，共分为A、B两大层6个小层，每层厚0.05～0.15 m，共采样16件，主要为褐色、褐黄色黏土；背景区土壤层稍薄，约1.5 m，分为A、B两大层5个小层，每层厚0.05～0.10 m，共采样10件，主要为褐红色、红色黏土。两区均采用环刀从上自下依次取样，每个样品质量大于500 g。

3.3 土壤中元素富集粒度试验

本次试验把每个样品加工成4个粒级，即大于0.995 mm（＜20目）、0.995～0.200（20～80目），0.200～0.097 mm（80～160目），小于0.097 mm（＞160目），并且保证每个样品质量大于40 g。具体做法是用木棒敲打粉碎，然后用一套20目至160目的样筛由上而下依次叠放，将所研究样品放入最上一层样筛（20目）内，充分摇荡，使得各种小于一定粒度的样品全部（占样品中该粒度成分总量的95%以上）通过相应筛孔即可得到各粒级样品，分析Cu、Pb、Zn、Au、Ag、W、Sn、Mo、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、B 15个元素。根据分析结果，指示元素含量高，异常清晰的粒级区间即是该元素的富集粒度。

3.4 土壤中元素富集性状试验

本次选择南坡矿床矿上异常区及背景区土壤不同层位样品进行元素富集性状的试验研究，以上样品加工至0.077 mm（200目），在实验室采取连续提取分离6步提取法［13-14］，对土壤中元素的赋存性状进行研究。样品提取分离后，用日立180－80偏振塞曼原子吸收分光光度计测定元素的含量。限于时间和测试经费，本次仅分析土壤中含量较高的Cu、Pb、W 3种元素。

4 试验结果与讨论

4.1 土壤中元素富集层位

根据分析，南坡铜矿床矿上异常区探槽剖面土壤各层位元素含量结果见表2。

（1）总体上，Cu、Pb、W、Zn、Ag等元素异常强度高，远远高出背景区相应层位，清晰度好，这与矿体原生地球化学特征一致，也为这5种元素作为指示元素提供了重要依据。

（2）Cu、Pb、Zn元素富集在B层富集，Ag在各层含量均较高，W主要富集在A层。这是因为Cu、Pb、Zn元素主要以离子状态存在，活性较高，在A层有机酸的淋滤作用下，向B层迁移；W主要以Fe、Mn、Ca的钨酸盐矿物存在，表现为惰性，迁移能力较弱。

（3）在B层，Cu、Pb、Zn富集有一定差别，其中Cu主要富集在B22层，Zn在B层变化不大，Pb主要富集在B21层，这与它们的化学活性有一定关系。

表2 南坡铜矿床矿上异常区探槽土壤各层位元素含量

4.2 土壤中元素富集粒度

根据分析，南坡铜矿床矿上异常区和背景区探槽剖面土壤不同层位粒度元素含量结果见表3。由表可知，Cu、Pb、W、Zn、Ag等元素主要富集粒度为中细粒、细粒，其中Cu的富集粒度小于0.097mm（160目），Pb的富集粒度大于0.995 mm（20目）或小于0.097 mm（160目），W的富集粒度为0.200～0.097 mm（80～160目），Zn的富集粒度小于0.097 mm，Ag的富集粒度变化不明显。这说明了在热带雨林景观条件下，应根据不同的分析项目需将样品加工成不同的粒级，以使异常更加清晰，如Cu、Zn需加工到小于0.097 mm，W需加工到0.200～0.097 mm。

表3 南坡铜矿床矿上异常区探槽不同层位元素粒级含量

实验室连续提取法提取的元素不同性状分析结果见表4。

4.3 土壤中元素富集性状

表4 实验室连续提取法提取的元素不同性状分析结果

（1）总体上，Cu、Pb、W元素有一个共同的特点，就是硫化物结合的形式在其所有的赋存性状中所占比例是最少的。这一事实说明，在西双版纳热带雨林强烈风化条件下，亲氧元素W及强亲硫元素Cu、Pb都难以硫化物的形式存在，而且它们在土壤中的其他赋存形式所占比例差别很大：Cu的主要赋存性状为水溶解状态，其次为松散有机结合态；Pb的主要赋存性状为水溶解状态和松散有机结合态，前者比后者所占比例稍多；W主要呈铁锰氧化物结合态，次为碳酸盐结合态。这又说明这些元素由于它们的本身地球化学性质的差异，即使在共同的环境条件下，也表现出不同的特点。

（2）亲硫元素Cu、Pb和亲氧元素W的赋存性状差别非常明显。Cu、Pb尤其是Cu以活性的水溶解状态和松散的有机结合态为主，而W则以较为惰性的铁锰氧化物、碳酸盐结合态为主。本区原生矿石中金属矿物最主要的是辉铜矿（Cu2S），另见有少量方铅矿（PbS）、黄铜矿（CuFeS2），钨在矿石中呈何种矿物或形式产出，未作详细的研究，但根据W的地球化学性质，应主要为Fe、Mn、Ca的钨酸盐矿物（黑钨矿FeMnWO4、白钨矿CaWO4）。在一般情况下，这些矿物处于风化（氧化）条件下，硫化物不稳定，产生分解，部分溶于水溶液；而氧化物则比较稳定，不易解体，往往以重砂矿物或次生的氧化物形式保留在风化带或土壤中。因此，亲硫元素Cu、Pb和亲氧元素W的赋存性状分别显示出“活性”和“惰性”的特点。

（3）亲硫元素Cu、Pb二者之间的活性状态差别表现较明显。所有的样品中Cu呈水溶解状态和松散有机结合态占了所有赋存性状中绝大多数的比例，但以水溶解状态所占比例最大（53.10%～66.37%），松散有机结合态相对水溶解状态占的比例小（14.92%～23.39%）。Pb和Cu不同的是，Pb呈水溶解状态和松散有机结合态虽然也占了所有赋存性状中大多数的比例，但比Cu要小一些；而且Pb呈水溶解状态和松散有机结合态所占比例大致相当，前者仅比后者所占比例稍多一点，水溶解状态为34.10%～39.18%，松散有机结合态为32.71%～37.33%。以上说明Cu的“活性”要大于Pb。

（4）在土壤的垂直剖面上Cu和Pb赋存性状表现出一定程度的变化规律。从土壤的上部A层往下到B层，Cu和Pb的水溶解态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物所占比例增多，而松散有机结合态、紧密有机结合态所占比例减少，这种规律Cu比Pb表现要强烈一些。这一特点可能与从A层到B层，含水量、碳酸盐质、铁锰质增多，而有机质减少有关。

从以上试验结果的分析，可以认为Cu、Pb和W元素在土壤中赋存的性状是有差别的，这种差别既同热带雨林特殊景观有关，也同元素本身的地球化学性质有关。这不仅为正确解释热带雨林景观条件的土壤地球化学异常的形成机理提供了一定的理论依据，而且在化探生产实践上，可以对不同的元素采取不同的提取方法，分析其最优势的赋存性状，以便强化异常，使得异常更加清晰。

5 结 论

（1）西双版纳热带雨林区气候湿热、雨量充沛、植被极其发育，景观条件特殊。

（2）Cu、Pb、Zn等元素富集在B层，Ag在各层含量均较高，W主要富集在A层。这是因为Cu、Pb、Zn等元素主要以离子状态存在，活性较高，迁移能力较强；W主要以Fe、Mn、Ca的钨酸盐矿物存在，表现为惰性，迁移能力较弱。

（3）Cu、Pb、W、Zn、Ag等元素主要富集粒度为中细粒、细粒，其中Cu的富集粒度小于0.097 mm（160目），Pb的富集粒度大于0.995 mm（20目）或小于0.097 mm（160目），W的富集粒度为0.200～0.097 mm（80～160目），Zn的富集粒度小于0.097 mm（160目），Ag的富集粒度变化不明显。

（4）Cu、Pb和W元素在土壤中赋存的性状是有差别的，这种差别既同热带雨林特殊景观有关，也同元素本身的地球化学性质有关。例如Cu、Pb和W元素可以只分别提取其水溶解态、松散有机结合态和铁锰氧化物结合态，利用它们的不同赋存性状的含量变化进行找矿，这有可能比利用元素的全量变化进行找矿具有更好的效果。

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Soil Geochem ical Prospecting in the Tropical Rainforest Landscape in Xishuanbanna

Jiang Zonglin1Song Ci＇an2Tang Zhuanhong1Wen Jiansheng1Rong Hong1Liu Huaying1
（1.Guangxi Institute of Regional Geological Survey；2.College of Earth Science，Guilin University of Technology）

Selecting Nanpo Copper Mine in Mengla county as an abnormalmineralized area，the paper summed up the optimal element-enriched layers，enriched granularity and traits of the important indicative elementswhen we carried out the soil geochemical prospecting for the coppermine in the tropical rainforest landscape areas.Thereby，it provides the theoretical foundation and practical ground for processing of the precise anomaly interpretation and evaluation during the future geochemical exploration in this region.

Enriched layers，Enrichment granularity，Enrichment traits，Coppermine，Tropical rainforest landscape areas

2013-08-07）

*国家自然科学基金项目（编号：40873030）。

蒋宗林（1983—），男，硕士研究生，541003广西省桂林市环城南二路6号。