湖南罗桥锡多金属矿区土壤地球化学特征研究

曹 琼，庞绪成，曾维平，宛克勇，司江涛

(1.河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454000；2.湖南有色地质勘查局217队，湖南 衡阳 521000)

湖南罗桥锡多金属矿区土壤地球化学特征研究

曹 琼1，庞绪成1，曾维平2，宛克勇2，司江涛2

(1.河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454000；2.湖南有色地质勘查局217队，湖南 衡阳 521000)

文章通过对罗桥锡多金属矿区土壤地球化学元素分析表明，区内成矿元素地球化学背景值高，其中强富集元素Bi、Sn、As的丰度系数大于10，Pb、W、Be的平均含量高于地壳丰度4倍以上。元素空间分带性较明显，由大义山岩体向西到泥盆系分布区，出现从高温元素W、Sn、Bi、Be(Mo)—高中温元素Bi、Pb、Zn、As—中温元素Cu的变化，反映有岩浆热液活动特点。主成矿元素Sn与W、Be显著正相关，W、Be、Mo、Bi有很好的相关性，说明它们来自同一成矿阶段。当距离系数为15时，分别聚为W-Sn-Bi-Be-Mo-Cu-As和Pb-Zn两组。因子分析可将土壤元素分为高温与中温两个成矿元素组合，且高温元素与中温元素出现叠加，说明成矿的多期性；W、Sn、Bi、Be、Mo等高温成矿元素异常强度高、规模大，不同元素的异常套合好，尤其是W、Sn元素，具有很好的找矿潜力。提出了5处成矿地球化学异常找矿远景区。

罗桥锡多金属矿；土壤地球化学特征；找矿意义；大义山；湖南省

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

1.2 矿区地质背景

图1 罗桥矿区地质简图(据文献[5]改编)Fig．1 GeologicalsketchofLuoqiaotin⁃polymetallicdeposit1．石炭系孟公坳组；2．泥盆系锡矿山组上段；3．泥盆系锡矿山组下段；4．泥盆系佘田桥组上段；5．泥盆系佘田桥组下段；6．泥盆系棋梓桥组；7．断层；7．地质界线；7．燕山期花岗岩

2 土壤次生晕样品采集与测试

由于地表覆盖严重，本次选用土壤地球化学方法作为主要手段。共完成野外面上采样4.3 km2，采样线距×点距网度为100 m×20 m，共24条样线，设计采样2 313个，因水沟、水塘、村庄、稻田等影响，实际采样2 230件，样品采取率96%，符合1∶10 000土壤地球化学测量采样率达标要求。

样品采集以采样点为中心，在两侧2 m范围内按照一点多坑的原则进行。采样层位为土壤沉积层(B层)上部，深度0.3～0.5 m；样品主要为黄色粘土、细、粉砂质粘土，样品原始质量400～500 g。土壤样品经自然晒干后，过40目不锈钢筛，取正样100 g装入纸袋中。样品在室内需经<60℃烘干后，采用玛瑙球磨无污染细磨至-200目，球磨后样品重量不小于80 g。样品测试由湖南省有色地质测试中心承担，全部样品定量分析Cu、Pb、Zn、As、W、Bi、Be、Mo、Sn等9种元素。

3 土壤地球化学参数特征

本次研究的样品测试结果经内、外检查，样品分析合格，数据可靠；通过数据处理后得到的研究区土壤元素地球化学参数，如表1所述。

由表1可知，除Cu、Mo元素外，研究区土壤地球化学元素平均含量均高于地壳丰度，表明这些元素处于高背景分布区。其中，Bi、Sn、As的丰度系数大于10，为强富集元素；Pb、W、Be的平均含量高于地壳丰度4倍以上，表现出较强的地球化学活性；Cu、Mo平均含量略低于克拉克值，处于低背景分布区。各元素的变异系数在13%～139.9%之间，变化幅度大。元素的变异系数最大的是Mo，表明Mo元素分散富集程度较大，易迁移富集成矿。

4 土壤地球化学特征及评价

4.1 单元素异常及评价

本次研究的样品测试结果通过数据处理后得到的研究区土壤元素地球化学异常分布，如图2所述。

表1 研究区土壤元素地球化学参数统计表

量单位：wB/10-6

图2 土壤元素异常分布图Fig.2 Map showing distribution of soil element anomlies1.石炭系孟公坳组；2.泥盆系锡矿山组上段；3.泥盆系锡矿山组下段；4.泥盆系佘田桥组上段；5.泥盆系佘田桥组下段；6.泥盆系棋梓桥组；7.燕山早期花岗岩；8.断层；9.地质界线

从图2可以看出，W、Sn、Bi、Be(Mo)等高温元素呈面状、带状分布在岩体及岩体内外接触带，异常连续性好，分布较集中，强度高，规模大，说明这些元素与大义山岩体关系密切。尤其是W、Sn元素异常强度高、规模大，峰值分别为462.5×10-6和500×10-6，是研究区成矿潜力最大的元素。Pb、Zn、As元素呈串珠状、条带状沿NNW向断层分布于锡矿山组、佘田桥组上段及其交界部位，其中Pb、Zn元素异常强度较高，在研究区具有较好的成矿性。Cu异常分布有限，强度低。

总的来说，研究区土壤元素异常存在较明显的空间分带性，由大义山岩体向西到泥盆系分布区，出现由高温元素W、Sn、Bi、Be(Mo)→高中温元素Bi、Pb、Zn、As→中温元素Cu的变化，反映有岩浆热液活动特点。

4.2 多元统计分析

特定地质作用过程中，地球化学性质相似的元素，常形成一定的元素共生组合[11]。为了对元素进行统计学分析，查明其组合特征，推断其成因联系及与成矿的关系，本次统计工作中使用了SPSS19.0软件。

4.2.1 相关分析

对Cu、Pb、Zn、As、W、Bi、Be、Mo、Sn等9种元素进行的相关性分析(表2)表明：主成矿元素Sn与W、Be呈显著正相关，与矿区内其他元素均呈弱的正相关；W、Be、Mo、Bi元素有很好的相关性，说明这些高温元素均来自同一高温热液成矿阶段；Pb、Zn元素呈显著正相关，且均与W、Be、Mo基本不相关，说明Pb、Zn元素为同一成矿作用的产物，而与W、Be、Mo元素为不同成矿阶段或来自不同岩体的成矿元素；Cu、As元素与其它元素均呈弱的正相关，说明Cu、As的来源具有多样性。研究区相关性较好的元素组合分别代表不同成矿阶段，故研究区可能经历了3个强度较大的热液活动阶段，其中W-Sn-Bi-Be-Mo组合代表高温成矿阶段，Pb-Zn组合代表中高温成矿阶段，Cu-As组合代表中低温成矿阶段。

4.2.2 聚类分析

在相关性研究的基础上，对各元素进行聚类分析，以“Pearson相关系数”为度量标准，采用“组间”聚类方法生成R型聚类分析谱系图(图3)。分析表明，当距离系数为15时，区内土壤元素聚为W-Sn-Bi-Be-Mo-Cu-As和Pb-Zn两组。前者出现高中温元素叠加，说明成矿的多期性；后者为典型的中温元素组合。聚类分析结果与前文相关性分析的结果基本吻合。

4.2.3 因子分析

对研究区土壤中Cu、Pb、Zn、As、W、Bi、Be、Mo、Sn等9种元素进行R型因子分析，以Kaiser标准化正交旋转法提取主成分，其主要特征值如表3所述。

因子分析表明，研究区土壤地球化学元素可分为2个因子组合。F1因子由W、Mo、Be、Bi、(Sn)元素组成，是一个典型高温成矿元素组合，主要在高温热液活动阶段富集。F2因子由Sn、(Bi)、Zn、Pb、Cu、As元素组成，出现高温元素与中温元素的叠加。由因子分析可知，区内土壤元素基本可以分为高温成矿元素与中温成矿元素组合，同时，高温元素与中温元素出现叠加，说明成矿的多期性，这与前文的分析相一致。

4.3 元素组合异常及评价

将单元素异常进行叠加，分析其套合性，共圈出5处综合异常，并按从上到下，从左到右的顺序进行编号(图4)，采用规格化面金属量法(NAP)进行综合异常评序[12](表4)。

图3 土壤的元素R型聚类分析谱系图Fig．3 HierarchyofR⁃typeclusteranalysisofthesoilelements

表2 罗桥矿区土壤的元素对数相关性矩阵

表3 土壤元素旋转成分矩阵

(1)Hlq-1异常。位于岩体西侧，主要分布在上泥盆统锡矿山组、佘田桥组中，以及不同地层交界部位。元素组合为W-Sn-Pb-Zn-Bi，是典型的中高温元素异常组合。此异常规模较大，强度高，吻合性好，出现多个浓集中心，显示出矿致异常特征。经槽探揭露，在破碎带内见到铅锌矿化，表明异常由矿化引起，结合地质背景分析，该区具有寻找岩浆热液充填交代型铅锌钨锡多金属矿前景。

(2)Hlq-2异常。位于NNW向断裂和岩体接触带之间，呈条带状展布于石炭系孟公坳组地层中，与其西侧NNW向断裂大致平行。异常元素组合以Sn-W-Be为主，强度较好，吻合性较好，浓集中心较明显。结合区域地质背景分析，异常可能由深部隐伏岩体沿NNW向断层侵入，其含矿热液沿上盘的层间裂隙充填成矿引起。本区具有岩浆热液充填型钨锡多金属矿找矿前景。

(3)Hlq-3和Hlq-5异常。分布于燕山期花岗岩(汤市铺超单元介头单元)上，呈面带状沿岩体及接触带NNW向展布。异常元素组合为W-Sn-Be-Bi，是典型的高温热液元素组合，异常规模大，强度高，吻合性较好，浓集中心明显。结合成矿地质背景，认为异常可能与岩体中含矿云英岩有关，具有寻找岩体中云英岩型钨锡矿前景。

(4)Hlq-4异常。以Bi-Pb-As元素组合为特征，出现高温元素与中低温元素叠加，表明热液活动的多期性。此异常强度较高，但规模较小，吻合性一般，该区找矿前景有待进一步确定。

5 结语

(1)研究区内成矿元素的分布、富集、迁移受燕山期岩浆活动和NNW向断裂复合影响，矿化主要赋存于上泥盆统锡矿山组和佘田桥组上段，由大义山岩体及NNW向断裂控制。

图4 罗桥矿区土壤元素综合特征Fig.4 The comprehensive characteristics of the soil elements ofLuoqiao tin-polymetallic deposit1.锡元素异常；2.钨元素异常；3.铋元素异常；4.铍元素异常；5.钼元素异常；6.铅元素异常；7.锌元素异常；8.铜元素异常；9.砷元素异常；10.异常区编号

编号异常名称各元素NAP评序值评序成矿元素组合异常1Hlq⁃1Sn0．985⁃W0．384⁃Pb0．375⁃Zn0．219⁃Bi0．207⁃Cu0．112⁃As0．092⁃Be0．0510．2455Sn⁃W⁃Pb⁃Zn⁃Bi(Cu⁃Be⁃As)2Hlq⁃2Sn0．667⁃W0．23⁃Be0．146⁃Cu0．084⁃Bi0．07⁃As0．045⁃Pb0．021⁃Zn0．0091．2723Sn⁃W⁃Be⁃(Bi⁃Cu⁃Pb⁃As)3Hlq⁃3W1．45⁃Sn1．111⁃Be0．836⁃Bi0．581⁃Mo0．095⁃Cu0．029⁃Pb0．012⁃As0．0074．121Sn⁃W⁃Be⁃Bi⁃(Mo⁃Cu⁃Pb)4Hlq⁃4Bi0．494⁃Pb0．219⁃As0．117⁃Sn0．048⁃Zn0．045⁃(Cu0．013，W0．013)⁃Be0．0070．9564Bi⁃Pb⁃As⁃(Sn⁃Zn)5Hlq⁃5Sn1．09⁃W1⁃Be0．64⁃Bi0．42⁃Cu0．32⁃Pb0．12⁃As0．05⁃Zn0．043．682Sn⁃W⁃Be⁃Bi⁃Cu⁃Pb(As⁃Zn)

(2)研究区W、Sn、Pb、Zn、Bi等元素异常规模大、强度高、吻合性好，结合地质背景及工程验证，推测该区具有寻找岩浆热液充填交代型铅锌钨锡多金属矿远景。

(3)元素异常存在较明显的空间分带性，由大义山岩体向西到泥盆系分布区，具有由高温元素W、Sn、Bi、Be(Mo)→高中温元素Bi、Pb、Zn、As→中温元素Cu分带特征，反映了岩浆热液由高温→中高温→低温活动的特点，说明热液活动的多期性。

(4)提出了5处成矿地球化学异常找矿远景区。

[1] 曾志方. 湖南大义山锡矿田构造控矿作用与成矿机理研究[D]. 武汉: 中国地质大学, 2013.

[2] 成喜. 大义山地区矿产特征及其控矿因素分析[J]. 中国矿业, 2011, 20(11): 57-60.

[3] 伍光英, 潘仲芳, 侯增谦, 等. 湖南大义山锡多金属矿田矿体分布规律、控矿因素及找矿方向[J]. 地质与勘探, 2005, 41(2): 6-11.

[4] 吴迎春, 郑伯仁, 唐朝晖. 湖南大义山地区锡矿床特征及找矿前景分析[J]. 地质与勘探, 2008, 44(4): 14-19.

[5] 刘铁生. 大义山矿田岩体型锡矿地质特征及矿床成因[J]. 中国地质, 2002, 29(4): 411-415.

[6] 贺文华. 湖南大义山地区锡多金属矿成矿模式初探[J]. 华南地质与矿产, 2011, 27(1): 14-21.

[7] 饶家荣, 王纪恒, 曹一中. 湖南深部构造[J]. 湖南地质, 1993(A08): 1-101.

[8] 伍光英, 潘仲芳, 李金冬, 等. 湘南大义山花岗岩地质地球化学特征及其与成矿的关系[J]. 中国地质, 2005, 32(3): 434-442.

[9] 伍光英, 彭和求, 贾宝华. 湘南大义山岩体地质特征及其侵位机制分析[J]. 华南地质与矿产, 2000(3): 1-7.

[10] 黎彤. 化学元素的地球丰度[J]. 地球化学, 1976, 9(3): 168-174.

[11] 邵跃. 热液矿床岩石测量(原生晕法)找矿[M]. 北京: 地质出版社, 1996: 20-21.

[12] 谢学锦, 方正廉, 梅占魁. 皖浙赣边区区域化探的资料整理与异常评价[J]. 物探与化探, 1980(5): 1-13.

Soil geochemistry and its prospecting significance of the Luoqiao tin-polymetallic deposit in Hunan province

CAO Qiong1，PANG Xucheng1，ZENG Weiping2，WAN Keyong2， SI Jiangtao2

(1.HenanPolytechnicUniversity,InstituteofResourcesandEnvironment,JiaozuoCity,HenanProvince454000; 2.No.217TeamofHunanGeological&MiningOrganizationforNon-FerrousMetals,HengyangCity, 421001)

The soil geochemical analysis of Luoqiao tin-polymetallic deposit shows that background value of the ore elements is high and abundance coefficient of the strongly enriched Bi、Sn、As is more than 10 and the average abundance of Pb、W、Be is more than 4 times of the crustal abundance. The elements are obviously and spatially zoned. Westward from Dayishan to the Devonian strata are the high temperature element zone W、Sn、Bi、Be(Mo)—high-medium temperature zone Bi、Pb、Zn、As— medium zone Cu reflecting characteristics of the magmatic hydrothermal activity. The main ore element Sn shows positive correlation with W、Be and W、Be、Mo、Bi are obviously correlated that indicates they are derived from the same ore stage. When the distance coefficient is 15 the elements are clustered in two groups, W-Sn-Bi-Be-Mo-Cu-As and Pb-Zn. Factor analysis of soil elements shows two groups: the high temperature and medium temperature groups. And they overprint each other showing that multi mineralization periods occur. The high temperature ore elements, W、Sn、Bi、Be、Mo anomlies are in high strength, large size and good anastomosis, especially tin and tungsten element has good ore prospects.

Luoqiao tin-polymetallic deposit; soil geochemistry; prospecting significance; Dayishan; Hunan Province

2014-09-12； 责任编辑： 王传泰

国家自然科学基金(编号：41372360)资助。

曹琼(1988—)，女，硕士研究生，主要从事勘查地球化学方向的研究工作。通信地址：河南省焦作市高新区世纪大道2001号，河南理工大学资源环境学院；邮政编码：454000；E-mail：caoqiong1909@126.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2015.04.018

P595；P618.44

A