青海省三岔沟地区土壤地球化学特征及找矿潜力分析

李书凯　李小陪　彭永和　唐名鹰　张超

[摘要]对研究区内11种土壤微量元素进行分析。元素地球化学参数统计表明，研究区Pb、Bi、Zn、As、Sb、Ag元素含量较高，变异系数大，分布范围广，易形成明显的地球化学异常，对深部找矿有一定的指示作用。多元统计分析表明，Pb、Zn、Cu、Bi、Ag等中高温成矿元素可以作为研究区找矿的指示元素。各元素之间较强的聚合性、正相关性，表明研究区内应加强多金属矿的寻找。通过对综合异常的圈定和分析，认为I号和II号异常综合异常带具有良好的找矿前景，地质与物化探异常套合较好，为研究区今后工作的重点靶区。

[关键词]土壤地球化学特征 相关分析 聚类分析 找矿潜力

[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-118-2

1区域地质矿产概况

研究区位于东昆仑东段柴达木盆地东南缘、温泉-洼洪山断裂西侧，昆中断裂北侧，昆北断裂南侧，地质构造特征复杂。区内已发现有铁、锡、铜、铅、锌、金、银、钴等矿产多处，其中多处矿床已开采，产生了一定的经济效益[1]。

2研究区地质特征

区内地层主要出露奥陶-志留纪滩间山岩群大理岩（OSTc）和安山岩（OSTb），早石炭世大干沟组长石岩屑砂岩夹泥质粉砂岩（Cdga）和不等晶灰岩（Cdgb），晚三叠世鄂拉山组流纹质晶屑凝灰岩、凝灰熔岩（T3e3），第四纪为冲洪积物（Qp3pal）和冰积物（Qp3gfl）。由于受多期构造活动的影响，断裂构造较为发育。研究区内共发育6条主要断裂（见图1） 。

3土壤地球化学特征及异常特征

地壳中的化学元素在区域分布上存在差异性导致了地球化学背景及异常的形成 [2]。

3.1样品的采集、加工和测试

野外采样物质为同一属性介质、同一层位物质，一般采集距地表10cm-50cm深处的C（母质层）层中的细粒级物质。对Cu、Pb、Zn、Ag、Au、As、Sb、Sn、Co、Nb、Bi等11种元素进行分析。

3.2元素含量的特征分析

在地球化学工作中，精确划分地球化学异常与背景，对有效圈定矿化有重要的意义。本文采取迭代法计算研究区地球化学背景值及异常下限，结合经验值确定异常下限的实际取值。研究区内土壤地球化学统计表见表1。

3.2.1元素分异等级程度划分[3]：

（1）均匀型（Cv<0.5）：Ag、As、Co、Cu、Nb、Sb、Sn；

（2）弱分异型（0.8>Cv>0.5）：Au、Zn；

（3）强分异型（1.2>Cv>0.8）：Pb、Bi；

（4）极强分异型（Cv>1.2）：无。

根据表1的计算结果，可以看出研究区内Ag、As、Co、Cu、Nb、Sb、Sn为均匀型；Au、Zn属于弱分异型，为不均匀分布，具有一定的分异；Pb、Bi属强分异型，在区内具有较强的地质、地球化学活动，表现出较强的分异现象。

3.2.2 富集程度等級划分

（1）贫乏型或亏损型（K<0.5）：Sn；

（2）低背景型（0.8>K>0.5）：无；

（3）背景型（1.2>K>0.8）：Au、Cu、Zn；

（4）弱富集型（1.5>K>1.2）：Ag、Co、Nb、Pb；

（5）强富集型（K>1.5）：As、Sb、Bi。

同样由表1可以看出研究区内土壤元素Sn属于贫乏元素；无低背景元素；背景型元素为Au、Cu、Zn表现出弱富集，Ag、Co、Nb、Pb属于弱富集型元素；As（中高温）、Sb（中低温）、Bi（高温）均属于强富集型，说明元素在区内迁移、富集强烈，在成矿有利部位可富集成矿。

3.3 土壤地球化学异常统计分析

3.3.1 因子分析

因子分析是利用降维的思想，由研究原始变量相关矩阵内部的依赖关系出发，把一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子的一种多变量统计分析方法[5]。

本文利用SPSS软件，以因子中最大因子载荷的50% 为阈值确定不同因子的元素组合，对全部土壤样品进行基于主成分变量的R型因子分析，以累计方差贡献66.371%为准，提取5个因子，见表2。其中F1因子（Au、Nb、Ag、As）贡献率为21.689%，代表了与中、低温岩浆热液活动有关的元素组合；F2因子（Cu、Nb、Pb）贡献率为14.471%，代表了与中、高温热液活动有关；F3因子（Ag、Zn）贡献率为11.067%，代表了与中、高温热液活动有关；F4因子（Bi）和；F5因子（Sn）为独立因子高温热液活动有关。因此，在本区除主攻矿种（Pb、Zn、Cu）外，还应兼顾Au、Ag、Nb等矿的寻找。

3.3.2相关分析

相关分析是度量两个连续变量之间相关程度的统计分析方法，其相关系数是用于度量两个变量之间线性相关程度和相关方向的指标[6]。通过元素相关系数的大小，了解元素之间的关系亲疏程度，解释成矿元素的分散、集中规律，以便确定成矿物质基础。

对11种元素进行相关分析，结果见表3。Au和Ag、As有一定的正相关性，Ag和As、Pb、Zn有一性。

3.3.3聚类分析

聚类分析是根据样本自身的属性，用数学方法按照某些相似性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系对样本进行聚类[6]。R型聚类分析是从数学角度研究元素在成矿活动中地球化学行为相似程度的一种有效方法[7]。通过对所测试的11种元素进行R型聚类分析，生成聚类分析谱系图，如图2所示。

第一类Au、As、Sb：Au元素与Sb、As 2 种低温亲硫元素聚合性较强，具有一定的相关性。As、Sb元素的距离系数小于5，很好地反应了研究区矿床的主要矿物的共生组合信息。

第二类Ag、Cu、Pb、Zn、Bi：Bi是方铅矿的重要载体矿物，高温成因的方铅矿中Bi和Ag的含量都比较高，也可作为寻找铅银矿的前缘指示元素。同时，也反映出铅锌多金属的成矿与中酸性含矿岩浆热液沿构造充填作用有关。

第三类Co、Nb：Co、Nb在谱系图上呈相关组合元素，其元素特性不具相关性，在含铜镍矿和钒钛磁矿的超基性岩体及其氧化带，常常有钴富集成矿。

第四类Sn：Sn与其它元素相关性差，说明Sn元素为独立成矿期。

3.4主成矿元素分析

成矿元素的异常含量、异常规模及组合分带的清晰程度可从衬度异常量这个指标上得到很好的反映 [8]。衬度异常量高的元素为主成矿元素及主要其伴生元素。从统计数据来看（表4），研究区成矿元素组合为Pb、Zn、Bi，结合研究区地质特征，认为区内主成矿元素为Pb、Zn、Cu、Bi、Ag 等为主要的成矿指示元素或伴生元素[9]。

3.5土壤地球化学异常分析

根据异常规模、空间展布特点以及异常的组合特征，将空间上密切相伴（叠合在一起）、同种成因的所有元素的正异常，归并为1个综合异常带。本次工作共圈定出2处综合异常带。土壤地球化学单元素及综合异常特征见图3。

I号异常为Cu、Ag、Pb、Zn综合异常，位于研究区西部，异常区内主要出露岩性为二长花岗岩体，发育1条逆断层，异常面积1.32km2。Cu元素异常平均值30.3×10-6，峰值227.7×10-6；Ag元素異常平均值76×10-9，峰值580×10-9；Pb元素异常平均值为33.5×10-6，峰值805.8×10-6；Zn元素异常平均值为90.0×10-6，峰值1139.6×10-6。

II号异常为Ag、As、Sb、Zn综合异常，位于研究区东部，异常区内主要出露岩性为安山岩和大理岩，发育2条断裂，异常面积0.61km2。Ag元素异常平均值为71×10-9，峰值633×10-9；As元素异常平均值为15.8×10-6，峰值105.3×10-6；Sb元素异常平均值为1.05×10-6，峰值3.58×10-6；Zn元素异常平均值为82.7×10-6，峰值457.8×10-6。前缘元素As、Sb异常面积较大，Zn的大面积异常可能与Zn在地表极易活化迁移有关，据此推断该处矿化主体在深部。

该异常处高磁异常呈现锯齿状，表现为安山岩的磁性特征，对应的电阻率值、极化率值为低阻低极化特征；在低阻向高阻过渡带，极化率值呈高极化特征，低阻带为安山岩，高阻带为大理岩，由此推测高极化异常为矽卡岩化金属硫化物引起。高极化段对应的ΔT值高达4000余纳特，由曲线特征来看，为多金属矿化带的可能性较大，矿化带倾向东北。

4成矿条件与找矿潜力分析

研究区北侧即为三岔北山东多金属矿区，该区多金属矿与滩间山群碳酸盐岩、印支期中酸性岩体及脉岩和北西向构造关系十分密切。初步认为矿床类型为受构造控制的矽卡岩型多金属矿。

研究区内广泛分布的滩间山群地层和印支-燕山期中酸性岩浆岩均为矿源层，区内多期活动的柯柯赛深大断裂带为矿液的运移和富集提供了通道和空间。区内发现的浅地表构造裂隙小而分散，造成矿化细脉范围广而规模小的表象，但在深部有较大规模热液矿脉存在的可能，找盲矿的潜力较大。

从土壤地球化学异常特征来看，I号异常主要分布在断裂破碎带中，II号异常主要分布在滩间山群地层和断裂破碎带中成矿元素高值主要分布在构造活动强烈部位，表明奥陶-志留系地层可作为找矿的最佳层位。

5结论

（1）元素地球化学含量特征、分布型式分析表明，研究区Pb、Bi、Zn、As、Sb、Ag元素含量较高，变异系数大，分布范围广，以上元素参与次生富集作用，形成明显的地球化学异常。Pb、As、Sb、Bi元素次生富集作用强烈，在表生作用下易形成明显的地球化学异常，对研究区深部找矿具有指示性意义。

（2）因子分析、聚类分析、相关分析等多元统计分析表明，Pb、Zn、Cu、Bi、Ag等中高温成矿元素可以作为研究区找矿的指示元素，各元素之间较强的聚合性、正相关性，表明研究区内应加强多金属矿的寻找。

（3）元素异常特征表明Cu、Pb、Zn、Ag在研究区西部主要与二长花岗岩体有关。在研究区东部异常主要在安山岩和大理岩的接触带及断裂附近，化探异常与物探异常套合较好。结合地质背景分析，深部可能存在矽卡岩体，有较好的成矿远景。

参考文献

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