羌塘高原典型矿区水系沉积物地球化学特征与区域化探扫面方法

杨少平, 刘华忠, 孔　牧, 张　华, 刘应汉,张学君, 高顺宝, 郑有业

1)中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所, 河北廊坊 065000; 2)中国地质大学(武汉)资源学院, 湖北武汉 430074

羌塘高原典型矿区水系沉积物地球化学特征与区域化探扫面方法

杨少平1), 刘华忠1), 孔牧1), 张华1), 刘应汉1),张学君1), 高顺宝2), 郑有业2)

1)中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所, 河北廊坊 065000; 2)中国地质大学(武汉)资源学院, 湖北武汉 430074

羌塘高原是目前区域化探全国扫面工作最大的空白区和地质找矿工作的新区, 这里的化探扫面和地质找矿工作正在推进中。水系沉积物测量是该区主要区域化探扫面方法。在羌塘高原上, 风成沙广布, 其粒级主要集中在–40目, 比例高达90％以上, 是影响区域化探找矿效果的最大因素。通过四个矿区水系沉积物地球化学特征研究发现: 1)水系沉积物不同粒级中, 大部分矿化指示元素含量都呈不对称的“反S”型或“U”型分布, 富集在+40目粒级和–160目粒级中。以–10～+40目为采样粒级, 很大程度上可以消除风成沙的干扰。2)大型矿床形成的指示元素异常沿水系迁移距离为4～8 km, 异常面积＞25 km2; 小型矿床形成的异常迁移距离1 km左右, 异常面积1 km2左右。3)确定区域化探扫面最佳技术指标为: 采样粒级–10～+40目;采样密度1点/4 km2(勘查目标定位到大型以上矿床时)或1点/km2(勘查目标定位到小型以上矿床时)。

羌塘高原; 水系沉积物; 地球化学特征; 区域化探方法

羌塘高原位于青藏高原腹地。分布在冈底斯—念青唐古拉山脉以北, 昆仑山脉以南, 东迄东经91°左右的内、外流区分水岭一线, 西止于国境线, 南北最宽760 km, 东西长约1200 km, 面积59.70万km2,占青藏高原总面积的1/4(李明森, 2000; 王景升等, 2010)。行政区划主要隶属西藏自治区那曲与阿里两地区管辖。这里是青藏高原最大的内流区, 亦是中国第二大湖区, 世界海拔最高的内陆湖区(图1)。

羌塘高原是目前区域化探全国扫面工作最大的空白区和地质找矿工作的新区, 地质找矿工作程度很低。全国19个重要成矿区带之一的班公湖—怒江成矿带的主体位于羌塘高原之中。这里的化探扫面和地质找矿工作正在推进中。选择适应这里地球化学景观条件的区域化探扫面方法技术, 对于这里地质找矿重大突破、为国家提供资源战略接替基地具有十分重要的意义。

区域化探全国扫面方法主要采用水系沉积物测量, 方法技术的核心是最佳采样粒级(谢学锦等, 2009; 冷福荣等, 2009)和采样密度的确定; 羌塘高原也不例外。在羌塘高原的景观条件下, 由于跨流域风成沙的掺入, 对以汇水盆地内基岩风化物质为采样对象的水系沉积物测量的地质找矿效果产生严重的干扰。确定最佳采样粒级的关键是排除广泛分布的风成沙的影响。

在羌塘高原上, 风成沙的主要粒级为–40目,重量占比高达91.08％; –40目粒级段风成沙中同时出现多数成矿指示元素的最低含量; 仅在–100目粒级中出现相对高含量(一般高于区域背景岩石, 但仍大大低于矿化蚀变体中相应元素的含量)。表明羌塘高原风成沙对水系沉积物测量的干扰主要出现在–40目粒级段, 以大幅度降低相应粒级段水系沉积物中有关元素含量水平和扭曲地球化学分布模式为特点(张华等, 2004; 杨少平等, 2006)。

本次研究选择羌塘高原中部到南部的改则县多不杂超大型斑岩型铜矿床、安多县美多大型火山沉积喷流层控型锑矿床、措勤县住浪热液型银铜矿点和昂仁县朱诺超大型斑岩型铜矿床等四个不同类型、不同规模的矿床, 开展了矿区水系沉积物地球化学特征及其对区域化探方法技术选择意义的试验研究工作。试验区位于冈底斯—念青唐古拉和羌南两个微陆块中(芮宗瑶等, 2004), 其中多不杂和美多两个试验区属班公湖—怒江成矿带、朱诺试验区属冈底斯矿带的西延部分(图1)。在4个试验区中, 3个都可见到大量堆积的风成沙小丘或平沙地; 只有朱诺矿区的风成沙影响比较小, 没有明显的风成沙堆积现象。

图1　研究区地理位置、水系和构造背景(据中国地图出版社, 1990; 陈传友等, 1989;王景升等, 2010; 芮宗瑶等, 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　研究区概况

1.1羌塘高原景观特征

羌塘高原气候寒冷、干燥; 年均温度低于0℃; 1964年曾在班戈测得–42.9℃的最低温度纪录; 每年10月至翌年5月为冰冻期, 多年冻土分布很广。年均降水量50～400 mm, 集中于夏季的7—8月, 干湿季分明, 多为雪、霰、雹等固态降水。蒸发强度＞1800 mm, 年平均干燥度指数1.6～20.0。因气候干燥,只在海拔6000 m以上高峰(如阿木岗、木嘎岗日)有小规模的大陆性冰川。5月为风季, 风力强劲(3～8级),在黑阿公路沿线的大风带, 年均风速大于17 m/s,大风日约200 d。年日照数2800～3400 h, 光照充足;但是高原地面反射率达40％以上, 地面实际获得太阳辐射不多(中国科学院青藏高原综合科学考察队, 1984; 王越, 1988; 王景升等, 2010)。

羌塘高原地势西北高, 东南低, 地面海拔高度为4600～5100 m, 高差为200～500 m。除北部唐古拉山主脊一带相对高差较大以外, 主要由低山缓丘、湖盆宽谷组成, 起伏和缓; 属于高寒湖沼丘陵景观区。地貌类型主要由冰川、冰缘作用所形成。水系较为发育, 主要为内流水系, 流入咸水湖或盐湖,构成内流湖区; 在西南缘有少量外流水系, 流入印度洋, 构成外流河区(见图1)。植被不发育, 为稀疏的高寒草原, 以紫花针茅、藏羊茅和高山嵩草等为主(李明森, 2000; 王景升等, 2010)。

1.2试验区矿(化)体类型及指示元素

多不杂为超大型斑岩型铜矿床(李清波等, 2012), 目前已经控制的铜资源量超过400万吨, 品位0.46％～1.13％; 伴生金资源量超过110 t, 品位0.15～0.26 g/t(祝向平等, 2012)。在矿化花岗斑岩中,主矿化元素Cu、Au的含量超过背景岩石(表1中P7-1,石英砂岩)1～2个数量级, Ag、Mo、W三元素含量超过背景岩石一个数量级以上, Cd、Pb、Zn、Bi等四元素含量也超过背景岩石一倍到一个数量级以上。显示上述9元素构成矿体主要指示元素。

表1　多不杂铜矿区矿体和背景岩石中元素含量表Table 1　Element values of the orebody and background rock in the Duobuza copper ore district

美多锑矿床为大型火山沉积喷流层控型锑矿床, 由I、Ⅱ号矿体组成, 产于上三叠统土门格拉群火山岩组之中, 呈似层状分布于硅质岩和角砾凝灰岩中; 以浸染状锑矿石为主, Sb品位0.7％～8％; 发育有近等距分布的NNE向的特富块状矿脉, Sb品位可达15％～50％(黄卫, 2002)。在矿区的蚀变构造角砾岩中, Sb、Hg、As、Au四元素含量高出背景岩石(表2中XZMP3-4)一个数量级以上, W、Mo两元素含量高出背景岩石1～4倍(表2)。表明上述六元素构成了矿床特征指示元素。

表2　美多锑矿区构造蚀变岩和背景岩石中元素含量表Table 2　Element values of the tectonic altered rock and background rock in the Meiduo antimony ore district

朱诺是迄今为止国内发现的品位最富的超大型斑岩铜矿床, 主矿体Cu I的氧化矿体(厚200 m) Cu平均品位1.1％, 硫化矿体平均品位Cu 0.53％、Ag 3.67 g/t(郑有业等, 2006; 李清波等, 2012)。在矿化花岗斑岩和无矿花岗斑岩中, 各元素含量具有明显差别, 主矿化元素Cu含量高出无矿花岗斑岩15倍以上; Mo、W、Ag、Au、As、Sb、Zn等7元素含量也都高出无矿花岗斑岩一倍以上(表3)。由此可以确定以上8个元素为矿床特征指示元素。

表3　朱诺铜矿区矿体和背景岩石中元素含量表(据高顺宝等, 2014)Table 3　Element values of the orebody and background rock in the Zhunuo copper ore district(after GAO et al., 2014)

住浪为仅做过地表矿点检查的银铜矿点, 矿化露头很小, 东西长约300 m, 宽几十厘米到约2 m。银铜矿化主要产在构造破碎带中, 与后期构造热液活动有关; 原岩为泥灰岩和安山岩。在矿(化)体中,主矿化元素Ag、Cu含量是未见矿化构造破碎带(表4中ZP3-1)的1～3个数量级, As、Sb两元素的含量达到1～2个数量级, Au、Bi两元素的含量达到1个数量级, Pb、Zn、Hg三元素的含量达到2～5倍(表4)。表明上述元素组成了矿化主要指示元素组合。

表4　住浪银铜矿区矿(化)体、蚀变岩和背景岩石中元素含量表Table 4　Element values of the orebody, altered rock and background rock in the Zhulang silver-copper ore district

2　样品采集、加工和分析

水系沉积物研究采样点主要布置在长＞1 km的一级水系沟口和二级水系内, 三级和四级水系布置控制样(图2)。样品采自(干沟)流水线上, 在21个采样点(其中多不杂6个、住浪3个、朱诺9个、美多3个)上, 采集水系沉积物研究样品144件。

图2　研究样品采样点位置图Fig. 2　Locations of the stream sediment sampling pointsA-多不杂铜矿区; B-美多锑矿区; C-住浪银铜矿区; D-朱诺铜矿区A-Duobuza copper mining area; B-Meiduo antimony mining area; C-Zhulang silver-copper mineral occurrence area; D-Zhunuo copper mining area

考虑到测区降水分布的不均匀性造成的冲洪积物代表性偏差的现状, 采样时选择在现代流水线上、冲洪积物成分复杂、大小颗粒混杂的部位、样点30～50 m范围内、横切河道、多点采集、组合成样。当出现多条河道或辫流时, 在多条河道里采集,组合成样。在每个采样点上, 均下挖20～30 cm, 上下混合采样。

样品加工流程为: 用不锈钢套筛筛分为–4～+10目、–10～+20目、–20～+40目、–40～+60目、–60～+80目、–80～+160目、–160目。

样品送中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所中心实验室, 用无污染碎样设备碎至–200目,用原子吸收、原子荧光和ICP-MS测试Au、Ag、As、Sb、Hg、Bi、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、Co、W、Mo、Mn、CaO、K2O、Na2O等19个元素(氧化物)。

3　水系沉积物地球化学特征

下文从水系沉积物各粒级重量分配、元素分布、异常迁移距离、与风成沙干扰的关系等角度讨论。

3.1水系沉积物粒级分配特征

在四个试验研究区的水系沉积物样品中, 不同粒级物质重量分配呈现两大特点(表5): ①各试验区均出现了两个峰值: 第一个峰值出现在–20～+40目, 重量达到20.1％～33.88％, 第二个峰值出现在–80～+160目, 重量达到14.06％～19.99％。②+40目粒级的重量占到45％以上。表明, 不管选择哪个采样粒级段, 都不会出现采样困难, 为选择最佳采样粒级提供了良好的自然条件。

表5　羌塘高原水系沉积物粒级重量分配表(％)Table 5　Weight distribution(％) of the stream sediment fractions in the Qiangtang Plateau

3.2水系沉积物中元素分布特征

3.2.1水系沉积物不同粒级中元素分布特征

3.2.1.1多不杂铜矿区

在多不杂大型斑岩型铜矿区, 水系沉积物不同粒级中, 元素含量分布从粗粒到细粒呈现以下特点(图3): ①矿床主成矿元素Cu、Au的含量分布基本呈不对称的反“S”型, 在+40目和–160目两端粒级段元素含量呈高或较高; 一般在–40～+160目, 元素含量达到最低值或次低值; 矿床主要指示元素Mo、W、Ag等的含量分布特征与主成矿元素一致; 矿床次要指示元素Cd、Pb、Zn、Bi和矿床其它指示元素As、Sb、Co、CaO等含量分布也具有与主成矿元素类似的特点。②矿化指示元素Hg和蚀变指示元素Na2O两个元素与众不同, 从粗粒到细粒, 基本上呈现持续上升的趋势, 在–60目以下各粒级段出现富集。③蚀变指示元素K2O, 从粗粒到细粒, 出现持续下降趋势, 在+40目粒级段富集。

上述特点表明, 在多不杂矿区, 对于主成矿元素和大部分矿床指示元素来说, 在–40～+160目粒级段水系沉积物中元素含量的明显降低, 与风成沙的掺入、使元素含量被不断“稀释”有关; 从而构成了风成沙干扰的主要粒级段。根据野外观察, +40目粒级段多由与矿化和蚀变有关的岩屑组成, 研究获得的相对高含量也表明这个粒级段基本上反映了测区基岩地质矿化的地球化学特征。–160目粒级段出现的高含量主要是在表生环境下风力分选和粘土吸附综合作用的结果。矿化指示元素Hg和蚀变指示元素Na2O含量随粒级变细持续升高主要是粘土吸附作用所致。

试验表明, 在多不杂矿区及类似景观条件下,开展水系沉积物测量时, 采集–4～+40目粒级物质可以消除风成沙的干扰, 获取到比较客观的测区地球化学规律, 有利于发现找矿信息。考虑到区域化探样品只有200 g, 粒级越粗, 代表性将越差; 为了进一步提高样品的代表性, 可以将–10～+40目作为水系沉积物测量的最佳采样粒级。

3.2.1.2美多锑矿区

在美多大型锑矿区, 水系沉积物不同粒级中,从粗粒到细粒, 元素含量分布特征如下(图4): ①包括主成矿元素Sb和矿化指示元素As、Au、W在内的大多数元素含量的分布基本呈不对称的反“S”型分布。在+60目粒级段出现元素含量明显高值, 达到最低点一倍以上; 在–80～+100目粒级段出现元素含量最低点, 在–100目粒级段略有抬升。②矿化指示元素Hg呈不对称的“U”型分布, 主要富集在–60目的细粒级中。③与矿化无关的Ag则出现近似正态分布特征, 最高值出现在–40～+60目粒级段。在这里可以获得与多不杂矿区基本一致的结论。

图3　西藏改则县多不杂铜矿区水系沉积物不同粒级中元素含量分布曲线(样品数=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)横坐标为粒级号: 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

图4　西藏安多县美多锑矿区水系沉积物不同粒级中元素含量分布曲线(样品数=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)横坐标为粒级号: 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朱诺铜矿区

在朱诺大型斑岩型铜矿区, 不同粒级水系沉积物中, 包括主矿化元素Cu和矿化指示元素Mo、W、Au、Ag、As、Sb、Zn在内的大部分元素的含量, 从粗粒到细粒, 都呈现不对称的“U”分布, 高含量出现在+20目和–60目粒级段, 最高含量出现在–160目粒级中; 最低含量多出现在–20～+60目粒级中,以W、Cd、Zn、Mo四元素表现比较典型。从粗粒到细粒, 矿化指示元素Co基本上呈现持续上升的趋势, 最高含量亦出现在–160目粒级中; 而矿化指示元素K2O完全相反, 呈现持续下降的趋势, 最高含量出现在–4～+10目粒级中(图5)。

图5　西藏昂仁县朱诺铜矿区水系沉积物不同粒级中元素含量分布曲线(样品数=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)横坐标为粒级号: 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

朱诺矿区水系沉积物各粒级段元素分布特点表明, 这里存在着较之多不杂和美多矿区要强很多的化学风化作用, 在常年流水作用下, 更多的岩屑被分解氧化, 发生表生富集, 造成大部分矿化指示元素含量在–40目各粒级段中不断出现抬升的现象。同时, 这里风成沙的干扰相对较小, 风成沙物质的掺入作用不明显。因此, 朱诺矿区水系沉积物不同粒级中元素分布基本上是自然流水冲刷作用产生的结果。

以上讨论表明, 在朱诺地区开展水系沉积物测量, 选择哪个粒级都可以获得有效的地球化学找矿信息; 从实现整个景观区化探扫面数据无缝拼接的要求出发, 以采用–10～+40目粒级为宜。这样可以避免由于不同粒级元素含量水平的系统差异造成的系统误差, 使大区域数据整体拼接产生困难。

在住浪银铜矿区获得了与多不杂铜矿区类似的成果。

综上所述, 在羌塘高原的景观条件下, 开展水系沉积物测量的最佳采样粒级宜选择–10～+40目粒级段, 这样可以最大限度地排除广泛分布的风成沙的干扰, 并增加样品的代表性, 获得符合测区地质矿产实际分布状况的地球化学资料。

3.2.2水系沉积物不同采样粒级中矿化指示元素异常特征

水系沉积物中元素迁移距离是区域地球化学调查中选择合理采样密度的基础, 针对不同规模的矿床, 开展了相应的研究。多不杂、朱诺和美多作为大型矿床的代表, 住浪作为矿点(小型矿床)的代表。

3.2.2.1多不杂铜矿区

在多不杂铜矿区水系沉积物中, 6个元素迁移距离研究点分别位于不同级别的水系中: DSL6处在一级水系沟口, DSL5和DSL4依次处在二级水系中下游和沟口, DSL3、DSL2、DSL1依次处在三级水系中游到下游(图2A)。

在多不杂矿区水系沉积物不同粒级中, 矿化指示元素Cu、Au、Mo、Ag、W、Cd、As、Sb、Bi、Pb、Zn、Co、K2O均有强弱不等的异常出现, 指示矿床的存在。

对于主成矿元素Cu来说, 在大于+40目的三个粒级段中, Cu异常沿水系迁移距离均＞8.9 km, 延伸到三级水系的下游(DSL1); 控制面积＞25 km2。异常浓集中心与矿床产出位置高度吻合(图6A, B, C)。在–40～+60目和–160目两个粒级段中, Cu异常沿水系迁移距离缩短到4.4 km, 异常延伸到进入三级水系上游(DSL3), 控制面积约20 km2(图6D, G)。在–60～+80目和–80～+160目两个粒级段中, Cu异常沿水系迁移距离进一步缩短为约2.4 km, 终止在二级水系的沟口(DSL4), 进入三级水系以后, 异常消失;控制面积约10 km2; 异常浓集中心与矿床产出位置吻合, 但2级水系中异常浓度降低一个级次(图6E, F)。

在不同粒级水系沉积物中, 主矿化元素Au沿水系迁移距离与Cu基本上一致。而主要矿化指示元素Mo、W、Ag沿水系的迁移距离各不相同。①尾部晕元素Mo在各粒级中均迁移较短, 其中在+40目3个粒级段的迁移距离为4.4 km, 异常延伸到三级水系上游(DSL3), 其它粒级段中, 异常迁移距离约2.4 km, 终止在二级水系的沟口(DSL4), 进入三级水系以后, 异常消失。②头部晕元素W在–4～+40目三个粒级和–160目粒级段中, 异常迁移距离均＞8.9 km, 延伸到三级水系的下游; 在–40～+60目粒级段迁移距离为6.5 km, 异常延伸到进入三级水系以后(DSL2); 在–60～+160目两个粒级段, 迁移距离缩短到4.4 km, 终止在三级水系上游(DSL3)。③头部晕元素Ag元素在+60目4个粒级段的迁移距离均＞8.9 km, 延伸到三级水系的下游; 在–60目三个粒级段迁移距离缩短到4.4 km,异常延伸到三级水系上游(DSL3)。

图6　西藏改则县多不杂铜矿区水系沉积物不同粒级中Cu元素异常图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

其它矿化指示元素Cd、As、Sb、Bi、Pb、Zn、Co等获得了与Mo类似的结果。只有Hg一个元素富集在–160目粒级段, 异常延伸3.8 km(DSL5至DSL3), 其它粒级段均无异常显示。

综上, 对于多不杂这样位于二级水系中游的大型矿床的地球化学勘查, 采集+40目粒级的水系沉积物时, 采用1点/4 km2的采样密度会获得具有明显浓集中心的异常, 肯定不会漏掉矿床; 放稀到1点/16 km2的采样密度也可以获得具有找矿意义的异常, 但异常强度会大大降低。

3.2.2.2美多锑矿区

在美多锑矿区水系沉积物中, 元素迁移距离研究点3个(图2B), 分别位于不同级别的水系中, 二级水系中游为XZMS1、沟口为XZMS2, 三级水系中游为XZMS3。

矿区水系沉积物不同粒级中, 主要矿化指示元素Sb、Hg、As、Ag、Pb、Zn均有强弱不同的异常指示矿床的存在。这些异常的发育特点示于表6中。从中可见: ①对于主矿化元素Sb来说, 在大于+60目的三个粒级段中, 异常迁移距离均＞8.3 km, 延伸到三级水系的中游(XZMS3); 控制面积＞25 km2; 但异常强度在进入三级水系后迅速衰减成弱异常。其它粒级段中, 异常迁移距离约3 km, 终止在二级水系中(XZMS1点下游); 控制面积仅4 km2。②矿化指示元素As、Pb的异常范围与Sb基本一致。③矿化指示元素只有Hg一个元素在–10～+20目和–100目两个粒级段中异常延伸＞8.3 km, 进入三级水系中游(XZMS3); 控制面积＞25 km2; 且在–160目粒级段极大的富集。其它粒级段异常均中断在二级水系中(XZMS1点下游); 控制面积仅4 km2; 异常强度衰减迅速。④矿化指示元素Ag在–40～+80目两个粒级段的迁移距离＞8.3 km, 延伸到三级水系的中游(XZMS3); 控制面积＞25 km2; 在其它粒级段异常迁移距离缩短到3 km, 终止在二级水系中(XZMS1点下游); 控制面积4 km2。⑤Zn元素在+60目三个粒级段中异常迁移距离＞5 km, 其它粒级段基本上无异常显示。

综上, 在位于2级水系上游的美多锑矿区可以获得与多不杂铜矿区类似的结论, 采集+40目粒级的水系沉积物时, 采用1点/4 km2的采样密度会获得具有明显浓集中心的异常; 放稀到1点/8 km2的采样密度仍然有异常存在, 但异常强度会大大降低(Hg例外)。

3.2.2.3朱诺铜矿区

在朱诺铜矿区水系沉积物中, 元素迁移距离研究点9个, 分别位于不同级别的水系中, 由于矿区紧邻四级水系, 样点分布与其它矿区有所不同: ZNSL1位于大于2 km的一级水系下游, ZNSL2至ZNSL9均位于四级水系中上游区段。即流经矿体的一级水系直接汇入4级水系的中上游区段(图2D)。

表6　西藏安多县美多锑矿区主要指示元素在水系沉积物不同粒级中的迁移距离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

图7　西藏昂仁县朱诺铜矿区水系沉积物不同粒级中Cu元素异常图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

在矿区水系沉积物不同粒级中, 主矿化元素Cu异常浓集中心均位于已知主矿体下方的1级水系下游, 异常浓度达到＞160 μg/g, 控制面积仅有约1 km2; 进入4级水系以后, 异常迅速衰减为弱异常。在大于+40目的三个粒级段中, Cu异常迁移距离大约5.5 km左右; 控制面积＞25 km2。在–40目各粒级段中类似, 且迁移距离有不同程度的延伸, 最大可达8 km (–160目中); 控制面积扩大到＞45 km2(图7)。头晕元素Ag和尾晕元素Mo异常发育特征与Cu类似; 还有Cd、As、Sb、Pb、Zn、Co、Cr、Ni、K2O、CaO等元素亦如此。头晕元素W在–4～+40目各粒级段中与Cu类似; 而在–80目粒级中,于7、8、9三个点上含量升高, 异常有加强的趋势;异常迁移距离增加到＞8 km, 控制面积加大到＞45 km2。头晕元素Au和尾晕元素Bi异常的规律性不强, 只有断续的异常显示。矿化指示元素Hg则主要在–160目粒级段有异常显示, 延伸7.5 km左右(ZNSL1至ZNSL8), 控制面积＞45 km2; 其它粒级段仅有零星异常显示。

综上, 在朱诺铜矿区可以获得如下结论: 采集不同粒级段的水系沉积物, 采用1点/4 km2的采样密度(一般情况下, ZNSL1点上都会布样)都可以获得＞160 μg/g浓度的Cu和一定浓集程度的Mo、W、Ag、Bi等矿化指示元素异常, 明确指出朱诺矿床的存在;采样密度放稀到1点/8 km2时, 矿区将只出现矿化指示元素的弱异常, 难以明确指出朱诺矿床的存在。

3.2.2.4住浪银-铜矿区

在住浪银铜矿区, 考虑到这里矿化规模很小, 3个水系沉积物异常迁移距离研究点均位于1级水系中(图2C)。各粒级段主要矿化指示元素异常特征如下: ①在各粒级段中, 主矿化元素Ag、Cu和矿化指示元素Sb异常迁移距离均大于1.1 km, 控制汇水域面积1.27 km2。②矿化指示元素Pb异常在–10目各粒级段中, 迁移距离均为0.85 km, 截止在ZSL2点,控制汇水域面积1.08 km2; 在–4～+10目粒级中无异常显示。③矿化指示元素Zn和Ni异常在+40目三个粒级段中延伸0.85 km左右,截止在ZSL2点, 控制汇水域面积1.08 km2; 在–80目粒级段基本上无异常显示。④矿化指示元素Hg异常主要出现在–160目粒级中, 迁移距离大于1.1 km, 控制汇水域面积1.27 km2; 其它粒级段仅出现零星弱异常。⑤矿化指示元素Au和W仅在+20目粒级段中出现弱异常,迁移距离0.5 km, 控制汇水域面积0.56 km2, 其它粒级段基本上无异常显示。

综上, 住浪银铜矿区可以获得如下结论, 对于小型矿床来说, 采用1点/km2的采样密度会获得一定强度的多元素组合异常; 进一步放稀采样密度有漏掉小型矿床的风险。故对找矿目标确定在小型以上矿床的勘查工作来说, 需采用1点/km2的采样密度。

通过以上四个研究区成果讨论, 可以得出如下结论: ①在羌塘高原开展区域化探扫面时, 对于大多数元素来说, 采用–4～+40目的水系沉积物测量可以完全消除风成沙的干扰; 为了增加样品的代表性,最佳采样粒级可以选定为–10～+40目。②在找矿目标确定在小型以上矿床时, 水系沉积物测量的采样密度应该是1点/km2; 在找矿目标确定在大型以上矿床时, 水系沉积物测量的采样密度可以放稀到1点/4 km2; 同时应该特别重视多元素组合弱异常找矿意义的识别, 避免漏掉濒临四级水系的大型矿床, 如朱诺大型斑岩铜矿床。

4　结论

通过本次研究, 可以获得如下结论:

(1)在羌塘高原的景观条件下, 采用水系沉积物测量可以准确地圈定出不同规模、不同矿种矿床引起的地球化学异常, 提供可靠的找矿地球化学信息。

(2)羌塘高原水系沉积物中, 不同粒级(从粗到细)中元素含量分布呈现两大特点: ①多数元素含量呈不对称的反“S”字型或“U”型分布; 在+40目和–160目粒级段元素含量呈高或较高含量; 在–60～+160目粒级段, 元素含量出现最低值。②仅Hg、CaO、Na2O三个元素呈持续上升趋势。同时, 采集–10～+40目粒级段, 可完全排除无处不在的风成沙干扰, 异常元素组合与矿床最接近, 大部分矿化指示元素都在矿区圈定出具有明显找矿意义的异常。因此, 水系沉积物测量最佳采样粒级为–10～+40目。而且, –10～+40目粒级重量占比达到30％以上, 选择其作为采样粒级, 不会出现采样困难。

(3)在羌塘高原的景观条件下, 主要矿化指示元素异常沿水系迁移距离为: 在+40目水系沉积物中,大型矿床形成的异常可以迁移5.5～8.9 km, 异常面积＞25 km2; 小型矿床或矿点形成的异常可以迁移0.5～1.1 km, 异常面积1 km2左右。因此, 以寻找小型以上矿床为勘查目标的地球化学调查工作(1:5万),最佳采样密度1点/km2, 采样点主要布置在一级和二级水系中; 以寻找大型以上矿床为勘查目标的区域化探扫面工作(1:25万), 最佳采样密度为1点/4 km2。采样点主要布置在长＞1 km的一级水系沟口和二级水系内, 三级和四级水系布置控制样。

(4)考虑到羌塘高原降水分布不均匀性造成的冲洪积物代表性较差的现状, 采样时选择在现代流水线上、冲洪积物成分复杂、大小颗粒混杂的部位、样点30～50 m范围内、横切河道、多点采集、组合成样。当出现多条河道或辫流时, 在多条河道里采集组合样。在每个采样点上均下挖20～30 cm, 上下混合采样。

致谢: 审稿人对文章初稿提出的建议和意见使作者受益匪浅、对完善文稿十分重要, 在此致以诚挚的感谢！

陈传友, 关志华. 1989. 羌塘高原水资源及其开发利用[J]. 自然资源学报, 4(4): 298-307.

高顺宝, 郑有业, 郑海涛. 2014. 雅江西段重要矿产资源成矿预测及勘查靶区优选专题成果报告[R]. 武汉: 中国地质大学(武汉)地质调查研究院.

黄卫. 2002. 美多锑矿的基本特征和成因初探[J]. 西藏地质, 21(2): 37-44.

冷福荣, 李志强. 2009. 1:20万区域化探方法核心技术“取样粒级”的讨论[J]. 物探与化探, 33(6): 678-685.

李明森. 2000. 藏北高原草地资源合理利用[J]. 自然资源学报, 15(4): 335-339.

李清波, 陆彦. 2012. 西藏地质工作六十年(下)[J]. 国土资源科技管理, 29(5): 141-146.

芮宗瑶, 李光明, 张立生, 王龙生. 2004. 西藏斑岩铜矿对重大地质事件的响应[J]. 地学前缘, 11(1): 145-152.

王景升, 张宪洲, 赵玉萍, 秦泗国, 武建双. 2010. 羌塘高原高寒草地生态系统生产力动态[J]. 应用生态学报, 21(6): 1400-1404.

王越. 1988. 中国市县手册[M]. 杭州: 浙江教育出版社: 526-546.

谢学锦, 任天祥, 奚小环, 张立生. 2009. 中国区域化探全国扫面计划卅年[J]. 地球学报, 30(6): 700-716.

杨少平, 刘华忠, 张学君. 2006. 西藏中西部风成沙的地球化学特征[J]. 中国沙漠, 26(3): 345-350.

张华, 孙忠军, 杨少平, 孔牧. 2004. 青藏高原地球化学勘查技术及资源潜力评价方法研究成果报告[R]. 廊坊: 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所: 46-108, 130-141.

郑有业, 高顺宝, 张大全, 樊子珲, 张冈阳, 马国桃. 2006. 西藏朱诺斑岩铜矿床发现的重大意义及启示[J]. 地学前缘, 13(4): 233-239.

中国地图出版社. 1990. 中国地图册(第七版)[M]. 北京: 中国地图出版社: 29.

中国科学院青藏高原综合科学考察队. 1984. 西藏气候[M]. 北京: 科学出版社: 127-133.

祝向平, 陈华安, 马东方, 黄瀚霄, 李光明, 卫鲁杰, 刘朝强. 2012. 西藏多不杂斑岩铜金矿床地质与蚀变[J]. 地质与勘探, 48(2): 199-206.

References:

CHEN Chuan-you, GUAN Zhi-hua. 1989. The water resources of the Qiangtang Plateau and their Development and use[J]. Journal of Natural Resources, 4(4): 298-307(in Chinese with English abstract).

GAO Shun-bao, ZHENG You-ye, ZHENG Hai-tao. 2014. The special report of the important mineral resources metallogenic prediction and exploration target optimization selection for the western of the Yaluzangbu River[R]. Wuhan: Geological Survey Iinstitute of the China University of Geosciences(in Chinese).

HUANG Wei. 2002. Geological Features and Genesis of the Meiduo Sb Deposit[J]. Tibet Geology, 21(2): 37-44(in Chinese with English abstract).

LENG Fu-rong LI Zhi-qiang. 2009. A Discussion the “sampling grade”, a key technology in 1:200000 regional geochemical exploration[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 21(2): 37-44(in Chinese with English abstract).

LI Ming-sen. 2000. Rational exploitation of grassland resources in the Northern Xizang Plateau[J]. Journal of Natural Resources, 15(4): 335-339(in Chinese with English abstract).

LI Qing-bo, LU Yan. 2012. Sixty years of geological work in Tibet[J]. Scientific and Technological Management of Land and Resource, 29(5): 141-146(in Chinese with English abstract).

Qinghai-Tibet Plateau Comprehensive Scientific Expedition of the Chinese Academy of Sciences. 1984. The climate in Tibet[M]. Beijing: Science Press: 127-133(in Chinese).

RUI Zong-yao, LI Guang-ming, ZHANG Li-sheng, WANG Long-sheng. 2004. The response of porphyry copper deposits to important geological events in Xizang[J]. Earth Science Frontiers, 11(1): 145-152(in Chinese with English abstract).

SinoMaps Press. 1990. The Atlas of China (Seventh Edition)[M]. Beijing: SinoMaps Press: 29(in Chinese).

WANG Jing-sheng, ZHANG Xian-zhou, ZHAO Yu-ping, QIN Si-guo, WU Jian-shuang. 2010. Spatiotemporal pattern of alpine grassland productivity in Qiangtang Plateau[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 21(6): 1400-1404(in Chinese with English abstract).

WANG Yue. 1988. Handbook of cities and counties in China[M]. Hangzhou: Zhejiang Education Press: 526-546(in Chinese).

XIE Xue-jin, REN Tian-xiang, XI Xiao-huan, ZHANG Li-sheng. 2009. The Implementation of the Regional Geochemistry-National Recon-naissance Program (RGNR) in China in the Past Thirty Years[J]. Acta Geoscientica Sinica, 30(6): 700-716(in Chinese with English abstract).

YANG Shao-ping, LIU Hua-zhong, ZHANG Xue-jun. 2006. Geochemical Features of Eolian Sand in Central and Western Tibet[J]. Journal of Desert Research, 26(3): 345-350(in Chinese with English abstract).

ZHANG Hua, SUN Zhong-jun, YANG Shao-ping, KONG Mu. 2004. Research report of the geochemical exploration techniques and resource potential evaluation method on the Tibetan Plateau[R]. Langfang: Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences: 46-108, 130-141(in Chinese).

ZHENG You-ye, GAO Shun-bao, ZHANG Da-quan, FAN Zi-hui, ZHANG Gang-yang, MA Guo-tao. 2006. The discovery of the Zhunuo porphyry copper deposit in Tibet and its significance[J]. Earth Science Frontiers, 13(4): 233-239(in Chinese with English abstract).

ZHU Xiang-Ping, CHEN Hua-an, MA Dong-fang, HUANG Han-xiao, LI Guang-ming, WEI Lu-jie, LIU Chao-qiang. 2012. Geology and alteration of the Duobuza porphyry copper-gold deposit in Tibet[J]. Geology and Exploration, 48(2): 199-206(in Chinese with English abstract).

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

本文由中国地质调查局地质调查项目(编号: 200220130001; 12120113101200)资助。

2014-10-10; 改回日期: 2014-12-28。责任编辑: 张改侠。

杨少平, 男, 1953年生。硕士, 研究员。长期从事勘查地球化学基础理论和方法技术研究工作。通讯地址: 065000, 河北省廊坊市金光道84号。E-mail: yshp1953@163.com。