土壤地球化学测量在赞比亚西北省13777-HQ-LPL区的应用

2016-09-15江金胜张成范

西部探矿工程 2016年5期

关键词：赞比亚西北测量

江金胜，张成范

（1.吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林长春130012；2.吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

土壤地球化学测量在赞比亚西北省13777-HQ-LPL区的应用

江金胜*1，张成范1，2

（1.吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林长春130012；2.吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

通过在赞比亚西北省13777-HQ-LPL区一带的找矿勘查，探讨土壤地球化学测量方法在赞比亚热带干旱景观区的应用效果。利用该方法，在13777-HQ-LPL区一带圈出土壤地球化学异常11处，通过对典型异常的三级查证工作，运用槽探、钻探工程，查明了异常源为铜矿（化）体，说明土壤地球化学测量方法适用于赞比亚西北省地区的景观条件，圈定的异常准确、有效，该方法可在赞比亚同类地区推广使用。

赞比亚；土壤地球化学测量；热带干旱景观区

赞比亚共和国为非洲中南部内陆国家，东接马拉维、莫桑比克，南接津巴布韦、博茨瓦纳和纳米比亚，西邻安哥拉，北靠刚果（金）及坦桑尼亚。大部分地区海拔1000～1500m，地势大致从东北向西南倾斜。自然资源丰富，以铜为主。铜蕴藏量1900×104t，约占世界铜总蕴藏量的4%，素有“铜矿之国”之称。钴是铜的伴生矿，储量约35×104t，居世界第二位。此外还有铅、镉、硒、镍、铁、金、银、锌、锡、铀、绿宝石、水晶、钒、石墨、云母等矿物。全国森林覆盖率为45%。2010年开始，吉林省有色金属地质勘查局在赞比亚共和国西北省西北部，距离西北省省会索罗韦齐150km附近的13777-HQ-LPL矿权区，开展了以铜钴金为主要找矿目标的地质勘查工作。工作区内土壤比较发育，基岩出露较少，为了进一步明确找矿方向，确定找矿靶区，缩小找矿范围，加快区内找矿步伐，吉林省有色金属地质勘查局在该区开展了土壤地球化学测量工作，发现综合异常12处，通过对以铜钴金为主的处进行查证，发现了较好的找矿线索，为该区进一步的找矿工作提供了依据。

1　区域地质概况

西北省13777矿权区位于卡崩波（Kabompo）构造穹窿区，主要地层为古元古界加丹加超群（Katanga）、新近界卡拉哈里（Kalhari）组—第四系冲积层组成。加丹加超群包括上罗安组（Upper Roan）、下罗安组（Lower Roan）浅变质沉积岩。地层总体走向进近东西，倾向南，倾角10°～50°，地层单位间呈不整合接触，近地表地层受构造运动影响，发生了宽缓褶皱，深部地层也发生了不同程度的褶曲；岩浆活动不强烈，在区内表现为岩脉、岩墙；部分喷发岩表现为小型岩盖。

地层：该区主要地层为中元古界姆瓦群地层，从以往资料中主要岩性为片麻岩、云母片岩；但此次工作中，该区全区70%的面积为厚层状石英岩、局部见角闪磁铁石英岩、云母片岩。在区的中部见多层厚十几米—几十米黑云母片岩、又见有2～3层粗砂质砾岩，厚几米—十几米，风化后一般为松散状。石英脉普遍发育，偶见水晶石矿产，水晶石呈六方柱，透明度较高，当地有采挖者。地层产状走向70°，倾向南东，倾角45°。在侧区东部Mujimbeji河东侧地形急剧为正地形地段，呈砬子居多，均为石英岩的露岩。石英砂岩为灰白色、中粗粒状，中、厚层状构造，主要成份为石英占95%，少量云母等矿物。片麻岩在区内由于覆盖，露岩极少。云母片岩呈带状，灰黑色，片状、片理构造，主要成份：黑云母60%，石英、角闪石少量。粗砂质砾岩呈杂色，完整岩石少见，在地表只见松散状砂砾石堆积，粗砂成份为石英、长石；砾石成份为花岗岩或花岗片麻岩，砾径2～10cm。

构造：该区位于卡崩波穹窿构造的西侧，受其控制构造主要表现为北东向断裂为主体构造，北西向、东西向断裂为次级构造。北东向构造控制了地层的走向。北东向、东西向断裂形成较晚，一般错断地层和北东向构造。一些岩脉、火山喷发岩均沿着这两组交叉构造部位发育。土壤测量异常的总体走向与北东向主体构造线方向一致。

岩浆岩：该区岩浆岩较发育，主要为酸性熔岩的喷发，其次为少量中性岩脉。酸性熔岩在区内广泛发育，部分形成了台地，最大面积约0.2km2，岩性为流纹斑岩，风化面土黄色或微红色，斑状结构，气孔状或块状构造，主要成份：斑晶为石英，直径2～5mm，含量15%，基质为隐晶质。脉岩主要为闪长岩，呈脉状。

矿产：西北省铜、钴矿集区，主要有卢姆瓦那（Lumwana）铜矿等探明储量在亿吨以上的铜矿有6个，品位在2.3%以上。还有数个矿床探明储量在数百吨以上，品位大于2.2%。它们分布于4个主要片麻岩穹隆（Luswishi、Solwezi、Mwombhezi、Kabompo）的周边Katanga群中和其它基岩沿宽阔的Lufilian弧形带中，受Katanga群层位控制，属于沉积型铜矿。近东西向展布。铜矿即产于穹窿带的内部或边缘。

2　景观地球化学

该区位于中南部非洲大陆内部，属于热带干旱草原景观，区内海拔1000～1500m。水系发育，但均为季节性河流，仅在雨季降雨充分时有流水。全年分为明显的旱、雨两季，即5～8月为干凉季，气温为15℃～27℃，9～11月为干热季，气温为26℃～36℃，12月至次年4月为雨季。年平均气温21℃。区内植被一般为牧草和灌木丛，还有一些针状荆棘。

西北省工作区岩性较简单，主要为红色砂岩、粉砂岩及少量页岩、板岩，局部有砖红色钾长花岗岩出露，由于地形平缓，森林、植被发育，风化后残积于原地，形成红色粘土和黄色沙质粘土，是最佳土壤地球化学和高精度磁法测量区段。工作区A层不甚发育，B层土壤非常发育，常为几十公分至数米厚，最大可达几十米厚（区内钻孔岩芯探得）。借鉴前人开展土壤地球化学测量经验，土壤样品的采样深度在30cm左右即可具有代表性。5～10月为少雨季节，是开展土壤地球化学测量的最佳野外采样时段。

3　地球化学信息提取

3.1土壤地球化学测量

区内1∶50000土壤地球化学测量面积平方千米，按照500m×500m的网度采样，采样密度为4点/km2。为提高样品的代表性，在采样点周围点线距1∶10范围内采集3～5个样品组成一个样品。采样过程中为避免各种污染，遇有岩石露头、废石堆、崩积物、河床堆积、沼泽地等不能取样时弃点。采集距离地表20～50cm深处的B层（淋积层）或者C层（母质层）中的细粒级物质，或者穿过风成砂土覆盖层进行采样。野外样品质量约400g。采样要求完全参照国内《地球化学普查规范》和《土壤地球化学测量规范》。选择测试7种元素，即Cu、Pb、Ag、Co、Au、As、Sb，分析测试方法采用电感耦合等离子体质谱分析、原子荧光光谱分析。

3.2地球化学背景值及异常下限确定

由于分析数据中有特高值和特低值，为合理确定异常下限，工作区背景值和异常下限的确定采用迭代剔除法确定，步骤为：计算全区各元素原始数据的平均值（X0）和标准偏差（S0）；按X0-3S0≤X≤X0+3S0条件对特高值和特低值进行剔除，获得一个新数据集；计算新数据集散的均值（X1）和标准偏差（S1）；按X1-3S1≤X≤X1+3S1条件对新数据集中的特高值与特低值进行剔除，获得新数据集；如此重复，直到所有离群点数据全部剔除为止；计算新数据集的平均值（X1）和（S1），则X1作为背景值C0，X1+nS1（n根据情况选为1.5或2、3）作为异常下限Ca。笔者选n=2，由此，得到异常下限及指标特征（表1）。

3.3地球化学异常圈定

研究区的土壤地球化学测量数据采用距离平方倒数加权法网格化处理，根据异常下限值圈定各元素异常。利用金维软件对土壤测量指标进行R型聚类分析，采用相关系数及组间连接法，数据标准化采用Z-scores方式，得出聚类分析树状图（图1）。

图1　赞比亚西北省13777矿权区土壤测量元素R型聚类分析谱系

由图1可将元素分为2个组：Cu、Co；Pb、Ag、As、Au、Sb。以单元素异常套合情况、R型聚类分析结果及某些元素相似的地球化学性质为依据，将测区主要成矿元素划分为Cu-Co和Pb-Ag-As-Au-Sb两个组合。将两组元素套合在一起，在全区共圈定出综合异常11处（图2）。集中分布在南、北2个区段内。对比区域成矿特征，该区有致矿异常，可能找到变质沉积型铜矿床。

表1　赞比亚西北省13777矿权区土壤测量各元素参数特征

图2　赞比亚西北省13777矿权区土壤测量组合异常

HC1～HC10号异常：主要为Cu、Co等元素组合异常，特别是Cu、Co元素异常套合性很好，二者关系密切共生，但规模不大，一般分布面积0.15～0.99km2，峰值不高Cu（57～126）×10-6，Co（16.5～29.7）×10-6，衬度值较小一般小于1.5，说明浓集中心不明显，可能为铜钴矿化引起的。

HC11号异常：主要为Cu、Co元素组合异常，4个元素套合性非常好，异常规模较大，长轴方向近东西，长2500余米，宽1500m，峰值较高，Cu146×10-6、Co31× 10-6，Cu元素衬度值高，可能是矿致异常。

3.4异常评序及筛选

根据异常元素的套合程度、异常元素的相关性、异常面积的大小、浓度分带等特点，将全区异常评序，并结合地质成矿理论筛选异常。从评序结果看，该区较好的异常为HC11异常，为本区最有找矿前景的异常。

4　重点综合异常评述

主要对区内HC11异常进行评述。该异常面积约3.75km2，呈不规则的长条状，东西向展布。异常主要由Cu、Co等组成，元素套合好，面积大，衬值高，有浓度分带。

统计异常范围内各元素的含量变化，Cu平均值为×10-6，最高值达到146×10-6，平均衬度为1.6；还有其他较弱的Co异常。该异常的展布方向与区内岩体和构造线方向一致，为东西向，异常明显地发育在角闪岩和角闪片岩、石英片岩中，反映了这些岩石的高背景地球化学特征，且异常东南端存在北东向航磁异常，异常长3000m、宽2000m，反映深部可能存在磁性较强的地质体。因此，该区深部有望找到与基性—超基性岩有关的矿床。