土壤地球化学在南秦岭铜银多金属矿中的应用——以镇安县寨沟为例

王 锋

（陕西地矿物化探队有限公司，陕西 西安 710043）

通过对测区Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、W、As、Sb、Hg共10种元素含量特征值、组合特征及地球化学图的分析研究，总结出在测区及地层不同级别地质单元中的含量均值、分布类型及元素组合、分散富集规律，划分出Ⅰ区铜银和Ⅱ区铜银铅锌两处找矿预测远景区[1]。

1 地质矿产特征

测区地处秦岭山脉南麓，属中高山区。地形北高南低，地势陡峭，海拔640m～2147m。区域上位于南秦岭印支褶皱带东段，山柞旬泥盆纪盆地西部，凤镇—山阳断裂及分支断裂兴隆寺—梅花店断裂束所夹持的下古生界隆起区，处于山柞旬海西—燕山期有色、贵金属成矿带，东川—二台子有色、贵金属成矿远景区[2]。晚元古界古道岭古隆起呈西北向展布，其内加里东期—燕山期基性—中酸性岩体、岩脉相互穿插（图1）。

1.1 地层

本区以兴隆寺—梅花店断裂为界，分为北部和南部地层，北部出露地层：下震旦统磨沟峡杂岩为本区最老地层，上震旦统陡山沱组、灯影组为碎屑岩—碳酸盐岩建造；寒武—奥陶系为一套镁质碳酸盐岩建造，泥盆系该区只出露中上泥盆统，为一套泥灰质碎屑岩—碳酸盐岩建造[3]。南部出露地层仅见有泥盆系上统，为碎屑岩—粘土岩夹碳酸盐岩建造。

1.2 构造

区域构造线近东西向展布，主要褶皱、断层以北西向为主，并被北东向断层切割破坏。其中褶皱构造以迷魂阵—李家碥破复背斜、大磨沟—疙瘩寺破复向斜为主导形成一系列次级褶皱，再南为大兴穹窿外来层片，呈飞来峰；断裂构造主要为近东西向凤镇断裂和兴隆寺—梅花店断裂带，规模大、变形复杂，构成本区各级构造单元界线，晚期的北东向断裂束平行多条产出，各方向断裂束交汇联合控制岩体、矿化、蚀变及异常分布[4]。

1.3 岩浆岩

岩浆活动强烈，在工作区北侧形成大面积分布的侵入岩体，从加里东期到燕山期，从超基性到酸性均有产出：①加里东期（βμ3—δ3）：主要有蚀变中细粒角闪辉绿岩、蚀变中细粒辉长岩（赤水沟岩体）；蚀变中细粒闪长岩（迷魂阵岩体）。超基性岩为岩浆型铁、钛、镍、铜成矿母岩，局部含金；②海西期（δQ4—φδ）：主要有中粒闪长—石英闪长岩、中粒石英闪长岩、细粒辉石闪长岩（磨沟峡岩体）；③印支期（ηγ51）：主要有钾化花岗岩、中粗粒斑状二长花岗岩、细粒二长花岗岩、细粒斑状二长花岗岩（柞水岩体）；④燕山期（ηγ52）：以中细粒二长花岗岩为主（小茅岭岩体）。

1.4 矿化蚀变

沿区域性断裂及褶皱变形的背斜两翼与向斜核部形成层间构造蚀变带。伴有岩脉侵入，同时交代围岩，形成硅化、黄铁矿化、碳酸盐岩化、绿泥石化、重晶石化。显示区域上热液活动普遍发生，蚀变引起Cu、Ag、Pb、Zn、Au等成矿元素活化富集，指示了热液活动与成矿的关系，提供了找矿方向[5]。

图1 测区地质构造简图

2 样品加工测试、数据处理和图件绘制

2.1 样品加工和分析测试

本次土壤样采集沿沟系进行均匀采样，为不规则网展布，由5点采样组合成一样，采集在距地表20cm～50cm深处土壤的B层（淋积层）或C层（母质层）中的细粒级物质，粒级为-40目，样品重量大于150g。

样品加工先将原样进行日晒、晾干或低温烘干，用木棒把结块敲碎，再过40目尼龙筛，然后分包样品，送往实验室，以50件样品为一分析批次进行编码和样品加工，每分析批次中随机插入四个国家一级标准物质，确保了样品加工及分析测试的可靠质量。

2.2 数据处理

运用金维GeoIPAS V3.2软件对全区化探数据进行处理，对采集到的3336件样品特征值进行分析统计，其特征参数计算公式为：

（1）背景值（CO）：

（3）异常下限（T）：T=CO+2S

式中：xi—为第i个样品元素的含量；x—为元素的平均含量；n—参加统计的样品数。

（4）变异系数Cv=δ/X×100%

（5）浓集系数 K′=Xi/X（X为全区计算的平均值，Xi为地质统计单元平均值）

（6）浓集克拉克值KK′=X/X0（X0为秦巴地区背景值）

2.3 图件绘制

在数据处理基础上，运用MAPGIS6.7绘制出各种图件。

①原始数据图来反映地球化学勘查工作中采样位置和有关元素含量数据之间关系；②单元素地球化学图按0.1log对数间隔勾绘等值线；③全区及各地质单元元素含量直方图，组距为0.1log对数间隔；④单元素异常图按照异常下限、结合地质背景、构造特征及地理特征直接在原始数据图上勾绘，以异常下限值的1、2、4倍划分三个浓度分带；⑤组合异常图依据因子分析结果，结合测区已发现矿种及指示元素分析；⑥综合异常图依照元素组合特征和背景地质地球化学控制因素编制而成；⑦重点异常剖析图，完全包含所剖析异常的全部出露范围，并且包含认为与该异常有直接或间接关系的地质体出露范围，确定处该范围的地理坐标。

3 地球化学特征和解释推测

3.1 各地层单元地球化学特征

为了对比各地层、侵入岩元素的集散特征，统计了区内主要地层、侵入岩体中元素特征（表1），可看出：下震旦统陡山沱区和灯影组、寒武—奥陶系水口沟组和石瓮子白云岩二～三段、中泥盆统二台子灰岩是本区富集成矿元素多，分异强度高的地质单元，下震旦统磨沟峡杂岩和上泥盆统光山头组是本区富集成矿元素较多，分异较好的单元，上泥盆统古道岭组灰岩、二台子板岩和沙湾组是本区富集成矿元素少，分异强度弱的地质单元。

表1 测区各地质单元元素特征统计表

3.2 地球化学场空间变化特征

为了便于描述元素地球化学场在空间上分布及变化规律，以元素地球化学图色区界限划分标准为依据，将各元素异常下限及分带圈出各元素异常区，进行编号，统计各成矿元素异常特征，通过聚类分析，得出有Ag—Mo、Sb—Hg、Pb—Zn三组元素相关性很好（图2）。①Ag、Mo两元素，在测区西部为背景区，北高南低，分界明显，面积大；测区中部向东为高低背景分布相当，面积小，高低值区呈孤立出现；②Pb、Zn两元素在测区中南部有大面积的高背景区，西北部有较大面积高背景区，东部低背景及南部高背景分布面积较小，高低值区呈孤立出现。③Sb、Hg两元素总体特征是背景区北高南低，分布面积相当，高低值区多呈孤立出现。

图2 测区R型聚类分析图

其余元素特征较为独立：①Cu元素总趋势是西北低东南高，分布面积大，高低值区相对集中；②As元素总特征是西北部、东部以高背景区为主，西南部、中北部为低背景区，高低值区各占一定比例，低背景分布范围小，相对零散；③Au元素总体特征北高南低，以高背景、背景为主，面积大，低背景分布面积较小，较分散；④W元素总体特征以高背景区为主，分布广，低背景区相间其中，面积较小，高值区较集中（图3）。

3.3 组合异常、综合异常

划分出组合异常四类：一类是Zn-Mo-Hg-Sb（主元素Hg、Sb），二类是Au-Cu-Pb（主元素Cu、Pb），三类Ag-As（主元素Ag），四类是W，单独分布；划分出综合异常共23处。

3.4 异常分类

异常分类采用直观法、类比法、综合法等方法。按找矿意义大小分为甲、乙、丙三大类异常，甲类7处，乙类14处，丙1类2处（表2）。

3.5 找矿预测区划分

地球化学找矿预测区主要依据地球化学异常分类评价结果、地球化学异常组合与空间分布（分带）规律等综合因素进行划分。主要划分原则为：①以地球化学异常的平面分布（分区）、元素组合、成因分类为依据，参考成矿区（带）、地球化学区（带）的划分成果和地球化学推断地质构造成果，圈定找矿预测区。②以同类异常的数量和找矿意义分类结果（或每个异常资源量定量预测结果）为依据对找矿预测区进行分级。测区主要划分出两块找矿预测前景区。

3.5.1 Ⅰ区铜银找矿预测远景区

在测区西北部，出露地层主要为上震旦统灯影组灰色厚层硅质微晶白云岩、陡山沱组砂砾岩，下震旦统磨沟峡组杂岩，下寒武统水口沟组黑色硅质岩、寒武、奥陶系石瓮子组二三段灰色厚层燧石团块，条带微晶白白块状微晶白云岩，中泥盆系大枫沟组白云质砾岩、细砂岩、粉砂质板岩砂屑灰岩，出露岩体有加里东期蚀变细粒闪长岩、花岗斑岩脉和辉绿岩脉露头。区内出现有多条断裂，以不同方位相互穿插，形态较为复杂。

Ⅰ区包含了1个甲2异常（Zh02）、1个乙1异常（Zh06）、3个乙2异常（Zh01、Zh05、Zh09）、1个乙3异常（Zh04），各异常面积大，从单元素异常来看，富银、铜、金、铅、锌等元素，分异强度高，浓集中心显著，贫钨、汞元素，有较好的热液岩成矿基础，推测有地层不整合接触带处发现的矿化蚀变带引起，为多金属矿的探明有一定的工作价值，需要进一步工作检查验证。

图3 测区土壤化探异常和成矿预测图

表2 异常分类表

3.5.2 Ⅱ区铜银铅锌找矿预测远景区

位于测区中南部，出露地层有上泥盆统二台子中厚层粉晶灰岩、生屑灰岩、板岩夹粉砂岩、局部夹砂屑灰岩；二台子浅灰—灰色中厚层粉晶灰岩、生屑灰岩，灰—绿灰色粉砂质板岩夹粉砂岩、局部夹砂屑灰岩；古道岭组灰岩、板岩夹灰质砾岩，异常南部边缘出露泥盆系灰绿色绢云母板岩、粉砂质板岩、薄层砂屑灰岩；东南部有下震旦统磨沟峡杂岩，岩性为斜长角闪岩。异常主体位于在兴隆寺—梅花店大断裂处，为一多期复合断裂，由西向东由脆韧性渐变为脆性。断裂两侧岩石分布时代的差异，物质成份的差异，可能生成于海西运动，而发育于印支运动早期。

Ⅱ区包含了3个甲1异常（Zh17、Zh18、Zh19）、2个甲2异常（Zh14、Zh16）、1个乙2异常（Zh15），各异常面积较小，富铜、铅、锌、银、锑、汞等元素，分异强度高，浓集中心显著，贫钨、钼、金、砷等元素，区内发现的蚀变带有两处，矿点有三条矿带，均为方解石脉型铜矿，矿石矿物为辉铜矿、黄铜矿、孔雀石化、铜蓝，具黄铁矿化、重晶石化。

4 结论

通过测区土壤地球化学勘查工作，得出元素在空间上的分布和集散特征为：磨沟峡杂岩是铅锌富集、分异较好的地质单元，而海西期石英闪长岩、印支期二长花岗岩不但是热源提供者，也是矿源的载体，已具备了钼成矿的地球化学前提条件。根据异常地球化学特征及所处地质环境得出：除2处丙1类外，其余21处异常均为热液活动铅锌矿化所引起，尤其是7个甲类异常处均有矿化异常点出露。

划分出Ⅰ区铜银和Ⅱ区铜银铅锌两处找矿预测远景区，主要成矿元素为银、铜、铅、锌、钼，主攻矿种为银、铜、铅、锌，同时具有形成金、钼等矿产的找矿潜力，为测区今后找矿工作指明了靶区和方向。