土壤离子电导率法在青藏高原冻土覆盖区寻找隐伏金矿研究

索林娜

(桂林理工大学，广西 桂林 541004)

土壤离子电导率法是地电化学集成技术的一种方法，利用测定土壤中总电导率高低来判断研究介质中元素在受到电场作用后发生的变化。目前在我国已发展应用30多年，利用该方法在寻找金矿、铀矿、铜镍矿、锑矿、锡矿、钨锡矿等不同类型隐伏矿床上取得良好的找矿效果[1-3]，尤其是在青藏高原冻土覆盖区，在其他常规方法寻找隐伏矿体效果不理想条件下，应用土壤离子电导率法显示其突出找矿效果[4-5]。 前人对土壤离子电导率异常特征离子成份的研究认为电导率的含量变化主要是由SO42-、Ca2+、HCO3-、Cl-、Fe3+、Mg2+、Na+、K+、Mn2+、F-等一套水可溶性离子组成所控制的[6-12]，由此得出，土壤离子电导率异常是由多种离子成晕作用的总产物，是一个物理化学综合指标，反映的矿体信息远比单元素要强。国外学者研究地电化学驱动作用使得离子从厚层冰湖沉积物下穿透迁移到地表的能力增加，在冰层所覆盖的块状铜锌硫化物矿床上进行了实地试验研究。试验利用常规的土壤测量法未能发现隐伏矿体，而用土壤离子电导率测量法则揭示了隐伏矿体的存在[13-16]；国内学者利用土壤离子电导率法在青海冻土覆盖区进行找矿研究取得良好效果。但缺少对土壤离子电导率法在冻土覆盖区离子迁移方式和异常特征的研究。目前由于在西藏冻土覆盖的邦卓玛金矿开展外围找寻隐伏金矿床的难度较大，选用传统的物化探技术手段并未取得一定突破,因此本研究将土壤离子电导率法首次应用在西藏冻土覆盖区, 目的利用该方法反映出的综合示矿信息来解决在冻土覆盖区寻找隐伏金矿难的问题，提出土壤离子电导率法在冻土覆盖区其可溶性离子以垂直迁移方式上升至矿体上方形成陡峭山峰状异常特征，快速准确圈定出冻土覆盖下的隐伏金矿体或矿化，为找矿指明方向。

1 研究区地理、地质概况

青藏高原是世界上中低纬度海拔最高、面积最大的冻土区，现存多年冻土面积约1.26×106km2，暖季为5～8月，冷季为9～4月，是全球最主要的高海拔冻土区[17-18]。本次研究冻土覆盖区是西藏隆子县邦卓玛金矿，该矿区东距西藏隆子县城20 km，北距曲松县城15 km，区内有省道202穿过，交通较为便利道。区内沟谷发育，海拔4 700～5 000 m，属典型荒漠寒漠大陆性气候，具有干燥、寒冷、低气压、风大、日照时间长、降水量集中等特点。年平均气温0℃以下，霜冻期长，冻土发育，属于常年冻土地区。邦卓玛金矿区大地构造位置处于特提斯喜马拉雅前陆断褶带，由印度板块与亚洲板块俯冲、碰撞形成。区域内构造主要为一系列复式倒转褶皱，配套大量逆冲断层组成，断层多具分支复合现象，次级断裂发育。矿区位于藏南金锑成矿带上，区域成矿条件良好，蕴藏着丰富的金、锑矿资源及多金属资源。矿区出露地层相对简单，有曲德贡岩组上岩段(Pzq2)，上三叠统涅如组(T3n)以及第四系(Q)。矿体主要产于上三叠统涅如组二段中，涅如组二段岩性主要为灰黑色薄层状绢云母粉砂质板岩。矿石主要为含金蚀变岩型，矿石中金属矿物主要有毒砂、黄铁矿、方铅矿。矿化主要有毒砂化、黄铁矿化、褐铁矿化，蚀变主要有硅化、碳酸盐化。矿体明显受东西向次级断裂构造带控制，构造破碎带走向近东西，宽度为1～3 m，同时发育多条平行的破碎带[19-20]，见图1。

1 第四系； 2 上三叠统涅如组四段； 3 上三叠统涅如组三段； 4 上三叠统涅如组二段； 5 曲德贡岩组； 6 辉绿岩； 7 地质界限； 8 断层

图1 邦卓玛金矿区综合地质图(据陈东太2016修)

2 工作方法

2.1 野外采样与加工

在西藏邦卓玛金矿0号剖面线及外围宁拉预测区使用便携式GPS定位仪按实际工作设计要求布设采样点，采取20～30 cm 深的B层土壤，将所采取的土壤样品进行晒干、拌碎处理后，选择0.15 mm(100目)粒度筛统一加工，所得每个样品重量不低于20 g。

2.2 室内实验测试

在桂林理工大学勘查地球化学实验室进行土壤离子电导率测试分析。使用电子称称取1 g 样品，置于纯净的烧杯中，加入 100 mL 去离子水(或蒸馏水)，用磁力搅拌器搅拌 1 min，静置 30 s。使用 DDS-11c 型电导率仪测定电导率数值。为确保测量精度，电极使用前应用0.2～0.5 μs/cm去离子水(或蒸馏水)冲洗3次，然后将被测试样冲洗后方可测量。将最后测试的数据利用spss软件处理，应用Mapgis软件编制成图件。

3 寻找隐伏金矿可行性对比试验

为研究土壤离子电导率法在冻土覆盖区矿体在电化学溶解作用下产生的可溶性离子的迁移方向。在西藏隆子县邦卓玛矿区已知0号剖面线采样做对比实验研究。在0号线矿体垂直上方剖面和平行0号剖面线偏离5 m位置分别采样。剖面长均为1 000 m，点距为40 m，各采取土壤样26个点。0号线经钻探工程验证有矿体存在，矿体真厚度 0.77 ～ 2.99 m，Au品位 1.02×10-6～3.15×10-6，Ag 品位 1.43×10-6～ 8.65×10-6，Pb 品位 0.04%～0.69%，投入的土壤离子电导率法在矿体垂直上方有不同程度的异常反映，而在偏离矿体上方5 m位置处则反映异常微弱，在矿体垂直正上剖面线1～15号点的平均强度为2.6 μs/cm，16～26号点的平均强度为1.7 μs/cm。而矿体斜上方剖面线1～15号点的平均强度为1.9 μs/cm，16～26号点的平均强度为1.6 μs/cm。可见矿体正上方反映的电导率平均异常强度大于矿体斜上方平均强度。表明在冻土覆盖区电化学溶解的可溶性离子以垂直迁移方式上升，见图2。矿体垂直正上存在着2个异常，1号异常位于 2～4号点，异常明显，宽 80 m，异常强度为 3.8～4.1 μs/cm，为背景值(2.52 μs/cm)的1.49～1.6倍，2号点和4号点异常峰值高呈陡峭山峰状，可能指示该位置之下浅部有隐伏金矿体或金矿化存在，需要进一步的工程验证；2号异常位于7～15号点，宽约280 m，强度为3.1～3.6 μs/cm，为背景值的1.21～1.42倍，异常范围与矿体位置对应，在已知矿体的垂直上方(11～15号)得到了清晰的土壤离子电导率异常，异常呈陡峭双峰状大致反应出矿体的产状，异常强度由强到弱，矿体埋深由浅部到深部。说明利用土壤离子电导率方法在西藏冻土带覆盖区寻找隐伏金矿是可行的，值得在冻土覆盖区推广利用。

1 矿体；2 上三叠统涅如组二段；3 矿脉；4 探槽及编号；5 钻孔及编号

图2 西藏邦卓玛矿区0号剖面土壤离子电导率异常对比研究

4 可溶性离子迁移及电导率异常特征分析

4.1 冻土覆盖区可溶性离子迁移方式

冻土覆盖区特殊的地球化学景观与普通的覆盖区电化学溶解的离子迁移方式存有差异。国内学者研究表明在莫玲粘土单向开放性冻结过程中,水分和盐分向着正冻区迁移，优势可溶性阴离子的含量相对增加[21]。国外学者研究表明地电化学作用可促使离子在冰冻环境下加速迁移速度。这就使得土壤离子电导率法在冻土覆盖区条件下有其突出的异常特征。常年冻土覆盖下的深部隐伏矿体在电化学溶解下产生的可溶性活动态离子以垂直迁移方式主要通过电动力作用和毛细管水上升作用源源不断促使可溶性离子上升在矿体垂直上方汇聚成离子晕。

4.2 冻土覆盖区电导率异常特征

由于高原冻土带年平均温度低于0℃，使得矿体电化学溶解作用产生可溶性离子具有在垂直矿体上方不断汇聚成晕而不易向四周扩散的特征。因此在冻土覆盖下的隐伏金矿体垂直正上方呈现的电导率异常为陡峭的山峰状，其显示的异常峰值高且陡。这种电导率异常特征是冻土覆盖区找隐伏金矿的突出示矿特征。

5 未知区研究及找矿预测

在邦卓玛金矿外围宁拉预测区进行寻找隐伏金矿，采用 200 m×40 m 网度，由东至西布置 10 条采样线，采取B层土壤样品共270个。通过对预测区的样品测试分析所得数据按背景值加上1，1.5，2倍标准差划分外、中、内带勾绘异常平面图(见图3)，异常外带值为 2.73 μs/cm， 异常中带值为 3.14 μs/cm，异常内带值为5.43 μs/cm。

1 上三叠统涅如组三段；2 上三叠统涅如组四段；3 辉绿岩；4 工程探槽；5 河流；6 矿脉；7 采样点；8 内带；9 中带；10 外带

图3 西藏邦卓玛矿区宁拉预测区土壤离子电导率异常图

5.1 宁拉测区电导率异常特征

从邦卓玛金矿外围宁拉预测区土壤离子电导率异常平面图上分析，在预测区内共圈出5个异常区，见表1。

表1 宁拉测区电导率异常特征

Ⅰ异常区位于测区的西北部，形态不规整，规模较大，分布沿涅如组三段地层延伸，长约700 m，宽约300 m，面积约0.21 km2。异常主要集中在2～5测线，高值在4线5号点为34.9 μs/cm，且在该点发现褐铁矿化，在2线7号点电导率值为13 μs/cm，可见褐铁矿化，该点对应TC072探槽位置。Ⅱ异常区位于该测区东南部，形态呈山峰状，规模较大，面积约0.21 km2。异常主要集中在9号、10号测线。异常高值在10号测线的17号、18号测点分别为92.4 μs/cm和69.3 μs/cm。Ⅲ异常区位于测区东北部，规模中等，面积约0.15 km2。10号测线7号点电导率数据为95.3 μs/cm，异常值最高。Ⅳ异常区规模小，呈条带状，面积约0.09 km2，横跨6号至8号测线，异常最大值为7.9 μs/cm。Ⅴ异常区规模较小，面积约0.07 km2。4号测线20号点和23号点电导率值分别为20.4 μs/cm和31.9 μs/cm。预测区电导率异常值均较高，与已知剖面0号线异常最大值对比。Ⅰ异常区最大值34.9 μs/cm是0号线异常最大值4.1 μs/cm的8.5倍；Ⅱ异常区是其22.5倍；Ⅲ异常区是其23.2倍；Ⅳ异常区是其1.9倍；Ⅳ异常区是其7.7倍，说明宁拉测区具有较大的找矿潜力。

5.2 宁拉测区找矿预测

根据电导率异常强度、规模、形态变化与地质情况、工程探槽吻合程度共圈定了5个找矿靶区，按照找矿潜力大小分5个等级，即Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类(见图3)。Ⅰ号靶区在应用土壤电导率方法之前已存有工程探槽验证的金矿脉。探槽TC072控制的金矿脉金品位4.78 g/t，矿脉走向EW，长度约为150 m，该矿脉明显受近东西向次级构造控制；由探槽TC026和TC067控制的金矿脉其品位0.16 g/t，金矿脉走向NW，长度约为150 m，说明土壤电导率方法在该区对金矿体有良好指示作用。Ⅰ号靶区反映出预测区内含矿破碎带或矿化近东西走向，这与邦卓玛金矿矿体受近东西向次级构造控制表现一致。推测Ⅰ号靶区是有已知探槽TC072矿脉的延伸引起，该异常区处多为次级控矿构造交汇处，有利于热液成矿阶段金的富集，可作为重点勘查靶区。由探槽TC027和TC070控制的金矿脉在Ⅱ号靶区范围内，矿脉金品位0.56 g/t的金矿脉，矿脉走向NE，长度约150 m，Ⅱ号靶区推测存有近北东走向含矿破碎带或矿化。Ⅲ号靶区靠近辉绿岩，推测该异常区是有已知探槽CT027和CT070控制的矿脉向北东向延伸引起。Ⅳ号靶区反映出预测区内含矿破碎带或矿化近东西走向，该异常区寻找隐伏金矿不容忽视。Ⅴ号靶区规模较小，推测可能存在金矿化。

综上所述，由电导率异常可反映出宁拉预测区含矿破碎带或矿化总体呈近东西走向和近北东走向。这与地质构造情况相符，测区内有以近东西向为主的一系列压性、压扭性逆冲推覆断裂构造和轴向近东西的一系列褶皱构造，另有北西向和北东向剪切断裂构造，这些断裂构造和褶皱为成矿提供了动力支持和空间支持。近东西向压扭性构造为区内主要构造之一，由于受SN向挤压应力的作用，常产生剪切、挤压、破碎、层间滑动，并派生高角度次级逆冲断层，岩石被压碎、破裂或角砾岩化，形成有利于金矿沉淀富集的破碎带和裂隙带，金矿体常赋存于该组断裂构造或该组断裂派生的次级构造裂隙中。应用土壤离子电导率法为该区下一步寻找隐伏金矿体指明方向。

6 结 论

1)在冻土覆盖区条件下，矿体正上方反映的电导率平均异常强度大于矿体斜上方平均异常强度。矿体在电化学溶解产生的可溶性离子，以垂直迁移方式上升，在矿体垂直上方形成的电导率异常特征呈陡峭山峰状，应用土壤离子电导率法在青藏高原冻土覆盖区寻找隐伏金矿效果良好。

2) 在未知区的找矿预测中，根据土壤离子电导率异常圈定出 5个有利找矿靶区，为在冻土覆盖区寻找金矿体指明方向。

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