西藏谢通门县雄村矿区外围土壤地球化学特征及异常评价

韩 鹏， 郎兴海,2, 邓煜霖， 王旭辉， 娄渝明， 崔志伟

(1.成都理工大学 地球科学学院，成都 610059；2.国土资源部 构造成矿成藏重点实验室，成都 610059)

0 引言

西藏雄村铜金矿床是目前冈底斯成矿带上发现的唯一一个与新特提斯洋俯冲带相关的斑岩型矿床，已探获铜金属资源量2 087 569 T、金金属资源量202 695 kg，前人对于雄村矿区的地质特征、地球化学特征、年代学以及矿床成因等方面有大量研究[1-16]，但对雄村矿区外围的研究相对比较薄弱[17-18]。通过对雄村矿区外围开展的1:10 000地质填图和土壤地球化学勘查工作，发现雄村矿区外围具有巨大的找矿潜力；笔者利用土壤地球化学测量Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素测试分析结果讨论该区域元素含量统计特征、组合特征以及异常特征，综合分析上述特征并结合该区域地质特征圈定找矿靶区，指示下一步找矿工作。

1 研究区地质概况

本次土壤地球化学特征研究，按照土壤采样点实际位置划分出研究区范围(图1)，研究区位于西藏特提斯-喜马拉雅构造域南部，昂仁-日喀则中-新生代弧前盆地北部的冈底斯带中段南缘[15]。出露地层为中-下侏罗统雄村组(J1-2x)火山-沉积岩，岩性组合比较复杂，由凝灰岩(安山质凝灰岩、长英质凝灰岩)、基性凝灰岩夹粉砂岩、石英玄武质砂岩、玄武质砂岩夹粉砂岩、粉砂岩夹次生泥质岩等岩性段组成。

断裂构造是研究区的主体构造，在研究区北东部分布有一条北东向的平移断层和三条北西向的性质不明断层，中部分布有一条平移断层，北北东走向，西部分布有一条北西向的逆冲断层；褶皱构造仅出现在研究区南部偏中区域，为一倒转背斜。

图1 雄村矿区外围地质简图[17]Fig.1 Geology map of xiongcun district periphery areas[17]

研究区的岩浆活动比较强烈，侵入体主要为早-中侏罗世角闪石英闪长玢岩、侏罗纪角闪辉长岩和始新世石英闪长岩。早-中侏罗世角闪石英闪长玢岩主要侵入研究区东部以及北东部雄村组地层中，在接触带附近发育有钾硅酸盐化、硅化、青磐岩化、绢云母化等蚀变，与成矿关系较为密切，雄村矿区III号矿体含矿斑岩即为早-中侏罗世角闪石英闪长玢岩[6]；侏罗纪角闪辉长岩分布于研究区南西部，侵入雄村组地层中，并在附近发育有高岭土化、硅化、青磐岩化以及黄铁绢云岩化蚀变；始新世石英闪长岩侵入早-中侏罗世角闪石英闪长玢岩和雄村组地层中，并且附近出现矽卡岩化、硅化、黄铁绢云岩化以及孔雀石化蚀变。另在研究区西部出露由薄层状辉长岩、带状角闪岩、片麻岩和少量的大理岩组成的变质杂岩体。

2 土壤地球化学特征

本次工作对雄村矿区外围进行土壤地球化学找矿研究，按100 m×40 m(线距×点距)规则测网进行采样，勘探线布置方向0°，实际工作面积约16.5 km2。采样介质多为C层岩屑(少量采自B层下部细粒物质)，采样深度为0.1 m～0.5 m，截取粒级-10 目～ +60目，实际采集土壤样品3 720件，全部样品送至西南冶金地质测试中心，依据地矿行业标准DZ/T0130.4-2006化探样品分析质量有关要求进行加工处理和测试分析，测试元素为Cu、Au、Ag、Pb、Zn。

图2 研究区土壤元素异常图Fig.2 Element anomaly in research area(a)Cu元素异常图；(b)Au元素异常图；(c)Ag元素异常图；(d)Pb元素异常图；(e)Zn元素异常图；

表1 元素异常特征值Tab.1 Elements anomaly characteristic values

2.1 单元素异常特征

本次研究是采用基于稳健统计学的EDA技术[19]，计算研究区各元素的背景值和异常下限(表1)，然后采用异常下限值的1倍、2倍、4倍作为界限划分外、中、内三级浓度分带。利用Surfer、Mapgis软件绘制Cu、Au、Ag、Pb、Zn单元素异常图(图2)。

由图2可知：① Cu异常主要分布于研究区东部，在北东部、西部以及南西部有小面积椭圆状异常分布(图2(a))；东部以及北东部异常区域出露有中-早侏罗世角闪石英闪长玢岩、雄村组凝灰岩以及始新世石英闪长岩，东部异常呈北西-南东向展布，浓集中心位于雄村III号矿体西侧，西部异常有侏罗纪角闪辉长岩和雄村组凝灰岩出露；② Au异常主要分布在研究区中部及西部，另在北东部以及东部分布有比较分散的小面积异常(图2(b))；中部异常位于雄村组火山-沉积岩内，该异常区域南西侧出露有大面积的侏罗纪角闪辉长岩，西部异常与Cu异常叠合较好，北东部及东部异常比较分散，但基本位于Cu异常范围内；③ Ag异常面积较小，主要分布在研究区中部及西部，另在中部偏北东区域以及西部区域有小面积椭圆状异常呈星散状分布(图2(c))，其浓集中心基本与Au异常浓集中心叠合，异常区域与Au异常套合较好；④ Pb异常主要分布在研究区中部(图2(d))，浓集中心基本与Au异常浓集中心叠合，其外带呈半环状分布在Au异常外带边缘，在中部偏北东区域有小面积椭圆状异常呈星散状分布；⑤ Zn异常主要分布于研究区中部以及南部偏中区域(图2(e))，分别位于侏罗纪角闪辉长岩的北东侧及南侧，基本位于雄村组火山-沉积岩地层内，其中部异常区域分布特征与Pb相似，南部偏中区域异常较为分散，呈星点状分布。

2.2 土壤元素参数统计特征

通过对比雄村矿区元素组合特征[1,13]，选取雄村矿区外围1∶10 000土壤地球化学测量Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素作为研究对象，利用Excel、SPSS软件统计研究区土壤样品中Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素含量原始数据的均值、标准离差、最大值、最小值、变异系数、中位数、浓度克拉克值参数特征(表2)。

表2 研究区土壤元素统计参数Tab.2 Statistical parameters of soil elements in research area

数理统计显示：研究区Cu、Au、Ag、Pb元素变异系数大于1.5，为强变异型元素，Zn的变异系数处于1到1.5之间，为变异型元素，说明Cu、Au、Ag、Pb元素离散程度大，分布极不均匀；Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素的浓度克拉克值均大于1，说明这些元素均具有一定的局部富集能力，尤以Au元素最为强烈，Cu元素次之。综上所述，可知研究区Cu、Au元素分异性强，离散程度大，富集能力强。

2.3 多元统计分析

2.3.1 相关分析

用SPSS软件对研究区土壤样品测试数据进行相关分析[20]，得出相关系数矩阵(表3)，本次相关分析样本数3 720，在置信水平取0.01时，相关系数临界值为0.042。由表3可知，Cu与Au、Ag、Pb、Zn均表现为显著相关，尤其是Cu与Au 之间的相关系数达到0.641，表明二者在成矿过程中有一定的地球化学联系，Au与Ag、Pb、Zn也表现为显著相关， Ag与Pb、Zn之间相关系数分别为0.406和0.392也代表显著相关性， Pb与Zn之间相关系数达到0.687，表现为极显著相关，说明二者可能为相似地球化学背景的产物。综上所述，认为Ag-Pb-Zn元素组合与Cu、Au元素成矿的地球化学关系密切。

2.3.2 聚类分析

利用Excel、SPSS软件对研究区Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素土壤测量原始数据经标准化处理后，进行R型聚类分析[20-21]，得出其聚类分析谱系图(图3)。由图3可知，当欧氏距离大于5时，土壤样品测试5种元素可分为Pb-Zn、Ag和Cu-Au三类元素组合；当欧氏距离大于22时，土壤样品测试5种元素可分为Ag-Pb-Zn元素组合和Cu-Au元素组合。综上所述：Cu、Au分群为一组，说明研究区Cu、Au元素可能存在共生或伴生关系；Ag、Pb、Zn分群为一组，说明研究区可能存在中低温热液成矿作用，其中Pb-Zn与Ag又分别产于不同的地球化学背景中。

表3 研究区土壤分析元素相关矩阵Tab.3 Correlation matrices of soil analysis elements in research area

图3 研究区土壤元素R型聚类分析谱系图Fig.3 R-type cluster analysis dendrogram of soil elements in research area

2.3.3 因子分析

利用SPSS软件对研究区所有的土壤样品测试结果进行主成分变量的R型因子分析[21-22](表4)。

由表4可知：F1因子的方差贡献率已超过50%，可以作为综合主因子来表征研究区元素数据的综合信息，同时选取特征值大于1的F2因子作为后续公共因子进行分析；F1因子所代表的元素组合为Ag-Pb-Zn，方差贡献率53.604%，F2因子所代表的元素组合为Cu-Au，方差贡献率20.47%；说明研究区土壤中主要富集Ag、Pb、Zn元素，反映了主成矿元素Cu、Au的指示元素富集特征。结合单元素异常特征、相关分析以及聚类分析，确定研究区元素组合为Cu、Au元素组合和Ag、Pb、Zn元素组合，Ag、Pb、Zn可以作为研究区内主成矿元素Cu、Au的找矿指示元素。

表4 研究区土壤元素R型因子分析结果Tab.4 R-type factoring analysis results of soil elements in research area

图4 研究区土壤元素综合异常图Fig.4 Comprehensive anomaly map of soil elements in the study area

2.4 综合异常评价

综合研究区各元素参数统计特征、单元素异常特征、多元统计分析结果以及雄村矿区外围地质特征，以异常套合好、元素组合与矿产或地质体关系密切为原则，在单元素异常图基础上，划分出3个以Cu、Au为主的综合异常区(KM01、KM02、KM04)和1个以Au为主的异常区(KM03)(图4)：

1)KM01综合异常以Cu、Au异常为主，区内Cu、Au、Ag、Pb、Zn异常套合好，出现Cu、Au三级浓度分带，浓集中心叠合好，Cu异常均值365.7×10-6，异常面积为约0.34 km2，最大值1 093.6×10-6，异常衬度4.31；Au异常均值105.9×10-9，异常面积约0.52 km2，最大值485×10-9，异常衬度4.07。该区域出露有始新世石英闪长岩、雄村组凝灰岩，并且可见一条平移断层和一条性质不明断层分布，该区域未见矿化体出露，但地球化学条件良好，推断深部可能存在矿化体。

2)KM02综合异常以Cu、Au为主，区域内Cu、Au异常叠合性好，异常强度高(主要为Cu异常)，Cu异常均值315.9×10-6，异常面积为约1.22 km2，最大值4 541×10-6，异常衬度3.72；Au异常均值89.8×10-9，异常面积约0.42 km2，最大值485×10-9，异常衬度3.45。该异常区内有雄村组凝灰岩以及侏罗纪角闪石英闪长玢岩出露，并且发育有钾硅酸盐化、硅化等蚀变，在该区域东侧发现雄村III号铜金矿体，矿体长约500 m，宽约600 m，厚度最厚可达200 m，出露面积为0.3 km2，北西-南东走向，含矿围岩为角闪石英闪长玢岩；区域内地质条件与雄村III号矿体成矿地质条件相似，Cu元素异常分布于雄村III号矿体西侧，可能是由雄村III号矿体向西延伸引起，具有寻找Cu-Au矿的潜力。

3)KM03综合异常以Au、Ag、Pb、Zn为主，浓集中心明显且基本重合，异常强度高，Au异常均值284.6×10-9，异常面积约0.59 km2，最大值8 560×10-9，异常衬度10.9；Ag异常均值2.75×10-6，异常面积约0.58 km2，最大值38.4×10-6，异常衬度7.86；Pb异常均值727.4×10-6，异常面积约1.18 km2，最大值18 053×10-6，异常衬度18.19；Zn异常均值621.9×10-6，异常面积约0.85 km2，最大值2 754×10-6，异常衬度4.15。该区域位于雄村组火山-沉积岩地层内，西侧出现北北东走向的平移断层，南西侧出露有侏罗纪角闪辉长岩，并且发育有高岭土化、硅化、青磐岩化以及绢云母化等蚀变特征，区域内出露有矿化体露头，7个探槽和1个钻孔揭露异常区中部矿化体长约600 m，宽约50 m，北东部矿化体长约200 m，宽约20 m，深部岩石岩性主要为角闪石英闪长玢岩的角岩，发育有黄铁矿化、黄铜矿化、褐铁矿化以及孔雀石化，元素异常围绕已揭露矿化体分布；通过判断该异常区的地质条件、地球化学条件，推测该异常区深部可能存在矿体。

4)KM04综合异常以Cu、Au、Ag为主，区域内Cu、Au、Ag、Zn异常套合好，强度高，Cu、Au、Ag浓集中心重合，Cu异常均值739.1×10-6，异常面积为约0.25km2，最大值13 221×10-6，异常衬度8.69；Au异常均值487.3×10-9，异常面积约0.25 km2，最大值4 834×10-9，异常衬度18.7；Ag异常均值1.48×10-6，异常面积约0.98 km2，最大值6.37×10-6，异常衬度4.23。该区域出露雄村组火山-沉积岩(矽卡岩化凝灰岩)、始新世石英闪长岩以及辉长岩，异常区西侧出现北西-南东向的逆冲断层，附近有黄铁矿化、黄铜矿化发育，矽卡岩化凝灰岩上出露有矿化体，7个探槽和1个钻孔揭露矿化体长约650 m，宽约150 m，深部可见矽卡岩化、硅化、青磐岩化，发育有黄铁矿、褐铁矿和孔雀石，Cu、Au元素异常浓集中心位于矿化体上。结合该区域地质条件、地球化学条件判断，可能存在矽卡岩型铜金矿床。

3 结语

通过对研究区1:10 000土壤地球化学样品测试数据多元统计分析，再结合研究区各单元素异常特征分析结果，确定Cu、Au元素为雄村矿区外围的主成矿元素，Ag、Pb、Zn为主成矿元素的伴生指示元素；全区共圈出4处综合异常区，并且初步工程验证后有3处均发现矿(化)体，这表明土壤地球化学测量能进一步明确找矿方向，缩小找矿范围，对于区内进一步开展找矿工作具有一定的借鉴意义。