安徽省宁国大龙地区土壤地球化学特征及找矿效果

2021-06-30杜玉雕

中国地质调查 2021年3期

写熹，李斌，杜玉雕

(安徽省地质调查院，安徽合肥 230001)

0 引言

安徽省宁国大龙地区位于江南造山带的东段，钦杭成矿带北侧[1-2]。区域上处于扬子地块南缘与北际山大岛弧的接合部位，皖浙赣断裂带的旁侧[3]。前人曾在研究区及周边地区做了一些地质、矿产、化探方面的工作。2002—2004年，安徽省地质调查院开展了“安徽省宁国市东南部金银铅锌多金属矿”调查评价项目，在区内开展的1∶5万水系沉积物测量工作，显示区内以Ag-Cu-Mo组合异常为主，元素间套合较好，呈NW向展布，异常规模大，发现了4个金矿化点，初步划分出了大龙矿化集中区[4]；2007年安徽省地质调查院开展了1∶5万宁国墩幅矿产调查工作，1∶5万水系沉积物测量发现区内有较好的W、Mo、Ag、Cu异常，Ag异常面积最大，呈NE到近EW走向[5]。前人虽在区内做了一些工作，但未进行详细查证，总体研究程度较低。为进一步缩小找矿范围，对区内的找矿潜力作出评价，在研究区开展1∶1万比例尺的土壤地球化学测量工作，在了解区内地层、构造、岩浆岩、围岩蚀变等地质特征的基础上，运用地球化学方法总结元素的分布、富集规律，圈定综合异常，最后以槽探、钻探工程对异常进行验证，为今后在该区及邻区的矿产勘查工作提供必要的线索和依据。

1 研究区地质概况

研究区位于宁国墩复背斜之杨山—大龙次级向斜南东翼，西天目山断裂(F4)南东侧，仙霞断裂(F6)西侧(图1)。

1.侏罗系—白垩系陆相沉积盖层；2.南华系—奥陶系海相沉积盖层；3.新元古代南部强变质基底；4.新元古代北部浅变质基底；5.白垩纪花岗岩；6.白垩纪花岗闪长岩；7.新元古代花岗斑岩；8.新元古代花岗闪长岩；9.蛇绿构造混杂岩；10.区域性断层及其编号；11.韧性剪切带；12.研究区；F1.绩溪—宁国断裂带；F2.三阳断裂带；F3.祁门—潜口断裂带；F4.西天目山断裂带；F5.皖浙边界断裂带；F6.浙西断裂(仙霞断裂)；F7.江南断裂带；F9.周王断裂带；F10.汤口断裂带；F11.唐川—许村断裂带；F12.箬岭头—大岭断裂图1 大地构造位置(a)和区域地质构造简图(b)[3]Fig.1 Geotectonic location (a) and regional geological sketch (b)[3]

区内褶皱自东向西主要包括黄金塔背斜、打石坞背斜、戈家村向斜和塘埂背斜。其中黄金塔背斜、戈家村向斜、塘埂背斜为一组连续的背向斜，以黄金塔背斜规模最大，且层内次级小褶皱、揉皱也非常发育。

研究区内岩浆活动强烈，侵入岩主要包括东部的仙霞岩体、北部的小龙岩株和黄瓜岭岩株，三者岩性一致，均为花岗闪长斑岩，为燕山中期岩浆活动的产物。小龙岩株和黄瓜岭岩株为仙霞岩体或者隐伏岩基在深部分支侵入形成，其侵位受控于皱褶轴部，仙霞岩体受断裂控制明显，三者均属于中—浅成侵入体，且剥蚀程度低。

区内构造和岩浆活动强烈，受仙霞岩体、小龙岩株和黄瓜岭岩株的影响，围岩蚀变较强，主要有矽卡岩化、角岩化、大理岩化、硅化、褐铁矿化等，与矿化关系密切的主要为矽卡岩化。

2 样品采集与分析

根据研究区内主体构造线方向，确定本区土壤地球化学测量的测线方向为45°(NE向)，野外采样网度为100 m×40 m。本次土壤测量面积为12 km2，共采集样品3 017件。野外利用便携式GPS定位仪，并辅以罗盘进行定点。样品采集部位为B层的残破积土层，采样深度一般为20～30 cm，采样介质为亚黏土、亚砂土，野外所采样品质量均大于500 g。野外样品处理流程为“日照搓揉→晒干→木棰敲打→过60目不锈钢筛→四角对折混匀→装入纸袋”。样品加工过程中，加工器具都经过严格认真的清刷，防止样品间的污染。样品过筛后送验质量均大于100 g，统一编号后按顺序装箱，填好送样单，送实验室分析。

样品分析测试由安徽省地矿局313地质队实验室承担完成，分析项目为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、W、Mo、Bi、Sn共计12种。采用电感耦合等离子体发射光谱法(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectr，ICP-OES)测定Cu、Pb、Zn；采用原子发射光谱法(Atomic Emission Spectroscopy，AES)测定Au、Ag、Sn；采用原子荧光光谱法(Atomic Fluorescence Spectroscopy，AFS)测定As、Sb、Bi、Hg；催化极谱法(Polarography，POL)测定W、Mo。样品分析测试方法的准确度、精密度、报出率等质量参数指标均优于规范要求，内检分析合格率均大于90.91%，外检合格率均大于95.83%，分析测试质量满足规范要求。

3 土壤地球化学特征

3.1 元素的变异系数、富集系数特征

依据分析测试结果，对各元素的平均值、标准离差、变异系数、富集系数等地球化学参数进行统计(表1)[6]。结果表明，各元素的富集系数均大于1，富集系数大于2的元素有Mo、Ag、Sb、Hg、Bi、Cu、As，其中Mo元素的富集系数最高，达到17.16，说明这些元素在研究区土壤中相对富集。变异系数大于2的元素有Zn，表明Zn元素分布极不均匀，呈极强分异型，成矿潜力最大；变异系数在1～2之间的元素有Ag、Mo、Bi、Sb，这4种元素呈分异型，成矿潜力中等；变异系数在0.5～1之间的元素有W、Sn、Cu、Pb、As、Hg，呈弱分异型，成矿潜力低。综上所述，研究区内Ag、Zn、Mo、Bi、Sb等元素存在局部相对富集成矿的可能性[7-8]。

表1 微量元素地球化学参数统计Tab.1 Geochemical parameter statistics of the trace elements

3.2 元素富集离散特征

元素的原始数据变异系数(CV1)和背景数据的变异系数(CV2)能反映2组数据集的离散程度[9]。运用CV1和CV1/CV2制作变异系数解释图(图2)，对元素的成矿性进行评价。

图2 CV1和CV1 /CV2图解Fig.2 Interpretation diagram of CV1 and CV1 /CV2

从图2变异系数图解可以看出，Zn高强数据多，分异程度强，变化幅度大，成矿潜力可能性大，W、Mo、Ag、Bi、Sn、Sb高强数据较多，分异程度较强，成矿潜力可能性较大。数据表明上述7种元素在大龙地区土壤中的次生富集能力和富集强度较高，成矿可能性较大。Au、Cu、Pb、Hg、As这5种元素高强数据较少，分异程度较弱，成矿潜力可能性较小。

3.3 元素组合特征

3.3.1 相关分析

运用SPSS软件对土壤原始数据进行相关分析(表2)。研究区内各元素的相关性主要表现为以下特征：Ag与Mo、Hg、As、Sb、Cu元素间呈正相关关系，相关系数为0.40～0.53，其中Ag与Hg相关系数最大，为0.53；Mo与Ag、Cu、Hg、As、Sb元素间呈正相关关系，相关系数为0.48～0.57，其中Mo与As、Sb、Ag相关性较高，Mo与As相关系数最大，为0.57；W与Pb、Bi元素间呈正相关关系，与Bi相关系数最大，达0.71；Zn与Pb的相关系数最大，为0.24；Au与其他元素间相关性较低。由此可见，研究区内主攻矿种W、Mo、Ag、Pb、Zn间呈明显的正相关关系，Ag、Mo、Hg、As、Sb、Cu可能是同一成矿阶段元素组合[10]，Au成矿的可能性低。

表2 土壤地球化学相关系数矩阵Tab.2 Matrix of correlation coefficients of soil geochemical data

3.3.2 因子分析

因子分析是用因子代替原始变量，能反映地质现象的内在关系的统计方法[11]。为了进一步研究土壤中不同元素之间的关系，对测区内12种元素数据进行了基于主成分变量的R型因子分析，按照累计方差贡献值64.06%，提取了F1、F2、F3和F44个因子(表3)。F1因子方差贡献率最大，为28.38%，为区内的主因子，将每个因子载荷大于0.4的元素作为一个元素组合，各因子解释如下。

表3 土壤分析元素R型因子分析结果Tab.3 R-factor analysis of soil elements

(1)F1因子(Mo、Ag、Cu、As、Sb、Hg)。该因子主要反映了研究区内与钼矿有关的多金属硫化物的相关信息。

(2)F2因子(W、Bi)。为高温元素组合，W、Bi主要为与花岗岩有关的热液矿床中高温热液阶段的元素组合，反映了区内的侵入体信息，该因子主要反映了区内与花岗岩岩体有关的钨多金属矿化组合信息。

(3)F3因子(Zn、Pb)。Pb、Zn都具有很强的亲硫性，主要形成硫化物，更易于在岩浆期后作用中富集，该因子反映了铅锌矿化信息。

(4)F4因子(Sn)。Sn具有亲氧、亲硫、亲铁的三重性，在不同的物理化学条件下，显示不同的地球化学亲和性，该因子反映了Sn未与主成矿元素同时迁移，与各元素的相关性较差。

结合元素的富集变化特征和相关性特征认为，研究区内主成矿元素为Mo、Ag、W、Zn和Pb，找矿指示元素为Cu、As、Sb、Hg和Bi。

4 土壤地球化学异常特征

4.1 背景值及异常下限的确定

经检验，研究区1∶1万土壤地球化学测量各元素数据既不符合正态分布，也不符合对数正态分布，故需要对原始数据进行处理。本文以上述原始数据为依据，采用迭代剔除法，先将原始数据转化为以10为底取对数值，然后用各元素对数值的平均值加(减)3倍标准离差，对其进行剔除，直到无特高值、特低值存在，最后以剔除后的对数值的平均值加1.5倍的标准差作为异常下限对数值[12-13]，并求出该对数值的真值，结合研究区实际确定实际异常下限，结果见表4。依据上述计算结果，采用异常下限实际取值的1、2、4倍来确定异常的外带、中带、内带3个浓度带，并绘制异常图。

表4 剔除后元素含量特征及异常下限Tab.4 Element content characteristics and anomaly threshold after removal

4.2 异常特征

4.2.1 单元素异常特征

研究区共圈定单元素异常158个，其中Au异常20个，Ag异常14个，Cu异常13个，Pb异常17个，Zn异常22个，W异常12个，Mo异常11个，Sn异常8个，As异常17个，Sb异常10个，Bi异常5个，Hg异常9个(图3)。异常主要分布在研究区的北西部、北部与东南部，中部和西部不发育。

(1)Ag异常面积较大，主要分布于戈家村向斜和黄金塔背斜的荷塘组地层中，走向同背斜轴向且呈NE和NW向分布，三级异常浓度分带大多呈NW向串珠状分布于大佛地东一带。异常可能由地层的高背景引起。

(2)Au异常在研究区分布较零散，呈NW向展布，异常较小，有5个三级异常浓度分带异常，但均为单个高点异常存在，异常最大值为32×10-9。

(3)W、Bi异常主要位于研究区东部，异常面积大，强度高，具有多个明显的异常浓集中心，分布于仙霞岩体花岗闪长斑岩与蓝田组、南沱组地层的接触带上及岩体内，总体呈NE向展布。异常主要受岩体及地层的控制，异常内矽卡岩化、角岩化发育。W异常最大值为42.50×10-6，Bi异常最大值为13.70×10-6。

1.杨柳岗组下段；2.大陈岭组；3.荷塘组三段；4.荷塘组二段；5.荷塘组一段；6.皮园村组上段；7.皮园村组下段；8.蓝田组四段；9.蓝田组三段；10.蓝田组二段；11.蓝田组一段；12.南沱组三段；13.南沱组二段；14.似斑状花岗闪长岩(仙霞岩体)；15.辉绿斑岩岩脉；16.石英脉；17.构造破碎带；18.地质界线；19.实测断层及其编号；20.研究区；21.Au异常等值线；22.As异常等值线；23.Sb异常等值线；24.Hg异常等值线；25.Zn异常等值线；26.Pb异常等值线；27.Ag异常等值线；28.Cu异常等值线；29.W异常等值线；30.Bi异常等值线；31.Sn异常等值线；32.Mo异常等值线；33.综合异常及其编号图3 大龙地区土壤地球化学综合异常Fig.3 Comprehensive anomalies of soil geochemistry in Dalong area

(4)Mo异常主要分布于印渚埠组、荷塘组、杨柳岗组等地层中，有4个异常浓集中心，异常面积较大，每个异常浓集中心(从南到北)最大值分别为236×10-6、170×10-6、188×10-6和185×10-6。

(5)Zn异常主要分布于荷塘组、蓝田组地层中，呈NW向展布，有多个明显的异常浓集中心，尤其是在北部黄瓜岭处有4个异常浓集中心，每个异常浓集中心(从南到北)的最大值分别为1 127×10-6、1 045×10-6、7 445×10-6和5 010×10-6。

(6)Pb异常在研究区分布亦较为零散，北部、东部、西部均有分布，整体呈NE向展布，主要分布于荷塘组、蓝田组中，在北部黄瓜岭处异常浓集中心明显，异常最大值为334×10-6。

(7)Cu异常主要分布于荷塘组中，主要受荷塘组高背景因素影响产生，龙门坑—王仙坞一带异常分布于杨柳岗组、印渚埠组中，受构造控制作用明显。

4.2.2 综合异常特征

根据元素间的相关性、元素因子分析特征、各元素异常规模及空间展布特征等因素，将空间上密切相伴、同种成因的元素的正异常归并为一个综合异常，共圈定出18个综合异常，最后根据异常的特征及异常所处的地质背景，将18个综合异常合并为6个综合异常带(图3，图4)。

1.杨柳岗组下段；2.大陈岭组；3.荷塘组三段；4.荷塘组二段；5.荷塘组一段；6.皮园村组上段；7.皮园村组下段；8.蓝田组四段；9.蓝田组三段；10.蓝田组二段；11.蓝田组一段；12.南沱组三段；13.南沱组二段；14.似斑状花岗闪长岩(仙霞岩体)；15.辉绿斑岩岩脉；16.石英脉；17.钨矿体；18.钼矿体；19.锌矿体；20.构造破碎带；21.地质界线；22.实测断层及其编号；23.探槽位置及编号；24.施工钻孔位置及编号；25.综合异常带及其编号；26.研究区图4 土壤地球化学测量工程验证Fig.4 Engineering validation of soil geochemical survey

(1)Ⅰ号综合异常带。由AP1、AP3、AP4、AP9和AP11组成，位于戈家村向斜核部，核部地层为杨柳岗组下段，两翼地层为荷塘组、大陈岭组，在F13断层东部呈NW向展布。异常元素组合为Zn、Cu、Ag、W和Bi，其中，Zn异常强度高，规模大，Zn异常最高值为1 713×10-6，Mo异常最高值为95.0×10-6。尤其在AP3中，Zn异常浓集中心明显。

(2)Ⅱ号综合异常带。由AP2、AP5、AP6和AP7组成，位于黄金塔背斜核部以及南西翼，F15断层的西侧，核部出露地层为蓝田组三段、四段，北东部出露黄瓜岭岩株，呈近EW向展布。异常元素组合为Pb、Zn、Cu、Ag和Mo，以Pb、Zn异常强度最高，套合较好，Zn异常具多个三级浓度异常，规模大，异常浓集中心明显，W异常最高值为5.85×10-6，Zn异常最高值为7 445×10-6，Mo异常最高值为236.0×10-6。

(3)Ⅲ号综合异常带。由AP8、AP10、AP14和AP15组成，位于塘埂背斜核部及西翼，核部出露地层为荷塘组，两翼出露地层为大陈岭组、杨柳岗组下段，在F13断层西部呈NNE向展布。异常元素组合为Ag、Cu、Zn、Mo，Ag异常在AP8中的强度高，规模大，具三级浓度分带，Ag异常最高值为9 150×10-6，W异常最高值为7.52×10-6，Zn异常最高值为2 007×10-6，Mo异常最高值为170.0×10-6。

(4)Ⅳ号综合异常带。由AP12组成，位于黄金塔背斜东部，出露地层均为蓝田组，处在F15与F17断裂构造的交汇部位。异常元素组合为Bi、W和Zn，W异常最高值为11.8×10-6，Zn异常最高值为527×10-6，Bi异常在该异常带中具有异常面积大、沿F15呈NE向展布的特点。

(5)Ⅴ号综合异常带。由AP13组成，位于打石坞背斜核部，核部为蓝田组三段、四段，背斜西翼出露皮园村组，背斜东部为仙霞岩体，岩性为似斑状花岗闪长岩，北部还出露小面积的南沱组二段地层，区内矽卡岩化、角岩化发育强烈。异常元素组合主要为W、Bi、Pb、Zn，Pb异常最高值为949×10-6，Zn异常最高值为1 649×10-6。

(6)Ⅵ号综合异常带。由AP16、AP17、AP18组成，主要出露荷塘组、大陈岭组。受西侧的F15、北侧的F19、东侧的F20断裂的夹持作用，呈近EW向的串珠状展布。异常元素组合主要为Ag、Cu、Mo、Zn，Ag异常最高值为13 960×10-6，Zn异常最高值为1 492×10-6。

5 工程验证结果

根据土壤地球化学测量综合异常、构造及矿化出露情况，对研究区内的综合异常带开展槽探(剥土)和钻探工程进行验证[14-15](图4)，异常带号、矿体编号、矿体类型及与之对应的工程见表5。

表5 矿体对应情况Tab.5 Corresponding list of orebodies

(1)在Ⅰ号异常带上施工BT11、TC11、TC28、TC29、TC31、TC32、TC35和TC42共8个探槽，圈定Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ共4条矿体，均由TC29控制，Ⅲ、Ⅳ为钼矿体，Ⅴ、Ⅵ为锌矿体，赋存于构造破碎带中，带内褐铁矿化构造角砾岩发育，局部形成铁帽，石英脉穿插其中。矿体累计厚10.08 m，倾向155°，倾角59°，钼最高品位0.039%，锌最高品位0.669%。

(2)在Ⅱ号异常带上施工BT4、TC9、TC34 3个探槽和ZK01、ZK3两个钻孔进行深部验证，圈定Ⅶ、Ⅷ两条钨矿体及X、IX、IX-1、IX-2共4条锌矿体。钨矿体由BT4控制，赋存于一含矿破碎带中，该破碎带位于一条逆断层通过处，发育褐铁矿化次生石英岩、石英细网脉。Ⅶ号钨矿体厚为1.74 m，倾向110°，倾角35°，平均品位为0.091%；Ⅷ号钨矿体厚为1.00 m，倾向110°，倾角35°，平均品位为0.085%。

X号锌矿体由TC34控制，赋存于含石榴子石透闪石矽卡岩中，局部有石英脉切穿，发育较强的褐铁矿化，矿体厚1.48 m，Zn品位为1.43%，Pb品位为0.103%，并有多段Zn矿化，品位多为0.1%～0.3%，矿体倾向120°，倾角67°。IX、IX-1、IX-2锌矿体均由ZK01控制，赋存于矽卡岩化大理岩中，局部发育透闪石化。IX号矿体厚度2.96 m，锌品位1.065%～1.576%，平均品位0.940%；IX-1、IX-2号矿体位于IX号矿体上部，厚度均为1.07 m，品位分别为0.91%、2.23%，倾向南西西，倾角约为45°。

(3)在Ⅲ号综合异常带上施工BT2、BT5、TC6、TC7、TC8、TC10、TC14、TC15、TC26、TC33、TC43共11个探槽，发现2条含矿破碎带，圈定Ⅰ号、Ⅱ号矿体。Ⅰ号矿体由TC7控制，为钼矿体，赋存于NW向的顺层硅化破碎带中，该破碎带呈铁帽状，褐铁矿化强烈，宽约3 m，延伸约400 m，破碎带控制的矿体水平厚度1.07 m，矿体延伸约100 m，倾向240°，倾角35°，品位0.033%。Ⅱ号矿体由TC8、BT2两条槽探控制，为钨钼矿体，赋存于荷塘组NE向切层破碎带中，发育石英脉，矿体硫化物含量高，多形成氧化铁帽，铁帽呈土状、蜂窝状，黄褐—褐红色，矿体倾向南东东，倾角60°～80°。Ⅱ-1矿体为钼矿体，矿体水平投影长300 m，倾向延伸100 m(外推)，厚1.72 m，钼品位0.047%～0.075%，平均品位为0.061%；Ⅱ-2为钨矿体，矿体水平投影长300 m，倾向延伸100 m(外推)，厚1.77 m，三氧化钨品位为0.062%～0.108%，平均品位0.084%。

(4)在Ⅳ号异常带上还存在M3磁异常，M3磁异常强度规模大，长度达2.5 km，宽度150 m左右，施工ZK81、ZK82两个钻孔进行深部验证，圈定了Ⅺ号矿体和Ⅸ号矿体，分别为钨矿体和锌矿体，由ZK81控制，为区内唯一的矽卡岩型矿体。钨矿体赋存于蓝田组三段(Z1l3)磁黄铁矿化矽卡岩化微晶灰岩夹泥质灰岩中，经交代作用形成含矿矽卡岩，矽卡岩被后期石英脉切穿成碎块，矿体厚1.05 m，倾向北西，倾角15°～45°，三氧化钨品位0.129%，矿体沿黄金塔背斜东翼次级向斜呈层状、似层状展布。锌矿体赋存于大理岩化矽卡岩中，与石英及黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等硫化物伴生，呈似脉状分布在矽卡岩中，厚1.64 m，锌品位0.529%。

(5)在Ⅴ号异常带上施工DTC2和TC30两个探槽，圈定了Ⅻ号矿体，为铅锌多金属矿体，由DTC2控制。矿体受NW向构造破碎带控制，构造角砾岩带与围岩接触界线清楚，有石英脉穿插其中。矿体沿走向大多被风化剥蚀，倾向北北东，倾角75°。矿体厚2.63 m，钨平均品位为0.3%，银平均品位为177.2 g/t，铅平均品位为4.3%，锌平均品位为1.85%，铜平均品位为0.4%。