云南墨江金厂外围观音山矿区土壤地球化学特征及其在寻找金、镍矿中的应用

杨润柏　张七道　吴亮　陈庆松

摘要：在墨江金厂外围观音山矿区开展1∶10 000土壤地球化学测量工作，以确定有利成矿元素，缩小找矿靶区。对土壤地球化学测量样品分析结果进行数理统计，运用成矿元素地球化学特征进行多元统计分析、单元素及组合异常分析，圈定成矿靶区，并通过路线地质调查及地表工程加以验证。结果表明：观音山矿区Au及Ni元素为有利成矿元素，Au-Ag-As-Sb和Ni-Co-Mn-Cu组合异常可作为寻找金、镍的找矿标志;分别圈定了1处金成矿靶区和1处镍成矿靶区。通过工程验证，发现了6条金矿化带（脉）和5条镍矿化带。本次研究可为观音山矿区下一步找矿勘查评价及寻找金、镍矿提供科学依据。

关键词：土壤地球化学;成矿靶区;工程验证;观音山矿区;哀牢山成矿带

中图分类号：TD15P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2022）01-0013-07doi：10.11792/hj20220103

基金项目：武警黄金部队黄金专项业务费项目（2015-57）

引言

哀牢山成矿带是中国重要的喜马拉雅期造山型金成矿带[1]，从南向北依次拥有镇沅老王寨金矿床、金平长安金矿床、元阳大坪金矿床等一批大型、超大型金矿床，成矿类型包括蚀变岩型、蚀变岩和石英脉混合型、石英脉型。此外，哀牢山成矿带还是中国重要的镍矿富集区，墨江金厂金镍矿床是哀牢山成矿带中镍矿床的典型代表，具有镍与金共生成矿的特点。前人已对哀牢山成矿带进行了大量研究，且取得了众多研究成果[2-7]。

观音山矿区与墨江金厂金镍矿区四十八两山矿段毗邻，成矿条件较为有利。前人针对该矿区金及镍的成矿规律及找矿方向做过一些研究工作[8-9]，但针对土壤地球化学特征及其在寻找金、镍矿中的应用研究工作较少。在土壤地球化学测量的基础上，结合野外实地调查验证及室内综合研究，本文通过分析观音山矿区的土壤地球化学特征，了解了成矿元素的分布情况和富集规律，为下一步找矿工作及成矿规律研究提供理论科学依据。

1地质概况

观音山矿区位于云南省重要的金成矿带——哀牢山成矿带的中段，位于墨江金厂金镍矿床北端，与墨江金厂金镍矿区四十八两山矿段毗邻，且二者成矿地质条件十分相似，具有较大找矿前景。哀牢山成矿带地处扬子地台西南缘与三江褶皱系交接部位，呈北西向展布，往北西收敛，向南东撒开，呈扫帚状分布，是中国西南三江地区构造-岩浆成矿带的重要组成部分，自东向西依次产出红河断裂、哀牢山断裂和九甲—安定断裂，这3条断裂均倾向北东，为区域主干构造。前2条断裂间分布深变质岩带，后2条断裂间分布浅变质岩带。

矿区主要出露地层为上泥盆统苦杜木组（D）变余粉砂岩、变质石英砂岩、板岩;下石炭统梭山岩组（C）碳泥质灰岩夹板岩;上三叠统一碗水组（T）紫红色杂砂岩、砂砾岩，该地层可分为2段，分别为一段（T）和二段（T）（見图1）。其中，苦杜木组为金、镍主要赋矿层位。

区域控矿构造为九甲—安定断裂，其分布于观音山矿区的一段称为“金厂大断裂”，总体呈北北西走向，倾向北东东，倾角45°～80°。九甲—安定断裂以西发育晚三叠世前陆盆地，下伏地层为晚古生代地层组成的褶皱-冲断体，受逆冲推覆构造作用影响，苦杜木组地层直接以断裂接触形式覆盖于一碗水组地层上，具有多期、多层次叠加的变形-变质特点，宏观上为控矿构造。二级断裂分布于超基性岩与苦杜木组地层之间的断裂接触带中，为控制矿床、矿脉群的导矿构造。三级断裂为配矿或容矿构造，分别由一系列平行展布或雁行断裂组成，按走向分为北北西向、北北东向、东西向3组，控制矿脉与矿体分布，是赋存矿体的主要断裂。

岩浆活动主要表现为华力西期的超基性岩（金厂岩体）、燕山期的花岗斑岩岩群侵入，加里东期的基性和酸性岩浆喷发，并有少量基性和超基性脉岩侵入。

在观音山矿区布设的1∶10 000土壤地球化学测量测线长累计20 km，测线点距20 m，线距200 m，测线垂直于地层或异常走向。采集样品为B层或B+C层土壤。样品采取以采样点为中心，半径5 m内采集3～5个子样品混合组成该采样点样品。取样量一般大于500 g，经过野外样品粗加工过40目样筛后质量不低于150 g，再送至实验室进行加工分析。样品经野外检查合格后进行加工分析，采样质量可靠。本次共采集土壤样品1 007 件，其中重复样53件。

根据成矿地质背景，分析元素包括Au、As、Sb、Cu、Ni、Co、Mn、Ag等元素。样品加工至200目后采用原子荧光分光光度计（AFS）分析As、Sb元素，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法分析Au、Cu、Ni、Co元素，采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法分析Mn元素，采用发射光谱仪（ES）分析Ag元素。分析结果报出率均大于 99.1 %，插入国家标样合格率大于98.5 %，日常分析准确度总合格率大于99.1 %，分析样品流程符合规范，满足分析质量要求。

3土壤地球化学特征

3.1元素含量特征

利用标准离差、变异系数（Cv）、平均值、最大值、背景值、浓集系数等参数研究分析土壤地球化学元素含量特征和富集规律。元素标准离差与平均值的比值为变异系数。浓集系数为背景值与地壳克拉克值[10]的比值。为了研究元素富集特征，背景值为3次剔除特高、特低值后的算术平均值，异常下限为平均值加标准离差求得。观音山矿区土壤地球化学元素特征参数统计结果见表1。

由表1可知，矿区内浓集系数除Mn、Co元素外，其他元素均大于1.00，说明Au、Ni等元素具有一定富集的可能，具有较好的找矿潜力。

数据处理前后的离散程度主要由土壤样品中各元素原始数据的变异系数（Cv）[11-12]和背景数据的变异系数（Cv）[13]所体现，背景拟合处理时的离散值削平程度用Cv/Cv[14]表示。由观音山矿区元素变异系数图解（见图2）可知，Au、Ni元素变异系数分别为5.07和2.33，含量变化幅度较大，显示高强度数据较多，分布不均匀，且Cv/Cv值分别为3.39和1.29，成矿较为有利;其次，成矿较为有利的元素为Sb、Ag元素，变异系数分别为2.28和3.10，Cv/Cv值分别为1.61和3.43。

3.2元素相关性

对原始数据进行自然对数变换后进行R型聚类分析，结果见图3。由图3可知，当相关距离取20时，可分别以主成矿元素Ni、Au聚为2类：Au与Ag、As、Sb聚为一类，Ni与Co、Mn、Cu聚为一类。观音山矿区成矿元素相关系数矩陣见表2。由表2可知，这些元素成正相关关系，说明这些元素的地球化学行为较相似。其中，Au与Ag相关系数为0.895，为显著正相关;Ni与Co、Mn相关系数分别为0.915和0.763，也为显著正相关。

3.3单元素异常特征

3.3.1Au异常特征

Au异常较为发育，规模较大，矿区共圈定6处Au异常（见图4-a）。Au1异常中心位于矿区东南侧，呈条带状北东向展布，Au元素平均值87.90×

10，极大值为280.00×10，具三级浓度分带，变化梯度以外带窄、陡，中、内带广阔为特点，具1处浓集中心，该异常出露苦杜木组砂质板岩及1条二长岩脉。Au2异常中心位于墨江金厂金镍矿床北约600 m处，呈条带状北东向展布，Au元素平均值54.50×10，极大值100.00×10。Au3异常中心位于马伏洞南东部，出露苦杜木组板岩及超基性岩，呈椭圆状近南北向展布，Au元素平均值529.00×10，极大值1 590.00×10。Au4异常中心位于马伏洞东部，出露苦杜木组板岩、变质砂岩，呈条带状近南北向展布，Au元素平均值297.80×10，极大值1 720.00×10，该异常在沟谷附近，沟谷上沿为墨江金厂金镍矿床采矿区，土壤可能会受采矿污染。Au5异常中心位于马伏洞南东部，出露地层为苦杜木组板岩、变质砂岩，呈条带状近南北向展布，Au元素平均值30.80×10，极大值43.10×10。Au6异常中心位于咪期河东部，出露地层为苦杜木组板岩，呈条带状北西向展布，异常北部未封闭，Au元素平均值60.00×10，极大值140.00×10，具三级浓度分带，变化梯度以外带广阔，中、内带窄、陡为特点，具1处浓集中心。

Ni异常主要与超基性岩有关，矿区共圈定Ni异常4处（见图4-e）。Ni1异常中心位于矿区东部，呈条带状近南北向展布，分布于苦杜木组板岩与超基性岩接触带附近，异常南北两端均未封闭，Ni元素平均值2 207.00×10，极大值6 570.00×10，标准离差1 300.00×10，变异系数0.59，衬度3.13，具三级浓度分带，变化梯度以外带窄、陡，中、内带广阔为特点，具2处浓集中心。Ni2异常、Ni3异常及Ni4异常均位于矿区中部，出露地层均为苦杜木组板岩、变质砂岩。Ni2异常Ni元素平均值1 539.00×10，极大值2 672.00×10;Ni3异常Ni元素平均值1 657.00×10，极大值3 043.00×10;Ni4异常Ni元素平均值1 120.80×10，极大值1 434.00×10。

3.3.3Ag、As、Sb异常特征

矿区共圈出Ag异常3处（见图4-b）、As异常3处（见图4-c）、Sb异常3处（见图4-d）。这些异常均位于苦杜木组地层中。Ag异常规模最大的为Ag1异常，具有2处浓集中心，极大值7.71×10。As和Sb异常几乎重合，套合较好，As1异常及Sb1异常规模最大，As、Sb元素极大值分别为1 712.00×10和591.00×10。

3.3.4Co、Cu、Mn异常特征

矿区共圈定Co异常3处（见图4-f），Co1异常规模最大，呈条带状近南北向展布，位于苦杜木组板岩与超基性岩接触带附近，Co元素极大值为595.00×10。矿区共圈定Cu异常5处（见图4-h），整体规模较小，Cu1异常规模最大，Cu元素极大值为237.00×10。矿区共圈定Mn异常6处（见图4-g），Mn1异常规模最大，呈条带状近南北向展布，位于苦杜木组板岩与超基性岩接触带附近，Mn元素极大值5 858.00×10。

3.4组合异常特征

矿区共圈定3处组合异常。其中，Ⅰ号、Ⅱ号为Au-As-Sb-Ag组合异常（见图5-a），Ⅲ号为Ni-Co-Cu-Mn组合异常（见图5-b）。

Ⅰ号组合异常整体呈北北东向条带状展布，主成矿元素为Au，伴有As、Sb、Ag等元素。Au元素平均值87.90×10，极大值280.00×10，标准离差48.30×10，变异系数0.55，衬度3.38，三级浓度分带特征明显，变化梯度以外带窄、陡，中、内带广阔为特点。As元素最大值1 712.00×10，平均值509.50×10，衬度3.15。Sb元素最大值591.00×10，平均值87.90×10，衬度2.58。经异常查证，该组合异常位于金厂断裂下盘，出露地层为苦杜木组砂质板岩，发育少量二长岩，认为其具有较好的找矿潜力。

Ⅱ号组合异常呈条带状北北东向展布，主成矿元素为Au，伴有As、Sb、Ag等元素。Au异常分为南、北2处异常，且Au含量明显高于背景值，低于异常下限。南侧Au异常呈条带状北东向展布，Au元素平均值54.50×10，极大值100.00×10，北侧Au异常呈条带状近南北向展布，Au元素平均值30.80×10，极大值43.10×10，该组合异常出露地层为苦杜木组砂质板岩、石英砂岩，认为其具有进一步工作的价值。

Ⅲ号组合异常呈条带状南北向展布，Ni元素为主成矿元素，且与Co、Mn异常套合较好。Ni元素平均值2 207.00×10，最大值6 570.00×10，衬度3.13;Co元素平均值226.30×10，最大值595.00×10，衬度3.77;Mn元素極大值5 858.00×10，具有外带窄、陡，中、内带广阔等特点，该组合异常位于苦杜木组板岩与超基性岩及断裂接触部位。

4靶区预测

根据成矿地质条件和土壤地球化学异常特征，进行成矿靶区圈定，共圈定1处金成矿靶区（Y-1）（见图5-a）和1处镍成矿靶区（Y-2）（见图5-b）。

Y-1成矿靶区位于矿区东南角至马伏洞一带，其内出露苦杜木组砂质板岩、石英砂岩，Au、Ag、As、Sb异常套合较好，异常主要呈南北向展布，异常形态完整，共有2处套合中心，异常主要沿硅化变质石英砂岩与软弱层（板岩、变质粉砂岩）的接触部位分布。金厂断裂及其次级断裂F2为Au的活化迁移提供了通道。该成矿靶区内也存在Ni、Co异常，可能形成金、镍矿共（伴）生现象。故该成矿靶区可作为寻找金、镍矿及其共（伴）生矿的有利地段。

Y-2成矿靶区位于矿区东部超基性岩与苦杜木组的接触带部位。Ni、Co异常套合好，异常主要沿超基性岩呈南北向展布，该超基性岩Ni、Co丰度值高，以围岩形式为热液提供Ni、Co矿质。该成矿靶区具有较大寻找镍矿的潜力。

5工程验证

采用槽探工程对圈定的成矿靶区进行验证，共发现6条金矿化带（脉）和5条镍矿化带（见图1）。其中，2号、3号、4号、5号金矿化带（脉）和1号镍矿化带具一定规模。金矿化带（脉）产于断裂破碎带及强硅化变质石英砂岩与软弱岩层（板岩、碎裂砂岩）的接触带部位（见图6-a），镍矿化带产于超基性岩下盘的构造破碎带及地势低洼地带（见图6-b），有的金矿化带（脉）与镍矿化带产于同一位置（见图6-c、d）。

2号金矿脉控制长约800 m，厚0.81～2.83 m，金品位0.07×10-6～2.08×10，产状80°∠61°，产于破碎石英砂岩中，主要金属矿物有黄铁矿、辉锑矿、毒砂、褐铁矿，蚀变主要有硅化、高岭土化。3号、4号、5号金矿化带产于超基性岩下盘的板岩夹少量石英砂岩中，主要金属矿物为褐铁矿，蚀变主要有硅化、高岭土化、绢云母化和绿泥石化。3号金矿化带控制长约180 m，厚1.27～2.20 m，金品位0.31×10-6～0.94×10，单样最高金品位1.59×10，产状100°∠60°。4号金矿化带控制长约280 m，厚0.80～4.02 m，金品位0.30×10-6～0.71×10，单样最高金品位1.64×10，产状100°∠60°。5号金矿脉控制长约320 m，厚0.96～2.88 m，金品位0.24×10～0.74×10，单样最高金品位0.74×10-6，产状97°∠71°。1号镍矿化带控制长约2 000 m，宽16.73～92.21 m，镍品位0.26×10～0.56×10，产状78°∠51°，产于超基性岩与苦杜木组地层的构造破碎带中，沿着断裂发育，呈线形分布，主要是因为构造破碎带形成的负地形有利于风化壳型镍矿体的富集，主要金属矿物有褐铁矿、黄铁矿、磁铁矿，蚀变主要有蛇纹石化、绿泥石化、铬水云母化。

6结论

1）通过对观音山矿区土壤地球化学测量数据的分析，Au、Ni元素异常高值点较多、离散程度较强、变异系数较高，结合成矿地质条件及地球化学特征，认为该矿区寻找金、镍矿潜力较大。

2）通过对土壤地球化学元素统计分析、单元素及组合异常分析，可把成矿元素分成2类：与金成矿有关的Au-Ag-As-Sb组合异常和与镍矿有关的Ni-Co-Mn-Cu组合异常。把单元素异常与组合元素异常进行套合，结合地质条件圈定了1处金成矿靶区和1处镍成矿靶区。对2处成矿靶区进行工程验证，发现了6条金矿化带（脉）和5条镍矿化带。

3）Au-Ag-As-Sb组合异常可作为金的找矿标志，Ni-Co-Mn-Cu组合异常可作为镍的找矿标志。金矿化带（脉）产于断裂破碎带及强硅化变质石英砂岩与软弱岩层（板岩、碎裂砂岩）的接触部位，镍矿化带产于超基性岩下盘的构造破碎带及地势低洼地带。

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作者简介：杨润柏（1983—），男，云南鹤庆人，工程师，从事矿产勘查工作;昆明市西山区碧鸡镇春雨路1566号，中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心，650111;Email：2259667593@qq.com

通信作者，E-mail：506676421@qq.com，13769103605楊润柏 张七道 吴亮 陈庆松（1.中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心; 2.中国地质大学（武汉））

Geochemical characteristics of soil in Guanyinshan mining area in the peripheral

of Jinchang，Mojiang，Yunnan Province and its application in prospecting for Au and Ni depositsYang Runbai1，Zhang Qidao1，2，Wu Liang1，Chen Qingsong1

（1.Kunming Natural Resources Comprehensive Survey Center，China Geological Survey;

2.China University of Geosciences（Wuhan））

Abstract：1∶10 000 soil geochemical survey was carried out in Guanyinshan mining area in the peripheral of Jinchang，Mojiang，to narrow the prospecting target area and obtain favorable ore-forming elements.The results of soil geochemical survey samples are analyzed by mathematical statistics.The geochemical characteristics of ore-forming elements are used for multivariate statistical analysis，single element and combination anomaly analysis.The ore-forming target area is delineated and verified by route geological survey and surface engineering.The results show that Au and Ni are favorable ore-forming elements in Guanyinshan mining area，and Au-Ag-As-Sb and Ni-Co-Mn-Cu combination anomalies can be used as prospecting indicators for gold and nickel.1 gold ore-forming target area and 1 nickel ore-forming target area are delineated respectively.Through engineering verification，6 gold mineralization zones（veins） and 5 nickel mineralization zones are found.This study can provide a scientific basis for the next-step exploration and evaluation of Guanyinshan mining area and the search for gold and nickel deposits.

Keywords：soil geochemistry;ore-forming target area;engineering verification;Guanyinshan mining area;Ailao-shan metallogenic belt