黑龙江多宝山地区1∶50 000化探工作方法对比研究

张 丽

(黑龙江省地球物理地球化学勘查院,哈尔滨 150036)

0 引言

以往黑龙江省1∶50 000区域化探扫面工作一般以水系沉积物测量为主，但是在一些地势较平缓、水系不发育或沟谷宽缓的区域，水系沉积物测量找矿成果并不显著。近年来，部分地区开展了1∶50 000 土壤测量工作。这里以多宝山地区为例，对比研究1∶50 000水系沉积物测量和土壤测量的元素分组特征、参数特征、异常特征，确定适合黑龙江多宝山地区1∶50 000化探工作方法。

1 研究区概况

研究区位于黑龙江省多宝山地区，面积约为56 km2，区内海拔较低，海拔区间为350.30 m～491.40 m，相对高差较小，地势较平坦，乌力亚河流经研究区，沟谷平缓宽阔。风化作用总体上以物理风化为主，化学风化、生物风化次之，但具有相当的规模和强度。河水水流多处于平稳状态，水多呈黄褐色，河水有机炭含量较高，河水呈弱酸性，pH值在5.8～7.3，各层土壤pH值变化不大，均呈弱酸性。Cu、Pb、Zn等元素在水中主要呈离子或胶体形式迁移，土壤中主要赋存在有机质、硫化物和硅酸岩相中[1]。

地层(图1)主要为太古代兴安桥组(Pt1xn)变质酸性火山岩、千枚岩、绿泥绢云片岩石英微晶片岩、板岩、混合岩、黑云斜长片麻岩及变粒岩、局部夹混合花岗岩；白垩系九峰山组(K1j)为粉砂岩、细砂岩、凝灰砂岩、长石岩屑砂岩、凝灰岩、板岩夹玄武岩及煤层，白垩系甘河组(K1g)为玄武岩、安山岩、玄武安山岩，白垩系福民河组(K2f)为流纹岩、酸性熔岩、英安岩。侵入岩主要为早石炭世花岗质杂岩(γC1)。

研究区内已经发现的矿产为永新北山岩金矿点。其出露的地层主要有太古代兴安桥组(Pt1xn)、白垩世福民河组(K2f)，侵入岩为早石炭世花岗质杂岩(γC1)，呈北东向展布，二者接触的构造破碎带中硅化较强，局部形成宽度不一的石英脉，石英脉中可见黄铁矿化。

图1 研究区地质图Fig.1 Geological map of the study area

表1 水系沉积物测量样品分析方法及主要质量指标表

2 样品采集和分析

土壤测量的资料来源为“黑龙江多宝山地区矿产远景调查”项目[2]，水系沉积物测量的资料来源为“黑龙江1∶200 000霍龙门公社、嫩江县、沐河屯、孙吴县区域化探”项目[3]。1∶50 000水系沉积物测量样品220件和1∶50 000土壤测量样品386件。

1)土壤测量采样的技术要求。采样点间距为333 m×333 m，采样密度为9点/km2(沟谷、沼泽等地方均做弃样处理，不计入采样面积)。利用手持GPS结合1:5地形图定点。允许最大点位误差为30 m。采样层位为B层下部C层上部，采样介质为砂土、含粘土岩屑及粘土质岩屑等。

2)水系沉积物测量采样的技术要求。采样密度为4点/km2～8点/km2(湖泊区、居民区、冲积平原区，不布置水系沉积物采样点，不计入采样面积)。利用手持GPS结合1:5地形图定点。采样部位为河床底部或河道岸边与水面接触处，间歇性河流或干涸的河道在河床底部取样，水流湍急的河道选择在水流变缓处、停滞处、转石背后或河道转弯的内侧等处。采样介质为砂、岩屑、粘土等。

3)样品加工和分析。采集的土壤测量样品和水系沉积物测量样品均截取-10-+60目粒级段。

表2 土壤测量分析方法及主要质量指标表

从表1水系沉积物测量样品和表2土壤测量样品的分析测试方法的准确度和精密度均符合DZ/T0130-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》和DZ/T 0011-2015《地球化学普查规范》要求。已完成的测试结果中各质量控制指标△lgC和标准偏差λ(GBW)、重复性检验合格率、异常点检验合格率及报出率等，均满足或优于DZ/T0130-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》和DZ/T 0011-2015《地球化学普查规范》要求。

3 元素参数特征

元素的地球化学参数[4-5]是反映元素地球化学行为的重要指标。统计的元素地球化学参数包括各元素的背景平均值、标准离差、变异系数、极大值、极小值等，Au含量单位为10-9，其余元素含量单位为10-6。

从表3可以看出，土壤测量Ag、Cu、W、Sb、Zn、Bi6元素的均值高于水系沉积物测量，而Au、Pb、As、Mo等4元素的均值低于水系沉积物测量；两种工作方法的对数标准离差相差不大；Au、Ag、As、Sb、Mo5种元素土壤测量的变异系数高于水系沉积物测量，而Cu、Pb、Zn、W、Bi5种元素土壤测量的变异系数低于水系沉积物测量；除Pb、Bi以外，其余元素的含量变化范围土壤测量均高于水系沉积物测量。

表3 元素地球化学参数特征表

4 元素组合特征

相关系数[6-9]矩阵可以很好地反应元素间的相关性，因此对土壤测量的样品和水系沉积物样品分别进行相关系数分析。

研究区土壤测量中相关性最强的元素组是As-Sb，为0.716。表4相关系数大于0.6的元素组有Ag-Bi、W-Sb；相关系大于0.5的元素组有Au-Ag、Zn-Cu；相关系数大于0.4的元素组有As-W、Bi-Pb；相关系数大于0.3的元素组有Au-Bi、Au-Pb、Ag-Pb；相关系数大于0.2的元素组有Bi-Mo、Pb-Mo、Sb-Mo(表4)。

表4 土壤测量元素相关系数矩阵

研究区水系沉积物测量中相关系数最强元素组为Cu-Zn，为0.843。表5大于0.6的元素组有Au-Bi；大于0.5的元素组有Pb-Bi、Pb-Mo；大于0.3的元素组为Au-W、Pb-As、Zn-As、Sb-Mo、Bi-Mo、W-Mo、As-Mo；大于0.2的元素组为Au-Pb、Au-Mo、Ag-Cu、Ag-Zn、Ag-Bi、Cu-Pb、Cu-As、Bi-W(表5)。

表5 水系沉积物测量元素相关系数矩阵

R型聚类分析[10]是一种划分元素共生组合的有效手段和方法，反映了研究元素之间内在成因联系。依据相关系数对土壤测量和水系沉积物测量数据做R型聚类分析。

当相关系数r=0.2时，土壤测量元素可以分为三组：①As、Sb、W，为指示低温元素组合；②Cu、Zn，为中温元素组合；③Au、Ag、Bi、Pb、Mo，为中—高温元素组合(图2)。

图2 土壤R型聚类谱系图Fig.2 R-type cluster spectrum of of soil

水系沉积物测量可以分为二组：①Ag、Pb、As、Au、Mo，为低—中温元素组合；②Cu、W、Sb、Zn、Bi，为中—高温元素组合(图3)。

图3 水系R型聚类谱系图Fig.3 R-type cluster spectrum of stream

5 异常特征

对土壤测量结果和水系沉积物测量结果分别进行编制单元素异常图和组合异常图(图4)。土壤测量圈出17处组合异常，水系沉积物测量圈出6处组合异常。土壤测量圈定的Au、Ag、Sb、Cu、Zn、Mo、Bi、组合异常数量明显高于水系沉积物测量，而Pb、W水系沉积物测量高于土壤测量，As元素两种工作方法圈定的异常数量相同。

图4 土壤测量与水系沉积物测量异常数量柱状图Fig.4 Histogram of the number of anomalies in soil survey and stream sediment survey

土壤测量的重点异常是Ht-17，表6水系沉积物测量的重点异常是Hs-6。表7水系沉积物测量Hs-6与土壤测量Ht-17的位置基本一致，都位于研究区的南东部，永新北山岩金矿点分布在该异常范围内。

表6 土壤测量Ht-17异常特征表

表7 水系沉积物测量Hs-6异常特征表

图5 土壤测量Ht-17组合异常剖析图Fig.5 Analysis of combined anomaly of soil measurement Ht-17

Ht-17异常(图5)反应的异常特征与该矿点的主要成矿元素一致，异常由Au、Ag、As、Cu、Pb、Zn、Bi、Sb、Mo9种元素组成，其中Au、Ag可以圈出内带，极值分别为55.3×10-9和1.143×10-6，Cu、Bi可以圈出中带，极值分别为54.4×10-6和1.37×10-6。该异常的主要成矿元素为Au、Ag、Cu。

水系沉积物Hs-6异常(图6)由Au、Bi、Mo、Pb、W5种元素组成，其中Bi可以圈出中带，极值为1.62×10-6，其余元素圈出外带。Hs-6异常走向与土壤测量的Ht-17异常基本一致，主要成矿元素为Au，指示元素为Bi，不过异常的强度和种类与土壤测量差异较大，Au的极值为4.8×10-9，远低于土壤测量的55.3×10-9，且异常的浓集中心不明显，没有浓度分带特征。

图6 水系沉积物测量Hs-6异常剖析图Fig.6 Analysis of combined anomaly of stream Hs-6

6 讨论

1)土壤测量与水系沉积物元素的参数特征差异：土壤测量Au元素的变异系数为2.21，表现为强分异的特征;水系沉积物测量Au元素的变异系数为0.48，分异特征不明显。因此土壤测量的Au元素的分异性更强，更利于矿化和富集。除Pb、Bi外，其余元素水系沉积物的含量值变化范围明显低于土壤测量，是由于水系沉积物样品经过水系的运移，元素发生均一化作用导致的，而Pb元素由于水溶性较差，利于沉淀和富集，且生产、生活中废弃物质的堆放都会导致水域中的Pb元素含量值升高。

2)土壤测量与水系沉积物测量的分组特征差异：土壤测量元素可以分为三组，分别为：低温元素组合为As、Sb和W，为指示元素；中温元素组合为Cu、Zn，为有色金属；中-高温元素组合为Au、Ag、Bi、Pb、Mo，为贵金属元素。水系沉积物测量元素可以分为两组，低—中温元素组合为Ag、Pb、As、Au、Mo；中—高温元素组合为Cu、W、Sb、Zn、Bi。土壤测量与水系沉积物测量元素的组合特征存在明显差异，是由于两种工作方法的取样介质不同，土壤测量采集的是土壤B层下部C层上部的物质，为土壤风化母岩的上部，能够反应原地岩石的元素组合特征。水系沉积物测量采集的是水系汇水域中的风化砂，代表的是河道内的岩石风化后经过运移汇集的残留物，代表的是区域内元素的组合特征。

3)土壤测量与水系沉积物测量的异常特征差异：土壤测量与水系沉积物测量异常走向一致，与已知矿体的吻合情况一致，不过土壤测量元素的浓度分带更明显，异常位置更精确。土壤测量的Ht-17组合，Au、Ag、Cu元素的异常浓集，位于早石炭世的花岗岩与兴安桥组接触带附近，地质条件与永新北山岩金矿点的成矿地质条件一致。土壤测量的元素异常特征能够清晰的反应地质背景特征，与原岩具有良好的继承关系。而水系沉积物测量的Hs-6组合，异常元素的浓集中心不明显，元素的分带性不清晰，因为水系沉积物经过搬运和均一化作用，与原岩的继承关系相对薄弱，反应的是区域上的元素的背景特征。因此土壤测量相对于水系沉积物测量更能反应原岩的元素特征，更能有效地指导地质找矿工作。

7 结论

对比研究土壤测量和水系沉积物测量的元素的参数特征、分组特征及异常特征，土壤测量反映的元素的分异性强，能够反映原岩的元素组合特征，土壤测量圈定的异常强度高，浓度分带明显，迁移距离小，与已知矿对应较好。土壤测量相对于水系沉积物测量，更适合黑龙江省多宝山地区的1:50 000化探工作。1:50 000土壤测量的采样网度为330 m×330 m(9个点/km2)，采样层位为B层下部C层上部，采样粒级为-10目～60目。