高家山矿区土壤地球化学测量找矿效果

邱松林

(江西省铜鼓县国土资源局，江西铜鼓 336200)

1 引言

高家山矿区位于铅山县城南西约35公里处，地理坐标东经 117°34'00″～ 117°35'30″，北纬 28°01'00″～28°01'45″。该区地质工作始于上世纪九十年代初，经1∶20万化探扫面，后由1∶5、1∶1万地、化工作以及近年大量开展的钻探工作，确定了高家山矿区由乌头尖、下汪家、螃蟹垅-里源铜多金属矿段组成。高家山地区就找矿方向的总结文献较少见，本文试着从土壤地球化学在本区找矿效果方面进行总结探讨，以求推进高家山地区找矿工作的进展。

2 区域及矿区地质概况

2.1 区域地质

高家山矿区属陈坊矿集区东部，地处杨子板块与华南造山带碰撞对接带，萍乡-广丰深大断裂的南侧，北武夷隆起北坡和天柱山北北东向花岗岩带的北西侧，北武夷山北东及北北东向高家山-永平构造岩浆带，属于构造边缘活动带，多期次构造-岩浆-成矿作用显著［1-2］。

2.2 矿区地质

(1)地层

矿区内地层主要有周潭岩组 (Qbzt)、栖霞组(P1q)、小江边组(P1x)、茅口组(P2m)车头组(P2c)，水北组(J1S)、漳平组(J2Z)和第四纪联圩组(Qhl)(图1)。区内茅口组多大理岩化，车头组、周潭岩组多矽卡岩化，赋矿层位主要与车头组硅质岩、粉砂质泥岩，周潭岩组片岩、变粒岩有关。

图1 铅山县高家山矿区地质简图

(2)断裂

区内断裂发育主要有北北东向F1、F6，近南北向 F2，北西向 F3、F4、F5，共六条断裂(图1)。

北北东向断裂:F1断裂为区域性断层，斜贯调查区中西部，倾向115°，倾角52°±，断裂宽一般20～80m，带内构造角砾岩发。F6断裂分布于螺丝墩、严家岭一带，属北东东向断裂。地表断断续续延伸近1000m，宽10m左右，其表现特征为硅化、碎裂岩化，为张性断层，对矽卡岩带具有明显的错断和破坏作用，为成矿期后构造。

近南北向断裂:F2断裂发育于赵家坞、螃蟹垅一侧，倾向东，倾角40～70°，具上陡下缓的特征，沿断裂有基-酸性岩脉侵入，并具矿化。

北西向断裂:F3、F4、F5断裂分布于张家田、螃蟹垅一带，走向北西，为成矿期后断裂，在局部地段可见脉岩侵入，错断角闪石英正长斑岩。

(3)岩浆岩

矿区侵入岩主要为印支期角闪石英闪长岩、二长花岗岩、黑云碱长正长斑岩，燕山早期微细粒斑状黑云母花岗岩，细-中粒斑状黑云母花岗岩，燕山晚期赵家坞火山杂岩体组成(图1)。印支期岩体分布于风凹、下汪家、螺丝墩和洪凸上等地，呈不规则的岩瘤或岩株状产于NE与NW向断裂构造的交汇处，具有由中酸性向酸偏碱性的演化特征，岩石类型自早而晚由闪长质→二长质→正长质的演化趋势。燕山晚期赵家坞杂岩体分布于矿区中部，以石英正长斑岩、斜长斑岩和花岗斑岩类为主，呈岩株、岩脉产出。

(4)蚀变及矿化

区内蚀变以矽卡岩化主，矽卡岩矿物主要有石榴子石、透辉石、阳起石、绿帘石、绿泥石，分布于角闪石英正长斑岩体与周潭岩组变质岩间，严格受F4北北东向断裂带控制。

3 地球化学景观特征

矿区属于武夷山脉北西支脉低-中低山区，南东部为武夷山脉最高峰黄岗山海拔2158m。地势总体具西高、东低的特征，地形切割程度较强烈。区内植被发育、茂盛，以乔木、灌木、毛竹混合林为主。区内土壤从上到下多可以分为 A(腐质层)、B(淋积层)、C(母质层)、D(基岩层)四层，其中B层或C层中之粘土、亚粘土或砂质土是土壤地球化学采样的最佳层位，也是本次土壤采样的采取对象。风化作用总体上以物理风化为主，化学风化、生物风化次之，但具有一定的规模和强度。

4 土壤地球化学测量异常特征

土壤地球化学经验，成矿元素迁移距离较近，土壤地球化学异常范围基本能反映地下隐伏矿体或矿化蚀变体位置，所以运用土壤地球化学测量方法寻找可能存在的隐伏矿(化)体不失为一种大大提高找矿效率而且节省投入的找矿手段。

4.1 野外样品采集

本次土壤地球化学测量工作按采样点线距100m，点距20m。测线按垂直矿区主要构造线方向布置，测线方向为35°，同时布设4%的重复分析样点。野外先样品先晒干或风干，再将其敲、揉碎，清理掉其中所含的岩石碎屑，然后过40目筛，将过筛的样品拌匀，称取150克样品装袋送实验室，剩下的样品则作为副样。为了保证样品分析结果的可靠性，每一批次样品分析均插入3个国家一级标准物质进行准确度监控、随机抽取10%样品编密码随同样品分析进行精密度监控，同时插入2个空白试验。每批样品分析完毕，对异常样品进行100%抽查，本次样品均合格。

4.2 数据处理

关于区域地球化学背景值和异常下限的确定，传统的方法为通过概率计算，如果元素满足正态分布则背景值取均值，异常下限在均值的基础上加上两倍标准差;如果元素满足对数正态分布，则先对元素取对数，然后对数的均值取真数为背景值，对数的均值加上两倍标准差取真数为异常下限。根据矿区的实际情况，本次用Surfer软件对原始数据进行概率分布分析，通过对所有原始数据进行取自然对数后进行分布检验，其基本呈对数正态分布。将原始数据转化为对数值，在SPSS软件中采取对数统计法来确定背景值、异常下限。将原始数据转化为对数值得到x1、x2……、xn，进行特高和特低含量剔除，将剩余数据进行统计。再进行以下计算:

式中，Xi为第i个样品的元素含量，C0为背景值，CA为异常下限，S为标准离差。若元素服从对数正态分布，将式中x换成 lgx计算即可，最后再将lgC0、lgCA换算成真数。

对全区样品测试的背景数据进行元素参数统计(表1)，表1所示分析样品中亲铜成矿元素Cu、Pb、Zn的标准差、变化系数均较大，这表明岩石(土壤)中亲铜成矿元素的富集能力和富集强度均比较高;次为亲氧元素W、Bi。根据测区各元素的变化系数所确定亲铜、亲氧成矿元素的富集能力分别为Bi＞Ag＞Pb＞Zn＞Sbi＞W＞Au＞Mo＞Cu＞Zn＞Sn＞AS＞Mn。

4.3 土壤地球化学特征

地球化学分布是在各种地质—地球化学作用中元素迁移演化的产物，由于各元素的地球化学性质不同，在各种地质-地球化学作用过程中的活动能力和特点各异，严格受地球化学环境控制，造成元素组合各有特征，因此，元素组合是各种地球化学作用的具体表征［3-6］。异常元素组合则是各种与成矿有关的地质-地球化学作用的产物和表征，可作为地球化学找矿标志。

表1 高家山矿区1:10000土壤测量中各元素地球化学特征值表

测区综合异常面积约为3.37Km2，在空间上主要集中分布于7个区内即综合异常R-1、R-2、R-3、R-4、R-5、R-6、R-7、R-7，异常元素整体套合较好(图2)，现分述如下:

(1)综合异常R-1:分布于测区北部，异常面积约为0.26km2，呈椭圆形往东北未封闭，异常元素组合为W-Sn-Bi-Pb-Zn-Au-Ag-As-Mn(Mo、Cu、Sb)，此综合异常Pb、Zn异常强烈，区内晚燕山期花岗斑岩沿F5断层侵入水北组(泥岩、粉砂岩)、车头组(硅质岩、粉砂质泥岩)，断层与围岩的接触带矽卡岩化强烈(图1、2)。该异常带主要受顺F5断层侵入的花岗斑岩与水北组、车头组接触带控制。

(2)综合异常R-2:分布于测区北东部，异常面积约为0.11km2，呈椭圆形，异常元素组合为Mo-Sn-Sb-Pb-As-Au，此综合异常区内印支期闪长岩侵入漳平组(泥岩、粉砂岩)，断层与围岩的接触带矽卡岩化强烈(图1、2)。该异常带主要受顺印支期侵入的闪长岩影响。

(3)综合异常R-3:分布于测区北西部，异常面积约为0.68km2，呈椭圆形往西未封闭，异常元素组合为Mo-Bi-Cu-Sb-Au-Ag-As-Mn，其中Mo、Bi高温元素为内环元素，Cu、Sb、Au、Ag、As、Mn则明显为外围元素。该异常带可能由燕山早期花岗斑岩和晚期岩浆气热作用所引起。

(4)综合异常R-4:分布于测区北东部，异常面积约为0.36km2，呈椭圆形往东未封闭，异常元素组合为 W-Mo-Sn-Bi-Cu-Au(Sb、As、Pb、Zn)，元素分带特征明显，W-Mo-Sn-Bi高温元素为内环元素，Cu-Au(Sb、As、Pb、Zn)则明显为外围元素。区内处于印支期正长斑岩，矽卡岩化带，该异常带可能由印支早期正长斑岩所引起。

(5)综合异常R-5:分布于测区中部，异常面积约为0.69km2，呈椭圆形往，异常元素组合为WBi-Cu-Pb-Zn-Au(Mo、Sn、Mn)，元素分带特征不明显异常相互叠加。区内处于印支期正长斑岩内F2断层与F4断层交汇处，矽卡岩化强烈，F4断层形成于此岩体之后且对岩体具有破坏作用，测该异常带可能由印支早期正长斑岩或燕山期岩浆作用所引起。

(6)综合异常R-6:分布于测区中南部，异常面积约为0.59km2，呈长条状，总体走向近南北。异常元素组合为 Mo-Cu-Pb(W、Bi、Sn、Zn、Mn)，元素分带特征不明显，Cu、Mo元素异常强烈。R-6异常区内处于F2与F3断层交汇处，印支期正长斑岩与二长岩被F2断层所切割，据此推测该异常带可能由印支早期正长斑岩、二长岩或燕山期岩浆作用所引起。

(7)综合异常R-7:分布于矿区南部，异常面积约为0.58km2，呈长条状，总体走向近南北。异常元素组合为W-Sn-Bi-Cu-Sb-Pb-Zn-Au-As(Mo、Ag、Mn)，元素分带特征不明显，Cu、Mo 元素异常强烈。R-7异常区可是能燕山早期花岗岩顺着F2断层上侵所致。

综上所述，全区共圈出综合异常7个异常区，W-Sn-Mo-Bi-Cu-Pb-Zn-Au-Ag-As-Mn异常区，以 W、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn 异常为主，各元素异常浓集中心吻合较好。

5 异常查证及找矿效果

R-1综合异常区:Pb、Zn异常强烈。经地质填图及槽探揭露此处为铅锌矿化点，矿石矿物主要有方铅矿矿、闪锌矿，次为黄铜矿、辉钼矿，呈条带状、块状、浸染状分布于F5断层内的矽卡岩中，矽卡岩矿物以石榴子石、阳起石为主。

R-2综合异常区:Mo-Sn-Sb-Pb-As-Au异常强度一般，经地质填图没有发现矿化异常点。

R-3综合异常区:高温元素(Mo、Bi)与中低温元素(Cu、Sb、Au、Ag、As、Mn)分带清晰，此矿区以西约2km为梁山铜多金属矿区，发育10条矿带(体)，矿带(体)均为燕山期构造-岩浆成矿作用的产物，矿体分布于矽卡岩中，矿石矿物以黄铜矿为主，次为辉钼矿、锡石、磁铁矿、闪锌矿、方铅矿等(吴德来等，2008)。

R-4综合异常区:W-Bi-Cu-Pb-Zn-Au异常强烈，分带不明显。高温元素(W-Mo-Sn-Bi)与中低温元素(Cu-Au(Sb、As、Pb、Zn))分带特征显著。经地质填图、地表槽探、硐探及深部钻探工程验证，异常区为里源铜多金属含矿异常，矿石矿物主要为黄铜矿、白钨矿，次为辉钼矿、磁铁矿等;脉石矿物以钙矽卡岩矿物为主。

R-5综合异常区:W-Bi-Cu-Pb-Zn-Au(Mo、Sn、Mn)，异常强烈，相互叠加，分带特征不明显。经深部钻探工程验证，异常区为螃蟹垅铜多金属含矿异常、铅坑为铅锌含矿异常。矿体均呈透镜状、似层状产出于矽卡岩化正长斑岩、二长岩与矽卡岩中(图3)。

R-6综合异常区:元素分带特征不明显，Cu、Mo、Bi元素异常强烈，经地表槽探、硐探及深部钻探工程验证，异常区为下汪家铜多金属含矿异常，矿体呈透镜状、似层状产出于矽卡岩化正长斑岩、二长岩与矽卡岩中。矿石矿物以黄铜矿、白钨矿、辉钼矿为主，次为磁铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等。脉石矿物主要为石榴子石、阳起石、绿帘石、石英、长石等。矿石组构主要有结晶结构、固熔体分离结构、交代结构;浸染状、块状、条带状构造(周雪桂等，2005)。

R-7综合异常区:W-Sn-Bi-Cu-Sb-Pb-Zn-Au-As(Mo、Ag、Mn)，Cu、Mo 元素异常强烈。经地质填图、槽探验证，异常区为乌头尖铜铅锌含矿异常，矿石矿物以黄铜矿、方铅矿、闪锌矿为主，脉石矿物主要为矽卡岩矿物。

综上所述:运用地质填图、地表槽探(硐探)、深部钻探工程基，对高家山矿区7个异常区进行查证发现:5个异常区为含矿异常区、其中R-5强Cu、W、Bi异常区与 R-6强 Cu、Mo、Bi异常区分别由螃蟹垅、下汪家铜多金属矿段异常所引起，其铜资源量均达到小型，具经济开采价值。可见在高家山地区开展土壤地球化学测量以Cu、W、Mo、Bi异常强烈区做为优选区进行找矿工作效果显著。

图3 螃蟹垅矿段8号勘探线剖面图

6 结论

(1)按照传统的方法通过概率计算，即如果元素满足正态分布则背景值取均值，异常下限在均值的基础上加上两倍标准差;如果元素满足对数正态分布，则先对元素取对数，然后对数的均值取真数为背景值，对数的均值加上两倍标准差取真数为异常下限，确定高家山矿区背景值和异常下限的方法处理土壤地球化学数据与所确定的背景值、异常下限比较合理。

(2)高家山全区共圈出综合异常7个异常区，W-Sn-Mo-Bi-Cu-Pb-Zn-Au-Ag-As-Mn异常区，以 W、Mo、Bi、Cu异常为主，各元素异常浓集中心吻合较好。

(3)土壤地球化学测量成果显示:北武夷高家山矿区通过异常查证，以Cu、W、Mo、Bi异常强烈区做为优选区进行查证发一现了螃蟹垅(R-5)、下汪家(R-6)铜多金属矿段为含矿异常所引起，其铜资源量达到小型，具经济开采价值。可见在高家山地区开展土壤地球化学测量以Cu、W、Mo、Bi异常强烈区作为优选区，找矿效果显著。

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