广东龙川南客寮铅矿土壤地球化学研究与找矿

郝 麟， 李 森， 张小龙， 吴星星， 黄建姿

（广东省地质局 第六地质大队，广东 江门 529040）

0 引言

南客寮矿区处于粤华夏陆台东南地洼区、武夷成矿带南西段，区域上位于龙川深大断裂和莲花山深大断裂之间的构造地带。矿区所在地先后完成1∶200 000区域地质调查、1∶50 000矿产地质测量、1∶50 000水系沉积物测量、矿产资源潜力评价等工作。本文对南客寮地区开展1∶10 000土壤地球化学采样工作，在研究本区地层、构造、岩浆岩、围岩蚀变等地质特征基础上，运用土壤地球化学方法总结元素分布、迁移富集的规律，进一步圈定异常，为该区今后的找矿工作提供进一步的线索与依据。

1 矿区地质特征

矿区地层出露有三叠系小坪组（T3x）、侏罗系上龙水组（J1sl）、漳平组（J2z）、吉岭湾组（J2jl）及第四系（Q）。小坪组岩性主要为灰白色含砾砂岩、石英砂岩，夹黑色粉砂岩、炭质页岩。上龙水组岩性主要为灰、深灰黑色中厚层状粉砂质泥岩、泥岩和泥质粉砂岩夹长石石英砂岩。漳平组岩性主要为紫红色中厚层状中细粒石英砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。吉岭湾组为一套安山质火山岩建造，其岩性主要有安山质凝灰岩、安山质晶屑凝灰岩、安山玢岩、流纹斑岩、石英斑岩等。第四系（Q）主要为黄砂土及含砾砂土构成的冲洪积层。矿区地质图与土壤化探工程部署如图1所示。

矿区构造以断裂为主。船肚断裂：北东—南西，横贯矿区，断层面倾向南东，倾角50°～65°；上盘为三叠系小坪组、侏罗系上龙水组，下盘由侏罗系漳平组、吉岭湾组岩层构成；为逆断层，见岩石破碎现象，断层可能形成于侏罗世后，早白垩世前。沥背断裂：近东西，倾向南，倾角74°～85°，上盘为小坪组，下盘为上龙水组，断层中多表现为碎裂、角砾状，并有铁质充填。吉岭湾组岩层中发育数条北西向、近东西向性质不明的小断层，断层面宽0.5～1m，为硅质角砾、褐铁矿、黄铁矿充填。

矿区内岩浆岩为燕山期花岗岩出露［1］。岩性主要是中－中粗粒（斑状）黑云母（二长）花岗岩，分布于矿区北部，与小坪组地层呈侵入接触关系。

矿区矿化蚀变现象明显，矿化现象主要表现为方铅矿化、闪锌矿化、黄铁矿化、褐铁矿化、黄铜矿化、磁黄铁矿化等多金属矿化；蚀变现象主要有硅化、白云石化、蛇纹石化、绿帘石化。其中，黄铁矿化、白云石化、硅化、方铅矿化、闪锌矿化是矿区内较为普遍的矿化蚀变现象，黄铁矿化普遍呈星点状发育于吉岭湾组地层中，方铅矿化、闪锌矿化多呈浸染状产出于硅化带中。

矿区内矿床类型为中温热液裂隙充填交代矿床［2］。矿体一般成群平行排列，主要产于安山玢岩剪力裂隙中，部分产于流纹斑岩、石英斑岩与安山玢岩的接触带，透镜状、陡脉状铅锌矿体在整个矿体中常相间出现，局部组成富脉带或囊状体。

图1 南客寮矿区地质图与土壤化探工程部署

2 土壤地球化学研究

土壤地球化学研究是通过系统的采集土壤样品，了解土壤中元素的含量特征、组合特征、分布型式，分析对比元素分散与集中的规律，研究其与基岩中矿体的联系，根据土壤中成矿元素及其伴生元素的含量来圈定地球化学异常，通过圈定、解释、评价土壤中的异常进行找矿的行为［3－4］。

2.1 样品的采集、加工和测试

采用200m×20m网度（见图1）进行土壤地球化学取样，依据土壤地球化学规范要求，取样对象为土壤B层，深度约30cm，以10m范围内多坑法采样组合成单样，地质点及取样点位误差不超过10m。共采集土壤样品1 020个。所有样品晒干、过80目筛后，再粉磨至180目，样品测试工作在国土资源部广州矿产资源监督检测中心完成。

2.2 元素分布型式

对矿区土壤样品数据进行统计，并作元素含量－频数对数直方图，如图2所示。

图2 不同元素的分布型式

（1）Mo元素基本呈对称的正态分布，说明本区不同期次的地质作用改变了Mo元素的初始分配形式［5］，有利于其富集成矿；W、Cu元素呈单峰集中分布，分布范围比较窄，离散程度相对较小，次生富集作用较弱，不易产生地球化学次生晕异常［6］。在单元素异常的圈定中，W异常呈弥散状产出于燕山期花岗岩中，在其他地质体中未见其异常。

（2）Sn、Bi、Zn、Au元素呈显著的多峰分布，分布范围广，离散度大，次生富集趋势强烈，其低含量峰值反映了上述元素的背景分布，高含量峰值反映了上述元素的异常分布［6］。

（3）Pb、As、Sb、Ag元素明显不服从正态分布，其中Pb、As、Sb元素不同程度向右高值区倾斜，且分布范围广，离散程度高，表明Pb、As、Sb元素次生富集作用强烈，在表生作用下易形成明显的地球化学异常；而Ag元素离散程度较高，整体向左低值区倾斜，表明Ag元素在富集成晕过程中伴有不同程度的叠加地球化学异常作用［6－8］。

2.3 元素含量特征

对取得的元素含量数据进行了平均值、标准差、变异系数、浓度克拉克值等地球化学参数的计算，结果见表1所列。

所测元素浓度克拉克值均大于1，浓度克拉克值大于5的元素有Bi、Pb、As、Sb、Ag；所测元素变异系数均大于1，变异系数大于2的元素有Bi、Pb、Ag。

这表明南客寮地区元素含量相对较高，变异系数比较大，特别是Bi、Pb、As、Sb、Ag等5种元素易次生富集形成实质性的地球化学异常，对测区深部及外围找矿具有指示性意义［6－8］。

表1 土壤元素含量地球化学参数

2.4 元素组合分析

2.4.1 因子分析

因子分析是对大量地质观测资料进行分析和做出较为合理解释的一种多变量统计方法［9］。利用因子分析的方法，可以把具有错综复杂关系的元素原始变量归结为少数几个综合因子，以因子中最大因子载荷的50%为阈值确定不同因子的元素组合，通过元素组合特征推算、解释成矿过程和成矿元素的迁移、富集规律，找出元素间相关关系特征，放大或者加强异常，以指示找矿［10－11］。

本文中，对11种元素数据进行基于主成分变量的R型因子分析，结果见表2所列。

表2 微量元素R型因子分析结果

按照累计方差贡献值64.215%，得到3个主因子。其中，F1因子（Cu、Zn、Pb、As、Sb）贡献率30.214%，代表一组中温成矿元素的次生组合，为本区找矿的指示性元素；F2因子（Au、Ag、Sn）、F3因子（W、Bi）表明本区Au元素与Ag元素、W元素与Bi元素关系密切。从本区主攻矿种Pb、Zn、Cu的角度来看，除Cu与F3因子呈负相关性外，其余均为正相关性，因此，在本区除主攻矿种外，还应兼顾Au、Ag矿的寻找。

2.4.2 聚类分析

聚类分析是根据样本自身的属性，用数学方法按照某些相似性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系对样本进行聚类［12］。R型聚类分析是从数学角度研究元素在成矿活动中地球化学行为相似程度的一种有效方法［13］。通过对所测试的11种元素进行R型聚类分析，生成聚类分析谱系图，如图3所示。

图3 元素聚类分析图

由图3可以看出，高温组合元素 W、Sn、Mo、Bi等4种元素聚合性较强；中温组合元素Cu、Zn元素聚合性强；而Pb元素则与Sb、As 2种低温亲硫元素聚合性较强，其中Pb、Sb元素的距离系数小于5，很好地反应了矿区内已知七目嶂铅锌矿床的主要矿物的共生组合信息，例如，方铅矿－闪锌矿－车轮矿、方铅矿－闪锌矿－脆硫锑铅矿等；Ag与Au密切相关，具有很好的相关性。

2.4.3 相关分析

相关分析研究变量之间是否存在某种依存关系，采用相关系数作为变量相关方向以及相关程度的一种指标［12］。通过研究元素之间相关系数的大小，了解其关系亲疏程度，研究元素的组合特征，进而确定成矿物质基础［5，7］。

对所测试的11种元素进行相关分析，结果见表3所列，可以看出本区Pb与Zn的相关系数为0.42，Pb与Sb的相关系数为0.80，Pb与 As的相关系数为0.60，Zn与Cu的相关系数为0.49，Cu与Pb的相关系数为0.62，Cu与Sb的相关系数为0.65，Cu与 As的相关系数为0.53，Cu与Au的相关系数为0.47。

由此可见，矿区主攻矿种Pb、Zn、Cu元素之间呈明显的正相关关系，可以反映矿区主要成矿元素的次生组合特征。

而Pb元素与Sb、As 2种低温亲硫元素有着较强的正相关性，揭示了本区在矿物组合方向上应注意如车轮矿、脆硫锑铅矿、硫锑铅矿等中温矿物的存在与寻找。

表3 微量元素相关分析结果

3 土壤地球化学异常

3.1 地球化学背景值、异常下限的确定

本文采取迭代法计算矿区地球化学背景值及异常下限，结果见表4所列，结合经验值确定异常下限的实际取值。依据异常下限实际取值的1、2、4倍确定异常浓度分带。数据处理使用统计分析软件SPSS完成。

表4 剔除异常值后元素含量特征、背景值及异常下限

3.2 单元素异常特征

单元素异常特征图，如图4所示。

Pb元素高背景区主要分布于上龙水组、漳平组、吉岭湾组地层，异常具有规模大，中、内带发育广泛，三级浓集中心集中的特点。最大异常值9 184×10－6，最大异常面积0.406km2，最大异常规模201.03×10－6km2。位于矿区南西侧的Pb6号异常，南西向未封闭，该异常全面覆盖已知的七目嶂铅锌矿。Pb9号异常中内带广泛发育，三级浓集中心具有峰值高、连续性好的特征，在11线处出现连续特高值，有1处铅矿点位于该异常内。

Zn元素高背景区主要分布于漳平组地层与吉岭湾组地层接触部位及吉岭湾组地层内部，具有外带发育广、中带集中、内带较小的特点。最大异常值1 449×10－6，最大异常面积0.406km2，最大异常规模121.98×10－6km2。位于矿区南西侧的Zn4号异常，南西向未封闭，该异常全面覆盖已知的七目嶂铅锌矿。Zn7号异常具有外带广、高值集中的特点，15线处有连续的4个特高值出现。

Cu元素高背景区主要分布于吉岭湾组地层中，异常规模不均，中、内带发育，部分具有三级浓集中心。最大异常值522×10－6，最大异常面积0.145km2，最大异常规模6.98×10－6km2。值得注意的是Cu7号异常中有1处铜矿点，而Cu12号向南未封闭，且突显几个集中的高值。

Au元素高背景区主要分布于漳平组地层中，在其余地质单元中呈单一的外带分布，异常规模较小，仅3处异常区具三级浓度分带。最大异常值47.8×10－9，最大异常面积0.068km2，最大异常规模1.37×10－9km2。其中Au9号异常与Ag5号异常套合情况良好。

Ag元素高背景区主要分布于漳平组地层与吉岭湾组地层接触部位及吉岭湾组地层内部，具有外带发育广、中带不明显、内带分布广且高值集中的特点。最大异常值31.5×10－6，最大异常面积0.350km2，最大异常规模85.48×10－6km2。位于矿区南西部的Ag5号异常，南西向未封闭，该异常全面覆盖已知的七目嶂铅锌矿，且与Au9号异常套合情况良好。

图4 单元素异常特征图

3.3 综合异常特征

根据异常规模、空间展布特点以及异常的组合特点，将空间上密切相伴（叠合在一起）、同种成因的所有元素的正异常，归并为1个综合异常带，本次工作圈定6处综合异常带，如图5所示，其中A类异常为AS4、AS6，B类异常为 AS3、AS5，C类异常为AS1，D类异常为AS2。本文重点介绍AS4、AS6、AS5。

AS4位于矿区南西部，异常区内产出上龙水组、漳平组地层、吉岭湾组安山质火山岩建造。船肚断裂及吉岭湾组内部2条性质不明断层产于该异常区内。异常面积0.97km2，异常南部、西部未封闭。该异常区内所有元素均具三级浓度分带，外带异常规模大，浓度分带明显，其中Pb、Zn、Sb、Bi、Au等5种元素内带呈现高值多且集中、不同元素内带套合情况好的特征，该异常带全面覆盖已知的七目嶂铅锌矿床，能很好地解释引起该异常的原因。该异常为A－1类异常。

AS6位于矿区南部，异常区内主要为吉岭湾组安山质火山岩建造及漳平组泥质粉砂岩。异常区面积0.23km2，异常区南部未封闭。该异常内Cu、Pb、Zn、As、Sb元素具有三级浓度分带；Ag具有二级浓度分带。其中Cu、Pb、As、Sb等4种元素单元素异常均具有外带异常规模大、浓度分带明显、呈现高值多且集中以及不同元素内带套合较好的特征。特别是本区主攻矿种Pb元素在11线处表现为连续特高值的出现，且已发现1处铅矿点位于该异常内。评价为A－2类异常。

AS5位于矿区东部，异常带地质背景为漳平组泥质粉砂岩与吉岭湾组安山质火山岩建造。1条性质不明断层产于该带内部。异常面积较小，约0.085km2，异常东部未封闭。该异常区内Au元素具有三级浓度分带，Pb、Zn、Ag、As具有二级浓度分带。其中Pb、Au、As等3种元素套合情况良好，且已发现1处铜矿点位于该异常内。评价为B－3类异常。

图5 综合异常特征图

4 成矿条件与找矿前景分析

土壤地球化学异常的圈定反映出本区为铅多金属异常次生晕圈。主攻矿种元素异常范围较大，浓集中心好，具有较好的铅锌铜多金属矿找矿前景。综合异常与已知的矿床、矿点有很好的吻合，且异常高值点均分布在吉岭湾组地层中。由前人工作成果［2］得出，矿区内矿床类型为中温热液裂隙充填交代矿床。

矿区内地层主要为三叠系、侏罗系碎屑岩及侏罗系吉岭湾组火山岩地层，从区域上来看，矿区地层与成矿关系密切，多个地层是含矿地层。例如：永新铁矿产于小坪组地层中，张公庙铜矿产于上龙水组地层中，宝山嶂锡矿、汶水钨钼矿与漳平组地层关系密切，七目嶂铅锌矿产于吉岭湾组火山岩地层中。矿区内燕山期的岩浆岩活动可以为成矿物质的活化富集提供有效的热源。

本区构造发育，主要由近东西向的沥背断裂、北西向断裂组等导矿构造引起一系列的北西西向裂隙成为主要的容矿构造，为成矿热液的运移、沉淀提供了有利的场所。

矿区内构造活动强烈，矿化蚀变广泛发育，含矿地层层位稳定，矿床类型为中温热液裂隙充填交代型铅锌矿床，其成矿与吉岭湾组地层、构造关系密切，且区内已有1处铅锌矿床与多处铅、铜矿化点，综合认为本区是找矿良好区域，找矿前景十分可观。

5 结论

（1）微量元素地球化学含量特征、分布型式分析表明，矿区Sn、Bi、Zn、Au、Pb、As、Sb、Ag元素含量较高，变异系数大，分布范围广，以上元素参与次生富集作用，形成明显的地球化学异常。Pb、As、Sb元素次生富集作用强烈，在表生作用下易形成明显的地球化学异常，对矿区深部及外围找矿具有指示性意义。

（2）因子分析、聚类分析、相关分析等多元统计分析表明，Cu、Zn、Pb、As、Sb等中温成矿元素可以作为矿区找矿的指示元素，Pb与Sb、As元素较强的聚合性、正相关性，表明矿区内应加强车轮矿、脆硫锑铅矿、硫锑铅矿等中温矿物的存在与寻找。

（3）单元素异常特征表明，矿区主攻矿种高值区主要分布于漳平组地层与吉岭湾组地层接触部位或吉岭湾组地层内部，目前已知的七目嶂铅锌矿床产于吉岭湾组地层内，在矿区南东部吉岭湾组地层亦发现有多处铅、铜矿点［1］，吉岭湾组地层为矿区找矿的目标层位。

（4）综合地质和地球化学异常资料分析后认为，工作中所圈定的AS4、AS6、AS5等3个综合异常带具有良好的找矿前景，为矿区今后工作的重点靶区。

（5）本区Bi元素浓度克拉克值高且变异系数较大，在单元素异常的圈定中发现，Bi元素的异常分布不仅仅是在传统认识上的花岗岩区内，而是全面覆盖已知的七目嶂铅锌矿床，且中、内带发育良好，如何找到本区Bi元素与主攻矿种元素之间的内在联系，如何利用Bi元素测量来突破矿区铅多金属矿床的发现是今后工作值得思考的问题。

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