坦桑尼亚某矿区土壤地球化学特征与找矿远景分析

韩成林，李玉松

(1.安徽省地质矿产勘查局312地质队，安徽 蚌埠 233040;2.安徽省地球物理地球化学勘查技术院，安徽 合肥 230022)

0 引言

矿区PL5141－1位于坦桑尼亚鲁夸省(Rukwa)姆潘达县(Mpanda)境内，距县城姆潘达镇220°方向约90 km，面积为42 km2。在全面收集区内现有地质资料的基础上，对区内土壤地球化学异常进行研究，认为矿区PL5141－1具有较好的成矿远景。

1 矿区概况

研究区位于坦桑尼亚克拉通(太古宙)的西南缘，构造格局为第三纪至现代活动的东非裂谷西分支坦噶尼喀(Tanganyika)湖裂谷系统叠加在北西向古元古代Ubendian褶皱带(裂谷)上，地质单元为下元古界Ubendian系(超群)变质杂岩，主构线为北西走向，与坦嘎尼嘎湖裂谷和鲁夸湖次级裂谷平行。该地区的构造主要为褶皱和断裂。矿区出露地层主要为下元古界乌宾迪系(Ubendian)乌宾丁(Ubende)角闪岩相角闪片岩，次为中元古界伊菲迈(Ifume)砾岩(中国地质调查局发展研究中心境外矿产资源研究室，2011)。

区内岩浆活动频繁、强烈，主要为侵入岩。自北向南主要有黑云母花岗岩体、碳酸岩杂岩体、基性—超基性杂岩体。根据岩体侵入接触关系和区域资料反映，这些岩体侵入顺序为：黑云母花岗岩体→碳酸岩杂岩体→基性－超基性杂岩体(Aitken，1961)。

区内断裂构造发育，自北东至南西主要见有4条脆－韧性挤压剪切带，走向大体平行分布，总体走向北西，在矿权区东部有向南东东弯曲趋势，倾向北东，倾角在30°～80°之间，沿走向和倾向呈波状弯曲，产状与岩层中片理基本一致(Salminen et al，2008)。

2 矿化点特征

区内地表多处发现铬铁矿(化)点、钒钛磁铁矿点、铁锰矿化点、金矿化、铜矿化点。

铬铁矿(化)点：位于矿权区东南角，分布于蛇纹岩(由橄榄岩变质形成)体内及下接触带中，主体部分出露面积约0.4 km2。蛇纹岩体中普遍含稀疏浸染状铬铁矿化，在橄榄岩体下接触带附近见一透镜状铬铁矿体。

钒钛磁铁矿点：位于矿权区中部，碳酸岩体南西侧，北西向韧性剪切带南西侧(下盘)，赋矿岩石为辉石(长)岩体，钒钛磁铁矿体呈似层状顺片理贯入辉石(长)岩体中。在地表共发现2层矿化体。矿石呈致密块状，据快速检测仪检测显示，含铁50%、钛8%、钒0.6%、金平均50 g/t。钒钛磁铁矿体呈似层状，走向 330°左右，倾向 60°左右，倾角 26°～30°，与区域构造产状一致。

铁锰矿化点：在矿权区的北中部，黑云花岗岩体的南西侧，北西向韧性剪切带内发现数十个铁锰矿化体，这些矿化体在长约15 km、宽约2 km的北西向韧性剪切带内沿走向呈似层状或透镜状断续分布。

金矿化：在矿权区内发现3条规模较大的北西向韧性剪切带，其中位于矿权区东北部的一组韧性剪切带、主河床及两侧支流中韧性剪切带通过部位有大量当地村民在淘沙金。在该剪切带的硅化较强处和石英脉中，局部见细粒浸染状黄铁矿;在碎裂岩、含角砾构造蚀变岩中局部见褐铁矿细脉和团块。在其余2条剪切带中的硅化蚀变岩、石英脉中也有可能寻找到金矿体。

铜矿化：在矿权区内晚期脆－韧性剪切带内的强硅化蚀变岩和石英脉中普遍见孔雀石、铜蓝、蓝铜矿、沥青状褐铁矿等铜氧化矿物。

3 土壤地球化学分析

3.1 工作方法及样品测试

2011年开展1∶50 000土壤地球化学测量工作，测网采用500 m×100 m(线距×点距)，测线方位角为30°，工区面积约42 km2。采样点采用 Garmin GPS 72手持式GPS进行定点，多个台班生产所用GPS型号一致，设定参数一致。

样品采自B(或C)层中的土壤，取样深度一般不小于20 cm;筛孔直径约0.85 mm，取质量＞150 g样品在实验室用玛瑙球磨机将样品研磨至－0.074 mm做定量分析(蒋敬业等，2006)。根据中国地质矿产部《1∶50 000地球化学普查规范》(DZ/T 0011—1991)，中国地质调查局《地球化学普查(比例尺1∶50 000)规范样品分析技术要求补充规定》，选择使用X射线荧光光谱法测定6种元素，等离子体质谱法(ICP－MS)测定3种元素，发射光谱法(ES)测定2种元素，原子荧光法(AFS)测定2种元素的分析方法配套方案(表1)。

分析方法的检出限，各元素数据报出率、分析精密度、准确度以及其他分析质量监控措施，均符合有关技术规范要求。

表1 元素分析方法Table 1 Single element analysis methods

3.2 异常下限及异常分带确定

统计计算全区各元素含量的极大值(max)、极小值(min)、中位数(Me)、平均值(X)、标准离差(S)、变异系数(Cv)、背景平均值(X')及统计样品数(N)等参数。根据土壤样品元素迭代剔除特征值后统计的地球化学参数，结合研究区数据结构特征及矿区地球化学异常评价，以X+2S计算出理论异常下限值，并以异常下限1、2、4倍划分外、中、内3个含量带(陈骏等，2004)。共圈定出 Au、Ag、Cr、Ni、W、Mo、Cu、Pb等13种元素异常以及它们的分布位置。

表2 1∶50 000土壤测量各元素背景值和异常下限Table 2 Element background values and lower limit of anomalies from soil surveys at a scale of 1∶50 000

4 土壤地球化学特征

区内土壤元素分析结果数据进行统计处理后，发现元素间具有一定相关性，Cr与Ni、Cu与Zn相关性较好，W、Mo、Bi、Ag有一定相关性，其他元素相关性较差(表3)。

对所有元素进行主成分分析，在比较变量间简单相关系数和偏相关系数时，KMO=0.367，低于0.5，偏相关弱，不适合做R型因子分析。因此，选取对数分析数据进行主成分分析(表4)。

表3 元素相关系数表Table 3 List of element correlation coefficients

表4 R型因子分析成果表Table 4 Results of R factor analysis

F1 因子为 Cr、Ni、Cu、Zn 的组合，反映与基性、超基性岩有关的矿化作用。

F2因子为 W、Mo、Ag、Bi组合，为一套典型的中、高温元素组合。反映中、高温热液矿化作用。

F3因子为Au、Ag、Cu组合，可能反映成矿元素Au与伴生元素关系。

F4、F5、F6、F7 为 Sn、Pb、Sb、Nb 单元素因子，意义不明未深入研究。

5 地球化学综合异常和成矿预测

1∶50 000土壤测量圈出多处综合异常，通过对各综合异常的元素异常特征和元素共生组合特征的研究，结合对成矿地质条件和矿产的空间分布特点的分析，划分为4条重要的综合异常带，其编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号异常带(图1)。

图1 矿区土壤测量综合元素异常选区成果图Fig.1 Delineation of prospecting targets based on comprehensive element anomalies from soil surveys in the study area

5.1 Ⅰ号综合异常带

Ⅰ号综合异常带分布于矿区中部，韧性剪切带上，呈长带状自西向东展布，元素组合主要为Au、Ag、Bi、W、Mo、Nb，出露岩性主要为变质基性岩、碳酸岩、局部夹石英岩，北西西向断裂发育，各异常元素浓集中心明显，分带清晰，套合较好，异常元素最高含量分别为w(Au)：154 mg/t、w(Ag)：419 mg/t、w(Bi)：0.64 g/t、w(W)：2.46 g/t、w(Mo)：2.65 g/t、w(Nb)：256 g/t。其中 Au、Ag、Bi、Nb 元素异常具外、中、内3个含量带，W、Mo元素异常具外、中2个含量带。Au、Ag、W、Bi元素异常规模大，异常强度高。在异常带中，逆断层发育，并见多条铁、锰、铜矿脉透镜体，走向与断裂带一致，推测金可能与铁、锰、铜硅化脉共生，并受北西西向构造控制;Nb主要分布在以中元古界碳酸岩杂岩体为中心，中元古界变基性—变超基性杂岩体和下元古界老变质岩出露区，高值区呈板状，具沿中元古界碳酸岩杂岩体展布方向分布特征。综合分析认为Ⅰ号综合异常带是寻找构造蚀变岩型金矿和铌矿的有利部位。

5.2 Ⅱ号综合异常带

该带分布于勘查区中南部韧性剪切带上，呈不规则带状沿北西西向展布，元素组合主要为Au、Cu、Zn、Bi、Cr、Nb，异常主要分布于变辉长岩中，除 Zn外，各异常元素均有一定的浓集中心和含量分带，其中 Au、Bi、Cr元素异常具外、中、内 3 个含量带，Cu、Nb元素异常具外、中2个含量带，异常元素最高含量分别为w(Au)：16.3 mg/t、w(Cu)：317 mg/t、w(Cr)：2 566 mg/t、w(Bi)：0.31 mg/t。但各元素套合较差，具有明显组分分带特征，由东—西—北依次为：Bi－Nb－Cr－Au－Cu、Zn。从异常形态和元素组合看，推断该综合异常可能由高温含矿热液沿北西向构造充填引起。

5.3 Ⅲ号综合异常带

Ⅲ号综合异常带位于勘查区东南角，分布范围与蛇纹岩体分布范围基本一致，呈近等轴状分布，异常元素组合为 Cr、Ni、Sn、W、Mo、Zn，以 Cr、Ni规模最大、强度最高，均具外、中、内3个含量带，其他元素异常规模较小。异常元素最高含量分别为w(Cr)：16 428 g/t、w(Ni)：3 476 g/t。Cr、Ni异常主要位于含铬铁矿化蛇纹岩体内和含石榴子石变辉长岩体中，以及含石榴子石变辉长岩与斜长岩接触带部位。推断该综合异常带主要由含铬铁矿化蛇纹岩和含石榴子石辉长岩体所引起，以往资料显示该区有铬铁矿矿点。因此，该综合异常带是寻找铬铁矿的重要地段。

5.4 Ⅳ号综合异常带

Ⅳ号综合异常带位于查区东北部花岗岩体内，含铁石英岩脉南西侧，异常元素组合为Au、Bi、Pb、Sn、Ag、Sb，以 Sn、Pb 面积最大，其他异常规模较小，呈零星分布，由于异常在东、西方向均未封闭，形态显得不完整。因此，该综合异常主要与花岗岩有关。

6 结论

通过对区内 Au、Cu、Cr、Ni等元素异常的分布特征及其异常元素的共生组合关系的研究，划分为4条综合异常带，并结合成矿地质条件，从地球化学的角度进行推断解释，认为Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ号综合异常带主要受北西向韧性剪切带控制，具有寻找蚀变岩型和石英脉型金、铜矿体潜力;Ⅲ号综合异常带Cr、Ni异常规模大、强度高，是寻找铬铁矿的重要靶区;Ⅰ号综合异常带Nb呈强分异的分布模式，具有寻找铌矿的潜力。

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