山西洞沟金多金属矿地球化学特征及找矿预测

李静静 阳正熙 李文娟 陈 飞 班建永 刘 磊

(1.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；2.山西地质勘查局二一四地质队，山西 运城 044000)

山西洞沟金多金属矿地球化学特征及找矿预测

李静静1阳正熙1李文娟1陈 飞2班建永1刘 磊1

(1.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；2.山西地质勘查局二一四地质队，山西 运城 044000)

通过在山西洞沟多金属矿区开展1∶10 000土壤地球化学测量工作，首先对测量数据的统计特征进行分析；然后利用Spss软件对其进行相关分析、聚类分析和因子分析，在此基础上确定出工作区内的元素异常组合；最后利用Spss软件作出各元素的盒须图，求出其第1个四分位数和第3个四分位数，从而确定出各元素的异常下限。结果表明：①Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Pb、Zn、W等元素含量较高，变异系数较大，具有一定的次生富集倾向；②Ag、Pb、Zn、Mo、Au、Hg、Ba、W等元素代表主要成矿元素的次生富集组合；③通过确定异常下限及圈定各元素异常可知，异常较高的元素均分布在矿区的中部或东部且在构造破碎带内。上述研究结果对于区内进一步开展找矿工作具有一定的指导作用。

金多金属矿床 土壤地球化学特征 元素异常组合 异常下限 找矿预测

山西洞沟金多金属矿床位于华北大陆亚板块南部鄂尔多斯地块与河淮地块接触带南部，太行山地区中条山隆起中段，地层出露较齐全，构造发育，岩浆活动强烈。矿区开展了1∶10 000地质填图和土壤地球化学取样工作，初步证实该区具有一定的金矿成矿潜力，矿化类型为破碎带石英脉型金多金属矿床。利用土壤地球化学取样结果研究该区土壤中微量元素的统计特征、组合特征、异常特征，通过对上述特征进行对比分析和异常评价来进行找矿研究。

1 地质背景

研究区内出露岩性主要为中条群余家山组硅化白云石大理岩和温峪组片岩，是金赋存层位，其次为篦子沟组炭质片(板)岩、绢片岩、吴家坪组绢英岩、石英岩和第四系砂卵砾石、亚砂土。与成矿关系密切的地层为余家山组硅化白云石大理岩和温峪组绢片岩、二云片岩，其间夹不纯大理岩、绢英岩等[1]。由于后期构造运动影响，地层产状变化大，地层整体呈NE—SW走向，倾向SE或SEE，倾角为20°～45°。

区内与成矿有关的构造主要为温峪—艾沟构造破碎带，在区内出露长约4 000 m，沿走向膨缩现象明显，出露最大宽度300 m，一般为5～10 m，碎裂带整体呈NE—SW走向，呈弧状延伸，倾向SE，局部倾向SW，倾角为25°～50°。在破碎带的上、下盘围岩中，次级断裂构造较发育，其中主破碎带为含金(铅、银)矿液的向上运移提供了通道，而次级构造裂隙为含金(铅、银)矿床的形成提供了富集场所，初步认为艾沟金矿便赋存于次级断裂构造中。因此，区内成矿条件较好，具有一定的找矿前景。区内出露的岩浆岩仅为晋宁期的辉绿岩脉和辉长辉绿岩脉，长度一般为几百米至几千米，厚度多为几十米至200 m，规模较小，与成矿没有关系。

2 土壤地球化学特征

1∶10 000土壤地球化学测量部署在整个预查区，测线垂直于异常走向或主要构造线方向，测网密度为100 m×20 m，方位为145°，测量线号由西到东进行编号，点号由北到南采用双好点编号，设计工作量为30.02 km2。1∶10 000土壤地球化学测量测网布设理论点数15 126个，实际布设14 526个，布测率96%；1∶1 000地质剖面测量理论点数301个，实际布设301个，布测率100%；1∶10 000测网检测点958个，检测率6.6%。

2.1 化探数据统计特征

利用Spss、Excel软件对区内测试出的16种元素含量的最大值、最小值、平均值、标准偏差、变异系数、浓集克拉克值等进行统计，结果见表1。

由表1可知，研究区浓集克拉克值大于1的元素依次是Au、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Pb、Zn、W，说明该类元素具有一定次生富集倾向。元素变异系数大于1的元素有Au、Ag、Pb、Sb，表明研究区土壤中这些元素分布不均匀，离散程度大，分异性强，有富集的趋势，是成矿较有利的地球化学条件。元素变异系数小于1的元素有Sn、As、Co、Ni等元素，说明这些元素的区域离散程度较小，分布较均匀，无明显的浓集趋势[2]。

2.2 土壤地球化学元素的共生组合分析

2.2.1 相关分析

对区内Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Sn、W、Mo等元素进行相关分析[3]，结果见表2。

表1 矿区土壤微量元素含量统计特征

注：Au、Hg、Ag单位为×10-9。

由表2可知：①Au与As、Bi、Hg、Ba、Cu、W显著相关，Ag与Sb、Hg、Ba、Pb、Zn、Mo显著相关，As与Sb、Bi、Co、Cu、Pb、Ni、Zn、W、Mo显著相关，Sb与Bi、Hg、Ba、Cu、Pb、Zn、W显著相关，Bi与Co、Cu、W显著相关，Hg与Ba、Cu、Pb、Zn、W、Mo显著相关，Ba与Co、Cu、Pb、Zn、W显著相关，Co与Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、W、Mo显著相关；Cu与Cu、Ni、Pb、Zn、W、Mo显著相关，Ni与Zn、Sn、W显著相关；②Au、As、Bi、Hg、Ba、Cu、W之间的相关性显著；③As与Sb、Bi，Co与Cu、Mn、Ni、Zn，Pb与Zn、Mo相关性较好，相关系数均在0.3以上。由上述分析可进一步得出，Au与Bi、Hg、Ba、Cu、W相关性较强，因此该类元素可作为找矿的指示元素。

2.2.2 聚类分析

对区内Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Sn、W、Mo等元素进行R型聚类分析[4-5]，结果见图1。

由图1可知，当欧式距离系数在20左右时，16种元素可分为7类：①Ag-Pb-Zn-Mo；②Cu-Ni-Co；③As-Sb-Bi；④Mn；⑤Hg-Ba-W；⑥Au；⑦Sn。

2.2.3 因子分析

利用Spss软件进行主成份法提取公因子，对区内土壤样品进行主成分变量的R型因子分析[4,6]，结果见表3。

表2 矿区土壤微量元素相关分析

图1 矿区土壤微量元素聚类分析

元 素F1F2F3F4F5Au-0072-010604860353-0189Ag-0110079600890044-0077As03950116006706530129Sb0028033201090591-0080Bi0063-003100560730-0017Hg000602170611-00530025Ba012300780728-00230073Co0891003800680079-0072Cu0538010602970217-0120Mn043700210040-0032-0630Ni0762-0007-003601080204Pb-0014090800720030-0024Zn044205830104-00210061Sn024700380126-00470720W01230029065402400100Mo01320456005101910115特征值23372210172516011076方差贡献/%146081381210779100066725累计方差贡献/%1460828419391984920455929

由表3可知，没有1个主因子所占的方差贡献超过50%，这可能表示区内数据的方差贡献收敛较慢，说明这16个元素的综合信息比较分散，很难找到1个综合主因子来表征，同时也说明在该区各元素的物质来源和成因比较复杂。

以累计方差贡献率55.929%为基准，提取5个因子且分别代表矿区6种元素组合类型：①F1因子，代表Co-Cu-Mn-Ni组合，方差贡献率为14.608%；②F2因子，代表Ag-Pb-Zn-Mo组合，方差贡献率为13.812%；③F3因子，代表Au-Hg-Ba-W组合，方差贡献率为10.779%；④F4因子，代表Au-As-Sb-Bi组合，方差贡献率为10.1%；⑤F5因子，代表Mn-Sn组合，方差贡献率为6.725%。F1、F5代表亲铁元素的次生富集，F2、F3、F4代表亲硫元素的次生富集。可进一步分析发现，Au与Hg、Ba、W、As、Sb、Bi关系密切，而与Co、Cu、Mn、Ni、Ag、Pb、Zn、Mo、Mn、Sn关系不甚密切[7-9]。因此，该区内找矿元素主要组合为：Ag-Pb-Zn-Mo、Au-Hg-Ba-W、Cu-Ni-Co以及As-Sb-Bi。

3 土壤地球化学异常特征及找矿

3.1 异常下限值确定

首先根据Spss软件中的盒须图法可求出Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Sn、W、Mo等元素的第1个四分位数Q1、第3个四分位数Q3；然后计算出四分位数间距；最后求得最大值和最小值，将处于两者间的值作为该数据集正常值的得分区间，最大值与最小之分均为异常值的截断点[1]。由矿区土壤化探数据的分析结果可知，矿区异常下限值见表4。

表4 矿区元素异常下限

注：Au、Hg、Ag单位为×10-9。

3.2 元素地球化学特征及找矿分析

3.2.1 元素地球化学特征

区内部分异常较好的元素土壤异常分析结果见图2。

由图2可知，①Au异常分布比较散，有多个高值中心，主要分布于测区东部构造破碎带附近白云石大理岩中(见图2(a))；②Ag高值区主要分布于测区东中部呈NE—SW向展布趋势，高值特征显示区内可能存在NE—SW向构造，特征高值区位于洞沟一带，处于构造破碎带转折端(见图2(b))；③全区共圈出15处Hg异常，Hg高值区主要分布测区中东部和东南部(见图3(c))；④As高值区主要分布测区东部，呈NW—SE向展布(见图2(d))；⑤Sb高值区分布于测区中东部和西部，西部锑元素高值区对应炭质岩地层，中东部锑元素高值区对应白云石大理岩，位于构造破碎带转折端内侧(见图2(e))；⑥Bi高值区分布于测区西北、中部和北东，西北高值区对应炭质岩，中部高值区对应白云石大理岩，北东高值区对应绢片岩地层(见图2(f))。

图2 矿区元素异常

3.2.2 找矿分析

由图2可知，测区东中部洞沟一带银金铜铅锌等元素异常在区内叠合度高、异常面积大、强度高、处于构造转折端内侧，对应大理岩地层具有重要的找矿意义，是区内最佳找矿区域。另外测区西部为锑锌等元素异常重叠区，对应为炭质岩，可能由地层引起，找矿意义不大。测区西部存在锰元素异常区，可能具有找矿意义。测区东南存在钡元素重要异常区，可能具有找重晶石矿床意义。在测区北东部存在钨锡元素异常区，表明区内存在很强的高温热液活动，具有找矿指示意义，需要安排异常查证工作[10-11]。

4 结 语

对区内土壤地球化学数据分别进行了相关分析、聚类分析和因子分析，确定出Ag-Pb-Zn-Mo、Au-Hg-Ba-W、Cu-Ni-Co、As-Sb-Bi等4类元素组合。通过盒须图法确定出各元素的异常下限，圈定出各元素异常范围并分析其异常特征。研究结果表明，矿区中部或东部且在构造破碎带内异常明显，可作为下一步勘查工作的靶区。

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(责任编辑 王小兵)

Geochemical Characteristics and Ore Prospecting of Gold-polymetallic Deposit in Donggou Area，Shanxi Province

Li Jingjing1Yang Zhengxi1Li Wenjuan1Chen Fei2Ban Jianyong1Liu Lei1

(1.CollegeofEarthScience，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610000，China;2.The214TeamsofShanxiProvinceGeologicalProspectingBureau，Yuncheng044000，China)

Through conducting the soil geochemical survey work in a scale of 1∶10 000 in Donggou gold-polymetallic deposit area，the statistical characteristics of the survey data is firstly analyzed，and then，the survey data is conducted on correlation analysis，cluster analysis and factor analysis based on Spass software so as to obtain the element anomaly combination in the mining area; Finally，the Spass software is adopted to make the box plot of each element so as to determine the anomaly thresholds of each element by obtaining the first quartile and third quartile.The research results show that:①the elements such as Au，Ag，Hg，As，Sb，Bi，Ba，Pb，Zn and W have a certain tendency of secondary enrichment because its contents are higher than other elements relatively，and its coefficients of variation are larger than that of other elements;②the elements such as Ag，Pb，Zn，Mo，Au，Hg，Ba and W elements represent the secondary enrichment combination of the main ore-forming elements;③it is obvious that the high abnormal elements distribute in the central or the eastern part of the mining area and within the tectonic fracture zone by determining the abnormal threshold and selecting the elements′ anomalies.The above results can provide some reference for the ore-prospecting work in the mining area.

Gold-polymetallic deposit，Soil geochemical characteristics，Element anomaly combination，Anomaly threshold，Ore-prospecting

2014-12-04

李静静(1989—)，女，硕士研究生。

P632，P612

A

1001-1250(2015)-02-098-05