化探异常定量评价及重点异常区验证——以山西省阳高县孙仁堡探区为例

卫倩倩， 靳职斌， 王鹤宇， 李建国， 杜 凯

(山西省地球物理化学勘查院，运城 044000)

0 引言

土壤地球化学找矿是应用土壤地球化学测量来探明土壤中元素的分布情况，总结元素分散和集中的规律，并研究其与矿床表生破坏的关系，通过发现、解释和评价异常来进行找矿[1-2]。研究表明，土壤地球化学可以指导外围及区域成矿带上的矿点或异常分类评价，提高中大比例尺的矿产预测水平，为发现新矿床(体)提供地球化学依据[3-5]。

1 研究区概况

研究区位于山西省阳高县孙仁堡乡东约2 km处，面积50 km2。区断裂构造发育，“阳高破碎带”呈近东西向横贯测区中部，该破碎带以南为第四系黄土覆盖区，以北为基岩大面积裸露区，主要有Mgn满洲窑片麻岩(辉长岩)、Egn峨沟片麻岩(英云闪长岩) 、Dgn东马道沟片麻岩(英云闪长岩)等(图1)。

1.1 研究区地质及构造特征

根据断块学说对山西构造单元的划分意见，该区位于近东西向华北北缘板内活动带(Ⅱ级)和林格尔—丰镇板隆(Ⅲ级)天镇-阳高块凸(Ⅳ级)之中。总体看，区内断裂构造发育，“阳高破碎带”呈近东西向横贯测区中部，其余断裂构造多为“阳高破碎带”的次级断裂和分支断裂。区域上新生界覆盖较广泛，基岩主要出露于北部和中西部，而且以太古宙深成侵入岩为主，太古界层仅呈包体产出于太古宙侵入体中，称阳高表壳岩。预查区北部基岩分布区的岩石以太古代侵入岩为主，偶尔可见中下太古界阳高表壳岩(磁铁石英岩、二辉片麻岩)以岩基中捕虏体形式存在；预查区南部为第四系较大范围的覆盖(图1)。

1.2 研究区区域成矿特征

研究区域内矿产丰富，矿种较齐全，到目前为止，区内共发现中型金矿一处，小型铅锌矿一处，各类矿点11处，除金、铅、锌外，尚有铜、银、钼、铁等矿化，这些矿点与中生代岩浆活动密切相关。区内西北部及区外有较大规模的中生代岩体出露，又有十分密集的岩脉分布，在研究区以西数公里的堡子湾中型金矿赋存于中生代二长花岗岩体。该区断裂构造发育，有中生代岩浆活动和热液型多金属矿点分布，成矿条件良好，是隐爆角砾岩型或热液充填脉、热液蚀变脉型多金属成矿的重要找矿靶区。

图1 研究区区域地质图Fig.1 Regional geologic map of research area

2 地球化学评价

2.1 样品采集

研究区共采集了16 289件土壤样品及1 450件岩石样品，土壤样品以1∶10 000的比例，100×20的网度布设于探区阳高破碎带以北的基岩出露区，以南的第四系黄土覆盖区未布设样品。土壤样品采样深度在30 cm～50 cm之间，选择B层及C层土壤，最终筛选粒级为-40目～+80目。在土壤异常较好处，布设了7条岩石化探剖面，采样点距10 m，在每个采样点距1/3范围内，选取5处～8处采取小块直径2cm～3cm的同一岩性的新鲜岩块组成一个样品。土壤样品和岩石样品均分析测试了13种元素含量。

2.2 地球化学特征参数

地球化学特征参数通常包括工作区样品数和元素最大值、最小值、平均值、标准离差、变异系数、浓集比率、富集系数、矿化系数等。

对其土壤样品中元素地球化学特征值(表1)进行分析，表中岩石平均值为此次1 450件岩石化探样品所测各元素平均值。

研究区土壤中元素分异特征为：Au、Ag、Pb、W、Bi、Sb变异系数Cv≥1.5，在土壤中的分布、分配不均衡，离散程度大，分异性强，能富集形成矿异常及强异常，反映了已知的矿床、矿点或矿化点。

表1 山西省阳高县孙仁堡探区土壤中元素地球化学特征值

Au、Hg含量单位为10-9，其余元素含量单位为10-6；变异系数=标准离差/平均值；富集系数=平均值/岩石平均值；矿化系数=最大值/边界品位×100

图2 研究区W、Bi、Cu、Zn、Ag、Au单元素土壤地球化学异常图Fig.2 Geochemical anomaly diagram of W,Bi,Cu,Zn,Ag,Au single element in soil in study area

此次计算富集系数时，采用的岩石平均值为此次岩石化探各元素含量的平均值，样品数量偏少，可能不能代表本区的岩石平均值，因此富集系数指标不作为主要参考。研究区Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni的矿化系数K>20%，Ni、W的矿化系数K>10%，9种元素与区内地表出露的已知矿(化)体(点)基本一致，反映了区内的地质矿化特征。

2.3 地球化学异常特征

多元素化探异常中哪一种或几种元素为成矿元素是异常评价的主要问题之一,能否准确判断住成员元素成为了关键[11-12]。单元素异常图显示W、Bi、Cu、Zn、Ag、Au异常强度高，规模大(图2)。同时分析测试的13种元素中，Au、Cu、W、Ag、Ni、Zn、Pb等7个元素的剔除比率Re≥5%(表1)。一般地，某元素剔除比率Re≥5%，且变异系数Cv≥1，多为成矿元素或强异常元素(Re(%)={(M-N)/M}×100，N为剔除高含量后的样品数；M为基本样品数)。因此确定此7种元素为研究区主要成矿元素。

对主要成矿元素的单元素异常图进行叠加，圈定了综合异常区(图3)。对重点综合异常区进行了编号，对每个异常区的地球化学特征值进行了统计，并建立了单元素地球化学异常指标和综合地球化学异常指标(图4、表2)。

HS11综合地球化学异常元素组合为W、Bi、Zn、Ag、Cu，异常相互套合程度高，局部浓集中心相吻合，单元素地球化学异常指标大，Bc高出Pn,a值均在2倍以上。以上反映地球化学信息强，科学合理，该单元素异常、综合异常为已知矿异常或推断矿异常，具有较大找矿意义。

3 重要异常区验证

以上的土壤化探测量结果显示，研究区异常主要在中西部和中东部。然而化探异常特别是土壤化探异常往往存在多解性和不确定性，因此有必要对重点区的化探异常进行再次验证和有效识别，剔除非矿致异常，更进一步缩小有利勘探靶区。

图3 研究区土壤地球化学综合异常图Fig.3 Geochemical synthetical diagram of soil in study area

图4 研究区HS11综合异常剖析图Fig.4 Synthetically anomaly analysis diagram of HS11 in study area

单元素异常号Sa/km2nCmaxXaCaPn,aTBcBc/Pn,aW 140.1034732.510.99.070.932.595.976.42Bi 70.1397019.501.337.941.100.438.597.80Zn 80.054303311641.800.0971524.4445.70Ag 210.033170.940.272.610.0850.204.9758.20Cu 210.0261522476.01.690.04490.700.6815.5

图5 HS11异常区厚层状碎裂含矿石英脉Fig.5 Ore-bearing quartz vein which is in thick-layer and cataclastic shapes, in HS11 anomaly region

3.1 地质背景

3.2 岩石化探

在异常区矿脉及围岩等位置采集了岩石化探样品，做进一步的化验分析。32个样品化验结果中有10个样品含量达到矿化(表3)，其中9个样品中Ag的含量达到边界品位。9个样品中Zn达到了边界品位，4号样品Zn含量已超过工业位。6个样品中Bi含量达到边界品位，其中3号、4号和5号样品的含量超过工业品位。岩石化探结果表明，土壤化探圈定异常结果可靠，为矿致异常。

3.3 钻探工程验证

在HS11综合异常区内布设一个钻孔，在孔内100.10 m～104.50 m出现钨高含量，其中在101.56 m～103.50 m圈定1.94 m厚的钨工业矿体，三氧化钨平均品位为0.162%，最高品位0.232%，矿体围岩为变质辉石正长岩，顶、底板都存在一定的矿化现象，其中顶板100.10 m～101.56 m WO3含量为0.020%，底板103.50 m～104.50 m WO3含量为0.038%，进一步佐证了化探评价的可靠性。

4 结论

1)地质背景是化探异常评价的基础，因此化探异常评价要与地质背景相结合，化探异常区要有满足成矿条件的矿源层、控矿构造及热液侵入等条件。

2)定量评价化探异常的地球化学参数主要有剔除比率、变异系数、浓集比率、富集系数、矿化系数、单元素地球化学异常指标及综合地球化学异常指标。依据这些指标判断，研究区主要成矿元素有W、Bi、Ag、Cu、Zn，土壤化探综合异常集中在工区东南约3.5 km2的局部范围，形成一个特殊的异常集结部位。

表3 HS11异常区岩石样品分析结果

3)土壤化探属于次生晕地球化学测量，在土壤化探圈定异常的基础之上，需要通过岩石化探、地球物理测量、钻探工程等方法，进一步识别化探异常的可靠性，排除假异常与非矿致异常。

4)HS11异常相对较复杂，是由多种地质因素所致：从浅部地质情况来看，异常区内分布的多条北北东向的构造破碎蚀变矿化带和南北向矿化脉是致异常的因素之一；从深部地质情况来讲，钻孔内圈定的WO3矿体和Au、Zn等多金属矿化，以及与印支期的花岗岩体相关的地质活动等也是致异常的因素之一。