河北省承德市西龙头—半截塔土壤层位、粒度试验成果及应用效果

陈林栋

（天津华北地质勘查总院 天津 300170）

河北省承德市西龙头—半截塔位于蒙古高原与燕山山脉的接壤地段，为半干旱中低山景观区。属中、浅切割中、低山山地地貌，海拔在852m～1828m之间，相对高差一般在300m～700m左右。气候属北温带大陆性季风气候，冬季寒冷，夏季温热多雨，无霜期约125天。水系比较发育，多呈V字型河谷，多为间歇性河流，易发季节性洪水。基岩裸露较少，第四系阳坡覆盖较薄，阴坡覆盖较厚（30～100cm，最厚可达10m）；土壤为褐土类，分布在山体及河谷内，山体土壤层较薄约20～50cm，河谷较厚，一般大于1m。适宜开展水系沉积物和土壤地球化学找矿工作。

工区距承德市约190km，国道111线贯穿工区，乡镇及行政村之间有“村村通”公路相连，交通便利。

1 区域地质地球化学背景

大地构造位于中朝准地台（Ⅰ2）、内蒙地轴（）、围场拱断束（）、半截塔中断凹）及西部上黄旗岩浆岩亚带（）。

1.1 区域地层

主要为新太古界、二叠系、侏罗系、白垩系、古近系和第四系。古太古界单塔子群沿康保—围场断裂带分布受构造控制。侏罗系分布最广，中部为一套河流相红色砂砾岩间中性火山岩；上部最为发育，为一套中酸性—亚碱性火山岩系。白垩系出露中基性熔岩与火山碎屑岩沉积岩、沉积岩。古近系为粗砂岩、砂砾岩，夹粘土、粉砂岩。第四系分布在山间火山盆地、山麓边缘和河谷地带，为冲积、洪积、坡积、风积及混合堆积成砾石、砂砾石、砂、粉砂、黄土、亚粘土等。

1.2 构造

上黄旗—乌龙沟深断裂呈东西两个分支。西支称为“枪坡沟—缸窑断裂带”；东支称为“松木沟—大甸子断裂”。

1.3 侵入岩

区域侵入岩自早元古代至白垩纪岩浆侵入活动有发育，其中以白垩纪、侏罗纪和晚古生代侵入岩最为发育。岩性非常复杂，主要有花岗岩、二长斑岩、正长斑岩等；潜火山岩有流纹质斑岩、流纹质岩、次粗面岩、次安山岩等。

1.4 区域地球化学背景及矿产

位于冀北青羊沟—西龙头Pb、Cu、Zn、Mo、Mn区域异常带上。冀北地区W、Sn、Bi、Pb、As元素背景高于地壳丰度，其它元素则低于地壳丰度；碱性岩浆岩中Au高，斑岩体中Ag高，花岗岩中Mo高，其余元素趋于平稳。

区域成矿元素银、铅、锌、钼等多金属，成型矿床有丰宁银矿、北岔沟门铅锌银矿、茶棚中小型银钼矿；区内有七棵树小型银铅锌矿。

2 地球化学方法实验

2.1 以往水系沉积物和土壤层位、粒级试验成果

（1）河北省地质调查院开展“1∶20万上黄旗幅、围场幅水系沉积物测量”中，在和顺店地区开展土壤粒级试验结果：区域土壤物质粒级组成中，石英、长石在-40目即已出现，但量比很少，主要集中出现在-60目以下粒级；岩屑比例在+40目以上各粒级为78.2～98.1%，与其相伴的是假粒级。主要元素Pb、Zn、Bi、Hg、Au在+10目以上或-80目以下粒级含量明显下降；Ag、Cd含量在各粒级变化趋势不明；As、Mo在粗粒级含量较高，-80目以下各粒级明显下降；CaO、MgO在-60目含量明显上升[1]。据此两图幅水系沉积物、残坡积（土壤）测量截取粒级以-10～+60目最为适宜。

（2）内蒙古白音诺尔铅锌矿区，采集3个纵土壤剖面样品，6剖面位于矿上方，3剖面位于6剖面北1.0km；8剖面位于6剖面东南4.5 km。垂向上每隔10cm取样，分析Cu、Fe、Mn、Pb、Sb、Zn、As、Hg、Bi共9种元素。研究发现，矿上剖面6土壤元素含量的平均值均高于剖面3和剖面8，显示土壤高含量受矿体影响的特点；而矿上从顶部土壤层到下部半风化层，除Hg、As外，Cu、Fe、Mn、Pb、Sb、Zn、Bi均呈现顶底低中间高的倒“C型”分布模式；而远矿剖面3和8中元素含量多呈动荡波动[2]。

（3）在460铀钼矿区4个点采集10～30 cm深度土壤样品进行粒级试验。筛分成-4～+20目、-20～+60目、-60～+100目、-100目4个粒级段。分析结果显示：由粗粒级到细粒级土壤，U、Mo、Au、Bi、铁族元素含量逐渐升高,在-100目出现最高含量。土壤细粒级中黏土矿物组分占比大,其吸附性好,有利于元素富集其中[3]。

2.2 本次土壤层位、粒度试验及成果

（1）本次在七棵树银多金属矿上探槽内（T01、T02、T03点）、AS09异常（10点）、AS13异常（01、02、03点）、AS24异常（16、17点）（图1）。

图1 西龙头-半截塔区域地质地球化学异常图

共9个土壤采样点，按A、B、C层位分别取样，用不锈钢套筛截取-4～+10目、-10～+40目、-40～+60目、-60～+80目、-80～+100目、-100目7个粒级物质，获取168件样品送实验室分析。

（2）通过整理分析数据等取得如下成果：

①土壤（残坡积）粒级分布：不同异常区各层以-100目为最多，重量百分比在2.7～71.6%之间,平均为41.4%，成分主要为浑圆状的石英和长石，占比95%以上；-80～+100、-60～+80目粒级分布量最少，重量百分比平均分别为2.5%和5.1%，成分主要为浑圆状的石英和长石，一般占比在80%和60%左右，楞角、次楞角状的岩屑较少；-40～+60、-20～+40、-10～+20目粒级分布量较多，重量百分比平均为7.0%、9.0%和15.6%，成份以楞角、次楞角状岩屑（碎石）成分为主，而且占比依次增多，分别为60%、80%、90%左右。

②土壤异常与水系沉积物异常元素组合基本一致，即水系沉积物异常对土壤异常、土壤异常对下覆基岩（矿化蚀变元素组合及强度等）继承性明显，呈正相关关系，而与具体地形地貌关系不大。

图2 西龙头-半截塔区域地质地球化学异常图

③多数土壤异常元素含量随深度的增加而升高，即由A→B→C层土壤元素含量呈升高趋势，但Hg、As、Mo、Au等土壤元素在B层含量最高，即呈倒“C”字型上、下低中间高的特点；A层土壤多数异常元素含量普遍下降（图2）。

④不同粒级间元素含量变化较小，土壤异常元素的高含量集中在中、细粒级（-10～+60目）。细粒级（-80～+100目）元素含量开始出现下降，超细粒级（-100目）有比较明显的降低趋势；只有T03点C层土壤Zn、Au、Mo、Sn、Hg和T01点B、C层Sn、Hg元素含量有向细粒级富集的趋势。Hg、Sb、As等前缘元素变化大，含量曲线跳动大。

⑤一般异常区土壤浅部（A层）粗粒级（-4～+10目）样品中多数元素含量有升高的趋势，而细粒级（-100目）样品中多数元素有下降的趋势。深部土壤（C、B层）细粒级（-100目）样品中多数元素有升高的趋势（尤其已知矿上），相反在粗粒级（-4～+10目）样品中多数元素明显降低。

3 实验成果应用

综合分析内本次土壤试验成果，结合以往地球化学勘查实践和方法实验成果等。确定本次1∶5万地球化学普查采用水系沉积物测量方法，水系沉积物样品截取-10～+60目粒级物质；水系沉积物异常查证采样1∶1万土壤地球化学面积测量，1∶1万地质、土壤、激电中梯剖面测量综合方法。土壤采样必须穿过A层（腐殖质），采集B层或C层物质，截取-10～+60目粒级物质。

图3 AS11水系沉积物异常剖析图

由图1可以看出：1∶5万水系沉积物测量，主要成矿和指示元素组合与1∶20万水系沉积物异常基本一致，其中AS06、AS19、AS22为新发现异常；AS07、AS25、AS26大部分为新发现异常，仅少部分与1∶20万异常范围重合；其它异常分布空间基本一致，并将1∶20万综合异常分拆（解）为几个异常两者元素组合差异较大、异常强度等略有出入、后者范围较小，其原因主要是：

（1）1∶20万分析39种元素（氧化物）而本次分析元素为19种，造成1∶20万综合异常元素组合复杂，本次1∶5万综合异常元素组合相对比较简单。

（2）1∶20万综合异常范围很大，本次1∶5万拆分成几个不同元素组合的综合异常，造成后者元素组合简单，范围较小。

（3）本次1∶5万的异常下限值略高于原1∶20万的异常下限，因此原1∶20万一些元素的低值异常，在本次1∶5万综合异常中没有出现。

4 土壤与水系沉积物异常对比

通过路线地质调查和室内异常评序等优选重点异常开展异常查证，核实没有矿权设置的重要水系沉积物综合异常开展查证。如黑林子AS11-南浓集区（北浓集区为七棵树已知银多金属矿）详细检查，开展1∶1万地质草测、土壤地球化学、地物化综合剖面测量和探槽揭露。

对比水系沉积物异常（图3）、土壤异常（图4）、综合剖面异常（图5）说明：

（1）土壤异常很好的追踪到水系沉积物异常，其元素异常组合一致或相似；

图4 土壤异常图

图5 黑林子（AS11-南）Ⅳ综合剖面图

（2）土壤异常强度高于水系沉积物异常，异常范围小于水系沉积物异常；

（3）土壤剖面异常与矿化蚀变破碎带、含矿石英脉等基本对应一致。

5 结语

区域内水系沉积物、土壤比较发育，适宜开展水系沉积物和土壤测量工作。水系沉积物和土壤异常元素一般富集在中、细粒级物质中；用大比例尺土壤测量，穿透A层（表层）土壤采取B或B+C层土壤，并截取中、细粒级物质（与水系沉积物截取粒级相同或相近），获得的土壤异常元素组合与水系沉积物异常基本一致或相似，强度较高、范围小（更接近目标源）。是发现异常，圈定并缩小找矿靶区，追踪异常源，直至找到矿（化）体快速、经济、有效方法。