便携式X荧光分析仪在土壤地球化学找矿中的应用

赵春丽，洪瑞岐，何燕芬

(1.云南省地质矿产勘查院，云南 昆明 650051；2.昆药集团股份有限公司，云南 昆明 650051)

随着我国电子技术、计算机科技、经济水平的飞速发展，X荧光分析仪已经普遍使用于金属矿产地质勘查工作中。云县新村金矿主要与毒砂化、黄(褐)铁矿化、硅化及碳酸盐化密切相关，特别是多种蚀变叠加出现时更有利于金矿化的形成，金矿化的强弱与蚀变程度的强弱呈正相关关系趋势。因此，有利的异常组合是Au-As元素，化探异常区是找金的直接标志。在云南云县新村金矿地质勘查工作中，利用X荧光仪对土壤样品进行As元素含量检测，配合化探测量开展普查工作，为研究工作区内金矿成矿远景，寻找成矿富集地段打下基础。

1 工作区地质背景

1.1 地层

矿区内出露地层由老到新为三叠系中统忙怀组上段第一岩性层(T2m2-1)：岩性以绢云母化千枚岩为主，夹少量的火山角砾岩、安山岩及凝灰岩；三叠系中统忙怀组上段第二岩性层(T2m2-2)：岩性以火山角砾岩、安山质火山角砾岩、凝灰岩、安山岩为主，次为玄武岩、火山角砾凝灰岩，是矿区主要含矿层位，与成矿密切相关的岩性为碎裂状安山岩；三叠系上统小定西组(T3xd)：岩性为上部石英砂岩、绢云母化千枚岩夹灰岩透镜体，中部为安山岩、玄武安山岩，下部为绢云母化千枚岩、细-中粒石英砂岩；侏罗系中统花开左组下段(J2h1)：岩性以淡紫色、黄红色泥岩、粉砂岩、块状石英砂岩为主。

1.2 构造

由于受东侧澜沧江深大断裂的影响，断裂构造十分发育，根据断裂构造的展布方向，主要以北西向组断裂为主，即F1、F2、F3、F4等断层，北西向组断裂与区内金矿赋矿有关。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩在空间分布上与区域构造方向基本一致，呈北西-南东向展布。从时间上看，为时代不明的中细粒石英闪长岩脉(δ)。

1.4 矿体特征

新村金矿共圈定了V1、V2、V3等8条金矿体，其中以V1、V2、V3为主矿体，其余为金矿脉V。矿体总体呈北西向产于F3及F4夹持的三叠系中统忙怀组上段(T2m2-2)地层中(见图1)，受地层控制。矿体顶底板岩石为碎裂状蚀变安山岩。据赋矿岩石类型，矿石自然类型为碎裂状蚀变安山岩型金矿石。

1.5 找矿标志

(1)层位：金矿体均产于三叠系中统忙怀组上段二层火山岩系中，该层位是金的赋矿层。

(2)矿化蚀变：毒砂矿化、硅化、黄(褐)铁矿化、碳酸盐化等多种蚀变叠加出现时是较好的直接找矿标志之一。

(3)化探异常：有利的异常组合是Au-As元素，是找金的直接标志。(4)植物标志：地表均有铜草植物分布，铜草的生长发育状况也与矿化的强弱有正相关关系，故铜草的生长出现也是重要的找矿标志。

图1 云县新村金矿地质及Au、As地球化学异常分布简图

2 仪器设备及工作方法

2.1 仪器选用及其工作原理

仪器选用：美国ATI集团伊诺斯(InnoX-X)公司产品Import Guard系列便携式X荧光分析仪。该设备操作简便、可与计算机相连，数据存储及计算十分方便，在2005年被美国环保局(EPA)评价为最顶级的用于土壤中金属分析的便携式XRF。云南省地质矿产勘查院在云县邦六、忙怀、果园等矿区用该X荧光分析仪检测土壤样品，用其结果与实验室分析结果对比(见表1，Cu、Pb、Zn、As元素的X荧光仪分析合格率大于90%，能满足野外地质勘查工作需求。

工作原理：X荧光分析仪内部安置的同位素源发出X射线，照射在样品分析时，激发样品中所含元素的内层电子获得能量跃迁，同时次外层电子向内层跃迁，并释放出样品中分析元素的X射线，再用探测器接收，根据探测的特征X射线能量值来判定样品中所存在的元素，然后根据元素特征线的峰面积计算出元素的浓度。

2.2 工作方法

(1)采样点布设：采用1∶1万土壤地球化学剖面测量工作方法，剖面沿勘探线布施，剖面方向40°，线距160m，采样点距20m，共采集土壤样品2112件。分析元素为：Au(送中心化验室分析)、As(野外现场X荧光仪分析)两种元素。

表1 果园铜多金属矿区土壤测量样品X荧光仪分析与实验室分析结果对比表

续表

样品编号手持X荧光仪分析结果(×10-6)实验室分析结果(×10-6)绝对误差(×10-6)准确度ΔlgC=lgCi-lgCsCuPbZnCuPbZnCuPbZnCuPbZnGY2-82305153324.156.05956.2-5.0-61.70.100.040.05GY2-91305121223.259.62937.0-8.6-81.00.110.070.14GY2-923385211340068.2140-62.0-16.2-27.30.070.120.09GY2-110605021459.560.72850.8-10.7-71.00.010.080.12GY3-1227158318.056.07934.015.3-210.00.090.110.13GY3-2256020416.873.92828.2-14.2-77.70.170.090.14GY3-3239133917.179.64575.911.4-117.70.130.060.13GY3-4151323431179433583-28.0-110.3-152.00.070.130.13GY3-12276433126.066.64970.5-2.3-166.00.010.020.18GY3-216346021176.9635287-13.7-175.0-76.00.090.140.13GY3-236541114182.4531174-17.2-120.0-33.00.100.110.09GY3-3110512971241321600166-27.0-302.7-42.00.100.090.13GY3-326962613289.7683181-20.7-56.7-48.70.110.040.14GY3-42683927882.7472102-14.7-80.3-24.00.080.080.12GY3-436246815486.4629199-24.4-161.0-45.00.140.130.11GY3-445349212472.0611167-19.0-119.3-42.70.130.090.13GY3-62573018875.6407119-19.1-106.3-31.00.130.130.13GY3-636226610676.0369144-14.2-103.3-38.00.090.140.13GY3-101246130618.145.72555.515.351.30.110.130.08GY3-102227634216.692.73695.4-16.7-27.30.120.090.03GY5-88193326298733.5357-168.3-0.2-95.00.080.000.13GY6-59129279111305103-19.7-12.7-23.70.080.020.11GY6-6573177476.138896.9-18.8-71.0-23.20.120.090.12GY6-10476818352.076.5227-4.7-8.2-44.00.040.050.09超差样品数(个)325合格样品数(个)464744样品总数(个)494949合格率(%)949690

注：手持X荧光仪分析与实验室分析准确度监控限要求：检出限三倍以内≤0.17，检出限三倍以上≤0.15。

(2)土壤样品加工：按规范要求采集的土壤样品，先进行天然干燥、自然松散后，过40目不锈钢筛取得待测样品。将其分为两份(每份重量≥150g)，一份送往实验室进行化学分析，另一份装入纸袋用于X荧光仪分析。

(3)X荧光仪野外现场分析土壤样品：正确调试X荧光分析仪后，将制备好的土壤样品置于X荧光探头上方进行分析，每件样品选不同位置完整检测3次，取其平均值作为样品最终分析值(部分样品分析值见表2)。

表2 土壤样品部分分析结果表

(4)利用X荧光仪分析As元素最终值野外圈定As异常。

As异常圈定方法，根据X荧光仪分析结果，统计计算全区背景得出As元素算术平均值和标准离差，确定As元素异常下限为100ppm，并按1倍、2倍、4倍勾绘As异常浓度分带(外带、中带、内带)，同时标出极大值点位和极大值。

3 工作成果

3.1 X荧光仪分析结果圈定的As异常认识

As元素作为该区Au元素的伴生指示元素，其异常强度高，规模大，均具明显的浓集中心和三级浓度分带，且异常区呈北西向产于F3及F4夹持的三叠系中统忙怀组上段(T2m2-2)中，受地层及构造双重控制(图1)。基本锁定了工作区内金矿成矿远景、成矿富集地段、进一步缩小找矿靶区。经过对As异常浓集中心地段的检查评价，找到了具一定工业价值的金矿体。

3.2 X荧光仪分析圈定As异常与实验室分析圈定Au异常对比

待后期实验室Au元素分析完成后，经统计计算以10ppb作为异常下限圈定了Au异常。对比发现：Au、As高值点多为同一个点、As异常与Au异常套合较好、异常浓集中带较为突出(见图1、表1)。由此可见，在该矿区经X荧光仪野外分析圈定的As异常可直接用于指导金矿的地质勘查和工程布施。

4 结论

(1)与传统的实验室土壤样品分析相比，X荧光仪野外土壤样品分析用时更短、更方便、更经济，更环保。

(2)As异常(X荧光仪分析圈定)与Au异常(实验室分析结果圈定)套合较好，X荧光仪野外分析圈定的As元素异常可直接用于指导了下步地质勘查工作。

(3)新村金矿区X荧光仪野外分析圈定的As异常浓集范围，大致可代表该矿区化探异常有利的Au-As元素组合异常范围。该范围也为金矿成矿远景、成矿富集范围，即重点找矿靶区。