土壤地球化学测量在广西龙胜县平等金矿普查中的应用

李发兴，陶明荣，周守余，姜 海

(中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004)

广西龙胜平等金矿区大地构造位置处于华南板块的扬子陆块南缘与华南褶皱带交接部位，属于江南地块西南边缘。该区属于平等背斜的西翼，位于寿城深断裂和盘胖大断裂的夹持地带，具有优越的成矿地质条件和良好的找矿前景。本文在总结矿区地质特征的基础上[1-3]，采用土壤地球化学测量工作方法，圈定出以金为主的综合异常，目的在于缩小找矿靶区，为探矿工程验证提供依据。

1 矿区地质概况

矿区大地构造位置处于华南板块的扬子陆块南缘与华南褶皱带交接部位，属于江南地块西南边缘。

矿区出露地层由老至新分别为新元古界拱洞组(Pt3g)、下震旦统长安组(Z1c)和富禄组(Z1f)。拱洞组下段(Pt3g1)岩性主要为浅灰—灰色中厚层变余绢云母长石石英砂岩、变质粉砂岩、变质泥质砂岩夹少量绢云母板岩，可简称为砂板岩段；拱洞组上段(Pt3g2)主要岩性为浅灰—灰绿色薄—中层状绢云板岩，与下伏地层整合接触；长安组下段(Z1c1)岩性主要为灰绿色无层次含砾砂质板岩夹具层纹的绢云母板岩及变余砂岩透镜体，与下伏地层整合接触，该地层是金矿(化)体的主要赋矿地层；长安组上段(Z1c2)岩性主要为无层次含砾砂质板岩夹少量浅灰色变余砂岩、灰绿色的砂质板岩和绢云母板岩，与下伏地层整合接触；富绿组(Z1f)岩性：底部为条带状含铁质板岩，中部为灰绿色含砾变质砂岩、板岩为主夹白云岩，下部为灰—灰绿色变余含砾不等粒砂岩，与下伏地层整合接触。矿区内未发现岩浆岩出露。

矿区位于平等背斜西翼，盘胖大断裂(图1)贯穿工作区北西部。该断裂与成矿有直接关系，矿(化)体明显受NNE向的构造控制。工作区共计发育5条矿化破碎带(F0～F4)。平等背斜发育于平等乡一带，轴迹走向10°～15°，核部地层为合桐组，两翼地层由老至新依次为拱洞组、长安组、富禄组。工作区位于该背斜西冀，西翼地层倾向NW，倾角一般为30°。F0(盘胖大断裂)分布在矿区中西部，NNE向贯穿全区。在矿区内长度大于5 km，宽几米至数十米，走向10°～15°，倾向280°～295°，倾角60°～75°。发育硅化、角砾岩化、片理化挤压破碎带，为一条左旋逆冲断裂。沿断裂及其旁侧形成一系列NE向的脆-韧性剪切带并控制金矿化，该断裂控制金矿带分布。F1断裂分布在矿区中部，平等河西侧，NNE向展布，是主要的含矿断裂带，沿该断裂带有众多民采老隆分布，在民采老窿内部见较多的石英细脉，其采矿历史可上溯至清朝，在20世纪80～90年代民采盛极一时。根据民采老隆分布及少量露头控制长度大于2.5 km，产状110°～120°∠60°～75°，推测向南可能有较大延伸。F2断裂分布在矿区东部，平等河东侧，沿山脊呈NNE向展布，是主要的含矿断裂带，沿该断裂带有众多民隆分布，根据民采老隆分布及少量露头控制长度大于2 km，产状115°～125°∠65°～75°，在甲江寨公路露头宽度大于5 m。F3断裂分布在矿区东部，平等河东侧，沿山坡平行公路NNE向展布，是主要的含矿断裂带，沿该断裂带有众多民采老隆分布，根据民采老隆分布及少量露头控制长大于1 km，产状111°～128°∠58°～77°，推测向南可能有较大延伸。F4断裂分布在矿区中部，F1与F0(盘胖大断裂)之间，NNE向展布，新修公路揭露为宽度大于30 m挤压破碎带，石英脉发育，推测其延长大于1 km，产状300°∠60°～75°。

1—富禄组 2—长安组上段 3—长安组下段 4—拱洞组上段 5—拱洞组下段 6—地层界线 7—实测断层及编号 8—推测断层

2 土壤地球化学测量

2.1 样品采集、加工和测试

在全面分析区内地质资料的基础上，结合野外路线地质调查和踏勘，矿区内主要成矿构造方向为NNE—NE向。为了最大限度地控制各类岩石、主构造和次级构造及成矿元素的分布迁移，土壤剖面测量采样线方向应基本垂直于主构造线方向，即290°方向。全区共布设了26条化探剖面线，采样点距为20 m，扣除水田、村庄等未采样点，实际采样点数为1861个。依据土壤地球化学规范要求，采样对象为土壤B层(淋失层)至C层(母质层)中的细粒级物质，采样深度一般为距地表20～50 cm深处，采样误差范围在测定采样周围点线距的1/10范围内采样，一般由2～3个采样坑的样组合为1件样品。所有样品晒干、过40目筛后，再研磨至200目，样品测试工作在有色金属桂林矿产地质测试中心完成。依据区域地球化学成矿指示元素及其组合分布特征，本次选择检测Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、As、Sb、Hg共9个元素。

2.2 元素含量特征

根据勘查地球化学中有关的定义和计算公式[4-5]，对原始数据进行统计分析，结果见表1。由表1可见，所测元素浓度克拉克值大于1的元素有Pb、Ag、As、Sb、Hg、Au。测区内主成矿元素Au的变异系数最大，且大于1，表明金分布极不均匀，金在该区强烈活化，形成金矿体的可能性较大。Mo、As、Sb元素的变异系数次之，在0.6～1.0之间，说明Mo、As、Sb元素在该区活化一般，成矿的可能性一般。其他元素的变异系数均较小，小于0.5，说明其他元素异常不明显，活化不够，迁移、富集不强烈，对成矿不利，很难形成矿体。

2.3 元素组合分析

2.3.1 相关性分析

相关分析是采用相关系数作为指标来度量两个连续变量之间线性相关程度和相关方向的统计分析方法[6]。对所测试的9种元素进行相关分析，结果见表2。

由表2可见，分析的9个元素中As和Sb的相关系数最高，其次为Cu、Pb、Ag、Zn、Hg元素组，主成矿元素Au与其他元素的相关性都很低。这种相关性在元素聚类图上表现的更为明显(图2)。由聚类图可以将9种元素划分为4个组：① As、Sb；② Cu、Pb、Ag、Zn、Hg；③ Mo；④Au。由此可见，主成矿元素Au与As、Sb为不同期成矿元素，常见的将As、Sb元素作为寻找金矿的主要指示元素在该区不适用。

注：共测样品数1861件。

表2 土壤地球化学数据相关系数矩阵

图2 R型聚类分析图

2.3.2 因子分析

因子分析是一种降维分析，是研究元素共生组合的有效方法[7]，也是将多种变量根据某种内在联系生成几个综合因子的统计方法，不同的元素组合常反映出不同的地质—地球化学信息[8]。

本次工作中，对测试的9种元素数据进行基于主成分变量的R型因子分析。由于正交旋转因子载荷矩阵比初始因子载荷矩阵更能有效地反映元素组合的合理性[9]，故采用正交旋转因子载荷矩阵来确定元素组合类型(表3)。

由表3可见，F1因子的元素组合为Cu、Pb、Ag、Zn、Hg，代表一组中温成矿元素的次生组合；F2因子的元素组合为As、Sb，代表一组低温亲硫元素的次生组合；主成矿元素Au为独立因子，反应金矿化的成矿物质来源比较复杂。

3 土壤地球化学异常特征

3.1 背景值异常下限的确定

确定地球化学背景值与异常下限的方法有很多种[10-11]，本文采用实用性、易操作的迭代法来确定矿区的背景值及异常下限，计算结果见表4。

表3 R型因子分析正交旋转因子载荷矩阵

表4 元素背景值和异常下限

注：共测样品数1861件。

3.2 单元素异常特征

主成矿单元素异常图，见图3。

Au元素以4.0×10-9为异常下限，共有107个分析数据大于异常下限，共圈出了17个异常，对其中7个有一定规模的异常进行编号。Au-5异常分布面积大，异常强度大，浓集中心明显。Au-5异常面积为0.18 km2，Au元素含量最大值为51.56×10-9，为其异常下限的12.89倍，Au元素含量平均值为15.34×10-9。Au-5异常高值点总体呈NE向展布，同该区的断裂构造方向一致。

Mo元素以1.36×10-6为异常下限，共有169个分析数据大于异常下限，共圈出了25个异常，对其中9个有一定规模的异常进行编号。Mo-8异常分布面积大，异常强度大，浓集中心明显。Mo-8异常面积为0.085 km2，Mo元素含量最大值为13.38×10-6，为其异常下限的9.84倍，Mo元素含量平均值为3.06×10-6。Mo-8异常高值点总体呈正北向展布，分布在下震旦统长安组第二段无层次的含砾砂质板岩中。

As元素以14.27×10-6为异常下限，共有106个分析数据大于异常下限，共圈出了16个异常，对其中4个有一定规模的异常进行编号。As-2和As-3的异常分布面积大，异常强度大，浓集中心明显，异常面积分别为0.066 km2和0.142 km2。As-2异常的As元素含量最大值为77.10×10-6，为其异常下限的5.4倍，As元素含量平均值为24.33×10-6。As-2异常高值点总体呈NE向展布，分布在中震旦统富禄组。

Sb元素以1.49×10-6为异常下限，共有212个分析数据大于异常下限，共圈出了16个异常，对其中5个有一定规模的异常进行编号。Sb-4和Sb-5的异常分布面积大，异常强度大，浓集中心明显，异常面积分别为0.217 km2和0.501 km2。Sb-5异常的Sb元素含量最大值为13.00×10-6，为其异常下限的8.72倍，Sb元素含量平均值为3.06×10-6。Sb-5异常高值点总体呈NNE—NE向展布，同该区的主要断裂构造方向一致。

3.3 综合异常特征

根据异常规模、空间展布特点以及异常的组合特点，将空间上密切相伴、同种成因的所有元素的异常归并为1个综合异常带，本次工作圈定了3处综合异常带，分别为HT①Au-Mo-Cu-Pb-Hg-Zn综合异常带、HT②Au-Mo综合异常带和HT③Sb-As-Cu综合异常带，见图4。

1)HT①Au-Mo-Cu-Pb-Hg-Zn综合异常带。该异常带位于测区的北中部，出露主要地层为震旦系长安组下段含砾砂质板岩及灰绿色绢云母板岩、富绿组砂岩夹页岩。异常总体呈不规则片状。异常面积约为0.336 km2，主要由Au-1、Mo-2、Cu-1、Pb-2、Hg-1和Zn-1六个单元素异常组成。此异常中各成矿元素的浓集中心总体上沿NE向展布，同该异常区出露的地层、断裂构造走向基本一致，测区内NNE向展布的断层F4穿过该综合异常区，因此该异常处在一个较好的成矿构造带上，推测该综合异常属矿致异常，评价为乙类异常。

2)HT②Au-Mo综合异常带。该异常区位于测区的南东部，出露主要地层为震旦系长安组下段含砾砂质板岩及灰绿色绢云母板岩。异常总体呈近三角形状，长边方向为NE向，异常走向同地层、构造走向基本一致。异常面积约为0.202 km2，主要由Au-5和Mo-4二个单元素异常组成。在异常区中金的平均值为15.34×10-9，说明Au异常强度大。从地质成矿环境来看，此异常中各成矿元素的浓集中心总体上沿NE向展布，同该异常区出露的地层、断裂构造走向基本一致，而出露的震旦系长安组下段是测区金矿(化)体的主要赋矿地层，测区内NNE向展布的断层F3穿过该综合异常区，且异常区内见有旧的民窿采坑矿点，说明该综合异常属矿致异常，评价为甲类异常。

图3 Au-As-Sb-Mo单元素异常图

图4 龙胜平等金矿土壤化探综合异常图Fig.4 Comprehensive anomaly map of soil geochemical survey in Pingdeng gold deposit in Longsheng County

1—富禄组 2—长安组上段 3—长安组下段 4—拱洞组上段 5—拱洞组下段 6—地层界线 7—实测断层及编号 8—推测断层 9—异常查证探槽及其编号 10—综合异常范围及编号 11—Au元素异常 12—Sb元素异常 13—Mo元素异常 14—Cu元素异常 15—Pb元素异常 16—Hg元素异常 17—Zn元素异常 18—As元素异常

3)HT③Sb-As-Cu综合异常带。该异常区位于测区的南西部，出露主要地层为震旦系富绿组砂岩夹页岩以及震旦系长安组无层次含砾砂质板岩夹少量浅灰色变余砂岩、灰绿色的砂质板岩和绢云母板岩。异常总体呈不规则片状，异常面积约为0.581 km2，主要由Sb-5、As-2、As-3、As-4、Cu-5和Cu-6六个单元素异常组成。Sb和As的单元素异常的浓集中心比较吻合，且异常面积都比较大。从地质成矿环境来看，此异常中各成矿元素的浓集中心总体上沿NE向展布，同该异常区出露的地层、断裂构造走向基本一致，测区内NNE向展布的断层F4穿过该综合异常区，因此该异常处在一个较好的成矿构造带上，推测该综合异常属矿致异常，评价为乙类异常。

4 异常查证

由于经费及施工条件等客观原因，仅对成矿前景较好的HT②Au-Mo综合异常区浓集中心地表进行探槽工程验证(图4)。探槽TC17-2揭露到多条含金石英脉，w(Au)为0.107×10-6～0.481×10-6，真厚度为0.38～0.73 m，矿化蚀变类型主要为硅化、黄铁矿化，说明该异常属矿致异常，具有较好的金矿找矿前景。

5 结论及建议

通过本次土壤化探测量工作，共圈定综合异常3个(HT①、HT②、HT③)。反映出本区成矿元素Au以及As、Mo、Sb的异常范围较大且浓集中心明显。异常中各成矿元素的浓集中心总体上沿NE向展布，同测区内NNE向展布的断裂构造走向基本一致，HT②异常区通过探槽TC17-2揭露到多条含金石英脉，说明该异常属矿致异常，具有较好的金矿找矿前景。圈定的3个综合异常带为矿区今后找矿的重点靶区。

为了充分应用本区所进行的土壤测量的成果，加速成果转化，建议下一步工作以金矿为主攻矿种，在初步圈定的HT①、HT②综合异常区以及Au单元素异常区开展较详细的地质测量工作，以期较详细地了解异常区内地层、构造、矿化及蚀变等成矿地质特征。由于本测区局部覆盖层厚度大，待详细地质测量工作结束后，建议在各异常区内选择最有利的成矿部位实施山地工程来揭露异常，主要是布置适量的探槽工程，以期找到并控制地表金矿(化)体。