大型复杂区域矿山的地球化学特征及找矿前景

任志翔

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

矿山地球化学特征即对矿山土壤进行化学测量，通过测量元素在地质体中的分布确定矿体联系，对矿体的分散富集规律进行分析并解释评价地球化学异常。矿山地球化学特征通常被应用到大型复杂区域矿山的找矿工作中，找矿人员通过区域地球化学特征分析区域内成矿元素地球化学异常，从而快速有效地缩小找矿靶区，圈定异常形态并查找异常来源，科学合理地进行找矿工作[1]。

大型复杂区域矿山往往勘查区残坡积物覆盖严重，且地层出露和构造发育复杂，致使勘查工作发展较为困难，通过土壤地球化学取样结果研究土壤中的微量元素，研究矿山地质地球化学特征，探讨矿山地球化学特征所蕴含的成因意义，以此了解大型复杂区域矿山的深部构造。对矿山地球化学特征进行分析时，主要对地球化学特征的统计特征、组合特征和异常特征进行分析，掌握矿山地质体元素，掌握其矿山构造环境、源区性质和成岩方式等，为此对大型复杂区域矿山的地球化学特征及找矿前景进行分析，为大型复杂区域矿山找矿提供新思路。

1 大型复杂区域矿山的地球化学特征

1.1 元素含量组合特征

矿山地球化学特征的土壤元素含量基准值可以通过富集系数来体现，与本区各元素的平均值相比能够富集系数的大小分为四级，富集系数小于0.8的化学元素为贫化元素，系数在0.8～1.2之间为背景元素，系数在1.2～1.6之间为弱富集元素，系数大于1.6为富集元素。大型复杂区域矿山中的贫化元素大多为放射性元素，一般存在于例如独居石、钍石以及榍石类的酸性岩石中，酸性花岗岩的副矿物中同样存在贫化元素[2]。其大型复杂区域矿山表层土壤的重要元素地球化学统计特征如下表所示：

表1 富集元素地球化学统计特征

将上表所示重要元素的分析数据进行标准化处理，元素之间的距离可以通过欧几里德距离进行测量，从而计算出化学元素的类间距离。根据各元素地球化学特征统计结果，可以按照相似系数大于0.5将以上化学元素分为两类，分别为与矿山开采和选排有关的元素，以及与矿山地质构造、岩性以及土层厚度有关的元素。其中Co、Se、F、Cu等化学元素与矿山开采和选排有关，且相关性较好能够反应出与矿山开采的直接关系[3]。而Sb、Ge、As等化学元素主要体现大型复杂区域矿山的开采选排、地区岩性特征以及人为活动影响，如Ge元素在矿山区域内显负异常，但在区域周围为正异常和高背景，主要原因是地区空间分布不均匀导致的元素贫化流失，而Sb元素受岩性和土壤类型的影响较大，从而区分出复杂区域矿山的棕壤、褐土等土壤类型。而稀土元素之间和元素相似系数在0.8以上，通常为微量元素，其分布受区域岩石背景控制与稀土有相似的地球化学行为，具备相似的地球化学性质，可以通过微量元素的地球化学统计反映大型复杂区域矿山的成因信息。其微量元素地球化学统计特征如下表所示：

表2 微量元素地球化学统计特征

根据大型复杂区域矿山表层土壤的微量元素，可通过其元素在矿石中的组合差异判断矿床类型，例如钥矿以Be、Mo组合为主，铅锌矿石以W、Ag、Sn组合为主等，并且由于晶胞系数小的微量元素能够优先进入到矿石晶格中，矿物形成温度越高，其元素组合比值越大，以此判断矿石矿床类型。

1.2 元素分布特征

大型复杂区域矿山的河流水系主要富集Ag、Mn、Zn等元素，其中与成矿有关的元素受岩层影响，矿区及其下游水系沉积物中都分布有较大和极高的含量，并且流域水系沉积物地球化学不明显，而在矿山水系上游的对比区段则没有下游化学元素的高含量值，与富集元素相比，主要包含W、Ag等微量元素，稀土元素和稀有分散元素也会出现局部小范围高值，另外在大型复杂区域矿山水系沉积物中，成矿元素及其主要伴生元素在水系沉积物中的含量远要高于背景区的含量，且有许多元素超标[4]。而在元素在矿山垂向剖面的分布中，Co、Hg等元素在矿山附近剖面中含量大于尾矿剖面，Se、Cr、Zn等元素在尾矿坝剖面中含量大于选矿厂剖面，并且其元素含量会随矿山区域深度变化，在剖面中的分布会越来越均匀，当矿山土壤类型pH值均介于8～9之间呈碱性时，元素分布均匀程度随深度变化较小，且同一剖面内，不同元素含量会随矿山区域深度加深其分布变化趋向一致，而As、Cr这两种元素深度影响较小且分布含量整体垂向变化不大。

除此之外，Zn、Cu等元素在矿山剖面中含量要高于尾矿附近剖面，并具有相似的变化趋势，而As、Hg等元素在尾矿附近剖面中的含量稍高于矿山附近剖面，并且在地质层0cm～30cm深度内含量较高，以30cm为分界点含量则明显降低。

2 找矿靶区判断准确

根据大型复杂区域矿山的地球化学特征，掌握矿山地质层元素组合特征表现出的规律性，在异常分类、评序及对各综合异常推断解释与评价的基础上，圈出区域内的地球化学异常，使矿层分布位置判断更为精确。并且找矿人员可以根据区域内化学元素的异常，对矿层元素组合特征、主元素规模以及异常地质成矿条件进行判断，并结合区域异常内已发现的矿床和矿化线索等进行综合类比，不仅能够准确判断矿层分布位置，还可以对大型复杂区域矿山的找矿靶区进行不同级次的划分[5]。具体划分标准如下表所示：

表3 找矿靶区等级划分

如上表所示，成矿地质条件非常有利，即大型复杂区域矿山已有一定的成矿事实或矿化线索，其矿产资源潜力大且可优先安排异常查证工作的异常，而成矿地质条件有利表示有预测依据和一定的找矿潜力的异常，成矿地质条件比较有利表明矿山具有成矿条件。

因此工作人员在进行地球化学找矿过程中，要根据地球化学异常的区域分布特征确定矿层分布位置，并结合地质构造和成矿条件，对矿山地球化学异常较密集区域的成矿优越性进行判断。

3 结语

根据矿山地质层的地球化学特征，则能够对大型复杂区域矿山的矿产资源的分布位置、地质构造和成矿条件进行准确判断，提高了地质找矿的工作效率。并且地球化学找矿方式对矿山区域内的污染较小，降低找矿难度的同时，还能够减少矿山的污染程度。