湖南省祁东县大路边铅锌矿土壤地球化学特征及其评价

黄 秋 王开朗

(1.湖南省有色地质勘查局二四七队；2.广西壮族自治区二七四地质队)

南岭成矿带跨越湖南、广东、广西、江西四省(区)，区内蕴藏丰富矿产资源，是钨、锡、铋、铅锌、稀土、放射性矿产的重要产地[1]，是中国南方重要的有色金属成矿带，也是国内主要的有色金属资源基地和生产、加工基地。

工作区属于南岭成矿带，关帝庙—大义山钨锡铅锌找矿远景区。大地构造位置处于紫云山—牛头寨—四明山早期华夏系隆起地带与祁阳山字形构造前弧复合地段。越城岭、紫云山、牛头寨和四明山组成的隆起(穹窿)带，呈串珠状出露，核部地层为震旦系至奥陶系，周围被泥盆系所环覆并呈不整合，恰似一座座“构造窗”。后期遭受多构造体系特别是祁阳山字形构造的强烈改造，致使原固有构造形迹特征大为改观，并大部分从属于祁阳山字形的包容成分，个别归南北向构造带。区域构造线与早期华夏系构造线一致，呈北东向。在该区域内北东有清水塘铅锌矿床，矿山规模为中型，其余为小型铅锌矿床、矿点，主要铅锌矿点有银消岩铅锌矿点和三角岭铅锌矿点。南西有罗城锑矿，矿山规模为小型，矿区的东南角有重晶石矿点[2]。工作区土壤较为发育，基岩裸露比较少。为明确下一步找矿方向，确定矿化富集地段，缩小找矿靶区，湖南省有色地质勘查局二四七队在该区开展了1∶1万土壤地球化学测量工作。通过对该区土壤元素的地球化学特征、单元素异常特征及异常元素组合特征研究，圈定了7处综合异常，为该区地质找矿发挥了重要的指导作用。

1 地质概况

工作区位于祁东县城北西西(285°)方位直距51 km处，隶属祁东县太和堂镇管辖，面积15 km2。它属于南岭成矿带，关帝庙—大义山钨锡铅锌找矿远景区，成矿条件较好。矿区地层有奥陶系上统天马山组，泥盆系，石炭系，白垩系和第四系。矿区以褶皱构造为主，断裂构造次之。工作区处于四明山—黄家冲背斜的中部，表现为复式背斜。背斜核部地层为奥陶系上统天马山组，两翼地层为泥盆系和石炭系。南西部背斜轴向北东方向侧伏，北东部表现为一个南北向的长椭圆形的穹窿构造，因此工作区褶皱构造形态复杂，为华夏系构造体系、经向构造体系和祁阳山字形构造体系的复合部位[2]。断裂构造主要有F1、F2、F3、F4，走向为北东向，F1断裂为区域性塘坊街断层的一部分，长度大于5 km，往南北延伸出图外。破碎带宽度2～6 m，角砾分选性及磨圆度较差，构造透镜体平行断面分布，断面平整光滑。倾向北西、倾角35°～68°。断层上下盘分布有Sb、Pb、Zn等矿(化)点。F2断裂为矿区的控矿断裂，走向北东向，位于F1断裂的东南盘。断裂带出露于跳马涧组(D2t)中，倾向120°～145°，倾角70°～83°，宽度1～5 m不等，构造岩为构造角砾岩，具硅化、黄铁矿化。矿体赋存于断裂破碎带中及其上下盘的砂岩中。F3、F4断裂为工作区内的主要断裂，走向为北东，倾向北西，倾角35°～68°。断裂与成矿关系均较密切，是区内铅锌矿的主要控矿构造[2]。

2 样品采集、加工与测试

1∶1万土壤地球化学测量采用规则的矩形网，线距为 100 m，点距为 40 m。测线方向为305°，基本垂直地层和主要构造。利用手持GPS定位，并辅以罗盘定点。在设计采样点周围5～10 m范围内，采用一点多坑法，一个样由3～5个点组合成。样品一般采集在距地表20～50 cm深处的土壤B层或C层的细粒级物质。样品均按干燥、碎样—过筛(40目)—拌匀和称重(不少于120 g)—装袋及装箱的程序进行处理，并保证样品之间无相互污染，最后送交化验室分析。

本次共采集3 460件样品，由承德华勘五一四地矿测试研究有限公司承担样品测试分析。分析元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Sb 、Ba、As、Hg等10种元素。分析方法：Au用泡塑吸附无火焰原子吸收法(P-GF-AAS)，Ag发射光谱法(ES)，As、Hg原子荧光分析法(AFS)，其余元素用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)进行分析。各元素的报出率均在99%以上，重复分析合格率均高于90%，野外重复分析合格率87.86%～100%，分析质量可靠。

3 土壤地球化学异常特征

3.1 土壤地球化学特征

对工作区3 460件土壤样品的原始数据(表1)进行统计分析，从表1可知：①在剔除离群样品前后，均值变化不大，表明区内均值受高含量影响较小；②以元素原始数据(无剔除离群样品)计算出的变异系数来看，大于1.5的由大到小依次为Hg、Sb，1～1.5的元素有Cu、Pb，说明这些元素在区内分布极其不均匀，有形成局部富集的可能，易于成矿。Hg、Sb、Pb、Cu元素原始数据计算出的变异系数，远远大于剔除离群样品后计算出的变异系数，说明这些元素数据中分布有高含量数据，且离散度很大[3-7]；③从丰度系数来看，丰度系数>5的元素有Sb、Hg、As，表明这些元素强烈富集，丰度系数1.5～5的元素有Pb，表明Pb为富集元素。综合来看，Sb、Hg、As、Pb丰度系数较大，说明这些元素相对富集；Hg、Sb、Pb 、Cu的变异系数较大，说明这些元素分布范围较广且不均匀，易发生次生富集作用，形成地球化学异常，成矿潜力较大。

表1 工作区土壤地球化学测量数据统计

运用中大比例尺化探数据一体化处理软件计算工作区内土壤样品各元素的相关性系数[8-10]，从分析结果(表2)看，Pb与Ag、As、Zn、Ba呈显著正相关，Zn与Co、Pb呈显著正相关，Sb与Cu、As呈显著正相关，说明Pb、Ag、As、Zn、Ba、Sb、Cu、Co可能为同一成矿阶段的元素组合；Hg与工作区内其他元素呈微弱正相关或几乎不相关，表现较为特殊，说明了工作区内可能存在多期次的热液活动。

表2 工作区土壤地球化学测量元素相关性系数矩阵统计

元素的组合特征受地质背景、构造环境、成矿规律的影响显示不同的特征，因此，对元素组合特征科学合理的分析和提取对地球化学异常的解释、成矿预测起至关重要的指导作用[11-12]。为分析元素组合与地质构造背景之间的关系，了解区内元素相关性，采用分析成果为样本，对原始数据取对数并进行标准化变换，利用相关系数法进行R型聚类分析，得到R型聚类分析图(图1)。

图1 工作区土壤元素R型聚类分析谱系

在相关系数r=0.3的水平上，可将元素分为3类:第一类为Ba、Pb、Ag、As、Sb、Cu、Co、Zn元素组合，反映主要成矿元素组合；第二类为Au低温元素；第三类以具有挥发性、低温热液元素Hg为代表。

综上所述，矿区内Cu、Pb、Zn、Sb、Hg、As元素丰度较高、离散性大，这些元素富集成矿的潜力较大。根据区内元素富集、 离散特征及区域成矿地质条件，确定本矿区的主要成矿元素为Pb、Zn、Sb。

3.2 元素背景值和异常下限的确定

采用传统方法，对各元素分析数据，先计算平均值(X)和标准差(δ)，然后剔除>X+3δ值和X+3δ值和

表3 工作区各元素异常下限

3.3 单元素异常评价

运用MapGIS软件编制1∶1万土壤地球化学测量单元素异常图，按异常下限的1、2、4倍圈定单元素异常外带、中带、内带。矿区的地质简图及主要成矿元素异常见图2，现主要对Pb、Zn、Sb异常特征分述如下。

图2 工作区地质简图及主要元素异常

3.3.1 铅异常

矿区内的Pb异常面积中等，整体呈北东向展布，连续性较好，异常主要分布在奥陶系上统天马山组中。主要异常分布于测区北东面，沿F3、F4断层及其两侧异常分布明显，面积较大，连续性好，浓度中心明显，三级浓度分带，峰值为605×10-6。测区西面野牛塘—黑塘湾异常面积中等，浓度中心明显，三级浓度分带，峰值为1 049×10-6。测区南面分布小范围的异常，沿奥陶系上统天马山组和泥盆系中统跳马涧组的不整合接触面分布明显，面积不大，但浓度中心明显，三级浓度分带，峰值为820×10-6。

3.3.2 锌异常

锌异常面积中等，整体呈北东向展布，总体上异常强度不高，主要分布在奥陶系上统天马山组和泥盆系中统跳马涧组中。主要异常沿F3、F4断层及其两侧分布明显，面积较大，浓度中心较为明显，三级浓度分带，峰值为493×10-6。东南部梨子塘一带分布小范围的异常，连续性较好，浓度中心较为明显，二级浓度分带，峰值为358×10-6。南部刘家院子一带异常面积较小，但连续性好，浓度中心明显，二级浓度分带，峰值为269×10-6。西部江口水库管理所异常面积较大，但连续性不好，浓度中心明显，三级浓度分带，峰值为471×10-6。

3.3.3 锑异常

锑异常面积中等，在测区内分布较集中，异常整体呈北东向展布，主要分布在奥陶系上统天马山组和泥盆系中统跳马涧组中。测区西面野牛塘附近异常面积较大，强度高，浓度中心明显，三级浓度分带，存在多个高值异常点，峰值为885×10-6。西南面王家庵堂—黑塘湾，异常面积也较大，沿F3断层分布明显，三级浓度分带，峰值为94.40×10-6。南部奥陶系和泥盆系地层不整合接触带上沿北东向分布有小规模异常，强度高，浓度中心明显，三级浓度分带，峰值为671×10-6。

3.4 综合异常评价

根据元素地球化学特征确定的矿区主要成矿元素，结合矿区内各元素的地球化学特征及成矿地质条件，共圈定综合异常7处，其中以Pb为主的综合异常2处，以Zn为主的综合异常2处，以Sb为主的异常2处，以Au为主的异常1处。

根据异常元素组合及地质条件，在研究已知矿化点及规格化面金属量值对7处综合异常进行评序，并参照《区域地球化学勘查规范》异常分类标准[13]，将本区异常分为乙1、乙2、乙3、丙4类(表4)。在地球化学—地质成因和找矿远景的基础上，结合异常分类结果，圈定了Ap1、Ap2、Ap3、Ap4、Ap5、Ap6、Ap7综合异常。

表4 工作区土壤地球化学测量异常特征

Ap1位于测区北部石枚大队一带。异常呈面状，长约0.79 km，宽约1.3 km。元素组合较复杂，主要元素有Pb、Zn、Ag，次要元素有Au 、Cu、As 、Sb、Co、Hg、Ba。主要元素异常面积较大，强度较高，有明显的浓度中心，Pb、Zn具三级浓度分带。Pb峰值较高，达到293×10-6；Zn峰值为493×10-6；Ag分布集中，峰值达到0.58×10-6。除主要元素外，Au、Cu异常面积也较大。异常区内有F3断裂经过，为NE向，异常沿断裂及两侧分布明显。Pb、Zn、Ag规格化面金属量较高，并且都有一定规模和强度，均有成矿可能。

Ap2位于测区北东部小冲坑到沙子林场一带。异常呈面状，分布范围广，沿区域主要构造方向NE向分布，长1.7 km，宽0.8 km。元素组合复杂，主要元素有Pb、Zn、Ag、Ba、Au、Cu，次要元素有Co、Sb、As、Hg。主要元素强度高，异常面积大，Pb峰值为318×10-6；Zn峰值为239×10-6；Ag峰值为0.76×10-6；Au峰值为10.6×10-9； Cu峰值为92.5×10-6。元素间吻合性较好，有多处较明显浓集中心，显示出矿致异常特征。除主要元素外，As异常面积也较大，也有较明显的浓集中心，元素含量中等。异常区浓集中心明显，可能由矿石引起；Ag、Pb、Zn、Au、Cu规格化面金属量较高，并且都有一定规模和强度，主要分布在奥陶系上统天马山组地层中。异常区内有F4断裂经过，为NE向，异常沿断裂及两侧分布明显。另在采样过程中发现异常区北面有许多民采行为。综上，该异常Pb、Zn找矿前景较好。

Ap3位于测区东南角龙家冲一带。异常呈面状以NE向分布为主，长约1.4 km，宽约0.78 km。元素组合复杂，主要元素有Zn、Cu、Au、Ag，次要元素有Co、As。主要元素强度高，面积大；Cu异常分布集中，峰值达到105×10-6；Zn峰值较高，达到358×10-6；Au峰值为16×10-9；Ag峰值为0.41×10-6；元素间吻合性较好，有多处较明显浓集中心。除主要元素外，Co异常面积也较大，但强度不高。Cu、Zn、Au规格化面金属量较高，且异常规模大，强度高，成矿可能性较大。综上，该异常区寻找Cu、Zn的前景较好。

Ap4位于测区南部山脚里一带。异常呈面状以NE向分布为主，长约0.68 km，宽约0.67 km。元素组合复杂，主要元素有Hg、Sb、Pb，次要元素有Au、Ag、As、Zn、Cu。主要元素强度高，面积大，Hg异常分布集中，具有三级浓度分带，峰值为25.7×10-6；Sb具有三级浓度分带，峰值较高，达到671×10-6；Pb具有三级浓度分带，峰值为780×10-9，在峰值点附近出现多个相对高值点。Pb、Sb异常规模较大，连续性好，强度高，有多处较明显浓集中心，均具有三级浓度分带，且异常吻合性好，异常沿奥陶系上统天马山组和泥盆系中统跳马涧组的不整合接触面以NE向分布明显。综上，该异常区Pb、Sb找矿前景较好。

Ap5位于测区南部大路边公社一带。异常呈面状，长约0.91 km，宽约0.69 km。元素组合复杂，主要元素有Au、Zn、Cu、Ag，次要元素有Co、Hg、Pb、As。主要元素异常强度不高，但面积较大，元素间有一定的吻合性，浓集中心不明显。该区异常找矿前景不明。

Ap6位于测区西部黑塘湾一带。异常呈面状以NW向展布，长约1.2 km，宽约0.5 km。元素组合较复杂，主要元素有Pb、Zn，次要元素有Ba、Sb、Co、As、Cu、Hg、Au、Ag。主要元素异常规模较大，Pb异常强度高，浓集中心明显，峰值达到1 049×10-6；Zn异常强度高，浓集中心明显，峰值达到471×10-6。元素间吻合性较好，有明显的浓集中心。Pb、Zn规格化面金属量都比较高，并且都具有一定的规模和强度，主要分布在奥陶系上统天马山组和泥盆系中统跳马涧组地层中，成矿的可能性比较大。该异常具有找Pb、Zn矿的可能。

Ap7位于测区西部江口水库管理所一带。异常呈面状，长约1.1 km，宽约1 km。元素组合较复杂，主要元素有Sb、Cu、Pb，次要元素有Co、As、Zn、Hg、Ag 、Ba、Au。主要元素异常规模大，强度高，Sb具有三级浓度分带，浓集中心明显，峰值达到885×10-6，在浓集中心区连续出现多个>100×10-6高值点；Cu具有三级浓度分带，峰值为925×10-6，在峰值点附近出现多个相对高值点； Pb具有三级浓度分带，浓集中心明显，峰值为399×10-6。不同元素间吻合性较好，各元素的浓集中心都较明显，显示出矿致异常特征。Sb、Cu、Pb规格化面金属量都比较高，并且都具有一定的规模和强度，有一定的成矿可能。且异常主要分布在奥陶系上统天马山组和泥盆系中统跳马涧组地层中。该异常具有找Sb、Cu、Pb矿的可能。

3 结 论

(1)工作区土壤元素含量特征表明，Sb、Hg、As、Pb丰度系数较大，说明这些元素相对富集；Hg、Sb、Pb 、Cu的变异系数较大，说明这些元素分布范围广且不均匀，易发生次生富集作用，形成地球化学异常，成矿潜力很大。总体上，Pb、Sb、Hg丰度系数及变异系数大，说明矿化不均匀，有后期成矿作用叠加，有较好的找矿前景。

(2)工作区土壤地球化学数据R型聚类分析将元素分为3大类：一类为Ba、Pb、Ag、As、Sb、Cu、Co、Zn元素组合，反映主要成矿元素组合；第二类为Au低温元素；第三类以具有挥发性、低温热液元素Hg为代表；说明矿区可能存在多期次的热液流体活动。

(3)全区共圈出7处综合异常，依地球化学—地质成因，划分为乙1类1个(Ap2)；乙2类2个(Ap1、Ap7)；乙3类2个(Ap3、Ap4、Ap6)；丙类1个(Ap5)。Ap2综合异常不论规模、伴生元素、含量等化探特征来看都是1∶1万土壤地球化学测量叠加最好的一带，异常大部分分布在断裂附近。从元素组合( Pb、Zn、Ag、Ba、Au、Cu、Co、Sb、As、Hg)及规模、含量强度、出露地层看，区内异常发育主要与区内断裂破碎带有关；异常带北部见民采行为，显示曾有采矿活动。在已采矿污染的高异常值影响下，该区域有异常显示已说明该异常具一定的找矿意义。 而且 Pb、Zn、Cu、Ag、Au 等元素异常重叠性好，具有矿致异常的特征，对寻找Pb、Zn多金属矿有重要的指导意义。在地球化学-地质成因和找矿远景的基础上，结合异常，Ap2可作为找矿靶区，建议开展对该异常的相关查证工作。