陳陵康 徐 獅 張 戀 夏魏巍 萬(wàn)佳威

(江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000)

西藏驅(qū)龍礦區(qū)水文地球化學(xué)特征及找礦啟示

陳陵康 徐 獅 張 戀 夏魏巍 萬(wàn)佳威

(江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000)

水文地球化學(xué) 銅礦化 西藏驅(qū)龍礦區(qū)

從水循環(huán)的角度來(lái)看，地下水的排泄帶往往是成礦有利地段，因?yàn)榇藥б话闶腔瘜W(xué)元素遷移急劇變化的地區(qū)，最有利于沉淀物析出[1]。近年來(lái)，水文地球化學(xué)在資源勘查、地質(zhì)環(huán)境及人體健康等領(lǐng)域研究取得了較多成果[2-3]。在多金屬礦勘查中，地下水和地表水中的金屬元素的遷移、富集所形成的分散暈已廣泛作為找礦的標(biāo)志[4]。隨著相鄰甲瑪?shù)V區(qū)深部勘探及成礦物質(zhì)來(lái)源分析的啟示[5-6]，驅(qū)龍Cu同位素示蹤表明[7]，Cu除了來(lái)自于巖漿之外，還有部分來(lái)自圍巖，而地下水在熱液遷移及對(duì)Cu的萃取過(guò)程中發(fā)揮了較大的作用。本次通過(guò)2008、2009年7—8月對(duì)該區(qū)地表水系取樣分析，2012年又對(duì)該區(qū)域部分樣點(diǎn)進(jìn)行了跟蹤采樣分析，研究該礦區(qū)重金屬的來(lái)源、水化學(xué)類(lèi)型及陰陽(yáng)離子的分布特征，提出水體中Cu沉淀的控制因素，為尋找該類(lèi)型銅礦提供了水文地球化學(xué)借鑒。

1 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境

驅(qū)龍礦床位于岡底斯斑巖銅礦帶的東段，產(chǎn)于拉薩地體南緣的火山-巖漿帶中[8]。礦區(qū)主體構(gòu)造線方向?yàn)榻鼥|西向，出露的地層主要有侏羅統(tǒng)葉巴組中酸性熔巖及火山碎屑巖夾酸性鹽巖、砂巖及砂質(zhì)板巖及第四系。巖漿巖主要有侏羅紀(jì)花崗斑巖、中新世花崗閃長(zhǎng)巖及各類(lèi)巖脈等。與礦化關(guān)系密切的是東部的二長(zhǎng)花崗斑巖，圍巖蝕變類(lèi)型有黃鐵絹英巖化、高嶺土化、青磐巖化、角巖化。

礦區(qū)氣候干燥寒冷，屬于高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候，6—9月為雨季， 9月至次年5月為旱季，相對(duì)高差為400～800 m，5 000 m以上基巖裸露，地表水系較發(fā)育，北流約30 km匯入拉薩河。區(qū)內(nèi)地下水類(lèi)型主要有第四系松散巖類(lèi)孔隙水、巖石風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水和構(gòu)造裂隙水，主要靠大氣降水補(bǔ)給，降水滲入地下的大部分水多沿基巖風(fēng)化裂隙帶徑流，在河谷地段呈泉水或滲流形式排泄于地表，少部分滲入深部基巖中參與深部地下水循環(huán)，補(bǔ)給和徑流區(qū)基本一致，由于地形切割深、坡降大、徑流短，地下水的排泄條件良好。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與分析測(cè)試

本次研究的樣品分別來(lái)自2008、2009及2012年。樣品主要分析測(cè)試As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn 7種元素及pH值，見(jiàn)表1。此外還采集了水質(zhì)全分析樣品6件。2008、2009年樣品由國(guó)土資源部成都綜合巖礦測(cè)試中心完成，2012年樣品由國(guó)土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心(武漢綜合巖礦測(cè)試中心) 完成。

表1 驅(qū)龍礦區(qū)地表水單元素分析結(jié)果

2.2 分析結(jié)果特征

從表1可見(jiàn)，驅(qū)龍礦區(qū)地表水中重金屬元素除了Cu、Zn之外，其他元素含量均偏低，其最大值未超過(guò)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ 94—2005)及衛(wèi)生水標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749—2006)限量標(biāo)準(zhǔn)。其中，Pb、Cd 、Cr、As標(biāo)準(zhǔn)差為1.27～3.37；而Zn標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)499.25，Cu標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到4 868.97，其平均值超標(biāo)。水體中Cu含量在S6050以南地區(qū)基本保持較低水平；S6052樣品取自西邊小側(cè)溝，其上游即為含礦斑巖體。2012年取樣時(shí)，溝谷中巖石多有褐鐵礦化、黃鐵礦化或孔雀石化等蝕變。S6050、S6040之間水體中Cu含量相對(duì)較高，并且此階段水體中多有Cu沉淀，形成較為壯觀的銅藍(lán)河。Zn在水體中平均含量為345.38 μg/L，最大值為1 995.50(S6051)，近衛(wèi)生水限量標(biāo)準(zhǔn)的2倍。

從表1可見(jiàn)，pH值小于6的樣品共計(jì)15件，其中最低值為2.64(S6052，2009年采樣)，平均值為3.91。從樣品分布的空間位置分析，以S6051界，可以分為南北兩段。南段以S6052～S6056為代表，其位于驅(qū)龍礦區(qū)上游，地層巖性為晚侏羅世流紋斑巖，該斑巖多具有較強(qiáng)的黃鐵礦、褐鐵礦化蝕變，也是驅(qū)龍銅礦成礦相關(guān)的斑巖體。巖石風(fēng)化淋濾后，形成大量的酸性物質(zhì)進(jìn)入地表水體，造成水體pH值增高。值得指出的是，2009年取樣時(shí)，該區(qū)域并未進(jìn)行礦山勘探或開(kāi)采工作；2012年取樣時(shí)，該礦區(qū)依然未進(jìn)行生產(chǎn)，從水體pH值變化來(lái)看，該區(qū)域水體逐漸由酸性轉(zhuǎn)變?yōu)閴A性，其變化情況同Cu含量呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.800 9。

3 水化學(xué)特征

3.1 驅(qū)龍礦區(qū)水化學(xué)類(lèi)型

3.2 礦區(qū)內(nèi)水中各離子的分布特征

表2 驅(qū)龍礦區(qū)水中離子相關(guān)性統(tǒng)計(jì)特征

注：TDS為溶解性總固體，TH為總硬度，TA為總堿度；雙星號(hào)為0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；單星號(hào)為 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 討 論

4.1 重金屬含量高的水的來(lái)源

驅(qū)龍銅礦屬于斑巖型礦床，出露地層主要為葉巴組二段(J2y2)及三段(J2y3)，此外即為侏羅紀(jì)花崗斑巖、中新世花崗等。區(qū)內(nèi)葉巴組火山巖以Pb、Zn、Cu含量高為特點(diǎn)，其中Pb最高可達(dá)22.98×10-6，均超過(guò)地殼中豐度值，此外，一、二、三段火山巖中Cu的變化系數(shù)均較大(分別為1.31、0.91、1.42)，表明葉巴組作為礦源層可以為后期成礦作用提供Cu、Pb、Zn等多金屬成礦物質(zhì)。

4.2 水中Cu沉淀的控制因素

銅具有較強(qiáng)的親硫性，地下水中銅的化合物主要以二價(jià)的離子態(tài)和絡(luò)合物態(tài)形式存在，pH值為5～7時(shí)，以Cu2+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。pH值大于7時(shí)，以Cu2+和絡(luò)合物(CuOH)+為主，水體中銅離子含量較低。在碳酸鹽巖、變質(zhì)巖、碎屑巖、巖漿巖分布區(qū)，氧化條件下，巖石中銅和硫化物會(huì)形成銅的硫酸鹽，并在水的溶濾作用下進(jìn)入到地下水中并以離子形式而遷移。

在基巖里面，水中銅是以氧化條件下的溶濾作用為主形成的，雖然巖性對(duì)其含量和遷移富集有影響，酸堿度和徑流條件對(duì)銅的遷移起主導(dǎo)作用，在酸性條件下和徑流條件好的地區(qū)有利于銅的遷移，并在堿性環(huán)境和地勢(shì)平坦徑流緩慢的地方沉淀富集。巖性對(duì)銅等金屬離子的遷移也有影響，葉巴組易與含Cu、Zn的酸性溶液起反應(yīng)，表現(xiàn)出在礦體附近Cu、Mo、Pb、Zn富集較明顯，強(qiáng)度和規(guī)模較大，為水體中銅的沉淀提供了巖性條件。

4.3 水地球化學(xué)異常對(duì)銅礦化的指示作用

地下水埋藏于碳酸鹽類(lèi)巖石分布地區(qū)，地下水的TDS接近1 g/L，pH值為7.2～7.6時(shí)，銅的增高含量?jī)H能在礦體水中發(fā)現(xiàn)，如果地下水循環(huán)在硅酸鹽類(lèi)巖石地區(qū)，并且pH值小于7時(shí)，銅的增高含量可能存在于暈水中。區(qū)內(nèi)徑流條件好，補(bǔ)給和徑流區(qū)基本一致，侵入巖中的銅高含量的裂隙水存在礦體中和暈水中，礦體的賦存部位與地表水中銅含量高的地段一致。

地表水中的金屬元素來(lái)源于硫化物的氧化和溶解的結(jié)果，硫酸根離子是在硫化礦床找礦中的重要水文地球化學(xué)標(biāo)志。硫酸根離子可分布在距礦體幾公里以外的地方，分析水中硫酸根離子的濃度變化，能幫助快速鎖定和縮小找礦的范圍，對(duì)尋找主攻成礦元素具有良好的指示意義。

5 結(jié) 論

(1)驅(qū)龍礦區(qū)地表水中富Cu、Mo、Zn等是來(lái)源于巖石風(fēng)化裂隙水，化學(xué)成分主要受巖石風(fēng)化控制，金屬硫化物氧化釋放出大量的重金屬離子，并隨地下水、地表水遷移富集，濃度變化趨勢(shì)與礦床大小和賦存位置吻合程度較好。

(2)礦區(qū)內(nèi)水系中孔雀石的大量沉淀是水中的銅沉淀后的結(jié)果。水從地下流入地表，條件發(fā)生改變(如含氧量、pH、溫度、壓力等)，水體中的銅離子和銅的絡(luò)合物開(kāi)始沉淀。其中pH值與銅的沉淀關(guān)系最為密切，當(dāng)水體中pH值為4.5～5.5時(shí)，銅元素含量最高；而當(dāng)水體中pH值為5.5～6.5時(shí)，銅元素大量沉淀，同時(shí)水體中其他元素也發(fā)生不同程度的共沉淀現(xiàn)象。

(3)區(qū)內(nèi)地下水與地表水均屬于雨水型動(dòng)態(tài)特征，地形切割強(qiáng)烈、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件不利于地下水的富集，徑流和排泄條件良好，且受工業(yè)和人類(lèi)活動(dòng)影響較小，水中銅含量高的地段與礦體賦存地段一致，水文地球化學(xué)異常能很好地指導(dǎo)找礦。

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(責(zé)任編輯 鄧永前)

Hydrogeochemical Characteristics and Prospecting Implications in Qulong Ore Area，Tibet

Chen Lingkang Xu Shi Zhang Lian Xia Weiwei Wan Jiawei

(Faculty of Resource and Environmental Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000,China)

Hydrogeochemical，Mineralization of copper，Tibet Qulong ore district

2014-07-20

江西理工大學(xué)博士人才基金項(xiàng)目(編號(hào)：JXXJBS12006)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西藏拉薩—工布江達(dá)地區(qū)環(huán)境地質(zhì)綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)項(xiàng)目(編號(hào)：1212010818085)。

陳陵康(1973—)，男，副教授。

P641.5+4

A

1001-1250(2014)-11-100-05