李靜靜 陽正熙 李文娟 陳 飛 班建永 劉 磊

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.山西地質(zhì)勘查局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西 運(yùn)城 044000)

山西洞溝金多金屬礦地球化學(xué)特征及找礦預(yù)測

李靜靜1陽正熙1李文娟1陳 飛2班建永1劉 磊1

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.山西地質(zhì)勘查局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西 運(yùn)城 044000)

通過在山西洞溝多金屬礦區(qū)開展1∶10 000土壤地球化學(xué)測量工作，首先對測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行分析；然后利用Spss軟件對其進(jìn)行相關(guān)分析、聚類分析和因子分析，在此基礎(chǔ)上確定出工作區(qū)內(nèi)的元素異常組合；最后利用Spss軟件作出各元素的盒須圖，求出其第1個(gè)四分位數(shù)和第3個(gè)四分位數(shù)，從而確定出各元素的異常下限。結(jié)果表明：①Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Pb、Zn、W等元素含量較高，變異系數(shù)較大，具有一定的次生富集傾向；②Ag、Pb、Zn、Mo、Au、Hg、Ba、W等元素代表主要成礦元素的次生富集組合；③通過確定異常下限及圈定各元素異常可知，異常較高的元素均分布在礦區(qū)的中部或東部且在構(gòu)造破碎帶內(nèi)。上述研究結(jié)果對于區(qū)內(nèi)進(jìn)一步開展找礦工作具有一定的指導(dǎo)作用。

金多金屬礦床 土壤地球化學(xué)特征 元素異常組合 異常下限 找礦預(yù)測

山西洞溝金多金屬礦床位于華北大陸亞板塊南部鄂爾多斯地塊與河淮地塊接觸帶南部，太行山地區(qū)中條山隆起中段，地層出露較齊全，構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動強(qiáng)烈。礦區(qū)開展了1∶10 000地質(zhì)填圖和土壤地球化學(xué)取樣工作，初步證實(shí)該區(qū)具有一定的金礦成礦潛力，礦化類型為破碎帶石英脈型金多金屬礦床。利用土壤地球化學(xué)取樣結(jié)果研究該區(qū)土壤中微量元素的統(tǒng)計(jì)特征、組合特征、異常特征，通過對上述特征進(jìn)行對比分析和異常評價(jià)來進(jìn)行找礦研究。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)內(nèi)出露巖性主要為中條群余家山組硅化白云石大理巖和溫峪組片巖，是金賦存層位，其次為篦子溝組炭質(zhì)片(板)巖、絹片巖、吳家坪組絹英巖、石英巖和第四系砂卵礫石、亞砂土。與成礦關(guān)系密切的地層為余家山組硅化白云石大理巖和溫峪組絹片巖、二云片巖，其間夾不純大理巖、絹英巖等[1]。由于后期構(gòu)造運(yùn)動影響，地層產(chǎn)狀變化大，地層整體呈NE—SW走向，傾向SE或SEE，傾角為20°～45°。

區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的構(gòu)造主要為溫峪—艾溝構(gòu)造破碎帶，在區(qū)內(nèi)出露長約4 000 m，沿走向膨縮現(xiàn)象明顯，出露最大寬度300 m，一般為5～10 m，碎裂帶整體呈NE—SW走向，呈弧狀延伸，傾向SE，局部傾向SW，傾角為25°～50°。在破碎帶的上、下盤圍巖中，次級斷裂構(gòu)造較發(fā)育，其中主破碎帶為含金(鉛、銀)礦液的向上運(yùn)移提供了通道，而次級構(gòu)造裂隙為含金(鉛、銀)礦床的形成提供了富集場所，初步認(rèn)為艾溝金礦便賦存于次級斷裂構(gòu)造中。因此，區(qū)內(nèi)成礦條件較好，具有一定的找礦前景。區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖僅為晉寧期的輝綠巖脈和輝長輝綠巖脈，長度一般為幾百米至幾千米，厚度多為幾十米至200 m，規(guī)模較小，與成礦沒有關(guān)系。

2 土壤地球化學(xué)特征

1∶10 000土壤地球化學(xué)測量部署在整個(gè)預(yù)查區(qū)，測線垂直于異常走向或主要構(gòu)造線方向，測網(wǎng)密度為100 m×20 m，方位為145°，測量線號由西到東進(jìn)行編號，點(diǎn)號由北到南采用雙好點(diǎn)編號，設(shè)計(jì)工作量為30.02 km2。1∶10 000土壤地球化學(xué)測量測網(wǎng)布設(shè)理論點(diǎn)數(shù)15 126個(gè)，實(shí)際布設(shè)14 526個(gè)，布測率96%；1∶1 000地質(zhì)剖面測量理論點(diǎn)數(shù)301個(gè)，實(shí)際布設(shè)301個(gè)，布測率100%；1∶10 000測網(wǎng)檢測點(diǎn)958個(gè)，檢測率6.6%。

2.1 化探數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征

利用Spss、Excel軟件對區(qū)內(nèi)測試出的16種元素含量的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、變異系數(shù)、濃集克拉克值等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

由表1可知，研究區(qū)濃集克拉克值大于1的元素依次是Au、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Pb、Zn、W，說明該類元素具有一定次生富集傾向。元素變異系數(shù)大于1的元素有Au、Ag、Pb、Sb，表明研究區(qū)土壤中這些元素分布不均勻，離散程度大，分異性強(qiáng)，有富集的趨勢，是成礦較有利的地球化學(xué)條件。元素變異系數(shù)小于1的元素有Sn、As、Co、Ni等元素，說明這些元素的區(qū)域離散程度較小，分布較均勻，無明顯的濃集趨勢[2]。

2.2 土壤地球化學(xué)元素的共生組合分析

2.2.1 相關(guān)分析

對區(qū)內(nèi)Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Sn、W、Mo等元素進(jìn)行相關(guān)分析[3]，結(jié)果見表2。

表1 礦區(qū)土壤微量元素含量統(tǒng)計(jì)特征

注：Au、Hg、Ag單位為×10-9。

由表2可知：①Au與As、Bi、Hg、Ba、Cu、W顯著相關(guān)，Ag與Sb、Hg、Ba、Pb、Zn、Mo顯著相關(guān)，As與Sb、Bi、Co、Cu、Pb、Ni、Zn、W、Mo顯著相關(guān)，Sb與Bi、Hg、Ba、Cu、Pb、Zn、W顯著相關(guān)，Bi與Co、Cu、W顯著相關(guān)，Hg與Ba、Cu、Pb、Zn、W、Mo顯著相關(guān)，Ba與Co、Cu、Pb、Zn、W顯著相關(guān)，Co與Cu、Mn、Ni、Zn、Sn、W、Mo顯著相關(guān)；Cu與Cu、Ni、Pb、Zn、W、Mo顯著相關(guān)，Ni與Zn、Sn、W顯著相關(guān)；②Au、As、Bi、Hg、Ba、Cu、W之間的相關(guān)性顯著；③As與Sb、Bi，Co與Cu、Mn、Ni、Zn，Pb與Zn、Mo相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)均在0.3以上。由上述分析可進(jìn)一步得出，Au與Bi、Hg、Ba、Cu、W相關(guān)性較強(qiáng)，因此該類元素可作為找礦的指示元素。

2.2.2 聚類分析

對區(qū)內(nèi)Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Sn、W、Mo等元素進(jìn)行R型聚類分析[4-5]，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，當(dāng)歐式距離系數(shù)在20左右時(shí)，16種元素可分為7類：①Ag-Pb-Zn-Mo；②Cu-Ni-Co；③As-Sb-Bi；④Mn；⑤Hg-Ba-W；⑥Au；⑦Sn。

2.2.3 因子分析

利用Spss軟件進(jìn)行主成份法提取公因子，對區(qū)內(nèi)土壤樣品進(jìn)行主成分變量的R型因子分析[4,6]，結(jié)果見表3。

表2 礦區(qū)土壤微量元素相關(guān)分析

圖1 礦區(qū)土壤微量元素聚類分析

元 素F1F2F3F4F5Au-0072-010604860353-0189Ag-0110079600890044-0077As03950116006706530129Sb0028033201090591-0080Bi0063-003100560730-0017Hg000602170611-00530025Ba012300780728-00230073Co0891003800680079-0072Cu0538010602970217-0120Mn043700210040-0032-0630Ni0762-0007-003601080204Pb-0014090800720030-0024Zn044205830104-00210061Sn024700380126-00470720W01230029065402400100Mo01320456005101910115特征值23372210172516011076方差貢獻(xiàn)/%146081381210779100066725累計(jì)方差貢獻(xiàn)/%1460828419391984920455929

由表3可知，沒有1個(gè)主因子所占的方差貢獻(xiàn)超過50%，這可能表示區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)的方差貢獻(xiàn)收斂較慢，說明這16個(gè)元素的綜合信息比較分散，很難找到1個(gè)綜合主因子來表征，同時(shí)也說明在該區(qū)各元素的物質(zhì)來源和成因比較復(fù)雜。

以累計(jì)方差貢獻(xiàn)率55.929%為基準(zhǔn)，提取5個(gè)因子且分別代表礦區(qū)6種元素組合類型：①F1因子，代表Co-Cu-Mn-Ni組合，方差貢獻(xiàn)率為14.608%；②F2因子，代表Ag-Pb-Zn-Mo組合，方差貢獻(xiàn)率為13.812%；③F3因子，代表Au-Hg-Ba-W組合，方差貢獻(xiàn)率為10.779%；④F4因子，代表Au-As-Sb-Bi組合，方差貢獻(xiàn)率為10.1%；⑤F5因子，代表Mn-Sn組合，方差貢獻(xiàn)率為6.725%。F1、F5代表親鐵元素的次生富集，F(xiàn)2、F3、F4代表親硫元素的次生富集?？蛇M(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，Au與Hg、Ba、W、As、Sb、Bi關(guān)系密切，而與Co、Cu、Mn、Ni、Ag、Pb、Zn、Mo、Mn、Sn關(guān)系不甚密切[7-9]。因此，該區(qū)內(nèi)找礦元素主要組合為：Ag-Pb-Zn-Mo、Au-Hg-Ba-W、Cu-Ni-Co以及As-Sb-Bi。

3 土壤地球化學(xué)異常特征及找礦

3.1 異常下限值確定

首先根據(jù)Spss軟件中的盒須圖法可求出Au、Ag、Hg、As、Sb、Bi、Ba、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Sn、W、Mo等元素的第1個(gè)四分位數(shù)Q1、第3個(gè)四分位數(shù)Q3；然后計(jì)算出四分位數(shù)間距；最后求得最大值和最小值，將處于兩者間的值作為該數(shù)據(jù)集正常值的得分區(qū)間，最大值與最小之分均為異常值的截?cái)帱c(diǎn)[1]。由礦區(qū)土壤化探數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可知，礦區(qū)異常下限值見表4。

表4 礦區(qū)元素異常下限

注：Au、Hg、Ag單位為×10-9。

3.2 元素地球化學(xué)特征及找礦分析

3.2.1 元素地球化學(xué)特征

區(qū)內(nèi)部分異常較好的元素土壤異常分析結(jié)果見圖2。

由圖2可知，①Au異常分布比較散，有多個(gè)高值中心，主要分布于測區(qū)東部構(gòu)造破碎帶附近白云石大理巖中(見圖2(a))；②Ag高值區(qū)主要分布于測區(qū)東中部呈NE—SW向展布趨勢，高值特征顯示區(qū)內(nèi)可能存在NE—SW向構(gòu)造，特征高值區(qū)位于洞溝一帶，處于構(gòu)造破碎帶轉(zhuǎn)折端(見圖2(b))；③全區(qū)共圈出15處Hg異常，Hg高值區(qū)主要分布測區(qū)中東部和東南部(見圖3(c))；④As高值區(qū)主要分布測區(qū)東部，呈NW—SE向展布(見圖2(d))；⑤Sb高值區(qū)分布于測區(qū)中東部和西部，西部銻元素高值區(qū)對應(yīng)炭質(zhì)巖地層，中東部銻元素高值區(qū)對應(yīng)白云石大理巖，位于構(gòu)造破碎帶轉(zhuǎn)折端內(nèi)側(cè)(見圖2(e))；⑥Bi高值區(qū)分布于測區(qū)西北、中部和北東，西北高值區(qū)對應(yīng)炭質(zhì)巖，中部高值區(qū)對應(yīng)白云石大理巖，北東高值區(qū)對應(yīng)絹片巖地層(見圖2(f))。

圖2 礦區(qū)元素異常

3.2.2 找礦分析

由圖2可知，測區(qū)東中部洞溝一帶銀金銅鉛鋅等元素異常在區(qū)內(nèi)疊合度高、異常面積大、強(qiáng)度高、處于構(gòu)造轉(zhuǎn)折端內(nèi)側(cè)，對應(yīng)大理巖地層具有重要的找礦意義，是區(qū)內(nèi)最佳找礦區(qū)域。另外測區(qū)西部為銻鋅等元素異常重疊區(qū)，對應(yīng)為炭質(zhì)巖，可能由地層引起，找礦意義不大。測區(qū)西部存在錳元素異常區(qū)，可能具有找礦意義。測區(qū)東南存在鋇元素重要異常區(qū)，可能具有找重晶石礦床意義。在測區(qū)北東部存在鎢錫元素異常區(qū)，表明區(qū)內(nèi)存在很強(qiáng)的高溫?zé)嵋夯顒樱哂姓业V指示意義，需要安排異常查證工作[10-11]。

4 結(jié) 語

對區(qū)內(nèi)土壤地球化學(xué)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了相關(guān)分析、聚類分析和因子分析，確定出Ag-Pb-Zn-Mo、Au-Hg-Ba-W、Cu-Ni-Co、As-Sb-Bi等4類元素組合。通過盒須圖法確定出各元素的異常下限，圈定出各元素異常范圍并分析其異常特征。研究結(jié)果表明，礦區(qū)中部或東部且在構(gòu)造破碎帶內(nèi)異常明顯，可作為下一步勘查工作的靶區(qū)。

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(責(zé)任編輯 王小兵)

Geochemical Characteristics and Ore Prospecting of Gold-polymetallic Deposit in Donggou Area，Shanxi Province

Li Jingjing1Yang Zhengxi1Li Wenjuan1Chen Fei2Ban Jianyong1Liu Lei1

(1.CollegeofEarthScience，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610000，China;2.The214TeamsofShanxiProvinceGeologicalProspectingBureau，Yuncheng044000，China)

Through conducting the soil geochemical survey work in a scale of 1∶10 000 in Donggou gold-polymetallic deposit area，the statistical characteristics of the survey data is firstly analyzed，and then，the survey data is conducted on correlation analysis，cluster analysis and factor analysis based on Spass software so as to obtain the element anomaly combination in the mining area; Finally，the Spass software is adopted to make the box plot of each element so as to determine the anomaly thresholds of each element by obtaining the first quartile and third quartile.The research results show that:①the elements such as Au，Ag，Hg，As，Sb，Bi，Ba，Pb，Zn and W have a certain tendency of secondary enrichment because its contents are higher than other elements relatively，and its coefficients of variation are larger than that of other elements;②the elements such as Ag，Pb，Zn，Mo，Au，Hg，Ba and W elements represent the secondary enrichment combination of the main ore-forming elements;③it is obvious that the high abnormal elements distribute in the central or the eastern part of the mining area and within the tectonic fracture zone by determining the abnormal threshold and selecting the elements′ anomalies.The above results can provide some reference for the ore-prospecting work in the mining area.

Gold-polymetallic deposit，Soil geochemical characteristics，Element anomaly combination，Anomaly threshold，Ore-prospecting

2014-12-04

李靜靜(1989—)，女，碩士研究生。

P632，P612

A

1001-1250(2015)-02-098-05