江金勝，張成范

（1.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所，吉林長(zhǎng)春130012；2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130061）

土壤地球化學(xué)測(cè)量在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區(qū)的應(yīng)用

江金勝*1，張成范1，2

（1.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局研究所，吉林長(zhǎng)春130012；2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130061）

通過(guò)在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區(qū)一帶的找礦勘查，探討土壤地球化學(xué)測(cè)量方法在贊比亞熱帶干旱景觀區(qū)的應(yīng)用效果。利用該方法，在13777-HQ-LPL區(qū)一帶圈出土壤地球化學(xué)異常11處，通過(guò)對(duì)典型異常的三級(jí)查證工作，運(yùn)用槽探、鉆探工程，查明了異常源為銅礦（化）體，說(shuō)明土壤地球化學(xué)測(cè)量方法適用于贊比亞西北省地區(qū)的景觀條件，圈定的異常準(zhǔn)確、有效，該方法可在贊比亞同類(lèi)地區(qū)推廣使用。

贊比亞；土壤地球化學(xué)測(cè)量；熱帶干旱景觀區(qū)

贊比亞共和國(guó)為非洲中南部?jī)?nèi)陸國(guó)家，東接馬拉維、莫桑比克，南接津巴布韋、博茨瓦納和納米比亞，西鄰安哥拉，北靠剛果（金）及坦桑尼亞。大部分地區(qū)海拔1000～1500m，地勢(shì)大致從東北向西南傾斜。自然資源豐富，以銅為主。銅蘊(yùn)藏量1900×104t，約占世界銅總蘊(yùn)藏量的4%，素有“銅礦之國(guó)”之稱(chēng)。鈷是銅的伴生礦，儲(chǔ)量約35×104t，居世界第二位。此外還有鉛、鎘、硒、鎳、鐵、金、銀、鋅、錫、鈾、綠寶石、水晶、釩、石墨、云母等礦物。全國(guó)森林覆蓋率為45%。2010年開(kāi)始，吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局在贊比亞共和國(guó)西北省西北部，距離西北省省會(huì)索羅韋齊150km附近的13777-HQ-LPL礦權(quán)區(qū)，開(kāi)展了以銅鈷金為主要找礦目標(biāo)的地質(zhì)勘查工作。工作區(qū)內(nèi)土壤比較發(fā)育，基巖出露較少，為了進(jìn)一步明確找礦方向，確定找礦靶區(qū)，縮小找礦范圍，加快區(qū)內(nèi)找礦步伐，吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局在該區(qū)開(kāi)展了土壤地球化學(xué)測(cè)量工作，發(fā)現(xiàn)綜合異常12處，通過(guò)對(duì)以銅鈷金為主的處進(jìn)行查證，發(fā)現(xiàn)了較好的找礦線(xiàn)索，為該區(qū)進(jìn)一步的找礦工作提供了依據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

西北省13777礦權(quán)區(qū)位于卡崩波（Kabompo）構(gòu)造穹窿區(qū)，主要地層為古元古界加丹加超群（Katanga）、新近界卡拉哈里（Kalhari）組—第四系沖積層組成。加丹加超群包括上羅安組（Upper Roan）、下羅安組（Lower Roan）淺變質(zhì)沉積巖。地層總體走向進(jìn)近東西，傾向南，傾角10°～50°，地層單位間呈不整合接觸，近地表地層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)生了寬緩褶皺，深部地層也發(fā)生了不同程度的褶曲；巖漿活動(dòng)不強(qiáng)烈，在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為巖脈、巖墻；部分噴發(fā)巖表現(xiàn)為小型巖蓋。

地層：該區(qū)主要地層為中元古界姆瓦群地層，從以往資料中主要巖性為片麻巖、云母片巖；但此次工作中，該區(qū)全區(qū)70%的面積為厚層狀石英巖、局部見(jiàn)角閃磁鐵石英巖、云母片巖。在區(qū)的中部見(jiàn)多層厚十幾米—幾十米黑云母片巖、又見(jiàn)有2～3層粗砂質(zhì)礫巖，厚幾米—十幾米，風(fēng)化后一般為松散狀。石英脈普遍發(fā)育，偶見(jiàn)水晶石礦產(chǎn)，水晶石呈六方柱，透明度較高，當(dāng)?shù)赜胁赏谡?。地層產(chǎn)狀走向70°，傾向南東，傾角45°。在側(cè)區(qū)東部Mujimbeji河?xùn)|側(cè)地形急劇為正地形地段，呈砬子居多，均為石英巖的露巖。石英砂巖為灰白色、中粗粒狀，中、厚層狀構(gòu)造，主要成份為石英占95%，少量云母等礦物。片麻巖在區(qū)內(nèi)由于覆蓋，露巖極少。云母片巖呈帶狀，灰黑色，片狀、片理構(gòu)造，主要成份：黑云母60%，石英、角閃石少量。粗砂質(zhì)礫巖呈雜色，完整巖石少見(jiàn)，在地表只見(jiàn)松散狀砂礫石堆積，粗砂成份為石英、長(zhǎng)石；礫石成份為花崗巖或花崗片麻巖，礫徑2～10cm。

構(gòu)造：該區(qū)位于卡崩波穹窿構(gòu)造的西側(cè)，受其控制構(gòu)造主要表現(xiàn)為北東向斷裂為主體構(gòu)造，北西向、東西向斷裂為次級(jí)構(gòu)造。北東向構(gòu)造控制了地層的走向。北東向、東西向斷裂形成較晚，一般錯(cuò)斷地層和北東向構(gòu)造。一些巖脈、火山噴發(fā)巖均沿著這兩組交叉構(gòu)造部位發(fā)育。土壤測(cè)量異常的總體走向與北東向主體構(gòu)造線(xiàn)方向一致。

巖漿巖：該區(qū)巖漿巖較發(fā)育，主要為酸性熔巖的噴發(fā)，其次為少量中性巖脈。酸性熔巖在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，部分形成了臺(tái)地，最大面積約0.2km2，巖性為流紋斑巖，風(fēng)化面土黃色或微紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔狀或塊狀構(gòu)造，主要成份：斑晶為石英，直徑2～5mm，含量15%，基質(zhì)為隱晶質(zhì)。脈巖主要為閃長(zhǎng)巖，呈脈狀。

礦產(chǎn)：西北省銅、鈷礦集區(qū)，主要有盧姆瓦那（Lumwana）銅礦等探明儲(chǔ)量在億噸以上的銅礦有6個(gè)，品位在2.3%以上。還有數(shù)個(gè)礦床探明儲(chǔ)量在數(shù)百?lài)嵰陨希肺淮笥?.2%。它們分布于4個(gè)主要片麻巖穹隆（Luswishi、Solwezi、Mwombhezi、Kabompo）的周邊Katanga群中和其它基巖沿寬闊的Lufilian弧形帶中，受Katanga群層位控制，屬于沉積型銅礦。近東西向展布。銅礦即產(chǎn)于穹窿帶的內(nèi)部或邊緣。

2　景觀地球化學(xué)

該區(qū)位于中南部非洲大陸內(nèi)部，屬于熱帶干旱草原景觀，區(qū)內(nèi)海拔1000～1500m。水系發(fā)育，但均為季節(jié)性河流，僅在雨季降雨充分時(shí)有流水。全年分為明顯的旱、雨兩季，即5～8月為干涼季，氣溫為15℃～27℃，9～11月為干熱季，氣溫為26℃～36℃，12月至次年4月為雨季。年平均氣溫21℃。區(qū)內(nèi)植被一般為牧草和灌木叢，還有一些針狀荊棘。

西北省工作區(qū)巖性較簡(jiǎn)單，主要為紅色砂巖、粉砂巖及少量頁(yè)巖、板巖，局部有磚紅色鉀長(zhǎng)花崗巖出露，由于地形平緩，森林、植被發(fā)育，風(fēng)化后殘積于原地，形成紅色粘土和黃色沙質(zhì)粘土，是最佳土壤地球化學(xué)和高精度磁法測(cè)量區(qū)段。工作區(qū)A層不甚發(fā)育，B層土壤非常發(fā)育，常為幾十公分至數(shù)米厚，最大可達(dá)幾十米厚（區(qū)內(nèi)鉆孔巖芯探得）。借鑒前人開(kāi)展土壤地球化學(xué)測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，土壤樣品的采樣深度在30cm左右即可具有代表性。5～10月為少雨季節(jié)，是開(kāi)展土壤地球化學(xué)測(cè)量的最佳野外采樣時(shí)段。

3　地球化學(xué)信息提取

3.1土壤地球化學(xué)測(cè)量

區(qū)內(nèi)1∶50000土壤地球化學(xué)測(cè)量面積平方千米，按照500m×500m的網(wǎng)度采樣，采樣密度為4點(diǎn)/km2。為提高樣品的代表性，在采樣點(diǎn)周?chē)c(diǎn)線(xiàn)距1∶10范圍內(nèi)采集3～5個(gè)樣品組成一個(gè)樣品。采樣過(guò)程中為避免各種污染，遇有巖石露頭、廢石堆、崩積物、河床堆積、沼澤地等不能取樣時(shí)棄點(diǎn)。采集距離地表20～50cm深處的B層（淋積層）或者C層（母質(zhì)層）中的細(xì)粒級(jí)物質(zhì)，或者穿過(guò)風(fēng)成砂土覆蓋層進(jìn)行采樣。野外樣品質(zhì)量約400g。采樣要求完全參照國(guó)內(nèi)《地球化學(xué)普查規(guī)范》和《土壤地球化學(xué)測(cè)量規(guī)范》。選擇測(cè)試7種元素，即Cu、Pb、Ag、Co、Au、As、Sb，分析測(cè)試方法采用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析、原子熒光光譜分析。

3.2地球化學(xué)背景值及異常下限確定

由于分析數(shù)據(jù)中有特高值和特低值，為合理確定異常下限，工作區(qū)背景值和異常下限的確定采用迭代剔除法確定，步驟為：計(jì)算全區(qū)各元素原始數(shù)據(jù)的平均值（X0）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（S0）；按X0-3S0≤X≤X0+3S0條件對(duì)特高值和特低值進(jìn)行剔除，獲得一個(gè)新數(shù)據(jù)集；計(jì)算新數(shù)據(jù)集散的均值（X1）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（S1）；按X1-3S1≤X≤X1+3S1條件對(duì)新數(shù)據(jù)集中的特高值與特低值進(jìn)行剔除，獲得新數(shù)據(jù)集；如此重復(fù)，直到所有離群點(diǎn)數(shù)據(jù)全部剔除為止；計(jì)算新數(shù)據(jù)集的平均值（X1）和（S1），則X1作為背景值C0，X1+nS1（n根據(jù)情況選為1.5或2、3）作為異常下限Ca。筆者選n=2，由此，得到異常下限及指標(biāo)特征（表1）。

3.3地球化學(xué)異常圈定

研究區(qū)的土壤地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)采用距離平方倒數(shù)加權(quán)法網(wǎng)格化處理，根據(jù)異常下限值圈定各元素異常。利用金維軟件對(duì)土壤測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行R型聚類(lèi)分析，采用相關(guān)系數(shù)及組間連接法，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化采用Z-scores方式，得出聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖（圖1）。

圖1　贊比亞西北省13777礦權(quán)區(qū)土壤測(cè)量元素R型聚類(lèi)分析譜系

由圖1可將元素分為2個(gè)組：Cu、Co；Pb、Ag、As、Au、Sb。以單元素異常套合情況、R型聚類(lèi)分析結(jié)果及某些元素相似的地球化學(xué)性質(zhì)為依據(jù)，將測(cè)區(qū)主要成礦元素劃分為Cu-Co和Pb-Ag-As-Au-Sb兩個(gè)組合。將兩組元素套合在一起，在全區(qū)共圈定出綜合異常11處（圖2）。集中分布在南、北2個(gè)區(qū)段內(nèi)。對(duì)比區(qū)域成礦特征，該區(qū)有致礦異常，可能找到變質(zhì)沉積型銅礦床。

表1　贊比亞西北省13777礦權(quán)區(qū)土壤測(cè)量各元素參數(shù)特征

圖2　贊比亞西北省13777礦權(quán)區(qū)土壤測(cè)量組合異常

HC1～HC10號(hào)異常：主要為Cu、Co等元素組合異常，特別是Cu、Co元素異常套合性很好，二者關(guān)系密切共生，但規(guī)模不大，一般分布面積0.15～0.99km2，峰值不高Cu（57～126）×10-6，Co（16.5～29.7）×10-6，襯度值較小一般小于1.5，說(shuō)明濃集中心不明顯，可能為銅鈷礦化引起的。

HC11號(hào)異常：主要為Cu、Co元素組合異常，4個(gè)元素套合性非常好，異常規(guī)模較大，長(zhǎng)軸方向近東西，長(zhǎng)2500余米，寬1500m，峰值較高，Cu146×10-6、Co31× 10-6，Cu元素襯度值高，可能是礦致異常。

3.4異常評(píng)序及篩選

根據(jù)異常元素的套合程度、異常元素的相關(guān)性、異常面積的大小、濃度分帶等特點(diǎn)，將全區(qū)異常評(píng)序，并結(jié)合地質(zhì)成礦理論篩選異常。從評(píng)序結(jié)果看，該區(qū)較好的異常為HC11異常，為本區(qū)最有找礦前景的異常。

4　重點(diǎn)綜合異常評(píng)述

主要對(duì)區(qū)內(nèi)HC11異常進(jìn)行評(píng)述。該異常面積約3.75km2，呈不規(guī)則的長(zhǎng)條狀，東西向展布。異常主要由Cu、Co等組成，元素套合好，面積大，襯值高，有濃度分帶。

統(tǒng)計(jì)異常范圍內(nèi)各元素的含量變化，Cu平均值為×10-6，最高值達(dá)到146×10-6，平均襯度為1.6；還有其他較弱的Co異常。該異常的展布方向與區(qū)內(nèi)巖體和構(gòu)造線(xiàn)方向一致，為東西向，異常明顯地發(fā)育在角閃巖和角閃片巖、石英片巖中，反映了這些巖石的高背景地球化學(xué)特征，且異常東南端存在北東向航磁異常，異常長(zhǎng)3000m、寬2000m，反映深部可能存在磁性較強(qiáng)的地質(zhì)體。因此，該區(qū)深部有望找到與基性—超基性巖有關(guān)的礦床。

5　異常查證

為驗(yàn)證土壤地球化學(xué)測(cè)量方法的有效性和準(zhǔn)確性，2011年對(duì)區(qū)內(nèi)典型異常開(kāi)展了查證工作，通過(guò)地質(zhì)剖面、物探磁法測(cè)量、激電中梯、槽探揭露和深部鉆探等初步查明了引起異常的原因。現(xiàn)以HC11號(hào)異常查證為例進(jìn)行論述。

HC11號(hào)異常面積大，Cu的異常強(qiáng)度高最高值為146×10-6，平均襯度值為1.6。經(jīng)地表槽探揭露和深部鉆探控制，發(fā)現(xiàn)了一條銅礦（化）體。

6　結(jié)論與建議

通過(guò)土壤地球化學(xué)測(cè)量圈定的異常，發(fā)現(xiàn)了銅礦化（體），說(shuō)明土壤地球化學(xué)測(cè)量方法適用于贊比亞西北省區(qū)的地球化學(xué)景觀條件，圈定的異常準(zhǔn)確、有效，且能達(dá)到較好的效果。該方法能進(jìn)一步明確找礦方向，確定找礦靶區(qū)，縮小找礦范圍，加快找礦步伐，節(jié)省大量人力、物力、財(cái)力，可在贊比亞同類(lèi)地區(qū)推廣應(yīng)用。

［1］應(yīng)對(duì)全球化：全球礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)之八非洲卷：南非、贊比亞［E］.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，2007.

［2］贊比亞銅、金多金屬礦預(yù)查2010年度工作報(bào)告（西北省：13777礦權(quán)區(qū)）［R］.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇二隊(duì)，2011.

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1004-5716（2016）05-0117-04

2015-05-06

江金勝（1968-），男（漢族），安徽冬至人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)找礦、地質(zhì)科研工作。