土壤地球化學測量在剛果（金）加丹加省的應用

甘會春，朱松華，王慧軍

（江蘇煤炭地質局，南京 210046）

剛果（金）位于非洲中西部自然資源豐富，素有“世界原料倉庫”、“中非寶石”和“地質奇跡”之稱。研究區位于沿剛果（金）與贊比亞國境線展布的盧菲利（Lufilian Belt 弧形構造帶的東北部，剛果克拉通東偏南部。盧非力弧境內的加丹加省和贊比亞的銅帶省其鈷礦含量占世界總儲量的50%以上，其銅含量約占世界總儲量的12%。在含銅帶480萬噸的鈷金屬儲量中，剛果民主共和國占有最大比例，約310萬噸。銅帶省是一個多金屬的成礦省，其主要的存在形式是層狀、脈狀和矽卡巖，其中主要的沉積巖是Cu-Co、Zn-Pb硫化物和貴金屬[1,2,3]。

1 成礦地質背景

圖1 研究區成礦帶及主要礦床分布圖

1.1 區域成礦地質特征

沿剛果（金）與贊比亞國境線展布的的盧菲利銅鈷成礦帶，亦稱盧菲利?。↙ufilian Arc）自安哥拉境內的北東走向綿延贊比亞-剛果（金）境內變為近東西向后，再沿南東向折向贊比亞，長度800Km，寬度150Km，從西部的Mwinilunga，經西北部的Kolwezi，直到東南部的Luanshya和Lonshi，該帶上從西北向東南依次分布有贊比亞的Mwinilunga、剛果（金）的Kalongwe、Kengere、Mamfwe、Tenke、Fungurume、Kakanda、Kabolela、Kambove、Luishia、Luiswishi、Etoile、Kipushi、贊比亞的Musoshi、Konkola、Nchanga、Chambishi、Mufulira、Mindola、Nkana、Bwana、Mkubwa等著名的銅鈷礦床（圖1），是世界上的最大的金屬成礦省之一，世界上一半的鈷資源分布在這里，另外，還伴有鉛鋅硫化礦、鈾礦和貴金屬礦產資源。

在區域上構造以褶皺與斷裂為主，另外還有韌性剪切帶發育。褶皺構造以復式為主，沿背斜軸部縱向斷裂發育，同時還發育刺穿構造。本區還發育有北東走向的橫斷層的次級結構。

1.2 研究區成礦地質特征

研究區位于扎伊爾克拉通東北部（圖2）。它經歷了非洲大陸大部分地質發展史。古老的沉積地層經過了晚太古代褶皺，基地雜巖褶皺，基巴拉褶皺，昆代隆古褶皺等一系列大規模的構造運動，發生不同程度的變質作用和巖漿作用。中石炭世古老基底此時形成。此后是大陸侵蝕和堆積的過程，直到第三紀造山運動。由于剛果河周圍地殼的隆起，形成了今天的盆地。侵蝕周圍高地和中央盆地堆積。形成了剛果（金）兩大地層的明顯分界，古老基底占據著邊遠高地，新生代蓋層分布于地勢低洼的中央盆地，成礦地質環境有利[4,5]。

結合已有區域地質資料及對比鄰近礦區的地層地質資料分析，研究區內的地層應主要為新元古界加丹加超群，兩層混雜陸源沉積巖（冰磧巖）又稱“大礫巖”和“小礫巖”將加丹加超群地層分為羅安群（Roan）、恩古巴（Nguba）群和孔德龍古群。（Kundelungu）。羅安（Roan）群由白云巖、粉砂巖、長石砂巖等組成，恩古巴（Nguba）群由硅質碎屑巖和碳酸鹽巖組成，并包含侵位于類似紅海的初始大洋裂谷的鐵鎂質火成巖。孔德龍古(Kundelungu)群沉積巖代表同造山期到造山期后的沉積物，板狀類型的孔德龍古群是一延伸到下古生界的大陸碎屑磨拉石系列。研究區地表第四系分布廣泛，覆蓋較厚，露頭較少。羅安（Roan）群為主要的含銅、鈷礦層位，分為木瓦夏（Mwashya）組、蒂貝塔（Dipeta）組、礦山（Mines）組、和“老鼠”（R.A.T）組，其中木瓦夏組下段的鮞粒狀白云巖和層狀鏡鐵礦(赤鐵礦)又是確定地層單位的主要標志層，并且鮞粒狀白云巖，抗風化能力強，多在山脊處出露。初步分析結果研究區的銅、鈷主要含礦層位應是羅安群礦山組（Mines）和木瓦夏組（Mwasha），從以往資料分析[6,7]，大規模的工業礦體多與礦山組有關，但不排除在木瓦夏組中有小礦體或礦化體存在。

圖2 大地構造略圖

2 土壤地球化學測量工作

按《土壤地球化學測量規范》[8]要求執行，在室內按250×50m 的網格將采樣點位設計到1∶2.5萬工程布置圖上，野外工作時利用GPS 導航設計理論點5m 內集土壤B、C層，深度30cm，剔除腐殖質及碎石。樣品截取-60 目粒級，野外采樣樣重≥250g，重復樣重加倍。樣晶加工使用木槌敲打、粉碎。

采用X 射線熒光光譜法主要分析銅元素，部分測線樣品做鈷元素分析，并進行質量監控，相對誤差在-8.76%-9.04%，其ΔlgC 曲線如圖3。5個監控樣曲線穩定，滿足化探工作要求。

圖3 監控樣ΔlgC 曲線圖（縱坐標為ΔlgC；橫坐標為分析次數）

3 元素地球化學特征

3.1 元素地球化學參數特征

確定地球化學背景值與異常下限的方法有很多種。早期采用簡單的統計方法求平均值與標準偏差；用直方圖法確定的眾值或中位數作為地球化學背景值。以后又發展到用概率格紙求背景值與異常下限等，考慮到方法的實用性、有效性、易操作，選用迭代法計算地球化學參數特征值。迭代法處理的步驟：計算全區各元素原始數據的均值(X1)和標準偏差(Sd1)；按X1+nSd1 的條件剔除一批高值后獲得一個新數據集,再計算此數據集的均值(X2)和標準偏差(Sd2)；重復第二步，直至無特高值點存在，求出最終數據集的均值(X)和標準偏差(Sd),則X 做為背景值C0，X+nSd(n根據情況選1.5或2，3)做為異常下限T。

經算數計算迭代剔除地球化學參數特征值為：

原始樣品數N=4 370；經迭代剔除后樣品數 N0=4219；平均值X=11.82ppm；均方差s=7.26。

異常下限T=26.05ppm；變異系數Cv=0.61。

本次異常下限實際采用值為30(10-6)。測區銅元素背景含量11.82(10-6)，總體背景處于較低的水平，銅元素變異系數Cv為0.61，大于0.5，為一般分異水平，局部具有富集成礦的可能性。

3.2 元素空間展布特征

背景場分布于測區中部、東北部及東南部等大部區域，范圍約占測區面積70%左右，總體呈北東向展布；低背景場主要分布于測區西北部，東北部小范圍分布，范圍約占測區面積12%，主要呈北東向帶狀分布。高背景場布于測區中部、南部等區域，范圍約占測區面積18%，主要呈三條北東向帶狀分布（圖4）。

表1 銅元素異常特征參數及評序結果表

4 銅元素異常檢查

圖4 銅元素地球化學圖

化探異常檢查的目的是以化探資料為依據，地質觀測為基礎，采用地質、化探、物探及探礦工程等綜合手段，查明引起異常的地質原因，異常源的空問分布規律和異常源地質體的地球化學特征及其含礦性，以達到普查找礦的目的。

通過1∶25000 土壤化學測量，在63km2范圍圈出Cu異常4個，經評序，對圈定的綜合異常分別統計其參數，求取NAP。

NAP-異常規模，K0-異常平均襯度，S-異常面積（Km2）

5個編號的銅異常特征參數及評序結果見表1。

銅異常主要集中在3 條帶上，從西向東第一帶：主要由4個單點異常構成，異常規模不大，強度不高，南北兩個異常未封閉；第二帶：主要由Cu-1、Cu-2 兩個異常構成，異常面積相對較大；第三帶：主要由Cu-3、Cu-4、Cu-5等7個異常構成，銅礦化體主要集中在該異常帶上（圖4）。

5 結論及認識

土壤地球化學測量成果顯示，研究區地表銅礦化體基本上能夠較為清晰反映出，銅元素地球化學背景分布規律明顯，三條北東向的高背景平行排列，十分突出，總體上表明化探工作方法較為有效。從區域對比認為研究區地層，其往深部應該為深灰色白云質泥巖，也就是羅安組的含銅、鈷礦的層位，故測區應著眼于找深部隱伏或盲礦體為主。研究區在區域上位于基巴拉帶以南，處于加丹加坳拉槽的北部邊緣銅礦帶上。該帶雖沒有其南部邊緣成礦帶那樣有很多大型銅礦，但其潛在價值不容忽視。

[1]劉英俊,丘德同,等.勘查地球化學[M].北京∶科學出版社,1987,12～25.

[2]CLARK J R,MEIER A L.Enzyme leaching of surficial geochemical samples for defining hydromorphic trace-element anomalies associated with precious/metal mineralized bedrock buried beneath glacial overburden in northern Minnesota[A].GLOD 90(C),1990.189-207

[3]MANN A W,BIRRELL R D,GAY L M,et al.Partial extractions and mobile metal ions [A].CAMUTI K S.Extended Abstracts of the17th IGES[C].1995.31-34

[4]王學求,程志中.元素活動態測量技術的發展及其意義[J].國外地質勘探技術,1996(2)∶17～22.

[5]JEFFREY M.MCKENZIE,DONALD I.SIEGEL,WILLIAM PATTERSON,et al.A geochemical survey of spring water from the main Ethiopian rift valley,southern Ethiopia∶implications for well-head protection[J].Hydrogeology Journal.2001(9)∶265-272

[6]NAOMICHI YAMAMOTO,YUKO TAKAHASHI,JUN YOSHINAGA,et al.Size distributions of soil particles adhered to children's hands[J].Arch.Environ.Contam.Toxicol(2006)51，157 163

[7]F.MADRID,M.BIASIOLI,F.AJMONE-MARSAN.Availability and bioaccessibility of metals in fine particles of some urban soils[J].Arch Environ Contam Toxicol (2008)55∶21-32

[8]DZ/T0145-94.土壤地球化學測量規范[S].1994.

[9]DZ/T 0167-1995 區域地球化學勘查規范[S].1995.

[10]黃厚輝,郭科,唐菊興.基于小波多尺度分析的異常下限確定方法[J].地質找礦論叢,2007,22(4)∶311～313.

[11]楊大歡,郭敏,李瑞,等.一種求地球化學異常下限的新方法—含量排列法[J].物探化探計算技術,2009,31(2)∶154～157.