土壤地球化學測量在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區的應用

江金勝，張成范

（1.吉林省有色金屬地質勘查局研究所，吉林長春130012；2.吉林大學地球科學學院，吉林長春130061）

土壤地球化學測量在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區的應用

江金勝*1，張成范1，2

（1.吉林省有色金屬地質勘查局研究所，吉林長春130012；2.吉林大學地球科學學院，吉林長春130061）

通過在贊比亞西北省13777-HQ-LPL區一帶的找礦勘查，探討土壤地球化學測量方法在贊比亞熱帶干旱景觀區的應用效果。利用該方法，在13777-HQ-LPL區一帶圈出土壤地球化學異常11處，通過對典型異常的三級查證工作，運用槽探、鉆探工程，查明了異常源為銅礦（化）體，說明土壤地球化學測量方法適用于贊比亞西北省地區的景觀條件，圈定的異常準確、有效，該方法可在贊比亞同類地區推廣使用。

贊比亞；土壤地球化學測量；熱帶干旱景觀區

贊比亞共和國為非洲中南部內陸國家，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。大部分地區海拔1000～1500m，地勢大致從東北向西南傾斜。自然資源豐富，以銅為主。銅蘊藏量1900×104t，約占世界銅總蘊藏量的4%，素有“銅礦之國”之稱。鈷是銅的伴生礦，儲量約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。全國森林覆蓋率為45%。2010年開始，吉林省有色金屬地質勘查局在贊比亞共和國西北省西北部，距離西北省省會索羅韋齊150km附近的13777-HQ-LPL礦權區，開展了以銅鈷金為主要找礦目標的地質勘查工作。工作區內土壤比較發育，基巖出露較少，為了進一步明確找礦方向，確定找礦靶區，縮小找礦范圍，加快區內找礦步伐，吉林省有色金屬地質勘查局在該區開展了土壤地球化學測量工作，發現綜合異常12處，通過對以銅鈷金為主的處進行查證，發現了較好的找礦線索，為該區進一步的找礦工作提供了依據。

1　區域地質概況

西北省13777礦權區位于卡崩波（Kabompo）構造穹窿區，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）淺變質沉積巖。地層總體走向進近東西，傾向南，傾角10°～50°，地層單位間呈不整合接觸，近地表地層受構造運動影響，發生了寬緩褶皺，深部地層也發生了不同程度的褶曲；巖漿活動不強烈，在區內表現為巖脈、巖墻；部分噴發巖表現為小型巖蓋。

地層：該區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，該區全區70%的面積為厚層狀石英巖、局部見角閃磁鐵石英巖、云母片巖。在區的中部見多層厚十幾米—幾十米黑云母片巖、又見有2～3層粗砂質礫巖，厚幾米—十幾米，風化后一般為松散狀。石英脈普遍發育，偶見水晶石礦產，水晶石呈六方柱，透明度較高，當地有采挖者。地層產狀走向70°，傾向南東，傾角45°。在側區東部Mujimbeji河東側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、厚層狀構造，主要成份為石英占95%，少量云母等礦物。片麻巖在區內由于覆蓋，露巖極少。云母片巖呈帶狀，灰黑色，片狀、片理構造，主要成份：黑云母60%，石英、角閃石少量。粗砂質礫巖呈雜色，完整巖石少見，在地表只見松散狀砂礫石堆積，粗砂成份為石英、長石；礫石成份為花崗巖或花崗片麻巖，礫徑2～10cm。

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

巖漿巖：該區巖漿巖較發育，主要為酸性熔巖的噴發，其次為少量中性巖脈。酸性熔巖在區內廣泛發育，部分形成了臺地，最大面積約0.2km2，巖性為流紋斑巖，風化面土黃色或微紅色，斑狀結構，氣孔狀或塊狀構造，主要成份：斑晶為石英，直徑2～5mm，含量15%，基質為隱晶質。脈巖主要為閃長巖，呈脈狀。

礦產：西北省銅、鈷礦集區，主要有盧姆瓦那（Lumwana）銅礦等探明儲量在億噸以上的銅礦有6個，品位在2.3%以上。還有數個礦床探明儲量在數百噸以上，品位大于2.2%。它們分布于4個主要片麻巖穹隆（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。銅礦即產于穹窿帶的內部或邊緣。

2　景觀地球化學

該區位于中南部非洲大陸內部，屬于熱帶干旱草原景觀，區內海拔1000～1500m。水系發育，但均為季節性河流，僅在雨季降雨充分時有流水。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℃。區內植被一般為牧草和灌木叢，還有一些針狀荊棘。

西北省工作區巖性較簡單，主要為紅色砂巖、粉砂巖及少量頁巖、板巖，局部有磚紅色鉀長花崗巖出露，由于地形平緩，森林、植被發育，風化后殘積于原地，形成紅色粘土和黃色沙質粘土，是最佳土壤地球化學和高精度磁法測量區段。工作區A層不甚發育，B層土壤非常發育，常為幾十公分至數米厚，最大可達幾十米厚（區內鉆孔巖芯探得）。借鑒前人開展土壤地球化學測量經驗，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，是開展土壤地球化學測量的最佳野外采樣時段。

3　地球化學信息提取

3.1土壤地球化學測量

區內1∶50000土壤地球化學測量面積平方千米，按照500m×500m的網度采樣，采樣密度為4點/km2。為提高樣品的代表性，在采樣點周圍點線距1∶10范圍內采集3～5個樣品組成一個樣品。采樣過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棄點。采集距離地表20～50cm深處的B層（淋積層）或者C層（母質層）中的細粒級物質，或者穿過風成砂土覆蓋層進行采樣。野外樣品質量約400g。采樣要求完全參照國內《地球化學普查規范》和《土壤地球化學測量規范》。選擇測試7種元素，即Cu、Pb、Ag、Co、Au、As、Sb，分析測試方法采用電感耦合等離子體質譜分析、原子熒光光譜分析。

3.2地球化學背景值及異常下限確定

由于分析數據中有特高值和特低值，為合理確定異常下限，工作區背景值和異常下限的確定采用迭代剔除法確定，步驟為：計算全區各元素原始數據的平均值（X0）和標準偏差（S0）；按X0-3S0≤X≤X0+3S0條件對特高值和特低值進行剔除，獲得一個新數據集；計算新數據集散的均值（X1）和標準偏差（S1）；按X1-3S1≤X≤X1+3S1條件對新數據集中的特高值與特低值進行剔除，獲得新數據集；如此重復，直到所有離群點數據全部剔除為止；計算新數據集的平均值（X1）和（S1），則X1作為背景值C0，X1+nS1（n根據情況選為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特征（表1）。

3.3地球化學異常圈定

研究區的土壤地球化學測量數據采用距離平方倒數加權法網格化處理，根據異常下限值圈定各元素異常。利用金維軟件對土壤測量指標進行R型聚類分析，采用相關系數及組間連接法，數據標準化采用Z-scores方式，得出聚類分析樹狀圖（圖1）。

圖1　贊比亞西北省13777礦權區土壤測量元素R型聚類分析譜系

由圖1可將元素分為2個組：Cu、Co；Pb、Ag、As、Au、Sb。以單元素異常套合情況、R型聚類分析結果及某些元素相似的地球化學性質為依據，將測區主要成礦元素劃分為Cu-Co和Pb-Ag-As-Au-Sb兩個組合。將兩組元素套合在一起，在全區共圈定出綜合異常11處（圖2）。集中分布在南、北2個區段內。對比區域成礦特征，該區有致礦異常，可能找到變質沉積型銅礦床。

表1　贊比亞西北省13777礦權區土壤測量各元素參數特征

圖2　贊比亞西北省13777礦權區土壤測量組合異常

HC1～HC10號異常：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，二者關系密切共生，但規模不大，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，說明濃集中心不明顯，可能為銅鈷礦化引起的。

HC11號異常：主要為Cu、Co元素組合異常，4個元素套合性非常好，異常規模較大，長軸方向近東西，長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異常評序及篩選

根據異常元素的套合程度、異常元素的相關性、異常面積的大小、濃度分帶等特點，將全區異常評序，并結合地質成礦理論篩選異常。從評序結果看，該區較好的異常為HC11異常，為本區最有找礦前景的異常。

4　重點綜合異常評述

主要對區內HC11異常進行評述。該異常面積約3.75km2，呈不規則的長條狀，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。

統計異常范圍內各元素的含量變化，Cu平均值為×10-6，最高值達到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內巖體和構造線方向一致，為東西向，異常明顯地發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特征，且異常東南端存在北東向航磁異常，異常長3000m、寬2000m，反映深部可能存在磁性較強的地質體。因此，該區深部有望找到與基性—超基性巖有關的礦床。

5　異常查證

為驗證土壤地球化學測量方法的有效性和準確性，2011年對區內典型異常開展了查證工作，通過地質剖面、物探磁法測量、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。現以HC11號異常查證為例進行論述。

HC11號異常面積大，Cu的異常強度高最高值為146×10-6，平均襯度值為1.6。經地表槽探揭露和深部鉆探控制，發現了一條銅礦（化）體。

6　結論與建議

通過土壤地球化學測量圈定的異常，發現了銅礦化（體），說明土壤地球化學測量方法適用于贊比亞西北省區的地球化學景觀條件，圈定的異常準確、有效，且能達到較好的效果。該方法能進一步明確找礦方向，確定找礦靶區，縮小找礦范圍，加快找礦步伐，節省大量人力、物力、財力，可在贊比亞同類地區推廣應用。

［1］應對全球化：全球礦產資源信息系統數據庫建設之八非洲卷：南非、贊比亞［E］.中國地質調查局發展研究中心，2007.

［2］贊比亞銅、金多金屬礦預查2010年度工作報告（西北省：13777礦權區）［R］.吉林省有色金屬地質勘查局六〇二隊，2011.

P632

B

1004-5716（2016）05-0117-04

2015-05-06

江金勝（1968-），男（漢族），安徽冬至人，高級工程師，現從事地質找礦、地質科研工作。