化探異常定量評價及重點異常區驗證
——以山西省陽高縣孫仁堡探區為例

衛倩倩， 靳職斌， 王鶴宇， 李建國， 杜 凱

(山西省地球物理化學勘查院，運城 044000)

0 引言

土壤地球化學找礦是應用土壤地球化學測量來探明土壤中元素的分布情況，總結元素分散和集中的規律，并研究其與礦床表生破壞的關系，通過發現、解釋和評價異常來進行找礦[1-2]。研究表明，土壤地球化學可以指導外圍及區域成礦帶上的礦點或異常分類評價，提高中大比例尺的礦產預測水平，為發現新礦床(體)提供地球化學依據[3-5]。

1 研究區概況

研究區位于山西省陽高縣孫仁堡鄉東約2 km處，面積50 km2。區斷裂構造發育，“陽高破碎帶”呈近東西向橫貫測區中部，該破碎帶以南為第四系黃土覆蓋區，以北為基巖大面積裸露區，主要有Mgn滿洲窯片麻巖(輝長巖)、Egn峨溝片麻巖(英云閃長巖) 、Dgn東馬道溝片麻巖(英云閃長巖)等(圖1)。

1.1 研究區地質及構造特征

根據斷塊學說對山西構造單元的劃分意見，該區位于近東西向華北北緣板內活動帶(Ⅱ級)和林格爾—豐鎮板隆(Ⅲ級)天鎮-陽高塊凸(Ⅳ級)之中。總體看，區內斷裂構造發育，“陽高破碎帶”呈近東西向橫貫測區中部，其余斷裂構造多為“陽高破碎帶”的次級斷裂和分支斷裂。區域上新生界覆蓋較廣泛，基巖主要出露于北部和中西部，而且以太古宙深成侵入巖為主，太古界層僅呈包體產出于太古宙侵入體中，稱陽高表殼巖。預查區北部基巖分布區的巖石以太古代侵入巖為主，偶爾可見中下太古界陽高表殼巖(磁鐵石英巖、二輝片麻巖)以巖基中捕虜體形式存在；預查區南部為第四系較大范圍的覆蓋(圖1)。

1.2 研究區區域成礦特征

研究區域內礦產豐富，礦種較齊全，到目前為止，區內共發現中型金礦一處，小型鉛鋅礦一處，各類礦點11處，除金、鉛、鋅外，尚有銅、銀、鉬、鐵等礦化，這些礦點與中生代巖漿活動密切相關。區內西北部及區外有較大規模的中生代巖體出露，又有十分密集的巖脈分布，在研究區以西數公里的堡子灣中型金礦賦存于中生代二長花崗巖體。該區斷裂構造發育，有中生代巖漿活動和熱液型多金屬礦點分布，成礦條件良好，是隱爆角礫巖型或熱液充填脈、熱液蝕變脈型多金屬成礦的重要找礦靶區。

圖1 研究區區域地質圖Fig.1 Regional geologic map of research area

2 地球化學評價

2.1 樣品采集

研究區共采集了16 289件土壤樣品及1 450件巖石樣品，土壤樣品以1∶10 000的比例，100×20的網度布設于探區陽高破碎帶以北的基巖出露區，以南的第四系黃土覆蓋區未布設樣品。土壤樣品采樣深度在30 cm～50 cm之間，選擇B層及C層土壤，最終篩選粒級為-40目～+80目。在土壤異常較好處，布設了7條巖石化探剖面，采樣點距10 m，在每個采樣點距1/3范圍內，選取5處～8處采取小塊直徑2cm～3cm的同一巖性的新鮮巖塊組成一個樣品。土壤樣品和巖石樣品均分析測試了13種元素含量。

2.2 地球化學特征參數

地球化學特征參數通常包括工作區樣品數和元素最大值、最小值、平均值、標準離差、變異系數、濃集比率、富集系數、礦化系數等。

對其土壤樣品中元素地球化學特征值(表1)進行分析，表中巖石平均值為此次1 450件巖石化探樣品所測各元素平均值。

研究區土壤中元素分異特征為：Au、Ag、Pb、W、Bi、Sb變異系數Cv≥1.5，在土壤中的分布、分配不均衡，離散程度大，分異性強，能富集形成礦異常及強異常，反映了已知的礦床、礦點或礦化點。

表1 山西省陽高縣孫仁堡探區土壤中元素地球化學特征值

Au、Hg含量單位為10-9，其余元素含量單位為10-6；變異系數=標準離差/平均值；富集系數=平均值/巖石平均值；礦化系數=最大值/邊界品位×100

圖2 研究區W、Bi、Cu、Zn、Ag、Au單元素土壤地球化學異常圖Fig.2 Geochemical anomaly diagram of W,Bi,Cu,Zn,Ag,Au single element in soil in study area

此次計算富集系數時，采用的巖石平均值為此次巖石化探各元素含量的平均值，樣品數量偏少，可能不能代表本區的巖石平均值，因此富集系數指標不作為主要參考。研究區Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni的礦化系數K>20%，Ni、W的礦化系數K>10%，9種元素與區內地表出露的已知礦(化)體(點)基本一致，反映了區內的地質礦化特征。

2.3 地球化學異常特征

多元素化探異常中哪一種或幾種元素為成礦元素是異常評價的主要問題之一,能否準確判斷住成員元素成為了關鍵[11-12]。單元素異常圖顯示W、Bi、Cu、Zn、Ag、Au異常強度高，規模大(圖2)。同時分析測試的13種元素中，Au、Cu、W、Ag、Ni、Zn、Pb等7個元素的剔除比率Re≥5%(表1)。一般地，某元素剔除比率Re≥5%，且變異系數Cv≥1，多為成礦元素或強異常元素(Re(%)={(M-N)/M}×100，N為剔除高含量后的樣品數；M為基本樣品數)。因此確定此7種元素為研究區主要成礦元素。

對主要成礦元素的單元素異常圖進行疊加，圈定了綜合異常區(圖3)。對重點綜合異常區進行了編號，對每個異常區的地球化學特征值進行了統計，并建立了單元素地球化學異常指標和綜合地球化學異常指標(圖4、表2)。

HS11綜合地球化學異常元素組合為W、Bi、Zn、Ag、Cu，異常相互套合程度高，局部濃集中心相吻合，單元素地球化學異常指標大，Bc高出Pn,a值均在2倍以上。以上反映地球化學信息強，科學合理，該單元素異常、綜合異常為已知礦異常或推斷礦異常，具有較大找礦意義。

3 重要異常區驗證

以上的土壤化探測量結果顯示，研究區異常主要在中西部和中東部。然而化探異常特別是土壤化探異常往往存在多解性和不確定性，因此有必要對重點區的化探異常進行再次驗證和有效識別，剔除非礦致異常，更進一步縮小有利勘探靶區。

圖3 研究區土壤地球化學綜合異常圖Fig.3 Geochemical synthetical diagram of soil in study area

圖4 研究區HS11綜合異常剖析圖Fig.4 Synthetically anomaly analysis diagram of HS11 in study area

單元素異常號Sa/km2nCmaxXaCaPn,aTBcBc/Pn,aW 140.1034732.510.99.070.932.595.976.42Bi 70.1397019.501.337.941.100.438.597.80Zn 80.054303311641.800.0971524.4445.70Ag 210.033170.940.272.610.0850.204.9758.20Cu 210.0261522476.01.690.04490.700.6815.5

圖5 HS11異常區厚層狀碎裂含礦石英脈Fig.5 Ore-bearing quartz vein which is in thick-layer and cataclastic shapes, in HS11 anomaly region

3.1 地質背景

3.2 巖石化探

在異常區礦脈及圍巖等位置采集了巖石化探樣品，做進一步的化驗分析。32個樣品化驗結果中有10個樣品含量達到礦化(表3)，其中9個樣品中Ag的含量達到邊界品位。9個樣品中Zn達到了邊界品位，4號樣品Zn含量已超過工業位。6個樣品中Bi含量達到邊界品位，其中3號、4號和5號樣品的含量超過工業品位。巖石化探結果表明，土壤化探圈定異常結果可靠，為礦致異常。

3.3 鉆探工程驗證

在HS11綜合異常區內布設一個鉆孔，在孔內100.10 m～104.50 m出現鎢高含量，其中在101.56 m～103.50 m圈定1.94 m厚的鎢工業礦體，三氧化鎢平均品位為0.162%，最高品位0.232%，礦體圍巖為變質輝石正長巖，頂、底板都存在一定的礦化現象，其中頂板100.10 m～101.56 m WO3含量為0.020%，底板103.50 m～104.50 m WO3含量為0.038%，進一步佐證了化探評價的可靠性。

4 結論

1)地質背景是化探異常評價的基礎，因此化探異常評價要與地質背景相結合，化探異常區要有滿足成礦條件的礦源層、控礦構造及熱液侵入等條件。

2)定量評價化探異常的地球化學參數主要有剔除比率、變異系數、濃集比率、富集系數、礦化系數、單元素地球化學異常指標及綜合地球化學異常指標。依據這些指標判斷，研究區主要成礦元素有W、Bi、Ag、Cu、Zn，土壤化探綜合異常集中在工區東南約3.5 km2的局部范圍，形成一個特殊的異常集結部位。

表3 HS11異常區巖石樣品分析結果

3)土壤化探屬于次生暈地球化學測量，在土壤化探圈定異常的基礎之上，需要通過巖石化探、地球物理測量、鉆探工程等方法，進一步識別化探異常的可靠性，排除假異常與非礦致異常。

4)HS11異常相對較復雜，是由多種地質因素所致：從淺部地質情況來看，異常區內分布的多條北北東向的構造破碎蝕變礦化帶和南北向礦化脈是致異常的因素之一；從深部地質情況來講，鉆孔內圈定的WO3礦體和Au、Zn等多金屬礦化，以及與印支期的花崗巖體相關的地質活動等也是致異常的因素之一。