湘東栗山壩礦區土壤地球化學特征及找礦方向

朱成生 蔡富成 李竹溢 達柯培 劉韌

摘 ?要 ?在研究栗山壩礦區大地構造背景、地層、巖漿巖、構造等地質特征基礎上，分析了土壤地球化學參數特征及成礦元素的相關性，總結了元素分帶的組合形式及遷移、富集規律，圈定了土壤地球化學異常暈，認為元素異常嚴格受北北西斷裂向及經東西向斷裂蝕變帶及地層界線、熱液活動、巖脈等因素聯合控制。根據土壤異常特征與成礦地質條件圈定了找礦靶區，為該區下一步找礦工作提供有利的信息和找礦方向。

關鍵詞 ? 栗山壩礦區;金礦;土壤地球化學

中圖分類號：P618.51 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract ： Based on the study of geological characteristics such as tectonic background， strata， magmatic rocks and structures in the Lishanba mining area， the characteristics of soil geochemical parameters and the correlation of ore-forming elements are analyzed， and the combination form， migration and enrichment law of elements are summarized. The anomalous halo of soil geochemistry is delineated， and it is considered that the element anomaly is strictly controlled by the alteration zone and stratigraphic boundary of NNW fault and through EW fault， hydrothermal activity， vein and other factors.According to the abnormal characteristics of soil and metallogenic geological conditions， the prospecting target area is delineated， which provides favorable information and prospecting direction for the next prospecting work in this area.

Keywords： Lishanba mining area; gold mine;soil geochemistry

0 ?引言

栗山壩礦區大地構造背景位于欽杭成礦帶之湖南段湘東北亞段，處于呈反“S”型的欽杭成礦帶弧形突起部位（圖1）。屬湘東金銀銅鉛鋅多金屬成礦帶，位于瀏陽-官莊金成礦帶南部，潘家沖復背斜北東翼，處在龍山-白馬山-醴陵東西向構造帶、瀏陽-衡東新華夏系北東向構造帶的復合部位，成礦地質條件十分有利。區內已知金屬礦產豐富，特別是金礦產，近20多年來在地質找礦上有較大突破，是湘東乃至整個湖南金礦最集中的地區之一[1-3]。

1 ?礦區地質特征

湘東潘家沖-官莊地區位于江南隆起帶中部幕阜-九嶺古隆起（圖1），瀏陽-醴陵斷隆帶東緣，是湘東北-贛西“金腰帶” 的重要組成部分，經歷了多期次構造活動，有大范圍花崗閃長巖侵位，導致了以金、銅為主的大規模多金屬成礦作用。

區域上地層除缺失奧陶系、下泥盆統、中三疊統、中上侏羅統、新第三系外，自中元古界冷家溪群至第四系均有出露，其中冷家溪群和白堊系出露面積最廣。區域上巖漿巖發育，從雪峰期至燕山期均有，但以加里東期和印支期最為發育，有酸性、中酸性的侵入巖基、巖株及各類淺成脈巖，層狀噴出巖等，總面積約600km2，脈巖發育，脈巖發育是該區域的巖漿活動特色。

1.1地層

礦區地層主要為大面積出露的中元古界冷家溪群小木坪組和黃滸洞組（圖2），冷家溪群地層一般走向北北西（北西），傾向北東東（北東），傾角56°～82°不等，冷家溪群地層各類巖石金背景含量較高，一般可達6～10×10-9，是區內最主要的金礦源層，也是最主要的金礦賦礦層。區內東部出露地層還有的上古生界泥盆系跳馬澗組石英礫巖、石英砂礫巖，佘田橋組泥巖、泥灰巖、灰巖，錫礦山組頁巖、泥灰巖、砂巖，中生界侏羅系下統石英砂巖，第四系等各巖系。

1.2巖漿巖

礦區內巖漿巖不太發育，僅在北部出露有燕山晚期攸塢球粒（AA-141Ma，湖南省區域地質志，2017）玄武巖脈，呈北東膨大、南西狹窄的長條狀，面積約1km2。巖石呈淺灰色，變余輝綠嵌晶或球顆結構，礦物成分：斜長石60%左右，石英及隱晶質石英5%，透輝石25%，綠泥石5%，方解石5%，微量磁鐵礦、黃鐵礦、蛇紋石、金紅石、次閃石等，巖石受強烈蝕變，球狀風化厲害。

1.3構造

礦區主要發育有北東向、北北西向、北西向及近東西向四組構造。北東向構造有F2、F3、F4、F9等，該組構造為導礦構造，構造規模大，延伸長;北北西向構造有F1、F11、F12、F13，該組構造為主要含礦構造，F1為本區最主要的含礦斷裂帶;北西向構造有F14、F15、F16，有一定的成礦潛力;近東西向構造有F31，為礦區重要含礦構造，構造內金含量較高，分布不均勻，礦石品位高，礦體厚度大，具有良好的成礦潛力。

2 ?本次研究方法及樣品測試

在區內開展了1：1萬土壤地球化學剖面測量工作，取樣線距為400 m，點距20 m，礦化地段適當加密，采樣介質為B～C層殘坡積物質，樣品截取粒度為-10～+60目。根據礦區水系沉積物地球化學特征，結合該區構造控礦成礦特點，共選擇Mn、Cu、Zn、Mo、W、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Ag、Au等12個主成礦元素極共伴生元素進行測試。

3 ?土壤地球化學特征

3.1元素分布特征

3.1.1 元素的分布型式

對本區全部土壤樣品進行統計，并作元素含量—頻數對數直方圖（圖3）。可見，礦區內Cu、Pb、Zn、Mo、Sb、As、W、Au、Bi 、Hg、Ag、Mn元素含量的分布型式均近似服從正態分布，呈單峰分布。其中Cu、Pb、Zn、Mo、Sb、As元素含量對數的分布型式大體呈標準正態分布，W、Au、Bi 、Hg、Ag、Mn元素呈正偏分布形態，離散度大，表明這些元素有非母體來源加入，參與了次生富集成暈作用。

3.1.2 相關分析

通過元素相關系數的大小，了解元素之間的關系親疏程度，解釋成礦元素的分散、集中規律，以便確定成礦物質基礎。為此，通過對Mn、Cu、Zn、Mo、W、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Ag、Au元素進行相關分析（表1），發現Au與As的相關系數為0.365， Sb與As的相關系數為0.403，Mn與Zn的相關系數為0.47。可見這些元素相關關系反映了主要成礦元素的次生組合特征，可以作為本區找礦指示元素。

3.1.3 聚類分析

按照聚類分析原理，對栗山壩礦區1338件樣品的12種元素分析數據作標準化變換后，使用SPSS多元統計軟件，采用最近鄰分類準則，測量間距采用皮爾森相關系數，生成聚類分析系統樹圖（圖4）。系統樹圖以躺倒樹的形式展現了聚類分析的每一次類合并的情況，SPSS自動將各類間的距離映射到0～25之間，可稱距離系數，距離系數越小，說明變量之間的相關性越高，反之亦然[5]。依照聚類分析譜系圖，取距離系數20為相似性分類指標，可以看出研究區12種微量元素之間可以分為3簇。

第一簇Pb、Bi、Hg、Ag：方鉛礦是鉍、銀的重要載體礦物，高溫成因的方鉛礦中鉍和銀的含量都比較高。汞與斷裂構造有關。也可作為尋找鉛銀礦的前緣指示元素，同時，也反映出Pb， Zn多金屬的成礦與含礦熱液沿構造充填作用有關。

第二簇As、Sb、Au：為一組低溫元素組合，反映Au元素的富集主要與低溫熱液成礦作用有關，組合異常的出現是礦區尋找金礦床的重要地球化學找礦標志。

第三簇Mn、Zn、Cu：該組有一定的相關性，反映其成因復雜，高中溫和低溫熱液階段均有富集。其富集主要與中基性火山巖有關。

3.2土壤地球化學異常特征

3.2.1土壤中元素背景值和異常下限的確定

本礦區選用迭代法確定地球化學背景值與異常下限，依X+Rσ（其中X代表平均值，σ代表均方差，R代表均方差倍數）逐步剔除超過X±3σ值直至各元素服從正態分布，最終求得各個元素的平均值和均方差。數據分析用統計分析軟件SPSS得以完成[6]，本次R值取3，各元素的背景值和異常下限見表2。

由表2可知，在礦區土壤層中各元素相對于背景值均有不同程度富集，反映了礦區有利的成礦背景。As、Hg、Sb等元素富集程度較高，具明顯遷入特征，是金成礦的良好指示元素，亦說明區內低溫熱液活動較強，有利于中低溫元素成礦。而Cu、Zn、Ag、Mn元素活動性低于Bi、W、Pb、Au、Mo元素，其成礦指示作用較弱。

3.2.2土壤地球化學異常特征

為客觀地反映礦區的元素分布富集規律，選用了算術平均值（X）、標準離差（δ）兩個統計參數，以X+δ、X+2δ、X+3δ相應分別勾繪外、中、內三個濃度帶（圖5）。異常下限（T）由平均值加3倍標準離差求得，各元素暈多呈零星分布，其中Au、As、Sb、W元素異常面積大，場級完整，濃集中心明顯，分布于礦區北東部及南西部，異常疊加明顯。共圈定Au元素異常23處，異常規模較好有Au-1、Au-5、Au-20等，其中Au-5異常面積約0.15 km2，最高值為227.5×10-9，為背景值的82倍。根據Au、As、Sb等元素異常分布情況，可初步劃分兩個綜合異常區。

A-1號綜合異常分布于礦區北東部紅珠嶺-老虎沖一帶中元古界冷家溪群小木坪組地層中，出露巖性為硅質粘土板巖，淺變質含礫碎屑雜砂巖，砂質板巖，絹云母板巖，NNW向構造F1與NE向構造F2穿過異常區，形成一定規模的片理化帶，蝕變帶，硅化、赤鐵礦化、粘土化、綠泥石化發育。

該異常區呈NNW向條帶狀展布，形態明顯受F1斷裂控制，元素組合為Au、As、Sb、W，異常面積0.495 km2，與元素Au有很好的套和性，Au-5、Au-6、Au-7等3處金異常沿著F1呈串珠狀分布綜合異常區中，包括異常點數26個，異常強度大，Au最高值為227.5×10-9。As、Sb元素異常整體呈現NNW向，與含礦構造F1具有一定的偏移，應為該處地形西高東低影響。

B-1號綜合異常分布于礦區西南部暖水坡地段中元古界冷家溪群黃滸洞組地層中，出露巖性為深灰綠色硅化絹云母板巖、淺變質碎屑雜砂巖，EW向構造F31與NW向構造F15、F16穿過異常區，形成一定規模的片理化帶，蝕變帶，硅化、黃鐵礦化、粘土化發育。

該異常區呈EW向橢圓狀展布，形態明顯受含礦構造F31與構造F16控制，元素組合為Au、As、Sb、Ag、Pb，異常面積1.14 km2，與元素Au、As有很好的套和性，元素Sb略向南偏移。Au-20、Au-21、Au-22、Au-23等4處金異常沿著F31上下盤呈串珠狀分布綜合異常區中，包括異常點數11個，異常強度較大，Au最高值為135.75×10-9。該區構造交錯，元素異常分布亦零星雜亂，表現了元素在多期次構造活動運移富集特征。

4 ?異常查證

（1）A-1號綜合異常

經地表踏勘，在紅珠嶺地段Au-5異常北部F1構造中，發現了含金蝕變碎裂巖帶。破碎帶寬約2 m，長160 m左右，含礦巖性為硅化赤鐵礦化碎裂巖，蝕變以硅化、絹云母化、赤鐵礦化為主。載金礦物分布在石英粒間的凝粒狀不透明礦物等填隙物中，成分主要為氧化鐵質，呈紅褐色，含約5%，隱晶狀，團粒集合體狀，分布砂屑粒間，礦石中還含有石英、電氣石、絹云母等。

（2）B-1號綜合異常

根據Au異常分布特征，在含礦構造F31與構造F16交匯部位發現了含金蝕變碎裂巖帶。破碎帶寬11 m，長80 m左右，含礦巖性為硅化黃鐵礦化角礫巖、硅化碎裂巖，構造擠壓作用明顯，隱晶硅質構造角礫磨圓度高。蝕變以硅化、絹云母化、黃鐵礦化為主。載金礦物分布在青灰色圓狀-次圓狀的隱晶石英角礫中，成分主要為黃鐵礦，呈銅黃色，含約5%，星散狀分布角礫中，角礫表面呈薄膜狀。

5 ?討論與結論

（1）通過相關分析與聚類分析，反映Au元素的富集主要與低溫熱液成礦作用有關，As、Sb、Au低溫元素組合異常的出現是礦區尋找金礦床的重要地球化學找礦標志。

（2）土壤中微量元素含量分布特征表明，礦區土壤層中各元素相對于背景值均有不同程度富集，其中低溫元素As、Hg、Sb富集程度較高，說明這些元素卷入了成礦作用，反映礦區金找礦前景良好，其中As富集程度且與金的相關系數均最大，為良好的金成礦指示元素。

（3）利用Au、As、Sb等元素異常分布，圈定了紅珠嶺-老虎沖地段和暖水坡地段兩個找礦靶區。通過對栗山壩礦區土壤地球化學異常靶區進行工程驗證，在異常濃集中心F1構造北段及F31構造中新發現了含金礦脈兩條，表明土壤地球化學測量在該區找礦成果顯著，化探異常對礦區的下一步找礦工作具較好的指示意義。

參考文獻/References

[1] ?劉育，張良，孫思辰，綦鵬，吳勝剛，高磊.湘東北楊山莊金礦床流體成礦機制[J].巖石學報，2017，33（07）：2273-2284.

[2] ?許德如，鄒鳳輝，寧鈞陶，鄧騰，王智琳，陳根文，張建嶺，董國軍.湘東北地區地質構造演化與成礦響應探討[J].巖石學報，2017，33（03）：695-715.

[3] ?彭軼，吳湘濱.湘東北金礦成礦規律及找礦模式[J].國土資源導刊，2017，14（04）：32-39.

[4] ?陳愛清，唐攀科，李國武，邢萬里.湖南沃溪Au-Sb-W礦床中黑鎢礦族礦物特征及其對礦床成因的指示[J].高校地質學報，2014，20（02）：213-221.

[5] ?劉波，喬寶成，姜治民等.阿榮旗謝永貴家庭農場一帶土壤化探的數學地質異常提取[J].礦床地質，2013.32（6）：1300-1307.

[6] ?何曉群.多元統計分析[M].北京：中國人民大學出版社，2004：167-168.

[7] ?遲清華，鄢明.才應用地球化學元素豐度數據手冊[M].北京：地質出版社，2007：140-142.