安徽省欄桿地區土壤地球化學特征及找礦潛力

◎ 湯磊鑫，徐干干，劉清風

安徽省地質礦產勘查局325 地質隊，安徽 淮北 235000

為明確找礦方向、縮小工作區范圍、圈定找礦靶區，研究小組在安徽省欄桿地區開展了1 ∶5 萬土壤地球化學測量工作，并對所測量的Au、Ag、Cu、Co、Pb、Zn、As、Hg、Sb、Cr、Ni、Bi 等12 種元素進行數理統計、成礦潛力分析以及找礦靶區預測，為該地區下一步找礦工作提供有利的地球化學依據。

1 研究區概況

欄桿地區位于安徽省北部，屬安徽省宿州市埇橋區管轄，面積約670 km2。研究區處于黃淮平原腹地，屬淮北平原的一部分，第四系覆蓋區海拔一般在20～50 m，地勢西北高、東南低，平原、丘陵地形地貌，高地有黑峰嶺、青銅山，海拔約210 m，山脈NNE 向及NE 向，基巖裸露區植被不發育。研究區內河流屬淮河水系，由西北向東南流入淮河和洪澤湖。研究區屬于半濕潤季風氣候區，處于亞熱帶和溫暖帶的過渡帶。冬季干寒，夏季多雨，四季分明，土壤肥沃，日照雨水充裕。研究區物產豐富，是小麥、棉花、油料的主要產地，林木資源豐富。

1.1 地 層

研究區內出露的地層主要包括南華系賈園組（Nh1j）、趙圩組（Nh1z）、倪園組（Nh1n）、九頂山組（Nh1jd）、張渠組（Nh2zh）、魏集組（Nh2w），震旦系史家組（Z1sh）及望山組（Z1w），上統金山寨組（Z2j）、溝后組（Z2g），寒武系猴家山組（∈1hj）、昌平組（∈1ch）、饅頭組（∈1m）及毛莊組（∈2m）、徐莊組（∈2x）、張夏組（∈2z）。

侵入巖主要為基性侵入巖，巖體為老寨山巖體，巖性以輝綠巖為主，伴以輝長—輝綠巖。

1.2 構 造

研究區大地構造位置屬華北地臺（Ⅰ級）淮河臺坳（Ⅱ級）淮北陷褶斷帶（Ⅲ級）的靈璧臺穹（Ⅳ級），是Ⅲ級構造單元淮北陷褶斷帶最東邊的一個次級構造單元[1]。中元古代該區屬隆起剝蝕狀態，自晚元古代南華系開始才全面接受地臺相沉積。南華紀、震旦紀和寒武紀形成的大面積穩定的陸表淺海沉積組成了該區地臺蓋層的第一個下構造層[2]。印支運動和燕山早期運動在研究區形成時窯背斜、黑峰嶺—青銅山向斜。蓋層構造變動相對微弱，為NE向和緩開闊背斜及向斜，未見次級褶皺，且伴生的斷裂構造不發育。

1.3 礦產特征

研究區內的礦產以鐵、銅、金、金剛石為主。目前已知礦床有巍山鐵礦，處于時窯背斜西翼、巍山斷裂西側，主要被第四系掩蓋。巍山斷裂對礦體的形成起控制作用。礦體產于輝綠巖脈與望山組灰巖、白云質灰巖及金山寨組含藻灰巖接觸帶及其NW 向的張扭性斷裂中[3]。研究人員在欄桿金山寨組底礫巖中發現金剛石及鎂鋁榴石、鉻透輝石、鉻鐵礦等指示礦物，屬尋找金剛石礦前景有利地區[4]。

2 采樣方法及元素分析

研究小組根據地物、地貌標志，手持移動GPS 定位進行地形圖野外定點。在正式開展工作前，研究小組在研究區內選擇3 個以上控制點（GPS 三級水準點）對GPS 進行校準，定位誤差＜5 m，采樣時保留GPS 航跡。研究小組采用500 m×250 m 網度布設，樣品采集部位為殘坡積層中下部，采樣深度30 cm 以下；在采樣點周圍30 m 范圍內多點采集組合樣（3～5處），采樣重量＞300 g（干燥后）；采用記錄卡編錄，內容包括圖幅名稱、工作地區、采樣位置、樣品成分、地質及地貌特征、采樣點附近出露基巖名稱，以及蝕變、礦化特征、第四系厚度、植被發育等情況。

土壤地球化學樣品分析由安徽省地質礦產勘查局325 地質隊實驗室承擔，共測試土壤樣品2 767 個，土壤地球化學樣品的分析指標為Au、Ag、Cu、Co、Pb、Zn、As、Hg、Sb、Bi、Ni、Cr 等12 種元素的含量。地球化學樣品分析按照《地質礦產實驗室測試質量管理規范》（DZ/T 1030—2006）中的規定進行。為確保分析方法的準確度和精確度，研究小組對研究區土壤進行土壤成分分析標準物質（GSS1—8）測試分析，各項指標質量參數均優于規范所規定的分析方法準確度和精確度的要求。

3 土壤地球化學特征及異常評價

3.1 元素含量特征

通過地球化學參數統計，研究區內未經剔除和逐步剔除±3 倍標準離差后的數據的土壤樣品地球化學參數如表1 所示。其中Au、Ag、Cr、Zn 元素分布不均勻，離散程度較大，可能富集成礦。Au 元素變異系數＞0.5，為弱變異型；Hg 元素變異系數＞1，為變異型。

一般來說，成礦作用總是出現在地質構造復雜、地質作用多次疊加的地區。因此，不服從正態分布的地質體才具有找礦前景。其中，Sb、Hg、Bi、Ni、Pb 元素基本符合正態分布，顯示為單一地球化學作用；Zn、As、Cu、Au、Ag 元素顯示正偏分布，這表明可能存在后期礦化原因（見圖1）。

圖1 研究區元素概率分布直方圖

3.2 元素組合特征

研究小組以12 種元素為變量，進行R 型因子分析，選取元素含量對數值為變量，計算得出KMO 值為0.7。選取公因子方差累計貢獻＞80%的因子作方差極大正交旋轉，確定各因子的元素組合；同時，結合研究區的地質特征，進行元素共生組合的特征研究，結果顯示，研究區內元素Cu﹣Co、Co﹣Ni﹣Cu、Co﹣Cr﹣Ni 的相關性較好，其他元素的相關性一般（見表2）。

研究小組選取7 個因子（對所有變量的方差總貢獻占80%）進行R 型因子分析，結果表明：F1 因子為Ni、Cu、Co、Cr、Zn 元素組合，主要反映為有基性巖分布；F2 因子為Ag、Au、Zn 元素組合，反映為Ag、Au 元素及伴生元素組合；F3 因子為Pb、Au 元素組合，反映為熱液型鉛礦化；F4、F5、F6、F7 為As、Hg、As、Bi 元素的獨立因子，地質意義不明（見表3）。

3.3 地球化學異常分析

研究小組根據土壤樣品元素地球化學參數值（見表1），計算理論異常下限值（異常下限值=算術平均值＋2×離差），再結合研究區數據結構特征及地球化學特征確定各元素異常下限，并將其劃分為外、中、內3 個濃度分帶（見表4）。

表1 土壤測量地球化學參數表

表2 研究區元素相關系數表

表3 R 型因子分析表

表4 各元素異常下限及分帶表

3.3.1 單元素異常

通過對土壤地球化學測量樣品的數理統計，研究小組圈定Au、Cu、Pb、Zn、Ag 等12種元素異常，Au、Cu、Zn、Ag、As、Cr 元素具有明顯的濃集中心，Pb、Sb、Co、Ni、Bi、Hg 元素異常僅零星分布。其中，Au 元素異常濃度最大值為18.6×10-9，異常圍繞青銅山周邊分布；Cu 元素異常在研究區內整體呈EN 向條帶狀分布，有大面積異常濃集中心，異常濃度最大值為121×10-6，異常主要沿輝綠巖出露地層分布；Zn 元素異常與Cu 元素異常走向一致，且套合良好，有大面積異常濃集中心，有單點高值存在，異常濃度最大值為614×10-6，異常位于老寨山附近，呈不規則狀展布，異常濃度具有外、中帶，分帶清晰；Ag 元素異常分布在黑峰嶺—青銅山一帶，呈NE 向散點狀，近似等距離分布；Co 元素異常主要位于老寨山—貓頭山—九頂山一帶，呈明顯的NE 向條帶狀分布；Cr 元素異常具有外、中2 個濃度帶，異常濃度最大值為561×10-6，面積約為1.2 km2，分布形式與Co 元素一致；Ni 元素異常濃度最大值為170.88×10-6，主要位于輝綠巖體出露區，部分位于輝綠巖體與第四系接觸帶上。

綜上所述，在異常區的中部貓頭山—老寨山一帶，有明顯的Cu、Cr、Ni 3 種元素的異常，各元素的異常濃度最大值出現的部位雖不完全一致，但其形成異常的范圍都在老寨山輝綠巖床或輝綠巖脈的中心或兩側。各元素異常一般呈NE 向延伸，與輝綠巖床（或巖脈）的走向一致。其中，Cr、Ni 2 種元素暈的生成與輝綠巖有直接關系，Cu 元素異常出現于輝綠巖與望山組灰巖接觸帶上，這可能與輝綠巖及其后期含礦熱液的礦化作用有關。

3.3.2 組合異常特征

研究小組利用化探一體化軟件分析，篩選并圈定了4 處組合異常，編制了研究區元素的組合異常圖。

（1）AS1 是以Cu、Cr、Ni 元素為主的組合異常。AS1 組合異常主要位于貓頭山—九頂山一帶范圍內，出露地層為震旦系望山組及第四系地層，輝綠巖脈接觸帶附近巖體非常發育。異常面積約27 km2，呈帶狀分布，NE 走向。異常組合元素有Au﹣Cu﹣Pb﹣Zn﹣Ag﹣As﹣Sb﹣Co﹣Cr﹣Ni，Au、Cu、Cr、Zn、Ni 元素異常有外、中2 個濃度帶，其他元素只有外帶，Au、Pb、Bi 元素異常只見零星分布（見圖2）。Cu、Co、Cr、Ni 元素異常封閉，異常濃度最大值分別為120.58×10-6、53.13×10-6、355.06×10-6、170.88×10-6，異常套合好，呈明顯的帶狀分布，NE 走向。Cu 元素與Zn 元素局部異常濃集中心一致，這可能與不同地層接觸帶有關。

圖2 AS1 異常特征圖

（2）AS2 是以Cu、Cr、Ni 元素為主的組合異常。AS2 組合異常主要分布在老寨山附近，出露地層為饅頭組、溝后組、望山組及第四系地層，巖性主要為白云質灰巖、泥質條帶灰巖、石英砂巖、粉砂質頁巖，NE 向的輝綠巖脈非常發育。組合異常面積約11.7 km2，呈帶狀分布，NW 走向。異常組合元素有Au﹣Cu﹣Zn﹣Ag﹣As﹣Sb﹣Co﹣Cr﹣Ni，各元素異常封閉，組合異常近SN 走向。以Cu 元素異常面積最大，Cu、Zn、Cr、Ni 元素異常，出現外、中2 個濃度帶，Co 元素只有外濃度帶，其他元素異常只見零星分布（見圖3）。Cu、Co、Cr、Ni 元素異常套合好，有明顯的濃集中心；Cu元素與Zn 元素異常一致。Cu、Zn、Cr、Ni 元素的異常濃度最大值分別為122.689×10-6、222.09×10-6、360.75×10-6、143.75×10-6，這可能與不同地層接觸帶有關。

圖3 AS2 組合異常剖析圖

（3）AS3 是以Au、As 元素為主的組合異常。AS3 組合異常主要分布在小紅山—茅山一帶，出露南華系下統倪園組、趙圩組、賈園組及第四系地層，并有NE 向正長斑巖脈及輝綠巖脈出露。Ag 元素與Au、As、Sb 元素異常套合部分主要位于南華系下統倪園組下段與趙圩組接觸帶上；Au、As、Sb 元素異常套合部分位于南華系下統賈園組與第四系地層接觸帶上。組合異常面積約10 km2，異常組合元素有Au﹣Cu﹣Pb﹣Zn﹣Ag﹣As﹣Sb﹣Co，只有Ag、As元素異常有外、中2 個濃度帶，且中帶較小；其他元素異常只有外帶，且Cu、Pb、Zn、Co 元素異常僅零星分布；As 元素異常分布最廣。Au、As、Sb 元素異常局部套合較好，Ag元素異常與Au、As、Sb 元素也有部分套合，且Au、Sb、Ag 元素異常封閉。AS3 組合異常呈不規則狀分布，整體走向NNE（見圖4）。Au、Ag、As 元素的異常濃度最大值分別為8.16×10-9、231×10-9、22.2×10-6，這可能與不同地層接觸帶及正長斑巖脈相關。

圖4 AS3 組合異常剖析圖

（4）AS4 是以Cu、Zn 元素為主的組合異常。AS4 組合異常分布在金山寨附近，出露寒武系下統饅頭組、昌平組、猴家山組、溝后組、金山寨組、望山組、史家組及第四系地層，巖性主要為灰巖、白云質含藻灰巖、灰質白云巖、鈣質頁巖及鈣質粉砂巖、粉砂質頁巖、泥質條帶灰巖及第四系地層粉質黏土；NW—NE向輝綠巖脈非常發育，金山寨平移斷層位于該異常中心部位。組合異常面積約5.3 km2，呈帶狀分布且封閉，NW 走向。異常組合元素有Au﹣Cu﹣Zn﹣Ag﹣Sb﹣Bi﹣Co。只有Cu元素出現外、中2 個濃度帶，其他元素異常只有外帶，且Sb、Bi 元素異常零星分布（見圖5）。Cu、Zn 元素異常套合好，異常濃度最大值分別為139.8×10-6、196.875×10-6，這可能與不同地層接觸帶及斷層有關。

圖5 AS4 組合異常剖析圖

4 成礦潛力分析

研究區內生礦產的形成與分布規律主要受構造體系控制[5]，弧形構造為研究區主要的控礦構造。含礦巖漿以構造體系為前提的侵入活動及圍巖是內生礦產形成的直接因素[6]。含礦巖漿的侵入時期及與其相聯系的成礦時期，與構造體系的生成過程密切相關。2 組斷裂的交匯處是研究區找礦的重點地段，成因多為高中溫熱液型。

各種內生金屬礦產的形成，往往與一定時期、一定類型的侵入巖有關[7]。老寨山巖體附近礦化與斷裂關系密切，礦化多在壓性、壓扭性斷裂與EW 向張扭性斷裂交匯處。另外，AS2 區土壤地球化學金屬量Ti、Co、Cu 元素異常和重砂鈷礦異常的反應，可作為Ti、Fe、Cu 元素的找礦靶區。

地層對礦化的控制，其實質是由巖性決定的，圍巖的理化性質不同，對不同成因的礦床控礦作用不同，理化性質對礦液的交代沉淀起著重要作用，利于形成接觸交代型多金屬礦床[8]。青銅山地區地層富含Mg、Ca 質碳酸鹽巖，在巖漿和構造條件下，圍巖裂隙發育，有利于礦液充填交代。在圍巖與巖體的接觸帶上，局部見石榴石矽卡巖或矽卡巖化白云質灰巖。結合AS3 區土壤地球化學Au、Cu 元素異常，Au﹣As﹣Ni 元素組合異常，可作為Au、Cu 元素的找礦靶區。

5 結 語

（1）研究小組通過分析土壤地球化學測量樣品的數理統計結果，圈定了Au、Cu、Pb、Zn、Ag 等12 種元素異常，異常分布與研究區內地質條件吻合較好，Au、Cu、Zn、Ag、As、Cr 元素具有明顯的濃集中心。

（2）研究區內元素共生組合的特征研究結果顯示，研究區內元素Cu﹣Co、Co﹣Ni﹣Cu、Co﹣Cr﹣Ni 相關性較好，濃度分帶清晰，具有多個濃集中心，分布面積較廣，規模較大，各單元素異常之間套合較好，具有較好的找礦前景。

（3）研究小組根據土壤測量數據結果，篩選并圈定了4 處組合異常，綜合研究區成礦地質背景、元素異常特征、成礦物質來源等特征劃定老寨山、青銅山2 處靶區，其中老寨山地區，具備較好的Cu、Fe、Ti 多金屬找礦前景；青銅山地區具備較好的Au、Cu 找礦前景。