湘东栗山坝矿区土壤地球化学特征及找矿方向

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　　摘  要  在研究栗山坝矿区大地构造背景、地层、岩浆岩、构造等地质特征基础上，分析了土壤地球化学参数特征及成矿元素的相关性，总结了元素分带的组合形式及迁移、富集规律，圈定了土壤地球化学异常晕，认为元素异常严格受北北西断裂向及经东西向断裂蚀变带及地层界线、热液活动、岩脉等因素联合控制。根据土壤异常特征与成矿地质条件圈定了找矿靶区，为该区下一步找矿工作提供有利的信息和找矿方向。
　　关键词   栗山坝矿区;金矿;土壤地球化学
　　中图分类号：P618.51                          文献标识码：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
　　栗山壩矿区大地构造背景位于钦杭成矿带之湖南段湘东北亚段，处于呈反“S”型的钦杭成矿带弧形突起部位（图1）。属湘东金银铜铅锌多金属成矿带，位于浏阳-官庄金成矿带南部，潘家冲复背斜北东翼，处在龙山-白马山-醴陵东西向构造带、浏阳-衡东新华夏系北东向构造带的复合部位，成矿地质条件十分有利。区内已知金属矿产丰富，特别是金矿产，近20多年来在地质找矿上有较大突破，是湘东乃至整个湖南金矿最集中的地区之一[1-3]。
　　1  矿区地质特征
　　湘东潘家冲-官庄地区位于江南隆起带中部幕阜-九岭古隆起（图1），浏阳-醴陵断隆带东缘，是湘东北-赣西“金腰带” 的重要组成部分，经历了多期次构造活动，有大范围花岗闪长岩侵位，导致了以金、铜为主的大规模多金属成矿作用。
　　区域上地层除缺失奥陶系、下泥盆统、中三叠统、中上侏罗统、新第三系外，自中元古界冷家溪群至第四系均有出露，其中冷家溪群和白垩系出露面积最广。区域上岩浆岩发育，从雪峰期至燕山期均有，但以加里东期和印支期最为发育，有酸性、中酸性的侵入岩基、岩株及各类浅成脉岩，层状喷出岩等，总面积约600km2，脉岩发育，脉岩发育是该区域的岩浆活动特色。
　　1.1地层
　　矿区地层主要为大面积出露的中元古界冷家溪群小木坪组和黄浒洞组（图2），冷家溪群地层一般走向北北西（北西），倾向北东东（北东），倾角56°～82°不等，冷家溪群地层各类岩石金背景含量较高，一般可达6～10×10-9，是区内最主要的金矿源层，也是最主要的金矿赋矿层。区内东部出露地层还有的上古生界泥盆系跳马涧组石英砾岩、石英砂砾岩，佘田桥组泥岩、泥灰岩、灰岩，锡矿山组页岩、泥灰岩、砂岩，中生界侏罗系下统石英砂岩，第四系等各岩系。
　　1.2岩浆岩
　　矿区内岩浆岩不太发育，仅在北部出露有燕山晚期攸坞球粒（AA-141Ma，湖南省区域地质志，2017）玄武岩脉，呈北东膨大、南西狭窄的长条状，面积约1km2。岩石呈浅灰色，变余辉绿嵌晶或球颗结构，矿物成分：斜长石60%左右，石英及隐晶质石英5%，透辉石25%，绿泥石5%，方解石5%，微量磁铁矿、黄铁矿、蛇纹石、金红石、次闪石等，岩石受强烈蚀变，球状风化厉害。
　　1.3构造
　　矿区主要发育有北东向、北北西向、北西向及近东西向四组构造。北东向构造有F2、F3、F4、F9等，该组构造为导矿构造，构造规模大，延伸长;北北西向构造有F1、F11、F12、F13，该组构造为主要含矿构造，F1为本区最主要的含矿断裂带;北西向构造有F14、F15、F16，有一定的成矿潜力;近东西向构造有F31，为矿区重要含矿构造，构造内金含量较高，分布不均匀，矿石品位高，矿体厚度大，具有良好的成矿潜力。
　　2  本次研究方法及样品测试 　　在区内开展了1：1万土壤地球化学剖面测量工作，取样线距为400 m，点距20 m，矿化地段适当加密，采样介质为B～C层残坡积物质，样品截取粒度为-10～+60目。根据矿区水系沉积物地球化学特征，结合该区构造控矿成矿特点，共选择Mn、Cu、Zn、Mo、W、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Ag、Au等12个主成矿元素极共伴生元素进行测试。
　　3  土壤地球化学特征
　　3.1元素分布特征
　　3.1.1 元素的分布型式
　　对本区全部土壤样品进行统计，并作元素含量—频数对数直方图（图3）。可见，矿区内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从正态分布，呈单峰分布。其中Cu、Pb、Zn、Mo、Sb、As元素含量对数的分布型式大体呈标准正态分布，W、Au、Bi 、Hg、Ag、Mn元素呈正偏分布形态，离散度大，表明这些元素有非母体来源加入，参与了次生富集成晕作用。
　　3.1.2 相关分析
　　通过元素相关系数的大小，了解元素之间的关系亲疏程度，解释成矿元素的分散、集中规律，以便确定成矿物质基础。为此，通过对Mn、Cu、Zn、Mo、W、Pb、As、Sb、Bi、Hg、Ag、Au元素进行相关分析（表1），发现Au与As的相关系数为0.365， Sb与As的相关系数为0.403，Mn与Zn的相关系数为0.47。可见这些元素相关关系反映了主要成矿元素的次生组合特征，可以作为本区找矿指示元素。
　　3.1.3 聚类分析
　　按照聚类分析原理，对栗山坝矿区1338件样品的12种元素分析数据作标准化变换后，使用SPSS多元统计软件，采用最近邻分类准则，测量间距采用皮尔森相关系数，生成聚类分析系统树图（图4）。系统树图以躺倒树的形式展现了聚类分析的每一次类合并的情况，SPSS自动将各类间的距离映射到0～25之间，可称距离系数，距离系数越小，说明变量之间的相关性越高，反之亦然[5]。依照聚类分析谱系图，取距离系数20为相似性分类指标，可以看出研究区12种微量元素之间可以分为3簇。
　　第一簇Pb、Bi、Hg、Ag：方铅矿是铋、银的重要载体矿物，高温成因的方铅矿中铋和银的含量都比较高。汞与断裂构造有关。也可作为寻找铅银矿的前缘指示元素，同时，也反映出Pb， Zn多金属的成矿与含矿热液沿构造充填作用有关。
　　第二簇As、Sb、Au：为一组低温元素组合，反映Au元素的富集主要与低温热液成矿作用有关，组合异常的出现是矿区寻找金矿床的重要地球化学找矿标志。
　　第三簇Mn、Zn、Cu：该组有一定的相关性，反映其成因复杂，高中温和低温热液阶段均有富集。其富集主要与中基性火山岩有关。
　　3.2土壤地球化学异常特征
　　3.2.1土壤中元素背景值和异常下限的确定
　　本矿区选用迭代法确定地球化学背景值与异常下限，依X+Rσ（其中X代表平均值，σ代表均方差，R代表均方差倍数）逐步剔除超过X±3σ值直至各元素服从正态分布，最终求得各个元素的平均值和均方差。数据分析用统计分析软件SPSS得以完成[6]，本次R值取3，各元素的背景值和异常下限见表2。
　　由表2可知，在矿区土壤层中各元素相对于背景值均有不同程度富集，反映了矿区有利的成矿背景。As、Hg、Sb等元素富集程度较高，具明显迁入特征，是金成矿的良好指示元素，亦说明区内低温热液活动较强，有利于中低温元素成矿。而Cu、Zn、Ag、Mn元素活动性低于Bi、W、Pb、Au、Mo元素，其成礦指示作用较弱。
　　3.2.2土壤地球化学异常特征
　　为客观地反映矿区的元素分布富集规律，选用了算术平均值（X）、标准离差（δ）两个统计参数，以X+δ、X+2δ、X+3δ相应分别勾绘外、中、内三个浓度带（图5）。异常下限（T）由平均值加3倍标准离差求得，各元素晕多呈零星分布，其中Au、As、Sb、W元素异常面积大，场级完整，浓集中心明显，分布于矿区北东部及南西部，异常叠加明显。共圈定Au元素异常23处，异常规模较好有Au-1、Au-5、Au-20等，其中Au-5异常面积约0.15 km2，最高值为227.5×10-9，为背景值的82倍。根据Au、As、Sb等元素异常分布情况，可初步划分两个综合异常区。
　　A-1号综合异常分布于矿区北东部红珠岭-老虎冲一带中元古界冷家溪群小木坪组地层中，出露岩性为硅质粘土板岩，浅变质含砾碎屑杂砂岩，砂质板岩，绢云母板岩，NNW向构造F1与NE向构造F2穿过异常区，形成一定规模的片理化带，蚀变带，硅化、赤铁矿化、粘土化、绿泥石化发育。
　　该异常区呈NNW向条带状展布，形态明显受F1断裂控制，元素组合为Au、As、Sb、W，异常面积0.495 km2，与元素Au有很好的套和性，Au-5、Au-6、Au-7等3处金异常沿着F1呈串珠状分布综合异常区中，包括异常点数26个，异常强度大，Au最高值为227.5×10-9。As、Sb元素异常整体呈现NNW向，与含矿构造F1具有一定的偏移，应为该处地形西高东低影响。
　　B-1号综合异常分布于矿区西南部暖水坡地段中元古界冷家溪群黄浒洞组地层中，出露岩性为深灰绿色硅化绢云母板岩、浅变质碎屑杂砂岩，EW向构造F31与NW向构造F15、F16穿过异常区，形成一定规模的片理化带，蚀变带，硅化、黄铁矿化、粘土化发育。
　　该异常区呈EW向椭圆状展布，形态明显受含矿构造F31与构造F16控制，元素组合为Au、As、Sb、Ag、Pb，异常面积1.14 km2，与元素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处金异常沿着F31上下盘呈串珠状分布综合异常区中，包括异常点数11个，异常强度较大，Au最高值为135.75×10-9。该区构造交错，元素异常分布亦零星杂乱，表现了元素在多期次构造活动运移富集特征。 　　4  异常查证
　　（1）A-1号综合异常
　　经地表踏勘，在红珠岭地段Au-5异常北部F1构造中，发现了含金蚀变碎裂岩带。破碎带宽约2 m，长160 m左右，含矿岩性为硅化赤铁矿化碎裂岩，蚀变以硅化、绢云母化、赤铁矿化为主。载金矿物分布在石英粒间的凝粒状不透明矿物等填隙物中，成分主要为氧化铁质，呈红褐色，含约5%，隐晶状，团粒集合体状，分布砂屑粒间，矿石中还含有石英、电气石、绢云母等。
　　（2）B-1号综合异常
　　根据Au异常分布特征，在含矿构造F31与构造F16交汇部位发现了含金蚀变碎裂岩带。破碎带宽11 m，长80 m左右，含矿岩性为硅化黄铁矿化角砾岩、硅化碎裂岩，构造挤压作用明显，隐晶硅质构造角砾磨圆度高。蚀变以硅化、绢云母化、黄铁矿化为主。载金矿物分布在青灰色圆状-次圆状的隐晶石英角砾中，成分主要为黄铁矿，呈铜黄色，含约5%，星散状分布角砾中，角砾表面呈薄膜状。
　　5  讨论与结论
　　（1）通过相关分析与聚类分析，反映Au元素的富集主要与低温热液成矿作用有关，As、Sb、Au低温元素组合异常的出现是矿区寻找金矿床的重要地球化学找矿标志。
　　（2）土壤中微量元素含量分布特征表明，矿区土壤层中各元素相对于背景值均有不同程度富集，其中低温元素As、Hg、Sb富集程度较高，说明这些元素卷入了成矿作用，反映矿区金找矿前景良好，其中As富集程度且与金的相关系数均最大，为良好的金成矿指示元素。
　　（3）利用Au、As、Sb等元素异常分布，圈定了红珠岭-老虎冲地段和暖水坡地段两个找矿靶区。通过对栗山坝矿区土壤地球化学异常靶区进行工程验证，在异常浓集中心F1构造北段及F31构造中新发现了含金矿脉两条，表明土壤地球化学测量在该区找矿成果显著，化探异常对矿区的下一步找矿工作具较好的指示意义。
　　参考文献/References
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