江苏溧水胡家店地区土壤地球化学特征及找矿预测
陈冬1, 梁树能2,3
1.江苏省地质调查研究院,江苏 南京 210018
2.中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083
3.国土资源部航空地球物理与遥感地质重点实验室,北京 100083

作者简介: 陈冬(1984-),男,2009年毕业于吉林大学,获硕士学位,工程师,现主要从事矿产勘查工作。

摘要

总结了胡家店地区的地质特征,并对该区1∶1万土壤地球化学测量元素含量特征及元素组合特征进行了细致研究,认为该区Au、Ag、Cu、Pb、As、Mo、Hg等地球化学异常显示明显,其中Au、Ag、Cu、Mo是找寻金矿的土壤地球化学指示元素。Au、Ag、Cu、Mo异常强度大、分带好、浓集中心和峰值明显,异常范围受测区内张性构造破碎带及闪长玢岩小岩株或小岩脉等控制。在该区圈定出H-1~H-8八处组合异常,其中H-1~H-4四处组合异常的地质成矿条件优越,各单元素异常内带规模大、强度高,浓集中心和峰值明显,异常叠合程度好,Au、Cu异常浓集中心较吻合,具较好的金矿找矿前景。对H-1组合异常开展了槽探查证工作,新发现2条金矿脉,平均品位(2.03~2.37)×10-6。结合测区地质成矿条件和土壤地球化学异常特征,初步总结了胡家店地区金矿找矿标志,并圈定出测区西北部西寨山—龙宫山一带为金矿找矿靶区,为该区进一步找矿提供指导。

关键词: 土壤地区化学特征; 异常评价; 找矿预测; 胡家店地区; 江苏
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)04-0715-07
Soil geochemical characteristics and prospecting prediction of the Hujiadian area in Lishui, Jiangsu Province
CHEN Dong1, LIANG Shu-Neng2,3
1. Geological Survey of Jiangsu Province, Nanjing 210018, China
2. China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083, China
3. Ministry of Land and Resources Key Laboratory of Airborne Geophysics and Remote Sensing Geology, Beijing 100083, China
Abstract

This paper summarized geological features, geochemical characteristics and element composition of soil survey data on the scale of 1∶10 000 in Hujiadian area. It is shown that there exist high intensity, good zonation and obvious concentration centers of such anomalous elements as Au, Ag, Cu, Mo associated with gold deposits. The range of anomalies is spatially coincident well with tensile structural fracture zone and diorite-porphyrite vein rock in the study area. 8 combined anomalies (H-1~H-8) were delineated, of which H-1~H-4 have good metallogenic geological conditions and anomalous features and hence show favorable prospecting potential for gold. Trenches were constructed for H-1 combined anomaly, and two gold veins were found with grade (2.03~2.37) ×10-6 Prospecting criteria for gold were summarized according to metallogenic geological conditions and geochemical anomalous features in Hujiadian area. A prospecting target area for gold deposit was delineated along Zhaishan-Longgongshan zone in the northwest of the study area. Thus, Hujiadian provides a case for the exploration of gold in Jiangsu Province.

Keyword: soil geochemical characteristics; anomaly evaluation; prospecting prediction; Lishui area; Jiangsu

长江中下游成矿带中的溧水火山岩盆地一直以来都是江苏省找矿的重点靶区[1], 其内生的铁、铜、金、锶等矿产主要产于盆地北部、东部和南部的火山岩及次火山岩分布区, 而盆地西部的火山岩基底地层出露区目前仅发现个别矽卡岩型铜矿床(点), 如獾子洞小型铜矿床, 且铜矿床(点)均赋存在闪长玢岩与西横山组的钙质砾岩、钙质砂砾岩接触带及其附近[2]。近年来随着地质工作的深入, 在西部基底地层区发现了一处构造蚀变岩型小型金矿床(燕子口金矿)及多处金矿点, 拓宽了溧水地区金矿找矿方向。但是此类金矿床(点)具有矿体规模小, 厚度变化大, 矿体连续性差, 矿化不均匀等特征[3], 因此土壤化探在勘查过程中发挥了重要作用 47。笔者通过对溧水胡家店地区的土壤地球化学研究, 提出寻找该类金矿的地球化学找矿标志, 并圈定出找矿靶区, 旨为该区今后寻找金矿提供理论依据。

测区地质背景

测区出露地层由老到新依次为侏罗系中统朱村组(J2z)、陡山组(J2d)和侏罗系上统西横山组(J3x)(图1)。朱村组按岩性组合可分为五个岩性段, 本区仅出露三至五段, 其主要岩性为紫红色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹黄褐色细— 中粒长石石英砂岩, 为一套粉砂岩— 泥岩夹砂岩建造。陡山组按岩性组合可分为上下两个岩性段, 本区主要出露陡山组上段, 其岩性主要为灰白— 紫红色中粗粒长石石英砂岩, 底部见粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩与长石石英砂岩呈韵律互层, 局部含泥炭和煤线。西横山组按岩性组合可分为上下两个岩性段, 在本区均有出露, 其上段岩性主要为黄褐— 灰白色砂岩、紫红— 深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩和凝灰岩; 下段岩性主要为灰— 紫灰色钙质砾岩夹紫红色钙泥质粉砂岩、钙质砂岩、泥灰岩。

图1 胡家店地区地质简要

测区内褶皱构造不发育, 以断裂构造为主, 主要发育近EW向、NW向两组。近EW向断裂长100~700 m, 宽0.55~9.64 m不等, 走向80~100° , 倾向南, 倾角较陡, 集中于75~85° 。断裂沿走向见分支、局部膨大和收缩等现象, 性质为张性正断层。NW向断裂长70~200 m, 宽1.20~3.50 m, 走向315~330° , 倾向北东, 倾角65~75° , 断裂性质亦为张性正断层。两组断裂内均普遍发育褐铁矿化、赤铁矿化构造角砾岩, 与围岩界线清晰, 且测区内、外已知金矿(化)脉均赋存在这两组断裂中, 产状及规模均严格受断裂控制。这两组断裂亦是测区内金矿的地质找矿标志[2, 3]。测区内火山— 岩浆活动较弱, 主要发育燕山早期闪长玢岩, 呈小岩株和小岩脉的形式产出, 受断裂构造控制。该类闪长玢岩形成于溧水火山岩盆地龙王山火山旋回早期, 富集Cu、Pb、Sr、Ba等, 是溧水盆地铁、铜、锶等矿产的成矿母岩[15], 且与区内金矿化关系较密切 13。如测区外围已发现的燕子口金矿, 虽矿体均产于张性构造破碎带中, 但矿体附近均见闪长玢岩小岩株或小岩脉产出; 而远离闪长玢岩出露的构造破碎带, 其含矿性差或无矿化现象。因此可以看出, 闪长玢岩与本区金矿成因关系密切, 亦是测区内金矿的地质找矿标志[9]

2 土壤地球化学研究
2.1 样品采集、加工和测试

采用100 m× 40 m网格进行土壤地球化学取样, 取样对象为土壤B层, 取样深度30~40 cm, 以 1 m2内多坑法采样组合成单样, 共采集土壤样品8 584件。所有样品晒干过20目筛送国土资源部南京矿产监督检测中心, 定量分析Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Mo、Hg共8种元素。测试结果经重复样分析检验, 相对偏差均在允许范围内, 分析数据真实、可信。

2.2 元素含量特征

土壤8种元素的分析结果列于表1。由表可见, Au、Cu、Hg的变异系数分别为4.04、1.12和 6.17, 均大于1, 表明Au、Cu、Hg含量在测区内分布不均匀, 有利于成矿, 尤其是Au、Hg。Au、Ag、Pb、As、Mo、Hg的富集系数分别为2.90、1.27、1.64、3.98、1.26和17.14, 均大于1, 表明样品中上述元素的含量高于背景值, 是测区内的富集元素, 且Au、As、Hg富集系数较大, 为主要富集元素。综合元素变异系数和富集系数特征认为, Au、Ag、Cu、Pb、As、Mo、Hg等的地球化学成矿条件较好, 在测区内易于成矿。

表1 胡家店地区土壤地球化学测量参数统计
2.3 元素组合分析

在地质找矿工作中常利用元素之间的相关系数来区分各元素与主成矿元素的亲疏程度, 以便确定地球化学指标。

运用SPSS统计分析软件对土壤地球化学原始数据进行相关性分析[10], 得出元素相关矩阵(表2)。由于本次工作以找金矿为主要目的, 所以主要讨论Au与其他元素的相关性。可以看出, Au与Ag、As、Cu、Mo、Pb、Zn等呈正相关关系, 其中Au与Ag、Cu相关性较高, 与Hg相关性较差。

表2 胡家店地区土壤地球化学数据相关系数矩阵

为了进一步了解不同元素之间地球化学行为的相似性, 对土壤地球化学数据进行R型聚类分析, 得出聚类分析谱系(图2)。可以看出, 在相关系数r> 0.3时, 可将8种元素分成3类: Au、Ag、Cu、Mo; As、Pb、Zn; Hg。这3类元素组合之间相关性较低, 基本可以代表不同的成矿元素组合。结合测区地质特征及土壤地球化学元素含量特征, 认为第一类元素组合基本代表了金矿成矿元素的次生富集组合特征, 所以测区内金矿的土壤地球化学找矿指示元素组合为Au、Ag、Cu、Mo组合, Au为直接指示元素, Ag、Cu、Mo为间接指示元素。

图2 胡家店地区土壤元素R型聚类分析

3 土壤地球化学找矿
3.1 背景值、异常下限和异常浓度分带划分

目前确定地球化学背景值与异常的方法有长剖面法、直方图解法、概率格纸法、多重分形法和85%累计频率法等[11, 12], 笔者选用实用性强的85%累计频率法确定异常下限。统计各元素异常下限及外、中、内带值列于表3

表3 胡家店地区土壤元素异常下限及浓度带特征
3.2 单元素异常特征

(1) Au异常特征:Au异常主要分布在测区西部, 圈定出Au-1、Au-2、Au-3、Au-4、Au-5和Au-6六处异常(图3)。各异常均表现出强度高, 浓集中心和峰值明显, 具外、中、内三级浓度分带等特征, 并且与Cu、Ag、Mo等异常叠合较好。各异常面积见表4, 其衬度值依次为Au-5> Au-4> Au-3> Au-2> Au-1> Au-6。六处Au异常分布范围受测区内张性构造破碎带或闪长玢岩小岩株、小岩脉控制, 于构造破碎带密集或交叉处峰值和浓集中心明显, 于闪长玢岩小岩株、小岩脉产出处异常圈闭好, 范围大。其中Au-4异常除具上述金异常共有的特征外, 还表现出衬度值大、Au与Cu浓集中心非常吻合的特征。

表4 胡家店地区土壤元素异常特征

图3 胡家店地区土壤地球化学单元素异常

(2) Cu异常特征:Cu异常分布范围与Au相同, 均集中在测区西部, 圈定出Cu-1、Cu-2、Cu-3和Cu-4四处异常。各异常特征与Au相似, 均表现为强度高, 浓集中心和峰值明显, 具外、中、内三级浓度分带等特征, 并且与Au、Ag、Mo等异常叠合较好。各异常衬度值依次为Cu-3> Cu-2> Cu-1> Cu-4。Cu异常空间分布特征与Au相似, 其范围均受测区内张性构造破碎带及闪长玢岩小岩株、小岩脉控制, 且异常内构造破碎带和闪长玢岩小岩株、小岩脉均较发育, 地质成矿条件优越, 其中Cu-3异常具有与Au-4异常浓集中心非常吻合的特征。

(3) Ag异常特征:Ag异常主要分布在测区的西北部, 圈定出Ag-1、Ag-2、Ag-3三处异常。各异常强度较Au、Cu弱, 浓集梯度及峰值较Au、Cu差, 具外、中两级浓度分带, 但与Au、Cu异常叠合较好。各异常衬度值依次为Ag-3> Ag-1> Ag-2。Ag异常空间分布特征、地质成矿条件均与Au、Cu相似, 其成矿条件优越。

(4) Mo异常特征:Mo异常分布范围与Au、Cu相同, 集中在测区西部, 圈定出Mo-1、Mo-2和Mo-3三处异常。各异常强度较Au、Cu弱, 浓集中心和峰值不明显, 具外、中两级浓度分带, 但与Cu、Ag异常叠合较好。各异常衬度值依次为Mo-2> Mo-3> Mo-1。Mo异常空间分布特征与Au、Cu相似, 但范围较Au、Cu大, 其异常内地质成矿条件与Au、Cu亦相似, 成矿条件优越。

(5) As异常特征:As异常不明显, 主要分布在测区北部及东部, 圈定出As-1、As-2两处异常。各异常强度较Au、Cu弱, 浓集中心和峰值不明显, 具外、中两级浓度分带, 且与其他元素异常叠合差。各异常面积小, 衬度值As-2> As-1, 且异常内张性的构造破碎带、闪长玢岩不发育, 地质成矿条件差。

(6) Pb异常特征:Pb异常不明显, 主要分布在测区北部, 圈定出Pb-1、Pb-2两处异常。各异常强度较Au、Cu弱, 浓集中心和峰值不明显, 具外、中两级浓度分带, 且与其他元素异常叠合差。各异常面积小, 衬度值Pb-1> Pb-2, 异常空间分布特征与As相似, 分布范围不受构造破碎带及闪长玢岩控制, 地质成矿条件差。

(7) Zn异常特征:测区内Zn异常极不明显, 无浓集中心及峰值, 无异常浓度分带, 规模较小, 在测区以外带的形式零星分布, 异常与其他元素异常叠合程度差。

(8) Hg异常特征:Hg异常主要分布在测区东部, 圈定出一个规模较大的Hg-1异常。该异常强度大, 浓集中心和峰值明显, 具外、中、内三级浓度分带, 面积为1.02 km2, 衬度值为83.17, 与其他元素异常叠合差。该异常位于测区内工厂和村庄分布区, 其范围与工厂和村庄范围相吻合, 而在无人为活动的山林地区则没有Hg异常, 故认为该异常为人为因素引起的假异常。

3.3 综合异常特征及评价

将Au、Ag、As、Cu、Pb、Zn、Mo、Hg八种单元素异常叠合到测区平面图上, 可以看出, Au、Ag、Cu、Mo异常叠合程度较高、浓集中心及峰值明显, 圈定出H-1、H-2、H-3和H-4四处组合异常(图4); Pb、Zn、As异常叠合程度一般, 浓集中心及峰值不明显, 圈定出强度较低的H-5、H-6、H-7和H-8四处组合异常; Hg异常则独立分布于测区东部, 这也与元素聚类分析结果相一致。各组合异常解释评价如下。

图4 胡家店地区土壤地球化学组合异常

H-1组合异常:位于测区西部胡家店— 丁公山一带。异常区出露地层为朱村组3~5段; 见多个闪长玢岩小岩株出露; 中部发育EW向、NW向构造破碎带, 地质成矿条件优越。该组合异常由Au-3、Au-4、Cu-3、Ag-2和Mo-2五个单元素异常组成, 具有异常套合程度高, 浓集中心和峰值明显等特征。其中Au、Cu异常最为发育, 异常强度在组合异常中最高, 异常内带规模较大, 且Au、Cu浓集中心非常吻合。由于Cu较Au活泼, 所以Cu异常面积略大于Au异常。该组合异常具较好的找矿前景。

H-2组合异常:位于测区西部独山水库西侧, 异常区出露地层为陡山组上段; 东侧见闪长玢岩小岩株出露; 一条规模较大的NW向断裂于异常区中部贯穿整个异常, 地质成矿条件较好。该组合异常主要由Au-2单元素异常构成, Cu、Ag异常在此处浓集中心不明显, 具有一定的找金矿前景。

H-3组合异常:位于测区西部寨山一带, 异常区出露地层为陡山组上段; 北部见多个闪长玢岩小岩株出露; 于中部见多条NW向和EW向构造破碎带, 地质成矿条件较好。该组合异常由Au-1、Cu-1、Ag-1、Mo-1和Pb-2五个单元素异常组成, 异常套合程度高, 浓集中心和峰值明显, 其中Au、Cu异常强度在组合异常中较高, 异常内带规模较大, Au、Cu浓集中心亦较吻合, 其特征与H-1组合异常非常相似, 具有较好的找矿前景。

H-4组合异常:位于测区西部龙宫山一带, 异常区出露地层有朱村组3~5段和陡山组下段; 区内多处见闪长玢岩小岩株出露; EW向和NW向构造破碎带发育, 地质成矿条件较好。该异常由Au-6、Cu-4和Mo-3三个单元素异常组成, 具有异常套合程度高, 浓集中心和峰值明显, Au、Cu浓集中心较吻合等特征, 但异常内带规模较小, 具一定金矿找矿前景。

H-5组合异常:位于测区西北部老虎山一带, 异常区出露地层为西横山组下段; 且区内未见闪长玢岩和构造破碎带出露, 地质成矿条件差。该异常由As-1和Pb-1两个单元素异常组成, As-1、Pb-1异常仅具外、中两级浓度分带, 浓集中心及峰值不明显, 浓度梯度亦不明显, 但As、Pb异常套合较好, 于异常中心亦套合有规模较小的Ag、Mo、Zn外带, 认为该组合异常具一定铅锌矿找矿前景。

H-6、H-7组合异常:位于测区小圩东一带, 异常区出露地层为西横山组下段; 且区内未见闪长玢岩和构造破碎带出露, 地质成矿条件差。该异常由Ag、As、Pb、Zn、Mo的外带组成, 无浓集中心及峰值, 异常形态与西横山组下段出露形态相一致, 因此认为该异常是由西横山组下段的风化基岩所引起, 找矿意义不大。

H-8组合异常:位于测区东南小茅山水库一带, 异常区出露地层为西横山组下段; 区内见闪长玢岩小岩株出露, 但未见构造破碎带, 地质成矿条件差。该异常主要由As-2异常组成, 同时套合有Pb、Zn外带, 异常浓集中心及峰值不明显, 仅具外、中两级浓度分带, 且中带规模较小, 仅个别采样点数值达到中带要求, 所以认为该异常为风化基岩所引起, 找矿意义不大。

4 槽探查证

本次选取找矿前景较好, 便于开展工作的H-1组合异常范围内的丁公山地区, 开展槽探查证工作(图5)。经探槽揭露, 于H-1组合异常内发现两条走向近EW, 倾向南, 倾角较陡(76~84° )的张性构造破碎带和一条走向NE, 倾向南东, 倾角较陡(78~80° )的张性构造破碎带。其中两条近EW走向的构造破碎带中均见不同规模的金矿脉。TC0901、TC0301、TC0001和TC0401控制的Au1号矿脉, 工程控制长约110 m, 宽0.90~3.25 m, 平均品位2.37× 10-6, 矿石自然类型主要为黄铁绢英岩型金矿石, 矿体产状、规模严格受构造破碎带控制, 其产状与构造破碎带产状一致。TC0302、TC0002和TC0403控制的Au2矿脉工程控制长约160 m, 宽0.60~1.80 m, 平均品位2.03× 10-6, 矿石自然类型与Au1号脉相同, 矿体产状、规模亦严格受构造破碎带控制。

图5 丁公山地区槽探采样平面简要

这两条金矿脉的地球化学特征除具有异常强度高、规模大、浓集中心明显、各元素套合好外, 还具有Au、Cu内带异常规模大, 浓集中心较吻合的特征。故可将其作为测区内寻找金矿的一条地球化学标志。同时从上述两条金矿脉的赋存特征可以看出, 矿脉均产出于张性的构造破碎带中, 并且其规模、产状均严格受张性破碎带控制, 这也进一步佐证了测区内张性构造破碎带是地质找矿标志的论点。

故H-1组合异常是矿致异常, 其元素组合、各元素空间套合关系及含量等特征可作为本区金矿的地球化学找矿标志。

5 找矿标志及找矿预测
5.1 找矿标志

土壤地球化学标志:测区内金矿找矿指示元素为Au、Cu、Ag、Mo等。异常规模大、浓度分带好、浓集中心和峰值明显、各元素套合程度高, 且Au、Cu浓集中心吻合的异常, 其成矿条件最好。

地质找矿标志:测区内张性构造破碎带和闪长玢岩发育的地区, 成矿条件较好。

5.2 找矿预测

综合分析各组合异常区的土壤地球化学异常及其地质情况, 认为H-1、H-2、H-3和H-4等四个组合异常区具有以下特征:① Au、Ag、Cu、Mo等找矿指示元素异常规模较大, 叠合程度较高, 浓度分带性好, 浓集中心及峰值明显, Au、Cu浓集中心吻合度高; ② 异常区内控矿的张性构造破碎带发育; ③ 燕山早期的闪长玢岩小岩株和小岩脉发育。故将此四个组合异常所在地区划为测区今后的金矿找矿靶区。同时H-3号组合异常特征与矿致异常特征非常相似, 应首先开展查证工作。

6 结论

(1) 胡家店地区Au、Ag、Cu、Pb、As、Mo、Hg等地球化学异常显示明显, 其中Au与Ag、Cu、Mo相关性好, Au、Ag、Cu、Mo是测区寻找金矿的土壤地球化学指示元素。

(2) 测区内Au、Ag、Cu、Mo异常强度大、分带好、浓集中心和峰值明显, 异常范围受区内张性构造破碎带、辉石闪长玢岩小岩株或小岩脉等控制。

(3) 圈定出H-1~H-8八处组合异常, 其中H-1~H-4组合异常地质成矿条件优越, 各单元素异常内带规模大、强度高, 异常叠合程度好, Au、Cu异常浓集中心较吻合等特征, 找矿前景好。

(4) 结合胡家店地区地质成矿条件和土壤地球化学异常特征, 圈定出测区西北部西寨山— 龙宫山一带为该区金矿找矿靶区。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 翟裕生, 姚书振, 林新多, . 长江中下游地区铁铜(金)成矿规律[M]. 北京: 地质出版社, 1992. [本文引用:1]
[2] 宗城, 洪志渊, 唐震. 溧水地区1∶5万区域地质调查报告[R]. 江苏省地质矿产勘查局, 1986. [本文引用:2]
[3] 陈焕惠, 胡福培, 李四清, . 江苏省南京市江宁区燕子口金矿普查报告[R]. 江苏省地质调查研究院, 2011. [本文引用:2]
[4] 付山岭, 胡斌, 龚玉爽, . 白沙县长塘岭钨多金属矿区土壤地球化学特征及其指示意义[J]. 物探与化探, 2012, 36(5): 723-727. [本文引用:1]
[5] 郝麟, 吴星星, 李森, . 广东阳西金钩仔金矿土壤地区化学研究与找矿[J]. 合肥工业大学学报: 自然科学版, 2012, 35(12): 1686-1692. [本文引用:1]
[6] 蒙勇, 黄乃培, 吕宇明. 广西昭平黄胆冲地区金多金属矿床土壤地球化学研究与找矿[J]. 黄金, 2011, 32(11): 16-21. [本文引用:1]
[7] 王小高, 贺笑余, 陈鹏, . 沟系土壤地球化学测量在内乡韭菜沟矿区勘查中的应用[J]. 物探与化探, 2011, 35(6): 733-738. [本文引用:1]
[8] 迟清华, 鄢明才. 应用地球化学元素丰度数据手册[M]. 北京: 地质出版社: 2007: 107-111. [本文引用:1]
[9] 孙本仁, 尤宝华, 吴曙亮, . 江苏省溧水地区主要内生矿产构造控制报告研究[R]. 江苏省地质矿产局地质矿产研究所, 1987. [本文引用:1]
[10] 宋志刚, 谢蕾蕾, 何洪. SPSS16实用教程[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2008. [本文引用:1]
[11] 孙凯, 周肃, 缪振平, . 河北峪耳崖金矿苋草沟区次生晕异常及找矿预测[J]. 地质与勘探, 2011, 47(4): 566-576. [本文引用:1]
[12] 孙社良, 徐青峰, 张寿庭, . 河南栾川地区陈南沟钼矿区土壤地球化学异常的特征评价[J]. 地质通报, 2011, 30(11): 1785-1793. [本文引用:1]