引用本文
龚玉爽, 侯海静, 孙成杰, 盖寿山, 王忠杰. 赞比亚西北省卡森帕A矿区土壤地球化学测量及找矿效果[J]. 物探与化探, 2016,40(3): 482-487.
GONG Yu-Shuang, HOU Hai-Jing, SUN Cheng-Jie, GAI Shou-Shan, WANG Zhong-Jie. Soil geochemical survey and prospecting effect in Property A in Kasempa of Northwestern Province, Zambia[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2016,40(3): 482-487.
Doi:10.11720/wtyht.2016.3.8  
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赞比亚西北省卡森帕A矿区土壤地球化学测量及找矿效果
龚玉爽, 侯海静, 孙成杰, 盖寿山, 王忠杰
中矿资源勘探股份有限公司,北京 100089

作者简介: 龚玉爽(1986-),男,硕士研究生,2012年毕业于中南大学,现从事矿产勘查工作。E-mail:1359937081@QQ.com

收稿日期: 2015-05-29
基金: 国外矿产资源风险勘查专项资金项目(北京市国土资源局京国土勘函[2011]1068号)
摘要

对赞比亚西北省卡森帕A矿区进行土壤地球化学测量,综合分析测区Cu、Co、Ni、Au、Ag、As、Pb、Zn等8个元素在土壤中分布的均匀程度、富集程度、相关关系、单元素分布特征与套合关系等,认为测区最佳找矿指示元素组合为Cu-Ni-As-Co-Zn,应用异常打分法圈定了一个Cu-Ni-As-Co-Zn综合异常Ht-1,经过野外地质调查,认为该异常为矿致异常;后期通过激电及高精度磁测,发现高磁、高极化、低电阻异常与化探异常吻合;经两个钻孔验证,见工业矿体,最终探获了一个中型铜多金属矿床。

关键词: 卡森帕; 土壤地球化学测量; 综合异常; 异常查证; 多金属矿床
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2016)03-0482-06 doi: 10.11720/wtyht.2016.3.8
Soil geochemical survey and prospecting effect in Property A in Kasempa of Northwestern Province, Zambia
GONG Yu-Shuang, HOU Hai-Jing, SUN Cheng-Jie, GAI Shou-Shan, WANG Zhong-Jie
Sinomine Resource Exploration Co., Ltd., Beijing 100089, China
Abstract

Soil geochemical survey was carried out in Property A in Kasempa of Northwestern Province of Zambia, and the distribution, concentration, correlation, and fitness of single elements Cu, Co, Ni, Au, Ag, As, Pb and Zn in the surveying area were analyzed. It is considered that the best prospective guide elements are Cu-Ni-As-Co-Zn, so a composite anomaly of Cu-Ni-As-Co-Zn numbered as Ht-1 was delineated with weighting method, which is believed to be an anomaly related to mineralization. Later it was found that anomalies with magnetic high, high polarization and low electric resistance were consistent with the geochemical anomalies through IP survey and high-precision magnetic survey. Two verification holes were drilled and intersected the commercial orebody, which led to the discovery of a medium-size copper polymetallic deposit.

Keyword: Kasempa; soil geochemical survey; composite anomaly; anomaly verification; polymetallic deposit

赞比亚共和国地处非洲大陆中部, 世界著名的中非成矿带上, 矿产资源十分丰富, 是世界上重要的铜钴矿集区 17。为了响应国家“ 走出去” 战略, 中矿资源勘探股份有限公司在赞比亚西北省开展了以找铜为主的地质勘查工作。由于测区植被发育, 基岩出露少, 为了快速圈定找矿靶区 [813], 在测区展开土壤地球化学测量, 对各成矿元素的异常特征进行研究, 以期为该区的找矿突破提供地球化学依据。

1 地质概况

赞比亚西北省卡森帕地区位于卢弗里安(Lufilian)弧形构造带南缘次级构造单元内, 坎桑希(Kansanshi)大型铜— 金矿南部[6]。目前卡森帕地区已发现铁矿床15个, 中型铜矿1个、小型铜矿1个、铜矿点5个, 金矿点2个。

区内地层为新元古界加丹加(Katanga)群, 由一套滨海— 浅海相碎屑岩和碳酸盐岩岩系组成, 从下至上划分为下罗安组、上罗安组、木瓦夏组、孔德龙古组。下罗安组是区内出露最老的地层, 主要岩性是长石石英砂岩和白云岩, 出露在本区的南部; 上罗安组主要是砂质板岩和白云岩, 其中可见后期侵入的辉长岩岩床, 出露在本区的西南和东南部; 木瓦夏组主要为炭质砂岩和碳酸盐岩互层, 是区内的一个主要赋矿层位, 炭质砂岩和碳酸盐岩中含有较多的黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、磁铁矿等金属矿物, 局部黄铜矿富集构成具有工业利用价值的矿体, 亦是本次工作重点研究层位, 出露在本区的中部和北部; 孔德龙古组主要为变质砂岩和砾岩, 出露在本区的西部和东北部。

区内构造主要为断裂构造, 主要有北西向、北北西向和北东向断裂。北西向(F1、F2)断裂是区内的主控矿构造, 为一组压扭性断裂, 贯穿全区, 延伸长约40 km, 在其附近有许多铁矿点、铜矿点和金矿点分布; 北东向、北北西向断裂是北西向断裂的次级断裂, 具张性, 和北西向断裂构成菱型格网状构造格局。

区内岩浆活动较频繁, 主要表现为辉长岩、辉长闪长岩、二长岩和花岗岩的侵入, 这些岩浆岩主要侵入到上、下罗安组, 木瓦夏组和孔德龙古组的地层中, 规模较大。辉长岩、辉长闪长岩在本区北部及中南部均有分布; 二长岩主要分布在本区东南部, 花岗岩主要分布在本区中部。

图1 卡森帕地区区域地质

2 景观地球化学特征

测区属非洲中南部高原地区, 海拔高度一般在1 250~1 380 m, 地形平缓, 植被十分发育。气候特征为内陆热带草原气候, 一年分雨季和旱季。旱季气温为12 ℃~27 ℃, 雨季气温为18 ℃~30 ℃。雨季雨量充沛, 剥蚀作用十分强烈, 加上当地历来有烧荒的习惯, 使得土壤腐植层不发育, 工作区内除河流、沼泽之外, 缺失土壤A层, 同时B层也较薄, 一般为数10 cm~2 m, 为该区进行次生晕调查提供了很好的土壤地球化学条件。

3 样品采集与测试

在测区29.45 km2范围内, 按250 m× 50 m采样网度, 共布设27条测线, 测线方位正南北; 计划采样2 500件, 实际采样2 402件, 样品采取率为96%。野外采用手持GPS导航, 并结合地质地形图定点。样品采集时, 在采样点周围点、线距的1/10范围内, 按照一点多坑的原则进行取样, 主要采集B层(深10~20 cm)土壤, 样品原始质量在0.6~1 kg。记录员现场填写野外记录卡片(记录内容为点号、层位、土壤颜色、地质特征、矿化特征、留标等)。若遇沼泽、河流等不方便取样地点的, 则适当移点或弃点。

样品采集后及时风干、破碎, 过-40目钢筛, 然后放入塑料袋中密封, 防止样品间污染, 送检样品质量不少于150 g。

样品测试项目为Cu、Co、Ni、Au、Ag、As、Pb、Zn等8个元素。有色地质桂林矿产地质测试中心及中国核工业地质分析中心分别根据《有色地质分析测试管理办法》, DZ/T0223-2001(CP-MS)方法通则对样品进行分析及质量监控, 各项指标均达到规范要求。

4 土壤地球化学特征及异常评价
4.1 土壤地球化学特征

浓集系数和变异系数常被用来衡量土壤中元素分布的富集程度和均匀程度 1415。通过对测区 2 402件土壤样品的8个测试元素结果的统计分析(表1), Cu、Ni、Au、As变异系数较大, Cu、Ag、Au、As浓集系数较大, 说明Cu、Au、As在土壤中分布不均匀, 局部有利于富集成矿。

为进一步了解测区土壤中各元素的相关性及共生组合规律, 应用Excel[16]对测区8个分析元素进行相关性分析(表2)。相关分析结果显示, Cu与As、Co、Ni、Pb、Zn、Ag、Au成正相关关系, 尤其与Co、Ni、Zn、As相关系数都在0.6以上, 与Pb相关系数为0.45; 而Au与其他元素相关性程度都不高, 与Ag呈负相关关系。

表1 卡森帕A矿区土壤地球化学参数
表2 卡森帕A矿区元素相关系数矩阵

测区背景值和异常下限的确定用迭代法求取, 将全区分析数据转换成对数, 利用公式X± 3S逐步剔除特高值和特低值, 直至各元素服从对数正态分布, 最终求出全区元素的背景值(X)和标准偏差(S), 然后以公式T=X+2S求得异常下限。根据以上算法, 测区各元素的异常下限值见表3。

表3 卡森帕A矿区土壤地球化学异常下限
4.2 单元素异常

利用Surfer 8.0软件对所分析的各元素进行绘图, 用克里格法对数据进行网格化, 以异常下限的1、2、4倍划分异常浓度带(图2)。

图2 卡森帕A矿区单元素异常

从单元素异常图可以看出, Cu、Ni、As、Au异常三级浓度分带明显, 有明显的浓集中心; Cu、Ni异常向南未封闭, 与As异常形态相似, 套合性很好, 呈北西分布趋势, 和区内主构造方向一致; Au异常有多个浓集中心, 总体呈北北西向串珠状分布; Co、Zn异常规模较小, 无明显的浓集中心和浓度分带, 但和Cu、Ni、As异常套合性较好, 可能为伴生矿种; Ag、Pb异常规模小, 无浓集中心, 零散分布在主成矿元素外围, 找矿指示意义不大。

4.3 综合异常

根据以上分析, 综合考虑各元素在土壤中分布的均匀程度、富集程度、相关关系、单元素分布特征与套合关系等因素, 选取Cu、Ni、As、Co、Zn, 用异常打分法 1718研究区内元素综合异常特征。异常打分法表达式为:

式中Ai为第i点的异常得分值, Zij为第i点第j元素的得分值。根据异常打分标准(表4)和异常特征元素组合, 对各元素异常得分值进行累加求和, 然后用Surfer8.0软件绘制得分异常图。

表4 卡森帕A矿区异常打分标准

根据以上方法, 圈定了一个Cu-Ni-As-Co-Zn综合异常Ht-1(图3)。异常位于测区南部, 呈近椭圆状, 异常长约3 000 m, 宽1 000~3 000 m, 面积约 6 km2(向南未封闭), 得分分带明显。异常内As平均值104× 10-6, 峰值466× 10-6; Cu平均值418× 10-6, 峰值1 618× 10-6; Co平均值88× 10-6, 峰值141× 10-6; Ni平均值253× 10-6, 峰值914× 10-6; Zn平均值113× 10-6, 峰值345× 10-6。结合地质图分析, 该编号异常分布在木瓦夏地层与辉长岩接触部位, 受北西向和北北西向构造控制, 显示异常的形成与构造和岩体有一定的关系。

图3 卡森帕A矿区Cu-Ni-As-Co-Zn得分异常

5 异常查证

异常查证先后投入了大比例尺地质填图、地质及物化综合剖面、物探和钻探等多种工作手段。

通过地质填图和综合剖面发现, 异常区地表硫化物氧化后形成的褐铁矿矿化发育, 并且伴有硅化、高岭土化、绢云母化蚀变的长石石英砂岩出露, 同时还发现一种通常在钴矿上生长的植物— — “ 钴笋” , 认为该异常为矿致异常。激电测量和高精度磁法测量结果显示, 高磁、高极化、低电阻异常与化探异常区吻合, 尤其是与Cu异常形态十分相似, 显示深部有很好的找矿前景。对物化探综合异常区布置了钻探ZK0-1、ZK4-1进行验证, 钻探资料显示, ZK0-1在孔深71~76 m、119~125 m发现了铜平均品位分别为0.65%和0.62%的铜矿体, ZK4-1在孔深61~66 m、118~124 m发现了铜平均品位分别为0.64%和0.65%的铜矿体, 赋矿岩石主要为木瓦夏组碳酸盐岩和炭质杂砂岩, 与区域主要赋矿地层一致, 显示测区有巨大的找矿前景。

在测区进行了系统的钻探工程和综合研究, 探获了一个中型的铜多金属矿床, Co、Zn、Au、Ag均达到了铜矿床伴生有用组分评价指标。

6 结论

1) 卡森帕A矿区铜多金属矿床赋存于新元古界加丹加群木瓦夏组碳酸盐岩和炭质杂砂岩中, 矿床受北西向和北北西向构造控制, 与区域成矿地质条件一致。

2) 测区土壤中富集Cu、Au、As, 主成矿元素为Cu, Cu与Co、Ni、Zn、As相关性高, 与Au、Ag相关性较差。

3) 通过异常打分法评价Cu-Ni-As-Co-Zn综合异常, 圈定了Ht-1找矿靶区, 经异常查证和后期系统工作, 探获了一个中型铜多金属矿床。

4) Au、Ag异常与主成矿元素Cu异常吻合性差, 但矿床中Au、Ag都达到了铜矿床伴生有用组分评价指标, 且Au单元素异常强烈, 有必要进一步评价Au异常及其找矿前景。

5) 土壤地球化学测量与地质、物探方法结合可以更加快速有效地圈定找矿靶区, 为下一步地质找矿工作提供更充足的依据。

The authors have declared that no competing interests exist.

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