围绕着北淮阳典型成矿区内已知矿床(点)类型及1:20万区域化探异常, 选定了3片试验区, 分别为沙坪沟工作区、洪冲工作区、东冲工作区。研究区均位于大别山北部六安市金寨县境内, 属亚热带湿润季风气候和暖温带半湿润季风气候的过渡带, 具有季风明显、四季分明、气候温和、光照充足的特点。年平均气温15.6℃, 平均年降雨量1 295 mm。地貌总体属中低山丘陵区, 海拔高程多在500 m左右, 区内地形切割剧烈。研究区为构造剥蚀类型, 切割较深, 山势陡峻, 沟谷横截面多呈“ V” 型, 少量规模较大的沟谷呈 “ U” 型。地形坡度25° ~40° , 地形有利于自然排水。研究区属淮河流域, 各试验区内一、二级水系均较发育, 适宜水系沉积物测量。

研究区位于秦岭— 大别造山带中北淮阳构造带与大别构造带交接部附近, 主体为北淮阳构造带。各试验区地层各有特色。沙坪沟试验区出露地层较简单, 主要为呈孤岛状出露的新元古界庐镇关岩群, 钼矿区内含矿岩体主体为花岗斑岩和与花岗岩伴生的正长岩。试验区岩石类型主要以石英闪长岩、二长花岗岩为主, 局部为庐镇关群。洪冲试验区位于正长花岗岩与古生界地层接触带附近, 出露地层为潘家岭、诸佛庵岩组。东冲试验区基底为佛子岭岩群、潘家岭岩组, 岩性为白云石英片岩、二云石英片岩、含斜长云母石英片岩、石英岩等, 盖层为毛坦厂组安山岩和中性火山碎屑岩。研究区所属的北淮阳地区为中生代强烈的构造— 岩浆活动带, 广泛发育着各类岩浆岩, 其中以侵入岩为主, 次为喷出岩。

本次研究工作试验面积共204 km², 采用截取粒级方法(-10~+60目)与传统方法(-60目细粒级)两种粒级方法同点采集水系沉积物样品, 采样密度为4.64个/km²。采样点主要分布在一级水系口或二级水系中, 二级水系下游适当布设控制性样点, 最大限度控制小格汇水区域。当一级水系长度超过500 m时, 除水系口上有采样点控制外, 水系中加密布点。为了增加样品的代表性, 在径流水系中沿水系延伸方向采样点上下游30~50 m范围内多点采集组合成一个样品; 在开阔、无固定流水线的散流河道中, 横穿河道于多条流水线处采样组合。取样时防止河道塌积物、表层物质及腐殖质等混入, 如果水系为掩埋型干沟时, 彻底清除掩埋物后再进行取样。严禁在阶地、河漫滩位置和冲积物分选较好的位置采集样品。

本次样品分析工作由国土资源部合肥矿产资源监督检测中心承担, 使用X射线荧光光谱法(XRF)、全谱直读等离子体光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、发射光谱法(ES)、原子荧光法(AFS)、极谱法(POL)、离子选择性电极法(ISE)测试Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、W、Mo、Sn、F、Ni、Fe、Mn等16种指标。

网格数据由GeoIPAS V2.8完全版软件自动生成, 网格化方法采用幂指数加权, 指数因子15, 水系沉积物数据搜索半径为1 500 m× 1 500 m, 网格间距为500 m× 500 m, 搜索范围内最少搜索点数为3。采用累积频率法分别编制了研究区内-10— +60目截取粒级与-60目细粒级水系沉积物各元素的地球化学图。采用幂指数加权进行数据网格化, 以累频15级勾绘等含量线。累频分级标准为:0.5%、1.5%、4%、8%、15%、25%、40%、60%、75%、85%、92%、96%、98.5%、99.5%、100%。

元素异常图采用逐步剔除法分别统计出不同地质单元(地层、侵入岩)的各项地球化学参数。采用衬度值累积频率法分析元素地球化学异常, 并与已知典型矿床比对, 进行相关分析。采用衬度系数法, 用各点原始数据除以不同地质单元背景值的规格化数据, 以≥ 90%~95%、≥ 95%~98.5%、≥ 98.5%累频数据分别作为异常外带、中带、内带, 圈定成矿及伴生指示元素异常。截取粒级与细粒级两种采样方法分别取累频90%的值作为异常下限参考值, 为了体现统一尺度元素异常对比的需要, 取两种粒级采样方法异常下限的平均值作为统一异常下限的参考值。成图比例尺均为1:5万。

在本次研究测试的16种元素中, 与细粒级相比, 截取粒级水系沉积物中Au、Hg、Fe、Zn、Ni的背景含值相对偏低(比值系数< 0.8), 占31.25%, As的背景值相对偏高(比值系数> 1.2), Ag、Bi、Cu、Mo、Pb、W、F、Mn、Sb、Sn 的背景含量基本接近, 占62.5%(图1)。

图1

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	图1 两种粒级水系沉积物16种元素背景含量比值

对3个试验区内的截取粒级(-10~+60目)与细粒级(-60目)水系沉积物16种元素区域地球化学场空间分布特征进行了对比分析。沙坪沟钼矿区地球化学场空间分布特征差异明显的元素主要有Sb、Sn; 差异不明显的元素主要有Mo、Pb、As、Hg(图2)。洪冲铅锌矿区地球化学场空间分布特征差异明显的元素主要有As、Sb、Hg、Mn、Sn; 差异不明显的元素主要有Pb、Zn、Ag(图3)。

图2

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	图2 沙坪沟钼矿区部分元素地球化学异常分布

图3

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	图3 洪冲铅锌矿区部分元素地球化学异常分布

东冲金矿区Au、Sb、Fe、Mn等元素地球化学场空间分布特征差异明显, 对比差异不明显的元素有Pb、Bi、Sn、Cu(图4)。综上, 3个研究区内两种不同粒级采样方法地球化学场空间分布特征中, Sb差异均明显, Pb差异均不明显。

图4

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	图4 东冲金矿区部分元素地球化学异常分布

对比两种粒级16种元素区域地球化学场空间分布与区域地质背景响应程度可以看出:两者基本相当的元素有11种, 截取粒级优于细粒级的元素有Fe₂O₃、Mn、Hg、F、Au, 占31.25%。如东冲试验区西北角闪长岩类分布区Fe、Mn含量显示粗粒级明显优于细粒级(图4)。

对比两种粒级元素(组合)异常分布特征及其与沙坪沟钼矿床吻合程度可以看出:两种粒级圈定的元素异常在空间分布上基本一致, 异常范围相当, 元素异常与矿床(点)的吻合程度均比较好, 由异常衬值所反映的异常强度、元素异常分辨率和清晰度, 以及其示出的已知矿床(点)准确度方面均无明显差异, 说明两种粒级采样方法在地球化学找矿效果方面相当。

在沙坪沟钼矿区, 两种粒级采样方法取得的地球化学异常相似(图5), 与已知矿床的吻合度均较好, 表明在该试验区两种粒级方法均适用。

图5

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	图5 沙坪沟试验区主成矿元素异常与已知矿床对应程度

在洪冲铅锌矿区, 两种粒级得到的地球化学异常均能与已知矿床位置吻合, 但细粒级异常强度和规模弱于截取粒级异常, 截取粒级异常分带更为清晰, 封闭较好, 异常圈定范围也更小, 异常位置更为准确(图6)。

图6

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	图6 洪冲试验区主成矿元素异常与已知矿床对应程度

东冲金矿床截取粒级圈定的异常明显优于细粒级圈定的异常, 截取粒级异常封闭, 元素异常套合程度好, 浓度分带清晰, 与已知矿位置吻合程度高, 在地球化学图中Au形成两个浓集中心, 呈串珠状沿北西向断裂展布, 两个浓集中心位于东冲附近, 与矿床空间位置套合较好; 而细粒级圈定的异常与已知矿位置不吻合, 异常发散, 无法准确指示矿床位置(图7)。

图7

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	图7 东冲试验区主成矿元素异常与已知矿床对应程度

实践证明, 在各试验区开展的1:5万水系沉积物测量采用截取粒级的工作方法能够有效避免有机质的干扰和介质不统一的问题, 使异常清晰度等得到一定程度的增高, 取得较明显的找矿效果。截取粒级圈定的异常元素套合关系较好、规模较大、强度较高, Au、Pb、Mo等主成矿元素及伴生、指示元素具有明显浓集中心及浓度分带。

综上所述, 本次1:5万地球化学普查水系沉积物采样方法技术试验中圈定的典型矿致异常, 除沙坪沟试验区两种粒级采样方法效果相接近外, 洪冲试验区及东冲试验区两种粒级采样方法效果对比, 在异常的规模、套合程度以及异常的形态、浓度分级和元素组合等参数指标上, 截取粒级圈定的异常要在一定程度上优于细粒级异常。总体来看, 截取粒级圈定的异常各伴生元素的浓集中心基本与主成矿元素的高值区或已知矿床点空间吻合较好, 表明在研究区开展1:5万化探普查或更大比例尺的化探详查工作时, 水系沉积物测量工作选择-10~+60目截取粒级作为采样介质是切实可行的。

结合野外工作实际, 对比本次截取粒级(-10~+60目)与细粒级(-60目)水系沉积物两种采样方法, 在样品质量、有机质和黏土干扰、样品加工污染、采样方法技术的可操作性以及野外劳动强度和工作效率等方面都存在较大差异。

从野外整体的工作情况看, 本次试验现场截取-10~+60目粒级水系沉积物采样方法技术, 在保证样品质量(代表性、一致性)、排除有机质和黏土干扰、方法技术的可操作性、提高野外工作效率等方面较细粒级(-60目)得到了明显的改善和提高, 总结其特色和优势为:①方法基本原理是采集能充分代表汇水盆地基岩成分的岩屑样品, 而不是采集经完全风化、搬运、分选而造成的部分重矿物富集样品。因此, 采用截取粒级采集水系沉积物方法技术, 通过规定采样部位的物质组成, 选择合理采样位置(如点位选择在大小砾石混杂部位, 不能选择在分选较好的均一粒级沉积部位等), 野外能充分保证不同采样小组样品的一致性, 增加了样品的代表性, 保证了采样质量。②在保证了不同小组采集的样品具有一致性的前提下, 由于采集的是经过混匀的岩屑或含矿岩屑样品, 样品能更好地反映汇水域地质体地球化学特征, 增强了分辨率, 强化了矿致异常, 缩短了异常的尾晕, 使异常范围缩小, 强度增加, 成矿目标区域更清晰, 提高了找矿目的性。③由于在野外直接将样品筛分至分析需要的质量, 因而避免了以往为保证细粒级样品数量而采集大量样品的采样方式, 减轻了劳动强度, 提高了劳动效率。