岳大斌，廖興建，詹勝強，周 勇

（四川省地質礦產勘查開發(fā)局四○二地質隊，成都 611730）

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四川北川縣溝系沉積物測量地球化學特征及找礦

岳大斌，廖興建，詹勝強，周 勇

（四川省地質礦產勘查開發(fā)局四○二地質隊，成都 611730）

摘要：北川縣金鳳橋一帶是金礦的有利成礦區(qū)域。對該區(qū)域3265件溝系沉積物測量結果進行R型聚類分析、因子分析。結果顯示：工作區(qū)內Cu、Pb、Zn元素有較高的濃集克拉克值，其形成可能與區(qū)域內微弱的中溫熱液活動有關； Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn元素成礦聯系較弱，僅可能存在空間上的伴生，而不是共生關系；與金礦化關系比較密切元素組合為As、Sb，但金元素在因子分析中貢獻率低，說明區(qū)內金礦化主要以小規(guī)模的礦點形式出現。

關鍵詞：溝系沉積物；金礦找礦；地球化學；金鳳橋

地球化學在現行的找礦中日益體現出其重要性，特別是在覆蓋區(qū)、半覆蓋區(qū)找礦有著獨特的優(yōu)勢[1]。我國勘查地球化學在很長一段時間內停滯不前[2]，21世紀晚期進入了高速發(fā)展階段，建立了以全國多目標區(qū)域地球化學調查為主要標志，立足于地球化學填圖及與礦產勘查一體化的地質、物探、化探、遙感等綜合找礦方法[3]。

1∶2.5萬溝系次生暈地球化學測量是地球化學找礦方法的重要組成部分[4]。理論與實際的結合過程中有過眾多成功的案列[5]、[6]、[7]、[8]，同時其過程也推動了理論的豐富、完善[9]、[10]、[11]。室內布樣、野外采樣、室內異常圈定與評價和室外異常查證是1∶2.5萬溝系次生暈地球化學測量的組成部分[1]。其中室內異常圈定與評價有著承前啟后的重要作用，是最為關鍵的一環(huán)。元素相關性和因子分析在化探評價中有較強的指向意義，主要體現在[12]：能對異常進行合理分類，從而增強對某些未知異常的找礦信心；不同礦種引起的相似異常，在高相似水平上相互分離，從而可以減少在簡單類比中容易產生的錯誤；特殊情況下，聚類分析結果能反映礦的相對剝蝕程度[13]。通過對北川縣金鳳橋一帶3 265件溝系土壤樣品數據處理中確定了最佳成礦指示元素組合，并重點對其進行了R型因子分析。分析結果和后期驗證指向性一致，說明因子分析對于解譯該類型成礦條件有效，可以為同類型礦床的次生暈處理提供借鑒。

圖1　區(qū)域地質圖

1　區(qū)域成礦背景

工作區(qū)位于揚子準地臺西緣馬爾康分區(qū)與龍門山分區(qū)的交接部分，是鉛鋅礦、（鐵）錳礦及金礦的有利產出部位[14]。典型的礦床有平武縣虎牙鄉(xiāng)老隊部鐵錳礦床、松潘縣小河鄉(xiāng)火燒橋鐵錳礦床、松潘縣雙河鄉(xiāng)四旺鋪鐵錳礦床、尖尖山金礦，其中與本區(qū)成礦有密切聯系的礦床為尖尖山金礦床。

工作區(qū)出露地層以古生界為主，中生界少量分布，有志留紀茂縣群、泥盆紀危關群。茂縣群以巖性單調、化石稀少、褶皺復雜、普遍變質、厚度巨大為特征，其歸屬歷來存在爭議；其巖性為一套厚大千枚巖夾結晶灰?guī)r為主，是鄰區(qū)尖尖山金礦床的賦礦層位。泥盆系整合于茂縣群之上，假整合或整合于下石炭統雪寶頂群之下，主要由灰黑色絹云英千枚巖、含碳質千枚巖與石英巖狀砂巖的不等厚韻律式互層所組成，中部間夾結晶灰?guī)r。工作區(qū)有典型的青溪大斷裂，為龍門山斷裂帶的一部分，呈北北西向展布。斷層上下盤皆由志留系茂縣群千枚巖組成。在斷層的西北側發(fā)育與其大致平列的規(guī)模較小的逆沖斷層，礦區(qū)內的成礦作用可能與這些次級斷層聯系密切。

2　樣品采集及測試分析

溝系沉積物中，不同粒度的樣品可近似代表不同程度的風化產物。因風化產物的差異導致的溝系沉積物中的元素含量顯著不同。在溝系沉積物測量中采樣介質的一致性成為化探野外工作的關鍵環(huán)節(jié)。在不同地球化學景觀區(qū)，開展溝系沉積物測量的最佳采樣粒度也不相同?；诖?，在不同自然景觀區(qū)開展溝系沉積物測量時，首先應查明元素在不同粒度溝系沉積物和土壤中的分布特征、成礦及成礦指示元素的最佳富集粒度，以此制定合理的地球化學樣品采集方案，從而有效突出元素地球化學異常，獲取自然的、清晰的成礦和成暈信息。

礦區(qū)內地表水主要靠大氣降水補給，山間溪流均為季節(jié)性河流，雨季可有山洪發(fā)生，旱季則基本干涸。礦區(qū)溝谷較為狹窄陡傾，溝系沉積物分選性較差，其成分以粗碎屑為主。在各種風化作用中，物理風化作用占主導地位，同時化學風化、生物風化作用也具相當規(guī)模，微景觀較為復雜。本次溝系次生暈采樣點位布置在1：2.5萬地形圖上，其布樣原則為距山梁200m開始沿水系往下布樣。樣品的點距為80～100m，密度為45件/km2。野外樣品采樣深度大于30cm，均采集到B或C層。野外記錄按照相關規(guī)范進行[15]，尤其注意砂、礫石的結構、成分成熟度和蝕變特征。這些信息能為后續(xù)找礦工作提供有關產生異常的地質體、異常源的礦化類型、礦化強度和規(guī)模等地質線索[1]。

在溝系沉積物測試前，對礦區(qū)的溝系沉積物樣品進行了粒度試驗。即將5個粒度試驗土壤樣品分別進行五級篩分，將大于4目（>5mm）部分舍去，取4～10目（5～2mm）編為1級，10～20目（2～0.9mm）編為2級，20～40目（0.9～0.28mm）編為3級，40～60目（0.28～0.154mm）編為4級，小于60目（<0.154mm）編為5級。將篩分后的溝系沉積物和土壤樣品分別細碎成小于200目的粉末樣品，送至具分析甲級資質的四川省地礦局區(qū)域地質調查隊進行元素分析。

表1　金鳳橋一帶溝系土壤地球化學參數統計表

化學風化指標就是基于風化巖石中元素淋失、遷移特性，利用不同元素的氧化物含量計算得出的用以衡量風化程度的指標。本文選擇兩種風化指標：化學蝕變指數CIA和帕克風化指數WIP來查證粒度與風化程度的關系。通過對這兩種指標的查證，本文選擇40～60目作為礦區(qū)溝系沉積物測量的最佳采樣粒度。這一粒級樣品既可繼承原巖在連續(xù)風化過程中元素行為又不受后期新的風化機制的明顯影響，同時可最大限度地風化而分散以達到降低采樣密度的需要。

在前述準備工作基礎上將工作區(qū)3265件溝系土壤樣品過40目篩后縮分80克裝袋送分析。Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn元素是本次測試的基本對象。其中Cu、Pb、Zn采用的檢測方法為DZG20-05-1990全譜直讀光譜法，檢測用的儀器設備為ICP光譜儀；As、Sb、Hg采用檢測方法為DZG20-05-1990原子熒光法，檢測用的儀器設備為原子熒光儀；Ag采用檢測方法為DZG20-05-1990發(fā)射光譜法，檢測用的儀器設備為平面光柵攝譜儀，Au采用檢測方法為DZG20-05-1990石墨爐光譜法，檢測用的儀器設備為石墨爐光譜儀。

圖2　R型聚類譜系圖

3　地球化學特征

運用SPSS2.0分析軟件對工作區(qū)所獲得的數據進行R型聚類分析和因子分析，為成礦預測、地質填圖提供科學依據。

3.1化探參數分析

參與統計的樣本數為3 265件，分析元素為Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn。室內數據處理后得到相關參數見表1所示。

1）濃集克拉克值（K）：指在某一地區(qū)或某種地質體內元素含量平均值與該元素克拉克值之比值又稱濃度克拉克值[17]。其中Ag、Pb、Zn、As、Sb五中元素的濃集克拉克值K﹥1，指示了該區(qū)域為這些元素的異常高背景區(qū)域，可能為成礦提供物質來源。

2）變化系數（CV）：它是代表數據集中位置和分散程度的綜合特征數，便于不同元素間的含量變化特征對比[17]。其中Au元素的變化系數CV﹥1，表明Au元素在地質體中分布、分配不均勻，離散程度大，分異性強，易于活動遷移形成礦（化）體或強異常。

3）富集系數（q）：它常用于判斷各種風化產物中元素的次生富集或貧化，還可以用來研究某一元素的表生地球化學性質[18]。本次測試的七種元素除鋅（q=0.99）外，其余元素的富集系數q﹥1，表明了這些元素發(fā)生次生富集的地化環(huán)境多為堿性的，且圍巖化學性質活潑，形成的氣候干冷[19]等。

濃集克拉克值、變化系數、異常下限三者存在著一定的內在聯系，三數值愈大，其地質找礦意義愈大。本次化探工作所涉及的元素中，Ag、Pb、Zn、As、Sb的濃集克拉克值K﹥1，但變化系數CV＜1，且異常下限值亦較低；Au元素的化系數CV=2.38，但濃集克拉克值K僅為0.52，且異常下限值為4.47ppb。綜合這些參數表明參與統計的元素在工作區(qū)內多為分散礦化，分配較均勻，離散程度小，分異性弱。

3.2元素相關性分析

對涉及統計的樣本進行R型聚類分析計算，并將計算數據結果繪制成元素分類譜系圖（圖2）。從統計分析來看，原始分析數據均呈現為非正態(tài)分布，故采用Spearman相關系數進行分析。分析數據顯示：在99%的置信水平上，Au 與Hg呈弱負相關外（相關系數γ為 -0.20），與Cu元素呈低度相關（相關系數γ為0.315），與其余四種元素均為弱相關（相關系數γ均小于0.3）；在99%的置信水平上，Cu、Zn、Pb的相關系數γ為0.348～0.671，表現為低度相關-顯著相關；在99%的置信水平上，As-Sb的相關系數γ為0.635，表現為顯著相關。

R型聚類分析（圖2）按取值為15的距離系數劃分，區(qū)內成礦元素組合可分為四組：分別為Cu-Zn-Pb、Ag、As-Sb-Au和Hg。其中Cu-Pb-Zn為中溫成礦元素組合，顯示區(qū)內存在微弱的熱液成礦活動；Cu-Au為低度相關，說明部分銅元素的物質來源可能與金的物質來源相同；Hg-Sb-As為低度相關，金元素與金礦的前緣暈元素As、Sb存在一定關聯，反映金主要受后期熱液作用影響，與控礦構造及成礦熱液有關。

表2旋轉后的成分矩陣及旋轉載荷特征

3.3因子分析

因子分析是利用降維的思想[19]，由研究原始變量相關矩陣內部的依賴關系出發(fā)，把一些具有錯綜復雜關系的變量歸結為少數幾個綜合因子的一種多變量統計分析方法[20]。通過對數據的KMO和Bartlett的球形度檢驗，其KMO值為0.587，球形檢驗的ρ值為0.00（＜0.05），并提取出累積貢獻率為84.132%的五組因子（見表2）。正交因子解的結果顯示：

1）F1因子具有較高載荷的變量為Cu、Pb、Zn，它代表了這些元素的較高濃集克拉克值，其形成可能與區(qū)域內微弱的中溫熱液活動有關[21]。

2）F2因子、F3因子、F4因子、F5因子均顯示唯一的較高載荷，分別為Sb、Hg、Au、Ag，說明這些元素的成礦聯系較弱，僅可能存在空間上的伴生，而不是共生關系。

4　成礦預測

依據組合異常的分布特性，本次工作可在區(qū)內劃分出兩個找礦靶區(qū)，即金鳳橋找礦靶區(qū)和、曬金村找礦靶區(qū)。兩個找礦靶區(qū)分別由AS-1、AS-2、AS-3和AS-4、AS-5、AS-6組成（圖3、圖4）。

圖3　金鳳橋找礦靶區(qū)

圖4　曬金村一帶組合異常圖

1）金鳳橋找礦靶區(qū)：主成礦元素Au最大值為145×10-9，平均值35.15×10-9，面積約1.05km2，為Au、As、Sb組合異常（AS-1、AS-3）或Au、Sb組合異常（AS-2），異常元素套合好，異常強度大，主成礦元素（Au）的濃度分帶明顯，呈三級濃度分帶，靶區(qū)中見張性正斷層通過，是尋找金礦的有利部位。

2）曬金村找礦靶區(qū)：主成礦元素最大值為13×10-9，平均值8.52×10-9，為Au、As、Sb組合異常（AS-4、AS-6）或Au、Sb組合異常（AS-5），異常元素套合較好，異常強度較大，主成礦元素（Au）的濃度分帶明顯，由于工作程度較淺，目前靶區(qū)內暫沒有發(fā)現明顯的構造痕跡，僅為單斜構造，為尋找金礦較有利的地段。

5　結論

本文對北川縣金鳳橋一帶的化探數據處理中分別運用了R型聚類分析、因子分析，并就相關參數進行了探討。由此本文取得了如下認識：

1）化探工作中室內布樣、野外采樣、室內異常圈定與評價和室外異常查證是一個有機的整體，不能孤立待之。同時在工作中要將各種地質信息和不同層次的地球化學信息有機地結合起來，可以形成一套快捷、簡便而有效的地球化學找礦方法。

2）由巖石演變到風化殼再形成土壤的過程是非常復雜的，受多種因素影響。對樣品的粒度選擇決定了化探工作的有效性，本文對工作區(qū)進行了粒度試驗，選擇了40～60目為本次的采樣的最佳粒度。

3）本次化探工作所涉及的元素中，Ag、Pb、Zn、As、Sb的濃集克拉克值K﹥1，但變化系數CV＜1，且異常下限值亦較低；Au元素的化系數CV=2.38，但濃集克拉克值K僅為0.52，且異常下限值為4.47ppb。綜合這些參數表明參與統計的元素在工作區(qū)內多為分散礦化，且分配較均勻，離散程度小，分異性弱。

4）相關性分析和因子分析顯示：工作區(qū)內Cu、Pb、Zn元素有較高的濃集克拉克值，其形成可能與區(qū)域內微弱的中溫熱液活動有關；數據中涉及的元素Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn成礦聯系較弱，僅可能存在空間上的伴生，而不是共生關系。

5）化探參數得出的信息和因子分析所取得的成果相匹配，并在后期的驗證工作中得到了證實。在異常濃集中心獲取的蝕變千枚巖中，褐鐵礦化強烈，Au得品位在0.2左右。蝕變帶最厚者僅15cm左右，多呈細脈狀不穩(wěn)定延伸，進一步證實了礦區(qū)內金的貢獻率小，僅有形成小規(guī)模礦床的可能性。

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Ditch Sediment Geochemical Survey and Prospecting in Beichuan,Sichuan

YUE Da-bin LIAO Xing-jian ZHAN Sheng-qiang ZHOU Yong
(No.402 Geological Team,BGEEMRSP,Chengdu 611730)

Abstract:R-type cluster analysis and factor analysis of ditch sediment geochemical data in the Jinfengqiao area,Beichuan,Sichuan are carried out.The results indicate that concentration Clarkes of Cu,Pb,Zn elements are higher which is related to weak mesothermal activity.As and Sb anomalies are related to Au mineralization.

Keywords:ditch deposit survey; gold ore; prospecting; cluster analysis; geochemistry; Jinfengqiao

作者簡介：岳大斌（1969-），男，四川鹽亭人，高級工程師，主要從事地質找礦工作

收稿日期：2015-04-09

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.033

中圖分類號：P632+.1

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0995（2016）01-0148-05