陳 彪，劉攀峰，文美蘭

( 1.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院 廣西 南寧 530023；2.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 廣西 桂林 541006；3.桂林理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 廣西 桂林 541006 )

0 引言

地電化學(xué)法是一種非常規(guī)化探找礦方法[1]。該找礦方法自20世紀(jì)70年代由前蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)家發(fā)明并引入國內(nèi)，80年代初經(jīng)過國內(nèi)地質(zhì)找礦工作者改進創(chuàng)新后應(yīng)用到找礦勘查中，并獲得了良好的找礦效果[2-6]。在國外，地質(zhì)研究人員根據(jù)電化學(xué)溶解的理論，為查明硫化物礦床次生分散作用的可能電化學(xué)機理，先后開展了一系列巖石固體中硫化物礦體模擬實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硫化物礦體周圍的電位和次生暈之間有一定關(guān)系，即電化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果可能使硫化物礦體的元素發(fā)生分散，從而肯定了元素以電化學(xué)遷移機制的存在[7-11]。在國內(nèi)，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，方法的理論基礎(chǔ)、成暈機制和野外工作設(shè)備都得到不同程度的完善，多所科研單位的專家學(xué)者在不同礦種、不同礦床類型和不同類型覆蓋區(qū)開展了地球電化學(xué)找礦研究，并取得良好找礦成果[12-17]。針對云南省保山西邑鉛鋅礦區(qū)第四系覆蓋厚、礦化露頭少、受次生環(huán)境影響小、常規(guī)化探找礦效果不佳，本文運用地電化學(xué)技術(shù)著重礦區(qū)對鉛鋅礦地電化學(xué)異常特征及在西邑鉛鋅礦區(qū)外圍尋找鉛鋅礦的效果進行討論，以達到推廣該技術(shù)方法尋找鉛鋅礦的目的。

1 概況

中國西南三江地區(qū)位于特提斯與環(huán)太平洋兩大巨型構(gòu)造域的匯合部位，是我國重要的、在全球有著深遠影響的有色-稀、貴金屬成礦帶。研究區(qū)位于怒江斷裂與瀾滄江斷裂之間，以柯街?jǐn)嗔褳榻绲谋Ｉ降貕K中，大地構(gòu)造單元屬西藏—三江造山系保山微陸塊[18](圖1b)。區(qū)內(nèi)出露地層以石炭系和泥盆系為主，巖性多為灰、淺灰色泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r夾薄層狀頁巖，局部夾少量肉紅色白云質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，位于研究區(qū)中北部，少量出露三疊系和第四系地層，第四系由砂礫巖、黏土組成，分布于研究區(qū)西南部。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，以NE向為主，是控制沉積建造、變質(zhì)作用、巖漿活動及其有關(guān)礦產(chǎn)的主要構(gòu)造，而次級派生的倒“入”字型斷層則為控礦構(gòu)造，區(qū)內(nèi)巖漿巖出露少，僅有少量輝綠巖脈侵入地層，零散呈SN向分布，推測輝綠巖的侵入提供部分礦質(zhì)來源(圖1c)。根據(jù)區(qū)域重力、航測資料，研究區(qū)南部的航磁負(fù)異常及重力低顯示有隱伏花崗巖存在[19-20]。研究區(qū)內(nèi)共圈定7條工業(yè)礦體，圖1c可見V2、V4礦體，產(chǎn)于炭質(zhì)灰?guī)r(板巖)下部的蝕變破碎帶中，帶內(nèi)巖石具碎裂巖化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、鉛鋅礦化，礦床受多期構(gòu)造活動和熱液作用，蝕變疊加改造，圍巖蝕變發(fā)育，類型較多，主要有黃(褐)鐵礦化、硅化、大理巖化、方解石化、重晶石化等，其中重晶石化與鉛鋅礦化關(guān)系最為密切。

圖1 研究區(qū)位置、大地構(gòu)造及地質(zhì)簡圖Fig.1 Tectonic location and geological sketch map of the study area(a)研究區(qū)位置圖 (b)研究區(qū)大地構(gòu)造圖 (c)研究區(qū)地質(zhì)簡圖1—第四系全新統(tǒng) 2—三疊系河灣街組 3—上石炭統(tǒng)臥牛寺組 4—上石炭統(tǒng)丁家寨組 5—下石炭統(tǒng)鋪門前組 6—下石炭統(tǒng)香山組上段 7—下石炭統(tǒng)香山組中段 8—中上泥盆統(tǒng)何元寨組 9—輝綠巖體 10—重晶石化 11—構(gòu)造破碎帶及編號 12—地質(zhì)界線 13—平行不整合界線 14—斷層 15—礦體及編號 16—采樣點

2 地電化學(xué)原理及提取方法

地電化學(xué)技術(shù)基本原理是基于隱伏在地下深處的金屬礦體內(nèi)部不同礦物之間存在自然電位差，礦體受電化學(xué)場作用會產(chǎn)生電化學(xué)溶解，并在礦體周圍形成離子暈，這些與礦體有關(guān)的離子在電化學(xué)電場、地氣搬運、地下水運動等各種自然營力作用下遷移到近地表形成淺部離子暈。地電化學(xué)成暈的物質(zhì)來源就是這種近地表的離子暈，該離子暈來自于深部礦體，具有動態(tài)性[1-3]。因此，利用地電化學(xué)方法收集并分析土壤中的電解物，可發(fā)現(xiàn)與礦有關(guān)的金屬離子異常，從而達到找礦和評價的目的。

地電提取方法主要選用具有極強吸附能力的活化高密聚醚型聚氨脂泡塑、導(dǎo)線、濾紙和碳棒組裝成的提取器，放置在有機物影響較小的B層土壤中，并在硝酸作為活化劑的條件下進行提取。地電提取裝置及電極結(jié)構(gòu)(圖2)，本次測網(wǎng)布設(shè)按照垂直主構(gòu)造線，間距200 m×50 m，共采集地電化學(xué)樣品288件。

3 樣品處理及分析測試

提取樣品(泡塑)處理在室內(nèi)進行晾曬、編號、裝袋，送有色金屬桂林礦產(chǎn)地質(zhì)測試中心分析測試。測試儀器為美國熱電X series電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。該質(zhì)譜儀優(yōu)點在于精密度好，靈敏度高，檢出限低，多元素同時檢測，可分析研究不同類型樣品中痕量元素。本次測試各元素檢出限及控制樣監(jiān)控限見表1和表2。

圖2 獨立供電偶極子地電提取裝置及電極結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of the independent power supply dipole earth electric extraction device and electrode structure1—電源 2—導(dǎo)線 3—提取電極 4—腐殖層 5—風(fēng)化層 6—石墨碳棒 7—吸附材料 8—過濾紙

本次所有地電提取樣品均符合相關(guān)測試分析要求，測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，見表3和表4。

表1 X-series電感耦合等離子體質(zhì)譜儀方法檢出限Table 1 X-series ICP-MS detection limit

表2 精密度控制樣監(jiān)控限[19]Table 2 Monitoring limit of precision controlling sample[19]

表3 李家寨測區(qū)地電化學(xué)測試原始數(shù)據(jù)Table 3 Analysis data of geoelectro-chemical measurement in Lijiazhai survey area

續(xù)表3

表4 趙家寨測區(qū)地電化學(xué)測試原始數(shù)據(jù)Table 4 Analysis data of geoelectro-chemical measurement in Zhaojiazhai survey area

續(xù)表4

4 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果

4.1 因子分析

因子分析可以通過對地質(zhì)觀測數(shù)據(jù)的分析來建立1個成因系統(tǒng)。它的作用主要表現(xiàn)為通過因子分析可以用最簡潔的形式描述地質(zhì)對象，即對觀測到的大量地質(zhì)現(xiàn)象進行綜合歸納，以再現(xiàn)它們之間的內(nèi)在聯(lián)系；對因子分析結(jié)果進行解釋可探索各種地質(zhì)現(xiàn)象的成因聯(lián)系。例如在成礦作用中，因子可能具有礦化階段的含義。

在上述基礎(chǔ)上采用R型因子分析方法，將關(guān)系錯綜復(fù)雜的成礦元素歸結(jié)為數(shù)量較少的幾個主因子來代表研究區(qū)的成礦作用的特點，首先進行KMO和Bartlett檢查，結(jié)果見表5。

表5 KMO和 Bartlett的檢驗表Table 5 Test table of KMO and Bartlett

由表5可見，Bartlett的球形度檢驗所得的Sig為0.000，小于顯著性水平0.05，因此拒絕Bartlett的球形度檢驗的零假設(shè)，適合作因子分析。Kaiser-Meyer-Olkin度量值為0.856，大于統(tǒng)計學(xué)家Kaiser給出的0.6的標(biāo)準(zhǔn)，所以處理后的地電提取數(shù)據(jù)適合進行因子分析。

以初始因子載荷矩陣特征值λ>1為選取標(biāo)準(zhǔn)，選取了前4個因子，計算其方差貢獻和積累方差貢獻，由表6可知，F(xiàn)1、F2、F3、F4四個主因子的累計方差貢獻率已達76.167%，基本上可以反映出全部地電提取元素的特征。

由旋轉(zhuǎn)因子矩陣表(表7)可以得到F1(Pb-Zn-Ge-Ag-As-Mn-Cd)、F2(Sb-Mo-Bi)、F3(Au)、F4(Cu)四組因子，每一組因子都是不同的元素組合，分別代表了不同的地質(zhì)意義。

表6 因子分析特征值及方差貢獻表Table 6 List of factor analysis eigenvalue and variance contribution

表7 旋轉(zhuǎn)因子矩陣表Table 7 List of rotation factor matrix

F1(Pb-Zn-Ag-Ge-As-Mn-Cd)是中低溫成礦元素組合，屬于含礦熱液噴流至海底或者地表沉積，鉛鋅多金屬聚集，代表研究區(qū)主成礦階段；F2(Sb-Mo-Bi)是中溫元素組合，屬于礦床后期熱液改造成礦階段；F3(Au)表現(xiàn)較強的獨立性，屬于表生氧化淋濾改造階段；F4(Cu)按其礦物明顯分帶性，重晶石-黃鐵礦-方鉛礦-閃鋅礦-黃銅礦[18]，表明該因子代表成礦初期成礦溶液噴流階段。

上述分析說明：F1和F4代表了與中低溫?zé)嵋夯蛘叱练e作用相關(guān)的成礦作用，是主成礦階段的元素組合；F2和F3代表了與中溫?zé)嵋焊脑旎顒佑嘘P(guān)的元素組合。這四個主因子基本代表了西邑Sedex型鉛鋅礦的成礦作用特點。

4.2 單點異常襯度值法

異常襯度是異常清晰度的度量，是一個無量綱地球化學(xué)參數(shù)。異常襯度不僅可以作為一個反映異常標(biāo)志，還可以用來對比不同元素之間的異常高低和富集程度為消除不同區(qū)塊、不同背景值之間的干擾。本次研究工作采用單點異常襯度值法對研究區(qū)的所有樣品分析結(jié)果數(shù)據(jù)進行分區(qū)處理。其計算見公式(1)：

單點襯度值=該區(qū)該元素分析值/該區(qū)該元素背景值，即：

K=C/C0

(1)

其中：K為異常襯度，C為該區(qū)元素含量，C0為該區(qū)塊內(nèi)元素背景值。

通過單點襯度值公式(1)，計算各點襯度值后，在MapGIS軟件下進行數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，繪制各元素襯值異常等值線圖，后經(jīng)窗口過濾勾繪各元素等級異常圖。

5 找礦預(yù)測

根據(jù)以上數(shù)據(jù)處理，結(jié)合已知地質(zhì)情況，在礦區(qū)外圍李家寨和趙家寨測區(qū)共布設(shè)13條測線，利用地電化學(xué)技術(shù)、MapGIS軟件成圖，圈定地電化學(xué)Pb、Zn、Ge各元素襯值異常等值線圖(圖3a、3b、3c)，并根據(jù)異常指標(biāo)吻合度、地質(zhì)成礦條件劃分三類異常靶區(qū)。

5.1 異常特征

鉛(Pb)襯度異常特征：共圈定5個異常，面積共5237.13 m2。Pb-1異常位于李家寨測區(qū)偏東南位置，呈啞鈴狀，異常襯度為3.6，異常強度較強，異常區(qū)與其東側(cè)的北西—南走向F1斷層有一定的相關(guān)性；Pb-2異常位于李家寨測區(qū)西北部，呈不規(guī)則狀，異常襯度為2.7，異常強度較弱，異常規(guī)模大，推測異常區(qū)與其平行不整合界面有密切相關(guān)性；Pb-3異常分布于趙家寨測區(qū)南段，呈帶狀，異常襯度為2.2，異常強度弱，異常規(guī)模較小；Pb-4異常位于趙家寨測區(qū)中東部，呈不規(guī)則狀，異常襯度為2.64，異常強度較強，異常規(guī)模較大，異常區(qū)與香山組與丁家寨組不整合界面及南北走向F1斷層有關(guān)；Pb-5異常位于其西北端位置，呈不規(guī)則狀，異常襯度為2.2，異常強度中等，異常規(guī)模中等。推測異常區(qū)與北東走向F4斷層有密切相關(guān)性。

鋅(Zn)襯度異常特征：共圈定6個異常，面積共6104.22 m2，Zn-1異常分布于李家寨測區(qū)東部，呈圓球狀，異常襯度為2.4，異常強度較強，異常規(guī)模?。籞n-2異常位于其中部位置，呈近似透鏡狀，異常襯度為2.9，異常強度較弱，異常規(guī)模小，異常區(qū)受表生作用影響大；Zn-3異常位于其西北部，呈不規(guī)則狀，異常襯度為3.7，異常強度強，異常規(guī)模大，推測異常與其西側(cè)的南北走向F1斷層有一定相關(guān)性；Zn-4異常位于趙家寨測區(qū)南端，呈近似條帶狀，異常襯度為3.8，異常強度較強，異常規(guī)模中等；Zn-5異常位于其東部，呈卵狀，異常襯度為4.6，異常強度強，異常規(guī)模較大，異常走向與F1走向一致；Zn-6異常位于北端，呈近似帶狀，異常襯度為3.1，異常強度較強，異常規(guī)模大，異常區(qū)與其內(nèi)部的北東走向F4斷層及東側(cè)南北走向F2斷層有密切的相關(guān)性。

鍺(Ge)襯度異常特征：共圈定6個異常，面積共4802.59m2，Ge-1異常位于李家寨測區(qū)東部，呈啞鈴狀，異常襯度為2.3，異常強度較弱，異常規(guī)模較小，受SN向F1斷層影響較大；Ge-2位于其中部位置，呈不規(guī)則狀，異常襯度為3.3，異常強度中等，異常規(guī)模中等，推測異常與香山組上段地層有關(guān)；Ge-3異常位于其西北部，呈多卵狀，異常襯度為3.2，異常強度較強，異常規(guī)模較小；Ge-4異常分布于趙家寨測區(qū)南部，異常襯度為2.0，異常強度較弱，異常規(guī)模中等；Ge-5異常位于其中東部，呈不規(guī)則狀，異常襯度為2.1，異常強度較弱，異常規(guī)模小，異常區(qū)與南北走向F1斷層有密切的相關(guān)性；Ge-6異常位于其西北端，呈不規(guī)則狀，異常襯度為1.96，異常強度弱，異常規(guī)模較小，推斷異常與F4斷層密切相關(guān)。

5.2 找礦靶區(qū)圈定

通過對各類異常分布特征、可靠度及吻合程度分析，結(jié)合地質(zhì)情況，共圈定4個找礦靶區(qū)(圖3d)，并按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類三個等級對其進行找礦潛力評價。

Ⅰ級靶區(qū)：位于測區(qū)南部何元寨組地層內(nèi)，跨越兩條測線，面積約為1785.45m2。成礦元素Pb、Zn、Ge、Ag異常規(guī)模和強度大，成礦相關(guān)元素異常較明顯，出現(xiàn)規(guī)模較大的伴生元素疊加異常，多指標(biāo)異常重合性好，吻合較佳。何元寨組為附礦層位，地質(zhì)成礦條件有利，可作為下一步工作部署重點。

圖3 西邑鉛鋅礦區(qū)地電元素異常及找礦靶區(qū)圖Fig.3 The schematic map of geoelectro-chemical anomalies and prospecting targets in Xiyi lead-zinc mining area(a)西邑鉛鋅礦區(qū)地電元素Pb異常圖 (b)西邑鉛鋅礦區(qū)地電元素Zn異常圖 (c)西邑鉛鋅礦區(qū)地電元素Ge異常圖 (d)西邑鉛鋅礦區(qū)找礦靶區(qū)圖1—第四系全新統(tǒng) 2—三疊系河灣街組 3—上石炭統(tǒng)臥牛寺組 4—上石炭統(tǒng)丁家寨組 5—下石炭統(tǒng)鋪門前組 6—下石炭統(tǒng)香山組上段 7—下石炭統(tǒng)香山組中段 8—中上泥盆統(tǒng)何元寨組 9—輝綠巖體 10—重晶石化 11—構(gòu)造破碎帶及編號 12—地質(zhì)界線 13—平行不整合界線 14—斷層及編號 15—礦體及編號 16—研究區(qū)范圍 17—襯度值1～1.5 18—襯度值1.5～2 19—襯度值2～2.5 20—Ⅰ類靶區(qū) 21—Ⅱ類靶區(qū) 22—Ⅲ類靶區(qū)

Ⅱ-1級靶區(qū)：位于測區(qū)中部，面積約為1151.41 m2。主成礦及伴生指示元素規(guī)模和強度一般，但重合程度較高；靶區(qū)位于SN向F1、F2斷層末端，區(qū)內(nèi)出露以灰色、深灰色中—厚層狀灰?guī)r為主，并在河灣街組內(nèi)發(fā)現(xiàn)粒狀褐鐵礦，依據(jù)異常區(qū)劃分，認(rèn)為本區(qū)有較大的找礦潛力。

Ⅱ-2級靶區(qū)：位于測區(qū)東側(cè)，面積約為1644.61m2。成礦元素Pb、Zn、Ge、Ag異常規(guī)模和強度大，成礦相關(guān)元素異常較明顯，出現(xiàn)少量伴生元素疊加異常，多指標(biāo)異常重合性好，吻合一般。靶區(qū)位于平行不整合界面上，并與F1斷層走向一致，不排除該異常區(qū)有尋找隱伏礦體的可能。

Ⅲ級靶區(qū)：位于測區(qū)北端，面積1064.36m2。主成礦元素及伴生指示元素異常強度一般，吻合程度差，大多都是單線甚至單點異常，暫時把該區(qū)段劃分為Ⅲ類靶區(qū)。

6 認(rèn)識及結(jié)論

1)通過在云南西邑鉛鋅礦區(qū)開展找礦研究，認(rèn)為地電化學(xué)技術(shù)在該區(qū)尋找類似的隱伏鉛鋅礦是合理有效的。

2)根據(jù)數(shù)據(jù)因子分析及地電化學(xué)技術(shù)獲得的異常特征分析認(rèn)為，以地電提取主成礦元素Pb、Zn異常襯度大、濃度分帶清晰、明顯，與Ag、Ge等伴生元素的異常襯度成正相關(guān)，吻合度較高，可作為研究區(qū)內(nèi)尋找隱伏鉛鋅礦的地電化學(xué)技術(shù)找礦指標(biāo)。

3)建議將地電化學(xué)技術(shù)圈定的異常指標(biāo)吻合度高、地質(zhì)成礦條件較好的Ⅰ類靶區(qū)作為下一步工作的重點。