李 勇侯中健李 敏王春林劉鑫宇李韶昱

（1.成都理工大學地球科學學院；2.四川省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇三地質隊）

沙拉坎金礦位于老撾萬象省沙拉坎縣城北1 km，在礦區(qū)以北約10 km處由中資公司發(fā)現(xiàn)了大型構造蝕變巖型金礦床——南坡金礦，研究區(qū)與南坡金礦處于同一成礦帶，具極佳的成礦背景。土壤地球化學是通過研究某些元素在土壤中的分布、富集和變化規(guī)律，從而圈定與成礦作用相關的地球化學異常來指導找礦［1］。

傳統(tǒng)土壤地球化學測量數(shù)據(jù)處理方法多以找礦為目的，未深入探討各元素的共生組合、載金礦物與礦體、礦床間的聯(lián)系，使已有資料得不到充分地利用。本研究利用相關性分析、因子分析等多元統(tǒng)計方法探討礦床土壤地球化學特征，通過布設探槽、鉆孔對異常進行揭露，為區(qū)域內(nèi)下一步找礦作指導。

1 地質概況

沙拉坎地區(qū)位于老撾西部，為中國西南三江墨江被動陸緣構造帶在老撾境內(nèi)的南延，屬印支陸塊構造單元川壙—巴色地層區(qū)，進一步劃分的瑯勃拉邦島弧帶中，西以瑯勃拉邦斷裂帶為界，東以普雷山斷裂為界。區(qū)域地層為北東—南西向單斜地層，主要為泥盤系、石炭系、二疊系、侏?系、白堊系。該帶中巖漿巖活動較弱，中酸性、基性巖均有出露。該帶亦是熱液型鉛鋅礦、構造蝕變巖型金礦、巖漿熱液型銅金礦床的重要成礦帶［2-4］（圖1）。

研究區(qū)內(nèi)出露地層由老至新依次為上石炭統(tǒng)南坡組二段（C2n2）、三段（C2n3）、第四系［5］。二段為灰色—深灰色粉砂質板巖夾薄—中層狀大理巖、變砂巖等，主要分布于研究區(qū)中部、東南部。三段為淺紫紅色、灰黃色板巖，板理面可見少量絹云母，新鮮面可見印模特征，主要分布于研究區(qū)西部。第四系為坡積層、洪積層斷續(xù)覆蓋。

區(qū)內(nèi)構造發(fā)育，主要為脆—韌剪切構造帶、F1斷層。脆—韌剪切構造帶主要表現(xiàn)為裂隙、節(jié)理、撓曲等，傾向為80°～140°，傾角為47°～85°，為研究區(qū)內(nèi)主要的含金構造。F1斷層在研究區(qū)內(nèi)走向延伸大于3 000 m，寬50～200 m，傾向為272°～335°，傾角為50°～84°，該破碎帶內(nèi)可能賦存小規(guī)模的銅鋅礦體。

區(qū)內(nèi)印支期中—酸性巖漿侵入活動發(fā)育，主要有深成侵入巖（石英閃長巖）、淺成侵入巖（似斑狀花崗閃長巖）和脈巖（閃長巖）3類，主要侵位于石炭系南坡組地層中。據(jù)巖石全分析結果表，化學成分以SiO2為主，其次為Al2O3，為過鋁質巖石，σ值為-0.15～4.90，屬鈣堿性系列，K2O/Na2O值為0.37～16.68，屬陸殼沉積物熔融形成的S型花崗巖類，SiO2—（K2O+Na2O）圖解屬閃長巖類，SiO2—K2O圖解屬鉀玄巖+高鉀鈣堿系列，SiO2—AR圖解中以堿性系列為主。

2 土壤地球化學異常

2.1 樣品的采集與測試

研究區(qū)內(nèi)巖石出露較差、坡積層覆蓋較厚，按100 m×40 m網(wǎng)度布置采樣點，采樣位置無污染、土壤堆積較好。每個采樣點按“一點多坑”原則采樣，深度控制在30～50 cm，采集無腐殖土、無石塊的土壤作為樣品。樣品過60目樣篩，篩下物作為樣品裝袋。樣品測試采用原子熒光光譜法、等離子質譜法，測定分析Au、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、Fe、Co、Ni、Mn共12個元素作為金礦指示元素。

2.2 土壤地球化學異常下限的確定

為了異常下限值更加準確可靠，采用多重分形法（含量—頻數(shù)）和傳統(tǒng)計算方法共同確定異常下限。多重分形法：在SPSS軟件中進行統(tǒng)計分析，采用線性回歸法，使含量—頻數(shù)散點分布在兩段線性方程直線上，兩段直線的交點所對應的含量值視為背景與異常的分界點，即為異常下限值C0［6］。傳統(tǒng)計算方法：首先對分析數(shù)據(jù)中離群數(shù)據(jù)進行Xˉ±3S（平均值±3倍標準差）計算，作為上下限迭代剔除，直至無離群點可剔除為止，即所有數(shù)據(jù)符合正態(tài)或對數(shù)正態(tài)分布，計算出平均值與標準差，再計算出各單元素在區(qū)內(nèi)的富集系數(shù)、變異系數(shù)。以Xˉ作為背景值，再以Xˉ±2S作為異常下限C0［7-8］（表1）。

注：Au含量單位為×10-9，F(xiàn)e為×10-2，其余為×10-6。

從表1中可以看出，富集元素（富集系數(shù)＞1.5）為Au、As、Pb；較富集元素（富集系數(shù)1.5～1.0）為Ag、Sb；變異元素（變異系數(shù)0.45～1.0）包括Au、As、Sb、Cu、Pb、Zn、Mn等。因此，研究區(qū)內(nèi)Au、Pb、As、Sb元素為區(qū)內(nèi)較活躍的元素。

2.3 土壤地球化學異常濃度分帶

各元素異常含量濃度分帶按異常下限C0的2n倍劃分（n=1、2、4），見表2。

注：Au含量單位為×10-9，F(xiàn)e為×10-2，其余為×10-6。

3 元素組合分析

3.1 相關性分析

為了解研究區(qū)各元素之間的相關性，運用SPSS軟件對分析數(shù)據(jù)進行相關性矩陣分析和R型聚類分析，了解各元素間組合間的親疏關系，最終對元素進行分類（表3、圖2）。結果表明，研究區(qū)內(nèi)元素大致可以分為兩大類：Co、Mn、Zn、Cu、Fe、Ni和Au、Ag、As、Sb、Pb、Hg。

3.2 因子分析

因子分析是將相同本質的變量歸入一個因子，減少變量數(shù)目的思路，將大量無規(guī)律的數(shù)據(jù)歸結為幾個共性因子，從而提取公共因子并確定各元素組合是獲取地球化學信息最有效的方法和手段［8-9］。

采用因子分析的數(shù)據(jù)需通過巴特利特球度檢驗和KMO檢驗。巴特利特球度檢驗是用來判斷各變量是否獨立，概率值P小于給定的顯著性水平α=0.05時，則認為各變量適合做因子分析；KMO檢驗是度量各變量的相關性，越接近于1，意味著變量間的相關性越強［10］。本次分析的數(shù)據(jù)，在自由度為66的條件下，水平上達到顯著0.000，KMO值為0.739，通過巴特利特球度檢驗（表4）。

根據(jù)R型因子分析處理結果，本次提取了累計方差貢獻率大于70%的6個主因子（表5），共解釋了12個原始變量，總方差為75.772%。因子分析中正交旋轉因子較初始因子的載荷矩陣表達的地質意義更明顯，故本次采用正交旋轉因子載荷矩陣（表6）來進行區(qū)內(nèi)元素組合。F1代表Cu-Zn-Fe-Mn-Co；F2代表Au-As-Sb；F3代表Ag-Pb；F4代表Hg；F5代表Ni。

3.3 因子討論

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F1因子的方差貢獻率為25.430%，主要分布于F1斷層破碎帶附近，具破碎帶控礦特征。Cu、Zn、Fe均為中低溫親硫元素，活動性比較強。成礦流體來源可能分為2種：一種熱鹵水體系，另一種來自下地殼、上地幔流體。其中，熱鹵水主要來自大氣降水、地下水下滲形成，在環(huán)流過程中溶濾、萃取了Cu2+、Zn2+、Fe2+以及還原性質的硫。在深大斷裂的熱動力驅動下，有機質熱分解產(chǎn)生強還原性物質如CH4、SO2-4，隨后發(fā)生氧化還原反應生成S2-（CH4+SO2-4→S2-+CO2+2H2O），運移到有利的容礦空間（破碎帶、裂隙）與含有還原成分的熱鹵水反應生成大量金屬硫化物，形成礦體；另外，下地殼、上地幔流體中金屬元素和硫元素以配合物形式存在，當流體沿著裂隙空間上涌時，因四周壓力快速下降，導致熱液中的CO2、H2O等氣體逸出，金屬元素和硫濃度增加，原物理化學環(huán)境被打破，Cu2+、Zn2+、Fe2+與S2-以金屬硫化物形式沉淀析出，充填于破碎帶、裂隙中［11］。因此，地表鐵帽帶是研究區(qū)內(nèi)銅、鋅礦體最直接的找礦標志。

F2因子方差貢獻率為16.926%。主要分布于研究區(qū)西部脆—韌剪切帶中。Au、As、Sb元素在研究區(qū)內(nèi)富集系數(shù)均大于1，且平均值、標準差較高。As與Sb為同族元素，化學性質相近，為典型的低溫熱液成礦指示元素組合［12］。在破碎帶蝕變巖型、微細浸染型金礦床中，Au與高豐度的As、Sb等元素相伴出現(xiàn)，其富集程度往往與黃鐵礦、毒砂、雄黃、輝銻礦等的含量呈大致的正相關性。As、Sb陰離子團是金的最佳萃取劑，會在熱液中呈數(shù)量級倍數(shù)萃取礦源層中較高豐度的金，大大提高金的溶解度，從而使礦源層中的金被活化轉移。隨著溫度、總硫活度和壓力等物理化學環(huán)境的改變，引起含金絡合物分解→卸載→沉淀，形成各種規(guī)模金礦床［13］。研究區(qū)西部褐鐵礦化可以指示金礦脈的存在，As、Sb含量亦可判斷金的富集程度。

F3因子方差貢獻率為13.173%，Pb、Ag為中溫元素組合，主要為鉛硫化物礦化異常因子，分布面積小，與礦床內(nèi)中溫熱液和構造活動有關。其中Pb主要以方鉛礦形式存在。

F4、F5因子方差貢獻率分別為10.584%、8.871%。各元素形成獨立因子，說明二者在成礦熱液中未能與Au、Cu主成礦元素一同發(fā)生遷移，表明二者關系并不密切，因子獨立出現(xiàn)，從側面反應了熱液活動是多期次的。

4 異常特征

4.1 主要單元素異常特征

Au與As異常在研究區(qū)發(fā)育最廣，分布區(qū)域不受巖性控制，異常呈不規(guī)則橢圓狀、三帶發(fā)育、濃集中心明顯，形態(tài)基本相當。Au異常值為（25～831）×10-9，As異常值為（35～1 827.94）×10-6。相比Au、As異常，Sb異常規(guī)模相對較小，但出露范圍基本分布于Au、As異常中。Cu、Zn、Fe異常呈帶狀分布于F1斷裂破碎帶附近，少部分在Au、As異常中有重疊。其余元素異常基本為單點狀，規(guī)模較小。

4.2 綜合異常特征

綜合異常圈定方法以多元素重疊出現(xiàn)為標準，可以分為兩大類，Au-As-Sb和Cu-Fe-Zn-Mn-Co多元素組合。在圈定過程中以Au為主元素，在東南部異常組合中結合Cu、Zn元素考慮異常的綜合，共圈出15個異常。HS-01～HS-14異常主要以Au、As、Sb元素為主，基本呈不規(guī)則橢圓狀、異常三帶發(fā)育、濃集中心明顯；Au、As異常形態(tài)基本相當，套合度較好。HS-15綜合異常由10種元素單異常組成，各單元素異常呈不規(guī)則狀，總體呈近北東向展布，其中Cu、Zn異常三帶發(fā)育、強度高、濃集中心明顯，形態(tài)基本相當，套合度好。該組合異常具有典型的高、大、全礦致異常特征，多元素異常重疊說明成礦作用的多期次性。

4.3 異常查證

對研究區(qū)內(nèi)圈定的綜合異常進行了查證工作。主要采用地質測量、槽探等手段。根據(jù)已知金礦體的出露特點，以Au、As、Sb元素異常為主，重點針對三級異常濃集帶進行解剖。在HS-01～HS-06異常中發(fā)現(xiàn)10條金礦體群，共51條金礦體（圖3）。

礦體主要受北東向脆—韌性剪切帶控制，少數(shù)礦體受次級構造影響呈近南北向分布。斷續(xù)形成復脈狀、透鏡狀，并有分支復合、尖滅再現(xiàn)的現(xiàn)象。含礦巖石主要為蝕變石英閃長巖、砂板巖等，礦物組合為褐鐵礦、黃鐵礦、毒砂、石英。礦化蝕變?yōu)楣杌?、褐鐵礦化、碳酸鹽化（圖4）。

通過鏡下鑒定，并統(tǒng)計相關礦物顆粒進行分析得出，該礦石中金屬礦物約占11%，非金屬礦物約占89%，金屬礦物主要為黃鐵礦、毒砂，其次還有少量的黃銅礦、磁黃鐵礦、方鉛礦等，黃鐵礦與毒砂、硫鐵礦等共生關系密切，常出現(xiàn)連晶或包裹現(xiàn)象。非金屬礦物主要為石英、長石、角閃石等。金礦物原始賦存狀態(tài)主要為裂隙金、單體解離金、包裹金，ω（黃鐵礦裂隙金、包裹金）∶ω（單體解離金）∶ω（毒砂裂隙金、包裹金）=5∶3∶2。因而，黃鐵礦、毒砂為研究區(qū)主要的載金礦物。

5 結論

（1）以沙拉坎金礦為例，就大比例尺小范圍內(nèi)開展土壤地球化學測量，利用傳統(tǒng)統(tǒng)計方法和多重分形法確定異常下限，再利用因子分析劃分的元素組合類型，可以更清晰地劃分出元素間共生組合的關系。

（2）通過元素相關性分析和因子分析，區(qū)內(nèi)為Au、Cu 2種主成礦元素，其中Au與As、Sb相關性好，Cu與Zn、Fe相關性好。Au、Cu 2種主成礦元素相關性差，表明區(qū)內(nèi)成礦多期次性、復雜性。As、Sb為金礦的指示元素，推測為中低溫構造蝕變巖型金礦；Fe為銅鋅礦的指示元素，推測為破碎帶型銅多金屬礦床。

（3）研究區(qū)東部地表鐵帽帶是銅、鋅礦體最直接的找礦標志；西部脆—韌剪切帶中褐鐵礦化可以指示金礦脈的存在，As、Sb含量亦可判斷金的富集程度。

（4）本次研究明確了研究區(qū)內(nèi)找礦方向，在異常圈定的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)10條金礦體群，說明土壤地球化學測量在區(qū)內(nèi)找礦是切實可行的。