莫桑比克穆鲁普拉县穆卡拉地区土壤地球化学研究

2015-04-11张树淇

化工矿产地质 2015年1期

张树淇牛晓

中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东济南, 250000

穆卡拉地区位于莫桑比克共和国北部楠普拉省穆鲁普拉县，地层属于楠普拉地质单元，该单元是莫桑比克主要金属矿成矿区。区内构造发育，岩浆岩发育。经过实地地质勘查和相关地表工作验证，发现金多金属矿床有很好的成矿远景。为此，本文主要研究土壤微量元素的特征、组合特征、分布型式、异常特征，通过对比分析和异常评价，为下一步找矿提供线索。

1 矿区地质特征

本地区大地构造位置位于非洲板块，非洲大陆南部，莫桑比克省，楠普拉亚省。地层单元划分则属于楠普拉单元。

区内出露地层由老到新分布的地层有中元古界莫库巴群和莫洛奎群。

莫库巴群（P2NMgm）岩性主要为灰黑色条带状黑云母片麻岩，少量条带状混合黑云母片麻岩。岩石呈灰黑色，局部呈黑色，具中-粗粒变晶结构，片麻状构造、条带状构造，主要矿物成分为斜长石、石英、黑云母及少量角闪石、辉石、钾长石。片麻理总体走向北东 50～70°，倾向北西，倾角较陡，一般在 45～60°之间。片麻岩中间夹有一些由角闪石与黑云母为主要矿物成分构成的结晶片岩，矿脉就穿插在这些结晶片岩中间。

莫罗奎群主要两个岩性段：第一岩性段（P2NMa）：岩性为浅灰色片麻岩，片麻岩原岩以泥岩、砂岩为主。细-中粒变晶结构，片麻状构造，主要由斜长石、石英、角闪石及少量黑云母等组成。片麻理走向总体北东 40～60°，倾向北西，倾角一般在40～55°之间，局部地段为75°。在矿区中部由于伟晶花岗岩的侵入，其产状有所变化，走向近东西，倾向北，倾角变化不大，与伟晶花岗岩呈侵入接触关系。第二岩性段（P2NMam）：岩性以斜长角闪质片麻岩和其他基性片麻岩为主。发育片麻理构造，走向南东，倾向南西，倾角20～30°。

工作区内构造不发育，仅有6条断裂构造。其中F1为北西向，F2、F3、F4、F5、F6为北东向。

工作区内岩浆岩为为中元古代楠普拉杂岩体库里库埃序列的浅色片麻状花岗岩（P2NMal），岩性为片麻状浅肉红色花岗岩，局部呈浅灰色、肉红色、褐红色。具中-粗粒变晶结构，片麻状构造，局部团块状构造，主要有钾长石、少量斜长石、石英、角闪石、黑云母及少量辉石等组成。片麻理走向总体北东 30～45°，倾向北西，倾角一般在45～60°之间。

图1 矿区地质图Fig.1 Mining area geology map

2 土壤地球化学

2.1 样品采集、加工和测试

本工作区内土壤地球化学采样采用500m×250m的网度。取样对象为B层残坡积土壤样，深度30～50cm，在采样点周围点线距1/10范围内采样，由3~5个点组合成一个样品。采样重量确保过0.250mm（60目）的样重＞150g。共采集土壤样品500件。送至国内实验室，定量分析 Ti、Zr、Ag 、As、Sb、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Ta、Pb等14种元素，工作区东部200个点增加分析了Mo元素。

2.2 元素的含量特征

为表明元素在测区分布的均匀程度和相对富集及贫化程度，确定变异系数Cv（Cv为该地质单元元素含量标准离差与该地质单元元素含量的平均值比值）小于0.5为均匀分布，大于等于0.5小于1为分布明显不均匀，即有明显的分异性，变异系数Cv大于1为分布极不均匀，即具有强分异特征；全区各元素特征统计如表1。

其中浓度克拉克值大于1的元素有Zr、Bi、Au、Pb、Mo；浓度克拉克值大于5的元素有Bi。变异系数大于 0.5的有 Ti、Zr、Ag、As、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Pb、Mo；变异系数大于1的有As、Bi、Au、Mo。总得来看，工作区Zr、Bi、Au、Pb、Mo元素含量相对高，变异系数比较大，表明这些元素参与了次生富集成晕作用及过程，易形成地球化学异常，对工作区深部及外围找矿具有一定的指示意义。

表1 土壤测量元素特征统计表Table 1 The statistic parameters of elements

2.3 元素分布型式

对工作区所有样品数据进行统计，并做元素含量-频数对数直方图，低含量值表示元素背景值，高含量值表示元素异常值。对数直方图表明，Zr、Sb、Hg、Be、Zn、Bi、Pb、Ta、Mo 呈单峰分布（图 2），其中 Sb、Ta、Be、Zn、Hg、Zr、Pb高值集中，离散度低，表明次生富集较弱，不易产生地球化学异常。Bi、Mo离散度大，次生富集强烈，易形成地球化学异常；而 Ti、Ag、As、Co、Au、Cu等元素的含量-频数对数直方图表明（图3），这些元素不符合正态分布，呈多峰分布，离散度大，次生富集趋势强烈。其中 Cu元素分布广泛，离散度高，表明 Cu元素次生富集作用特别强烈，比较容易形成明显的地球化学异常。

2.4 元素的组合分析

2.4.1因子分析因子分析是从多个变量指标中选出少数几个综合变量指标的一种降维的多元统计方法【1】。因此，利用元素组合分析中的因子分析方法，我们可以把具有错综复杂关系的元素原始变量归结为少数几个综合因子，以因子中最大因子载荷的50 % 为阈值确定不同因子的元素组合【2】。通过元素组合特征推算、解释成矿过程和成矿元素的迁移、富集规律，划分成矿阶段，确定成矿物质来源【3】。

本次工作中，对Ti、Zr、Ag 、As、Sb、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Ta、Pb、Mo 等 15种元素进行了全部样品的测试。对以上元素数据进行基于主成分变量的R型因子分析，按照累计方差贡献值54.844%，得到3个主因子（表2）。其中 F1因子为 Co、Zn、Cu、Ti、Ag、Be，F2因子为 Be、Pb、Bi、Hg、Ta，F3因子为 Au、As，从研究Au的角度看，Au与F1、F2相关性不大，与F3相关，说明Au与As关系密切。

图2 Zr、Sb、Hg、Be、Zn、Bi、Pb、Ta、Mo元素含量-频数对数直方图Fig.2 Histogram of element content-frequency for Zr,Sb,Hg,Be,Zn,Bi,Pb,Ta,Mo

图3 Ti、Ag、As、Co、Au、Cu元素含量-频数对数直方图Fig.3 Histogram of element content-frequency for Ti,Ag,As,Co,Au,Cu

表2 元素R型因子分析结果Table 2 R-factor Analysis results of elements

2.4.2 聚类分析聚类分析是根据样本自身的属性，用数学方法按照某些相似性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系对样本进行聚类【4】。R型聚类分析是从数字角度研究元素在成矿活动中地球化学行为相似程度的一种有效方法【5】。

通过对 Ti、Zr、Ag 、As、Sb、Bi、Hg、Au、Be、Co、Cu、Zn、Ta、Pb、Mo 等 14 种元素进行R型聚类分析，生成聚类分析谱系，如图4所示。

图4 元素聚类分析谱系图Fig.4 Hierarchical diagrams of cluster analysis

由图3可见，总体上分为3大类，第一类为Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Mo、 As、Au、Bi、Hg、Be、Pb、Ta，第二类Sb，第三类Zr。距离离系数小于 5 的元素为 Co、Cu、Zn、Ti，表明这些元素关系极为密切，除了个别其他元素参与进来以外，基本上能够反映了铁族元素的次生富集组合特征；距离系数大于5 的元素为Ag、Mo、As、Au、Bi、Hg、Be、Pb、Ta、Sb、Zr，从其聚类情况来看，总体上能够反映了主要成矿元素的次生富集组合特征。

3 土壤地球化学找矿

3.1 背景值、异常下限和异常级别的确定

背景值及异常下限的确定：由各元素的直方图分析确定，元素的分布型式接近对数正态分布，按对数计算法计算确定；有双峰或不按正态分布，利用众值计算公式结合对数计算公式给出值后综合确定。

对数背景平均值：

异常下限：T=mol+2λ

异常的圈定：先将全测区分析数据进行处理，成图后有连续2个或2个以上数据大于异常下限者予以圈定，单个数据大于二倍异常下限者也予以圈定。在圈定异常时允许异常区内有个别低含量点。

共圈定Au异常10处，Ag异常3处，As异常13处，Bi异常6处，Cu异常5处，Mo异常4处，Hg异常5处。

浓度分带的划分：采用浓度值a0×T、a1×T、a2×T来划分异常外、中、内三个浓度带，（见表3）。其中a值取2。

分带结果：Au、Bi具有外、中、内带，Ag、As、Mo只有外、中带。

表3 异常下限统计表Table 3 The statistical chart of lower limit of abnormity

表4 土壤异常各元素浓度分带值表Table 4 Concentration distribution of elements

3.2 综合异常评价

通过本次地球化学研究，结合地质和地球化学数据资料分析显示，元素异常主要集中在中部和东南部。总体上可分为5个区，ABCDE区，其中A区为Au、Bi 、Hg组合异常，B区为 Au、Bi组合异常，C区为 Au、As组合异常，D、E区为Cu、Mo组合异常（图4）。

组合异常特征见表4。

为了评价1:50 000土壤化学测量圈出五个组合异常区，在异常区内又开展了1:10000土壤化学测量、槽探、浅井、物探验证工作，分述如下：

A区为1:50 000化探圈出的Au异常区，通过探槽、1:10 000土壤化学测量验证，原高值点只为单点异常，未形成具有规模的矿化异常。仅在A区的西北部有两个连续点异常，极值高。并在地层交接带附近，建议用地表工程验证。西南部有150m长向东南没有封闭金异常，与Bi、Hg套合较好，在地层交接带附近，建议用地表工程验证。

B异常区为1:50 000化探圈出的Au异常区，通过1:10 000土壤化学测量验证，原高值点只为单点异常，在B区的南部偏东有一半椭圆形Au异常，向南延伸出工作区未闭合，该异常位于基性片麻岩与片麻状花岗岩接触带附近。建议地表工程验证。

C异常区为1:50 000化探圈出的Au异常区，通过1:10 000土壤化学测量验证圈出3个新的异常区，其中 1区位于 C区的西部，为一南北长200m，宽大于50m，异常向西延伸出C区未闭合。1区内Au最大值为9.4×10-9，平均值为6.1×10-9。2区位于C区的中北部，呈半椭圆形，东西向长轴约 400m，南北向半短轴长 50m，异常向北延伸出C区，未闭合。2区内Au最大值为8.5×10-9，平均值为 4.9×10-9。3区遍布整个 C区，呈半回字形，其东西长约 1000m，南北宽 350~600m，异常向南延伸出C区未闭合。此区为2级异常区，3区内Au最大值为13.8×10-9，平均值为6.7×10-9。在C区的3区沿南北向布了九个物探测深点，从测得的结果分析，视电阻率显示化探异常点下有向南倾的四条构造带，呈低阻的两条，高阻的两条。视极化率显示化探高值点下有高极化率地质体存在。所以整个C为找Au重点区域。建议对该区进行物探中梯扫面及地表工程验证。

图4 综合异常图Fig.4 Integrated anomaly map

表5 五个区异常特征一览表Table 5 The abnormal characteristics of five areas

D异常区为1:50 000化探圈出的Cu、Mo异常区，通过1:10 000土壤化学测量验证，Mo异常区与1:50 000化探圈出的Mo异常区相符，在D区北部约占D区的一半，东、西、北部均延伸出了 D区未闭合。在 D区内长约 900m，宽约800m，异常分内、中、外带。其中Mo最大值为54.35×10-6，平均值为7.86×10-6。为寻找 Mo 矿的有利地段。

通过1:10 000土壤化学测量验证，利用异常下限80×10-6圈定Cu异常四处，分四个小区，1区异常规模最大，位于D区的西部，呈长条形，沿北东南西向展布，异常西部及南部延伸出D区未闭合。位于D区内南北长1400m，宽200m以上，利用Cu异常下限为100×10-6在1区内圈定两个异常重点区，一个重点区在1 区的中部，呈圆形，直径约250m。Cu异常的最大值159×10-6，平均值124×10-6，并与Mo异常套合。另一个重点区在1区的西南部，呈半月形，南北长约600m，东西宽大于200m，Cu异常的最大值138×10-6，平均值108×10-6。2区是D区的北部，向北西向展布，向北延伸出区未闭合。规模较小。3区位于D区的中东部，呈“3”字开，南北长700m，东西平均宽约50m。利用Cu异常下限为100×10-6在3区内圈定一个异常重点区，呈反“L”，长度约600m，宽度约50m，Cu异常的最大值131×10-6，平均值109×10-6。4区位于D区的东南角，呈半椭圆形，北东向展布，东部和南部延伸出D区未能闭合，D区内异常长轴长400m，宽250m左右。利用Cu异常下限为100×10-6在4区内圈定一个异常重点区，呈椭圆状，长轴长400m，宽200m左右，Cu异常的最大值 145×10-6，平均值117×10-6。

本次工作还利用物探方法对D区进行了中梯电法扫面及局部电测深工作，由中梯扫面视电阻率平面图可以看出D区300~400m深部北部和南部有明显分界线，与地表化探Mo异常区吻合。在 D区的西部及东部有两条低阻构造带与地表Cu化学异常相吻合，特别在D区中南部物探显示深部有一低阻高极化率的地质体存在与地表Cu化学异常 1 区内第二重点异常区相吻合，电测深验证了地质体的存在。建议对本物探异常部位进行深部钻探验证。对重点铜、钼异常区进行地表工程验证。

E异常区为1:50 000化探圈出的Cu、Mo异常区，通过1:10 000土壤化学测量验证，Mo异常与1:50 000化探圈出的Mo异常区吻合，在E区的东部，除西部外，异常北、东、南均延伸出E区没有闭合，面积占E区近一半，为二级异常。通过1:10 000土壤化学测量验证，利用异常下限80×10-6圈定 Cu异常与 1:50000化探圈出的 Cu异常区吻合并超出了E区范围，东、南、西、北均延伸出了E区没有闭合。利用Cu异常下限为100×10-6在1区内圈定一个异常重点区，重点区在 E 区的中部，呈“7”字型，东西向长约1200m，东西向均延伸出E区未封闭，宽约200m，向西南转折长500m，延伸出E区，宽约50m。Cu异常的最大值 234×10-6，平均值 124×10-6，E区同时作了物探中梯扫面，从视电阻率平面图可以看出深部低电阻率与地表化探Cu、Mo异常相吻合，深部高极化率地质体与 Cu重点异常区相吻合，建议用钻探手段对地下低阻高极化率地质体进行验证，且地表工程对 Cu重点异常区揭露验证。

3.3 成矿条件与找矿前景

3.3.1 成矿条件分析 ①土壤地球化学异常。土壤地球化学异常表现出多金属异常。异常范围大，异常值较高且有规律，多种元素套合较好。②成矿物质来源。工作区位于楠普拉省西南部，地层单元属于楠普拉地质单元，该单元Au、Ag、Cu、Mo等元素丰度较高，是莫桑比克主要金属矿成矿区。③成矿构造有利。矿区内多近乎东西向的小断裂构造，为金铜钼等元素的富集提供了场所。3.3.2找矿远景分析根据已有地质资料及同类型多金属矿成矿特征分析，结合地表工作揭露的部分矿化露头，认为本区是开展综合找矿的较好区域，找矿潜力较大。