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2 0 1 7年 3月 M a r c h2 0 1 7 岩 矿 测 试 R O C KA N DM I N E R A LA N A L Y S I S V o l . 3 6 ,N o . 2 1 3 6- 1 4 5 收稿日期 2 0 1 6- 1 0- 0 8 ;修回日期 2 0 1 7- 0 3- 1 3 ;接受日期 2 0 1 7- 0 3- 2 0 基金项目中国地质调查局地质调查项目( 1 2 1 2 0 1 1 1 2 0 9 3 8 , 1 2 1 2 0 1 1 2 2 0 5 9 2 ) 作者简介陈富荣, 高级工程师, 长期从事矿产资源与生态环境地球化学研究。E - m a i l c h f u r @1 6 3 . c o m 。 陈富荣,史春鸿,梁红霞. 中国南部湿润半湿润丘陵山区不同粒级水系沉积物地球化学特征对比研究[ J ] . 岩矿测试, 2 0 1 7 , 3 6 ( 2 ) 1 3 6- 1 4 5 . C H E NF u - r o n g ,S H I C h u n - h o n g ,L I A N GH o n g - x i a . G e o c h e m i c a l C h a r a c t e r i s t i c s C o m p a r i s o no f D i f f e r e n t S c a l e S e d i m e n t s i nt h e H u m i d a n dS e m i - h u m i dH i l l yA r e a ,S o u t h e r nC h i n a [ J ] . R o c ka n dM i n e r a l A n a l y s i s , 2 0 1 7 , 3 6 ( 2 ) 1 3 6- 1 4 5 . 【 D O I 1 0 . 1 5 8 9 8 / j . c n k i . 1 1- 2 1 3 1 / t d . 2 0 1 7 . 0 2 . 0 0 7 】 中国南部湿润半湿润丘陵山区不同粒级水系沉积物地球化学 特征对比研究 陈富荣,史春鸿,梁红霞 ( 安徽省地质调查院,安徽 合肥 2 3 0 0 0 1 ) 摘要不同景观条件下选取合适的采样粒级是准确地获取地球化学信息, 提升地质找矿效果的关键。为研 究中国南部湿润半湿润中低山丘陵景观区水系沉积物测量最佳采样粒级, 本文在安徽省南部胡乐司宁国 墩地区开展了区域化探采样粒度方法技术试验, 采集 - 6 0目和 - 1 0目 ~ 8 0目两种粒级样品, 采用波长色 散X射线荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法为主体的配套分析方案和测试技术获取了全国区域化探扫 面规定的 4 0种元素高精度数据。研究表明 两种粒级水系沉积物中造岩元素背景含量与区域岩石背景值基 本接近, 其他微量元素多呈富集状态, 以 - 1 0~ 8 0目粒级中 A s 、 A u 、 H g 、 M o 、 P b 、 S b 等成矿元素富集程度最 强; - 1 0~ 8 0目粒级受后期表生改造作用影响较弱, 最大限度保留了原生地球化学分布特征, 并在准确圈 定与矿化有关的异常和清晰反映矿致异常特征等方面明显优于 - 6 0目粒级。因此, 建议在安徽省南部中低 山丘陵景观区, 选择 - 1 0~ 8 0目粒级为水系沉积物测量的最佳采样粒级, 研究结果可以为中国相似景观 区地球化学勘查找矿水系沉积物测量采样粒级的选择提供参考。 关键词采样粒级;水系沉积物;造岩元素;地球化学特征;湿润半湿润景观区 中图分类号P 6 2 2 . 3 ;O 6 5 7 . 3 1 ;O 6 5 7 . 6 3文献标识码A 在水系沉积物中, 风化物的粒度代表着不同的 风化程度, 相对于母岩而言, 粒度越细指示的风化程 度相对越高[ 1 - 2 ]。风化程度的差异直接影响着风化 产物中元素的含量, 因此, 不同景观区开展水系沉积 物测量, 选择合适的采样粒级不仅对元素组成而且 对找矿勘查效果均有很大的影响[ 3 - 1 1 ]。二十世纪 八九十年代末, 安徽省地球物理地球化学勘查技术 院、 安徽省区域地质调查队等单位在安徽省南部开 展的 1∶ 2 0万水系沉积物测量, 选择 - 6 0目作为采 样粒级, 该地区为湿润半湿润中低山丘陵景观区, 受 有机质、 黏土物质的次生富集影响,- 6 0目粒级水 系沉积物在清晰反映原生地球化学起伏变化、 准确 圈定与矿化有关的化探异常等方面存在明显不足。 同时受落后的分析仪器、 测试方法以及部分元素近 似定量和半定量分析的影响, 图幅间出现了明显的 系统偏差, 以 A u 、 B i 、 S b 、 W、 M o 、 S n 、 F 、 N b 、 U 、 C u 、 Y 元素涉及的图幅最多, 影响了 1∶ 2 0万区域化探资 料总体质量。我国大量学者在中国东北部森林沼泽 景观区和半干旱中低山丘陵景观区、 北部干旱荒漠 戈壁残山景观区、 西部高寒湖沼丘陵景观区以及南 部湿润半湿润中低山丘陵景观区等开展了采样物质 与粒级研究, 在中国西北部高寒山区、 干旱荒漠区和 半干旱区重点研究风成沙、 风成黄土对采样物质干 扰问题, 在排除风成沙干扰时选择采样粒级随意性 较大[ 7 - 1 1 ]; 在东北部森林沼泽景观区主要研究有机 质次生富集作用问题, 偏离了原生地球化学特 631 ChaoXing 征[ 1 2 - 1 3 ]; 在南方湿润半湿润中低山丘陵景观区, 多 数省份仍沿用传统的 - 6 0目作为水系沉积物测量首 选采样粒级, 在有利于排除黏土、 有机质干扰, 增强采 样物质的基岩组分代表性, 以及最大限度反映原生地 球化学分布特征等方面尚未形成统一的认识[ 1 4 - 1 8 ]。 本次研究是中国地质调查局在安徽省湿润半湿 润中低山丘陵景观区实施的“ 1∶ 2 5万常州、 金华、 宣城幅区域化探” 采样粒度选择的前期试验工作, 按照有利于与以往传统采样粒级的比较以及采样粒 级分布普遍( 所占质量比例大) 的原则, 在安徽省南 部胡乐司宁国墩地区选择 - 6 0目、 - 1 0~ 8 0目 粒级水系沉积物开展对比研究, 采用波长色散 X射 线荧光光谱( X R F ) 和电感耦合等离子体质谱( I C P - M S ) 等仪器测试样品, 对比分析两种粒级采样物 质中元素地球化学分布与富集特征以及准确地反映 测区地质背景和成矿异常特征间的差异, 确定研究 区以及该类景观区水系沉积物的最佳采样粒级。 图 1 胡乐司宁国墩地区地质矿产简图 F i g . 1 S k e t c hm a po f g e o l o g ya n dm i n e r a l s o f H u l e s i N i n g g u o d u na r e a 1 研究区概况 研究区地处安徽省南部, 属中低山丘陵景观区, 面积约5 7 5k m 2 。该区出露地层较齐全, 包括南华纪、 震旦纪、 寒武纪、 奥陶纪、 志留纪、 侏罗纪、 白垩纪等地 层( 图1 ) 。南华纪地层主要分布在研究区中部, 岩性 为砂岩、 粉砂岩、 粉砂质泥岩、 含砾砂泥岩、 含砾粉砂 岩、 含砾泥岩夹含锰粉砂岩或含锰灰岩等。震旦纪地 层在区内中东部呈大面积出露, 岩性为炭质泥页岩、 肋骨状灰岩、 硅质岩。寒武纪地层主要分布于研究区 东北部和东南部, 岩性为炭质硅质泥岩、 硅质页岩、 白 云质灰岩、 透镜状( 泥质) 灰岩、 条带状灰岩、 泥质灰岩 等。奥陶纪地层主要分布在研究区中西部胡乐镇 甲路镇川中一带, 岩性主要为钙质泥岩、 泥( 页) 岩 夹粉砂质泥( 页) 岩、 页岩夹灰岩、 细砂岩、 粉砂岩、 粉 砂质泥岩夹泥岩等。志留纪地层大面积分布于研究 区西北部, 岩性主要为长石石英砂岩夹粉砂岩、 粉砂 质泥岩、 粉砂岩、 细砂岩。侏罗纪地层仅在研究区东 南部零星出露, 岩性为流纹岩、 流纹斑岩。白垩纪地 层仅在研究区中南部小范围出露, 岩性为砂砾岩、 钙 质砂岩、 钙质粉砂岩。构造以 N E向为主, 主要断裂 为贯穿研究区中部的绩溪断层, 该断层具有多期活动 特征, 属逆冲推覆构造, 其他与之平行的多条断裂多 为平移断层。N E向断裂为主要控矿构造带, 区内矿 点、 矿化点总体受该断裂带控制。 2 样品采集与分析 在研究区内采用水系沉积物测量方法进行多点 采样组合。野外同点采集 - 6 0目细砂、 粉砂和 - 1 0 目 ~ 8 0目粗砂、 中砂和细砂物质样品。按照 1~ 2 个点/ k m 2的密度, 两种粒级分别采集水系沉积物样 731 第 2期陈富荣, 等 中国南部湿润半湿润丘陵山区不同粒级水系沉积物地球化学特征对比研究第 3 6卷 ChaoXing 品 5 9 2件, 以每 4k m 2分析一个组合样, 各分析水系 沉积物组合样品 1 4 8个, 分析区域岩石样品 1 4 5个。 样品测试工作由国土资源部合肥矿产资源监督 检测中心承担, 按照 D Z / T0 1 6 7 2 0 1 2 区域地球化 学勘查规范 要求进行样品无污染加工和测试分 析。先将样品混匀并在低于 5 0 ℃恒温箱内充分烘 干, 再用无污染的玛瑙球磨机研磨至 - 2 0 0目( 粒径 ≤0 . 0 7 4m m ) , 按照全国区域化探的规定, 每件样品 分析4 0种元素, 采用 X R F法测定2 1种元素( N a 2O 、 M g O 、 A l 2O3、 S i O2、 P 、 K2O 、 C a O 、 B a 、 T i 、 V 、 C r 、 M n 、 T F e 2O3、 C u 、 Z n 、 P b 、 R b 、 S r 、 Y 、 Z r 、 N b ) , 采用 I C P- M S 法测定 9种元素( B e 、 C d 、 C o 、 N i 、 L a 、 L i 、 U 、 T h 、 A u ) , 采用发射光谱法( E S ) 、 原子荧光光谱法( A F S ) 、 催 化极谱法( P O L ) 、 离子选择性电极法( I S E ) 测定 1 0 种元素( A g 、 B 、 S n 、 A s 、 S b 、 B i 、 H g 、 W、 M o 、 F ) 的配套 方案测试样品。在本次样品分析中, 各元素检出限 均达到或优于 D Z / T0 1 6 7 2 0 1 2规范要求, 报出率 为 1 0 0 %。质量监控用于准确度和精密度控制插入 的一级标准物质合格率均为 1 0 0 %; 内检以及异常 点样品合格率均在 9 9 %以上, 分析方法和质量可 靠, 取得的数据能够最大限度地逼近自然真实值, 完 全能够满足本次研究工作的需要。 3 区域地球化学特征对比 3 . 1 元素含量与分布特征对比 元素在水系沉积物中的含量随样品粒度的变化 而变化, 但不同元素分布特征不同。对比两种粒级水 系沉积物 4 0种元素的地球化学含量特征( 表 1 ) 可 知 - 6 0 目粒级沉积物中背景值相对较高的有 A g 、 H g 、 L a 、 N b 、 M n 、 S n 、 S r 、 T i 、 W、 Y 、 Z r 、 C a O 、 N a 2O等 1 3 种元素; - 1 0 ~ 8 0 目粒级沉积物中背景值相对较高 的有 A s 、 B a 、 B e 、 B i 、 C d 、 C o 、 C r 、 C u 、 F 、 M o 、 N i 、 P b 、 R b 、 S b 、 V 、 Z n 、 A l 2O3、 T F e2O3、 K2O 、 M g O等 2 0种元素; 其 他元素背景含量相近。依据空间分布变异程度( C V ) 划分标准, 即 C V ≤0 . 2 5为均匀分布, 0 . 2 5< C V ≤0 . 5 为弱分异, 0 . 5 < C V ≤0 . 7 5为明显分异, C V> 0 . 7 5为 强分异, 两种粒级均呈强分异和均匀分布的元素基本 相同, 强分异元素主要有 A g 、 A s 、 A u 、 B a 、 B i 、 C d 、 F 、 M o 、 S b 、 S n 、 U 、 W和 C a O等, 多为较活泼的成矿元素 或成矿指示元素; 呈均匀分布的元素有 B 、 B e 、 C o 、 L a 、 L i 、 N b 、 T h 、 T i 、 Y 、 A l 2O3、 T F e2O3、 K2O和 S i O2等, 多为 比较稳定的造岩元素。此外, - 1 0 ~ 8 0 目粒级沉积 物中呈明显分异的元素较少, 弱分异的元素较多, 而 - 6 0 目粒级沉积物则相反。 岩石中各种元素在特定的风化条件下活化迁移 能力不同, 活动性元素( C l 、 B r 、 I 、 S 、 C a 、 M g 、 K 、 N a 、 F 、 Z n 、 P b 、 S r 等) 极易从母岩中分离出来随流体发生迁 移, 而运移性较弱或惰性的元素( S i 、 A l 、 F e 、 M n 、 T i 、 R E E等) 则容易残留在风化壳中并相对富集。因 此, 不同粒级水系沉积物中元素的含量分布特征存 在着一定差异, 这与元素自身的地球化学性质及岩 石的风化程度密切相关[ 1 8 - 1 9 ]。 采用累积频率法分别绘制两种粒级 4 0种元素的 地球化学图, 对比发现 A g 、 A s 、 A u 、 C d 、 C u 、 Z n 、 B 、 B a 、 M o 、 C r 、 N i 、 U 、 V 、 B i 、 R b 、 A l 2O3、 K2O 、 C o 、 M n 、 T i 、 F 、 N b 、 P b 、 P 、 S b 、 S n 、 S r 、 W、 Z r 、 C a O 、 N a 2O 、 M g O 、 T F e2O3等 3 3 种元素的空间分布形态均相似, 浓集、 亏损中心能够 一一对应。以 A g 元素为例( 图2 a ) 两种粒级中元素 的高值区均主要位于震旦系页岩、 灰岩、 硅质岩分布 区, 高背景区主要包括南华系泥岩、 砂岩、 粉砂岩; 低 值区位于甲路镇附近的志留系霞乡组砂岩、 粉砂岩、 砂质泥岩, 以及奥陶系泥岩、 页岩、 灰岩、 砂岩、 粉砂岩 等沉积岩中, 出露范围较小, 在该地层的其他位置均 呈低背景分布。两种粒级水系沉积物中 B e 、 H g 、 L a 、 L i 、 S i O 2、 T h 、 Y等 7种元素空间分布形态差异较大。 以 H g 元素为例( 图 2 b ) - 1 0~ 8 0目粒级水系沉 积物 H g 等元素高值和低值区展布方向与地层、 断裂 带方向一致, 而 - 6 0 目粒级 H g 等元素分布规律不明 显, 未能很好地反映出地层、 构造分布特征。 3 . 2 元素富集与贫化特征对比 本次以各地层分布区水系沉积物元素背景与对 应岩石背景的比值系数来表征不同时代地层区水系 沉积物元素富集、 贫化特征。采用富集系数( K值) 表示, 即 K ≤0 . 5时为贫化, 0 . 5<K ≤0 . 8为相对贫 化, 0 . 8< K ≤1 . 2为含量接近, 1 . 2< K ≤1 . 5为相对 富集, 1 . 5< K ≤2 . 0为明显富集, K> 2 . 0为强富集。 由于区内白垩纪、 侏罗纪地层分布面积小, 所采集的 样品数量较少, 本文只统计了志留纪、 奥陶纪、 寒武 纪、 震旦纪、 南华纪五个地层区两种粒级水系沉积物 元素富集系数, 并按照不同时代绘制了两种粒级元 素富集系数对比图( 图 3 ) 。总体上看, 不同地层分 布区两种粒级水系沉积物元素富集、 贫化规律基本 一致。在志留纪、 奥陶纪、 寒武纪地层分布区, - 1 0~ 8 0目粒级沉积物中 A g 、 A s 、 A u 等多数微量 元素富集程度明显强于 - 6 0目粒级; 在南华纪地层 分布区, 大部分元素富集程度明显弱于 -6 0目粒 级; 在震旦纪地层分布区, 两种粒级元素富集、 贫化 程度基本一致。 但是, 在不同地质背景区两种粒级 831 第 2期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 7年 ChaoXing 表 1 胡乐司宁国墩地区水系沉积物元素地球化学特征参数 T a b l e 1 G e o c h e m i c a l p a r a m e t e r s o f s t r e a ms e d i m e n t s i nH u l e s i N i n g g u o d u na r e a 元素 - 6 0目水系沉积物- 1 0~ 8 0目水系沉积物 最大值最小值背景值标准差C V值最大值最小值背景值标准差C V值 A g1 8 9 45 01 8 0 . 6 43 1 8 . 4 61 . 1 61 0 6 64 51 5 9 . 9 41 8 8 . 10 . 9 9 A s1 9 04 . 32 5 . 2 12 5 . 4 20 . 9 23 8 35 . 44 8 . 0 84 4 . 9 80 . 8 6 A u1 2 . 30 . 21 . 9 21 . 8 30 . 8 51 6 . 80 . 31 . 9 32 . 6 51 . 0 6 B1 0 3 . 52 8 . 16 1 . 81 2 . 80 . 2 11 0 4 . 82 8 . 56 3 . 11 4 . 40 . 2 3 B a5 6 5 2 . 24 5 2 . 11 5 7 91 1 9 80 . 7 31 7 2 2 04 7 5 . 81 9 1 32 1 3 90 . 9 8 B e1 0 . 4 81 . 6 42 . 4 20 . 7 70 . 3 17 . 5 21 . 9 72 . 9 40 . 5 50 . 1 8 B i3 . 9 30 . 1 80 . 4 20 . 3 50 . 7 34 . 4 80 . 2 40 . 4 70 . 5 60 . 9 2 C d1 6 0 7 41 0 97 2 5 . 62 1 2 61 . 6 11 7 0 7 07 28 6 1 . 51 9 2 3 . 11 . 5 5 C o3 3 . 31 0 . 31 8 . 7 84 . 4 20 . 2 35 4 . 48 . 82 3 . 2 35 . 6 60 . 2 4 C r8 6 3 . 33 1 . 77 3 . 76 7 . 80 . 8 22 2 5 . 33 4 . 49 5 . 12 4 . 70 . 2 6 C u1 8 5 . 11 7 . 33 7 . 62 5 . 20 . 5 71 0 8 . 21 2 . 34 2 . 31 9 . 40 . 4 2 F1 1 0 0 03 6 07 7 61 0 9 51 . 1 22 8 0 6 03 7 08 3 43 2 7 32 H g4 6 82 77 4 . 44 3 . 70 . 5 62 8 21 74 1 . 32 3 . 90 . 5 5 L a6 3 . 82 9 . 74 3 . 560 . 1 46 1 . 62 1 . 93 7 . 87 . 20 . 1 9 L i6 8 . 52 7 . 94 0 . 680 . 1 96 2 . 12 0 . 24 27 . 80 . 1 9 M n4 2 4 5 . 64 5 4 . 21 0 8 66 4 20 . 5 58 0 4 2 . 64 8 9 . 11 0 3 08 4 00 . 6 5 M o2 8 . 9 60 . 4 31 . 8 95 . 1 31 . 3 54 10 . 5 26 . 4 68 . 0 91 . 2 5 N b2 21 3 . 71 7 . 51 . 50 . 0 92 0 . 71 1 . 11 5 . 81 . 80 . 1 2 N i2 7 0 . 11 5 . 33 92 40 . 5 71 5 9 . 61 6 . 84 81 60 . 3 2 P1 6 4 0 . 23 9 4 . 96 5 32 7 20 . 3 61 3 6 8 . 62 4 4 . 96 7 02 0 80 . 3 1 P b7 11 7 . 13 2 . 7 31 0 . 0 60 . 39 2 . 52 6 . 83 6 . 5 49 . 9 80 . 2 6 R b1 8 5 . 57 3 . 89 91 80 . 1 81 9 8 . 34 81 1 53 20 . 2 7 S b1 6 . 80 . 2 62 . 0 42 . 8 91 . 0 92 6 . 50 . 4 93 . 3 84 . 2 90 . 9 9 S n5 02 . 84 . 2 14 . 80 . 9 25 02 . 13 . 3 14 . 4 51 . 0 2 S r1 5 4 . 72 8 . 24 6 . 21 8 . 20 . 3 61 6 5 . 52 1 . 73 7 . 12 0 . 60 . 5 T h2 1 . 18 . 11 1 . 62 . 1 60 . 1 81 8 . 26 . 41 1 . 6 72 . 5 90 . 2 2 T i7 3 9 0 . 23 8 7 7 . 95 4 6 57 0 30 . 1 37 3 2 9 . 62 7 3 7 . 74 5 9 97 2 80 . 1 6 U2 3 . 6 81 . 7 33 . 0 13 . 7 90 . 8 61 8 . 8 51 . 5 22 . 9 52 . 9 90 . 7 4 V5 9 4 . 76 4 . 31 2 2 . 11 1 0 . 10 . 6 97 1 5 . 55 1 . 81 5 3 . 21 2 4 . 20 . 6 3 W4 9 . 0 11 . 4 72 . 4 34 . 0 41 . 3 45 1 . 0 21 . 22 . 1 14 . 3 11 . 5 6 Y5 2 . 92 2 . 13 0 . 45 . 10 . 1 63 51 7 . 32 4 . 22 . 80 . 1 2 Z n6 9 7 . 16 1 . 61 3 1 . 68 40 . 5 94 1 3 . 57 0 . 81 4 1 . 16 2 . 10 . 4 1 Z r3 5 0 . 61 4 4 . 12 4 34 20 . 1 82 4 1 . 39 1 . 51 6 73 70 . 2 2 A l 2O3 1 5 . 2 99 . 7 81 2 . 1 71 . 2 60 . 11 7 . 7 96 . 3 51 3 . 2 62 . 5 10 . 2 C a O8 . 7 80 . 2 10 . 5 91 . 61 . 49 . 5 50 . 1 60 . 3 61 . 7 41 . 6 8 T F e 2O3 7 . 6 43 . 9 85 . 20 . 8 30 . 1 61 1 . 6 54 . 2 37 . 6 11 . 2 30 . 1 6 K 2O 3 . 8 21 . 5 22 . 2 50 . 3 40 . 1 54 . 7 11 . 1 63 . 0 20 . 5 80 . 2 M g O4 . 10 . 9 31 . 6 70 . 60 . 3 54 . 20 . 6 81 . 8 70 . 70 . 3 6 N a 2O 1 . 2 90 . 1 90 . 2 90 . 20 . 5 71 . 2 50 . 0 80 . 2 10 . 1 80 . 6 9 S i O 2 7 6 . 1 55 6 . 6 16 9 . 5 53 . 6 50 . 0 58 2 . 0 65 4 . 2 56 8 . 2 64 . 8 80 . 0 7 注 A u 、 A g 、 C d 、 H g 含量单位为 n g / g , 氧化物为%, 其他元素为 μ g / g 。 水系沉积物中, 强富集成矿指示元素不尽相同。 ( 1 ) 志留纪 两种粒级水系沉积物中 A s 、 C d 、 H g 、 M o 、 S b 等元素均强烈富集, 以 - 1 0~ 8 0目粒级沉 积物中富集更强烈。而其他元素在两种粒级水系沉 积物中的背景值与岩石背景值基本接近, 以 - 6 0 目 粒级沉积物更为接近( 图 3 a ) 。 ( 2 ) 奥陶纪 两种粒级水系沉积物中 A s 、 C d 、 H g 、 M o 、 P b 、 S b等成矿指示元素强烈富集, 其中 A s 、 M o 、 P b 、 S b 在 - 1 0~ 8 0目粒级沉积物中富集程度 更强, C d 、 H g两种元素在 - 6 0目沉积物中更为富 集。其他元素在两种粒级水系沉积物中含量与岩石 中相应元素的含量基本接近, 其中,- 6 0目粒级沉 积物中元素含量更加接近于岩石含量( 图 3 b ) 。 ( 3 ) 寒武纪 在两种粒级水系沉积物中, 除 S r 和 931 第 2期陈富荣, 等 中国南部湿润半湿润丘陵山区不同粒级水系沉积物地球化学特征对比研究第 3 6卷 ChaoXing 图 2 胡乐司宁国墩地区两种粒级水系沉积物 A g ( a ) 和 H g ( b ) 地球化学图 F i g . 2 A g ( a )a n dH g ( b )g e o c h e m i c a l m a p s o f t h et w os c a l es e d i m e n t s i nH u l e s i N i n g g u o d u na r e a C a O相对贫化, M g O含量与岩石接近, N a 2O弱富集, S i O 2、 Y 、 U 、 H g 、 F富集之外, 其他元素均强烈富集。 其中 A s 、 A u 、 C o 、 M o 、 S b 等成矿指示元素在两种粒级 水系沉积物中富集更加明显, 在 - 1 0~ 8 0目粒级 沉积物中富集尤为显著( 图 3 c ) 。 ( 4 ) 震旦纪 两种粒级水系沉积物中除 S r 、 C a O 、 N a 2O相对贫化, S i O2含量与岩石接近, K2O 、 A l2O3、 N b 、 Y 、 Z r 为明显富集外, 其他元素均强烈富集, 以 A s 、 A u 、 B a 、 C d 、 C o 、 C u 、 M n 、 M o 、 N i 、 P b 、 S b 、 V 、 Z n等 元素尤为突出, 其 K值多在 5 . 0以上。在强富集元 素中, 除 C d 、 M n 、 Z n外, 其他元素在 - 1 0~ 8 0目 粒级沉积物中富集更加显著( 图 3 d ) 。 ( 5 ) 南华纪 两种粒级水系沉积物中 A s 、 A u 、 B i 、 C d 、 C o 、 C r 、 C u 、 H g 、 M o 、 N i 、 P b 、 S b 、 T F e 2O3、 U 、 V等元 素强烈富集, A g 、 B 、 P 、 S n明显富集, B e 、 L i 、 M n 、 N b 、 R b 、 T h 、 T i 、 W 呈弱富集, C a O 、 N a 2O 、 B a 、 S r 相对贫 化, S i O 2等 8种元素与岩石含量接近。在两种粒级 强富集元素中, 以 A g 、 C d 、 H g 、 M o 、 P b 、 S b元素富集 程度最强, 并在 - 6 0目细粒级中表现出更强的富集 特征( 图 3 e ) 。 从上述不同时代地质背景 - 6 0目( 细粒级) 与 - 1 0~ 8 0目( 粗粒级) 水系沉积物元素富集特征 对比研究认为, 两种粒级沉积物中 A l 2O3、 C a O 、 T F e 2O3、 K2O 、 M g O 、 N a2O 、 S i O2等造岩元素背景含量 与区域岩石背景值基本接近, 多呈弱富集、 正常或亏 损状态, 其他微量元素背景值相对于区域岩石背景 值多呈富集状态, 以 A g 、 A s 、 A u 、 B i 、 C d 、 H g 、 M o 、 S b 等成矿元素富集程度最强; 由于受采样物质粒级等 影响, 不同地质背景区两种粒级水系沉积物中富集 的成矿元素在富集程度上存在明显的差异, 全区除 南华纪地层外, 震旦纪等大部分地层分布区 - 1 0~ 8 0目粒级沉积物中 A s 、 A u 、 H g 、 M o 、 P b 、 S b等成矿 元素富集程度均显著高于 - 6 0目粒级物质。 4 异常的地球化学找矿效果对比 在地球化学勘查工作中, 选择最佳采样粒度对 提高异常衬度和找矿效果起着非常关键的作 用[ 2 0 - 2 4 ]。为进一步对比研究两种粒级水系沉积物 成矿异常特征和异常的地球化学找矿效果, 绘制了 与成矿关系密切的 A u 、 A g 、 C u 、 P b 、 Z n 、 A s 、 S b 、 H g 、 F e 、 M n 、 W、 S n 、 M o 、 B i 、 F 、 C a O等 1 6种元素衬度异常 图。两种粒级均采用衬值累频法编制异常图, 以累 频 8 5 %、 9 5 %、 9 8 . 5 %对应的衬值作为异常外带、 中 带、 内带下限勾绘异常。经对比,- 1 0~ 8 0目粒 级沉积物 A u 、 A g 、 P b 、 A s 、 S b 、 F e 、 M n 、 W、 S n 、 M o 、 B i 、 F 、 C a O等 1 3种元素异常的内带、 中带、 外带值均高 于 - 6 0目粒级, 仅 C u 、 H g 、 Z n的值与 - 6 0目粒级基 本接近或略低; 由两种粒级圈定的多数元素异常在 041 第 2期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 7年 ChaoXing 图 3 胡乐司宁国墩地区两种粒级水系沉积物元素富集系数对比图 F i g . 3 E n r i c h m e n t c o e f f i c i e n t o f d i f f e r e n t e l e m e n t s i ns e d i m e n t s a m p l e s o f t h et w os c a l e s i nH u l e s i N i n g g u o d u na r e a 141 第 2期陈富荣, 等 中国南部湿润半湿润丘陵山区不同粒级水系沉积物地球化学特征对比研究第 3 6卷 ChaoXing 空间分布和形态上总体相似, 但在矿致异常地球化 学特征以及与已知矿床( 点) 的吻合程度仍存在明 显的差异。 4 . 1 矿致异常地球化学特征差异 图 4 胡乐司宁国墩地区两种粒级水系沉积物 F ( a ) 、 C a O ( b ) 、 W( c ) 和 A u ( d ) 衬度异常图 F i g . 4 F ( a ) ,C a O ( b ) ,W( c )a n dA u ( d )c o n t r a s t a n o m a l i e s i ns e d i m e n t s a m p l e s o f t h et w os c a l e s i nH u l e s i N i n g g u o d u na r e a 萤石矿为区内重要矿种之一, 在测区中部汪洋 坞周边分布有 8处萤石矿床( 点) , 直接成矿元素为 F 、 C a O 。从两种粒级的 F元素衬度异常图上( 图 4 a ) 可以看出, 二者空间展布和形态极为相似, 8处 矿床( 点) 均有明显的异常指示, 但是 - 1 0~ 8 0目 粒级异常强度和规模更大, 并形成了外、 中、 内三个 异常带。从两种粒级的 C a O衬度异常图上( 图 4 b ) 可以看出, 有 7处萤石矿床( 点) 位于 - 1 0~ 8 0目 粒级异常区内, 而 - 6 0目粒级异常区内仅分布 3处 萤石矿床( 点) , 且异常规模与强度相对较小。 241 第 2期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 7年 ChaoXing 钨、 钨钼、 钨锡矿为研究区另一类主要矿种, 并在 测区中部分布有小型钨矿1 处、 中型钨锡矿 1处和东 部小型钨钼矿1 处。从 - 1 0 ~ 8 0 目粒级 W异常图 可以看出, 3 处矿床均位于异常区内, 且异常强度高、 规模大、 分带清晰; 在 - 6 0目粒级异常中, 仅东部的 石云庵小型钨钼矿位于异常区内, 中部的其他两处矿 床因异常规模小均分布在异常外围( 图4 c ) 。 区内还分布有小型金矿、 金锌矿床各 1处。两 种粒级 A u 异常图显示, 测区东部的石云庵金锌矿 床位于 - 6 0目粒级异常区内, 西部的金矿床则位于 异常区边缘; 在 - 1 0~ 8 0目粒级 A u异常图中, 东 西部两处金矿床均分别位于各自的异常浓集区内( 图 4 d ) , 两处 - 1 0~ 8 0目粒级 A u异常在形态、 规模、 强度和浓度分带等方面均明显优于 - 6 0 目粒级。 4 . 2 异常与已知矿床( 点) 吻合程度 经对比研究发现, - 6 0目与 - 1 0~ 8 0目粒级 水系沉积物异常空间分布与已知矿床( 点) 的吻合 情况存在明显的差异。在 - 6 0目粒级水系沉积物 圈出的成矿元素异常中, 有 2 2处矿床( 点) 位于异 常区内, 另有 1处小型钨矿床、 1处小型金矿床和 9处矿点周边未见异常显示, 异常与矿点的吻合度 为 6 6 . 7 %; 在 - 1 0~ 8 0目粒级圈定的成矿元素异 常中, 有 2 6处矿床( 点) 位于异常区内, 仅有 7处矿 点未显示出异常, 异常与矿点的吻合度高达 7 8 . 8 %。研究区 - 1 0~ 8 0目粒级水系沉积物异常与 已知矿床( 点) 的吻合程度要明显高于 - 6 0目粒级。 综上分析认为, 由 - 1 0~ 8 0目( 粗粒级) 水系 沉积物圈定的异常在形态、 规模、 强度、 浓度分带等 异常特征以及与矿床的吻合程度等方面均明显优于 - 6 0目( 细粒级) 。研究区为湿润半湿润中低山丘 陵景观区, 以基岩物理风化作用和机械方式迁移为 主形成的 - 1 0~ 8 0目粒级水系沉积物, 受后期表 生改造作用影响较弱, 更好地继承了连续风化过程 中原岩组分特征, 客观地反映了成矿地质背景, 提供 的地球化学找矿信息更加准确。因此, 选择 - 1 0~ 8 0目作为该地区以及全国相似景观区水系沉积 物测量的最佳采样粒级更为适宜。 5 结论 水系沉积物测量实质上是采用表生地球化学方 法研究和解决原生地球化学问题, 利用现代大型精 密测试仪器和最优化配套分析方案, 选择适合研究 区景观条件的最佳采样粒级, 是客观反映地质背景、 提升找矿效果的关键。 通过 - 6 0目与 - 1 0~ 8 0目粒级水系沉积物 地球化学特征对比研究认为 本次两种粒级水系沉 积物测量数据在分析测试质量和系统误差控制等均 显著优于以往 1∶ 2 0万区域化探数据, 数据分析精 度得到了极大提高; 两种粒级沉积物中造岩元素背 景含量与区域岩石背景接近, 其他微量元素多呈富 集状态, 以 -1 0~8 0目粒级中 A s 、 A u 、 H g 、 M o 、 P b 、 S b等成矿元素富集程度更强; 采用 - 1 0~ 8 0 目粒级水系沉积物采样方法, 能够有效地降低后期 表生改造作用的影响, 最
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