徐仁廷，孔 牧，楊少平，喻勁松，王喬林，韓 偉，郭志鵑，宋云濤，王成文

(中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，河北 廊坊 065000)

0 引 言

大興安嶺中北段是我國重要成礦帶之一的大興安嶺成礦帶的一部分，地球化學景觀主要為森林沼澤景觀，其中森林沼澤丘陵亞景觀占有一定比例。開展重要成礦區(qū)帶1∶5萬地球化學勘查全覆蓋是中國地質調查局的重要規(guī)劃之一。全面完成1∶5萬地球化學勘查技術支撐工作是化探界的重要任務之一。

森林沼澤的丘陵亞景觀區(qū)水系不太發(fā)育，1∶5萬地球化學勘查一般適宜開展土壤測量。需要解決的主要問題是部分區(qū)段有黏土層覆蓋，采樣部位判別較為困難，采樣粒級有待進一步研究確定。進入1∶5萬地球化學勘查階段后，隨著采樣密度的增加，采樣位置變化，次級景觀特征對化探方法技術選擇的影響越來越大。在黑龍江省的多寶山附近地區(qū)開展1∶5萬地球化學勘查(土壤測量)時發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)有1～3 m厚的黏土覆蓋，對化探工作有很大的影響。

對于森林沼澤景觀1∶5萬化探方法技術前人研究中已經認識到了有機質的干擾[1-5]，進行水系沉積物測量時，進入一級水系后采樣介質選擇，提出了不同的解決方法，對于采樣粒級傾向于采-10～+60目，采樣介質目前有溝谷沉積物和混雜堆積物等[4]。對于土壤測量采樣層位多數(shù)主張為殘積層，采樣粒級多種多樣[6-9]。

針對1∶5萬地球化學勘查中遇到的實際問題，選擇黑龍江省多寶山地區(qū)的八車力河巖金礦點開展了相應的研究工作(圖1)，本文是研究獲得的主要成果。

1 研究區(qū)概況

1.1 研究區(qū)景觀特征

大興安嶺中北段屬北寒溫帶濕潤氣候，冬季嚴寒，夏季濕熱。年平均氣溫在-1℃左右，最低氣溫-40.7℃，無霜期較短，約3個月。每年10月初開始降雪結冰。年降雨量約500 mm，冬季降雪量大，冰雪融化水是該區(qū)春季地表水的主要來源。夏季降雨多集中在6～8月，降雨較急，易形成洪水[10-12]。

該區(qū)地勢多為丘陵山地，山體渾圓，高差較小，溝谷開闊平緩，地勢總體呈北高南低、中間高兩側低的趨勢，在寬緩的山間谷地及山坡發(fā)育大面積的沼澤。有島狀多年凍土發(fā)育。

該區(qū)土壤較發(fā)育，土壤層位齊全，分層明顯。土壤的類型屬于棕色針葉林土。區(qū)內土壤的腐殖質分布廣泛，厚度不均，富含有機質，厚度多在0.2～1.5 m之間。黏土分布與地形地勢有關，隨著地勢變化黏土厚度發(fā)生變化，從山頂?shù)綔瞎日訚傻刂饾u變厚，厚度不等，試驗區(qū)黏土厚度多在0～2.5 m之間。

1.2 研究區(qū)地質礦產特征

八車力河巖金礦點是研究區(qū)的主要礦產地，位于東西向洪湖吐復背斜東端南翼。礦點附近地層為庫納爾河組、龍江組、白土山組及全新世現(xiàn)代河谷堆積。侵入巖為華力西晚期閃長巖和斜長花崗巖(圖1)。金礦化主要分布在庫納爾河組與華力西早期斜長花崗巖內接觸帶附近的北東東向破碎帶中，破碎帶長約1.5 km，寬約50 m，巖石破碎強烈，普遍具有高嶺土化、硅化、綠簾石化、綠泥石化蝕變。

金礦化主要指示元素為Au、Ag、As、Pb、Cd、Sb。

研究區(qū)也產砂金。砂金賦存于下更新統(tǒng)白土山組含礫泥砂層中,分布在八車力河中下游各支流及河床中，含金層厚一般10～40 cm，埋深1～3 m，最深達5 m。

圖1 黑龍江省八車力河試驗區(qū)地質略圖

2 采樣和分析方法

在八車力河巖金礦區(qū)開展了不同土壤層位不同粒級元素分布特征的研究；殘坡積土、黃黏土、腐殖土3種介質對比研究(殘坡積土采樣粒級為-10～+60目，黏土為-60目，腐殖土為-60目)，基本采樣密度9點/km2，共計采樣點146個，控制面積15 km2。

測試了Au、As、Ag、Bi、Cu、Fe、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn、K2O、MgO、Na2O、SiO2、Cd、Co指標。由中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所的中心試驗室完成分析測試工作，采用無火焰原子吸收光譜法(AAN)分析Au；原子熒光光譜法(AFS)分析As、Hg；發(fā)射光譜法(ES)分析Ag、Bi、Sn;等離子體質譜法(ICP-MS)分析Mn;等離子體光譜法(ICP-OES)分析其他元素。一級標準物質合格率和重復樣合格率均為100%，測得數(shù)據(jù)可靠。

3 試驗結果討論

3.1 不同層位土壤粒級和元素分布特征

3.1.1 不同層位土壤粒級分布特征

土壤研究樣品分別篩分出+4目、-4～+10目、-10～+20目、-20～+40目、-40～+60目、-60～+80目、-80～+160目、-160目8個粒級。

黏土層、殘坡積層及殘積層3個不同土壤層位中，不同粒級的質量變化具有相似的變化趨勢，均為“U”型分布，+10目和-160目為優(yōu)勢粒級(表1)。其中殘坡積層和殘積層質量具有相似的分配比例，+10目粒級比例分別達到45.8%和42.9%，-160目比例分別達到34.4%和27.2%；黏土層中-160目比例高達43.6%，但值得注意的是其中的+10目粒級也有32.6%。

表1 八車力河試驗區(qū)不同層位樣品粒級質量對比表

從3層土壤的質量比例對比來看，隨著粒級從粗到細，總體上比例逐漸減小，在-60～+80目3種土壤都達到最小值(±1%)，構成比例的轉折點；然后開始進入上升段，在-160目粒級達到最大值。從粒級構成比例出發(fā)，3種土壤樣品采集的難度有別，在殘積層和殘坡積層里-10～+60目粒級較容易取得樣品，-160目粒級次之；在黏土層中-160目粒級容易獲取，-10～+60目粒級次之。從樣品代表性和適宜生產角度來綜合考慮，殘坡積土以采集-10～+60目粒級為宜，黏土以采集-160目粒級為宜。

3.1.2 不同層位土壤中元素分布特征

研究工作采用相同樣點分別采集殘坡積土(D9a)、黏土(D9b)、腐殖土(D9c)樣品的方法進行，殘坡積土樣品采樣粒級為-10～+60目，黏土和腐殖土樣品采樣粒級為-60目。

結果顯示(圖2)：①殘積土Ag元素在高含量段(>100×10-9)，同點采集的黏土層樣品和腐殖層樣品中，元素含量與殘坡積層樣品相比較沒有明顯的規(guī)律，幾乎貧化和富集的數(shù)量相當，這將嚴重影響對異常找礦前景的正確評價；在中低含量段(<100×10-9),殘積土中Ag元素含量多數(shù)明顯小于同點黏土層、腐殖土層元素含量，而且含量越低，富集程度越高；Au、Cu等元素存在類似的規(guī)律。也就是說，研究區(qū)的背景地段存在著表生富集Au、Ag、Cu等元素的地球化學條件。②在3種介質中，K2O呈現(xiàn)出與Au、Ag等元素完全相反的規(guī)律，在大于2.5%的含量段，殘積土樣品中K2O元素含量高于黏土和腐殖土，且含量越高差異越大；在小于2.5%的含量段，黏土層和腐殖層中出現(xiàn)了十分明顯的富集。③Mn元素在3種介質中的含量分布無明顯對應規(guī)律，總體上在腐殖土層中相對富集。

為了研究黏土層和腐殖土層元素含量存在的關系，以每個采樣點腐殖土樣品元素含量為縱坐標，黏土樣品元素含量為橫坐標做散點圖(圖3)，從中可以看出黏土和腐殖土元素含量具有一定的線性關系，說明黏土和腐殖土具有比較密切的繼承關系,即腐殖層主要自黏土層發(fā)育而來。

綜上所述，在研究區(qū)開展土壤測量時，以選擇殘坡積土作為采樣介質最好。

3.2 地球化學參數(shù)特征

統(tǒng)計得到的殘坡積土、腐殖土、黏土3種不同介質樣品中的元素地球化學參數(shù)示于表2中。

不同介質中各元素平均值可見如下特點：①Ag、Cd、Co、Mo等4元素在3種采樣介質中含量相近。②殘積土中As、Au、CaO、K2O、Na2O、Pb、Sb等7元素含量高于黏土、腐殖土中含量，僅占測試元素的1/3；這些元素在黏土和腐殖土中發(fā)生貧化。③殘積土中Bi、Cr、Cu、Fe2O3、MgO、Mn、Ni、Sn、W、Zn等10元素含量明顯低于黏土、腐殖土中含量，占測試元素的半數(shù)；在黏土和腐殖土中這些元素表現(xiàn)出富集的特征。④黏土中Bi、Cr、Fe2O3、MgO、Mo、Sn、W、Zn等8元素含量平均值最大，占測試元素的1/3強；這些元素在黏土中得到了富集。⑤腐殖土中Ag、Cd、Co、Cu、Mn、Ni等6元素平均值出現(xiàn)了3種介質中的最大值。這些現(xiàn)象表明，3種介質中各元素的表現(xiàn)各不相同，都可以作為采樣介質來考慮。

不同介質中各元素變化系數(shù)(標準離差/平均值)可見如下特點：①殘積土中絕大部分元素都具有最大的變化系數(shù)，表明采集殘積土可以獲得最高強度的異常，對準確評價異常的找礦意義至關重要。②僅有Mn、Mo兩個元素最大變化系數(shù)出現(xiàn)在黏土中。③腐殖土中各元素的變化系數(shù)最小，表明它對地球化學異常具有極大的均夷作用，最不適宜作為土壤測量的采樣介質。

綜上所述，在表生環(huán)境下，在土壤的黏土和腐殖土層中多數(shù)元素發(fā)生了不同程度的富集或貧化，發(fā)生“均勻化”，使元素含量變化范圍變小，異常襯度大幅度降低，對土壤異常的形成產生重要影響，不利于提取異常，區(qū)別礦化和背景。因此，研究區(qū)土壤測量的采樣介質首選應為-10～+60目的殘積土。

圖2 黑龍江省八車力河試驗區(qū)黏土、腐殖土、殘積土元素含量散點對比圖

圖3 黑龍江省八車力河試驗區(qū)腐殖土、黏土中元素含量散點圖

表2 黑龍江省八車力河研究區(qū)不同采樣介質地球化學參數(shù)對比統(tǒng)計表

3.3 不同采樣介質和采樣密度的結果對比

用不同采樣介質和采樣密度結果進行對比研究，以累頻的方法編制地球化學圖，殘積層采集-10～+60目樣品，腐質層和黏土層采集-60目樣品。

對于主成礦元素Au來說，在基本采樣密度下(9點/km2)，殘坡積土反映出北東向展布的高含量異常帶，具有兩個濃集中心，與已知含金破碎帶基本上吻合(圖4a1,c1)；而黏土、腐殖土中沒有明顯的北東向分布特點，且僅有一個濃集中心(圖4b1，c1)。金礦化伴生指示元素Mo、Ag、As、Mo、Cd、Pb等元素高值區(qū)也有類似的分布模式(圖4a2,b2,c2,d2,e2),表明選擇殘積土作為土壤測量的采樣介質是最佳的。

采樣密度研究設定了兩種密度(4點/km2和9點/km2)，以地球化學圖進行對比。以殘坡積土為采樣介質時，對于主成礦元素Au來說，兩種采樣密度均有明顯異常顯示已知礦化的存在，均能看出明顯的北東向展布的高含量異常帶，以9點/km2采樣密度時獲得的元素分布特征細節(jié)更多，顯示出更多高值點區(qū)(圖4a1,d1)。Mo、Ag、Pb、Cd、Sb等元素也有類似的表現(xiàn)(圖4a2,d2),表明4點/km2的采樣密度可以控制規(guī)模大的異常，但相對于9點/km2的采樣密度會丟失元素分布特征的許多細節(jié)，特別是區(qū)域異常分布特征和弱小異常濃集中心。因而會影響進一步靶區(qū)的優(yōu)選。

殘坡積土、黏土、腐殖土3種不同采樣介質1∶5萬土壤試點測量地球化學異常對比圖見圖5。從圖5中可以看到，采集不同介質時,Au、Ag、Pb等主要成礦及伴生元素的異常形態(tài)和襯度不同。殘坡積土中異常范圍與已知礦化點對應關系好，異常細節(jié)多和襯度高；而黏土和腐殖土中異常范圍和襯度及對已知金礦化的反映均較差，濃集中心少、濃集濃度低。如Au元素在殘坡積土中襯度為5、黏土中襯度為4、腐殖土中襯度為2。反映出元素從殘坡積土—黏土—腐殖土Au元素含量值變化范圍逐漸變小，趨于“均勻化”。As、Mo、Sb、W、Hg等金礦化指示元素異常也有類似表現(xiàn)。

通過以上討論認為，在本區(qū)開展土壤測量，最佳采樣介質為殘坡積土；采樣密度以選擇9點/km2為宜。

圖4 黑龍江八車力河試驗區(qū)不同介質不同采樣密度Au、Mo地球化學對比圖

圖5 八車力河1∶5萬土壤測量不同采樣介質Ag、Au等元素地球化學異常對比圖

圖6 八車力河試驗區(qū)1∶5萬土壤測量地球化學組合異常圖

3.4 試點測量成果

在八車力河開展的1∶5萬土壤試點測量，采用的方法技術如下：采樣介質為殘坡積土，采樣粒級為-10～+60目，采樣密度為9點/km2。試點測量成果示于圖6中。從圖中可以看出，Ⅰ號異常Au、Ag、Mo、As、Pb、K2O多元素異常疊加區(qū)域很好地反映了已知金礦化點的存在；Ⅰ—Ⅱ號異常形態(tài)與北東向展布的已知含金礦化破碎帶的方向一致，異常規(guī)模顯示出該異常區(qū)具有良好的找礦前景。

試點測量還發(fā)現(xiàn)了北東向和北西向展布的Ⅲ和Ⅳ號兩個綜合異常帶。其中位于試點區(qū)東南角、處在北西向異常帶上的Ⅳ號異常，Mo、W、Sb、Hg、K2O元素異常疊加在一起；該異常與已知鉬礦化點具有相近的成礦指示元素組合，處在相似的地質背景條件下，都在花崗斑巖與其他地層接觸帶附近，顯示出具有找Mo礦的元素組合條件和地質條件，該區(qū)為找Mo礦的遠景靶區(qū)。

4 結 論

在大興安嶺中北段森林沼澤丘陵亞景觀區(qū)，存在一定厚度的腐殖土和黏土淺覆蓋，并且隨著地勢變化厚度發(fā)生變化，從山頂?shù)綔瞎日訚傻刂饾u變厚。對開展1∶5萬地球化學調查產生重大影響。

景觀區(qū)的地勢平緩、水系不發(fā)育，開展1∶5萬地球化學調查適于采用土壤測量法。不同采樣介質的元素含量值有一定差異，黏土和腐殖土層元素發(fā)生“均一化”，最佳采樣介質為殘坡積土，采樣粒級為-10～+60目，采樣密度為9點/km2，采樣布局為333 m×333 m測網；野外樣品加工方法為過水篩(強風化樣品可不過水篩)，防止黏土和腐殖土假顆粒的混入。推薦分析元素Au、Ag、Pb、Zn等為可能成礦和伴生元素及成巖指示元素。

參考文獻：

[1] 汪明啟，孔牧，任天祥，等.黑龍江森林沼澤區(qū)異常追蹤和查證方法研究[J].物探與化探，2002，26(2)：97-101.

[2] 汪明啟，孔牧.黑龍江大興安嶺森林沼澤區(qū)區(qū)域化探異常追蹤和查證方法研究 [R].河北廓坊:中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，1998.

[3] 孔牧，楊少平，劉應漢.有機質在中國東北部森林沼澤區(qū)異常追蹤和查證中的應用[J].物探與化探，2003，27(6)：452-454.

[4] 馬曉陽，崔玉軍，李祥佑.大興安嶺北部森林沼澤區(qū)1∶5萬水系沉積物測量方法研究[J].物探與化探，2002，26(6)：433-435.

[5] 孔牧.試論中國東北部森林沼澤景觀區(qū)化探工作的發(fā)展[J].物探與化探，2003，27(3)：165-167.

[6] 金浚，丁汝福，陳偉民.森林沼澤區(qū)礦產資源地球化學勘查[J].物探與化探，2003，27(6)：431-434.

[7] 金浚，陳偉民，丁汝福.森林沼澤區(qū)景觀地球化學特征與勘查方法[J].地質與勘探，2006，42(1)：51-58.

[8] 金浚，丁汝福，陳偉民.森林沼澤景觀元素存在形式及化探方法研究[J].地質與勘探，2002，38(4)：50-55.

[9] 邵軍，王世稱，張炯飛，等.大興安嶺原始森林覆蓋區(qū)化探異常查證方法研究與實踐[J].地質與勘探，2004，40(2)：66-70.

[10] 耿衛(wèi)華，楊乃峰，馬曉陽.黑龍江森林沼澤區(qū)地球化學亞景觀類型劃分[J].物探與化探，2006，30(4)：293-297.

[11] 孔牧.東北森林沼澤景觀區(qū)表生地球化學特征及勘查地球化學技術方法研究[D] .北京：中國地質大學(北京)，2003：38-46.

[12] 馬曉陽.我國東北森林沼澤區(qū)化探異常查證方法技術研究[D] .北京：中國地質大學(北京)，2006：29-60.