楊剛剛，李方林，張雄華

（1.新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000；2.中國地質(zhì)大學(xué)〈武漢〉，湖北武漢430074）

東戈壁鉬礦上方覆蓋層元素分布規(guī)律研究

楊剛剛*1，李方林2，張雄華2

（1.新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830000；2.中國地質(zhì)大學(xué)〈武漢〉，湖北武漢430074）

通過對(duì)東戈壁上方覆蓋層不同層位樣品進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，Mo、Cu等成礦及伴生元素在覆蓋層底部靠近基巖的原地風(fēng)化殘積層和地表弱膠結(jié)層中富集，而在地表弱膠結(jié)層中又傾向于向兩“極”富集，即在最粗粒級(jí)和最細(xì)粒級(jí)含量較高。在粗粒級(jí)中富集與粗粒巖屑保留了大部分原巖礦化信息有關(guān)。在細(xì)粒級(jí)中富集與細(xì)粒土壤中粘土礦物、鐵錳氧化物能有效捕獲從深部礦體遷移上的活動(dòng)態(tài)金屬元素，形成元素含量二次疊加有關(guān)。考慮到采樣效率和成本等綜合因素，在化探普查中，弱膠結(jié)層（5～40cm）4～20目粗粒級(jí)及-160目細(xì)粒級(jí)樣品可以作為良好的采樣介質(zhì)。

東戈壁鉬礦；覆蓋層；元素分布規(guī)律

荒漠戈壁是在我國西北部一種特殊自然景觀。地理科學(xué)家早已觀察到戈壁覆蓋層中特有的礦物成分和地貌景觀，描述了作為標(biāo)志層存在的孔泡結(jié)皮及以碳酸鹽和石膏為主要成分的鈣積層。但深入認(rèn)識(shí)干旱荒漠覆蓋層的性質(zhì)和成因，將它們作為賦存和傳遞深部礦化信息的介質(zhì)，只有在近年來才引起勘查地球化學(xué)家的興趣和注意。

從20世紀(jì)80年代初到90年代，謝學(xué)錦、任天祥等多位勘查地球化學(xué)家[1-5]，先后在內(nèi)蒙古西部和東部、新疆等荒漠、戈壁區(qū)進(jìn)行1∶20萬化探掃面和異常評(píng)價(jià)研究，對(duì)覆蓋層的性質(zhì)、成分、粒度分布，特別是風(fēng)成沙的干擾作用，以及鈣質(zhì)層等問題進(jìn)行了大量的觀測(cè)和研究。提出采集粗粒級(jí)樣排除風(fēng)成沙干擾的采樣方法，認(rèn)為鈣質(zhì)層對(duì)異常元素具有富集和隔擋作用。王學(xué)求等在東天山—北山的研究發(fā)現(xiàn)，含礦信息富集在強(qiáng)膠結(jié)鈣積層上部的弱膠結(jié)層細(xì)粒級(jí)中[6-8]。筆者僅以東戈壁鉬礦為例，對(duì)東戈壁鉬礦上方覆蓋層中元素的分布規(guī)律進(jìn)行討論，分別對(duì)不同層位采集的樣品進(jìn)行分析，系統(tǒng)地比較總結(jié)了礦體上方覆蓋層中元素分布規(guī)律；并且對(duì)元素的富集層的樣品進(jìn)行了不同粒級(jí)分析，總結(jié)出了元素的粒級(jí)分布規(guī)律。

1 研究區(qū)景觀特征

東戈壁鉬礦位于哈密市南110km，雅滿蘇鎮(zhèn)西44km[9]，為典型的荒漠戈壁區(qū)，屬大陸性干旱氣候，降雨量稀少，大部分地區(qū)年降雨量不足50mm，而蒸發(fā)量可高達(dá)1500mm，在強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用下，土壤層形成了堿性地球化學(xué)障；水源缺乏，幾乎無地表流經(jīng)，地下水位低，在地勢(shì)比較低的山區(qū)或低山丘陵區(qū)的干溝中有季節(jié)性洪流沖積物；寒暑變化劇烈，氣溫年差一般在40℃以上，夏季異?？釤?，最高氣溫達(dá)45℃，晝夜溫差大；植被稀少，風(fēng)大沙多，干燥剝蝕作用和風(fēng)力搬運(yùn)作用強(qiáng)烈，地表普遍受到風(fēng)塵沙的影響。東戈壁鉬礦主要發(fā)育荒漠土、石質(zhì)土和少量鹽土。土壤中水分和有機(jī)質(zhì)含量極低，鹽漬化普遍，含有數(shù)量不等的易溶鹽分，土壤剖面中部易聚積成堅(jiān)硬的鹽磐層。

2 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于天山造山帶東段，覺羅塔格晚古生代島弧增生帶內(nèi)。南部15km即為北天山與中天山的分界斷裂帶—阿奇克庫都克深大斷裂帶[10-11]。礦區(qū)出露石炭系下統(tǒng)干墩組地層，該組地層為一套巨厚的陸源碎屑—碳酸鹽沉積建造，巖性主要為褐黃色—灰黑色變質(zhì)含礫砂巖、砂巖、泥質(zhì)砂巖—砂質(zhì)泥巖、泥巖、凝灰?guī)r及安山巖。此外礦區(qū)南部溝谷中第四紀(jì)覆蓋層較為發(fā)育。區(qū)內(nèi)發(fā)育有北東、北西和近東西向3組斷裂，其中東西向斷裂最發(fā)育，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，以花崗巖類為主，閃長巖類次之，并可見部分安山巖出露，礦區(qū)中部有華力西晚期侵入的隱伏斑狀花崗巖體（圖1）[12]。

圖1 東戈壁鉬礦地質(zhì)簡圖[10改]

3 覆蓋層分層特征

研究區(qū)經(jīng)過長期的物理化學(xué)風(fēng)化、搬運(yùn)和沉積過程，覆蓋層具有典型的垂直分帶的特點(diǎn)。一般發(fā)育較好的土壤蓋層剖面自上而下依次可以分為:①孔泡結(jié)皮層，由細(xì)粒風(fēng)成土膠結(jié)而成，為多孔狀的灰黃色或淺灰色荒漠土，可見附著有較多白色鹽類顆粒，厚度3～8cm；②弱膠結(jié)層，位于孔泡結(jié)皮以下，質(zhì)地相對(duì)比較疏松，蓋層較為發(fā)育的地區(qū)因受鐵質(zhì)染漬常呈現(xiàn)紅色、紅褐色或紅棕色，其他區(qū)域主要為灰色、灰綠色、灰黃色等，粘土礦物含量可達(dá)25%以上，一般深度在5～40cm，厚度30～50cm；③強(qiáng)膠結(jié)鈣積層，由強(qiáng)烈蒸發(fā)作用所形成堅(jiān)硬鹽磐層，主要由方解石及少量石膏構(gòu)成，含量在38%以上，一般深度在30cm以下，厚度50～100cm；④風(fēng)化殘積層，風(fēng)化砂巖、泥巖等碎屑物質(zhì)，主要為原地風(fēng)化產(chǎn)物，厚度40～60cm；⑤基巖，是由一些粗粒砂巖碎屑組成，主要為原地風(fēng)化產(chǎn)物。圖2為東戈壁鉬礦覆蓋層剖面示意圖，圖中采樣點(diǎn)僅表示采樣相對(duì)位置，非絕對(duì)位置，樣品干燥后過4目篩，分析了Mo、W、Cu、Pb、Zn等元素。

圖2 東戈壁鉬礦覆蓋層剖面示意圖[13改]

4 元素在蓋層中的分布特征

4.1 元素在不同層位中的分布特征

從圖3中可以看出，成礦元素Mo的含量分布表現(xiàn)為在弱膠結(jié)層含量較高，在其下的強(qiáng)膠結(jié)層含量迅速降低，在風(fēng)化殘積層中含量又升至最高。其伴生元素W、Bi、Be、Cu、Sn、Li、Zn等元素也表現(xiàn)出相同的分布規(guī)律。野外觀察初步認(rèn)為元素在弱膠結(jié)層富集，是由于該層主要由殘坡積物和沖積物組成，保留了部分原巖風(fēng)化的產(chǎn)物和礦化信息，而表現(xiàn)出高含量。另一方面礫土戈壁區(qū)弱膠結(jié)層土壤中粘土礦物含量高達(dá)25%，可以有效吸附從深部礦體遷移上來的活動(dòng)性金屬元素，從而在原土壤介質(zhì)元素含量基礎(chǔ)上形成活動(dòng)態(tài)二次疊加含量，對(duì)土壤全量存在一定的影響，這種影響的大小與元素活動(dòng)態(tài)二次疊加強(qiáng)度有關(guān)；而剖面底部風(fēng)化殘積層保留了大部分原巖礦化信息，所以含量最高。CaO在強(qiáng)膠結(jié)層中含量最高，說明該層含有較多的方解石、石膏等鈣鹽礦物，而且在該層中肉眼可見大量灰白色、灰色鹽類結(jié)晶顆粒，從而造成該層中其他金屬元素含量相對(duì)較低；As、Sb和Pb三元素則表現(xiàn)出在近地表和強(qiáng)膠結(jié)層中含量最高，在弱膠結(jié)層下部和風(fēng)化殘積層含量突然變低的變化規(guī)律；Al2O3、Fe2O3和Mn在剖面中變化規(guī)律相似，即在弱膠結(jié)層中含量高，在強(qiáng)膠結(jié)層和風(fēng)化殘積層中含量非常低。鋁元素地殼中主要以鋁硅酸鹽的形式存在，在強(qiáng)烈的風(fēng)化作用下轉(zhuǎn)化為形成粘土礦物，因此弱膠結(jié)層中粘土礦物含量應(yīng)該明顯高于下部2個(gè)層位，更有利于對(duì)深部礦化信息

的捕獲和富集。而鐵、錳兩個(gè)元素在戈壁荒漠強(qiáng)氧化條件下，主要以鐵錳氧化物的形式存在，也是一種強(qiáng)烈的吸附劑。綜上所述，鉬礦區(qū)上部覆蓋層中弱膠結(jié)層中粘土礦物和鐵錳氧化物含量明顯高于下部各層含量，二者均是良好的吸附劑，在近地表可以形成良好的地球化學(xué)障，可以捕獲深部遷移上來的含礦信息。

4.2 元素在不同粒級(jí)中的分布特征

圖3 東戈壁鉬礦上方蓋層不同深度元素含量分布圖

在東戈壁鉬礦剖面弱膠結(jié)層采集土壤樣品，樣品篩分成4～20目、20～40目、40～80目、80～120目、120～160目、小于160目6個(gè)粒級(jí)，每個(gè)粒級(jí)的樣品均分析了素W、Bi、Be、Cu、Sn、Li、Zn等14種元素。從圖4中可以看出，成礦元素Mo富集在粗細(xì)2種粒級(jí)中，在4～20目和20～40目粗粒中含量最高，Mo的含量分別為10.8×10-6、4.5×10-6，在小于160目粒級(jí)中，Mo含量次之，為2.5×10-6，均明顯高于該區(qū)域1∶5萬化探異常下限1.2×10-6。而中間粒級(jí)的樣品Mo的含量相對(duì)較低，均在異常下限附近，不能有效的反映礦區(qū)中Mo元素的地球化學(xué)異常特征。Cu、Sn、Li、Be、Zn這些斑巖型鉬礦重要的伴生元素的分布規(guī)律與Mo基本相同，即在粗細(xì)2個(gè)粒級(jí)中富集，在大于40目的粗粒級(jí)樣品中含量最高，小于160目次之，其它3個(gè)中間粒級(jí)中含量最低；而其他與成礦有關(guān)的W、Bi、Pb、As、Sb元素則表現(xiàn)出不同的分布特征，僅在粗粒中富集，其他粒級(jí)含量相差不大。Fe2O3、Mn雖然也在粗細(xì)兩粒級(jí)中富集，但是二者在＜160目的土壤中富集的更為明顯，說明在弱膠結(jié)層中＜160目的細(xì)粒級(jí)土壤含有更多的鐵錳氧化物；Al2O3則在＜80目的土壤中相對(duì)富集，而且3種粒級(jí)含量相差不大。

圖4 東戈壁鉬礦上方不同粒級(jí)元素含量分布圖

5 結(jié)論

（1）由圖4可以看出，鉬、鎢、銅等與成礦有關(guān)的元素在其上層的弱膠結(jié)層和靠近基巖的原地風(fēng)化殘積層中富集，盡管采集深部風(fēng)化殘積層的樣品可更好地反映異常，但深層采樣將穿透致密的鈣積層，極為不便，故上層弱膠結(jié)層（5～40cm）為良好的采樣介質(zhì)層。

（2）從主礦體上方弱膠結(jié)層樣品的不同粒級(jí)分析得出：鉬、銅等與成礦有關(guān)的元素在粗、細(xì)兩粒級(jí)含量較高，在粗粒中更為富集。粗粒中保留了部分礦體風(fēng)化產(chǎn)物，含有較多的礦化信息，所以有較高的含量。細(xì)粒中元素相對(duì)富集是由于表層中粘土礦物、鐵錳氧化物等強(qiáng)吸附性礦物較多，形成的地球化學(xué)障能有效的捕獲深部礦體遷移上的活動(dòng)性金屬元素，在細(xì)粒中形成活動(dòng)態(tài)的二次疊加含量。因此，在淺覆蓋區(qū)弱膠結(jié)層中細(xì)粒級(jí)（-160目）土壤也為較好的采樣介質(zhì)。

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1004-5716（2015）04-0133-05

2015-02-09

2015-02-10

楊剛剛（1989-），男（漢族），湖北廣水人，助理工程師，現(xiàn)從事勘查地球化學(xué)技術(shù)工作。