土壤地球化学测量在甲基卡稀有金属找矿中的应用—以“新三号脉”为例

肖瑞卿，付小方，袁蔺平，潘 蒙，郝雪峰，周雪梅，唐 屹，王 伟



土壤地球化学测量在甲基卡稀有金属找矿中的应用—以“新三号脉”为例

肖瑞卿1，付小方1，袁蔺平2，潘 蒙1，郝雪峰1，周雪梅1，唐 屹1，王 伟2

（1.四川省地质调查院，成都 610081；2.四川省矿产责任有限公司成都 610081）

甲基卡矿区是中国硬岩型锂矿集中的产地之一。前人工作集中在矿田南部就脉找矿，很少涉及矿田北部第四系覆盖区。项目组采用1∶1万土壤地球化学测量寻找隐伏的稀有伟晶岩脉，起到了迅速缩小工作区范围、圈定有利找矿靶区以及推断物探异常的作用，为钻探验证提供了依据。通过 “新三号脉”（X03）（付小方等，2015）锂辉石矿脉为范例，总结了土壤地球化学方法在甲基卡第四系掩盖区稀有金属找矿中的应用，为同类地区寻找稀有金属矿产提供示范。

锂多金属矿；土壤地球化学测量；新三号脉；甲基卡

甲基卡位于四川甘孜州康定、道孚、雅江三县交界处，是我国最重要的以锂为主的稀有金属矿田，也是川西众多硬岩型（花岗伟晶岩型）锂矿床中，规模最大（超大型），品位富，共伴生矿产多（Be、Nb、Ta、Rb、Cs、Sn），埋藏浅的矿床。

甲基卡处于青藏高原东部，位于松潘—甘孜造山带，雅江被动陆缘中央褶皱-推覆带中段，雅江构造-岩浆穹状变质体群内（图1）。穹隆中心有花岗岩出露或隐伏地下。穹窿轴部及两翼张剪裂隙、它们控制着区内伟晶岩脉（矿脉）及其它脉岩产出。岩浆岩以印支-燕山期为主，岩性以酸性为主，属于雅江—九龙岩浆岩带，为康定-雅江为锂、铍、铌、钽主要稀有金属矿远景区。

图1 甲基卡花岗伟晶岩型稀有金属矿床区域地质构造略图（据许志琴、侯立玮等，1992，修改）

1-蛇绿混杂岩带；2-滑脱带；3-逆冲断层；4-穹窿状变形—变质体；5-平移断层；6-深层高温韧性滑脱剪切带出露范围；7-褶皱轴线；8-韧性滑移矢量；9-中生代花岗岩;A－义敦岛弧带；B－松潘-甘孜造山带主体；C－造山带前陆逆冲楔

前人在矿田南部就脉找矿，对矿田北部第四系覆盖区涉及很少。针对甲基卡地区基岩露头少、第四系覆盖广、找矿难度大的情况，开展了1∶1万土壤地球化学测量，起到了迅速缩小工作区范围、圈定有利找矿靶区以及推断物探异常的作用，也为钻探验证提供依据之一。

新三号脉位于甲基卡矿田东北部，构造上位于甲基卡构造-岩浆穹窿北东缘，距甲基措马颈子二云母花岗岩平距约3km（图2）。在新三号脉附近大面积出露第四系残-坡积物，厚度一般2～10m，零星出露新都桥组二段的十字石红柱石二云母片岩。第四系主要由基岩风化的碎块组成，由于下伏基岩的岩性存在差异，其风化碎块的岩性组成也明显不同。主要有十字石红柱石二云母片岩的残坡积物与残积物、锂辉石矿化花岗伟晶岩的残坡积物和残积物、堇青石角岩化二云母片岩的残积物、堇青石化十字石红柱石二云母片岩的残坡积物等。

图2 川西甲基卡矿田地质矿产简图

1－二云母花岗岩；2－微斜长石型伟晶岩；3－微斜长石钠长石型伟晶岩；4－钠长石型伟晶岩；5－钠长石锂辉石型伟晶岩；6－钠长石锂云母型伟晶岩；7－伟晶岩脉编号；8－类型分带线及编号：9－新发现矿脉及编号；I－微斜长石伟晶岩带；Ⅱ－微斜长石—钠长石带；Ⅲ－钠长石带；Ⅳ－锂辉石带；Ⅴ－锂（白）云母带

1 土壤地球化学测量

区内土壤从上至下主要发育了A、B、C层。A层是由变质岩及花岗岩和伟晶岩风化而成的砂质、云母粘土，成土新，粘土化不十分厉害（图3），颜色为褐色、黑褐色，厚10～20cm；B层主要为基岩物理风化的残积物和残坡积物碎块，颜色为青灰色、褐色，厚30～60cm，与A层界线不是十分明显（图3）；C层为母质层，未受淋溶和淀积作用，发育程度很低或未发育的岩石风化层，埋藏较深。该区大部分为第四系覆盖，冬季长，夏日短，气候寒冷，植物生长期短，且只有多年生的茅草及低矮的灌木，生长稀疏，对成土过程影响很小，有利于开展土壤地球化学测量。

图3 工作区A层与B层界线A为腐殖层，B为粘土夹碎石层

1.1 深度试验

根据该区景观地球化学特征，正式采样前先进行了A、B层的深度试验。在工作面均匀先择了30试验点，每个点分别在0～15cm、15～30cm、30～45cm、45～60cm深度各一件样，共采集了120件样品。分析成果显示（图4），稀有主元素总体变化不明显，但从变化趋势看，30～45cm、45～60cm深度段，Li、Be、Rb、Cs元素高含量区间相对较明显。鉴于高原冻土层较厚，采样难度较大，故采样深度最后确定为30cm～50cm，即B层土。

1.2 粒度试验

工作区B层土为基岩物理风化的产物，通过-10~+20目，-20~+60目，-60目三个粒度级试验（图5），在-20~+60目和-60目2个粒度级Li元素含量相对高一些。经过综合分析对比后，加工粒度定为20目。

1.3 1∶1万土壤地球化学测量网

研究区位于甲基卡矿田东北部（图2），测网以三个国家三角点作为起算点，由GPS做静态测量，进行E级控制，网度100m×40m，坐标系统为1954北京坐标系。

2 地球化学特征

2.1 背景值及异常下限

根据该区地质构造特点，采用统一异常下限进行异常圈定。异常下限的确定采用了三种方法：①原始数据（加密数据）按照计算的异常下限；②将原始数据（加密数据）进行对数转换后按计算，结果转换成真值得到异常下限；③原始数据（加密数据）累积频率85%的数据直接作为异常下限。然后把三组异常下限累加平均，作为该区异常下限，圈定的异常效果较好。工作区的测定元素的异常下限值如表1。

表1 甲基卡矿田各元素异常下限值

注：采用85%累频值和经过反复剔除极大值极小值后的均值（对数均值）加1.5倍方差计算的异常下限值综合取整及实际勾绘效果确定出最终异常下限。

以前，甲基卡地区也开展过化探采样试验（黄仕超等，1962），区内变质围岩背景值为30～50ppm；次生晕的一般背景值为20～50ppm；“四川省矿产资源潜力评价”成果，1∶20万Li元素背景值为52.17ppm。本次化探采样区中Li的背景值较高，剔除特异值前平均值（X）为132.4ppm，特异值剔除后平均值（X’）为110.6ppm，是全国A层土壤平均值32.50ppm的3.4倍。第四系中背景值为111.1ppm，新都桥组上段背景值为66.28ppm，新都桥组下段背景值为104.5ppm，侏倭组背景值较高，为116.5ppm，显示出突出的区域富集特征。

图4 稀有元素深度曲线图

图5 Li元素粒度曲线图

2.2 地球化学特征参数分析

从表2可以明显的看出，本次采集土壤测量样品9元素（B、Be、Cs、F、Li、Nb、Rb、Sn、Ta）均具有极高的区域丰度，原始数据平均值（X）均远远大于全国土壤平均值（C），剔除特异值后的背景值（X’）也远远大于全国平均值。B、Be、Li、Sn、Cs、F元素具有较大的变化系数，后期叠加作用强，Li、F、Be、Sn四元素的叠加强度均在2.0以上，且Li、Be的变化系数（）均大于0.75，具有极不均匀分异性。这说明这些元素不仅物源丰富，富集趋势显著。

表2 元素地球化学特征参数统计

将工作区9个元素背景值与全国平均值比较得到元素的富集系数值（表3，Nb无全国平均值），全区的富集系数值在1.32～5.61之间，表明9元素远远高于全国平均值。K≥1.5的元素有Be、F、Li、Sn，表明这4个元素在区内呈高背景分布，具有区域富集趋势；1.2≤K＜1.5的元素有B、Rb、Cs、Ta，表明这4个元素在区内呈现较高背景分布，有一定的区域富集特征。

表3 富集系数（K）分类统计表

2.3 元素相关性

对9元素分析数据进行了R型聚类分析，显示Li、Be元素有良好的相关关系，相关系数为0.645；Li、Rb相关系数0.603。根据岩石地球化学剖面，Li、Rb、Be相关性较好，具有相似的元素含量曲线。

测区9种元素分析数据R型聚类分析成果（图5）显示：以R=0.153为界，9种元素可划为：① Li、Be、Rb相似组合，与其关系密切的元素有Nb、Sn；② B、Cs相似组合；③F；④Ta。

从分组情况看，主成矿元素Li有一定的独立性，与Be、Rb相似性较强，与F、Ta相似性差，反映该区Li与F、Ta成矿关系并不密切。

图6　X03号脉异常区异常剖析图

2.4 土壤地球化学异常特征

1）X03号异常：位于麦基坦北西侧约500m，异常面积0.364km2，以高强度、大面积Li异常为主，呈近南北向条带状展布。Li异常有明显浓度分带，浓集中心明显，异常高值1 190ppm。

2）异常特征： Li元素的异常下限为200ppm，衬度1～2，异常浓度分带发育，有较大的异常规模。X03号异常元素种类齐全，其叠加强度均在1.0以上，平均衬度1.0～3.5，异常参数特征见表4。Li是该区的主成矿元素，Be、Cs、Rb、Nb、Ta等元素为主要的伴生元素。图6为X03号脉异常剖析图。

表4 X03号综合异常参数表

Li异常整体南北向展布，浓度分带较清晰，浓集中心明显，主要位于研究区北部，有条带状展布的趋势，峰值1190×10-6。

Sn异常南北向展布，浓度分带清晰，具多浓集中心，由1～2个点控制。最大的浓集中心位于研究区南部，椭圆形，峰值286×10-6。

F异常较分散，浓度带清晰，浓集中心明显，峰值为71 532×10-6。

Cs异常有南北向展布的趋势，浓集中心明显，异常较为集中，峰值为193×10-6。

Rb异常较分散，主要分布于研究区的南部，具有三个异常区，东部异常区有南北向展布的趋势，一级浓度分带，峰值254×10-6。

Be异常较为分散，主要分布于研究区的南部，一级浓度分带，异常个数较多，但单个异常面积较小，峰值为13.8×10-6。

B异常东西向展布，面积不大，仅有一级浓度分带，主要分布于研究区的中部，峰值960×10-6。

Ta异常较分散，主要分布于研究区东部，一级浓度分带，面积较小，单点状展布，峰值9.1×10-6。

3 土壤地球化学测量的验证效果

为查证异常，在X03号异常区进行了电法测量。电法异常与化探异常吻合（图7），南北向条带状展布，电阻率一般是7 000Ω.m，最高值为15 256Ω.m。单一的物探方法只能对异常进行定位，缩小靶区圈定异常，但是难以判断是否是稀有矿化伟晶岩脉，土壤地球化学测量可以弥补这一不足，达到对异常进行定性的目的，二者相辅相成。

图7 甲基卡新三号脉物化探异常吻合程度示意图（据付小方等，2015）

经钻探验证，新三号脉全脉矿化，矿化均匀，Li2O平均品位达1.5%，共伴生的Be、Rb、Ta、Nb、Sn等均达综合利用的工业要求。同时也证实了土壤地球化学测量方法在甲基卡矿田是寻找稀有金属矿产的有效方法之一。

4 结论

1）首次将土壤地球化学测量运用于寻找稀有金属矿床，取得了较好的成果。在甲基卡矿田北部X03号脉地区，80%以上的区域被第四系坡残积物、沼泽区覆盖。单一的物探方法只能对异常进行定位，缩小靶区圈定异常，但是难以判断是哪一类的稀有金属矿化，土壤地球化学测量可以弥补这一不足，达到对异常进行定性的目的，为地表工程布置提供了依据之一。

2）根据R型聚类分析成果及岩石地球化学剖面显示，Li与Be、Rb相关性较好，具有相似的元素含量曲线，富集规律明显。

3）土壤测量采样区中Li的背景值较高，为110.6ppm，是全国A层土壤平均值32.50的3.4倍。变质围岩一般背景值为66.28ppm。Li元素在区内呈高背景分布，且富集系数为2.633，具有显著的区域富集趋势，成矿地质条件良好，容易集中成矿。

4）在甲基卡矿田第四系掩盖区，1∶1万土壤地球化学测量是寻找隐伏的稀有伟晶岩脉的有效方法，起到了迅速缩小工作区范围、圈定有利找矿靶区以及推断物探异常的作用。同时也为钻探验证提供了依据。

参考文献:

[1] 《中国矿床发现史·四川卷》编委会. 1996. 中国矿床发现史·四川卷[M]. 北京: 地质出版社, 116－118.

[2] 付小方，侯立玮，王登红，袁蔺平，梁斌, 等. 2014.四川甘孜甲基卡锂辉石矿矿产调查评价成果[J].中国地质调查.（3）:37-43.

[3] 付小方,袁蔺平,王登红 等.. 四川甲基卡矿田新三号稀有金属矿脉的成矿特征与勘查模型[J]. 矿床地质. 2015, 06:1172～1186.

[4] 黄仕超，王粘非，王小虎. 四川甘孜藏族自治州101矿区化探工作有效性试验报告. 1962

[5] 刘波, 乔宝成, 李海东. 综合物化探方法在哈拉河铅锌矿区勘查中的应用[J]. 物探与化探. 2014, 38（2）:261～267.

[6] 师磊. 区域地球化学勘查数据处理方法研究[D]. 吉林大学. 2009.

[7] 时永志, 李凯成. 综合物化探方法在地质找矿攻深找盲中的应用[J]. 物探与化探. 201438（5）:910～915.

[8] 许志琴, 侯立玮, 王宗秀, 付小方, 黄明华. 中国松潘-甘孜造山带的造山过程[M]. 北京: 地质出版社, 1992. 1～189.

The Application of Soil Geochemical Survey to prospecting of rare metal Pegmatite Veins in the Jiajika Ore District----By the Example of the Li Ore Vein X03

XIAO Rui-qing1FU Xiao-fang1 YUAN Lin-ping2PAN Meng1HAO Xue-feng1ZHOU Xue-mei1TANG Yi1WANG Wei2

（1-Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081; 2-Sichuan Minerals Co., Ltd., Chengdu 610081）

The Jiajika is one of the most concentrated areas of Chinese hard rock type lithium. But previous work concentrated in the south of the ore field, searing for Li in the veins other than in the quaternary system coverage area in the north. This paper has a discussion on the application of 1:10000 soil geochemical survey to searching for buried rare metallic pegmatite veins by the example of the Li ore vein X03.

Jiajika; Li ore vein X03; pedogeochemistry; Li-polymetallic deposit;

P632 ＋. 1; P618.71

A

1006-0995（2016）03-0500-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.034

2016-06-16

资助项目：本文由中国地质调查局“四川三稀资源综合研究与重点评价（12120112208014）”资助

肖瑞卿（1990-），男，四川遂宁人，助理工程师，主要从事地质矿产调查研究工作

付小方（1958-），女，河南南阳人，教授级高级工程师，主要从事地质矿产调查研究工作