土壤地球化學(xué)測(cè)量在菲律賓紅土型鎳礦勘查中的應(yīng)用

1、土壤地球化學(xué)測(cè)量在菲律賓紅土型鎳礦勘查中的應(yīng)用第25卷第期2010年12月VO1.25NO.4Dec.2O100引言土壤地球化學(xué)測(cè)量在菲律賓紅土型鎳礦勘查中的應(yīng)用付小錦,王志剛,張啟軍,石文學(xué).,李宏臣,詹華明,陳丹明.,付方建,陳懷亮.,范麗平.,王西玉(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京100083;2.天津華北地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所,天津300171;3.中鋼礦業(yè)開發(fā)有限公司,北京100080)摘要:通過(guò)在菲律賓迪納加特島紅土型鎳礦勘查區(qū)開展土壤地球化學(xué)測(cè)量工作,發(fā)現(xiàn)了一批有價(jià)值的地球化學(xué)異常.根據(jù)紅土型鎳礦的成礦地質(zhì)條件與特征,評(píng)價(jià)了異常區(qū)的找礦潛力.圈定r紅土型鎳礦的找礦

2、靶區(qū),并在靶區(qū)的工程查證中取得了較好的找礦效果.工作效果證明.土壤地球化學(xué)測(cè)量方法對(duì)于紅土型鎳礦的找礦具有高效,快速和低成本的優(yōu)勢(shì).關(guān)鍵詞:土壤地球化學(xué);菲律賓;紅土型鎳礦;找礦方法中圖分類號(hào):P632.1;P618.63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):l001一l412(2O10)04037205目前世界上的鎳礦主要有兩種類型:一是經(jīng)巖漿分異作用富集而成的硫化鎳礦,另一種則是由超基性巖經(jīng)風(fēng)化,淋濾作用富集而成的紅土鎳礦.紅土鎳礦一般分布在靠近赤道的南緯15.到北緯l5.的熱帶亞熱帶地區(qū),如古巴,巴西,印度尼西亞,菲律賓,澳大利亞,新喀里多尼亞和巴布亞新幾內(nèi)亞等.紅土型鎳礦床雖然早已為人們所熟知,但目

3、前還是主要依靠在探坑或淺井中大量取樣來(lái)固定礦化富集地段,勘查工作周期長(zhǎng),投人多,風(fēng)險(xiǎn)大.雖然有資料介紹用土壤地球化學(xué)測(cè)量方法進(jìn)行紅土型鎳礦的找礦勘查,但采用面積性化探工作作為找尋紅土鎳礦主要工作方法的報(bào)道卻為數(shù)不多.筆者于2008年參加了菲律賓迪納加特島紅土鎳礦的地質(zhì)勘查工作,勘查工作中采用土壤地球化學(xué)測(cè)量方法進(jìn)行紅土鎳礦的地質(zhì)評(píng)價(jià),取得了較好的找礦效果.1迪納加特島地質(zhì)概況迪納加特島位于菲律賓棉蘭老島以北(圖1),東鄰太平洋,西臨萊特灣,南與棉蘭老島北端的蘇里高隔海相望,全島面積835km,人口約8000人,經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá).該島屬季風(fēng)型熱帶雨林氣候,高溫,多雨,濕度大,臺(tái)風(fēng)多,年平均氣溫27,年

4、降雨量約44001Tim.地表植被發(fā)育,覆土厚35Fn.島上溝谷水系發(fā)育,淡水在雨季能滿足礦山小規(guī)模生產(chǎn)與生活需求.礦區(qū)附近的洛雷托有5000t級(jí)碼頭,到蘇里高的輪渡每天有班輪往返.迪納加特島位于菲律賓海溝的西側(cè),以分布大面積火成巖和少量沉積巖為特點(diǎn).火成巖主要有斜方輝橄巖和純橄巖,還有部分輝長(zhǎng)巖和玄武巖;沉積巖僅有少量礁灰?guī)r和第四紀(jì)沖,洪積物.斷裂構(gòu)造主要有NE向和Nw向兩組,其中NE向斷裂的形成早于Nw向斷裂,在后期活動(dòng)中,NE向斷裂又將Nw向斷裂切割(圖2).收稿日期:2001)11l8;改回la期:20100315作者簡(jiǎn)介:付小錦(1983),女,天津薊縣人,碩士研究生,2007年在天

5、津外國(guó)語(yǔ)學(xué)院獲學(xué)十學(xué)位,現(xiàn)就讀1國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,礦物學(xué),巖石學(xué),礦床學(xué)專業(yè).通信地址:北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號(hào);郵政編碼:100083;Email:fuxiaojinamina126.COl2一叢論礦n找g質(zhì)地b,三第25卷第4期付小錦等:土壤地球化學(xué)測(cè)量在菲律賓紅土型鎳礦勘查中的應(yīng)用373圖1迪納加特島地理位置示意圖Fig.1LocationMapofDinagatIsland圖2迪納加特島地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2GeologicalsketchmapofDinagatisland1.礁灰?guī)r2.雜巖3.純橄巖4.玄武巖5.方輝橄欖巖6.地質(zhì)界線7.斷裂構(gòu)造8.工作區(qū)范圍2工作

6、區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)況工作區(qū)位于迪納加特島的北部,區(qū)內(nèi)未見沉積地層.火成巖主要為白堊紀(jì)超基性巖體,巖性為深灰綠色純橄巖和方輝橄欖巖.根據(jù)首采區(qū)樣品鑒定結(jié)果統(tǒng)計(jì),巖石中的礦物含量:橄欖石8595,斜方輝石3lO(主要為頑火輝石).金屬礦物有鎳黃鐵礦,褐鐵礦和硫鐵鎳礦,并有少量磁鐵礦,黃銅礦和孔雀石等.純橄巖和方輝橄欖巖中的橄欖石大多發(fā)生蛇紋石化,從而變?yōu)樯呒y石化橄欖巖;輝石大多發(fā)生絹石化.工作區(qū)從南向北的F,F和F.斷裂主要位于超基性巖體內(nèi).F為區(qū)內(nèi)最大的構(gòu)造破碎帶,走向6O.,傾向和傾角不清,寬度約30iI1,控制長(zhǎng)度約1500rn,斷裂沿北東方向延出本區(qū).強(qiáng)烈的擠壓使超基性巖碎裂,形成青灰色構(gòu)造角礫巖和

7、碎裂巖.角礫大小不等,直徑320CFI1,略有磨圓,部分形成構(gòu)造透鏡體;F走向55.,寬度約20In,控制長(zhǎng)度約l000m;F.走向65.,寬度15ITI左右,控制長(zhǎng)度約750in,F.和F的構(gòu)造特征與F相似,均為擠壓性質(zhì).由于后期風(fēng)化嚴(yán)重,產(chǎn)狀不清,在地貌上表現(xiàn)為沖溝或小溪,不利于紅土的保存,因此對(duì)鎳礦體具有一定破壞作用.3工作方法在工作區(qū)內(nèi)按1001TI4Onl的網(wǎng)度布設(shè)土壤地球化學(xué)測(cè)量點(diǎn).為了力求采樣點(diǎn)分布均勻合理,以最大限度地控制元素含量異常,共布設(shè)了3000個(gè)采樣點(diǎn).3.1樣品采集及質(zhì)量控制取樣時(shí)首先去除樣點(diǎn)表層植被,然后進(jìn)行單點(diǎn)采樣.采樣深度>35cm,若遇人為污染或地形影響

8、則作適當(dāng)移位,確保樣品的真實(shí)性.采樣編錄以表格形式對(duì)采樣位置的坐標(biāo),巖性,地勢(shì),采樣深度等進(jìn)行詳細(xì)記錄.采集的樣品過(guò)6O目篩后裝袋,編號(hào);樣品經(jīng)核對(duì)無(wú)玷污和編號(hào)錯(cuò)誤送實(shí)驗(yàn)室.送實(shí)驗(yàn)室的樣品質(zhì)量平均為250g.檢測(cè)的元素為Ni,Co,Fe,Mg,Cr等5項(xiàng).本次化探測(cè)量工作通過(guò)羅盤和4臺(tái)GPS儀同點(diǎn)位測(cè)量對(duì)比,誤差<5111,確保測(cè)點(diǎn)精度.部分測(cè)點(diǎn)因故無(wú)法正常取樣,通過(guò)適當(dāng)位移仍無(wú)法取得合格樣品的測(cè)點(diǎn)作舍棄點(diǎn)處理,在設(shè)計(jì)的3000個(gè)取樣點(diǎn)中,舍棄435個(gè)點(diǎn),本次共采集2565個(gè)點(diǎn),采樣率達(dá)85以上,能夠滿足土壤地球化學(xué)測(cè)量采樣標(biāo)準(zhǔn).374地質(zhì)找礦論叢2010鉦本次工作設(shè)計(jì)5的重采樣,對(duì)采樣

9、質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,重采樣與基本樣一同加工送檢.獲得數(shù)據(jù)后計(jì)算兩次分析值的相對(duì)偏差,結(jié)果誤差很小,相對(duì)誤差均控制在允許范圍內(nèi),證明樣品采集質(zhì)量可靠.3.2背景值及其異常下限的確定確定元素背景值和異常下限時(shí)通常采用圖解法(剖面圖解法,直方圖解法,概率格子法)或算法,其中大部分方法都屬于概率統(tǒng)計(jì)的方法1.本次的背景值和異常下限確定也采用概率統(tǒng)計(jì)法.將原始數(shù)據(jù)全部取對(duì)數(shù),并通過(guò)SPS,S軟件包做出直方圖(圖3),可以看出,該組數(shù)據(jù)大體上呈兩個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)曲線的綜合形態(tài),即在頻率分布圖中呈現(xiàn)雙峰曲線,左側(cè)為背景部分,右側(cè)為異常部分.這是因?yàn)榧t土鎳礦屬于典型的風(fēng)化殼型礦床,是由超基性巖在熱帶或亞熱帶氣候環(huán)境下發(fā)生

10、紅土化,在溫帶氣候環(huán)境下發(fā)生黏土化而形成的,與其他景觀環(huán)境相比較具有一定的特殊性,其研究的總體中l(wèi)于區(qū)域風(fēng)化程度不同包含多個(gè)總體,所以是復(fù)合母體.100101520253.03540lg(Ni)/10.圖3Ni的對(duì)數(shù)直方圖Fig.3Ni1ogarithmiclfistogram本組數(shù)據(jù)用眾值(M)代替平均值(X)作為背景值,用眾值左側(cè)的頻率分布曲線推算右側(cè)另一半曲線的方法求得背景值.其計(jì)算公式為:丁一M.+KS.式中,T,M.,s.分別表示異常下限,眾數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)離差;系數(shù)K為經(jīng)驗(yàn)值(23),我們選取K一2,即:TMoL_2S()將數(shù)據(jù)代入公式,即:丁一2.000+20.3812.762將對(duì)數(shù)異常

11、下限取反對(duì)數(shù),即T=578x10.根據(jù)計(jì)算結(jié)果,結(jié)合本測(cè)區(qū)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的特征,元素的工業(yè)品位以及數(shù)據(jù)頻率統(tǒng)計(jì)使異常數(shù)據(jù)保持占所有數(shù)據(jù)的30V04o的原則,進(jìn)一步確定異常下限的使用值為7001017.3.3異常分布及其特征按異常下限的1倍,2倍和5倍勾繪襯度異常圖.剔除單點(diǎn)異常后,圈出3個(gè)較大異常,計(jì)算異常強(qiáng)度和異常規(guī)模等參數(shù),按異常規(guī)模進(jìn)行排序(表1).表中的異常強(qiáng)度為異常區(qū)內(nèi)異常質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值,異常規(guī)模為異常質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值與異常面積的乘積.Ni一3異常的規(guī)模最大,分布于測(cè)區(qū)東南部,異常最高值為390010,異常下限為70010.,面積4.487km,異常區(qū)主要分布方輝橄欖巖,推測(cè)為本區(qū)工業(yè)礦

12、體及高品位鎳礦的主要分布地段;Ni2異常分布于測(cè)區(qū)南部,異常最高值為136010,異常下限為70010,面積為0.277km.,異常區(qū)的基巖主要為純橄巖,具有尋找工業(yè)礦體的前景;Ni一3異常分布于測(cè)區(qū)中部,異常最高值為132010,異常下限70010,面積為0.279km,異常內(nèi)的基巖主要為純橄巖,具有尋找工業(yè)礦體的前景(圖4).4異常的驗(yàn)證及其效果4.1工程驗(yàn)證方法對(duì)工作區(qū)土壤地球化學(xué)異常的驗(yàn)證主要采取淺井和鉆探兩種方式.表1Ni元素異常特征參數(shù)Table1Nickelanomaliescharacteristicparameter第25卷第4期付小錦等:土壤地球化學(xué)測(cè)量存菲律賓紅土型鎳礦勘

13、查中的應(yīng)用375圖4工作區(qū)地質(zhì)及土壤地球化學(xué)異常分布圖Fig.4Geologicalmapoftheworkingareawithsoilgeochemicalanomalies1.純橄巖2.力輝橄欖巖3.鉆L及編號(hào)4.淺井及編號(hào)5.地質(zhì)界線6.異常等值線淺井的施工費(fèi)用較高,工作量較大,故只布設(shè)1個(gè),用于系統(tǒng)揭露Ni3異常區(qū)異常最高值的地質(zhì)及礦化情況.淺井采用小方井,井口規(guī)格為1m1iTI,挖到新鮮基巖后終止;井位用手持GPS定位;樣品在淺井一壁垂向采取,樣長(zhǎng)一般為1m,最長(zhǎng)不超過(guò)1.51I1,以刻槽樣為主,刻槽斷面規(guī)格l0cm3cm;樣品實(shí)際重量與理論重量誤差<15,保證樣品具有代表性

14、.鉆孔主要布設(shè)在異常較強(qiáng)地段,為了解非化探異常區(qū)地質(zhì)體礦化情況,在非異常區(qū)亦布設(shè)2個(gè)鉆孔.所有鉆孔均打穿紅土層及蝕變橄欖巖帶,鉆入基巖3m后終孔;礦心采取率達(dá)95以上.鉆探_T程質(zhì)量合格,達(dá)到一級(jí)孔要求.4.2工程驗(yàn)證結(jié)果樣品測(cè)試結(jié)果表明,鉆孔,淺井樣品的分析數(shù)據(jù)與化探異常相互吻合,化探異常的強(qiáng)度與鉆孔,淺井樣品的品位呈正相關(guān).3個(gè)異常區(qū)的樣品分析數(shù)據(jù)能達(dá)到工業(yè)礦體或富礦體的品位指標(biāo);非異常區(qū)鉆孔的樣品品位明顯較低,低于工業(yè)礦體指標(biāo).(1)ZK02孔:位于Nio2異常的高值中心,鉆孔位置與化探取樣點(diǎn)位置相同.化探取樣(Ni)一l36010;鉆孔取樣l4件,zv(Ni)平均值為96910;最高值

15、為194010,樣品巖性為褐紅色鐵質(zhì)紅土,主要礦物為蛇紋石和橄欖石;最小值為20010.,樣品為蛇紋石化純橄巖.鉆孔中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從地表向深部大致呈高一中一低的變化趨勢(shì).(2)ZK10孔:位于Ni03異常區(qū)的高值中心,因地形原因鉆孔位置偏離化探取樣點(diǎn)0.5II1.化探取樣(Ni)一360010.;鉆孔取樣22件,讓,(Ni)平均值為130l1o;最高值285010,巖性為褐紅色鐵質(zhì)紅土,可見星點(diǎn)狀褐鐵礦,主要礦物有蛇紋石和橄欖石等;最低值為29010,巖性為蛇紋石化輝橄巖.鉆孔中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從地表向深部大致呈高一中一低的變化趨勢(shì).(3)ZK05孔:位于非化探異常區(qū),因地形原因鉆孔位置偏離化探取

16、樣點(diǎn)0.3m.化探取樣(Ni)一52010,鉆孔取樣19件,zv(Ni)平均值為167xlO;最高值39010_,為黃褐色松散紅土,含少量蛇紋巖角礫,主要礦物為蛇紋石,橄欖石等;最小值201O,巖性為蛇紋石化純橄巖.鉆孔柱狀中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由地表向深部有由高變低的變化趨勢(shì).(4)QJ一01淺井:位于NiO3異常區(qū)的高值中心,淺井位置與化探取樣點(diǎn)相同.化探取樣(Ni)一390010;淺井取樣17件,叫(Ni)平均值162910;最高值298010一,為褐紅色鐵質(zhì)紅土,主要礦物為蛇紋石,橄欖石等;最低值23010,為蛇紋石化輝橄巖.淺井中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈從高一中一低的變化趨勢(shì).本區(qū)紅土鎳礦中(Ni

17、)的總體趨勢(shì)為高一中一低,造成這種趨勢(shì)的主要原因是因?yàn)樵浇咏鶐r則風(fēng)化程度,紅土化作用越弱,蛇紋石化越不發(fā)育,從而導(dǎo)致(Ni)的降低.從數(shù)據(jù)中還可發(fā)現(xiàn),本區(qū)純橄巖分布地段(Ni)普遍低于方輝橄欖巖分布地段的(Ni),似乎暗示著方輝橄欖巖更有利于成礦.綜上所述,土壤地球化學(xué)測(cè)量方法在菲律賓紅土型鎳礦區(qū)找礦評(píng)價(jià)中非常有效,是一種勘查發(fā)現(xiàn)能力較強(qiáng)的找礦方法,具有高效,快速,低成本的勘查特點(diǎn).因鉆孔或淺井在采樣過(guò)程中未剔除地表腐殖土層,故可能造成鉆孔或淺井樣品的(Ni)小于化探樣品的(Ni).5紅土型鎳礦區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量工作流程根據(jù)紅土鎳礦的特點(diǎn)及土壤地球化學(xué)的工作方法,紅土型鎳礦區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量

18、的工作流程如下:(1)選定遠(yuǎn)景區(qū).一般在中小比例尺地質(zhì)圖上口因圓376地質(zhì)找礦論叢2010鉦選取超基性巖較為發(fā)育,特別是橄欖巖或純橄巖較為發(fā)育的地段作為首選工作區(qū),原巖越破碎,含鎳越高,蛇紋石化角礫巖化越嚴(yán)重則越有利于成礦.(2)在遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)布置盡可能穿越紅土區(qū)的測(cè)線,采取100m40Fn的矩形規(guī)則測(cè)網(wǎng).若礦體走向或斷層走向不甚清楚時(shí),化探采樣的點(diǎn)距和線距應(yīng)采用等距離布設(shè),即普查階段采用300m300m的方形網(wǎng),若測(cè)區(qū)范圍大可以先采用500m500m,然后選擇有望地段加密到300mx300m或l5O121150nl,發(fā)現(xiàn)異常后,采用5Onl50m方形網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià).采樣深度為35cm,分析元素為

19、Ni,Co,Fe,Mg,Cr等.(3)根據(jù)化探結(jié)果,選擇礦致異常進(jìn)行地質(zhì)填圖,勘探施工等.(4)根據(jù)填圖,勘探工程結(jié)果以及相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)儲(chǔ)量計(jì)算.致謝:本文在撰寫過(guò)程中,徐錫華教授給予了熱情指導(dǎo),在此表示感謝,同時(shí)感謝審稿人提出的寶貴意見.參考文獻(xiàn):1陳浩琉.吳水波,傅德彬.鎳礦床M.北京:地質(zhì)出版社.1993,(5):2257.:2袁見齊,朱一慶.翟裕生.礦床學(xué)M.北京:地質(zhì)出版社.1985.IS劉冰川.菲律賓銅,鎳礦產(chǎn)資源J.中國(guó)金屬通報(bào).2005(28):242.r4徐強(qiáng).薛沖,徐素云.等.印度尼西亞【二七鎳礦的生成及找礦勘探J.礦產(chǎn)與地質(zhì),2009,23(1):7375.Es3王瑞江

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