湖南桃江谭家湾金矿区土壤地球化学特征及找矿预测

Abstract：The Tanjiawan gold deposit in Taojiang， Hunan Province is located in the southwest of Taojiang rock mass. The main metallogenic type in the area is shear tectonic action， which has good prospecting potential. Through 1：10000 soil geochemical survey in the area， element correlation and cluster analysis show that Au、Sb、As elements have high correlation in the mining area， As， Sb elements can be used as indicator elements to guide gold prospecting in the area. Based on favorable metallogenic conditions and soil chemical anomalies， grade I and II ore-induced anomalies are delineated in the area. Au， Sb， As and other elements are abnormally developed and highly consistent. The grade I and II ore-induced anomalies indicate the gold mineralization controlled by ductile shear and its secondary structures in the region， respectively， and the key prospecting targets in the region are proposed.

Key words：Taojiang；Soil geochemistry；Gold mine；Abnormal feature；Prospecting prediction

湖南桃江岩体北侧金矿勘查工作程度较高，但岩体西南侧的谭家湾一带工作程度较低，仅有小范围的金锑矿民采活动，区内缺乏系统性的勘探工作。区域内海拔 520～110m ，地形切割较为强烈，区内普遍浮土覆盖，厚度在 15～40cm ，植被茂密，适合开展土壤地球化学找矿工作。在前人开展的1：5 万水系沉积物地球化学测量中，发现在谭家湾地区一带分布有北西向带状金化学异常，并具有一定的异常规模及分布规律。在前人的工作基础上，为查证并进一步锁定找矿靶区，在谭家湾区内开展1：1 万土壤地球化学测量，圈定以 Au 为主的土壤地球化学异常，并进行相关的异常评价及查证，以期在桃江岩体西南侧取得金矿找矿突破。

一、区域地质背景

谭家湾金矿区大地构造处于上扬子准地台与华南褶皱系过渡部位之雪峰地轴东段，所处大地构造位置位于上扬子古陆块（Ⅱ级）雪峰山陆缘裂谷盆地（Ⅲ级），处于城步－桃江北东向断裂带和常德－安仁北西向构造带的交汇部位，成矿位置十分有利。

该区位于雪峰弧形构造带东段，地处雪峰弧形构造带与北西向常德-安仁基底断裂构造交汇部位（图1）。雪峰弧形构造带在此走向由北东向转为近东西向，反映了区域构造应力的转换[1]。常德-安仁基底断裂造成桃江岩体的侵入，岩体侵入则为区域金元素的活化转移富集提供了热动力条件。工作区及外围蓟县系、板溪群地层广泛出露，震旦系、寒武系地层主要分布于区内南部，中元古界冷家溪群和新元古界板溪群以浅变质泥质岩和细碎屑岩为主，褶皱、断裂构造十分发育，具有金矿成矿的良好地质背景条件。在带内有符竹溪、板溪、木瓜园等金矿分布。印支期花岗岩桃江岩体（2004 年续海金、马昌前， 210.6±3.2 ）Ma 侵入于板溪群，界线清楚，接触面一般倾向围岩，外接触带热变质作用较强。

城步－新化－桃江断裂带沿雪峰山东缘山前地带呈NE 转NNE 弧形延伸，断续延长达270余公里。总体走向 NE30–40^∘ ，局部地段受南北向构造影响，呈S 形弯曲。断裂带由20 多条压性、压扭性断裂组成，宽达 10-20km 。断裂切割板溪群、震旦系-古生界、中生界、白马山加东期花岗岩体。经多期次活动，力学性质具由挤压、压扭至张扭的多次转换过程。与安化-浏阳东西向构造带复合部位，控制了王家冲、板溪中型锑矿床。

二、矿区地质

矿区出露地层主要为元古代板溪群马底驿组（Pt3m）及五强溪组（Pt3w），岩性以中-厚层状砂质板岩、绢云母板岩、轻变质砂岩等为主，其中马底驿组为含矿地层（图2）。

矿区位于符竹溪韧性剪切推覆带的 SE 延伸方向，谭家湾断裂呈 NW 向斜贯全区。区内剪切变形作用强烈，主要的构造组合有NW 向片理化带及断裂带，是导矿及控矿构造。片理化带表现为岩层陡立强直产出，断裂构造的标志为一系列的破碎蚀变岩石、动力变质带及揉皱带等，有时被不同规模的石英脉充填。

围岩蚀变组合硅化、绢云母化、绿泥石化、褪色化、少量黄铁矿及毒砂化，硅化形成的不同石英脉样式（包括大脉、单脉、细脉及网脉）是找矿的直接标志。

根据岩石构造组合特征，将矿区的矿化类型分为两类，一是矿脉以含金石英脉及剪切带为主，控矿作用特征是韧性剪切作用，该类矿化体具有一定宽度规模及走向延伸，且带内可划分几层矿体；二是矿脉以破碎蚀变带为主，也可见含金的石英体，该类矿体一般受剪切构造所引起的次一级构造控制。矿石类型以粒状明金为主，伴生硫化物主要为黄铁矿、辉锑矿，少量毒砂，微量辉钼矿。

矿区内及外围发育不少的辉长岩体，呈NW 向展布，总体上受区域韧性剪切作用控制。岩体侵入时期为印支期，为金元素的活化转移富集提供了条件，部分岩体的外接触带直接表现出金矿化。

三、土壤地球化学测量元素组合分析

3.1 样品采集、加工和测试

矿区主要剪切构造及地层展布方向主要为北西向，即采用规则测网进行 1：1 万土壤地球化学测量，剖面方向为45°，基本网度为 200m×20m ，野外定点采用 GPS 结合地形地貌的方法，共采集土壤样品6491 件。土壤样品采自残坡积层，采样层均为 C 层或 BC 层，深度 30cm～40cm ，在6m 范围（点距的三分之一）多坑法采样组合成单样，过 60 目筛后，取 200g 筛下样品。样品送往湖南省地球物理地球化学勘查院实验室进行检测分析，测试的指标元素为：Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Bi 十种元素。共选用 4 种测试技术方法，分别采用石墨炉原子吸收法测定Au；粉末发射光谱法测定 Ag、Mo；原子荧光光谱法测定 As、Sb、Bi；电感耦合等离子体质谱法测定Cu、Zn、Pb、W。

3.2 元素含量特征

图 1 工作区大地构造位置简图

表1 土壤元素地球化学参数

对土壤样品各元素分析数据进行了平均值（X）、标准离差（S）、变异系数（Cv）、浓度克拉克值等地球化学参数的计算（表1），其中浓集系数 >1 的有 Au 和 As 元素。矿区 Au、As、

Hg、Ag、Sb 元素含量相对较高，变异系数比较大，表明这些元素参与了次生富集成晕作用及过程，易形成土壤地球化学异常，对矿区找矿具有指示性意义。

3.3 元素分布型式

对采集的土壤样品测试分析数据进行数理统计分析，并整理绘制各元素的含量分布直方图（图 3）。由直方图可以看出，各元素的分布特征具有如下的特点：

图 2 谭家湾矿区地形地质图

第四系 2-二叠纪 3-石炭纪 4-泥盆纪 5-志留纪 6-奥陶纪 7-寒武纪 8-震旦-南华纪 9-青白口纪 10-青白口纪

（1）Au、Ag、As、Sb、Hg、Mo 元素基本呈正态分布规律，其中Au、Sb、Hg 元素的分布集中程度较高，Ag、As、Mo 元素分布较为离散，离散程度较高的Ag、As、Mo 元素更容易形成土壤化探异常。（2）W、Sn、Bi 元素不服从正态分布规律，呈单峰分布，并向右边高含量值区倾斜。Bi 元素分布范围较为集中，离散程度低，W、Sn 元素分布范围较广，离散程度相对较高，可能意味着区内岩浆侵入活动持续时间较长。

3.4 元素组合分析

3.4.1 元素相关性利用 SPSS 统计分析软件，对全区的土壤样品结果数据进行相关性研究分析，元素相关矩阵表如 2 所示。主成矿元素 Au 与伴生元素 Sb 、As 在含量上呈正相关关系，其中 Au 与 Sb 相关性最密切，相关系数为 0.197，Au 与 As 的相关系数为 0.182；Au 与 W、Sn、Mo 等其他元素的相关系数均小于0.1，表现出无明显的相关性。

3.4.2 聚类分析利用 SPSS 软件对 Au、Ag、Sb、Hg 等 9 种原始进行 R 型聚类分析，生成聚类分析谱系图如4 所示。取相关系数为 17 时，Au、As、Sb 为一大类，代表与主成矿元素相关的成矿元素组合，Hg、Bi、Ag 为一大类，代表了伴生矿物及其相关元素组合；Mo 元素单独为一类，说明其形成与其他元素无相关性。聚类分析结果和元素相关性分析结果比较一致，其表明Au、As、Sb 元素伴生关系密切，As、Sb 元素可作为指示元素指导区内金矿找矿工作。

图3各元素含量直方图

注：图中y轴为频率，轴为1gC，其中的C为对应元素的质量分数；w（Au）为10，其他元素为 10^-6∘

以褪色化、硅化等蚀变为主。

表2 谭家湾金矿区元素相关矩阵表

四、土壤地球化学异常特征

4.1 地球化学异常下限采用迭代法计算各元素异常下限，Au 元素的异常下限为 10.56× 10-9，是中国碎屑岩土壤 Au 元素含量（ 1.4×10^-9; ）的7.5 倍，地层为该区金矿形成提供部分物质来源。

4.2 元素异常特征由聚类分析及元素相关性可知，Au、As 元素含量分布关系密切，绘制全区的Au、As 单元素异常特征图，共圈定7 个规模较大的金异常，金元素异常主要分布在工作区西南角，其中 Au-1、Au-2、Au-3 异常内中外带分布齐全，异常最高值点（319.7×10^-9））位于Au-3 异常内；Au-4 至 Au-6 有异常中带外带分布，规模较小，分布零散；Au-7 仅有异常外带分布，强度较小。As 元素异常形态、分布范围、异常强度大致与Au 元素类似。Au、As 元素异常形态整体呈NNE 向，少量呈近SN 向，两元素异常形态展布方向与区域断裂构造走向基本吻合，推测矿区内的存在平行F1 断层的隐伏断裂。

五、找矿预测

基于土壤元素异常特征，结合区内已知矿化体的出露情况、成矿作用标志及地层构造空间展布条件，对区内的土壤化探金异常进行分析判别，圈定综合矿致异常。综合矿致异常的圈定充分考虑成矿有利条件及土壤化学异常，进而指导找矿靶区的圈定及分级，最终对各靶区进行勘查验证工作。

矿区内初步圈定4 个找矿靶区，其中2 个I 级靶区（I-1、I-1、I-1），2 个II 级找矿靶区（II-2、II-2）。

I 级找矿靶区：Au 土壤化探异常主要分布在马底驿组砂质板岩中，分布范围与韧性剪切构造密切相关，呈北西带状分布。Au 异常浓集强度高，线带状稳定规律分布，异常发育完整、具有外、中、内带。带内岩石受剪切作用而发生揉皱、破碎，各类围岩蚀变（硅化、黄铁矿化、褪色化等）发育，已证实有金矿化处往往有石英脉的生成，石英脉呈细脉、大脉、网脉等各种形态。II 级找矿靶区：Au 土壤化探异常主要分布在马底驿组砂质板岩、砂岩中。主要位于韧性剪切构造所形成的次级构造，异常分布整体上仍然受韧性剪切构造控制。Au 异常具有一定的浓集强度，面积中等。异常区内蚀变以碎裂化为主，石英脉较少见。

通过综合分析，I 级异常分布与区内的主构造剪切方向相关，指示了区内的主成矿期次及主矿体信息；II 级异常分布与次级断裂构造相关，反映了区内成矿的多期次，其指示的次矿体分布的方向不一定是北西向。

六、结论

（1）谭家湾金矿产于板溪群低级变质岩群，金矿类型为低温热液脉型金矿，成因上与韧性剪切作用密切相关，矿体上主要分为石英脉型、蚀变岩型两种类型。成矿作用与剪切作用的影响范围密切相关，韧性剪切及蚀变矿化异常带具有一定的规模，长度近1200m，宽度8m 以上，并具有平行分带现象，局部形成工业矿体。金矿物以含金石英脉粒状明金为主，硫化物少见，

图4 谭家湾矿区土壤样R 型聚类分析谱系图