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user: 3. 土壤地球化学特征 土壤地球化学测量是通过系统采集地表疏松覆盖物样品，分析其中元素含量或其他地球化学特征，了解土壤中元素的含量、组合特征及分布型式，分析、对比元素分散与集中的规律，研究其与基岩中矿体的联系，根据土壤中成矿元素及其伴生元素的含量来圈定地球化学异常，并通过圈定、解释、评价土壤中的异常进行找矿的行为 [ 2 ] [ 3 ] 。 3.1. 样品采集、加工及测试 采用100 m × 40 m网度进行土壤地球化学取样，共布设40条化探勘探剖面线，计划采样2550件，实际采样2262件，样品采取率为89%，达到了1:1万土壤地球化学测量的要求。野外采样工作在基线控制下，采用手持GPS定点，并结合1:1万地质地形图判读，实地定点精度在图上不超过1 mm。依据矿区所处的地球化学景观区及土壤地球化学规范要求，取样对象为土壤层(B层)，深度约30~50 cm，在两侧10 m范围内按照一点多坑的原则进行采样。样品原始质量在600~1000 g。 野外采集的土壤样品应及时晾晒，且在干燥过程中避免土质结块，待样品完全干燥后将其充分破碎，用60目不锈钢筛过筛后混匀，放入纸袋并密封，以保证样品不受污染，加工后的样品质量在150 g左右。样品分析测试在国土资源部长沙矿产资源监督检测中心完成。采用原子光谱分析方法，经检验合格率为91.27%，测试结果可靠。 3.2. 元素分布型式 对马山岭矿区土壤样品测试数据用SPSS软件进行处理后，作元素含量频数–对数直方图，由图2所示。 1) Pb元素基本呈对称的正态分布，说明矿区不同期次的地质作用改变了铅元素的初始分配形式，有利于其富集成矿 [ 4 ] 。Sn、Cu元素呈单峰集中分布，分布范围比较窄，离散程度相对较小，次生富集作用较弱，不易产生地球化学次生晕异常 [ 5 ] 。 2) Zn和Sb元素呈显著的多峰分布，分布范围广、离散度大，次生富集趋势强烈。其低含量峰值反映了上述元素的背景分布，高含量峰值反映了上述元素的异常分布 [ 5 ] 。Zn和Sb元素不仅参与了次生富集成晕作用及过程，而且叠加有不同程度的地球化学异常。 3) Fe、Ag和Co元素明显不服从正态分布，元素不同程度向右或向左高值区倾斜且分布范围较广，离散程度高，表明元素次生富集作用强烈，在表生作用下易形成明显的地球化学异常。 3.3. 元素含量特征 对分析测试取得的元素含量数据进行了平均值、标准差、变异系数和浓度克拉克值等计算，结果见表1。 Zn、Pb和Sb元素浓度克拉克值均大于3，变异系数均大于0.5，变异系数较大表明这些元素在马山岭矿区元素含量相对较高，易富集形成地球化学异常，对下一步地质找矿勘查具有指示性意义 [ 6 ] 。 3.4. 元素组合分析 3.4.1. 相关分析 通过研究元素之间相关系数的大小了解其关系亲疏程度，研究元素的组合特征进而确定成矿物质基础 [ 6 ] [ 8 ] [ 9 ] 。对马山岭矿区元素Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Sb、Sn和Fe进行相关分析(见表2)，发现Pb与Zn的相关系数比较高，正的相关系数为0.86。此外，Co、Cu和Fe的相关系数均大于为0.4，但Ag与Cu基本没有相关性。Pb、Zn元素之间明显的正相关性，反映了主成矿元素的次生组合特征，可以作为本矿区找矿指示元素。 3.4.2. 因子分析 在地球化学找矿中，利用因子分析法可以把具有错综复杂关系的元素原始变量归结为少数几个综合因子，以最大因子载荷的为阈值确定不同因子的元素组合，通过元素组合特征推算、解释成矿过程和成矿元素的迁移、富集规律，找出元素间相关关系特征，放大或者加强异常，以指示找矿 [ 7 ] [ 10 ] 。 对马山岭矿区化探测试的元素数据进行基于主成分变量R型因子分析，结果如表3所示。按照累计方差贡献值69.751%得到3个主因子，其中，F1因子(Co、Cu、Pb、Sn、Zn、Sb、Fe)贡献率40.292%，为该地区找矿的指示性元素。F2因子(Pb、Zn)贡献率16.545%，Pb元素与Zn元素关系密切，代表本矿 图2. 马山岭矿区不同元素的分布形式 Table 1 Geochemical parameters of soil element 参数 Zn Pb Sn Cu Co Sb Ag Fe 最小值 18.78 4.83 0.44 4.19 0.82 0.05 0.02 0.20 最大值 650.43 188.31 10.61 66.38 36.92 17.76 0.50 9.73 平均值 219.70 73.34 5.23 32.93 20.31 5.70 0.08 5.33 标准差 143.66 38.39 1.81 11.39 5.98 4.03 0.03 1.65 变异系数 0.65 0.52 0.35 0.35 0.36 0.71 0.35 0.31 浓度克拉克值 3.09 3.67 0.95 1.32 0.81 28.50 1.60 0.95 陆壳克拉克值 71.00 20.00 5.50 25.00 25.00 0.20 0.05 5.63 表1. 土壤元素含量地球化学参数 注：Fe元素含量单位为10 −2 ，其余元素含量单位为10 −6 。 区主要成矿元素的次生富集组合，为本区找矿的主攻矿种，F3因子(Ag)为独立因子。 Table 2 Correlation analysis of soil trace element 元素 Ag Co Cu Pb Sn Zn Sb Fe Ag 1 Co 0.153792 1 Cu 0.09429 0.660271 1 Pb 0.181749 0.20604 0.228124 1 Sn 0.319878 0.292124 0.295804 0.167011 1 Zn 0.185874 0.216817 0.319151 0.860116 0.247098 1 Sb 0.231927 0.296507 0.473941 0.203036 0.331638 0.324914 1 Fe 0.268612 0.473945 0.634424 0.274482 0.454902 0.418705 0.61118 1 表2. 土壤微量元素相关分析结果 Table 3 R-factor analysis of soil trace element 元素 F1 F2 F3 Ag 0.414695 −0.092237 0.779934 Co 0.674903 −0.315743 −0.298316 Cu 0.744172 −0.286852 −0.397837 Pb 0.617014 0.746102 −0.013771 Sn 0.582056 −0.24385 0.411515 Zn 0.712249 0.649454 −0.050464 Sb 0.687298 −0.232153 0.043409 Fe 0.683147 −0.229265 −0.074596 特征值 3.223 1.324 1.033 方差贡献率/% 40.292 16.545 12.915 累计方差贡献率/% 40.292 56.836 69.751 表3. 土壤微量元素R型因子分析结果 3.4.3. 聚类分析 R型聚类分析是从数学角度研究元素在成矿活动中地球化学行为相似程度的一种有效方法，通过对马山岭矿区所测试的8种元素进行 R型聚类分析生成聚类分析谱系图(见图3)。 由图3可知，采用欧氏距离来度量元素之间的关系。当欧氏距离为15时，8种元素可聚为3类，即Ag-Co、Pb-Zn-Sb-Sn、Fe-Cu，这些类别分别代表了中低温成矿、低温成矿元素组合，其结果与相关分析基本吻合。Pb-Zn-Sb-Sn低温亲硫元素，聚合性较强，其中，Pb与Zn元素的距离系数很小，很好地反应了矿区内已知主要矿物的共生组合信息，例如，方铅矿–白铅矿–闪锌矿–菱锌矿等。 3.5. 地球化学背景及异常下限的确定 应用迭代法计算矿区地球化学背景值及异常下限值，结合经验值确定异常下限的实际取值，依据异常下限实际取值的1倍确定异常浓度分带，实际结果见表4。 3.6. 单元素异常特征 单元素异常分布见图4。 Table 4 Element characteristics of the background values and anomaly threshol 元素 个数 平均值 标准差 背景值 理论异常下限 实际取值 Ag 2206 0.08 0.03 0.083 0.14 0.14 Co 2247 20.31 5.98 25.25 32.27 32.27 Cu 2249 32.93 11.39 35.04 55.71 55.71 Pb 2079 73.34 38.39 38.39 150.12 150.12 Zn 2173 219.70 143.66 128.56 507.02 507.02 Sn 2240 5.23 1.81 4.17 8.85 8.85 Sb 2201 5.70 4.03 4.11 13.76 13.76 Fe 2261 5.33 1.65 7.38 8.63 8.63 表4. 剔除异常值后元素含量特征背景值及异常下限 图3. 元素R型聚类分析图 图4. 马山岭矿区单元素异常分布图 铅元素的高背景区主要分布在矿区中部泥盆系中统棋梓桥组中粗晶白云岩中。浓集中心和峰值较明显，最高值6225.69 × 10 −6 ，平均值98.21 × 10 −6 ，富集系数为1.69。 锌元素的高背景区主要分布在矿区中部马山岭一带、梓桥组中粗晶白云岩和灰黑色细晶白云岩中。浓集中心和峰值较明显，最高值9013.89 × 10 −6 ，平均值256.96 × 10 −6 ，富集系数为1.21。 锑元素的高背景区主要分布在矿区的中东部，与佳园-火烧铺大断裂的展布方向较吻合。锑元素的强度值高、连续性好、浓度分带明显，最高值为46.95 × 10 −6 ，全区平均值6.23 × 10 −6 ，富集系数为0.84。 银、铁、锡元素在区内多呈背景或低背景分布，异常强度不高，异常面积不大且不连续，成矿可能性小。 铜、钴元素只在区内和平水库一带的泥盆系中统跳马涧组呈高背景分布，且异常规模很小。 3.7. 综合异常特征 根据元素异常规模大小、异常空间展布特点以及异常的组合特征，将矿区异常划分为甲、乙二类： 甲类：异常规模较大，元素组合复杂，以Pb、Zn元素为主，主成矿元素强度较高，吻合性好，浓集中心明显，地质成矿条件有利，显示出矿致异常特征，具有较好找矿前景的异常。 乙类：异常规模、强度中等，吻合性较好，浓集中心较明显，元素组合以Pb、Zn元素为主或含有上述元素，成矿地质条件较为有利，具有一定找矿前景的异常。 根据上述分类原则，将区内综合异常划分甲类异常3个，即ZH-1、ZH-2、ZH-3，乙类异常1个，即ZH-4 (见图5)，各综合异常特征如下： 图5. 马山岭矿区多元素综合异常图 ZH-1甲类异常：该异常为Pb、Zn组合异常，异常规模较大，元素吻合较高，异常强度也较高，Pb、Zn元素最高含量分别为6225.69 × 10 −6 、9013.89 × 10 −6 ，浓集中心明显。异常基本沿佳源--火烧铺大断裂北东-南西向呈条带状分布，长约1800 m，宽约200~600 m，异常面积约1.10 km 2 ，在该异常区(带)内发现3处铅锌矿点。 ZH-2甲类异常：该异常为Pb、Zn组合异常，异常呈条带状分布，长约1000 m，宽200~600 m，异常面积约0.67 km 2 ，异常规模较大，但异常浓集中心不明显，强度值不高，其中，Zn含量最高值为1635.36 × 10 −6 ，平均值为684.72 × 10 −6 ，Pb含量最高值为978.94 × 10 −6 ，平均值为251.49 × 10 −6 ，在异常区内发现1处锌矿点。 ZH-3甲类异常：该异常为Pb、Zn组合异常，异常呈椭圆形分布，长约550 m，宽约400 m，面积约0.28 km 2 ，异常浓集中心明显，但强度值不高，其中，Zn最高值为779.82 × 10 −6 ，平均值为627.30 × 10 −6 ，Pb最高值为682.62 × 10 −6 ，平均值为260.47 × 10 −6 。在该异常区内发现1处铅锌矿点。 ZH-4乙类异常：该异常为Pb、Zn组合异常，异常面积较小，约0.11 km 2 。Pb异常较明显，最高值为380.36 × 10 −6 ，平均值为252.83 × 10 −6 。Zn异常面积较小，最高值为580.04 × 10 −6 。