岩石与地质单元金的丰度与元素背景值

岩石中金的含量及其分布~

为了查明五台山－恒山花岗岩－绿岩带中各类岩石提供金的能力，共取岩石金丰度样1794个，加上山西省地质矿产局区域地质调查队的92个分析数据，共计1886个（用于统计的为1872个）。样品分布于全区，包括了18种主要的岩性。取样是按剖面或矿化区随机进行的，绝大部分岩石类型的样品数均在30个以上，最多达280个，可以满足大样本统计要求。样品数量与岩石的分布面积基本上相一致。全部样品均采用化学光谱法，由河南省地质矿产厅中心实验室做金的定量分析，检出限为0.01×10-9。

图7-1　各类型岩石的金丰度及其频率分布图

1—算术平均值（ ）；2—背景值上限（ ）；频率分度为0,10,20,30,40,50（%）（大于50×10-9的样品未参加平均值的计算，统计样品总数为1835个）
18种岩性的统计结果（图7-1及表7-1）表明，大部分岩石的平均金丰度在1×10-9～2×10-9之间，大于3×10-9的只在碳酸盐岩、变质砾岩和BIF，小于1.3×10-9的为浅粒岩、变泥质粉砂质岩、变基性岩、混合片麻岩和片麻状花岗岩。大于50×10-9的异常金含量岩石只有变粒岩、石英岩和斜长片麻岩，分别占取样数量的1.1%、5.6%和0.4%。

表7-1　五台山－恒山绿岩带岩石的金丰度

注：①金丰度小于50×10-9的样品参加平均值（ ）计算；②绢英片岩类岩石中已包含了云母片岩的样品；③参加统计的样品数为1872个（总数为1886个）；④按n=1872统计，区域平均值 ，S=0.66， ，该统计采用样品数加权计算。
从含金量的频率分布上看，绝大多数样品的金丰度在0.2×10-9～1×10-9。因此，平均丰度值的高低取决于高含量样品的存在及其所占比例。当考虑大于50×10-9样品的平均值（ ）时，就是另一个样了（图7-2），例如变粒岩由1.44×10-9提高到4.31×10-9，石英岩由1.84×10-9提高到8.55×10-9。各类岩石的含金量均不具正态或对数正态分布特征，显示多总体性质。以3种金丰度值高的岩石（BIF、碳酸盐岩和变质砾岩）做累积频率分布图，表现为两个总体，以拐点为界，一是反映背景值的低丰度，另一是反映矿化作用（异常）的高丰度。按辛克莱（1976）作图法计算，BIF的背景总体占91%, ，S=1.28，异常总体占9%, ，S=8.81。因此，背景上限为4.54×10-9，碳酸盐岩的背景总体占80%, ，S=1.06，异常总体占20%, ，S=7.52，背景上限为3.16×10-9；变质砾岩的背景总体也占80%, ，S=1.00，异常总体占20%, ，S=7.42，背景上限为2.88×10-9。因此，表7-1中 反映的是异常的下限而不是背景值上限。如果把样品数近似地当地岩石类型的分布面积，那么1872个样品加权求得金的区域背景值为： ，S=0.67，背景上限 。因而，具异常背景的岩性仍然是BIF、碳酸盐岩和变质砾岩。

(一)土壤元素系列背景值的确定
土壤背景值又称土壤本底值,它代表一定环境单元中的一个统计量的特征值。背景值这一概念最早是地质学家在应用地球化学探矿过程中引出的。背景值指在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体(岩石、风化产物、土壤、沉积物、天然水、近地大气等)中的正常含量。在环境科学中,土壤背景值是指在未受或少受人类活动影响下,尚未受或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。当今,由于人类活动的长期积累和现代工农业的高速发展,使自然环境的化学成分和含量水平发生了明显的变化,要想寻找一个绝对未受污染的土壤环境是十分困难的,因此土壤环境背景值实际上是一个相对概念。
土壤地球化学背景值反映的是成土母质在表生环境条件下,经过人类活动与自然改造所形成的表层土壤中元素的含量与分布状态,它与土壤基准值有着密切继承关系,总体上受土壤基准值的控制。但由于经长期风化、淋溶作用和人类生产生活等活动的改造,表层土壤地球化学特征已发生一定的演变,导致土壤地球化学背景值与土壤地球化学基准值两者之间存在一定的差异。统计、研究土壤元素背景值,这对于正确认识区域地球化学特征和农业地质环境,科学进行土壤改良和合理调整农业生产结构具有一定的指导意义。
在多目标区域地球化学调查工作中,以表层土壤地球化学调查(土壤第Ⅱ环境调查)土壤元素含量的平均值( )为表征,它也是评价土壤元素丰缺、成土母质环境质量、农产品品质与安全性及防治对策等研究的基本参考值。土壤地球化学背景值的评价指标一般包括:
1)代表土壤第Ⅱ环境的表层土壤地球化学元素的样本数(N)、面积(S)、算术平均值(x)、标准离差(σ)、变异系数(CV);
2)逐步剔除平均值加减2倍标准离差后的算术平均值( )、几何平均值( )、中位数(Me)以及最大值(xmax)、最小值(xmin)等参数的分区统计、全区统计值等。包括代表第Ⅱ环境的表层土壤地球化学元素的样本数、面积、算术平均值、标准离差、变异系数、逐步剔除平均值加减2倍标准离差后的算术平均值、几何平均值、中位数以及最大值、最小值等参数的分区统计、全区统计值。
土壤元素系列背景值调查技术要求与基准值方法相一致,其调查对象为表层土壤。
(二)土壤元素系列背景值调查技术方法
昌乐县土壤元素系列背景值调查是昌乐县多目标区域地球化学调查工作内容的一部分,在野外调查工作过程中严格按照中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1∶25万)》执行,调查对象分为农业区土壤和城市区土壤两种。
1)样点布设原则上采用1×1km2网格均匀布设样点,野外实地采样点根据调查对象不同进行选择,避开已知的典型污染源,确保样本的区域代表性和满足基准值统计的样本数量要求。
在农业区调查工作中,采样点选择在农田、菜地、林(果)地、草地及山地丘陵土层较厚处等地带,注意避开明显点状污染地段、垃圾堆及新近堆积土、田埂等;主干公路、铁路等附近的采样点一律在离开主干公路、铁路100m以外处采集;采样时间一律避开施肥期。
在城镇区调查工作中,采样前通过调查和访问,根据调查土壤的来源及土地使用情况选择采样点;老城区采样位置一般选择在公园、林地以及其他空旷地带等堆积历史较长的土壤;在新城区(或开发区)一般选择在尚未开发利用的农用地中采样;采样点一律避开外来新土。
2)表层土壤样采集深度一律控制在0～20cm之间,样品采用多点剥层法采集,剥层深度为0～20cm。
3)野外采样与室内样品加工的质量监控与检查、样品测试与样品测试质量监控、数据统计方法等技术要求与基准值方法相似,但其统计对象为表层土壤(第Ⅱ环境)的分析数据。
(三)土壤元素系列背景值的地球化学特征
表层土壤地球化学背景值见表2-9-9。与1990年国家环境保护局、中国环境监测总站测定的中国土壤元素背景值和山东省土壤(A层,46项指标)元素背景值对比表明,昌乐县土壤地球化学背景值具有以下规律(表2-9-10):

表2-9-9 昌乐县表层土壤元素含量特征表(剔除特异值)


续表

注:总样本数为315件。

表2-9-10 昌乐县表层土壤元素背景值对比表

注:表中*表示无数据。

为了查清夹皮沟矿区各类岩石和主要地质单元的金银丰度值，于是在具有代表性的地质剖面上采集了新鲜岩石样品，并经薄片的镜下观测，由天津地矿所测试室采用石墨炉原子吸收法进行测定，分析精度为0.5×10^-9以下，此外还利用吉林省地质科学研究所戴薪义（1993）提供的60个化学光谱法测定的金银数据。对个别含量过高的样品进行了剔除，剔除的原则是用均值加二倍均方差作为下限；其结果见表9-1。

表9-1　夹皮沟地区主要地质单元的金银丰度（w_B/10^-9）

由表9-1中可知，夹皮沟岩群金的丰度为1.4×10^-9，低于金地壳丰度值的2.7倍；银的丰度亦较低，为205×10^-9，低于地壳丰度值的3.4倍。Au/Ag值较小，为0.003～0.009。各类岩石中以斜长角闪岩、绿泥片岩中金含量较高，几何均值分别为1.62×10^-9和1.63×10^-9，角闪石岩和变粒岩中银含量相对高一些，分别为280×10^-9和290×10^-9。但在岩石经受韧性变形，形成糜棱岩及进一步热液叠加蚀变后，岩石中的金含量大大增加，如蚀变糜棱岩化斜长角闪岩中，金平均含量为29×10^-9，最高可达1000×10^-9，为地壳金丰度值的250倍；银亦相应有所增加，但不明显（2倍以下）。

花岗质岩石中金含量亦较低，如太古宙TTG质片麻岩金的几何均值仅为1.33×10^-9，中生代花岗岩仅0.3×10^-9；但蚀变TTG质片麻岩金的几何均值可达30.65×10^-9，为地壳金丰度值的7.6倍，最高可达200倍。TTG质片麻岩的银含量为230×10^-9，与斜长角闪岩、变粒岩、绿泥片岩等相近。

为了确定夹皮沟本区一带化探原生晕元素的背景值和异常下限，在夹皮沟本区一带的东坨腰子39线、洪沟17线、立山坑11线、大猪圈1线、下戏台4线和二道沟28线地表6条勘探线共采集原生晕样品69个。在二道沟、庙岭等矿床在井下按勘探线位置，在每个中段由矿体的上盘，按点距1～2m（或更小），穿过矿脉到下盘共采样243个。原生晕样品由冶金工业部保定物化探测试中心进行分析测定，共测定Au、Ag、As、Sb、Bi、Hg、Cu、Pb、Zn、Mo、Sn、V、B、Mn、W、Ti、Ni、Cr、Co等19个元素。

用数理统计法结合直方图法，计算和统计了区内化探样品的分布状况。当地表和井下共312个样品参与统计计算时，金显示出双峰正态分布，说明物质来源母体至少有两个，而且金的背景值偏高，依此确立的异常下限（

）则更高，用此结果来圈定成矿异常时，势必要掩盖一些成矿异常。

为克服上述统计法的偏差，本次背景值和异常下限的确定只用地表原生晕测量的样品参与统计和计算。统计计算时，将各种成矿后的脉岩、含金石岩脉去掉，仅统计占岩石出露面积达80%～90%的TTG质片麻岩和少量斜长角闪岩等表壳岩，其理由有如下4点。

1.占地表出露面积达90%以上的TTG质片麻岩的原生晕可能较真实地反映矿区背景值的原貌。

2.成矿后的闪长岩脉、正长岩脉、正长斑岩脉、花岗细晶岩脉、长石斑岩脉和辉绿岩脉等代表了成矿作用后（特别是华力西和燕山期）的一次构造－岩浆热事件。它们的样本若参与统计计算，必然造成元素在成矿晕上的叠加，歪曲化探成矿原生晕的面貌。

3.含金石英脉的样品不参与统计，是由于其成矿元素本来就达异常，若参与统计，势必提高元素的背景值和异常的下限值。

4.某些元素的背景值在地表可能高于井下，其原因不明，是否是由于地表分散晕的影响或地表风化淋滤作用，尚待探讨，如Sb、Cu等元素；但这并不影响大局，在异常解释时要予以注意。

地表参与统计的样品共45个，统计结果见表9-2。

表9-2　原生晕元素化探参数统计计算结果表

注：Au的质量分数为10^-9，其余均为10^-6;n为样品数。

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