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0 引言
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土壤地球化学测量一直以来是矿产勘查前期阶段重要的工作手段，尤其是在基岩风化的残破积物覆盖区，可以快速有效地圈定找矿靶区，为地表工程及深部钻探工程的布置提供依据（丁兆举等， 2021；何卫军等，2021；文继祖等，2021；何金霖等， 2022；尚凯凯等，2022；杨水旺等，2022；张文博等， 2022）。研究区位于科特迪瓦东部，属于低山丘陵区，地形相对较平缓，海拔一般在 210～330 m，属于热带雨林气候，植被发育，基岩仅在地形切割强烈的沟谷中出露，大面积被基岩风化的残坡积物覆盖，属于典型的热带雨林湿润低山地球化学景观区。近年来，科特迪瓦找矿效果显著，尤其是金矿的勘查（Titus，2020），但公开发表的相关研究性成果甚少。国外学者通过对科特迪瓦中部班达米安 （Bandamian）火山岩地层旋回的研究发现，西非克拉通埃伯尼安（Eburnean）重要成矿期主要断层和剪切带的形成与发展受班达米安（Bandamian）火山岩地层旋回的影响（Mériaud et al.，2020）。曾有国内学者在位于非洲热带雨林地区的加纳共和国雅卡锰金矿勘查过程中做过试验研究，土壤地球化学测量研究结果显示：选取土壤测量采样深度 60～80 cm，截取样品粒级-4～+20目情况下，取得了可靠、明显的土壤地球化学异常（丁兆举等，2021）。本文参照上述的研究成果条件下在科特迪瓦热带雨林区进行了土壤地球化学测量，并对 Au、Ag、As、Cu、Pb、 Co、Cr共 7种元素的含量、浓集比率、变异系数等参数进行了系统统计，结合研究区地质特征，对成矿元素的资源潜力进行了评价。
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1 区域地质背景
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研究区大地构造位置位于西非克拉通古元古代鲍勒—莫西域（Baoulé-Mossi domain）的东南部 （图1），该区域包含了几内亚东部、马里南部、布基纳法索的大部分地区、尼日尔西部、利比里亚东南部、科特迪瓦全境和加纳西部。鲍勒—莫西域 （Baoulé-Mossi domain）主要为古元古代比利姆 （Birimian）超群岩石和塔克瓦（Tarkwaian）群为代表的表壳岩，在埃伯尼安造山（Eburnean Orogeny）变形期间，遭受花岗岩体或花岗闪长岩体侵入，且经历了绿片岩相区域变质作用。同时，埃伯尼安造山 （Eburnean Orogeny）运动致使鲍勒—莫西域（Baoulé-Mossi Domain）延伸到该克拉通西南部的太古宙凯内马—马恩域（Kénéma-Man domain）（Markwitz et al.，2015；Lebrun et al.，2016，2017b； Siagné et al.， 2022）。
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科特迪瓦古元古代地层包括塔克瓦 （Tarkwaian）超群及其下伏的比利姆（Birimian）超群，比利姆（Birimian）超群地层分布范围较大，是由一套变质火山沉积岩组成，是该区造山型金矿床的主要赋矿地层；塔克瓦（Tarkwaian）超群小范围出露于科特迪瓦东部，主要岩性为变质砂岩、砾岩、页岩，该地层通常是砾岩型金矿床的赋矿地层。在埃伯尼安（Eburnean Orogeny）造山期地壳运动过程中，发生强烈的横向挤压，形成了平行带状的褶皱及断裂，并经多期次活动，次级褶皱、断裂构造发育。同埃伯尼安（Eburnean Orogeny）造山期的岩浆活动强烈，大量的花岗质侵入体穿切于古元古代地层中，岩浆热液的活动不仅为该区金矿的形成提供了物质来源，同时还提供了热力来源（陈衍景，2010；郭景会等，2021a，2021b）。同时，在该区域比利姆 （Birimian）超群厚层沉积岩岩层中等斜褶皱以及火山岩地层中断裂构造强烈发育，断裂构造的发育为含矿流体提供了运移通道和容矿空间。事实也证明该区已发现的金矿床均受断裂构造和剪切带控制，矿体通常呈脉状、网脉状产于脆-韧性断裂的石英脉或蚀变岩中，以及花岗质侵入体与古元古代地层的接触部位。
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图1 西非大地构造区划图（Lebrun et al.，2017a，2017b）（红色填充的蓝色方框为研究区位置）
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1 —太古代—古元古代岩石单元；2—绿岩类岩石；3—花岗类岩石；4—碎屑沉积岩；5—古元古代期后岩石；6—金矿
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2 研究区地质特征
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研究区位于布伊成矿带和赛夫维成矿带之间的沃尔特盆地西端科特迪瓦东部边境地区（图1）。区内大面积出露比利姆超群（Birimian）变火山-沉积岩系列，主要岩性为页岩、变质粉砂岩、片岩、火山碎屑岩、凝灰岩等。
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受埃伯尼安（Eburnean Orogeny）造山运动的影响，研究区内断裂构造发育，由北东东—南西西 （F1）和北东—南西（F2）的主断裂构造及其派生的大量次级构造剪切带组成。大量的北西西—南东东走向的构造剪切带（S1、S2、S3）呈近平行分布、局部发育北北东—南西西的剪切带（S5）和近南北走向（S4）的剪切带（图2）。
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研究区内南部及东北角出露中性长英质侵入岩，主要岩性为花岗闪长岩，为变质沉积岩深熔生成大规模侵入杂岩体（Lebrun et al.，2016）。比利姆超群（Birimian）及侵入体等地层单元均遭受变质作用。
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3 土壤样品采集及测试
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土壤剖面南北向布设，剖面线间距 800 m，采样点距 200 m，样品采集深度 40～80 cm，样品采集严格按照《地球化学普查规范（1∶50000）》（DZ/T 0011-2015）和《土壤地球化学测量规程》（DZ/T 0045-2017）执行。本研究共采集土壤样品594件，样品由黄金开拓者（Gold Finders）公司送往具有国际认证的 Societe Generale de Surveillance S. A.（简称：SGS） 公司进行测试，分析 Au、Ag、As、Cu、Pb、Co、Cr 共 7 种元素，各元素检出限及分析方法见表1。各元素的分析方法和精度均满足国际行业标准，分析质量可靠。
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图2 研究区地质简图
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1—比利姆超群（Birimian）变质粉砂岩；2—比利姆超群（Birimian）火山碎屑岩；3—花岗闪长岩；4—断层；5—剪切带；6—见矿钻孔及编号
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注：Au元素含量单位为10-9，其他元素单位为10-6。
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4 研究区元素地球化学特征
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4.1 元素地球化学参数特征
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对研究区采集的 594 件土壤样品 Au、Ag、As、 Cu、Pb、Co、Cr 共 7 种元素的含量值进行了系统统计，得出各元素最小值、最大值、平均值、标准离差、变异系数和富集系数等地球化学参数（表2），各元素含量分布直方图（图3）。
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从表2中可以看出，Au元素变异系数（Cv）最高 （8.99）、富集系数（q）也最高（39.34），表现为极强分异、且强富集特征，说明Au元素在该区的分布、分配不均匀，离散程度大，在研究区成矿的可能性最大， Au 含量最高值已经达到 6450×10-9；As 元素变异系数（Cv）和富集系数（q）均大于 1，与 Au 元素具有类似的特征，通常As元素为Au元素的指示元素。
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注：Au元素含量单位为10-9，其他元素单位为10-6。
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从图3 各元素含量分布直方图可以看出，元素原始数据与对数正态分布曲线有一定的偏差，说明通过原始数据直接求得的背景值与标准离差不能反映该区的真实情况（文继祖等，2021）。本次对原始数据的极大值（＞均值+3*标准差）和极小值 （＜均值+3*标准差）通过迭代剔除，直至近似符合正态分布，并计算元素的异常下限值作为圈定异常的参考值。
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图3 元素含量分布直方图（Au元素含量单位为10-9，其他元素单位为10-6）
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图4 R型聚类分析谱系图
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4.2 元素相关组合特征
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对研究区 Au、Ag、As、Cu、Pb、Co、Cr共 7 种元素进行 R 型聚类分析，R 型聚类分析谱系图见图4，元素相关系数矩阵如表3所示。
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由图4可知，以相关系数R=0.2为界，可将本次测试元素划分为3类：第一类为Cu、Cr、Pb、Co组；第二类为 Au 和 As；第三类为 Ag。从表3 中同样可以得出研究区内 Cu、Cr、Pb、Co 元素相关性较好，其中 Cu和 Pb相关系数达到 0.6304，Cr和 Pb相关系数达到0.6359，Cu和Cr相关系数为0.4901，这些元素都属于中低温成矿元素，结合表2 和该区成矿地质背景，Cu、Cr、Pb元素成矿的可能性较小；Au和As元素呈一定的正相关性，相关系数为 0.3543，砷元素通常以毒砂的形式存在，毒砂作为金矿主要的标型矿物，预测该区金矿与毒砂有关。
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5 元素异常圈定和评价
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上文根据研究区内元素的变异系数和浓集比率确定了 Au 元素为该区主要成矿元素，As 为指示元素。综合各元素含量特征确定适当的异常下限，利用GeoChem Studio软件对原始数据绘制了研究区 Au、Ag、As、Cu、Pb、Co、Cr 共 7 种元素的地球化学异常图（图5）。从图5可以看出，研究区内各元素地球化学异常分布较分散、呈不规则带状、面状、串珠状和点状。但元素异常的分布与地层、构造和岩体有一定的相关性，其中Au、Ag、Cu、Pb、Cr、Co元素异常在比利姆超群（Birimian）地层各种岩性中和花岗岩体中均有分布，As 元素主要集中在比利姆超群 （Birimian）地层中，Au、As元素在比利姆超群（Birimian）地层有部分重合，但不明显。Au元素异常分布范围受构造控制明显，尤其是构造交汇部位，Au 元素异常范围大，异常值高。总体来看，Au、Ag、As、 Cu、Pb、Co、Cr共 7种元素的分布与地层的岩性没有直接的相关性；Ag、Cu、Pb、Co、Cr元素与构造的关系也不明显，但 Au、As 元素与构造关系密切，构造发育的地区，Au、As明显相对富集，说明该区金矿的分布明显受构造的控制。
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5.1 主成矿Au元素异常特征
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研究区内Au元素异常发育较好，主要表现在异常范围大、异常值高、浓集中心和分带性明显，区内共圈定Au元素异常区6处，规模较大的有3处，异常整体上呈北东—南西向分布，与该区主构造方向一致。主要异常区特征如下：
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（1）Au-Ⅰ异常区：该异常规模最大，位于花岗闪长岩体中和花岗闪长岩与比利姆超群（Birimian） 地层接触带附近。该异常呈不规则面状，由 3 个浓集中心组成，南侧浓集中心异常峰值达 2200×10-9，内带面积 0.569 km2，向南未封闭；北侧浓集中心异常峰值达 1125×10-9，内带面积 0. 086 km2；东侧浓集中心异常值达 1575×10-9，内带面积 0.183 km2。该异常区也是研究区内构造最发育的位置，北东—南西向断裂构造 F1和北东东—南西西向断裂构造 F2 的交汇部位，同时也与构造剪切带S5重合。断裂构造剪切带为含矿流体提供了运移通道和容矿空间。后经钻孔验证，发现工业矿（化）体。
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（2）Au-Ⅱ异常区：该异常位于研究区西南角的花岗闪长岩体中，呈不规则面状，浓集中心异常值达 6450×10-9，内带面积 1.104 km2，向南未封闭。北东—南西向断裂构造F1从该异常区中心部位通过，同时构造剪切带S5也可能延伸到该异常区内，推测该异常区存在隐伏矿体。
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（3）Au-Ⅲ异常区：该异常位于研究区东北角比利姆超群（Birimian）群地层和花岗闪长岩接触带及剪切带S4附近，呈“肾”状，浓集中心异常值达1660× 10-9，内带面积 0.157 km2。推测该异常区内存在隐伏矿体。
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图5 研究区单元素平面异常剖析图（Au元素含量单位为10-9，其他元素单位为10-6）
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1—比利姆超群（Birimian）变质粉砂岩；2—比利姆超群（Birimian）变质粉砂岩（砂碎屑岩）；3—花岗闪长岩；4—断层；5—剪切带；6—见矿钻孔及编号
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5.2 指示As元素异常特征
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研究区内共圈定 1个 As元素异常区，位于比利姆超群（Birimian）地层中，规模较大，异常较集中，呈不规则面状分布，具有多个浓集中心，规模最大的浓集中心位于比利姆超群（Birimian）地层与花岗闪长岩接触带附近、北东—南西向断裂构造F1和剪切带 S2交汇部位西侧。浓集中心异常值最高达 301×10-6，内带面积 1. 01 km2。As异常区与 Au主成矿元素异常区有部分区域重合，进一步说明As元素为该区寻找金矿的指示元素。
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6 找矿靶区预测
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将上述圈定的 6 个 Au 元素异常与研究区地质图进行空间套合，结合研究区成矿地质背景、元素地球化学特征、地质单元的含矿性，认为比利姆 （Birimian）超群地层、断裂剪切带和花岗闪长岩体是区内成矿有利因素。根据Au元素异常规模大小、异常值特征和成矿地质条件，将研究区内的Au异常划分为A、B、C共3类靶区。
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A类靶区：Au元素异常强度高，范围大，浓集中心明显，具有内、中、外三级浓度带，成矿地质条件好，异常范围内断裂剪切带十分发育，钻探工程验证并发现工业价值矿（化）体。
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B类靶区：Au元素异常规模较大、强度中等，浓集中心明显，具有内、中、外三级浓度带，成矿地质条件良好，断裂剪切带发育，推测可能存在隐伏矿 （化）体。
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C类靶区：Au元素异常规模小，异常强度较低，浓集中心明显，但不具有内、中、外三级浓度带，成矿地质条件一般，断裂剪切带不发育，推测可能存在隐伏矿（化）体。
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根据上述靶区分类标准，将研究区内圈出的 6 个找矿靶区，划分为A类找矿靶区1个：Au-Ⅰ；B类找矿靶区 2 个：Au-Ⅱ、Au-Ⅲ；C 类找矿靶区 3 个： Au-Ⅳ、Au-Ⅴ、Au-Ⅵ。找矿靶区特征见表4。
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7 找矿前景分析
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研究区位于科特迪瓦与加纳的边境附近，成矿地质背景优越，根据标普（SNL）2021年最新数据，加纳已发现金矿床数量 158个，大型（＞20 t）12个，超大型（＞100 t）4个，储量 1303 t，资源量 3885 t；科特迪瓦已发现金矿床 76个，大型（＞20 t）3个，超大型 （＞100 t）1 个，储量 217.4 t，资源量 853 t（姜军胜等，2022）。前人研究表明，该区域内金矿大多产在古元古代比利姆（Birimian）超群地层和中酸性岩体中，尤其是上述地层与中酸性岩体接触带附近，是成矿的有利部位；该区金矿床严格受断裂构造带控制，尤其是断裂构造带伴生的次级剪切带及其交汇部位，往往更有利于金矿的富集。该区的矿床成因是为受剪切带控制、变质热液、岩浆热液共同影响的石英脉型-构造蚀变岩型金矿床（李鹏和罗习文， 2015；许永斌，2021；张俊等，2022）。从上文可以看出，研究区内 Au异常多沿地层与岩体接触带分布，断裂剪切带多从异常区内及其附近通过，与区域上已发现金矿床成矿地质条件吻合，所以，该区成矿潜力巨大，建议进行探槽、钻探等工程进一步验证。
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在 Au-Ⅰ靶区内，布置 3个钻孔进行查证，其中 ZK01揭露到一条金矿体，矿体厚度 1. 00 m，金品位 2.74×10-6；ZK02揭露到一条金矿体，矿体厚度 2. 00m，金品位1.42×10-6；ZK03揭露到一层金矿体，矿体厚度1. 00 m，金品位1.68×10-6。上述矿体均位于花岗闪长岩体中剪切带中，严格受剪切带控制，与石英脉关系密切。根据靶区内断裂构造、剪切带的走向和钻孔揭露矿体的产状综合分析，推测在 Au-Ⅰ 靶区内存在多条近平行的北东—南西走向的金矿脉，有待进一步查证。在Au-Ⅱ和Au-Ⅲ靶区内，Au 元素异常值最高为 6450×10-9和 1660×10-9，均已经达到金矿化，说明深部存在金矿体的可能性很大。
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8 结论
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（1）通过对研究区内的 Au、Ag、As、Cu、Pb、Co、 Cr共7种元素的含量、浓集比率、变异系数等参数的统计得出，该区Au元素分布极不均匀，异常值高、浓集比率和变异系数大，为该区的主成矿元素，As 元素为Au元素的指示元素。运用R型聚类分析、相关性分析等手段，发现Cu、Cr、Pb元素存在较大的相关性，在该区成矿的可能性不大。该区主成矿Au元素和As指示元素具有独特的特征，与其他元素相关性不大。
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（2）利用 GeoChem Studio 软件绘制各元素异常图，异常图显示，该区 Au元素异常发育，规模大、强度高、浓集中心和三级浓度分带明显。并圈定了 Au-Ⅰ、Au-Ⅱ、Au-Ⅲ、Au-Ⅳ、Au-Ⅴ、Au-Ⅵ共 6处 Au异常区。在圈定异常区的基础上，结合该区的成矿地质背景圈定了 6 处找矿靶区，通过与该区域已发现金矿床的成矿地质条件对比，推测研究区内有成中—大型金矿床的潜力。
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致谢 感谢河南省地质矿产勘查开发局第二地质矿产调查院李水平正高级工程师在成文过程中给予的指导和帮助，感谢审稿专家提出的宝贵修改意见。
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摘要
研究区位于西非克拉通南部的古元古代鲍勒—莫西域（Baoulé-Mossi Domain）内，该区为西非最重要的金成矿区。本文通过对研究区内土壤Au、Ag、As、Cu、Pb、Co、Cr七种元素的含量、浓集比率、变异系数等地球化学参数的系统统计分析，得出该区 Au元素具有浓集比率大，变异系数高的特征，为该区主要的成矿元素，As元素具有较高的浓集比率和变异系数，且异常范围与Au元素异常范围部分重合，为Au元素的指示元素，本次测量面积为5 km2 ，采样网度800 m×200 m，共采集样品594件。并在研究区土壤地球化学测量异常、地质特征及区域成矿地质背景的基础上，圈定了Au-Ⅰ、Au-Ⅱ、Au-Ⅲ、Au-Ⅳ、Au-Ⅴ、Au-Ⅵ共6处金矿找矿靶区，经钻探工程验证，在Au-Ⅰ靶区发现了隐伏金矿体。综合对比研究区内圈定的找矿靶区的地质条件与区域内已发现金矿床的成矿地质条件，推测研究区内圈定的金矿找矿靶区有巨大的找矿潜力。
Abstract
The study area is located in the PaleoProterozoic Baoule-Mossi domain in the southern part of the West African Craton， which is the most important gold deposit area in West Africa. Based on systematic statistical analysis of geochemical parameters such As the content， concentration ratio and coefficient of variation of the seven elements Au， Ag， As， Cu， Pb， Co and Cr in the soil of the study area， it is concluded that Au is the main metallogenic element in the area with high concentration ratio and high coefficient of variation， and As has a high concentration ratio and coefficient of variation. In addition， the anomaly range partially coincides with the anomaly range of Au， which is the indicator element of Au. The measurement area is 5 km2 ， the sampling network is 800 m× 200 m， and a total of 594 samples are collected. On the basis of soil geochemical survey anomalies， geological characteristics and regional metallogenic geological background in the study area， six gold prospecting targets of Au-Ⅰ， Au-Ⅱ， Au-Ⅲ， Au-Ⅳ， Au-Ⅴ and Au-Ⅵ have been delineated， and concealed gold ore bodies have been found in the Au-Ⅰ target area through drilling engineering verification. By comparing the geological conditions of the target area and the metallogenic geological conditions of the gold deposit found in the area， it is inferred that the target area has great prospecting potential.
Keywords
soil geochemical anomalies ； prospecting potential ； gold deposits ； Côte d'Ivoire ； West Africa
