烴汞綜合氣體測(cè)量在廣西冷富金礦的找礦試驗(yàn)研究

許仲威

(浙江省有色金屬地質(zhì)勘查局，浙江 紹興 312000)

近些年來，隨著礦產(chǎn)勘查的發(fā)展和找礦工作的不斷深入，我國大部分地區(qū)，尤其是東部地區(qū)的地表礦和淺埋礦發(fā)現(xiàn)的概率越來越低，在現(xiàn)有的礦山深邊部或者在較厚層覆蓋區(qū)尋找盲礦床已成為現(xiàn)在和今后的主攻對(duì)象，而隨著找礦目標(biāo)體產(chǎn)出環(huán)境的改變，傳統(tǒng)的地球化學(xué)勘查方法由于反映深度較淺，越來越不能滿足新的找礦需要，開發(fā)一些反映較大深度以及有效的找礦勘查新技術(shù)已勢(shì)在必行。為此，本文依據(jù)烴汞氣體組分揮發(fā)性強(qiáng)、遷移距離遠(yuǎn)、與金屬礦床存在一定成因關(guān)系等特點(diǎn)［1～6］，開展烴汞綜合氣體測(cè)量技術(shù)在大瑤山地區(qū)尋找深部隱伏礦的找礦試驗(yàn)研究，結(jié)合礦床形成的地質(zhì)背景，為該地區(qū)的地質(zhì)找礦和深邊部的礦體定位預(yù)測(cè)工作提供技術(shù)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)屬南華準(zhǔn)地臺(tái)桂中—桂東臺(tái)陷區(qū)的大瑤山隆起帶，即大瑤山成礦帶。礦區(qū)位于加里東期近南北向斷裂和東西向斷裂交匯處、近東西向區(qū)域性大斷裂三江圩—大梨逆斷層?xùn)|端。

礦區(qū)地層出露簡(jiǎn)單 (圖1)，由老到新主要為寒武系水口群中亞群 (∈sh2)的灰綠色中細(xì)粒長石石英砂巖夾灰綠色粉砂質(zhì)頁巖、頁巖;寒武系黃洞口組 ()灰、灰黃色、棕紅色粉砂巖、細(xì)—中粒砂巖與頁巖、炭質(zhì)頁巖互層;其次見覆蓋于地表的第四系 (Q)。

礦區(qū)處于區(qū)域近東西向褶皺六堡復(fù)式背斜和獅寨復(fù)式向斜之間，應(yīng)為六堡復(fù)式背斜的南翼或獅寨復(fù)式向斜的北翼的南東翼，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層總體傾向南東，寒武系黃洞口組 ()在礦區(qū)內(nèi)地層界線呈舒緩波狀上覆于寒武系水口群中亞群 (∈sh2)之上。局部受斷裂的影響，地層產(chǎn)狀變陡。

區(qū)域上，礦區(qū)位于北東向博白至岑溪深大斷裂和北西唐山—仁德和富裕—隆盛斷裂以及六堡復(fù)式背斜西隆起端與北東向羅嶺—鎮(zhèn)南街逆斷層交匯之處。礦區(qū)的斷裂主要為近東西向的F1、F2、F3、F4，礦體主要受F1斷層控制。

礦區(qū)范圍內(nèi)巖漿巖活動(dòng)較弱，以加里東期的中酸性侵入巖為主，巖體多為花崗閃長 (斑)巖，為淺成、超淺成環(huán)境的巖體，其形態(tài)復(fù)雜;巖體分布在區(qū)域的西部和東部;巖體的分布明顯受斷裂控制，主要巖體有陳塘、大塔頂、古袍 (灣島)等巖體。

2 烴類組分地球化學(xué)背景分析

圖1 礦區(qū)地形地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Topographical Geological Sketch Map of Orefield

(1)在烷烴中，甲烷含量最高，達(dá)到3.23μL/kg，其它烷烴類含量都較低在0.05μL/kg～0.16μL/kg內(nèi)。在烯烴中，乙烯的含量最高，達(dá)到3.20μL/kg。總的來說，烴類組分含量普遍較低。

表1 冷富金礦區(qū)土壤中各烴類組分地球化學(xué)參數(shù)Tab.1 Geochemical Parameters of Various Hydrocarbon of Soil in Lengfu Au Orefield

(2)各組分的變異系數(shù)處于0.25～0.56之間，說明背景背景值變化較均勻。

綜上所述，研究區(qū)背景場(chǎng)中，烴類組分含量并不高，變化也較均勻，不管是烯烴還是環(huán)烴，它們對(duì)由于成礦而引起的異常都不會(huì)形成干擾，可用烴類組分作為找礦預(yù)測(cè)的指標(biāo)。

3 已知礦區(qū)烴汞組分異常規(guī)律

3.1 不同地質(zhì)體中烴汞組分變化規(guī)律

為了明確烴類組分是否參與了研究區(qū)的成礦過程，對(duì)礦體周圍的土壤和巖石的烴類組分進(jìn)行研究(表2)。

表2 冷富金礦區(qū)不同地質(zhì)體中烴汞組分含量平均值Tab.2 Hydrocarbon Mercury Average of Different Geological Body in Lengfu Au Orefield

結(jié)果發(fā)現(xiàn):

(1)與未蝕變圍巖相比，金礦體和蝕變圍巖中烴類組分和Hg的平均含量較高，形成這種現(xiàn)象的原因有可能是后期成礦熱液改造的結(jié)果。

(2)吸附相態(tài)汞 (Hg)與烴類氣體組分剛好相反，在金礦石中含量最大，然后從礦體→強(qiáng)蝕變圍巖→弱蝕變圍巖含量逐漸降低，形成吸附相態(tài)汞 (Hg)在礦體中心最高，往外是烴類組分含量高，這樣吸附相態(tài)汞 (Hg)與烴類組分形成很好的鑲嵌結(jié)構(gòu)。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，基層社區(qū)矯正心理矯治工作重在應(yīng)用。北辰區(qū)司法局提出了司法所做好社區(qū)服刑人員心理矯治引導(dǎo)工作“三步曲”。一是教育打夯，主要任務(wù)就是要讓社區(qū)服刑人員對(duì)心理健康的認(rèn)識(shí)從無到有、由少聚多，使心理健康教育工作得以順利進(jìn)行。二是信任構(gòu)架，主要任務(wù)就是矯正工作者與社區(qū)服刑人員建立相互信任的關(guān)系，減少掩飾性，使心理測(cè)評(píng)工作得以順利進(jìn)行。三是信息填充，主要任務(wù)就是盡可能全面地收集有關(guān)社區(qū)服刑人員的信息，通過觀察、談話、走訪等途徑鑒別社區(qū)服刑人員的言語訴說和行為表現(xiàn)是否表達(dá)了內(nèi)心的真實(shí)想法，去偽存真，使心理干預(yù)工作得以順利進(jìn)行。

(3)由于受到風(fēng)化作用的影響，巖石中的烴類組分會(huì)在風(fēng)化過程中散失得嚴(yán)重。這從廣西冷富金礦的巖石與土壤的烴類組分含量平均值比較可以得知［6］。

以上結(jié)果表明，雖然不同金礦床的成礦物質(zhì)來源、物理化學(xué)條件、賦礦圍巖特征及所處的大地構(gòu)造背景不同，但是有機(jī)物或多或少參與了整個(gè)成礦作用過程，這從一個(gè)側(cè)面反映出不同的金礦床在不同程度地存在有機(jī)烴氣異常源。而烴類組分在成礦過程中在不同階段的表現(xiàn)特征，關(guān)系最為密切的則是成礦溫度的高低。在成礦初期，由于溫度較低，有機(jī)物大多表現(xiàn)為原始有機(jī)碳的形式吸附各種金屬離子，導(dǎo)致了金屬物質(zhì)的初始富集 (礦源層)，這種作用在大量的沉積型礦床中表現(xiàn)尤為明顯。在成礦元素形成過程中，隨著溫度升高，原始有機(jī)質(zhì)因熱解作用而產(chǎn)生分解，形成各種烴類組分［1］。

正是因?yàn)橛袡C(jī)物在不同溫度條件下的激烈相變，特別是在巖漿和中高溫的熱液階段，有機(jī)物大量轉(zhuǎn)化為烴氣，再加上烴類氣體組分活動(dòng)性強(qiáng)，容易散失，導(dǎo)致研究者經(jīng)常忽視有機(jī)質(zhì)在成礦過程中的所起的重要作用，在其研究也較為淺薄。綜上所述，由于受到成礦溶液充填、交代成礦及溶液冷卻過程中的熱力和內(nèi)壓力的驅(qū)動(dòng)作用，烴類組分會(huì)不停地向周圍的圍巖進(jìn)行擴(kuò)散。但因各礦床的成礦特點(diǎn)不同、圍巖性質(zhì)、圍巖的裂隙發(fā)育程度的差異以及不同的組分或元素之間的具有各自特點(diǎn)等方面的制約，烴汞和微量元素在不同金礦床的異常分布特征不盡相同。但總體上，因?yàn)闊N汞氣體所擁有的高蒸汽壓與低沸點(diǎn)的的特點(diǎn)，讓它們的遷移能力和穿透能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它的微量元素。隨著金屬成礦作用過程中，會(huì)受到不同濃度差和壓力的影響，由于烴汞氣體性質(zhì)的特殊性，它們以礦體為中心，慢慢向外擴(kuò)散遷移，能夠穿透厚厚的上覆圍巖到達(dá)地表的土壤中，因此就在礦體兩端的上方和附近的圍巖形成一個(gè)現(xiàn)仍然存在的以礦化體為中心，汞 (Hg)為實(shí)心、烴類氣體圍繞其周圍的綜合暈圈異常場(chǎng)［1］。因此，在金礦的找礦勘查中，利用烴汞綜合氣體測(cè)量技術(shù)不僅僅是具有理論依據(jù)，而且還是非常適用的。

3.2 已知礦上方土壤各組分 (元素)異常特征

為了進(jìn)一步明確烴汞綜合氣體組分和某些微量元素在冷富金礦的垂向分布規(guī)律及其在已知礦上方土壤中分布規(guī)律及烴汞綜合氣體測(cè)量技術(shù)在冷富金礦區(qū)找礦潛力評(píng)價(jià)的有效性，沿冷富金礦Ⅰ號(hào)礦體01勘探線地表進(jìn)行了土壤試驗(yàn)剖面 (圖2)。

(1)在礦體地表出露點(diǎn)附近 (L8、L9號(hào)采樣點(diǎn))，微量元素As、Sb均為單峰異常;As峰值高達(dá)32.2×10-6，為異常下限 (12×10-6)的3倍;Sb峰值達(dá)5.5×10-6，為異常下限 (1×10-6)的5.5倍;Zn、Cu、Mo、Co、Ni、Mn則呈現(xiàn)出負(fù)異常。而烴類組分，無論是烷烴還是烯烴，均存在明顯的高值異常。

(2)吸附相態(tài)汞在礦體上方L9號(hào)采樣點(diǎn)顯示非常明顯的單峰異常，為異常下限 (30×10-9)的4.4倍。

(3)烴類組分中，不管是烷烴還是烯烴，均在礦脈兩側(cè)的L7～L10號(hào)采樣點(diǎn)之間形成較為對(duì)稱的對(duì)偶雙峰異常，通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，烷烴和烯烴在L7～L10號(hào)采樣點(diǎn)之間形成的對(duì)稱對(duì)偶雙峰異常，它與該礦區(qū)已知礦體的賦存部位相對(duì)應(yīng)。

(4)隨著礦體埋深的增加，當(dāng)埋深達(dá)40m時(shí)，微量元素Ag、Pb、Bi、Zn、Cu、Mo、Co、Ni、Mn、Hg、As、Sb基本都沒有異常反映;而烴類組分不管是烷烴還是烯烴，均在L10號(hào)采樣點(diǎn)附近存在明顯的高值異常。

以上特點(diǎn)說明，當(dāng)?shù)V體埋深小于20m時(shí)，微量元素As、Sb和烴類組份烷烴和烯烴類均存在較高值的異常;當(dāng)?shù)V體埋深大于50m，微量元素含量較低，基本無異常反映，而烴類組分則存在非常明顯異常峰，從剖面圖上看，礦化體主要富集在烴類組分兩個(gè)異常峰中間的低值區(qū)，這種鑲嵌結(jié)構(gòu)現(xiàn)象非常明顯［7～9］。這也表明，烴汞綜合氣體測(cè)量技術(shù)對(duì)相對(duì)埋深大于50m甚至上100m的深部礦體尋找起到重要的作用。

圖2 冷富金礦Ⅰ號(hào)礦體01勘探線地質(zhì)化探剖面圖(注:Au、Hg的單位為×10－9，As的單位為×10－6，烴類單位為×μl/kg)Fig.2 Geological Geochemical Exploration Section of Exploration Line 01 of Orebody 1 of Lengfu Au Deposit

3.3 找礦標(biāo)志

通過對(duì)冷富金礦區(qū)域地質(zhì)背景、礦區(qū)礦床地質(zhì)地化特征、控制礦體的形成的原因等研究，結(jié)合前面已知礦體上方土壤各元素異常展布特征及建立的冷富金礦各元素地球化學(xué)異常分帶理想模型，得出以下地質(zhì)找礦標(biāo)志和地球化學(xué)找礦標(biāo)志。

(1)地質(zhì)標(biāo)志

①礦區(qū)壓扭性斷裂附近派生的更次一級(jí)北西或北東向斷裂破碎 (裂)帶是本區(qū)含金多金屬礦體主要容礦賦礦構(gòu)造，是找礦的重要構(gòu)造標(biāo)志。

②含金多金屬礦化帶有較強(qiáng)硅化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化，是找礦的重要標(biāo)志。

(2)地球化學(xué)標(biāo)志

①當(dāng)As、Sb出現(xiàn)高異常時(shí)，表示已經(jīng)非常接近礦體。

②如果Au含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.1g/t，此時(shí)有礦尾暈Ni、Co等元素形成高值異常，指示深部有盲礦體存在的可能性非常低。

③當(dāng)Au與As、Sb、Pb、Ag、烴類組分都出現(xiàn)高異常，而礦尾元素Co、Ni異常較弱，表示礦體往深部還有一定的延伸或深部可能存在盲礦體。

④如果礦前暈元素Au、As、Sb、Pb、Ag異常較弱，而不管是烷烴還是烯烴都形成高值異常區(qū)，表示深部的找礦潛力較大。烴類氣體的高值異常峰分布于礦體的頭尾的兩側(cè)，兩高值峰之間的較低異常區(qū)則是礦體的賦存部位。

⑤當(dāng)Hg、烴類等礦體前緣暈指示元素與尾暈特征元素Mn、Ni、Bi等同位出現(xiàn)形成前尾暈疊加的反分帶序列，同時(shí)又出現(xiàn)了Pb、Zn、Cu等近礦體暈異常，深部可能存在盲礦體。

⑥As、Sb等礦頭暈指示元素與Ni、Co等尾暈元素形成頭尾暈疊加的反分帶序列，同時(shí)出現(xiàn)的還有主成礦元素Au，異常強(qiáng)度較高，表明已經(jīng)非常接近下部隱伏礦體。

4 結(jié)論

(1)通過在冷富金礦坑道及地表實(shí)地考察，巖石和土壤中烴類組份分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)在成礦過程中確實(shí)存在烴汞綜合氣體的參與，烴汞綜合氣體可作為該區(qū)找礦預(yù)測(cè)的重要指標(biāo)，烴汞綜合氣體測(cè)量技術(shù)在大瑤山成礦帶評(píng)價(jià)金礦完全適用。

(2)對(duì)礦石、巖石進(jìn)行烴汞氣體組分分析發(fā)現(xiàn)，在金礦的成礦過程均不同程度地存在烴類組分的參與，至今仍存在很高的烴氣含量，差不多上萬μL/kg。另一方面，對(duì)礦體周圍附近的圍巖或礦體上方的土壤進(jìn)行烴汞組分測(cè)量的結(jié)果表明，礦體周圍扔存在烴汞綜合異常帶，這充分表明利用烴汞綜合氣體測(cè)量技術(shù)開展金礦找礦評(píng)價(jià)具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

(3)烴類組分中，無論是烷烴還是烯烴在已知礦體的周圍及上方土壤中均有顯著的異常反映，在空間上烴類組分異常與金異常有明顯的分帶。首先是在平面上表現(xiàn)為烴類環(huán)帶異常內(nèi)側(cè)的低值區(qū)正好是金礦化體的富集區(qū)，在剖面上表現(xiàn)的為礦化體主要賦存在烴類組分兩高值異常峰之間的低值區(qū)，它們之間形成明顯的鑲嵌結(jié)構(gòu)。

(4)根據(jù)已知礦上方土壤各組分 (元素)的異常展布特征，并結(jié)合礦體形成的地質(zhì)條件，總結(jié)了找礦標(biāo)志，這些找礦標(biāo)志為在大瑤山成礦帶尋找金礦提供了一定的依據(jù)。

［1］陳遠(yuǎn)榮，賈國相，徐慶鴻.氣體集成快速定位預(yù)測(cè)隱伏礦的新技術(shù)研究［M］.北京:地質(zhì)出版社，2003.9.

［2］陳遠(yuǎn)榮，戴培根.金屬礦床有機(jī)烴氣常見異常模式和成因機(jī)理研究 ［J］.中國地質(zhì)，2001，28(6):32～37.

［3］徐慶鴻，陳遠(yuǎn)榮，賈國相等.烴類組分在金屬礦床的成礦理論和礦產(chǎn)勘查研究中的應(yīng)用 ［J］.巖石學(xué)報(bào)，2007，Vol.23(10):2623～2638.

［4］張苗苗，陳遠(yuǎn)榮，張志偉等.氣態(tài)烴在鏵廠溝金礦找礦中的應(yīng)用 ［J］.中國地質(zhì)，2008，35(4):738～745.

［5］謝桃園，陳遠(yuǎn)榮，張璟等.烴氣測(cè)量法在黑龍江烏拉嘎金礦區(qū)找礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.地質(zhì)與勘探，2010，46(3):506～514.

［6］陳曉雁，陳遠(yuǎn)榮，李昌明等.烴氣測(cè)量法在廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)更莊地區(qū)找礦潛力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 ［J］.2012，31(1):120～125.

［7］張苗苗，陳遠(yuǎn)榮，張志偉等.氣態(tài)烴在鏵廠溝金礦找礦中的應(yīng)用 ［J］.中國地質(zhì)，2008，(04):738～745.

［8］李建中，陳遠(yuǎn)榮，翟文芳等.山東夏甸金礦區(qū)道北莊子金礦床地球化學(xué)異常分帶模型研究［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2011，25(6):504～508.

［9］吳二，陳遠(yuǎn)榮，蔣惠俏等.龍口鉛鋅礦地球化學(xué)異常分帶及找礦標(biāo)志 ［J］.金屬礦山，2013，446(8):84～87.