湖南沃溪金礦區(qū)及其外圍烴汞疊加暈找礦方法的應(yīng)用效果

陳海龍，肖其鵬，梁巨宏

(1.湖南省有色地質(zhì)勘查研究院，湖南 長沙 410015； 2.湖南辰州礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 沅陵 419607)

0 引言

烴汞疊加暈找礦方法是烴汞測量和構(gòu)造疊加暈兩種方法結(jié)合而成的一種地球化學(xué)評價新方法，它是以有機烴成礦理論和疊加暈理論為基礎(chǔ)，通過總結(jié)烴汞與成礦元素疊加特點來實現(xiàn)深部找礦預(yù)測。該方法主要包含兩個方面疊加特點的研究:其一，將土壤地球化學(xué)所獲得的烴汞和成礦元素形成的綜合異常進行分類篩選，查明是否屬于與深源成礦相關(guān)的疊加異常，來開展深部找礦評價；其二，利用烴汞異常模式中的對偶雙峰異常模式[1]疊加特點來開展平行盲脈的預(yù)測。

有機烴與金屬成礦關(guān)系的研究，始于20 世紀30年代，90 年代至今，有機烴在金屬礦床勘查中的應(yīng)用已進入全面試驗和深入研究階段。前人研究表明：有機烴與金屬成礦作用的關(guān)系極為密切[2-5]，從成礦物質(zhì)的初始富集、活化轉(zhuǎn)移、富集成礦直至礦體形成后疊加改造的整個成礦過程都存在有機烴的參與并發(fā)揮重要作用[6-7]。通過對有機質(zhì)烴異常形態(tài)、分布特征以及微觀上烴類各組分間的相關(guān)性和變化規(guī)律總結(jié)，建立了烴類綜合氣體深部預(yù)測模式，均取得了較好的預(yù)測效果[8-15]。同時也發(fā)現(xiàn)烴汞異常具有多解性，有烴汞異常不一定有礦的可能[16]，這也給單一烴汞測量的異常評價帶來了不確定性。

李惠教授等根據(jù)熱液型金礦床具有多期、多階段疊加特點，總結(jié)了“異常疊加結(jié)構(gòu)”實現(xiàn)深部找礦，同時還獲得了更多、更好的深部找盲礦信息[17-20]，而將這些深部疊加信息反演到地表土壤形成的疊加異常指標研究較少，造成構(gòu)造疊加暈深部預(yù)測方法局限在老礦山原生暈軸(垂)向分帶方面，而對于新的預(yù)測區(qū)(缺乏深部工程)深部成礦預(yù)測顯得依據(jù)還不夠充分。

烴汞疊加暈找礦方法是在烴汞測量的基礎(chǔ)上運用構(gòu)造疊加暈的思路，通過對已知礦區(qū)不同地質(zhì)體(包括礦體)、不同標高成礦元素及烴類組分變化規(guī)律和疊加特點研究，分析不同地質(zhì)體，尤其是金礦體不同期次的成礦作用疊加演化規(guī)律，獲得深部成礦關(guān)鍵要素，并將這些關(guān)鍵要素反演到地表土壤(或者巖石)形成的地球化學(xué)異常，通過總結(jié)其異常特征、異常結(jié)構(gòu)和異常模式的疊加特點來開展深部成礦預(yù)測，克服了傳統(tǒng)的烴汞測量和構(gòu)造疊加暈單一方法的不足，提高了預(yù)測的準確性，豐富了地球化學(xué)勘查評價內(nèi)容。

1 沃溪礦區(qū)地質(zhì)概況

沃溪礦區(qū)處于雪峰弧形隆起帶由NE向NEE的弧形轉(zhuǎn)折部位，經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、印支—燕山運動長期的擠壓變形作用，地層發(fā)生較強的變形和變質(zhì)[21-24]。礦區(qū)位于仙鵝抱蛋復(fù)背斜北翼，區(qū)內(nèi)大面積出露一套濱海相、淺海相含鈣碎屑巖建造的中元古界冷家溪、板溪群地層，其次，在礦區(qū)北部有小面積白堊系紅層出露。其中，板溪群馬底驛組的紫紅色板巖是區(qū)內(nèi)重要的金銻鎢賦礦層位，該套地層圍繞仙鵝抱蛋隆起，呈反“S”型展布。研究區(qū)處于該反“S”型構(gòu)造的北段的魚兒山—紅巖溪—馬兒橋段(圖1)。

1—白堊系； 2—震旦系；3—板溪群五強溪組；4—板溪群馬底驛組；5—冷家溪群小木坪組；6—蝕變巖；7—不整合線； 8—正斷層；9—逆斷層； 10—向斜；11—背斜1—Cretaceous system；2—Sinian system；3—Wuqiangxi formation of Banxi group；4—Madiyi formation of Banxi group；5—Xiaomuping formation of Lengjiaxi group；6—alterated rock；7—unconformity surface； 8—normal fault；9—thrust fault；10—syncline；11—anticline圖1 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖Fig.1 Simplified geological map of structure

魚兒山金礦床為中—低溫?zé)嵋菏⒚}型，具有兩個成礦期特點[21-22]，第一期是形成于加里東期的W(Au)，成礦物質(zhì)主要來源于圍巖，流體為變質(zhì)熱液和大氣降水；第二期是印支—燕山期的Au-Sb成礦，成礦物質(zhì)主要來自深源，流體主要為巖漿熱液和大氣降水。其礦脈自北往南(由上而下)分別賦存有V1、V2、V6脈3條工業(yè)礦體(圖2)，產(chǎn)狀與巖層基本一致，走向近EW，傾向N。礦體沿走向呈扁豆狀、透鏡狀。單個礦體長20～350 m，礦脈厚0.20～2.5 m，沿傾斜呈板柱狀，傾斜延伸180～500 m以上。礦脈均產(chǎn)于馬底驛組的灰紫色—紫紅色絹云母含鈣板巖中，受近乎順層產(chǎn)出的層滑斷層及脆—韌性剪切帶控制，具有層控礦床特點，空間上則受褶皺、層間斷裂和節(jié)理斷裂控制。

1—第四系；2—板溪群五強溪組；3—板溪群馬底驛組；4—浮土；5—板巖；6—砂質(zhì)板巖；7—斷層及編號；8—礦脈及編號；9—蝕變巖1—Quaternary system；2—Wuqiangxi formation of Banxi group；3—Madiyi formation of Banxi group；4—drifting dust；5—slate；6—sandy slate；7—fault and number；8—vein and number；9—alterated rock圖2 魚兒山金銻鎢礦區(qū)87號勘探線剖面示意Fig.2 Cross section of line-87 in Yuershan Au，Sb，W deposit

紅巖溪礦段主要是魚兒山V1脈向西延伸至該區(qū)，其內(nèi)賦存有V1脈及支脈，產(chǎn)于層間破碎帶中，屬破碎蝕變巖型。產(chǎn)狀與巖層基本一致，走向近EW，傾向N。傾角較緩，30°左右，地表出露長200～400 m，傾向延長約150 m，寬2～10余m，Au、Sb、W礦化都很強烈，斷層下盤黃鐵礦化及硅化強烈，上盤蝕變?nèi)酢?/p>

2 烴汞疊加暈試驗方法及背景場特征

2.1 試驗方法

本次烴汞疊加暈深部找礦試驗選擇沃溪礦區(qū)魚兒山礦段V6脈為研究對象，通過烴汞構(gòu)造疊加暈及其礦體上方對應(yīng)的土壤地球化學(xué)異常特征研究，總結(jié)土壤烴汞綜合異常與礦體空間對應(yīng)關(guān)系和深部找礦預(yù)測模式，并對西部延伸端的紅巖溪—馬兒橋礦段開展烴汞土壤地球化學(xué)異常深部找礦預(yù)測。

2.1.1 土壤中烴汞組分富集層位、富集粒級(含巖石)

為了查明區(qū)內(nèi)土壤烴汞組分富集層位、富集粒級(含巖石)，在沃溪礦區(qū)魚兒山和紅巖溪礦段土壤垂直剖面發(fā)育良好的地段安排了3條垂直剖面，分別采集B、C層土壤和D層新鮮巖石樣品作為富集層位和粒級試驗樣品，土壤樣品按-40目、-80目、-120目、-160目、-200目，巖石樣品按-120目、-160目、-200目劃分，共分析測試了34件樣品中Au、Sb、W、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯、吸附汞等13個指標。結(jié)果表明(表1)：土壤B、C層總體來看烴類組分含量變化不大，所以在沃溪礦區(qū)開展土壤烴汞測量，采集B、C層土壤都能滿足要求；土壤樣品5個不同粒度級別分析結(jié)果表明，樣品在-160～-200目之間，分析結(jié)果相對比較穩(wěn)定，所以烴汞土壤測量加工粒度在-160～-200目均可保證其代表性，本次加工粒度確定為-200目；巖石樣品3個不同粒度級別分析結(jié)果表明，樣品在-160～-200目之間，分析結(jié)果相對比較穩(wěn)定，所以巖石樣品加工粒度在-160～-200目均可保證其代表性，本次加工粒度確定為-200目。

2.1.2 烴汞構(gòu)造疊加暈工作方法

根據(jù)構(gòu)造疊加暈采樣要求[17-20]，選擇在沃溪礦區(qū)魚兒山礦段V6盲脈深部不同標高，分別采集新鮮礦石、強蝕變圍巖、弱蝕變圍巖和未蝕變圍巖樣品，通過分析研究成礦元素Au、Sb、W和部分微量元素As、Bi、Mo以及烴類的甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯和吸附汞等16個指標在不同地質(zhì)體，尤其是金礦體不同期次的成礦作用疊加演化規(guī)律，獲得能指示深部成礦關(guān)鍵要素等。

表1 樣品不同層位、不同粒度烴汞含量特征

2.1.3 烴汞土壤剖面測量工作方法

2.2 烴汞背景場特征

為了查明礦區(qū)烴汞背景場特征，在礦區(qū)外圍無礦區(qū)內(nèi)安排3條長剖面，對礦區(qū)出露的冷家溪組、馬底驛組、五強溪組、白堊系地層及其對應(yīng)的土壤分別采集了B、C層土壤樣32件和D層新鮮巖石樣品16件，作為區(qū)域地層背景和土壤—巖石富集系數(shù)研究類樣品；在沃溪礦區(qū)內(nèi)采集未蝕變原生暈樣16件，分別檢測了Au、Sb、W、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯和吸附汞13個指標。通過研究得到了以下認識：

區(qū)內(nèi)無含煤系地層和巖漿巖活動，也無有機物河流污染，說明烴汞背景場不存在這些因素的干擾。

區(qū)域和礦區(qū)原生暈烴汞組分的算術(shù)平均值結(jié)果(表2)表明，區(qū)域和礦區(qū)烴汞組分的變異系數(shù)相對較小，說明烴類含量變化較均勻，對背景場影響較小。

礦區(qū)地層烴汞組分含量明顯高于區(qū)域地層，說明礦區(qū)烴類組分具有明顯疊加特點。因此，烴類組分作為本區(qū)找礦預(yù)測的重要指標是合適的。

區(qū)域內(nèi)土壤與其母巖富集系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果(表3)表明，巖石風(fēng)化成壤過程中，烴類組分明顯貧化，冷家溪組、馬底驛組、五強溪組地層烴類組分貧化最為嚴重(富集系數(shù)0.01～0.09)，白堊系地層中烴類組分貧化相對較小(富集系數(shù)0.34～0.66)。由于區(qū)域背景研究烴類組分明顯偏低，說明巖石風(fēng)化成壤烴類組分含量更低，加之選用工作方法為巖石和土壤烴汞測量，烴類組分的提取以吸留相、包裹相、結(jié)合相形式[16]為主，因此土壤烴類組分異常的形成與后期成礦活動的疊加改造關(guān)系密切，同樣可以說明烴類組分作為本區(qū)找礦預(yù)測的重要指標是合適的。

表2 礦區(qū)地層原生暈烴類組分背景含量

表3 區(qū)域不同地層對應(yīng)土壤與巖石比值(富集系數(shù))

3 已知礦區(qū)不同地質(zhì)體烴汞異常場特征

為了查明沃溪礦區(qū)不同地質(zhì)體烴汞組分的分布和V6號脈垂向分帶特征，在魚兒山礦段V6號脈-400、-425、-450 m標高分別采集了礦體—強蝕變—弱蝕變—未蝕變圍巖新鮮巖石樣，共分析測試了83件樣品中Au、Sb、W、As、Bi、Mo、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯、吸附汞等16個指標。

3.1 礦體及近圍烴汞分布特征

礦區(qū)不同地質(zhì)體樣品分析結(jié)果(表4)表明，烴汞組分在不同類型地質(zhì)體中的算術(shù)平均含量均顯著高于背景值, 說明烴汞組分參與成礦，并起到積極的作用。從礦體—強蝕變—弱蝕變—未蝕變圍巖,各烴汞組分含量明顯呈由高變低的變化特征，顯示出成礦元素Au與烴汞組分之間具有同步消長關(guān)系，說明成礦熱液在就位、沉淀成礦過程中,其伴生的烴汞組分受熱力作用、內(nèi)壓作用和濃度梯度變化的驅(qū)動,不斷向周邊圍巖擴散,最終會形成一個以礦體為中心的暈圈異常。

各烴汞組分在不同地質(zhì)體中的含量雖然不同，但各組分之間的高低變化組成比例是同步協(xié)調(diào)的，這表明各烴類組分與Au來源于同一母體，且經(jīng)歷了類似的地質(zhì)地球化學(xué)歷程。烴汞組分異常信息能較好地反映或指示金礦化信息。

3.2 礦體構(gòu)造原生疊加暈特征

根據(jù)李惠教授對不同礦區(qū)金礦體構(gòu)造疊加暈深部找礦預(yù)測研究成果[18-20]，通過對魚兒山礦段V6脈成礦元素金及烴汞組分和部分微量元素進行的相關(guān)分析、R型聚類分析和礦體構(gòu)造疊加暈縱向分帶特征分析，可得出如下認識：

相關(guān)性分析(表5)表明，Au與甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯和吸附汞均具有較好的相關(guān)性，說明烴汞參與成礦并具有同源性。

對V6脈礦石樣品16個變量的分析結(jié)果進行統(tǒng)計，得到聚類分析譜系圖(圖3)，按相似水平20進行分類，元素可以分為3組。

表4 礦區(qū)不同地質(zhì)體烴類組分含量特征

表5 魚兒山礦段各指標相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計

圖3 魚兒山礦段V6脈R型聚類分析譜系Fig.3 General graph of R-type cluster analysis of V6-vein in Yuershan district

1組：烴類組分(C1～C9)，相關(guān)性良好，相關(guān)系數(shù)均接近1，但該組分呈分散狀態(tài)，且與成礦元素Au相關(guān)性良好，Sb、W的相關(guān)性相對較差，說明該組分在成礦過程中參與程度較高。

2組：Mo、Sb組合，該組合比較獨特，相關(guān)系數(shù)達0.98，相關(guān)性良好，Mo呈分散狀態(tài)，并沒有形成獨立的礦體。而Sb形成了獨立礦體，與Au相關(guān)性比較好(相關(guān)系數(shù)0.64)，表明Mo參與成礦活動。

3組：As、Hg、Au、W，該組元素中的Au、W為成礦元素，其他為分散元素，其中As、Hg、Au關(guān)系最為密切，Au跟As、Hg吸附汞相關(guān)系數(shù)分別為0.668、0.737、0.987，說明該組元素參與成礦活動。但Au與W相關(guān)性相對較差(相關(guān)系數(shù)0.182)，如果相似性水平按15分類，W單獨可分一類，這說明Au、W成礦大部分不在同一期，而且W與烴類氣體相關(guān)性較差(相關(guān)系數(shù)0.15)，Au與烴類氣體相關(guān)性較好(相關(guān)系數(shù)0.5～0.7之間)，說明W礦成礦過程中烴類氣體參與較少，Au礦成礦過程中烴類氣體大量參與。

根據(jù)V6脈不同中段礦石樣品化驗結(jié)果，分別計算了Hg、W、Au、Sb、As、Bi、Mo 和烴類組分等16個指標的分帶指數(shù)并進行排序，發(fā)現(xiàn)V6脈元素縱向分帶序列為：甲烷、Sb、Mo、W、Au、As、乙烷、乙烯、丙烯、Hg、丙烷、正丁烷、Bi、異戊烷、正丁烷、正戊烷。縱向分帶比較混亂，說明V6脈成礦具有多期次疊加的特點。據(jù)以往沃溪礦區(qū)魚兒山礦構(gòu)造疊加暈研究成果[21]，前緣暈元素為Hg、As，尾暈元素為Mo、Bi，結(jié)合本次分帶指數(shù)研究，按前緣暈元素Hg、As、烴類氣體，尾暈元素Mo、Bi,圈定V6脈在-400～-450 m區(qū)間元素異常范圍，總結(jié)了元素垂向分帶規(guī)律，建立了V6脈構(gòu)造疊加暈分帶模式(圖4)，根據(jù)構(gòu)造疊加暈判別原則[17-20]，證實V6礦脈具有明顯的構(gòu)造疊加特點。

3.3 礦體上方土壤烴汞疊加異常特征

礦體上方烴汞土壤測量主要根據(jù)坑道調(diào)查結(jié)果與其對應(yīng)的地表位置87勘探線開展，采樣點距20 m，采集B層(或C層)土壤樣品，分析了Au、Sb、W、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯、吸附汞等13個指標，目的是查明已知礦體上方土壤烴汞與成礦元素Au、Sb、W之間的關(guān)系，是否存在疊加的特點以及空間對應(yīng)關(guān)系，以指導(dǎo)預(yù)測區(qū)土壤烴汞綜合氣體異常的評價。

圖4 魚兒山礦段V6脈元素垂向分帶模式示意Fig.4 Sketch of element vertical zoning mode of V6-vein in Yuershan district

表6 魚兒山礦段土壤元素相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計

3.3.1 土壤元素相關(guān)性分析

元素組合是元素親和性在地質(zhì)體內(nèi)的具體表現(xiàn)[25-26]，為了對不同變量進行有效分類，引用相關(guān)分析等多元統(tǒng)計分析方法是可行的[25-29]。相關(guān)分析(表6)表明，土壤中Au與甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、丙烯、吸附汞呈正相關(guān)，說明土壤中的Au有部分來自深源熱液疊加。

3.3.2 土壤地球化學(xué)異常特征

土壤地球化學(xué)異常分布和空間對應(yīng)關(guān)系有如下特征(圖5)：

土壤中Au、Sb、W、Hg和烴類組分形成了3個較好的綜合異常，即AS1、AS2、AS3，總體來看，3個綜合異常中Au、Sb、W明顯高于異常下限，異常發(fā)育良好；Hg高于異常下限值(120×10-9)1～3倍；穩(wěn)定性良好的飽和鏈烴類C1(甲烷)在AS2綜合異常處高于異常下限值(6 μL/kg)7倍，C2(乙烷和丙烷)、C3(正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷)異常發(fā)育相對較好，均高于異常下限值1倍；而穩(wěn)定性較差的不飽和烴類C4(乙烯)、C5(丙烯)異常相對較差，總體來看單元素異常套合較好。

AS1和AS3綜合異常峰與V1脈對應(yīng)良好，兩峰值之間的相對低值區(qū)對應(yīng)為V1脈，烴類的高值異常峰分布在AS3號異常一帶，位于礦體傾斜方向尾部，AS1和AS3號異常形成了明顯的對偶雙峰異常模式，控制V1脈產(chǎn)出位置。

在AS1～AS3兩峰值之間的相對低值區(qū)出現(xiàn)AS2號烴汞異常，并且Au、Hg、鏈烷烴類(C1、C2、C3)和成礦元素(Au、Sb、W)形成良好的綜合異常，與深部V6盲脈頭部對應(yīng)良好，具有頭部異常的特征，而V6盲脈尾部異常還沒有出現(xiàn)，根據(jù)“對偶雙峰異常模式”特征[1]，表明AS2以北具有較好的找礦前景。

87線土壤烴汞綜合異?？臻g對應(yīng)關(guān)系表明，在AS1和AS3形成的對偶雙峰異常模式中，頭部異常峰(AS1)和尾部異常峰(AS3)與已知礦體V1產(chǎn)出位置對應(yīng)良好，在兩峰之間烴汞相對低值區(qū)出現(xiàn)具有頭部特征的烴汞和成礦元素形成的綜合異常(AS2)，并且與深部平行盲脈V6的頭部對應(yīng)良好，說明V6盲脈形成了另一個對偶雙峰異常模式并且疊加在前一個(V1脈)對偶雙峰異常模式之上，形成對偶雙峰異常疊加模式的特點比較明顯。這與目前魚兒山V1和V6脈深部開采情況十分吻合。

4 預(yù)測區(qū)土壤烴汞綜合異常場特征及成礦預(yù)測

預(yù)測區(qū)主要是指紅巖溪和馬兒橋礦段，其中紅巖溪礦段原來主要開采V1脈，因資源危機，于2014年停采閉坑；馬兒橋礦段在20世紀70年代開展地質(zhì)普查工作，地表發(fā)現(xiàn)較好的金鎢礦化，曾施工過12個鉆孔驗證，效果不理想。2006年沃溪危機礦山項目又開展傳統(tǒng)的 1∶1萬土壤化探掃面工作，獲得一批較好的Au、Sb、W等元素綜合異常，圖7中地表槽探(TC4703)揭露取得過較好的找礦信息(Au平均品位1.93×10-6,礦體厚1.35 m)，但鉆探(ZK4701)驗證效果較差。通過在紅巖溪和馬兒橋礦段開展烴汞土壤地球化學(xué)剖面測量，采用烴汞疊加暈法進行綜合評價，其結(jié)果如下。

1—第四系；2—板溪群五強溪組；3—板溪群馬底驛組；4—浮土；5—板巖；6—砂質(zhì)板巖；7—甲烷；8—乙烷和丙烷；9—異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷；10—乙烯；11—丙烯；12—斷層及編號；13—礦脈及編號；14—蝕變巖；15—采樣點1—Quaternary system;2—Wuqiangxi formation of Banxi group；3—Madiyi formation of Banxi group；4—drifting dust；5—slate；6—sandy slate;7—methane；8—ethane，propane；9—isobutane，N-butane，isopentane，N-contour；10—ethylene；11—propylene；12—fault and number；13—vein and number；14—alterated rock；15—sampling point圖5 魚兒山礦段87線土壤地球化學(xué)剖面Fig.5 Soil geochemistry profiles of line 87 in Yuershan district

4.1 烴汞疊加異常特征

4.1.1 紅巖溪礦段

相關(guān)分析(表7)表明，紅巖溪礦段131線土壤中Au與甲烷、乙烷、丙烷、丙烯、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯、汞相關(guān)性較好，且Au、Sb、W之間相關(guān)性較好，說明Au與烴類組分具有同源性[30]，土壤中的Au、Sb、W具有深源疊加的特點，對深部找有利。

土壤烴汞異常分布、異常結(jié)構(gòu)和空間對應(yīng)關(guān)系研究表明(圖6)，土壤中Au、Sb、W、Hg和烴類組分形成了3個較好的綜合異常，即AS1、AS2、AS3，其中，AS1綜合異常相對較差(因采礦丟樣)；AS2、AS3綜合異常發(fā)育相對較好，異常元素 Au、Sb、Hg、C1(甲烷)、C2(乙烷和丙烷)、C3(正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷)均形成較好異常，Au、Hg異常峰值高于背景2倍，其他指標均在1倍以上，C4(乙烯)、C5(丙烯)相對較差，單元素異常套合相對較好。

表7 紅巖溪131線土壤元素相關(guān)系數(shù)

1—第四系；2—白堊系；3—板溪群五強溪組；4—板溪群馬底驛組；5—浮土；6—砂礫巖；7—板巖；8—甲烷；9—乙烷、丙烷；10—異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷；11—乙烯；12—丙烯；13.斷層及編號；14.礦脈及編號；15.蝕變巖；16.采樣點1—Quaternary system；2—Cretaceous system；3—Wuqiangxi formation of Banxi group；4—Madiyi formation of Banxi group；5—drifting dust；6—graywacke；7—slate；8—methane；9—ethane，propane；10—isobutane，N-butane，isopentane，N-contour；11—ethylene；12—propylene；13—fault and number；14—vein and number；15—alterated rock；16—sampling point圖6 紅巖溪礦段131線土壤地球化學(xué)剖面Fig.6 Soil geochemistry profiles of line 131 in Hongyanxi deposit

烴類異常結(jié)構(gòu)和空間分布表明：AS1和AS3綜合異常與V1脈對應(yīng)良好，兩峰值之間的相對低值區(qū)對應(yīng)為V1脈，烴類的高值異常峰分布在AS3號異常一帶，位于礦體傾斜方向尾部，并呈現(xiàn)明顯的對偶雙峰異常模式，并與V1脈產(chǎn)出位置對應(yīng)良好。

在AS1～AS3兩峰值之間的相對低值區(qū)出現(xiàn)AS2號烴汞異常，Au、Hg、鏈烷烴類(C1、C2、C3)和成礦元素(Au、Sb、W)形成良好的綜合異常，并與深部V6盲脈頭部對應(yīng)良好，具有頭部異常的特征，而V6盲脈尾部異常還沒有出現(xiàn)，表明AS2以北具有較好的找礦前景。

131線土壤烴汞綜合異?？臻g對應(yīng)關(guān)系與魚兒山礦段87線具有相同的特點，131線中AS1和AS3綜合異常形成對偶雙峰異常模式，控制V1脈位置。在兩峰之間烴汞相對低值區(qū)出現(xiàn)AS2綜合異常，并且與深部平行盲脈V6的頭部對應(yīng)良好，說明V6盲脈形成了另一個對偶雙峰異常模式并且疊加在前一個(V1脈)對偶雙峰異常模式之上，形成對偶雙峰異常疊加模式，表明AS2綜合異常就近找礦及以北地段均具有較好的找礦前景。

4.1.2 馬兒橋礦段

相關(guān)分析(表8)表明，馬兒橋礦段161線土壤中Au與烴汞相關(guān)性較差(相關(guān)系數(shù)接近0)，說明土壤中的Au沒有深源疊加的特點，因此其深部找礦潛力較差。

表8 馬兒橋161線土壤元素相關(guān)系數(shù)

土壤烴汞異常分布、異常結(jié)構(gòu)和空間對應(yīng)關(guān)系研究表明(圖7)，土壤中Au、Sb、W、Hg和烴類組分形成了AS1、AS2、AS3、AS44個綜合異常，其中AS1、AS2、AS3主要以Hg異常為主，C1(甲烷)、C2(乙烷和丙烷)、C3(正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷)、C4(乙烯)、C5(丙烯)異常均較差。AS4綜合異常中烴汞異常相對較好，Hg、C1(甲烷)、C2(乙烷和丙烷)、C3(正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷)、C4(乙烯)、C5(丙烯)均形成相對較好異常，但往北未封閉。

成礦元素Au、Sb在AS1異常區(qū)發(fā)育較好，其他異常區(qū)只見Sb異常。

烴類異常結(jié)構(gòu)和空間分布表明，AS2號和AS4號異常雖然具有對偶雙峰異常模式，但中部低值區(qū)控制V5蝕變帶，缺乏Au異常，烴類異常較差，找礦意義不大。

AS3號異常產(chǎn)于AS2和AS4號異常形成的對偶雙峰異常模式相對低值區(qū)，與F1斷層(V1脈)地表出露位置對應(yīng)，Hg和C2(乙烷和丙烷)為弱異常，具有V1脈頭部異常特點，但由于該異常烴汞和成礦元素異常強度較低，找礦意義不大。

AS4綜合異常烴汞異常發(fā)育較好，異常元素組合全，強度相對較強，異常往北未封閉，存在深部盲脈(V1、V6)疊加的可能，但成礦元素異常較差，AS4綜合異常就近找礦意義不大，但不排除往北找礦的可能。

4.2 成礦預(yù)測及驗證情況

對上述紅巖溪和馬兒橋礦段土壤烴汞綜合異常特征總結(jié)和烴類組分異常襯度計算結(jié)果(表9)表明，沃溪礦區(qū)蝕變帶礦化至少存在兩種不同的地球化學(xué)成礦疊加作用,形成兩類疊加異常，即同生疊加異常和深源疊加異常。

深源疊加異常以紅巖溪礦段為代表，其特征是：土壤中的Au與烴類組分相關(guān)性較好，說明土壤中Au與烴類組分具有同源性，而烴類組分異常反映其為深部成礦熱液帶來的。該區(qū)形成的AS1、AS2、AS3綜合異常烴汞組分比較齊全，異常強度相對較強，異常襯度值相對較高(表8)，具有明顯的深源疊加特征，預(yù)示深部找礦潛力較大。同時，在已知V1脈由AS1～AS3兩烴汞綜合異常組成的對偶雙峰異常模式低值區(qū)出現(xiàn)AS2深源疊加異常，預(yù)示V1脈下部存在平行盲脈，推測為深部V6脈疊加形成，具有較好的找礦潛力。

1—白堊系；2—馬底驛組；3—雜砂巖；4—板巖；5—甲烷；6—乙烷、丙烷；7—異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷；8—乙烯；9—丙烯；10—礦脈及編號；11—蝕變帶；12—采樣點1—Cretaceous system；2—Madiyi formation of Banxi group；3—graywacke；4—slate；5—methane；6—ethane，propane；7—isobutane，N-butane，isopentane，N-contour；8—ethylene；9—propylene；10—vein and number；11—alteration zone；12—sampling point圖7 馬兒橋礦段161線土壤地球化學(xué)剖面Fig.7 Soil geochemistry profiles of line 161 in Maerqiao district

表9 紅巖溪—馬兒橋礦段異常元素襯值

同生疊加異常以馬兒橋礦段為代表，土壤中的Au與烴汞不相關(guān)(表7)，說明土壤中沒有深源熱液帶來成礦物質(zhì)的疊加，該區(qū)形成的AS1、AS2、AS3、AS44個綜合異常烴汞組分異常組分較簡單，異常強度較弱，異常襯度值相對較低(均小于1)(表8)，并且都缺乏穩(wěn)定性良好的飽和鏈烴類C2(乙烷和丙烷)、C3(正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷)異常和不飽和烴類C4(乙烯)、C5(丙烯)異常。結(jié)合以往勘查成果，認為該類異常形成是在區(qū)域變質(zhì)或動力變質(zhì)作用下，地層中元素的進一步活化、遷移、初步富集而成，為同生疊加異常，找礦意義不大。

通過對紅巖溪礦段131線和馬兒橋161線開展鉆探驗證，結(jié)果如下：

紅巖溪礦段在131線AS2異常中心位置施工了一個鉆孔ZK13501(圖6)，在標高-210 m處發(fā)現(xiàn)了真厚度8.58 m、Au平均品位為3.55×10-6的金礦體，同時，礦山企業(yè)在131線東面的129線、西面的135線、137線同時施工了7個鉆孔，目前有4個鉆孔取得了良好的找礦效果，其他還在施工中。

在馬兒橋礦段161線AS4異常位置，為了驗證烴汞異常結(jié)論，施工了一個鉆孔ZK16101(圖7)，在標高-160 m處發(fā)現(xiàn)厚度9.27 m蝕變帶，取樣分析Au品位0.16×10-6，與預(yù)測結(jié)果一致。

5 分析與探討

研究表明，中大型金礦床大多具有多期成礦的特點[17-31]，按地質(zhì)成因，地球化學(xué)場可分為地球化學(xué)同生場和地球化學(xué)疊加場兩大部分。同生場反映成巖作用的元素分布，疊加場反映后期蝕變礦化作用的元素分布[25]。通過對沃溪礦區(qū)土壤烴汞組分與成礦元素異常疊加特點研究發(fā)現(xiàn)，土壤中烴汞組分與成礦元素形成的綜合異常與礦化蝕變關(guān)系十分密切，一般來說，構(gòu)造蝕變帶地表出露或者深部礦體產(chǎn)出的位置均形相對較好的烴汞綜合異常，前人大量的烴類異常與礦體對應(yīng)關(guān)系以及烴類異常形成的機理研究成果都得到了較好的證明[7-16]。但由于不同的地質(zhì)地球化學(xué)成礦作用或者多期成礦作用的疊加，使得地球化學(xué)場通常表現(xiàn)為復(fù)雜的疊加場。根據(jù)疊加場形成的機理不同，筆者將地球化學(xué)疊加場劃分為同生疊加場和深源疊加場。同生疊加場反映區(qū)域變質(zhì)或者動力變質(zhì)作用形成的，成礦元素主要來自地層，由于變質(zhì)作用，變質(zhì)熱液將地層中成礦元素重新活化、遷移、富集，在構(gòu)造有利部位形成良好的成礦元素的地球化學(xué)疊加異常，這類疊加異常由于缺乏后期成礦熱液帶來成礦物質(zhì)的疊加，一般形成異常面積較小，異常元素組合不全，除成礦元素外其他組分異常強度相對較低，可能會形成較好的礦點，形成中大型礦床的機遇相對較?。簧钤疮B加場反映深源含礦熱液帶來成礦物質(zhì)疊加形成的異常，是對同生疊加場的再次疊加，其異常元素組合相對齊全，成礦元素異常不一定很強，但能代表深源組分的異常強度都處于較高水平，多種研究方法表明具有深源熱液帶來成礦物質(zhì)的疊加特點。兩者雖然都具有疊加特點，但從找礦意義來講，代表的是性質(zhì)和意義截然不同的兩種地質(zhì)地球化學(xué)作用過程。所以，傳統(tǒng)的地球化學(xué)勘查或者單一的地球化學(xué)勘查新方法雖然可表征元素異常模式和異常結(jié)構(gòu)特征，但由于缺乏異常元素疊加特點的進一步研究，在地球化學(xué)意義的表征、變化規(guī)律和結(jié)構(gòu)的揭示等還是不夠嚴格。一般來說，元素組合的成因特征能有效地反映地質(zhì)地球化學(xué)的多期性[26]。而有效的多元統(tǒng)計分析方法，能夠?qū)ρ芯康V床形成環(huán)境、成礦期次、成礦階段、不同的元素組合等提供支持[29]。所以，利用多元統(tǒng)計分析方法，從分布復(fù)雜、無序的地球化學(xué)元素中提取與深部成礦有關(guān)的參數(shù)，來闡明地球化學(xué)異常與深部成礦統(tǒng)一的表征和定位，才是地球化學(xué)深部找礦評價的有效途徑。

基于上述分析，通過運用烴汞疊加暈找礦方法 對研究區(qū)內(nèi)土壤地球化學(xué)所獲得的烴汞和成礦元素形成的綜合異常進行分類篩選，認為魚兒山—紅巖溪礦段為深源疊加異常，馬兒橋礦段為同生疊加異常，再加強了烴汞對偶雙峰異常模式的疊加特點研究并進行深部找礦預(yù)測，通過鉆探研究取得了良好的預(yù)測效果。

6 結(jié)論

1) 研究區(qū)烴汞測量土壤采樣層位以C層(或B)為主；土壤和原生暈(巖石)樣品加工粒度為-200目。

2) 烴汞組分在區(qū)域地層處于較低含量水平，對背景場影響較小；區(qū)域烴汞組分背景含量明顯低于礦區(qū)背景，說明礦區(qū)烴類組分具有明顯的疊加特點；區(qū)域地層巖石風(fēng)化成壤烴類組分貧乏嚴重，從而證明土壤烴類組分異常的形成與后期成礦活動的疊加改造關(guān)系密切。

3) 烴汞組分含量在礦石與蝕變圍巖中明顯高于未蝕變巖，礦脈中Au與烴汞組分相關(guān)性良好，說明本區(qū)成礦過程中存在有機物的參與，其中的烴汞組分可作為該區(qū)找礦預(yù)測的重要標志。

4) 研究區(qū)內(nèi)土壤地球化學(xué)疊加場存在同生疊加場和深源疊加場2大類。

同生疊加場深部找礦效果較差，而深源疊加場深部找礦效果良好，從找礦意義來講，深源疊加場又可分為2類綜合異常，一類是成礦元素和烴汞類組分異常均發(fā)育良好，異常強度較強，如果成礦元素異常峰值較高，異常面積較大，說明淺部(就近)找礦效果較好，并且沿礦脈傾斜方向的深部找礦潛力較大；二類是成礦元素和烴汞類組分異常均發(fā)育一般，異常強度相對較弱，說明淺部(就近)找礦效果一般，但沿構(gòu)造控礦層傾斜方向的深部存在一定的找礦潛力,是下一步深部找礦的重點靶區(qū)。

5) 研究區(qū)烴汞綜合異常模式主要以對偶雙峰異常模式為主，頭部峰和尾部峰控制礦脈產(chǎn)出位置，兩峰值之間的相對低值區(qū)對應(yīng)為礦脈，如果在低值區(qū)內(nèi)出現(xiàn)成礦元素和烴汞類異常峰，表明由深部平行盲脈疊加造成，礦體的剝蝕深度，取決于礦體尾部異常的位置。

6) 礦區(qū)烴汞疊加暈研究成果及鉆探驗證,不但顯示了紅巖溪礦段及以北白堊系紅層地區(qū)具有較大的深部找礦潛力,馬兒橋礦段深部找礦潛力相對較差，同時表明了烴汞疊加暈法在蓋層厚和紅層覆蓋區(qū)也能發(fā)揮其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，開拓了地球化學(xué)深部找礦新的技術(shù)手段。