地電化學(xué)新方法尋找隱伏金礦研究
——以內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日?qǐng)D金礦區(qū)為例

劉秀娟 羅先熔 鄭小明 李兆宜 華 二 李彥偉 黃學(xué)強(qiáng)

（1.桂林理工大學(xué)隱伏礦床預(yù)測(cè)研究所，廣西 桂林 541004；2.中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083）

地電化學(xué)新方法尋找隱伏金礦研究
——以內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日?qǐng)D金礦區(qū)為例

劉秀娟1羅先熔1鄭小明2李兆宜1華 二1李彥偉1黃學(xué)強(qiáng)1

（1.桂林理工大學(xué)隱伏礦床預(yù)測(cè)研究所，廣西 桂林 541004；2.中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083）

文章通過在內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日金礦區(qū)開展地電化學(xué)勘查尋找隱伏金礦研究，確定地電化學(xué)勘查在該地區(qū)有效。研究圈出土壤吸附相態(tài)汞異常、土壤離子電導(dǎo)率異常和地電提取金異常多個(gè)，綜合各異常及以往工作成果，表明在該地區(qū)具有一定的找隱金礦的找礦潛力。

土壤離子電導(dǎo)率；土壤吸附相態(tài)汞；地電提取；內(nèi)蒙巴潤

（一）序言

為了解決內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日?qǐng)D金礦區(qū)深部找礦問題，在內(nèi)蒙阿巴嘎旗巴潤蘇德日?qǐng)D金礦區(qū)，開展地電化學(xué)新方法尋找隱伏金礦研究工作。實(shí)驗(yàn)在巴潤地區(qū)主要運(yùn)用土壤離子電導(dǎo)率和、土壤吸附相態(tài)汞測(cè)量法及地電提取法對(duì)該地區(qū)進(jìn)行找礦，按線距100×20米的網(wǎng)度共布設(shè)剖面線10條，總計(jì)4000米，采土壤樣210個(gè)，地電提取樣210個(gè)。對(duì)采集的土壤樣進(jìn)行了土壤離子電導(dǎo)率和土壤吸附相態(tài)汞的分析，對(duì)地電提取樣進(jìn)行了Au元素的分析，共獲得土壤離子電導(dǎo)率異常11個(gè)、土壤熱釋汞異常9個(gè)、地電提取金異常5個(gè)。結(jié)合在該地區(qū)所做的其他找礦方法的結(jié)果，在巴潤地區(qū)共確定找礦遠(yuǎn)景區(qū) 2個(gè)，認(rèn)定了土壤離子電導(dǎo)率、土壤熱釋汞方法和地電提取法在本區(qū)找礦的有效性。

（二）工作區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為泥盆系下統(tǒng)敖包亭渾迪組（D1a）及第四系（Q）地層（見圖1）。泥盆系下統(tǒng)敖包亭渾迪組（D1a）地層由泥質(zhì)粉砂巖、長石石英砂巖夾粉砂質(zhì)板巖組成，第四系（Q）地層分布廣泛，主要為風(fēng)積、洪積、淤積和坡積等各種成因類型的堆積物。

礦區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育。地表巖石破碎，地層產(chǎn)狀不易辨別，局部表現(xiàn)出的褶皺構(gòu)造為華力西期以前的緊密線性褶曲，分布于泥盆系下統(tǒng)敖包亭渾迪組地層中。礦區(qū)斷裂發(fā)育，其中NNW斷裂最為發(fā)育，為含礦構(gòu)造破碎蝕變帶；NE向斷裂規(guī)模較大，為壓扭性，與區(qū)域構(gòu)造形跡方向一致，它控制著后期侵入巖體的分布；NW向斷裂規(guī)模較小，為張扭性斷裂，切割NE、NNW向斷裂并使其錯(cuò)位，多為正長斑巖脈、石英脈充填，少數(shù)為構(gòu)造破碎蝕變帶及斷裂裂隙；EW向斷層較發(fā)育，為壓性特征，局部切割 NE、NNW向斷裂并使其錯(cuò)位，多為正長斑巖脈充填。

礦區(qū)西北部出露印支期花崗巖（γ51）。區(qū)內(nèi)脈巖十分發(fā)育，按其脈巖的巖性特征、分布特點(diǎn)可分為區(qū)域性脈巖和派生脈巖兩類，前者受后期斷裂、裂隙的控制，后者多受巖體原生節(jié)理控制，分布于巖體及其邊緣接觸帶附近。礦區(qū)巖脈以印支期侵入巖脈為主，主要有花崗斑巖（γπ）、正長斑巖（ξπ），大部分巖脈走向?yàn)?EW向侵入于泥盆系下統(tǒng)敖包亭渾迪組（D1a）地層（見圖1）。

圖1 巴潤區(qū)域地質(zhì)圖

（三）方法基本原理

1.土壤吸附相態(tài)汞測(cè)量法

汞為親硫元素。在一定的條件下，含汞的金屬硫化物，能夠通過氧化-還原作用釋放出Hg0或汞的氯化物，當(dāng)Hg0和可溶性汞的氯化物在地下溫度壓力增高的情況下，促使汞隨水蒸氣、地下水沿?cái)嗔严虻乇磉\(yùn)移，特別是氣態(tài)汞的穿透能力比溶液大得多，Hg0和含汞溶液在遷移途中，易被礦床上方巖石、土壤吸附，形成土壤中汞異常。在氧化還原介質(zhì)中，土壤中汞氣和吸附相態(tài)汞保持的平衡狀態(tài)，二者對(duì)礦體的賦存均有指示作用。

根據(jù) Hg0和汞化合物熱釋溫度，采用控溫測(cè)量土壤中與礦有密切關(guān)系的疊加價(jià)態(tài)汞（Hg0及部分 HgCl）達(dá)到尋找隱伏礦的目的。

2.土壤電導(dǎo)率測(cè)量法

當(dāng)隱伏的礦體位于潛水面或巖石之下，在裂隙水發(fā)育或土壤飽和水條件下，相當(dāng)于把一個(gè)惰性電導(dǎo)體置于電解液中，從電導(dǎo)體的一端（礦體的底部）流向電位高的一端（礦體的頂部），這樣圍繞礦體的陰離子必須完全向上遷移，陽離子完全向下遷移，以保持電中性，正是由于這種電化學(xué)溶解作用，促使礦體和疏松沉積層中的陰陽離子按一定規(guī)律遷移和分布，便形成一個(gè)擾亂電場(chǎng)，使得巖石和土壤中原有物理化學(xué)參數(shù)發(fā)生變化，如各種陰陽離子的濃度增大，土壤中離子的電導(dǎo)率也隨之增高，可見土壤離子電導(dǎo)率能較好地反映出土壤中所有可溶性離子的濃度，電導(dǎo)率異常應(yīng)是多種離子成暈作用的總產(chǎn)物，是一個(gè)示礦較強(qiáng)的物理化學(xué)綜合指標(biāo)。

3.地電提取法

該方法的基礎(chǔ)在于礦石的電化學(xué)溶解作用以及溶解的離子在電流驅(qū)動(dòng)下向上移動(dòng)，并在測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生積累，通過測(cè)定積累隨時(shí)間的變化就可指示隱伏礦體賦存位置和相對(duì)規(guī)模。

方法實(shí)際是利用一個(gè)陰極（陽離子接收器）及一個(gè)陽極（陰離子接收器），構(gòu)成一個(gè)成回路（一個(gè)點(diǎn)就是一個(gè)原電池），長時(shí)間向下供電，在人工電場(chǎng)的作用下，使得覆蓋層及深部礦體附近處于空隙溶液中及固相形成動(dòng)態(tài)平衡的離子產(chǎn)生兩極分化，即陰離子向陽極運(yùn)移，陽離子向陰極運(yùn)移，離子在進(jìn)入陰陽極元素接收器時(shí)，每一單元體積內(nèi)的離子移出必須由相鄰體積內(nèi)的離子移入來補(bǔ)充。因此只要在陽極和陰極周圍產(chǎn)生的電極反應(yīng)物沒有達(dá)到相應(yīng)體積，其中離子的運(yùn)動(dòng)就不會(huì)使成分改變，在電極周圍地帶運(yùn)移來的組分逐漸積累，其積累的增加與供電時(shí)間及介質(zhì)中離子的濃度以及離子本身的遷移速度成正比。

（四）有效性實(shí)驗(yàn)

在已有工程揭露的礦化蝕變帶剖面上（見圖2），綜合異?！寥离x子電導(dǎo)率和土壤熱釋汞異常，從圖2中可見，B1、B3、B4、B5號(hào)蝕變帶成帶出現(xiàn)，土壤熱釋汞異常呈寬帶狀異常形態(tài)出現(xiàn)，異常含量較高。在B7出現(xiàn)明顯的電導(dǎo)率異常，據(jù)此可得出土壤離子電導(dǎo)率法及特讓熱釋汞法在該地區(qū)尋找隱伏礦床有效。

圖2 3線已知礦化蝕變帶上土壤離子電導(dǎo)率、土壤熱釋汞及地電提取金異常剖面圖

（五）未知區(qū)域找礦預(yù)測(cè)研究

在內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日?qǐng)D金礦區(qū)利用土壤電導(dǎo)率法和土壤吸附相態(tài)汞法進(jìn)行了找礦預(yù)測(cè)研究，共布設(shè)剖面10條、總計(jì)4000米，發(fā)現(xiàn)異常多處。

1.異常的平面特征

（1）土壤離子電導(dǎo)率異常的平面特征

根據(jù)土壤電導(dǎo)率的異常濃度分布值，確定土壤離子電導(dǎo)率異常共11個(gè)，編號(hào)為Con-1、Con-2、……Con-11號(hào)。按規(guī)模劃分，異常跨2條測(cè)線的有Con-1、Con-2、Con-5、Con-8、Con-10等5個(gè)異常，這些異常均出露于下泥盆統(tǒng)敖包亭渾迪組具弱硅化、綠泥石化得粉砂巖為主的地層中（見圖3）。

例如Con-8號(hào)異常，出露于7線、8線剖面中，最大強(qiáng)度為8線的9號(hào)點(diǎn)，含量為21.4μs/cm，異常部位與蝕變礦化帶B1、B2（部分）吻合，反映含硫化物較多。

又如Con-10號(hào)異常，于9線、10線剖面出現(xiàn)，往東南方向未追索完整，最大強(qiáng)度為10線14號(hào)點(diǎn)，含量為32.4μs/cm，峰值位于推測(cè)的斷裂帶上，異常位于一構(gòu)造破碎帶東側(cè)（圖3），推測(cè)該構(gòu)造破碎帶硫化物礦化較多。

規(guī)模較小，只在一條剖面上出現(xiàn)的有 Con-3、Con-4、Con-6、Con-7、Con-9、Con-11 等 6 個(gè)異常，其中 Con-3、Con-9、Con-11異常未追索完整。

圖3 內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日?qǐng)D金礦區(qū)土壤電導(dǎo)率（Con）異常分布圖

（2）土壤熱釋汞異常的平面特征

根據(jù)土壤熱釋汞異常三級(jí)濃度分帶值確定土壤熱釋汞共9個(gè)，編號(hào)為Hg-1、 Hg-2、…… Hg-9（見圖4）。

從規(guī)模大小來看，走向長度跨越2條測(cè)線的有Hg-2、Hg-3、Hg-5、Hg-6、Hg-7、Hg-8號(hào)等6個(gè)異常。Hg-2、Hg-3、Hg-7、Hg-8等4個(gè)異常從形態(tài)上看尚未追索完整。

例如Hg-2號(hào)異常，長度（走向）規(guī)模已確定部分長700米，走向上呈扁豆串珠狀，最高含量位于7線8號(hào)點(diǎn)上，位于下泥盆統(tǒng)敖包亭渾迪組具弱硅化、綠泥石化得粉砂巖為主的地層中。與已知蝕變礦化帶B1、B2上及兩側(cè)，反映該汞異常與硫化物的線狀地質(zhì)體有關(guān)。類似的有Hg-3、Hg-5號(hào)異常。

又如Hg-8號(hào)異常，在南端未追索完整，而與粉砂巖為主的地層中構(gòu)造破碎帶較吻合。Hg含量強(qiáng)度大，高峰值達(dá) 596（ppb），位于10線14號(hào)點(diǎn)之上，應(yīng)是構(gòu)造破碎帶地段有硫化物礦化存在的反映，建議于10線13號(hào)點(diǎn)布設(shè)鉆孔揭露深度，應(yīng)見金礦化。類似的有Hg-9號(hào)異常。

從Hg-2與Hg-8在走向上的相近鄰接的關(guān)系看，顯示蝕變礦化帶一構(gòu)造破碎帶引起之硫化物礦化空間位置上是可能相連接的，即本區(qū)土壤熱釋汞主要反映蝕變帶、構(gòu)造破碎帶形成部位及沿蝕變、構(gòu)造破碎帶通道形成的硫化物礦化空間。

圖4 內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日?qǐng)D金礦區(qū)土壤熱釋汞（Hg）異常分布圖

（3）地電提取金異常平面特征

工作區(qū)確定了3個(gè)（條）地電提取Au異常（帶），編號(hào)Au-1-1、Au-1-2、Au-1-3、Au-2、Au-3等5個(gè)異常（帶）（見圖 5）。

圖5 內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日金礦區(qū)地電提取金異常分布圖

在測(cè)區(qū) 3線、4線地段中，3線 7號(hào)點(diǎn)異常最高含量0.711ppb，有已知見金礦化蝕變體的ZK1、ZK3號(hào)鉆孔，而4線6-7號(hào)點(diǎn)，最高Au異常含量為11.43ppb，是本區(qū)Au異常最高含量的地段。該異常位于下泥盆統(tǒng)敖包亭渾迪組具弱硅化、綠泥石化得粉砂巖為主的地層中，其西北段與已知礦化蝕變帶B1吻合（見圖5）。其分枝的南東段與蝕變帶B2、B3、B4吻合，延續(xù)至測(cè)區(qū)最南東端（9、10線），與已發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造破碎帶相扣（圖3）。圖中顯示這兩類地質(zhì)體內(nèi)有Au的硫化物礦化，而且這兩類地質(zhì)體礦化空間在異常走向上視相連的。類似的有Au-1-1、Au-1-2兩個(gè)異常。

又如Au-2號(hào)異常，只有中帶濃度異常含量（8線18號(hào)點(diǎn)），異常落于下泥盆統(tǒng)地層，異常于測(cè)區(qū)東南端（10-9線段）與已發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造破碎帶吻合，亦說明Au的硫化物礦化與構(gòu)造破碎帶有關(guān)。

從已發(fā)現(xiàn)的金礦化地段出現(xiàn)地電提取Au異常，而Au異常多與蝕變帶、構(gòu)造破碎帶出露地段吻合，說明地電提取Au異常存在與上述兩類地質(zhì)體存在Au的硫化物礦化有關(guān)。

（六）未知區(qū)域找礦預(yù)測(cè)

根據(jù)本測(cè)區(qū)土壤離子電導(dǎo)率異常分布特征及土壤熱釋汞異常特點(diǎn)，測(cè)區(qū)內(nèi)確定了兩個(gè)找礦預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)段見圖6，編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ號(hào)。其中Ⅰ號(hào)找礦預(yù)測(cè)區(qū)：地跨2號(hào)剖面至5號(hào)剖面，西側(cè)及東側(cè)均有土壤電導(dǎo)率明顯控制，有Hg異常出現(xiàn)，3線剖面上已知為蝕變帶礦化地段，但4號(hào)剖面上為未知蝕變礦化地段，且預(yù)測(cè)Au礦化較強(qiáng)（可能會(huì)有Au礦體），是可揭露之Au礦化較強(qiáng)地段；Ⅱ號(hào)找礦預(yù)測(cè)區(qū)：地跨8號(hào)剖面至10號(hào)剖面之間，向東方向異常顯示未追索完整，有 Con、Hg綜合異常，Hg、Au等異常分布預(yù)示該構(gòu)造破碎帶地段與已知蝕變帶密集出露地段礦化空間是連接的（Hg、Au、Pb異常相連分布），可能為除已知蝕變帶分布地段以外的有一種礦化地段，應(yīng)予進(jìn)一步工作，可能有找礦的潛力。

圖6 內(nèi)蒙古阿巴嘎旗巴潤蘇德日金礦區(qū)找礦遠(yuǎn)景區(qū)圖

[1] 羅先熔,康明,歐陽菲,等.地電化學(xué)成暈機(jī)制、方法技術(shù)及找礦研究[M].北京:地質(zhì)出版社,2007:46-138.

[2] 羅先熔.地球電化學(xué)勘查及深部找礦[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996:134-217.

P617

A

1008-1151(2011)05-0097-03

2011-02-23

劉秀娟（1983－），女，河北承德人，桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)專業(yè)在讀碩士研究生，從事地球化學(xué)研究。