張凱倫　溫守欽　汪徽　張賽杰

摘要：排山樓金礦床位于遼寧阜新，是目前中國發(fā)現(xiàn)最大的受韌性剪切帶控制的糜棱巖型金礦床之一。礦體賦存于太古宇建平群蝕變糜棱巖破碎帶內(nèi)，礦石蝕變強烈，品位偏低。目前，該礦床經(jīng)多年開采已步入危機礦山行列，迫切需要開展接替資源勘查工作，增加礦石儲量，延長服務年限。應用深穿透地球化學找礦方法對排山樓金礦床進行成礦預測研究，主要包括有機烴類氣體測量、吸附相態(tài)汞測量和氡氣測量地球化學方法。通過布設2條剖面，采集土壤地球化學樣品73件，每件樣品分析測試吸附相態(tài)汞及7種有機烴類氣體組分，并對36勘探線開展氡氣測量研究。研究結果表明，甲烷、乙烷、丙烯、正丁烷和吸附相態(tài)汞剖面異常與礦體均有較好的空間對應關系，甲烷、乙烷在礦體上方呈單峰式剖面異常；丙烯、正丁烷和吸附相態(tài)汞為多峰式異常。最后，通過對烴、汞剖面異常特征的綜合對比分析，圈定出4處成礦靶區(qū)。

關鍵詞：排山樓金礦床；深穿透地球化學；有機烴類氣體測量；吸附相態(tài)汞測量；氡氣測量

中圖分類號：TD15 P618.51文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2023）09-0111-06doi：10.11792/hj20230917

引 言

礦產(chǎn)資源是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，其穩(wěn)定供給是社會經(jīng)濟發(fā)展的前提保障。中國幅員遼闊、成礦地質(zhì)條件優(yōu)越、礦產(chǎn)豐富，卻依然面臨著日益嚴峻的資源緊缺問題。目前，解決礦業(yè)資源危機問題主要從2個方向入手：一是增加基礎地質(zhì)工作投入，發(fā)現(xiàn)新的礦產(chǎn)地、建設新礦山；二是加大危機礦山的地質(zhì)勘查力度，增加后備資源儲量，延長服務年限［1］。

地球化學找礦方法作為地質(zhì)找礦中一種不可或缺的方法手段，在危機礦山接替資源勘查中發(fā)揮著不可替代的作用。為滿足危機礦山的勘查需要，在原生暈、次生暈、水系沉積物等傳統(tǒng)勘查地球化學方法［2］應用基礎之上，化探工作者開展了多種新方法、新技術的找礦效果應用研究，并且取得了顯著的成效。深穿透地球化學找礦方法［3］（Deep Penetration Exploration Geochemistry）為諸多有效的新地球化學找礦方法之一，這種勘查地球化學理論與方法主要由生物地球化學測量、地下水地球化學測量、地下氣體地球化學測量等非傳統(tǒng)地球化學找礦方法組成［4-9］。

本文研究對象排山樓金礦床是一座危機礦山，位于遼寧阜新，由阜新蒙古族自治縣新民鎮(zhèn)和國華鎮(zhèn)共同管轄。

由于基礎地質(zhì)工作投入不足、地質(zhì)勘探與科研性資料共享較差等原因，排山樓金礦床主礦脈的平行脈、分支脈多未得到控制，并且礦區(qū)邊部及深部礦體勘探工作極度欠缺，從而極大限制了尋找接替資源。本文主要采用深穿透地球化學找礦方法對排山樓金礦床進行找礦研究工作，深穿透地球化學找礦方法包括有機烴類氣體測量、吸附相態(tài)汞測量和氡氣測量。運用測量所得異常空間分布規(guī)律和礦體所在剖面異常特征研究成果，對礦區(qū)邊部及深部進行成礦預測研究，圈定成礦靶區(qū)，為探礦工程布置提供指導，也為同類型金礦床勘查的地球化學方法選擇提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

排山樓金礦床大地構造位置位于華北板塊北緣的北鎮(zhèn)凸起西緣，與阜新—錦州中生代斷陷盆地相鄰［7］。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)結構復雜，斷裂發(fā)育，巖漿活動頻繁而劇烈，大部分巖石遭受變質(zhì)變形作用改造。

區(qū)域出露地層主要有太古界建平群（見圖1），主要有大營子組和瓦子峪組，巖性包括黑云斜長片麻巖、角閃黑云斜長片麻巖等，由于經(jīng)歷了麻粒巖相和角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用，巖體一般呈透鏡狀、條帶狀和不規(guī)則狀，是金礦初始礦源層；元古界地層與大營子組呈角度不整合接觸，主要有高于莊組、大紅峪組和團山子組，巖性以陸相-淺海相沉積碎屑為主；中生界地層主要有白堊系阜新組和孫家灣組，是一套含煤的沼澤相、湖泊相沉積建造；新生界地層主要為第四系全新統(tǒng)與上更新統(tǒng)，與下部新生代以前地層呈不整合接觸。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動頻繁，侵入巖廣泛發(fā)育，出露面積較大，大致可分為4期，分別為鞍山期（新太古代）、燕遼期（古元古代）、華力西期和燕山期［8-9］。巖性以酸性為主，中性次之，多為輝長巖和花崗巖。區(qū)域內(nèi)構造以韌性剪切帶為主，主要有東西向、北東向、北東東向3組韌性剪切帶，褶皺、脆性斷裂次之。礦產(chǎn)以金礦為主，主要分布于燕山期侵入體和太古宇地層接觸帶附近的變質(zhì)雜巖中，受東西向韌性剪切帶控制，大致可分為石英脈型和蝕變巖型2種金礦床。

2 礦床地質(zhì)

礦體賦存于建平群蝕變糜棱巖構造破碎帶內(nèi)，總體呈弧形帶狀展布。礦體受東西向上排山樓—侯其營子大型韌性剪切帶控制，呈似層狀和透鏡狀產(chǎn)出（見圖2），與圍巖呈漸變過渡關系，無明顯界線。礦化范圍廣，產(chǎn)狀穩(wěn)定，連續(xù)性好，礦化均勻，但品位偏低。

礦化帶形成后，遭受F1逆沖推覆斷裂破壞，表現(xiàn)為扇形逆沖推覆特征，斷距由西向東逐漸增大，具體表現(xiàn)為含礦帶頂板白云質(zhì)糜棱巖和含礦帶重復出現(xiàn)且平行分布。以F1逆沖推覆斷裂為界，礦體可大致分為2個礦體群，分別是位于F1逆沖推覆斷裂下盤以T1礦體為核心的礦體群和位于F1逆沖推覆斷裂上盤以T4、T5礦體為核心的礦體群。

礦石可分為原生礦石和氧化礦石2種類型，且以原生礦石為主。依據(jù)礦物成分特點，原生礦石又分為蝕變黑云斜長質(zhì)糜棱巖型和蝕變長英質(zhì)糜棱巖型2種自然類型，二者結構和構造相似，成分差別較大［10-11］。礦石結構以半自形結構、他形粒狀結構為主，偶見壓碎結構、碎裂結構、交代殘留結構、假象結構、鑲邊結構、包含結構、乳滴狀結構等。礦石構造以細脈浸染狀構造為主，條帶狀構造、條紋狀構造次之。礦石的化學成分除Au外，其他組分含量都較低，不同類型礦石化學成分有一定差別，相對而言，蝕變黑云斜長糜棱巖型礦石略富TFe、貧SiO2，蝕變長英質(zhì)糜棱巖型礦石略富SiO2、貧TFe。2種類型原生礦石所含礦物基本一致，以自然金和黃鐵礦為主，黃銅礦、磁鐵礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦次之，方鉛礦、閃鋅礦、毒砂、白鐵礦、輝銅礦等少量。礦區(qū)圍巖蝕變種類繁多，礦床蝕變暈面積巨大，具有明顯的分帶性，主要有面型綠泥石化、鐵白云石化和黃鐵礦-絹云母化3種蝕變帶［12］。

3 深穿透地球化學找礦方法

3.1 方法原理

金的成礦作用離不開有機物參與［13-16］，在使用有機烴類氣體尋找有色、貴金屬礦床時，氣體地球化學指標通常選擇性質(zhì)穩(wěn)定的鏈烷烴同系物，主要有甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷等低分子量鏈烷烴類組分，以及乙烯、丙烯等個別烯烴類組分。它們物理性質(zhì)相似，沸點極低、蒸氣壓極高，并具有很強的揮發(fā)性和穿透能力，可以通過粒間孔隙和微裂隙等通道向上運移至地表，部分被土壤以碳酸包裹相或吸附相等形式固定下來，形成有機烴類氣體地球化學異常。汞為親硫元素，金屬成礦時汞多以自然汞和汞化合物的形式賦存于Pb、Zn、Fe、Mo等硫化物中，該類硫化物易通過氧化還原作用釋放出Hg0和Hg的鹵化物，礦產(chǎn)勘查中通過熱釋法測量土壤中與礦化有關的Hg0和Hg的鹵化物，并通過汞的地球化學特征展開地段含礦性的應用評價工作［17-18］。氡（Rn）在地殼中含量甚微，密度比空氣大，卻有明顯的向上遷移能力。其縱向運移能力遠大于橫向運移能力，正是這種性質(zhì)決定了巖石中的氡氣及其子體可以通過擴散、對流、抽吸等作用沿構造裂隙向地表運移。在近地表巖石、土壤裂隙、孔隙中形成放射性氣暈。金屬礦產(chǎn)的形成和賦存與地質(zhì)構造關系密切，構造為成礦流體提供了運移通道和賦存場所。氡氣測量方法可以通過對土壤中放射性氣暈的測定準確的定位構造，從而為礦床位置的確定提供理論依據(jù)［19-20］。

3.2 工作步驟

1）研究剖面：通過研究礦區(qū)地質(zhì)特征及礦體空間分布規(guī)律，設計了36勘探線、37勘探線剖面。

2）野外工作：在剖面所在地表測線采集土壤地球化學樣品，采樣點距為20 m，地表采樣介質(zhì)以B層（淋積層）或C層（母質(zhì)層）中的細粒物質(zhì)為主，采樣深度一般為30～50 cm。樣品用牛皮紙袋盛放，運輸、加工、測試過程中杜絕人為污染，同時做好記錄工作。

3）室內(nèi)工作：將樣品加工、篩選、測試，烴、汞樣品測試委托中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司油氣化探所油氣化探測試中心完成。

3.3 礦區(qū)深穿透地球化學找礦方法應用

本次研究工作在36勘探線、37勘探線剖面分別采集土壤樣品36件、37件，對所有樣品進行了吸附相態(tài)汞、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、乙烯、丙烯含量測試，汞測試采用熱釋法，溫度為220 ℃，在36勘探線剖面進行了氡氣測量找礦研究。

3.3.1 背景值確定

對離散程度不大的元素，用算術平均值法進行統(tǒng)計計算；對變化較大的元素則采用幾何平均值法。在對各烴類組分和吸附相態(tài)汞數(shù)值進行統(tǒng)計時，先剔除最小值和最大值。排山樓金礦區(qū)烴、汞地球化學特征見表1。

3.3.2 異常特征研究

1）排山樓金礦區(qū)36勘探線剖面甲烷、乙烷、丙烯、正丁烷和汞異常圖見圖3。

由圖3可知：

（1）36勘探線化探剖面15號點附近出現(xiàn)了甲烷單峰式剖面異常，峰值達到22.3 μL/kg，為其背景值（5.16 μL/kg）的4.3倍。乙烷在15號點附近表現(xiàn)為單峰異常，峰值為0.50 μL/kg，為剖面第二高值點。

（2）剖面5～17號點吸附相態(tài)汞剖面為連續(xù)式峰叢高值異常，峰值均在其背景值（5.27 μL/kg）之上，異常中心位于13～14號點。

（3）剖面30號點附近甲烷、乙烷異常均為寬緩單峰，甲烷異常為剖面第二高值，乙烷為剖面最高值點，峰值達0.60 μL/kg。

（4）吸附相態(tài)汞在36勘探線25號點以南出現(xiàn)多峰式異常，異常中心位于25～31號點，連續(xù)出現(xiàn)了剖面第一、第二高值峰。

（5）10～17號點丙烯、正丁烷表現(xiàn)連續(xù)高值異常，并與剖面北部3號點和中部20號點的高值異常形成頂部多峰式剖面異常。

（6）24～32號點丙烯、正丁烷剖面異常呈多峰式，二者異常中心同時位于30號點附近，丙烯峰值達1.63 μL/kg，遠高于其背景值（0.94 μL/kg）；正丁烷最高峰值達0.31 μL/kg，是其背景值（0.16 μL/kg）的2倍。

2）排山樓金礦區(qū)36勘探線剖面氡氣測量異常圖見圖4。

由圖4可知：

（1）氡氣測量剖面在14～15號點附近出現(xiàn)特高值點，氡異常峰值達到13 900 Bq/m3，在異常峰值兩端為剖面氡最低值1 170 Bq/m3。異常曲線形態(tài)為尖窄單峰異常，峰值異常位于破碎帶上方，峰寬同破碎帶寬一致。推測為逆斷裂異常區(qū)。

（2）剖面南端24～32號點出現(xiàn)連續(xù)高值峰叢式異常，異常中心位于25號點附近，指示上述位置有斷裂存在。

3）排山樓金礦區(qū)37勘探線剖面甲烷、乙烷、丙烯、正丁烷和汞異常圖見圖5。

由圖5可知：

（1）37勘探線2～10號點甲烷、乙烷均表現(xiàn)為單峰異常，異常中心位于6號點附近，甲烷峰值59.2 μL/kg是其被背景值（5.16 μL/kg）的11.5倍，乙烷峰值4.82 μL/kg為其背景值（0.75 μL/kg）的6.4倍，兩峰均為該剖面最高值點。

（2）24～33號點甲烷、乙烷表現(xiàn)為單峰式剖面異常，異常中心均位于28號點附近，二者的峰值分別為剖面異常次高值。

（3）2～10號點丙烯為多峰式，該異常兩側高峰值形成丙烯剖面的頂端多峰異常；正丁烷剖面異常出現(xiàn)一尖窄單峰，且異常中心位置與甲烷、乙烷單峰重合。

（4）24～33號點丙烯表現(xiàn)為多峰式剖面異常，且異常強度較高；正丁烷在該區(qū)異常特征與甲烷相似，單峰值（0.37 μL/kg）是其背景值（0.16 μL/kg）的2倍多。

3.4 成礦預測

1）綜上所述，通過對36勘探線剖面烴、汞、氡的異常特征研究可知：剖面上烴、汞、氡高異常區(qū)大體可分為3處，異常中心分別位于北部3號點、中部15號點及南部30號點附近，具體成礦分析如下：

（1）就整條剖面來說，北部區(qū)烴類氣體組分異常強度普遍較低，而氡、汞異常強度中等，推測該區(qū)異常主要由花崗巖與糜棱巖接觸帶所引起。

（2）中部異常區(qū)10～17號點，甲烷為單峰式異常，峰值為剖面最高；吸附相態(tài)汞在該區(qū)表現(xiàn)為多峰式異常，且與北部區(qū)汞異常組合形成頂部多峰式，兩側峰值位于3號、20號點附近。丙烯、正丁烷在10～17號點呈多峰式異常。上述烴、汞組分剖面形態(tài)與已知礦體上方異常特征相似，而氡氣測量剖面在該區(qū)15號點附近出現(xiàn)特高值點，指示附近有斷裂存在，可以為礦體的產(chǎn)出提供賦存空間。此外，出露的黑云斜長質(zhì)糜棱巖是主要賦礦巖石。因此，本次研究將東部礦區(qū)36勘探線化探剖面10～17號點確定為成礦靶區(qū)Ⅰ（見圖6）。

（3）南部異常區(qū)24～32號點，甲烷、乙烷均為單峰式剖面異常，異常中心位于30號點附近；吸附相態(tài)汞在24～34號點出現(xiàn)大范圍多峰異常，尤其是24～31號點有2個剖面高值點；丙烯、正丁烷在該區(qū)也為單峰式異常，異常形態(tài)較為相似，強異常均在30號點左右出現(xiàn)；氡氣剖面在26號點附近出現(xiàn)尖窄單峰式異常，推測可能是存在容礦構造。由此可見，烴、汞、氡在該區(qū)均有異常顯示，異常特征與已知礦體相吻合，最終將36勘探線化探剖面南部24～32號點確定為成礦靶區(qū)Ⅱ。

2）根據(jù)37勘探線剖面甲烷、乙烷、丙烯及正丁烷所表現(xiàn)出的剖面形態(tài)，對排山樓金礦區(qū)西部做如下成礦預測：

（1）2～10號點甲烷、乙烷剖面異常形態(tài)為高值單峰式，丙烯為多峰式剖面異常，正丁烷對應于甲烷單峰位置出現(xiàn)尖窄單峰異常，該區(qū)烴類組分剖面異常明顯。因此，將37勘探線剖面2～10號點確定為成礦靶區(qū)Ⅲ。

（2）24～33號點甲烷、乙烷和正丁烷均為單峰式異常，且異常強度較大，丙烯呈多峰式異常，該區(qū)異常與33～50號點的連續(xù)多峰構成大范圍峰叢，推測24～33號點礦化富集體與45～50號點的已知礦體間隔較近，斷續(xù)分布，從而使兩部分礦體丙烯多峰異常重合，形成大范圍剖面異常。由此確定37勘探線化探剖面24～33號點為成礦靶區(qū)Ⅳ。

4 結 論

1）在排山樓金礦區(qū)36勘探線化探剖面上，10～17號點甲烷、乙烷呈尖窄單峰剖面異常，異常中心位于16號點附近，丙烯、正丁烷呈側向多峰式。24～32號點烴、汞指標均出現(xiàn)高值異常，異常中心位于30號點附近，上述2個地段烴、汞異常特征與已知礦體上方剖面形態(tài)基本吻合。氡氣測量剖面在16號、30號點附近均出現(xiàn)了高值異常，指示了容礦構造的存在。由此可見，36勘探線10～17號點、24～32號點深穿透地球化學剖面異常顯著，為有利成礦靶區(qū)。

2）應用有機烴類氣體和吸附相態(tài)汞地球化學方法在礦區(qū)37勘探線剖面確定2處成礦靶區(qū)，分別位于2～10號點、24～33號點。2～10號點，甲烷、乙烷、正丁烷表現(xiàn)為單峰高值異常，異常中心位于5號點附近，丙烯剖面異常模式為多峰式；24～33號點甲烷、乙烷為單峰異常，正丁烷異常表現(xiàn)為尖窄單峰式，丙烯呈多峰式，上述異常特征與礦區(qū)礦體烴、汞異常模式相吻合。

［參 考 文 獻］

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Application of deep penetration geochemical prospecting method in Paishanlou gold deposit，F(xiàn)uxin，Liaoning

Zhang Kailun1，2，Wen Shouqin1，2，Wang Hui1，2，Zhang Saijie1，2

（1.School of Resources and Civil Engineering，Northeastern University; 2.Key Laboratory of Safety Mining in Deep Metal Mines，Ministry of Education）

Abstract：Panshanlou gold deposit is located in Fuxin，western Liaoning，and is one of the largest mylonite-type gold deposits in China that is currently known to be controlled by ductile shear zones.The mineralization in the Panshanlou gold deposit is found within the ancient Yujianping Group metamorphic mylonite fracture zone.The ore is heavily altered，but has a relatively low grade.Currently，the mine has been in a state of crisis due to years of mining，making it imperative to conduct exploration for replacement resources in order to increase ore reserves and extend the mine's service life.Panshanlou gold deposit has been studied using deep penetration geochemical exploration methods for mineralization prediction.The main methods employed include analysis of hydrocarbon gases，adsorbed phased mercury，and radon gas in different geological settings.2 profiles were established，and a total of 73 soil geochemical samples were collected.Each sample was analyzed for adsorbed phased mercury and 7 organic hydrocarbon gas components.Additionally，radon gas measurements were conducted along 36 exploration lines.The research results indicate that methane，ethane，propylene，n-butane，and adsorbed mercury anomalies in the profiles show a good spatial correlation with the ore bodies.Methane and ethane exhibit single-peak anomalies above the ore bodies，while propylene，n-butane，and adsorbed phased mercury show multi-peak anomalies.Lastly，through comprehensive analysis and comparison of the hydrocarbon and mercury anomaly characteristics，4 prospective mineralization target areas were delineated.

Keywords：Paishanlou gold deposit;deep penetration geochemistry;organic hydrocarbon gas survey;adsorbed phased mercury survey;radon survey

收稿日期：2023-05-08； 修回日期：2023-06-10

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFC0801603）

作者簡介：張凱倫（1998—），男，碩士，從事地球化學研究工作；E-mail：1973524933@qq.com