陳海龍，肖其鵬，徐質(zhì)彬，楊海燕，梁巨宏，尹大改

(1.湖南省有色地質(zhì)勘查研究院，湖南 長(zhǎng)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

利用淺部成礦信息來發(fā)現(xiàn)深部隱伏礦體(床)，一直是地學(xué)工作者不懈的追求。從地球化學(xué)深部找礦實(shí)踐來看，如何從分布復(fù)雜、無序的地球化學(xué)元素(組分)中提取與深部成礦有關(guān)的信息，來闡明地球化學(xué)異常與深部成礦統(tǒng)一的表征和定位是地球化學(xué)深部找礦評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。研究表明[1]，傳統(tǒng)地球化學(xué)勘查方法因干擾因素多、反映深度淺、異常清晰度低，無法滿足深部勘查的需要；而單一的地球化學(xué)新方法，如地氣測(cè)量、金屬活動(dòng)態(tài)等，由于探測(cè)的信息十分微弱，指示元素的含量水平低，異常背景難以辨析，單憑分析結(jié)果解釋異常，不確定性會(huì)很大；傳統(tǒng)的烴汞測(cè)量雖然能較好地揭示深部成礦信息[2-12]，但由于烴類組分異常存在多解性，對(duì)礦致異常的判斷和礦體空間對(duì)應(yīng)關(guān)系的揭示存在較大的偏差[12]。基于此，筆者根據(jù)前期烴汞疊加暈找礦方法階段性試驗(yàn)成果，為更進(jìn)一步驗(yàn)證該方法在大面積紅層覆蓋區(qū)深部找礦的可行性，在原來“試驗(yàn)”研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)在面積為4.3 km2的紅層覆蓋區(qū)開展烴汞疊加暈深部找礦試驗(yàn)。本文采用烴汞疊加暈研究思路，運(yùn)用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，并賦予其地質(zhì)意義，來研究不同類型烴汞異常特征和異常模式，并推測(cè)深部成礦可能性以及隱伏礦體空間展布特征，大幅度增強(qiáng)土壤地球化學(xué)烴汞異常與深部成礦統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，提高異常解譯的精度。其研究成果不僅有利于該方法的應(yīng)用研究，同時(shí)也為其他礦區(qū)深部找礦提供了支持和借鑒作用。

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，白堊紀(jì)斷陷紅層盆地的南緣，仙鵝抱蛋復(fù)背斜北翼(圖1)，經(jīng)歷了武陵、雪峰、加里東、印支—燕山運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)期的擠壓變形作用，地層發(fā)生較強(qiáng)的變形和變質(zhì)。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。其中，板溪群馬底驛組紫紅色板巖是區(qū)內(nèi)重要的金銻鎢礦賦礦層位，該套地層圍繞仙鵝抱蛋隆起，呈反“S”型展布。

前人對(duì)區(qū)內(nèi)金礦床地球化學(xué)特征及礦床成因等進(jìn)行了詳細(xì)的研究[13-19]，普遍認(rèn)為區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)主要來源于含礦地層，成礦與變質(zhì)作用相關(guān)；其次，有部分研究成果認(rèn)為，區(qū)內(nèi)金成礦物質(zhì)不僅來源于含礦地層, 也來自深部巖漿。尤其是筆者通過對(duì)沃溪礦區(qū)地幔亞熱柱演化—幔枝構(gòu)造—不同成礦地質(zhì)特征—深部流體(巖漿或幔源流體)—不同流體成礦元素演化—地球化學(xué)異常之間的耦合關(guān)系研究[14]，進(jìn)一步論證了沃溪礦床存在兩期大的成礦，第一期發(fā)生在加里東期，主要以W成礦為主，成礦物質(zhì)主要來源于含礦地層，成礦流體以淺表流體為主；第二期發(fā)生在印支—燕山期，主要以Au、Sb成礦為主，成礦物質(zhì)來自深源，成礦流體主要以幔源流體(巖漿熱液)為主的多流體混合及多級(jí)演化的結(jié)果。

紅巖溪礦段為沃溪金礦床的重要組成部分，具有同樣的特征，其礦脈由淺而深分別賦存有V1、V6脈2條工業(yè)礦體(圖2)，其中，V1脈走向近EW，傾向N，礦體沿走向呈扁豆?fàn)?、透鏡狀，單個(gè)礦體長(zhǎng)20～350 m，礦體厚0.20～2.5 m，沿傾向呈板柱狀，傾向延伸180～500 m以上。V6脈為2019年烴汞疊加暈試驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)的含礦脈，其礦體空間展布不明。礦脈均產(chǎn)于板溪群馬底驛組的紫紅色絹云母含鈣質(zhì)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(diǎn)，空間上則受褶皺、層間斷裂和節(jié)理控制。

1—白堊系；2—五強(qiáng)溪組；3—馬底驛組；4—砂礫巖；5—板巖；6—不整合線；7—斷層及編號(hào)；8—礦脈及編號(hào)；9—蝕變巖1—Cretaceous； 2—Wuqiangxi formation；3—Madiyi formation；4—graywacke；5—slate；6—unconformity line；7—fault and number；8—vein and number；9—alterated rock圖2 紅巖溪金礦床131號(hào)勘探線剖面示意Fig.2 Cross section of Line-131 in Hongyanxi Au deposit

2 烴汞疊加暈找礦方法的理論基礎(chǔ)及試驗(yàn)方法

2.1 理論基礎(chǔ)

烴類組分與金屬成礦的關(guān)系研究表明，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(gè)成礦過程都存在烴類組分參與并發(fā)揮重要作用[2-12]，大部分研究成果集中在有機(jī)成因烴類與金屬成礦作用的關(guān)系方面。筆者研究發(fā)現(xiàn)，烴類組分存在有機(jī)成因和無機(jī)成因之分，并且兩者成礦作用存在較大的差異。一般來說，有機(jī)成因的烴類組分來自成巖過程中動(dòng)植物、微生物殘?bào)w腐解。有研究表明[19]，沉積巖中C主要來自海水作用，其含量高于火成巖20倍，但沉積巖經(jīng)變質(zhì)作用后其C的含量并沒有變化，最好的解析是沉積巖在變質(zhì)時(shí)，有機(jī)物早已被氧化或蒸發(fā)掉。邵靖幫等通過對(duì)沃溪礦床未蝕變巖石、鎢礦化蝕變巖石和金銻礦化蝕變巖石的有機(jī)質(zhì)熱解色譜、有機(jī)質(zhì)熱解參數(shù)、有機(jī)質(zhì)成熟度等對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)未蝕變巖石中有機(jī)烴類未經(jīng)復(fù)雜熱液改造，熱穩(wěn)定性較差[20]。因此，有機(jī)成因烴類組分容易被分解就近釋放，并呈分散狀態(tài)，該類烴類組分參與成礦的可能性較少。無機(jī)成因的烴類組分來源于深源流體(幔源流體及巖漿熱液)。大量的研究成果表明[21-28]，幔源流體主要由CO2和H2O或 C、H、O、N、S、堿金屬和F、Cl、P等組成，并含有大量的烴類組分(如烷類、非飽和烴類的烯烴和炔烴類)。地幔流體是一種超臨界流體，超臨界CO2可以通過加H反應(yīng)形成醇類、羧酸類化合物(如甲醇、乙醇、甲酸、乙酸等)[24]；從C和H化學(xué)性質(zhì)來看，H原子半徑小(0.46 ?)，具有較高的電勢(shì)能(13.595電子伏特)與C電離勢(shì)(11.256電子伏特)比較接近，C和H容易形成共價(jià)鍵化合物；電負(fù)性2.15的H能與電負(fù)性較強(qiáng)的C(2.6)形成化合物[29]。這可能是火山氣含有CH4和幔源流體含有大量烴類組分的原因之一。其次，關(guān)于無機(jī)成因的烴類組分，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所彭曉彤研究員團(tuán)隊(duì)與荷蘭研究人員通過高分辨率電子顯微鏡并結(jié)合原位振動(dòng)光譜技術(shù)，發(fā)現(xiàn)水深6 413 m蛇紋巖化橄欖巖中固態(tài)有機(jī)質(zhì)由脂肪族和芳香族化合物組成，但尚未發(fā)現(xiàn)與生物有機(jī)質(zhì)有關(guān)的信息[30]。該類烴類由于經(jīng)過復(fù)雜熱液的改造，熱穩(wěn)定性良好,以烴類絡(luò)合物(螯合物)或烴類衍生物隨熱液運(yùn)用，當(dāng)物理化學(xué)條件改變時(shí)，烴類氣體釋放也比較平緩，形成的烴類異常也比較集中。

關(guān)于汞與金屬成礦關(guān)系的研究，一般將Hg作為找金礦的前緣暈和隱伏斷裂構(gòu)造的指示元素。石油化探中Hg與成油關(guān)系研究相對(duì)較多，涂修元研究表明[33]，Hg同樣存在生物成因Hg和幔源Hg。生物成因氣含汞量低，如人造沼氣含汞量為n×10 ng/m3；幔源Hg含量較高，如火山氣汞一般認(rèn)為來源于上地慢，是幔源汞的一個(gè)證據(jù)，一般為n×1 000～(2～3)×10 000 ng/m3。天然氣一般含汞n×100 ng/m3，在油氣成熟階段的汞的含量最高，并且汞與重?zé)N呈顯著相關(guān)，與油氣一樣，具有活動(dòng)性高、相似的運(yùn)移和聚集條件以及對(duì)溫度和壓力的變化具有相同的效應(yīng)等特點(diǎn)。其次，Hg具有較高的電離勢(shì)(10.43電子伏特)，易于還原為自然汞(直徑3.006×10-10m)，比烴氣中直徑最小的CH4(直徑3.8×10-10m)還要小，且小于水分子的有效直徑(3.2×10-10m)，在水中的溶解度極低，水分子對(duì)其螯合作用力差，運(yùn)移阻力小，同時(shí)，汞具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，具有較強(qiáng)的穿透能力。所以汞不需舍近求遠(yuǎn)，以向上運(yùn)移方式直接穿過蓋層，如果蓋層條件較好，Hg在深源流體形成的礦體中上部形成較好的異常。而烴類隨著分子量的逐漸增大，分子直徑增大，運(yùn)移阻力增大，在礦體尾部形成較好的異常[8]。由于沃溪礦床烴汞具有較好的相關(guān)性，又具有相同的示源性，所以，烴汞結(jié)合來開展地球化學(xué)深部找礦評(píng)價(jià)具有更好的指示意義。

烴汞異常模式研究表明[8]，烴汞異常模式主要有對(duì)偶雙峰式、頂端單峰式、多峰式3大類，以“對(duì)偶雙峰式”居多。前期魚兒山已知礦脈烴汞對(duì)偶雙峰異常模式特征十分明顯[2]，烴汞組分因成礦熱液溫度較高，圍巖受到成礦熱液的高溫烘烤，伴生烴類以及有機(jī)絡(luò)離子將向圍巖低溫區(qū)擴(kuò)散，并在礦體周圍一定距離形成富集，同時(shí)，有機(jī)物受熱后轉(zhuǎn)化生成的烴氣亦向外擴(kuò)散，在剖面上表現(xiàn)有兩種情況，一是礦體產(chǎn)狀較陡或者多條平行礦脈產(chǎn)出，一般表現(xiàn)為多峰異常模式；二是礦體產(chǎn)狀較平緩，由于烴汞地球化學(xué)性質(zhì)的差異，不同烴汞組分形成異常位置存在差異。其次，礦體在中下部地溫也相對(duì)較高，氧逸度較低，具有較好的還原環(huán)境，有利于烴類轉(zhuǎn)化，提供更多的烴氣，因此，異常高值區(qū)偏向于礦體尾部區(qū)域[15-16]，在礦體的頭部和尾部形成對(duì)偶雙峰異常模式。如果深部存在平行礦脈，同樣形成另一個(gè)對(duì)偶雙峰模式，與上部礦體的對(duì)偶雙峰模式形成對(duì)偶雙峰疊加模式。不同礦區(qū)可能存在不同的模式特征，沃溪礦區(qū)魚兒山—紅巖溪段只存在2條含礦脈，礦脈產(chǎn)狀較為平緩，呈雁型排列，形成對(duì)偶雙峰疊加模式的較多。

關(guān)于同生疊加和深源疊加異常的分辨，實(shí)際上屬于地球化學(xué)場(chǎng)的分解。前人運(yùn)用“分形理論”或“多重分形”作了大量的方法應(yīng)用研究工作[34-42]，在應(yīng)用到地球化學(xué)場(chǎng)分解方面，大都停留在對(duì)地球化學(xué)背景場(chǎng)和異常場(chǎng)的研究，而對(duì)不同成礦作用的疊加場(chǎng)的分解研究很少?！胺中卫碚摗敝赋鯷38]，如果某一隨機(jī)過程可以用各種等級(jí)的空間尺度等幾率去描述，那么由該過程形成的物體或產(chǎn)生的現(xiàn)象往往具有分形特征，而“自相似原則”和“迭代生成原則”是分形理論的兩條重要原則。筆者認(rèn)為，就地質(zhì)地球化學(xué)成礦作用而言，一般都存在由幾種隨機(jī)過程(如：成巖作用、變質(zhì)作用、構(gòu)造動(dòng)力、深部巖漿活動(dòng)等)在某些地段(深源疊加不是每個(gè)地段都有)會(huì)形成地球化學(xué)場(chǎng)的疊加。而地球化學(xué)場(chǎng)的“自相似性”與“自相關(guān)性”同樣存在著某種必然聯(lián)系[34]，所以地球化學(xué)場(chǎng)分解應(yīng)把代表不同成礦作用形成的異常結(jié)構(gòu)分離出來，然后以小結(jié)構(gòu)的代表成分，通過對(duì)采用原始測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算成礦元素與其他組分之間的相關(guān)性，以及結(jié)合聚類分析、因子分析來劃分指標(biāo)之間的歸類，并賦予其地質(zhì)意義，來研究異常元素組合特征與不同的成礦作用的耦合關(guān)系，開展深層次的地球化學(xué)評(píng)價(jià)，這對(duì)研究地球化學(xué)成礦過程動(dòng)力學(xué)、成礦地質(zhì)作用、礦床形成過程、成礦環(huán)境、成礦階段等都將產(chǎn)生積極促進(jìn)作用。

前期烴汞疊加暈法深部找礦應(yīng)用試驗(yàn)表明[1]，沃溪礦區(qū)土壤地球化學(xué)疊加場(chǎng)存在同生疊加場(chǎng)和深源疊加場(chǎng), 同生疊加場(chǎng)反映區(qū)域變質(zhì)或者動(dòng)力變質(zhì)作用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深源成礦熱液帶來成礦物質(zhì)的疊加，深部找礦潛力較??；深源疊加場(chǎng)反映深源含礦熱液帶來成礦物質(zhì)疊加形成的異常，是對(duì)同生疊加場(chǎng)的再次疊加，由于深源流體帶來大量的成礦物質(zhì)疊加，深部找礦潛力大；其烴汞綜合異常模式主要以對(duì)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(duì)低值區(qū)對(duì)應(yīng)為礦脈，如果在低值區(qū)內(nèi)出現(xiàn)成礦元素和烴類組分異常峰，表明由深部平行盲脈疊加造成。由于克服了傳統(tǒng)的烴汞測(cè)量和構(gòu)造疊加暈法單一方法的不足，提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，取得了良好的深部找礦效果。

2.2 工作方法及樣品加工測(cè)試

采用160 m×20 m不規(guī)則化探測(cè)網(wǎng)布設(shè)15條土壤剖面(圖9)，采集B層(或C層)土壤樣品。烴汞類樣品全部在陰涼通風(fēng)室內(nèi)晾干，手工碎樣，全部過孔徑為-40目篩混勻，縮分后取不小于160 g樣重，采用無污染研磨加工至-200目。分別采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(Au)、原子熒光光譜(As、Sb、Bi)、電感耦合等離子體質(zhì)譜(W、Mo)、氣相色譜(甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯)、測(cè)汞儀(熱釋汞)等測(cè)試方法分析上述16個(gè)指標(biāo)。

2.3 室內(nèi)數(shù)據(jù)處理及綜合研究

2) 以每一條剖面為研究單元，對(duì)15條土壤剖面樣品中12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行多元數(shù)據(jù)處理，開展同生疊加異常和深源疊加異常分類研究。

3) 對(duì)15條土壤剖面分別研究了成礦元素與烴汞異常特征、異常結(jié)構(gòu)和空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立每一條剖面烴汞綜合異常模式。

4) 將每一條地球化學(xué)剖面中對(duì)偶雙峰異常模式的頭部和尾部異常峰分別投影到平面等值線圖上，總結(jié)頭部和尾部異常峰分布規(guī)律，開展地球化學(xué)深部找礦綜合評(píng)價(jià)。

3 烴汞疊加異常特征

3.1 異常分類特征

利用SPSS軟件計(jì)算15條土壤剖面樣品中Au、W、Sb、As、Mo、Bi、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯、Hg等16個(gè)變量之間的相關(guān)系數(shù)，并將相關(guān)分析與已知礦體上方土壤相關(guān)系數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)合R型聚類分析和因子分析研究結(jié)果，確定紅巖溪礦段紅層土壤烴汞疊加異?？蓜澐謨纱箢?表1)。

表1 異常分類特征Table 1 Anomaly classification features

3.1.1 相關(guān)分析

表2表明，T4線土壤中Au與烴汞(無論濾波和不進(jìn)行濾波)相關(guān)性均較差，說明該區(qū)段土壤Au、W與烴汞組分關(guān)系不密切，Au、W與烴汞不具同源性。而Au與W、Sb、As、Mo、Bi相關(guān)系數(shù)在0.2以下，呈不顯著相關(guān)，W與Sb、As、Bi相關(guān)性較好，W的成礦集中在加里東期，成礦流體以變質(zhì)熱液為主。

表2 T4線土壤各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Relevant parameters of indicators in soil of T4 line

表3表明， Au、W與烴汞相關(guān)性較好，Hg與Au、W相關(guān)性較差，但濾波后Au的相關(guān)性較好(0.26)，而W的相關(guān)性較差(0.06)，說明該區(qū)段土壤Au與烴汞具有同源性。

表3 T8線土壤各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 3 Relevant parameters ofindicators in soil of T8 line

3.1.2 R型聚類分析

圖3表明，T4線土壤中元素(組分)分為2組，Au單獨(dú)為一組；而Sb、W、As、Mo、Bi、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯、Hg為一組。相關(guān)分析表明，T4線Au、W與烴汞相關(guān)性均較差，說明烴汞參與Au、W的成礦作用程度較低；W與Sb、As、Bi相關(guān)性較好，說明Sb、As、Bi參與W的成礦；而Au單獨(dú)一組顯示出其成礦作用比較弱。烴汞為同生疊加特征較明顯。

圖4表明，T8線土壤中元素(組分)分為2組，Au、 Sb、W、As、Mo、Bi、Hg為一組，而甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯為一組。Au、W與烴相關(guān)性良好，說明參烴類組分與Au、W的成礦作用；Hg與Au相關(guān)性較好，與W相關(guān)性較差，說明Hg參與Au的成礦，參與W的成礦程度較低。烴汞為深源疊加特征較明顯。

圖3 T4線R聚類分析譜系 圖4 T8線R聚類分析譜系Fig.3 General graph of R-type cluster analysis of T4 Fig.4 General graph of R-type cluster analysis of T8

紅巖溪礦段T4線和T8線土壤元素(組分)聚類分析表明，地球化學(xué)異常存在兩類不同成礦作用的疊加，指示出找礦意義的不同。

3.1.3 因子分析

孟憲偉等指出[33]，不同的地質(zhì)作用必定形成獨(dú)特元素組合形式，而某特定的元素組合形式能夠反映地球化學(xué)作用的特定環(huán)境。因子分析能夠歸納和提煉元素的組合，通過元素組合的成因?qū)傩钥梢酝茢嗪徒忉尩刭|(zhì)成因和地球化學(xué)作用過程。

表4表明，T4線代表其成礦作用的因子有2個(gè)，即F1、F2。其中F1代表的元素組合為甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯組合，為礦化劑組分因子；F2元素組合為W、Sb、As、Mo、Bi組合，代表以W為主要成礦元素的成礦作用因子組合。T8線代表其成礦作用的因子有3個(gè)，即F1、F2、F3。其中F1代表的元素組合為甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、乙烯、丙烯組合，為礦化劑組分因子；F2元素組合為Mo、Sb、Au、Bi組合，表明為以Au為主要成礦元素的成礦作用因子組合；F3元素組合為W、As為組合，代表以W為主要成礦元素的成礦作用因子組合，結(jié)合相關(guān)分析和聚類分析結(jié)果，顯示出良好的兩期疊加成礦的特征。

表4 因子分析結(jié)果Table 4 Factor analysis results

3.2 烴汞疊加異常剖面特征

3.2.1 深源疊加異常

以T8線為代表，其土壤烴汞異常分布、異常結(jié)構(gòu)和空間對(duì)應(yīng)關(guān)系研究表明(圖5)，Au與烴類、汞形成了4個(gè)較好的綜合異常，即AS1、AS2、AS3、AS4。其中， AS1為淺表綜合異常，成礦元素Au、Sb、W和伴生元素As、Mo、Bi等異常發(fā)育良好(Au峰值462×10-9)，而烴類組分異常低于異常下限值，Hg異常良好(峰值395×10-9)；AS2為中深部綜合異常，Au相對(duì)較好(峰值16.6×10-9)，烴類組分中C1、C2、C3異常良好(為異常下限1～2倍)，Hg異常良好，異常峰值541×10-9；AS3綜合異常Au、Hg異常一般，重?zé)NC2、C3較好(為異常下限1～2倍)，C1相對(duì)低；AS4綜合異常Hg異常一般，烴類(C1、C2、C3)異常良好(為異常下限2～4倍)，由于礦脈埋藏較深，成礦元素和伴生元素?zé)o異常。

1—白堊系；2—五強(qiáng)溪組；3—馬底驛組；4—板巖；5—砂礫巖；6—不整合接觸界線；7—實(shí)、推測(cè)斷層及編號(hào)；8—實(shí)、推測(cè)蝕變帶及編號(hào)；9—礦脈及編號(hào)；10—品位(10-6)/厚度(m)；11—甲烷；12—乙烷和丙烷；13—異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷；14—乙烯；15—丙烯 1—Cretaceous；2—Wuqiangxi Formation；3—Madiyi Formation；4—slate；5—glutenite；6—unconformity contact boundary；7—actual and inferred faults and numbers；8—actual and inferred alteration zone and number；9—orevein and number；10—grade(10-6)/thickness(m)；11—methane；12—ethane and propane；13—isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane；14—ethylene；15—acrylic圖5 紅巖溪礦段T8線地球化學(xué)剖面Fig.5 Geochemical section of T8 line in Hongyanxi ore-block

烴類異常結(jié)構(gòu)和空間分布表明：AS1與AS3異常具有相同結(jié)構(gòu)，AS3異常烴類組分含量明顯高于AS1異常，而Hg異常峰值低于AS1異常，呈對(duì)偶雙峰異常模式，控制V1脈的產(chǎn)出。在AS1與AS3兩峰值之間的相對(duì)低值區(qū)出現(xiàn)AS2異常與AS4異常，兩者具有相同的異常結(jié)構(gòu)，AS4異常烴類組分含量明顯高于AS2異常，而Hg異常峰低于AS2異常，AS2異常為頭部特征，AS4為尾部異常，形成另一個(gè)對(duì)偶雙峰異常模式，推測(cè)控制V6脈產(chǎn)出，顯示出兩峰低值區(qū)具有較好的找礦前景。

3.2.2 同生疊加異常

以T4線為代表，其土壤烴汞異常分布、異常結(jié)構(gòu)和空間對(duì)應(yīng)關(guān)系研究表明(圖6)，Au和烴汞類組分形成3個(gè)較好的綜合異常，即AS1、AS2、AS3。其中，AS1為礦脈淺表綜合異常，烴類(C1、C2、C3)、Au、Sb、Hg異常發(fā)育良好，Hg連續(xù)性較差； AS2綜合異常烴類(C1、C2、C3、C4、C5)均高于異常下限值,其中烴類、Hg異常發(fā)育良好，Au、Sb異常一般；AS3綜合異常具有多峰異常組合特征，范圍大，烴類異常強(qiáng)度較強(qiáng),均高于異常下限值1～8倍，Hg異常雖然連續(xù)性差，但異常峰值較高(533×10-9)，Au無異常,Sb相對(duì)較好。

1—白堊系；2—五強(qiáng)溪組；3—馬底驛組中段；4—板巖；5—砂質(zhì)板巖；6—砂礫巖；7—不整合接觸界線；8—實(shí)、推測(cè)斷層及編號(hào)；9—實(shí)、推測(cè)蝕變帶及編號(hào)；10—礦脈及編號(hào)；11—品位(10-6)/厚度(m)；12—甲烷；13—乙烷和丙烷；14—異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷；15—乙烯；16—丙烯 1—Cretaceous；2—Wuqiangxi formation；3—middle section of Madiyi formation；4—slate；5—sandy slate；6—glutenite；7—unconformity contact boundary；8—actual and inferred faults and numbers；9—actual and inferred alteration zone and number；10—orevein and number；11—grade(10-6)/thickness (m)；12—methane；13—ethane and propane；14—isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane；15—ethylene；16—acrylic圖6 紅巖溪礦段T4線地球化學(xué)剖面Fig.6 Geochemical profile of T4 line in Hongyanxi ore-block

從T4線所圈定的3個(gè)烴汞綜合異常的分布和單個(gè)異常結(jié)構(gòu)來看，AS1、AS2與V1脈對(duì)應(yīng)較好，具有對(duì)偶雙峰異常模式特點(diǎn)；AS3呈多峰式異常模式，往北情況不明。從地球化學(xué)場(chǎng)的觀點(diǎn)考慮，AS1、AS2、AS3的劃分并不十分嚴(yán)謹(jǐn)，又存在分散異常的特征，考慮該區(qū)段Au與烴汞相關(guān)性較差，結(jié)合聚類分析和因子分析結(jié)果，深源帶來的成礦物質(zhì)有限，深部找礦潛力較小，但不排除AS3以北深部找礦潛力。

3.3 烴汞異常平面分布特征及成礦預(yù)測(cè)

3.3.1 平面分布特征

圖7表明，烴類(C1、C2、C3、C4、C5)高值和低值異常區(qū)其形態(tài)和產(chǎn)出位置套合良好，高值區(qū)集中分布在測(cè)區(qū)中部，呈馬蹄狀；Hg異常高值區(qū)與烴汞低值區(qū)套合良好，形成“鑲坎式”套合結(jié)構(gòu)，而成礦元素Au異常表現(xiàn)規(guī)律性較差，在測(cè)區(qū)東部Au異常分布在烴類組分低值區(qū)，中西部Au異常分布在烴類異常場(chǎng)高值區(qū)。測(cè)區(qū)內(nèi)東部、中部、西部烴類組分異常形成3條明顯低值帶，呈NE和近SN向展布，并與測(cè)區(qū)南部烴類低值區(qū)連成一片，根據(jù)烴汞異常形成機(jī)理[10-13]，在平面上一般在礦體周邊形成“暈圈異?！?，在剖面上表現(xiàn)為“對(duì)偶雙峰異常模式”，頭部和尾部異常峰分別控制礦體頭部和尾部產(chǎn)出位置，低值區(qū)為礦體。

3.3.2 烴汞綜合異常及成礦預(yù)測(cè)

通過對(duì)每一條剖面中烴汞綜合異常與礦脈空間對(duì)應(yīng)關(guān)系研究，將控制不同礦脈的頭部和尾部異常峰投影到平面等值線圖上，根據(jù)同一條礦脈頭部和尾部異常分布規(guī)律，圈定4條找礦潛力較好的重要靶區(qū)(圖8)，編號(hào)為預(yù)1、預(yù)2、預(yù)3、預(yù)4，其中，預(yù)1為魚兒山已知礦區(qū)V6盲脈對(duì)偶雙峰模式對(duì)應(yīng)區(qū)，預(yù)4為已知礦區(qū)V1脈對(duì)偶雙峰異常模式對(duì)應(yīng)區(qū)，與開采情況吻合良好,預(yù)2和預(yù)3分別產(chǎn)于測(cè)區(qū)白堊系與板溪群不整合面附近東西兩側(cè)白堊系紅層中，沿不整合面呈NE向展布，均為烴汞綜合異常低值區(qū)與剖面圖中V6盲脈對(duì)偶雙峰模式對(duì)應(yīng)區(qū)，該區(qū)成礦元素與烴汞相關(guān)性較好，推測(cè)為V6脈成礦重要靶區(qū)。預(yù)2區(qū)T4和T6線為同生疊加異常區(qū)，考慮到AS2和AS3為多峰異常峰值位置，兩峰值之間存在相對(duì)低值區(qū)，不排除存在深源疊加可能，加之T2線AS3和AS4對(duì)偶模式的存在，推測(cè)可能存在深部找礦的潛力。預(yù)3區(qū)多峰異常均存在同樣的考慮。

4 工程驗(yàn)證與探討

4.1 工程驗(yàn)證

重點(diǎn)對(duì)預(yù)2區(qū)深源疊加異常(圖8)開展鉆探工程驗(yàn)證，分別在T6～T14線共施工了11個(gè)鉆孔，其中8個(gè)見礦孔，從見礦孔的分布來看，顯示出不僅僅與V6脈對(duì)偶雙峰異常模式對(duì)應(yīng)良好，而且礦脈的側(cè)伏方向呈NE向，與預(yù)2區(qū)礦脈展布方向十分吻合。

在同生疊加異常區(qū)，在T6線施工一個(gè)鉆孔ZK11501，在標(biāo)高-570 m左右礦脈厚5.03 m，Au品位0.16 g/t；T4線-450中段揭露(圖6)，礦脈厚 5.56 m，Au品位0.63 g/t。

預(yù)1區(qū)為魚兒山V6脈已知采礦區(qū)，其東部79線～73線為本次探邊掃盲布設(shè)，79線在AS2(V6脈頭部)深部-550中段揭露礦脈厚2～6 m、EW走向長(zhǎng)100余m，Au平均品位2.2 g/t；83線和87線是V6脈目前主采區(qū),新開拓的-475 m、-500 m、-525 m、-550 m 4個(gè)中段V6脈傾向延伸非常穩(wěn)定，與前期預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

以上工程驗(yàn)證表明，同生疊加異常為無礦段，深源疊加異常為有礦段，傾向上對(duì)偶雙峰模式控制區(qū)為有礦段，反之，為無礦段，V6脈金礦體呈NE方向側(cè)伏的特點(diǎn)。

4.2 分析與探討

紅巖溪礦段烴汞疊加暈存在同生疊加和深源疊加異常，根據(jù)烴汞疊加暈找礦方法的基礎(chǔ)理論表明，同生疊加異常中烴類組分一般來源有機(jī)成因，烴類組分未經(jīng)復(fù)雜熱液改造，熱穩(wěn)定性較差[20]，容易被分解就近釋放，形成的烴類異常強(qiáng)度相對(duì)較弱，呈分散狀態(tài)，由于缺乏深部流體帶來成礦物質(zhì)的疊加，其找礦潛力較差；深源疊加異常中烴汞來源于深源流體，烴類組分經(jīng)復(fù)雜熱液改造，熱穩(wěn)定性較高[20]，隨熱液遷移，形成的異常強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)，中心比較突出，深部找礦潛力較大，在剖面圖上表現(xiàn)出頭部和尾部異?？刂频V體產(chǎn)出位置形成對(duì)偶雙峰異常模式，在平面上表現(xiàn)為兩個(gè)烴汞異常高值區(qū)夾持的低值異常區(qū)為礦體產(chǎn)出部位。通過將每條剖面不同“對(duì)偶雙峰異常模式”中頭部和尾部異常投影到烴汞等值線平面圖上進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，推測(cè)圖8中預(yù)1、預(yù)2、預(yù)3為最有利的成礦區(qū)，預(yù)1、預(yù)2和預(yù)3異常區(qū)的南部與預(yù)4異常區(qū)存在重疊現(xiàn)象，表明V1脈下部存在盲脈可能。通過上述預(yù)1和預(yù)2工程驗(yàn)證，取得了良好的相應(yīng)預(yù)測(cè)效果，并表現(xiàn)出在礦脈走向上，同生疊加異常為無礦段，深源疊加異常為有礦段；在礦脈傾向上，對(duì)偶雙峰異常模式控制礦體產(chǎn)出位置為有礦段，反之，為無礦段；在平面圖上，由對(duì)偶雙峰異常模式中頭部和尾部異常形成的環(huán)帶異常的展布方向，為礦體側(cè)伏方向；不同環(huán)帶異常疊加，說明深部有平行盲脈產(chǎn)出。

5 結(jié)論

1)研究區(qū)內(nèi)土壤烴類組分地球化學(xué)疊加場(chǎng)存在同生疊加和深源疊加異常2大類。同生疊加異常反映的是淺部流體萃取含礦地層帶來成礦物質(zhì)疊加形成的異常，其烴汞組分以生物成因?yàn)橹?，深部找礦潛力較差；深源疊加異常反映的是深源流體帶來成礦物質(zhì)的疊加形成異常，烴類組分以無機(jī)成因?yàn)橹鳎畈空业V潛力較大。

2)烴類組分中輕烴(C1)和汞高值含量主要分布于礦體頭部上方，礦體下部或尾部重?zé)N(C2、C3)異常強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)。深源成礦活動(dòng)均會(huì)形成一個(gè)完整的對(duì)偶雙峰異常模式，在剖面上表現(xiàn)出頭部和尾部異常峰控制礦體產(chǎn)出位置；在平面上，烴類組分異常表現(xiàn)為環(huán)帶狀特點(diǎn)，2條平行礦脈在平面圖上表現(xiàn)為不同環(huán)帶的疊加。

3)工程驗(yàn)證表明，同生疊加異常為無礦段，深源疊加異常為有礦段；在礦脈傾向上，對(duì)偶雙峰異常模式控制礦體產(chǎn)出位置為有礦段，反之，為無礦段；在平面圖上，由對(duì)偶雙峰異常模式中頭部和尾部異常形成的環(huán)帶異常的展布方向，為礦體側(cè)伏方向；不同環(huán)帶異常疊加，說明深部有平行盲脈產(chǎn)出。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，在白堊系紅層覆蓋特殊景觀區(qū)開展深部找礦，烴汞疊加暈法提供了“多成因礦床—疊加成礦—多元地球化學(xué)信息提出方法—地球化學(xué)異常與礦體空間對(duì)應(yīng)關(guān)系等”新的研究思路和方法，為其他礦區(qū)深部找礦提供了借鑒。同時(shí)，對(duì)加深地球化學(xué)深部找礦預(yù)測(cè)的方法研究起到拋磚引玉的作用。

致謝：論文編寫得到中南大學(xué)戴塔根教授、外審專家和編輯部老師的悉心指導(dǎo)，辰州礦業(yè)張偉偉、鄭伯仁、王敏、林威、鄒定堯等在野外作業(yè)中提供幫助，一并致謝！