李世铸，罗先熔，吕天权 ,李雪铭，谢 阳，罗大锋 ,李 星

(1. 贵州金州能矿股份有限公司，贵州兴义 562400;2. 桂林理工大学隐伏矿床预测研究所，广西桂林 541004;3. 桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林 541004;4. 云南驰宏资源勘查开发有限公司，云南曲靖 655000)



云南省会泽县金红矿区土壤热释汞测量对比研究及找矿预测

李世铸1，罗先熔2,3，吕天权1,李雪铭2,3，谢 阳1，罗大锋4,李 星4

(1. 贵州金州能矿股份有限公司，贵州兴义 562400;2. 桂林理工大学隐伏矿床预测研究所，广西桂林 541004;3. 桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西桂林 541004;4. 云南驰宏资源勘查开发有限公司，云南曲靖 655000)

本文通过对标准样品的重量和时间测试实验，在云南会泽县金红铅锌矿区已知剖面开展温度实验，找出土壤热释汞的最佳测试条件，从而排除影响该方法找矿预测的干扰因素，建立一套适合该区土壤热释汞找矿预测的标准方法。利用该方法实验结论，对该区土壤样品做了300℃和650℃两个温度的条件下的平面异常对比，结合该区地质背景分析验证300℃这个温度条件适合于该区土壤样品测试分析，并在此温度条件下对该区进行找矿预测评价。

土壤热释汞 实验对比研究 找矿预测 云南会泽

Li Shi-zhu, Luo Xian-rong, Lv Tian-quan, Li Xue-ming, Xie Yang, Luo Da-feng, Li Xing. Comparison of heat-released mercury survey of soil and ore-search prediction in the Jinhong lead-zinc mine, Huize county, Yunnan Province[J]. Geology and Exploration, 2015, 51(6):1150-1158.

1 引言

利用汞元素进行找矿预测研究开始很早，早在20世纪中叶前苏联地球化学家萨乌科夫通过大量的科学研究预言Hg将是一种良好的指示元素(栾继深等，1981)。汞是一种具有特殊物理、化学性质的元素,为亲硫元素。汞来源于深部,是地球深部脱气作用的产物,也是地慢物质长期分异过程中发生的蒸馏作用的产物。在热液作用过程中以汞单质和汞化合物的形式存在于Cu、Pb、Zn、Mo、Fe等的硫化物中,或伴随挥发性组分扩散、渗滤到岩石和矿物的裂隙或包裹体中,形成汞的原生分散晕。在地下物理条件发生变化的过程中,汞随水蒸气、地下水沿断裂破碎带向地表迁移,而被矿床上方围岩、土壤吸附(董金秀等，2010)。因此,汞气测量是目前在金属矿床寻找上应用最有效的方法之一,壤中汞气异常可作为寻找硫化物矿床的可靠标志(袁承先,2011)。

然而，地质时期是漫长的，在利用该方法进行实际找矿应用中，会受到诸多因素的影响。土壤中的汞的来源是多元的，土壤中汞的含量会受到气候、热液作用、外界物质搬运过程中带来的汞以及人为活动的影响(黄书俊等，1985)。如何准确区分样品中所含的汞哪一部分是与矿体有直接关系的是一个关键性的问题。所以，科学的工作思路是用该方法寻找隐伏矿体的有效途径。在本文中，作者通过不同条件的样品试验，从已知剖面可行性研究着手，排除影响相态汞测量的其他因素，建立一套科学的土壤热释汞寻找隐伏铅锌矿的标准方法，并利用其达到准确的预测未知区隐伏矿体的目的。

2 矿区地质背景

金红铅锌矿所在区域大地构造位置属扬子地台西南缘(Ⅰ级单元)之上扬子台褶带的滇东北台褶束区(图1)，矿区位于矿山厂-金牛厂构造带的北东端，它经历了晋宁、加里东、华力西、印支、燕山、喜山等各期强弱不等的构造运动，长期稳定持续沉降的陆棚浅海环境加上板块构造作用(多是裂谷深断裂活动)，形成本区复杂的地质构造背景(韩润生等，2001)。

图1 金红矿区区域构造体系图(据刘磊等，2012)Fig.1 Schematic diagram of regional tectonic system(after Liu et al.,2012)

金红铅锌矿所在的金红铅锌矿矿区普遍出露元古界震旦系，古生界寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系，新生界第四系地层。测区主要出露地层主要为泥盆系、石炭系、二叠系的灰岩、白云质灰岩及白云岩等。

矿区在区域上分布有雨碌断层、待补断层、鲁纳断层、大菜园断层、麒麟厂断层和矿山厂断层等，并分布有梁子上向斜、水塘子向斜、金居河背斜、二道平向斜、小米落背斜等褶皱构造(刘磊等，2012)。区内车家坪一带发育两个弧形背斜并被SN向的断层切割，背斜径向放射状构造节理发育。岩石地球化学异常与构造节理分布一致，具有等间距性展布的趋势(文美兰等，2004)，显示矿区次级构造节理控矿作用明显。

矿区火山岩为晚二叠世早期的火山岩，即峨眉山玄武岩(P2β)，其为陆相裂隙式喷发(溢)，以溢流式喷发为主，爆发式次之，喷发(溢)具多中心、多裂隙、多旋回特征。海西期火山活动是云南火山活动最为强烈的时期之一，根据玄武岩产出的构造环境，从区域上划分，矿区玄武岩应属滇东岩区。该区峨眉山玄武岩(P2β)可分为四个旋回，矿区范围内于矿区西部出露第三喷发旋回顶部-第四喷发旋回(李家盛等，2005)，约占矿区面积的1/3。

测区内按照相同地质背景区的矿山厂和麒麟厂两个大矿床的成矿特征，认为测区成矿部位为含矿地层摆佐组(C1b)，同时受到次级断裂构造的控制。

3 土壤热释汞对比实验研究

3.1 DMA-80测汞仪

本次实验所使用的仪器是由意大利Milestone Srl(里程碑科学研究实验室)研发的DMA-80测汞仪。其结合了热分解、催化转化、融合和原子吸收分光光度法的技术。其测试原理为：在氧流作用下，石英管内的样品在分解炉中经干燥和高温热分解，产生的气体在催化炉中分解和除杂后，土壤样品中的吸附相态汞和汞单质全部转变为氧化汞蒸气，氧化汞进入金质汞齐化器被还原为元素汞并以金汞形式被选择性捕集，加热金汞释放出所有的汞蒸气单波束，用冷原子吸收法测定汞的含量(图2)。

3.2 土壤样品重量实验

在测量时间和测量温度两个变量保持一定的条件下，分别取同一批土壤样品做相同重量实验:a、样品重量为100mg、样品数量为3～5个；b、样品重量为90mg、样品数量为3～5个；c、样品重量为80mg、样品数量为3～5个。

通过对测试数据对比分析(表1)可以看出，在样品重量相同的情况下，样品测试结果的最大值和最小值之间的相对误差在允许范围内，均合格。但是样品重量不同，所测数据之间数值相差较大，由此看出，样品重量对于实验是有影响的。最大误差对比分析可知，样品重量为100mg时，实验所得数据之间误差最小，本文中以下测试实验样品重量均使用100mg。

图2 DMA-80测汞仪土壤热释汞测试原理图Fig.2 Principle of soil heat release mercury measurement using DMA-80 mercury analyzer

序号样重时间温度(℃)次数测试结果最大误差差110090″26030.676340.690540.686352.0%29090″26030.768810.799060.802844.3%38090″26030.734820.698970.738595.5%

3.3 测试时间实验

相态汞样品测量时间分为四个阶段(仪器规定时间除外)：样品第一次加热时间(T1)，样品第一次保持温度时间(T2)，样品第二次加热时间(T3)，样品第二次保持温度时间(T4)，T1、T2和T3已定，第四次样品加热时间(T4)为脱汞时间。

利用对样品重量实验得出的结论，样品重量保持100mg不变。为了避免温度的变化对样品测试时间产生的影响，本文对测试时间实验进行如下设计(表2)：

我们很难找到合适的时间点和拟合曲线温度点，但是可以先进行实验尝试，把全脱汞上限温度设定为650℃，下限温度设定为200℃，在这两个温度条件下进行不同时间实验，找出一个时间变化而含量不变的时间点，即可得出实验结论。通过12种方法测试得出结果，分别计算出200℃条件下6个数据和650℃条件下6个数据的平均值，利用两个温度下的两组数据分别对两组数据的平均值求取均值误差，找出均值误差最小的数据对应的时间条件，即为测试所需最佳时间。

表2 土壤热释汞样品测试时间实验数据表Table 2 Time test data of samples for measurement of heat-released mercury of soil

对比研究发现， 200℃条件下样品的测试结果平均值为0.704，最小误差为1.5%，对应时间为90″。650℃条件下样品的测试结果平均值为1.365998，最小误差为1.9%，对应时间为90″。综上所述，相态汞测试第四次样品加热时间(T4)所需最佳时间为90″。

3.4 测试温度实验

利用样品重量和测试时间结果，保持样品重量为100mg和测试时间为90″不变。本次实验我们对矿山厂10号矿体上方90测线采集的20个土壤样品进行温度实验，通过不同温度的实验数据对比，找出与已知剖面的已知矿体对应对应最好的曲线，从而确定测试温度。实验设计分为四个阶段：

第一次加热时间为10″，使得温度到达200℃，保持第一次温度保持时间为20″，保持温度180℃；第二次加热时间为60″，升温至260℃，保持第二次温度保持时间为90″，保持温度260℃。根据矿区地质资料，结合土壤热释汞热释温度曲线图(图3)，我们做了220℃、260℃、300℃和全汞温度650℃四个温度条件下的样品测试，得到测试数据如表3所示。

图3 土壤热释汞热释温度曲线图(据游云飞等，1994)Fig. 3 Temperature curves of measurement of heat-released mercury of soil (after You et al.,1994)

4 可行性试验对比分析及汞来源研究

4.1 可行性试验对比分析

利用测试温度实验数据，结合矿山厂10号矿体90测线地质剖面(已工程控制)绘制地质-地化剖面图(图4)。从图中可以看出，4个温度所测出汞的数据曲线都能大致指示出下方的矿体，四个温度测出的汞含量大小大致为220℃<260℃<300℃<650℃。图中1、2、3和4线分别划出热释汞曲线低温到高温的异常下限，可以看出，不同的温度对矿体所指示的清晰度不一样。曲线在矿体上方显示清晰的不对称双峰异常(陈向华等，2002)，指示出工程已控制的矿体起始端AB段和尖灭端CD段的地下埋深，表明矿体在地下的倾伏状态。同时，在EF段各曲线也出现汞异常，由此推断该剖面往地下深部仍然可能存在隐伏矿体。

表3 土壤热释汞样品测试温度实验数据表Table 3 Temperature test data of samples for measurement of heat-released mercury of soil

从热释汞温度曲线图(图3)可知，220℃热释汞成分以HgCl和HgCl2为主，260℃～300℃区间温度热释汞成分以HgS为主，650℃热释汞为全汞(Hg0、Hg1+和Hg2+)。结合地质-地化剖面图分析推断，测区土壤汞含量大小为HgCl和HgCl2

由地质-地化剖面图分析可知，260℃～300℃温度曲线清晰的指示该区地下隐伏矿体的存在。从土壤热释态热释温度曲线图可以看出，260℃～300℃条件下样品热释所释放出来的汞主要有HgS、HgCl和HgO，其中以HgS为主。结合该区地质背景推断，该温度范围内的汞与地下硫化物矿体成矿作用有关(李文博等，2006)。在热液阶段汞多以自然汞和汞化合物形式存在于金属硫化物中，或伴随挥发份扩散，渗滤到岩石、矿物的裂隙或包体中，形成汞的原生分散晕(胡启树，2007)，最终在表生作用条件下达到地表。结合10号矿体90测线地质剖面分析认为，260℃～300℃区间温度所热释的土壤汞为与矿体有关的土壤吸附相态汞，能很好地指示下方矿体的存在，同时也可作为该区重要的找矿标识。

图4 云南省会泽县矿山厂90号测线土壤热释汞地质剖面图Fig. 4 Geologic cross section along survey line No.90 in mine of Huize, Yunnan1-地层界线；2-断裂构造；3-矿体；4-已采矿体；5-钻孔；6-梁山组；7-马坪组；8-威宁组；9-摆佐组；10-大塘组1-stratigraphic boundary;2-fault;3-ore body;4-use up ore body;5-drilling hole;6-Liangshan Formation;7-Maping Formation;8-Weining Forma- tion;9-Baizuo Formation;10-Datang Formation

5 未知区对比研究及找矿预测

金红矿区与矿山厂和麒麟厂矿区所处大地构造位置相同，受相同的地层和大断裂控制成矿，而且矿床类型一致。金红矿区北部为车家坪测区，本次工作在测区内布设了6条剖面，共采集土壤样品256个。对256个土壤样品进行同条件下制样，并分为三批(含存档样品)在不同条件下测试。为了能够更加清晰分析不同的测汞温度对该地区找矿预测的影响，对车家坪测区的样品分别进行了300℃和650℃条件下的重复测试，最后对测区两个不同温度的异常图结合地质条件进行对比研究。

5.1 车家坪测区异常特征对比

将300℃和650℃(对比温度)土壤热释汞(Hg)数据按背景值加上1倍、1.5倍、2倍标准差划分外、中、内带勾绘异常平面图(图5、图6)，300℃异常外带值为5.4ppb，异常中带值为7.4ppb，异常内带值为9.4ppb；650℃异常外带值为8ppb，异常中带值为11.6ppb，异常内带值为15.2ppb。其中650℃异常为对比异常。整体上看来，两个温度的异常图中，异常主要分布在中部、东北部和东南部。两图中异常形态主要为岛弧状及串珠状，从异常强度和规模上看，650℃异常总体比300℃异常大，这是由于在高温条件下样品中所释放出来的汞的含量要高于低温条件下样品中释放出来的汞含量。

通过测区地质背景分析可知，测区找矿重点是与矿山厂和麒麟厂两个大矿床相同成矿背景的含矿地层摆佐组(C1b)以及该区的次级含矿断裂构造(王基华等，1994)。从图5和图6中可以看出：①300℃异常图(图5)中部异常带由5个三级异常呈串珠状组成，均分布在含矿地层摆佐组(C1b)内，有沿着地层延伸分布趋势；650℃异常图(图6)中部异常带由4个三级异常呈串珠状组成，均分布在含矿地层摆佐组(C1b)内。两图中部异常相比较，300℃常规模较大，且在中部多出现一个三级异常，也正是该区地质条件下的重点找矿部位；650℃三级异常规模小，且北部异常较为分散。②测区东北部异常主要以258测线为浓集中心，经过现场实地异常查证，该异常是由约百余年前明清时代的废弃炉渣，炉渣分布区域覆盖258测线尾部异常点，所以该区东北部258测线异常不可靠，疑为假异常。但650℃图(图6)中238测线尾部出现两个三级异常，从地质因素考虑，该处没有矿体存在的可能性，这个条件与300℃图吻合。③测区东南部650℃图(图6)出现五个异常，其中三个异常呈串珠状分布在断裂带上，异常规模中等。300℃图(图5)出现三个异常，规模较小，主要为单点引起异常，分布在断裂右侧。根据测区地质因素分析，该处位于测区背斜左侧，摆佐组(C1b)地层倾向为SE方向，该区地下如果出现矿体，也是在深部，所以异常的规模不会很大。其次，在断裂带上出现的规模中等的串珠状异常也推测为伪异常。

图5 车家坪测区土壤热释汞300℃异常图Fig.5 Anomalies of heat-released mercury in soil under temperature of 300℃ in Chejiaping survey area1-茅口组；2-栖霞组；3-龙潭组；4-马坪组；5-威宁组；6-摆佐组；7-大塘组；8-地质界线；9-断层；10-村庄名称；11-矿化点； 12-测线及编号；13-产状；14-高压线；15-5.4ppb；16-7.4ppb；17-9.4ppb1-Maokou Formation;2-Qixia Formation;3-Longtan Formation;4-Maping Formation;5-Weining Formation;6-Baizuo Formation;7-Datang Formation;8-geological boundary;9-fault;10-village name;11-mineralization point;12-line and number;13-occurrence;14- high-tension line;15-5.4ppb;16-7.4ppb;17-9.4ppb

异

车家坪地区岩石地球化学异常与构造地球化学异常显示：在摆佐组(C1b)地层内，300℃异常和650℃异常套合较好的部位，岩石地球化学异常和构造地球化学异常与其套合较为完整，且异常走向一致(祁昌伟，2010)。

综上所述，在该测区应用汞测量方法找矿过程中，300℃图异常符合该区的地质找矿条件，同时也可以过滤掉其他伪异常，这为测区矿床的定位指出了明确方向。

5.2 车家坪测区找矿预测

对比研究结论可知，260中部异常带是该区的找矿重点。根据异常规模、强度、形态变化与地质条件的吻合程度共圈定了3个找矿靶区，按照找矿潜力大小分三个等级，即Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类(图7)。

Ⅰ类靶区：汞异常强度和规模较大，处在测区中部，与含矿地层摆佐组(C1b)吻合较好，处于该区中部两大断裂之间，与其他化探异常套合较好。异常具有极大的找矿潜力。

Ⅱ类靶区：汞异常强度和规模中等，处在测区南部，含矿地层摆佐组(C1b)尖灭端，在178测线20号测点发现铁矿化，并分布有夹层泥页岩，可做进一步分析研究。

图7 车家坪测区土壤热释找矿靶区预测图Fig.7 Target prediction for Chejiaping survey area based on measurement of heat-released mercury in soil1-茅口组；2-栖霞组；3-龙潭组；4-马坪组；5-威宁组；6-摆佐组；7-大塘组；8-地质界线；9-断层；10-村庄名称；11-测线及编号； 12-产状；13-矿化点；14-高压线1-Maokou Formation;2-Qixia Formation;3-Longtan Formation;4-Maping Formation;5-Weining Formation;6-Baizuo Formation;7-Datang Formation;8-geological boundary;9-fault;10-village name;11-line and number;12-occurrence;13-mineralization point;14-high-tension line

Ⅲ类靶区：汞异常强度和规模中等，处在测区北部，与该区含矿地层摆佐组(C1b)吻合较差，地层被断裂错动，有平行不整合，找矿潜力不大。

6 结论

(1) 利用控制变量法对同一标准样品进行重量实验，将测试数据进行误差分析可知，90mg是样品重量测试的最佳选择。

(2) 在不同温度条件下对标准样品测试时间进行实验，将两组不同温度测试数据进行均值误差分析得出，测试时间90″所对应的均值误差最小，说明该时间条件下实验所得数据最具有代表性。

(3) 90测线已知剖面进行相态汞测量可行性研究表明，每一个温度条件下所测出的汞含量曲线在矿体上方均大致出现明显异常，四个温度测出的汞含量大小大致为220℃<260℃<300℃<650℃，所对应的土壤汞含量大小为HgCl和HgCl2

(4) 结合矿区地质背景，利用相态汞实验结论对车家坪测区开展找矿预测研究。车家坪测区研究表明：300℃异常规模较大区域与该测区中部主要成矿部位吻合较好，而650℃异常在测区中部分布不明显，并在测区NE和SE部出现大范围异常，与地质成矿条件不符。

(5) 通过可行性研究及未知区找矿实践证明，该思路对于相态汞测量法寻找隐伏铅锌矿是有效的。

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Comparison of Heat-released Mercury Survey of Soil and Ore-Search Prediction in the Jinhong Lead-Zinc Mine,Huize County,Yunnan Province

LI Shi-zhu1,LUO Xian-rong2,3,LV Tian-quan1,LI Xue-ming2,3,XIE Yang1,LUO Da-feng4,LI Xing4

(1.GoldStateEnergyandMineralResourceCo.,Ltd.,Xinyi,Guizhou562400;2.InstituteofConcealedMineProspectingofGuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541004;3.MainLaboratoryofGeologyEngineeringCenterofGuangxiofGuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541004;4.HongchiResourcesExplorationandDevelopmentCo.,Ltd.ofYunNan,Qujing,Yunnan655000)

This work presents measurements of standard sample weight and time as well as temperature on the known profile in the Jinhong lead-zinc mine,Huize county,Yunnan Province.The purpose is to find the best test conditions for heat-released mercury of soil,thus to remove the interference factors to ore-search prediction using this method and to establish a set of standard procedures of prospecting suitable for this area.Using the experimental results of this method,the samples from this area are tested at temperatures of 300℃ and 650℃ and the measured anomalies are compared.Then in combination with geologic background,it is verified that the temperature of 300℃ is suitable for the heat-released mercury measurements of soil,and ore-search prediction is made under this temperature condition for the work area.

heat-released mercury measurements of soil,experimental comparative study,ore-search prediction,Huize,Yunnan

2013-12-05；

2015-10-19；[责任编辑]陈伟军。

中国地质调查局项目(编号：12120113101500)和广西隐伏金属矿产勘查重点实验室基金项目(编号：11-031-20)共同资助。

李世铸(1987年-)，男，2014年毕业于桂林理工大学，获硕士学位，主要研究勘查地球化学。E-mail：lishizhu475090119@163.com。

P618.4

A

0495-5331(2015)06-1150-9