张凯伦　温守钦　汪徽　张赛杰

摘要：排山楼金矿床位于辽宁阜新，是目前中国发现最大的受韧性剪切带控制的糜棱岩型金矿床之一。矿体赋存于太古宇建平群蚀变糜棱岩破碎带内，矿石蚀变强烈，品位偏低。目前，该矿床经多年开采已步入危机矿山行列，迫切需要开展接替资源勘查工作，增加矿石储量，延长服务年限。应用深穿透地球化学找矿方法对排山楼金矿床进行成矿预测研究，主要包括有机烃类气体测量、吸附相态汞测量和氡气测量地球化学方法。通过布设2条剖面，采集土壤地球化学样品73件，每件样品分析测试吸附相态汞及7种有机烃类气体组分，并对36勘探线开展氡气测量研究。研究结果表明，甲烷、乙烷、丙烯、正丁烷和吸附相态汞剖面异常与矿体均有较好的空间对应关系，甲烷、乙烷在矿体上方呈单峰式剖面异常；丙烯、正丁烷和吸附相态汞为多峰式异常。最后，通过对烃、汞剖面异常特征的综合对比分析，圈定出4处成矿靶区。

关键词：排山楼金矿床；深穿透地球化学；有机烃类气体测量；吸附相态汞测量；氡气测量

中图分类号：TD15 P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2023）09-0111-06doi：10.11792/hj20230917

引 言

矿产资源是人类生存和发展的物质基础，其稳定供给是社会经济发展的前提保障。中国幅员辽阔、成矿地质条件优越、矿产丰富，却依然面临着日益严峻的资源紧缺问题。目前，解决矿业资源危机问题主要从2个方向入手：一是增加基础地质工作投入，发现新的矿产地、建设新矿山；二是加大危机矿山的地质勘查力度，增加后备资源储量，延长服务年限［1］。

地球化学找矿方法作为地质找矿中一种不可或缺的方法手段，在危机矿山接替资源勘查中发挥着不可替代的作用。为满足危机矿山的勘查需要，在原生晕、次生晕、水系沉积物等传统勘查地球化学方法［2］应用基础之上，化探工作者开展了多种新方法、新技术的找矿效果应用研究，并且取得了显著的成效。深穿透地球化学找矿方法［3］（Deep Penetration Exploration Geochemistry）为诸多有效的新地球化学找矿方法之一，这种勘查地球化学理论与方法主要由生物地球化学测量、地下水地球化学测量、地下气体地球化学测量等非传统地球化学找矿方法组成［4-9］。

本文研究对象排山楼金矿床是一座危機矿山，位于辽宁阜新，由阜新蒙古族自治县新民镇和国华镇共同管辖。

由于基础地质工作投入不足、地质勘探与科研性资料共享较差等原因，排山楼金矿床主矿脉的平行脉、分支脉多未得到控制，并且矿区边部及深部矿体勘探工作极度欠缺，从而极大限制了寻找接替资源。本文主要采用深穿透地球化学找矿方法对排山楼金矿床进行找矿研究工作，深穿透地球化学找矿方法包括有机烃类气体测量、吸附相态汞测量和氡气测量。运用测量所得异常空间分布规律和矿体所在剖面异常特征研究成果，对矿区边部及深部进行成矿预测研究，圈定成矿靶区，为探矿工程布置提供指导，也为同类型金矿床勘查的地球化学方法选择提供参考依据。

1 地质背景

排山楼金矿床大地构造位置位于华北板块北缘的北镇凸起西缘，与阜新—锦州中生代断陷盆地相邻［7］。区域内地质结构复杂，断裂发育，岩浆活动频繁而剧烈，大部分岩石遭受变质变形作用改造。

区域出露地层主要有太古界建平群（见图1），主要有大营子组和瓦子峪组，岩性包括黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩等，由于经历了麻粒岩相和角闪岩相的区域变质作用，岩体一般呈透镜状、条带状和不规则状，是金矿初始矿源层；元古界地层与大营子组呈角度不整合接触，主要有高于庄组、大红峪组和团山子组，岩性以陆相-浅海相沉积碎屑为主；中生界地层主要有白垩系阜新组和孙家湾组，是一套含煤的沼泽相、湖泊相沉积建造；新生界地层主要为第四系全新统与上更新统，与下部新生代以前地层呈不整合接触。

区域内岩浆活动频繁，侵入岩广泛发育，出露面积较大，大致可分为4期，分别为鞍山期（新太古代）、燕辽期（古元古代）、华力西期和燕山期［8-9］。岩性以酸性为主，中性次之，多为辉长岩和花岗岩。区域内构造以韧性剪切带为主，主要有东西向、北东向、北东东向3组韧性剪切带，褶皱、脆性断裂次之。矿产以金矿为主，主要分布于燕山期侵入体和太古宇地层接触带附近的变质杂岩中，受东西向韧性剪切带控制，大致可分为石英脉型和蚀变岩型2种金矿床。

2 矿床地质

矿体赋存于建平群蚀变糜棱岩构造破碎带内，总体呈弧形带状展布。矿体受东西向上排山楼—侯其营子大型韧性剪切带控制，呈似层状和透镜状产出（见图2），与围岩呈渐变过渡关系，无明显界线。矿化范围广，产状稳定，连续性好，矿化均匀，但品位偏低。

矿化带形成后，遭受F1逆冲推覆断裂破坏，表现为扇形逆冲推覆特征，断距由西向东逐渐增大，具体表现为含矿带顶板白云质糜棱岩和含矿带重复出现且平行分布。以F1逆冲推覆断裂为界，矿体可大致分为2个矿体群，分别是位于F1逆冲推覆断裂下盘以T1矿体为核心的矿体群和位于F1逆冲推覆断裂上盘以T4、T5矿体为核心的矿体群。

矿石可分为原生矿石和氧化矿石2种类型，且以原生矿石为主。依据矿物成分特点，原生矿石又分为蚀变黑云斜长质糜棱岩型和蚀变长英质糜棱岩型2种自然类型，二者结构和构造相似，成分差别较大［10-11］。矿石结构以半自形结构、他形粒状结构为主，偶见压碎结构、碎裂结构、交代残留结构、假象结构、镶边结构、包含结构、乳滴状结构等。矿石构造以细脉浸染状构造为主，条带状构造、条纹状构造次之。矿石的化学成分除Au外，其他组分含量都较低，不同类型矿石化学成分有一定差别，相对而言，蚀变黑云斜长糜棱岩型矿石略富TFe、贫SiO2，蚀变长英质糜棱岩型矿石略富SiO2、贫TFe。2种类型原生矿石所含矿物基本一致，以自然金和黄铁矿为主，黄铜矿、磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿次之，方铅矿、闪锌矿、毒砂、白铁矿、辉铜矿等少量。矿区围岩蚀变种类繁多，矿床蚀变晕面积巨大，具有明显的分带性，主要有面型绿泥石化、铁白云石化和黄铁矿-绢云母化3种蚀变带［12］。

3 深穿透地球化学找矿方法

3.1 方法原理

金的成矿作用离不开有机物参与［13-16］，在使用有机烃类气体寻找有色、贵金属矿床时，气体地球化学指标通常选择性质稳定的链烷烃同系物，主要有甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等低分子量链烷烃类组分，以及乙烯、丙烯等个别烯烃类组分。它们物理性质相似，沸点极低、蒸气压极高，并具有很强的挥发性和穿透能力，可以通过粒间孔隙和微裂隙等通道向上运移至地表，部分被土壤以碳酸包裹相或吸附相等形式固定下来，形成有机烃类气体地球化学异常。汞为亲硫元素，金属成矿时汞多以自然汞和汞化合物的形式赋存于Pb、Zn、Fe、Mo等硫化物中，该类硫化物易通过氧化还原作用释放出Hg0和Hg的卤化物，矿产勘查中通过热释法测量土壤中与矿化有关的Hg0和Hg的卤化物，并通过汞的地球化学特征展开地段含矿性的应用评价工作［17-18］。氡（Rn）在地壳中含量甚微，密度比空气大，却有明显的向上迁移能力。其纵向运移能力远大于横向运移能力，正是这种性质决定了岩石中的氡气及其子体可以通过扩散、对流、抽吸等作用沿构造裂隙向地表运移。在近地表岩石、土壤裂隙、孔隙中形成放射性气晕。金属矿产的形成和赋存與地质构造关系密切，构造为成矿流体提供了运移通道和赋存场所。氡气测量方法可以通过对土壤中放射性气晕的测定准确的定位构造，从而为矿床位置的确定提供理论依据［19-20］。

3.2 工作步骤

1）研究剖面：通过研究矿区地质特征及矿体空间分布规律，设计了36勘探线、37勘探线剖面。

2）野外工作：在剖面所在地表测线采集土壤地球化学样品，采样点距为20 m，地表采样介质以B层（淋积层）或C层（母质层）中的细粒物质为主，采样深度一般为30～50 cm。样品用牛皮纸袋盛放，运输、加工、测试过程中杜绝人为污染，同时做好记录工作。

3）室内工作：将样品加工、筛选、测试，烃、汞样品测试委托中国有色桂林矿产地质研究院有限公司油气化探所油气化探测试中心完成。

3.3 矿区深穿透地球化学找矿方法应用

本次研究工作在36勘探线、37勘探线剖面分别采集土壤样品36件、37件，对所有样品进行了吸附相态汞、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯含量测试，汞测试采用热释法，温度为220 ℃，在36勘探线剖面进行了氡气测量找矿研究。

3.3.1 背景值确定

对离散程度不大的元素，用算术平均值法进行统计计算；对变化较大的元素则采用几何平均值法。在对各烃类组分和吸附相态汞数值进行统计时，先剔除最小值和最大值。排山楼金矿区烃、汞地球化学特征见表1。

3.3.2 异常特征研究

1）排山楼金矿区36勘探线剖面甲烷、乙烷、丙烯、正丁烷和汞异常图见图3。

由图3可知：

（1）36勘探线化探剖面15号点附近出现了甲烷单峰式剖面异常，峰值达到22.3 μL/kg，为其背景值（5.16 μL/kg）的4.3倍。乙烷在15号点附近表现为单峰异常，峰值为0.50 μL/kg，为剖面第二高值点。

（2）剖面5～17号点吸附相态汞剖面为连续式峰丛高值异常，峰值均在其背景值（5.27 μL/kg）之上，异常中心位于13～14号点。

（3）剖面30号点附近甲烷、乙烷异常均为宽缓单峰，甲烷异常为剖面第二高值，乙烷为剖面最高值点，峰值达0.60 μL/kg。

（4）吸附相态汞在36勘探线25号点以南出现多峰式异常，异常中心位于25～31号点，连续出现了剖面第一、第二高值峰。

（5）10～17号点丙烯、正丁烷表现连续高值异常，并与剖面北部3号点和中部20号点的高值异常形成顶部多峰式剖面异常。

（6）24～32号点丙烯、正丁烷剖面异常呈多峰式，二者异常中心同时位于30号点附近，丙烯峰值达1.63 μL/kg，远高于其背景值（0.94 μL/kg）；正丁烷最高峰值达0.31 μL/kg，是其背景值（0.16 μL/kg）的2倍。

2）排山楼金矿区36勘探线剖面氡气测量异常图见图4。

由图4可知：

（1）氡气测量剖面在14～15号点附近出现特高值点，氡异常峰值达到13 900 Bq/m3，在异常峰值两端为剖面氡最低值1 170 Bq/m3。异常曲线形态为尖窄单峰异常，峰值异常位于破碎带上方，峰宽同破碎带宽一致。推测为逆断裂异常区。

（2）剖面南端24～32号点出现连续高值峰丛式异常，异常中心位于25号点附近，指示上述位置有断裂存在。

3）排山楼金矿区37勘探线剖面甲烷、乙烷、丙烯、正丁烷和汞异常图见图5。

由图5可知：

（1）37勘探线2～10号点甲烷、乙烷均表现为单峰异常，异常中心位于6号点附近，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为其背景值（0.75 μL/kg）的6.4倍，两峰均为该剖面最高值点。

（2）24～33号点甲烷、乙烷表现为单峰式剖面异常，异常中心均位于28号点附近，二者的峰值分别为剖面异常次高值。

（3）2～10号点丙烯为多峰式，该异常两侧高峰值形成丙烯剖面的顶端多峰异常；正丁烷剖面异常出现一尖窄单峰，且异常中心位置与甲烷、乙烷单峰重合。

（4）24～33号点丙烯表现为多峰式剖面异常，且异常强度较高；正丁烷在该区异常特征与甲烷相似，单峰值（0.37 μL/kg）是其背景值（0.16 μL/kg）的2倍多。

3.4 成矿预测

1）综上所述，通过对36勘探线剖面烃、汞、氡的异常特征研究可知：剖面上烃、汞、氡高异常区大体可分为3处，异常中心分别位于北部3号点、中部15号点及南部30号点附近，具体成矿分析如下：

（1）就整条剖面来说，北部区烃类气体组分异常强度普遍较低，而氡、汞异常强度中等，推测该区异常主要由花岗岩与糜棱岩接触带所引起。

（2）中部异常区10～17号点，甲烷为单峰式异常，峰值为剖面最高；吸附相态汞在该区表现为多峰式异常，且与北部区汞异常组合形成顶部多峰式，两侧峰值位于3号、20号点附近。丙烯、正丁烷在10～17号点呈多峰式异常。上述烃、汞组分剖面形态与已知矿体上方异常特征相似，而氡气测量剖面在该区15号点附近出现特高值点，指示附近有断裂存在，可以为矿体的产出提供赋存空间。此外，出露的黑云斜长质糜棱岩是主要赋矿岩石。因此，本次研究将东部矿区36勘探线化探剖面10～17号点确定为成矿靶区Ⅰ（见图6）。

（3）南部异常区24～32号点，甲烷、乙烷均为单峰式剖面异常，异常中心位于30号点附近；吸附相态汞在24～34号点出现大范围多峰异常，尤其是24～31号点有2个剖面高值点；丙烯、正丁烷在该区也为单峰式异常，异常形态较为相似，强异常均在30号点左右出现；氡气剖面在26号点附近出现尖窄单峰式异常，推测可能是存在容矿构造。由此可见，烃、汞、氡在该区均有异常显示，异常特征与已知矿体相吻合，最终将36勘探线化探剖面南部24～32号点确定为成矿靶区Ⅱ。

2）根据37勘探线剖面甲烷、乙烷、丙烯及正丁烷所表现出的剖面形态，对排山楼金矿区西部做如下成矿预测：

（1）2～10号点甲烷、乙烷剖面异常形态为高值单峰式，丙烯为多峰式剖面异常，正丁烷对应于甲烷单峰位置出现尖窄单峰异常，该区烃类组分剖面异常明显。因此，将37勘探线剖面2～10号点确定为成矿靶区Ⅲ。

（2）24～33号点甲烷、乙烷和正丁烷均为单峰式异常，且异常强度较大，丙烯呈多峰式异常，该区异常与33～50号点的连续多峰构成大范围峰丛，推测24～33号点矿化富集体与45～50号点的已知矿体间隔较近，断续分布，从而使两部分矿体丙烯多峰异常重合，形成大范围剖面异常。由此确定37勘探线化探剖面24～33号点为成矿靶区Ⅳ。

4 结 论

1）在排山楼金矿区36勘探线化探剖面上，10～17号点甲烷、乙烷呈尖窄单峰剖面异常，异常中心位于16号点附近，丙烯、正丁烷呈侧向多峰式。24～32号点烃、汞指标均出现高值异常，异常中心位于30号点附近，上述2个地段烃、汞异常特征与已知矿体上方剖面形态基本吻合。氡气测量剖面在16号、30号点附近均出现了高值异常，指示了容矿构造的存在。由此可见，36勘探线10～17号点、24～32号点深穿透地球化学剖面异常显著，为有利成矿靶区。

2）应用有机烃类气体和吸附相态汞地球化学方法在矿区37勘探线剖面确定2处成矿靶区，分别位于2～10号点、24～33号点。2～10号点，甲烷、乙烷、正丁烷表现为单峰高值异常，异常中心位于5号点附近，丙烯剖面异常模式为多峰式；24～33号点甲烷、乙烷为单峰异常，正丁烷异常表现为尖窄单峰式，丙烯呈多峰式，上述异常特征与矿区矿体烃、汞异常模式相吻合。

［参 考 文 献］

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Application of deep penetration geochemical prospecting method in Paishanlou gold deposit，Fuxin，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：国家重点研发计划项目（2016YFC0801603）

作者简介：张凯伦（1998—），男，硕士，从事地球化学研究工作；E-mail：1973524933@qq.com