大興安嶺北部富克山地區勘查地球化學工作方法探索

李向文 ，張純歌 ，李慶錄 ，王獻忠 ，劉 濤 ，晉海濱

（1.武警黃金第三支隊，黑龍江哈爾濱150086；2.吉林大學地球科學學院，吉林長春130061；

3.武警黃金第一總隊，黑龍江哈爾濱150086）

大興安嶺北部氣候寒冷，植被茂盛，水系發育，為典型森林沼澤景觀區，勘查地球化學找礦方法在這一特定的景觀區找礦工作中起到了重要作用，先后發現了砂寶斯、多寶山、老溝、旁開門、爭光、三道灣子等大、中型金（銅）礦床，虎拉林、二十一站、瓦拉里、大楊樹等小型金礦床［1］.邵軍、金浚等［2-4］對該區勘查地球化學找礦方法進行了總結，即地物化綜合異常與信息研究→1/5萬水系沉積物（土壤）測量工作（提出有利成礦靶段與找礦礦種）→配合1/萬-1/2萬土壤（巖石）測量（分解異常、縮小靶區，發現礦體或礦化體）.但原始森林覆蓋區這一特定的景觀區內大區自然環境相同，而局部地質地貌條件、植被發育程度、凍土層厚度、風化程度等各有差異，必將影響勘查地球化學工作方法的選擇及其應用效果.要想獲得高質量化探數據，必須對影響異常的采樣介質、采樣層位、樣品初加工方法和粒級等方面進行適當的選擇.本文以富克山地區1/5萬水系沉積物測量及后期查證工作為基礎，生產與試驗相結合，探討富克山地區水系沉積物測量及后期查證土壤測量工作方法，以期為大興安嶺北部富克山地區及相似區域地球化學勘查工作方法的選擇提供幫助.

1 景觀地球化學特征

富克山地區大興位于大興安嶺北部，屬中低山森林沼澤亞景觀類型，寒溫帶大陸性季風氣候，終年氣溫較低，晝夜溫差大，冬季漫長而寒冷，夏季短暫而炎熱.地勢較平緩，東高西低，海拔標高一般為600~1000m，最高為1166m，相對高差一般為200~400m，屬低—中山區.覆蓋層較厚，植被茂密，樹木以落葉松、樟松、樺樹為主.區內水系發育，溝谷縱橫，多構成樹枝網狀水系，主要有老溝河、古蓮河、大林河、霍洛臺河等二級支流分別匯于額木爾河后，流入黑龍江.一、二級水系流水線不明顯，水系沉積物分選性差，其成分以粗碎屑、腐植質和淤泥為主.在開闊平坦的溝谷、低緩的山坡都不同程度的發育有永久凍土層或島狀多年凍土.地表發育兩種介質系列［5］：其一是以石海、石流坡、巖塊、巖石碎屑、水系碎屑沉積物為代表的碎屑介質系列，介質物質組分主要反映介質物源原生狀態下的地質特征和礦化特征；其二是以黏土、腐殖土、生物遺體形成的各種腐殖質、水系沉積物中的軟泥、泥炭、腐泥為代表的富含水和有機質的表生介質系列.水系碎屑沉積物介質的形成以物理風化為主，居于森林沼澤景觀區主導地位，同時化學風化、生物風化作用也具有相當規模.在較為干燥的陽坡，以物理風化作用為主，巖石裂隙或節理充填的水結冰后，由于冰脹作用和冰舉作用，體積膨脹，對巖石產生強大的壓力，導致巖石破碎、上隆，在地表形成大片的石海或倒石堆.年復一年的凍融作用和風力、水力的沖刷磨蝕作用，使巖石進一步破碎分解，匯水域上游基巖風化碎石，進入水系后主要為粗粒級，并逐漸變細，成為水系沉積物測量取樣介質的主要來源.而大興安嶺森林沼澤景觀區的表生環境中，尤其在較為潮濕的陰坡，腐植酸幾乎無所不在，其中泥炭中腐植酸平均高達36.31%，其對金屬元素的影響一方面是起固定作用（即富集），另一方面卻能加速某些礦物元素的溶解（即遷移）.當pH值低時，腐植酸纖維組合成細網絡，呈松散海綿狀結構，內有很多空穴可與金屬元素絡合.pH值大于7時腐植酸結構定向排列、呈片狀，厚度逐漸加大，易發生聚合，因而使與腐植酸絡合的金屬元素發生富集.另外森林沼澤景觀的生物作用也較強，植物通過根尖分泌某些有機酸或生物觸媒，使結合在巖石或土壤中較穩定的元素活化為能被植物吸收的形式［5］.總之，成礦元素在較為干燥的陽坡多富集于粗粒級中，在較為潮濕的陰坡多富集于中細粒級中.另外地質背景的不同，造成水系沉積物源物質成分，主要是礦物組成的差異，從而影響元素的分布［6］.

區內土壤發育較為完全，局部分布不連續.在多種表生地球化學作用下形成了森林沼澤景觀特有的土壤地球化學分布特點.土壤類型主要為棕色針葉林土、灰化土，局部土壤層很薄.A層為植被樹葉腐殖層，一般厚0.1～0.5m，山腳和溝谷邊緣可厚達1m左右，在沼澤地段發育為沼澤化黑色潛育土.B層為淋濾層，厚度0.2~0.6m，多為灰-棕-黃色砂質黏土、亞黏土.C層為淀積層，以殘積碎石為主，與原巖有密切關系，厚度可達1.0m以上.B、C層主要為粉砂質、砂礫質土壤，黏土成分及植物根系向下層逐漸降低，碎屑顆粒逐漸變粗，厚度在1～2m間變化.土壤中各粒級礦物成分變化的基本規律是：+40目80%～95%以上為巖屑；-40～+60目，巖屑成分比例逐漸降低；-60目基本為石英、長石及其他單礦物和黏土礦物所取代［7］.

綜上所述，大興安嶺森林沼澤景觀區各種風化作用均很強烈，對元素遷移與富集的影響因素也很復雜.因此，大興安嶺森林沼澤景觀區開展勘查地球化學工作，必須結合地質、地貌、風化程度等條件，選擇適當的采樣介質，粒級及樣品初加工方法等，才能客觀、真實地反映工作區的地球化學特征，取得較好的效果.

2 工作方法探索

富克山地區大興位于大興安嶺北部，為中低山森林沼澤亞景觀類型.區內以大面積二長花崗巖等侵入巖為主，地層零星出露，巖石風化強烈?李向文，徐倫先.黑龍江省漠河縣富克山1/5萬水系沉積物測量報告.武警黃金第三支隊，2011..針對其特有的地質、地貌條件，對富克山地區1/5萬水系沉積物測量及二級查證的土壤測量的樣品成分、粒級、初加工方法等工作方法進行探討.

2.1 1/5萬水系沉積物測量

2.1.1 樣品初加工粒級選擇

大興安嶺北部1/5萬水系沉積物測量以往樣品初加工粒度一般選擇-40 目、-10～+40 目［8］和-10～+60目［3，5-6］.馬曉陽等［5］對大興安嶺北部二根河、古利庫金礦區的水系沉積物測量粒度及元素富集粒度進行了試驗，結果表明，由一級水系到二級水系，水系沉積物樣品中-10～+60目粒級所占的比例逐漸增高，-60目粒級的沉積物含量所占比例有降低的趨勢，-10～+60目粒級的物質為樣品的主要成分.Au、As、Sb、Pb等成礦元素及其伴生元素主要在-10～+60目粒級富集，表現為濃集中心明顯，異常清晰.富克山地區與其有相似的地貌、植被等條件，結合以往工作經驗，富克山地區水系沉積物測量工作采樣粒級采用-10～+60目.

2.1.2 樣品初加工方法及樣品成分的選擇

富克山地區多為中低山或丘陵區，一、二級水系流水線不明顯，上游的沉積物屬沖洪積物和坡積物的混雜堆積物，其性質介于土壤和水系沉積物之間的成熟度較低的水系沉積物.這種混雜堆積物在一級水系上游分布極廣，在1/5萬水系沉積物測量中所占的比例也較大，其成分為風化基巖碎屑、黏土、砂礫質沉積物和少量的的腐植質，分選性差.三級水系有較明顯的流水線，砂礫質成分增多，在流水線兩邊發育腐殖質、泥炭、淤泥等.砂礫質在河床底部的卵石中，或在河床拐彎的內側.1/5萬水系沉積物測量取樣部位以往選擇在有利于含礦物質沉積的部位，樣品成分以河底部沉積中的巖屑、細砂、粉砂和淤泥為主，常規初加工方法是樣品干燥處理后過篩，這種工作方法可以一定程度的減少有機質的干擾，但仍不可以完全避免.另外在以往的工作中，為滿足采樣密度的要求，在水系不發育的地區往往以土壤樣品來代替水系沉積物樣品，雖然土壤樣品采自殘坡積層，也能有效地發現礦體或礦化體異常，但與水系沉積物樣品屬不同的采樣介質，必然對異常的圈定和評價造成困難.因此，為避免或減少有機淤泥混入、防止膠結假粒級，克服采樣介質的不同，結合富克山地質、地球化學特征，富克山地區水系沉積物測量工作初加工方法采用水篩，樣品成分為巖屑、細砂和粉砂.

2.2 1/萬土壤測量

1/萬土壤地球化學測量等大比例尺化探測量的目的是進一步縮小找礦靶區，發現和圈定與礦體有關的地球化學異常，對礦體進行定位預測.采樣中必須穿過腐殖層和灰化層，樣品采集應根據土壤發育情況選擇合適的采樣層位、采樣介質成分和初加工粒度，使樣品能夠代表測點附近基巖組分和蝕變礦化等特征，并注意盡量保證采樣層位和采樣介質的一致性.本次工作利用1/萬土壤測量主要對富克山1/5萬水系沉積物測量優選的Hs-4組合異常進行了查證.富克山地區地表出露的巖性主要是二長花崗巖等酸性巖漿巖.劉少明等［9］對金在大興安嶺北部各類巖石含量進行了統計（表1），發現金在巖漿巖中豐度值相對較低.本次1/5萬水系沉積物測量工作分析成果也驗證了這一點.為了使土壤測量得到較好的應用效果，工作開展前對土壤測量取樣的層位和樣品加工粒度進行了方法實驗.根據揀塊樣品分析結果及水系沉積物測量異常特征確定Hs-4組合異常主成礦元素為金元素，因此方法試驗只對金元素進行了分析測試.結合該區土壤層性質試驗采樣層位選擇 A（腐殖層）、B（淋濾層）、C（淀積層）3層，采樣點距10m，共采取了10個點30件樣品，按-20～+40、-40～+60、-60～+80、-80～+100 和-100 目加工成150件樣品.由金元素層位-含量折線圖（圖1）可知，A層金元素隨粒度的增加而增加，而-100目元素含量值低、變化大，局部有跳躍（如第1、7點）.B層除-20～+40和-100目含量總體值低、變化大，其他粒級元素含量高，相對穩定.C層總體元素含量變化大，尤以-20～+40和-100目表現明顯，且元素含量值低.由金元素粒級-含量折線圖（圖2）可知：-20～+40目表現為A層含量低，B、C層含量變化大；-40～+60目A層含量低，B、C含量高，B層穩定，C層有跳躍（第6點位）；-60～+80目A層含量低、跳躍（第9點位），B、C層含量高，B層相對穩定；-80～+100目A、B、C層總體變化不大，C層有減少趨勢；-100目A、B層含量變化大，C層含量低.綜上所述，從強度上A、B、C三層總體逐漸遞增，在-40～+100目之間含量相對較高，B層的含量變化相對穩定，C層次之.結合以往土壤測量的實踐經驗，本次土壤測量工作選擇采樣層位為B層，采樣介質以褐黃色、土黃色土壤為主.因-100目在樣品中含量較少，因此野外樣品加工粒級可采用-40目.初加工流程為干燥→揉碎→過篩等.

表1 金在各類巖性中的分布特征Table1 Distribution ofAu contentsby lithology

圖1 金元素層位-含量折線圖Fig.1 Au contentsbyhorizons

3 應用效果

實踐證明，大興安嶺北部富克山地區開展的1/5萬水系沉積物測量采用的工作方法能夠有效的避免有機質的干擾和介質不統一的問題，使異常清晰度明顯增高，取得明顯的找礦效果.本次開展了1/5萬水系沉積物測量912 km2，共圈定組合異常14處，其中金成礦遠景區3處，多金屬成礦遠景區3處.異常面積大，元素套合關系好，規模較大，強度高.Au高達153.30×10-9，Pb高達1825.20×10-6，具有明顯濃集中心及濃度分帶.如HS-8號組合異常（圖3），異常由5種元素6個單元素異常組成，套合好、規模大、強度高，濃集中心和濃度分帶明顯，異常呈近東西向展布，主成礦元素銅面積為 16.19 km2，平均值 108.39×10-6，極大值 469 ×10-6，具有較大的進一步工作價值.利用1/萬土壤測量，對水系沉積物優選的以金為主成礦元素的Hs-4組合異常進行了查證，結果證明，該土壤測量工作方法是行之有效的，土壤測量異常面積較大，強度較高，濃集中心明顯，共圈定土壤金異常8處.后經槽探工程查證，在土壤Ⅳ（HT-4）號異常（圖4）內發現金礦化體一條，單樣最高品位為4.48×10-6，礦石類型為石英脈型，表明Au異常是由一定規模的金礦體引起的，具有一定的找礦潛力.

圖2 金元素粒級-含量折線圖Fig.2 Au contentsbygrain-sizes

圖3 水系沉積物測量HS-8組合異常圖Fig.3 Integrated abnormalofstream sedimentsurveyatHS-8

圖4 土壤測量HT-4號異常平面示意圖Fig.4 GeochemicalabnormalofsoilsurveyatHT-41—金異常/10-9（Auabnormal）；2—砷異常/10-6（Asabnormal）；3—銻異常/10-6（Sbabnormal）

4 結論

（1）富克山地區為水系發育的中低山森林沼澤亞景觀類型，水系沉積物測量成礦元素及其伴生元素主要在-10～+60目粒級富集.

（2）區內土壤發育較為完全，金元素含量強度上A、B、C三層總體逐漸遞增，在-40～+100目之間含量相對較高，B層的含量變化相對穩定.

（3）水系沉積物測量樣品采樣粒級可采用-10～+60目，樣品初加工方法采用水篩，樣品成分為巖屑、粉砂、細砂，可以在較大程度上有效消除介質中有機質及介質不統一的影響，使與成礦作用有關的異常信息得到明顯增強.

（4）土壤測量工作選擇采樣層位以B層為主，采樣介質為褐黃色、土黃色土壤為主，野外樣品初加工粒級為-40目，能夠有效地發現礦體或礦化體.

雖然本次工作方法在富克山地區取得了較好的應用效果，但森林沼澤景觀區內有著不同的亞景觀或微景觀，要結合工作區地質、地貌等條件有針對性地選擇適宜的地球化學勘查工作方法，以取得較好的應用效果.

［1］陳滿，周殿宇，李德新.大興安嶺森林景觀區金化探異常查證方法探討［J］.黃金科學技術,2008,16（1）:24—27.

［2］邵軍，王世稱，張炯飛，等.大興安嶺原始森林覆蓋區化探異常查證方法研究與實踐［J］.地質與勘探,2004,40（2）:66—70.

［3］金浚，陳偉民，丁汝福，等.森林沼澤區景觀地球化學特征與勘查方法［J］.地質與勘探,2006,42（1）:51—57.

［4］曹金虎，賈林柱，張志祥，等.內蒙古大興安嶺河源林場地區1/5萬礦產地球化學普查方法試驗［J］.地質與資源,2003,12（3）:166—170.

［5］金浚，陳偉民，李占龍，等.中國東北地區森林沼澤景觀地球化學特征與勘查方法［J］.礦產勘查,2010,1（1）:60—67.

［6］馬曉陽，崔玉軍，李祥佑.大興安嶺北部森林沼澤區1/5萬水系沉積物測量方法研究［J］.物探與化探,2002,26（6）:434—437.

［7］孔牧.東北森林沼澤景觀區表生地球化學特征及勘查地球化學技術方法研究［D］.北京：中國地質大學,2003.

［8］周向輝，侯光久.大興安嶺水系沉積物采樣介質粒級段對圈定元素異常的影響［J］.資源環境與工程,2008,22（6）:569—576.

［9］劉少明，劉忠田.上黑龍江植被覆蓋區水系沉積物金異常評價［J］.黃金地質,2001,7（2）:36—41.