鄒平火山巖盆地隱伏巖(礦)體區土壤汞氣測量效果探討

高長亮，蘇道強，劉鵬磊,喬云,郭嘉,呂濤,高榮政

(山東省地礦工程集團有限公司，山東 濟南 250014)

20世紀70年代開始，山東省多個地勘單位在鄒平火山巖地區先后開展大量的基礎地質、物化探、礦點檢查和礦床勘查工作，以及1∶20萬、1∶5萬、1∶25萬和局部地區1∶1萬地質調查工作，同時還找到了一批具有工業意義的以銅為主的多金屬中小型礦床。該文對鄒平火山巖盆地地質特征及王家莊巖(礦)體地質特征不加贅述，而重點討論土壤汞氣測量在鄒平火山巖盆地第四系覆蓋區尋找類似王家莊型銅礦及碑樓型銅礦的應用效果，進而探討在老礦區“探邊摸底、攻深找盲”的找礦戰略行動中，應充分重視開發利用以往地質、物化探等老資料，以期取得更好的找礦突破。

1 區域地質背景

鄒平火山巖盆地所處大地構造位于華北板塊(Ⅰ)魯西隆起(Ⅱ)魯中隆起(Ⅲ)魯山-鄒平斷隆(Ⅳ)鄒平-周村凹陷(Ⅴ)[1]，分布面積約500km2，其中出露面積100km2。

區域地層主要有中生代三疊系、侏羅系、白堊系，形成一套火山-沉積地層；巖漿巖為一套由基性—中性—中偏堿性相互疊加的巖漿雜巖體，并侵入火山-沉積地層；區域構造十分發育，主要表現形式為斷裂構造及火山構造(圖1)。

1—第四系；2—新近系；3—白堊系；4—侏羅系；5—石炭-二疊系；6—二長巖；7—石英二長閃長巖；8—輝長石；9—輝長玢巖；10—實測及推斷斷層；11—推測火山噴發不整合線；12—破火山口邊界；13—上古界洼陷區；14—上古界凹陷區圖1 鄒平火山巖盆地區域地質略圖

鄒平火山巖盆地處于濟南-金嶺構造巖漿活動帶中部，是西太平洋沿岸多金屬成礦帶的中國東部沿海成礦帶的重要組成部分。中生代是我國一個重要的多金屬成礦期，在這個成礦帶中，從東北的多寶山，到江西的德興，目前已先后找到一些大型、特大型銅礦床。鄒平火山巖盆地則是山東省尋找銅多金屬礦的重要成礦地區，目前該地區已發現的銅礦主要有王家莊銅鉬礦、碑樓銅礦、大臨池銅礦及靖家莊銅鈷硫礦等一系列中小型礦床，構成了典型的火山-次火山熱液礦床系列[注]①山東省地礦局第一地質大隊，山東省鄒平火山巖盆地銅礦地質特征及找礦方向，1985年。。

2 土壤汞氣測量成果

土壤汞氣測量是汞蒸氣測量中的一種，主要通過研究賦存于土壤內各種孔隙中的游離汞氣，對系統施工的淺孔通過動態(抽氣)或靜態(吸附)方式，將土壤孔隙中的游離汞聚集至捕汞管(或汞杯)上，然后在現場或野外實驗室對采集的樣品進行脫汞測定，并圈出汞氣異常。

2011年袁承先在綜合前人大量工作的基礎上，對汞氣測量理論基礎、方法原理、影響因素、研究水平等進行過綜合研究，隨著對礦產資源需求的日益增高和勘查程度的提高，找礦的主題對象已經由地表礦、淺部礦轉變為隱伏礦、深部礦。該文認為土壤汞氣測量是一種十分有用的地球深部礦化信息探測技術[2]。

20世紀80年代在1∶5萬區域地質調查期間，山東地礦局地質一隊對鄒平火山巖地區實施了土壤汞氣測量試驗性工作，選擇王家莊—大臨池區域構造巖漿成礦帶內，由物探工作推斷的王家莊巖體、大李家巖體、碑樓巖體和于張巖體4個隱伏巖體地區，總面積49.53km2。開展土壤汞氣測量工作比例尺為1∶10000，測網為100m×40m，局部加密為100m×20m。工作中對采樣深度、體積及密度進行了試驗，并在已知礦段進行了該方法試驗。通過系統取樣、測試及綜合整理，共圈出汞氣異常24處，其中王家莊礦區16處：Hg1～Hg11；大李家地區1處：Hg13；碑樓礦區7處：Hg12～Hg18。24處異常中經鉆探驗證異常10處，其中見礦(化)異常8處,另有14處異常還有待于進一步驗證(表1)。

表1 土壤中氣汞量異常特征(資料截止1981年)

3 土壤汞氣測量效果探討

3.1 王家莊巖體汞氣測量異常與礦體關系

山東地礦局物化探勘查院在充分運用前人資料的基礎上，對鄒平王家莊銅礦外圍進行了普查找礦[2]，并提交了《山東省鄒平縣王家莊外圍銅礦普查報告》。王家莊銅礦處在晩期火山構造會仙山火山口中心部位的火山通道里，賦存于王家莊巖體中。該巖體為一隱伏于厚度為40～120m的第四系之下的呈巖株狀產出的復式巖體。該復式巖體由3次侵入活動所形成的巖石組成：西側為第一次侵入的閃長巖，東側為第二次侵入的二長巖，中間位石英二長巖(原稱石英正長閃長巖)，它們之間呈明顯的侵入接觸關系。各期次的巖石礦物成分、化學成分說明該巖體為一中酸偏堿性的中淺成復式巖體。主要含礦巖性為中部的中粒石英二長巖。從礦床中礦石的結構、構造、礦物成分和微量元素的含量可以看出，王家莊銅礦石經長期的、多階段性的火山活動、巖漿侵入和后期熱液活動形成的以角礫狀、粉末狀為主的銅礦床。

據隨機抽樣的1105個樣品分析數據，確定該地區土壤汞氣含量背景值為8.1ng/m3。巖石地球化學測量表明，王家莊含礦巖體Cu,Au,Ag,As含量普遍偏高;Hg含量相應也高;與其他巖體元素平均含量相比，Hg為4～15倍，Cu為4～9倍，Au為2～5倍，Ag為4～8倍，As為2～4倍，變化系數明顯偏大(表2)。

由此反映出土壤中汞氣含量與隱伏巖體礦化情況在空間上的密切關系。

該地區共圈出汞氣測量異常16處。在第四系埋深百米下的銅礦體，其地表出現高于汞氣測量異常下限的7～9倍。該地區汞氣測量異常特征是：

汞氣測量異常重現性好，具有一定規模，強度高，幾百至幾千ng/m3，成群密集分布，含礦母巖石英正長閃長巖區汞氣測量異常更為發育。這與王家莊巖體礦化現象普遍、礦床中原生礦體多、規模小而分散的特征相吻合。

汞氣測量異常與鉆孔中銅元素原生暈異常相吻合，銅含量200ppm等值線基本圍繞石英正長閃長巖分布，在汞氣測量異常中，Hg1-1,Hg2-1,Hg2-2,Hg3,Hg4-1,Hg5,Hg9,Hg11具有找礦意義，56%的異常與銅礦及金屬硫化物關系密切。Hg1-1，Hg1-2，Hg2-1，Hg2-2，Hg6-1鉆孔中已見銅礦(圖2)。

表2 鄒平地區主要巖體地化參數

上述資料表明王家莊礦區的土壤汞氣測量異常多由已知隱伏礦體引起。另外，在僅發現的一處鉆孔控制的富礦體中，汞氣暈測量試驗表明，汞氣異常與主礦體對應較好(圖3)。但在主礦體兩側均發現有更高強度的汞氣異常，其峰值是主礦體的幾十至幾百倍。綜合該區地質、物化探資料推測，該地段下部很可能形成更大規模的隱伏礦體。

3.2 碑樓巖體汞氣測量異常與礦體關系

碑樓銅礦賦存于受NNW構造控制的偏堿性閃長玢巖巖體中。含礦巖體顯示出低磁高激化特征，激電異常與環狀低磁異常吻合較好[4]，并顯示較好的土壤汞氣測量異常。

據隨機抽樣的1105個樣品分析數據，確定該地區土壤汞氣異常下限為5.9ng/m3，共圈出汞氣測量異常7處，其中Hg12異常經鉆孔驗證，在孔深128.82～185.65m見礦，厚度達9.83m，Cu平均品位0.69%。其巖體特征與王家莊巖體類似(圖4)。

1—第四系；2—白堊系火山-次火山巖；3—閃長巖；4—石英閃長巖；5—石英正長閃長巖；6—二長巖；7—鉀硅化石英正長閃長巖；8—綠泥石化石英正長閃長巖；9—高嶺石化石英正長閃長巖；10—娟英巖化石英正長閃長巖；11—礦體地表投影；12—相變地質界線；13—磁法圈定的巖體邊界；14—土壤中汞氣異常及編號；15—電法推測斷層；16—鉆孔及編號圖2 王家莊礦區土壤中汞氣異?；鶐r地質綜合平面圖

2004年山東省物化探勘查院在鄒平縣碑樓地區開展了銅礦普查工作，重點在汞氣測量異常區通過高精度磁測、大功率激電等工作進一步圈定異常范圍，相繼布置實施鉆孔28個，鉆探進尺7000m，發現了新的隱伏銅礦體，查明并圈定隱伏礦體15個。礦體長度一般70～150m，厚度20～30m。礦石品位在1.0%左右，最高可達6.0%，提交332+333類銅資源量20245t[3]。進一步證明了碑樓地區的土壤汞氣測量異常多為礦致異常。

3.3 土壤汞氣測量效果探討

(1)汞元素可作為尋找多金屬礦的重要指示元素。在鄒平火山巖地區進行的巖石地球化學測量、土壤地球化學測量、水系沉積物地球化學測量及土壤汞氣測量都證明，汞元素及汞氣含量具有明顯的量級差別，能圈出汞元素、汞氣異常，依此圈定礦化富集地段、巖體，縮小找礦靶區。

(2)實事證明，土壤汞氣測量在第四系覆蓋區尋找隱伏的多金屬硫化物礦床是有效的、可行的。鄒平火山巖第四系覆蓋區土壤汞氣測量成果，經多年來異常查證證明其效果是比較好的，其成果可以為找礦提供可靠信息，顯示出土壤汞氣測量具獨特的地質效果。

1—第四系；2—石英正長閃長巖；3—石英閃長巖；4—鉀硅化石英正長閃長巖；5—銅礦體；6—地質界線圖3 王家莊礦區13線汞氣暈測量曲線

(3)汞氣測量異常與鉆孔中銅元素原生暈異常相吻合，土壤中汞氣異常與銅礦及金屬硫化物關系密切。構造是王家莊銅礦的礦液通道和賦存空間。中粒二長閃長巖是王家莊銅礦的礦質來源。汞與成礦構造關系密切，在含汞熱液硫化物礦床形成前后，不斷有大量汞氣沿構造裂隙向外揮發，也可在礦體前緣或礦體上方形成具一定強度和規模的汞氣異常。資料分析和找礦實踐證明，汞氣來源于金屬硫化物礦體、礦化體，而不是來自其他圍巖。進一步總結該區銅金礦的地質成礦規律，特別是巖漿巖、構造、圍巖等對區內銅金礦體等控制作用等，進一步建立和完善該區銅金礦的成礦模式，可為已知礦區外圍尋找新的找礦靶區、擴大找礦空間提供依據。

1—第四系；2—青山組中亞組；3—青山組上亞組；4—輝石安山玢巖；5—正長班巖脈；6—二長巖；7—嚷中氣汞異常等濃度線；8—直最聯剖推測斷層；9—實測及推測地質界線；10—地層產狀；11—流面產狀；12—村鎮；13—鉆孔位置及編號圖4 碑樓巖體土壤中汞氣異常平面圖

(4)王家莊礦區汞氣異常與主礦體對應較好，在主礦體兩側均發現汞氣高異常，其峰值是主礦體的幾十至幾百倍。綜合該區地質物化探資料推測，該地段下部有可能含有更大規模的礦床，有待進行深部鉆探驗證。

(5)國內外許多重要礦床的發現證明，汞氣測量在尋找隱伏礦中的具有重要作用?？敌l青等人把隱伏礦床定義為“埋藏于基巖中未出露地表的礦床(體)”，并分為盲礦體、覆蓋礦體、覆蓋盲礦體，并以湖南汝城盈東銅礦為例說明了汞氣測量在尋找隱伏礦中的重要作用[5]。盈東銅礦賦存于震旦系碎屑巖中，受斷裂破碎帶控制，但地表露頭差，山高林密，通行困難，普查時首先做了土壤汞氣剖面測量，圈出了2條NW向異常帶，后經工程驗證發現了2條NW向含礦帶，大大加快了礦區的普查評價工作。

4 結論

隨著我國東部地區深部找礦“攻深找盲”戰略的實施，對勘查隱伏礦床的有效方法的研究顯得越來越重要。現階段，由于以往礦山建設過程中的礦坑、建筑以及電磁等因素的干擾，常規的磁、電測量等工作往往無法開展或難以取得理想的找礦指示效果，而早期的物化探老資料等雖然精度可能不高，但由于當時條件的限制，往往受到的干擾較小，反而能顯示出較為準確的找礦信息，這在該區近年來的找礦工作中已得到驗證。因此充分重視開發利用以往地質、物化探等老資料，尋找其中蘊含的找礦信息，密切配合地質勘查，在已知礦“探邊摸底”找礦中，往往可以取得較好的找礦突破。

參考文獻：

[1] 張增奇，張成基，王世進，等.山東省地層侵入巖構造單元劃分對比意見[J].山東國土資源，2014,30(3),1-23

[2] 袁承先.地球深部礦化信息探測技術——土壤汞氣測量[J].科技資訊，2011,(9),6-7

[3] 呂其偉，陳磊.大功率激電在鄒平銅礦優選區的應用[J].山東國土資源，2007,23(9),5-7

[4] 韓玉珍，王世進，曹秀華.山東省鄒平地區銅礦成礦地質條件及典型礦床研究[J].山東國土資源，2008,24(3),20-25

[5] 康衛青，黃革非.勘查隱伏礦床的有效方法探討[J].湖南地質，2001,20(3),217-220