綜合找礦方法在遼寧阜蒙縣東五家子金礦勘查中的應用

袁 和，許云鵬

(遼寧省第四地質大隊有限責任公司，遼寧阜新 123000)

0 引言

1967～1992年，原遼寧省地礦局區調隊、遼寧省地礦局阜新地質大隊等勘查單位先后在遼西阜新地區開展了1∶20萬區域地質礦產、區域化探及1∶5萬區域地質、礦產調查等工作，并在該區域內陸續發現了多處規模不等的金礦床，如排山樓金礦、新民金礦、兩家子金礦等。其中排山樓金礦床為我國典型的韌性剪切帶型金礦床(羅鎮寬等，2001；王榮湖，2009；紀甲子，2010；賈三石等，2011b)。

到目前為止，遼西阜新地區的礦產勘查工作已達到較高的研究水平，但隨著地表較易勘查識別的金礦床陸續被發現，導致找礦難度日益加大，單純運用某一種勘查方法難以精準圈定找礦靶位，這嚴重制約了在該區內實現找礦突破。目前綜合找礦方法已被廣泛應用，并且也取得了較好的找礦效果(蔣成文等，2013；席明杰等，2013；趙榮軍等，2013；朱文杰等，2015；何鵬等，2018；邱輝等，2019)。為此本次工作在遼寧省阜蒙縣東五家子地區開展了地質-物探-化探相結合的綜合找礦方法，并利用勘探工程對綜合找礦方法圈定的靶位進行驗證，發現了1條長160 m，真厚度為1.38 m的金礦體，金平均品位達5.09×10-6，這實現了在該區內的找礦突破。本文旨在總結綜合找礦方法在東五家子地區的應用效果與找礦標志，為今后在這一地區開展地質找礦工作提供理論依據。

1 研究區地質概況

研究區大地構造位置位于華北陸塊北緣，燕遼成礦帶的東部(賈三石，2011a)(圖1a)，NE向大巴-后三角山大型韌性剪切帶上(圖1b)。華北陸塊北緣被認為是我國重要的成礦區帶之一，蘊藏著極為豐富的Au、Mo、稀土等重要礦產資源(張勇等,2016)。在早白堊世時期，華北陸塊經歷了大地構造體系的轉換和調整，發生了從擠壓到伸展的巨大轉變(張岳橋和董樹文，2008)。在伸展背景下遼西地區發生了強烈的巖漿作用造成區域內中生代巖漿活動頻繁(Wu et al.,2005)及NE向斷裂構造較為發育，并伴隨著大規模的金成礦地質作用(Mao et al.,2007)，致使區域地質情況復雜，成礦條件極為優越。

圖1 遼寧阜蒙縣東五家子地區地質圖Fig.1 Geological map of the Dongwujiazi area in Fumeng County of Liaoning Province1-第四系；2-中生界白堊系孫家灣組；3-中生界白堊系義縣組；4-中元古界薊縣系高于莊組；5-中元古界長城系大紅峪組；6-中細粒二長花崗巖；7-花崗閃長巖；8-恒山單元中粗粒二長花崗巖；9-田家溝單元中粗粒花崗巖；10-十家子單元中粗粒二長花崗巖；11-英房單元中細粒二長花崗巖；12-白廠門片麻巖；13-小牽馬嶺片麻巖；14-斜長角閃巖；15-花崗質片麻巖；16-黑云斜長糜棱巖；17-片麻狀閃長巖；18-英安玢巖；19-花崗斑巖；20-逆斷層；21-韌性剪切帶；22-斷裂；23-金礦床；24-礦體；25-物探剖面；26-化探剖面；27-物探測 區；28-化探測區1-Quaternary;2-Mesozoic Cretaceous Sunjiawan Formation;3-Mesozoic Cretaceous Yixian Formation;4-Middle Proterozoic Jixian system Gaozhuang Formation;5-Middle Proterozoic Changcheng system Dahongyu Formation;6-medium-fine-grained monzonitic granite;7-granodiorite;8-Hengshan unit coarse-grained monzonitic granite;9-Tianjiagou unit coarse-grained monzonitic granite;10-Shijiazi unit coarse-grained monzonitic granite;11-Yingfang unit fine-grained monzonitic granite;12-Baichangmen gneiss;13-Xiaoqianmaling gneiss;14-plagioclase amphibolite;15-granitic gneiss;16-biotite plagioclase mylonite;17-gneissic diorite;18-dacite porphyrite;19-granite porphyry;20-reverse fault;21-ductile shear zone;22-fault;23-gold deposit;24-orebody;25-geophysical profile;26-geochemical profile;27-geophysical exploration area;28-geochemical exploration area

1∶5萬區域內NE向斷裂構造主要有青龍山斷裂和貝力房-二道嶺斷裂(圖1b)，其中:①青龍山斷裂分布于高山-青龍山一帶，總體走向NE，長約16 km，最大寬度約3 km，切割中元古界大紅峪組、高于莊組地層、中生界燕山期花崗巖。在青龍山一帶發育3條大致平行的壓性斷裂構造，其中有2條斷裂帶傾向一致，傾向NE，傾角一般為60°～75°。另一條斷裂傾向SE，傾角約60°。3條斷裂在高山一帶復合為1條斷裂，斷裂帶內斷層角礫巖、碎裂巖等較發育。②貝力房-二道嶺斷裂分布于貝力房-二道嶺一帶，總體走向呈NE向，與青龍山斷裂帶大致平行產出。長約27 km，寬為1～3 km，切割中元古界大紅峪組、高于莊組地層、中生界燕山期花崗巖。該斷裂帶在區域內具有明顯的分支復合現象，其主斷裂傾向NW，傾角60°～70°。斷裂帶內發育斷層角礫巖、碎裂巖等。區域內NE向大巴-后三角山大型韌性剪切帶是由一系列的片理化帶、糜棱巖化帶、糜棱巖帶、斷裂破碎帶組成，由數條剪切帶平行排列構成寬度較大的韌性剪切帶，其總體走向呈NNE向，傾向NW，傾角一般介于30°～70°之間，整體寬度為3～6 km。

研究區內出露的地層主要有中元古界長城系大紅峪組(Pt21d)、中元古界薊縣系高于莊組(Pt22g)及新生界第四系(Q)(圖1c)。其中大紅峪組在研究區內出露面積較大，該組巖性以中厚層石英砂巖為主。高于莊組主要分布于研究區的東部及南部，其巖性以中厚層粒屑灰巖為主。研究區斷裂構造發育，區內分布著F1、F2兩條NE向斷裂構造，其中F1斷裂出露長度大于500 m，寬度介于0.1～0.4 m之間。斷裂帶內巖石被擠壓破碎，局部地段見有斷層泥，斷層性質為逆斷層，斷層走向為NE向，傾向315°～345°，傾角65°～70°。F2斷裂位于F1斷裂的北部，其出露長度大于400 m，寬0.2～0.5 m，斷裂帶內巖石被擠壓破碎，局部地段見有斷層泥，斷層性質為逆斷層，斷層走向為NE向，傾向320°～350°，傾角60°～65°。兩條斷裂帶內夾有黑云斜長糜棱巖。

研究區內巖漿巖較發育，東南部及北東部出露燕山早期英安玢巖，北部出露片麻狀閃長巖，西北部有2條花崗斑巖脈侵位于中元古界長城系大紅峪組地層中(圖1c)。

通過槽探及鉆探工程揭露，在研究區內發現1條長度為160 m、真厚度為1.38 m呈脈狀斷續展布的金礦體，礦體賦存于2條斷裂構造之間的糜棱巖中，且礦體走向與糜棱巖空間展布方向相一致(圖1c)。礦體走向NE，傾向322°，傾角65°～70°，Au平均品位5.09×10-6。礦石類型為含金黑云斜長糜棱巖型，礦石結構以糜棱結構為主，構造以浸染狀為主，礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦，呈不均勻稀疏浸染狀分布于礦石中。

2 1∶10000土壤地球化學測量

本次在研究區內開展了1∶10000土壤地球化學測量工作，面積為3.93 km2，野外采樣網度為100 m×20 m，測線方位350°；樣品采集于無污染的B層、BC層，深度一般介于15～30 cm。共采集樣品1941件，在樣品采集和加工過程中保證樣品無污染，最終送到中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧測試研究所進行測試分析，分析元素有Au、 Ag、Cu、 Pb、Zn、Sb、As、Hg、Mn、Mo等 10種元素。

2.1 元素的變化系數、離散富集特征

表1顯示，原始數據中Au、Mn 2種元素的變化系數大于1，表明這2種元素在區內分布特征具有不均勻性，同時也說明了Au、Mn元素參與了次生富集成暈的過程，極易形成地球化學致礦異常(袁和等，2017)。而其余8種元素的變化系數均小于1，說明這些元素在區內分布較均勻，沒有較大的起伏變化(陳樂柱等，2016)，不利于在局部地段富集形成異常。

表1 土壤地球化學元素含量參數統計特征

運用1∶10000土壤地球化學測量所測得的各元素原始數據變化系數(Cv1)和經數據迭代后的變化系數(Cv2)來反映兩組數據集的離散程度，Cv1/Cv2的比值可反映背景擬合處理時對特高值和特低值的削平程度(劉玨玉和孫成才,1990)。本文采用Cv1和Cv1/Cv2制作變化系數解釋圖(圖2)，對研究區內各元素的成礦性進行評價。據圖2顯示：研究區內Au元素的離散程度較高，表明高值點較多，在局部地段富集成礦性較大，這可能與區域韌性剪切作用及巖漿活動具有密切關系。目前在研究區外圍已發現多處相應的金礦床，如排山樓金礦床、新民金礦床等。區內Ag、Cu、Pb、Sb、Zn、Mo、Mn等9種元素的離散程度較小，高值點較少，局部富集成礦性較小。

圖2 CV1和CV1/CV2變化系數解釋圖Fig.2 Interpretation diagram of change coefficients of CV1 and CV1/CV2

2.2 常規化探數據處理

2.3 數據建模

化探數據處理及異常圈定的方法較多(王磊，2010； 侯春秋等，2013；楊震等，2013；張洋洋等，2015；李歡等，2019；趙志飛等，2020)。本文采用“回歸分析”的方法構建Au元素與其他相關元素間的回歸模型，運用該模型求得Au元素的理論值以便有效圈定有用異常。回歸建模不僅可以從不存在確定性關系的觀測數據中找出相關變量之間的內在聯系，同時還可以根據多個變量值(自變量)來預測另一個變量(因變量)的取值，最終達到所需要的精確度(任文秀等，2018)。

數據建模方法：首先對研究區1∶10000土壤地球化學測量原始數據進行奇異值處理，其次將處理后的數據運用多元回歸分析構建全樣本及異常樣本預測模型(圖3)。

圖3 研究區常規方法Au元素測試值異常圖Fig.3 Anomaly map of Au element test values by conventional method in the study area

(1)全樣本回歸模型的構建(AuY1)

以東五家子地區采集的1941件土壤地球化學測量數據為樣本，將每件樣品分析的10種元素測試值作為數據集，構建Au元素與其他9種元素多元回歸預測模型，各參數見表2。

表2 模型AuY1回歸建模參數統計表

AuY1=-8.53+0.016Ag+0.179As+0.077Cu+175.327Hg+0.068Pb-5.255Sb+0.06Zn+2.557Mo-0.001Mn。

圖4 AuY1異常圖Fig.4 AuY1 anomaly diagram

(2)異常樣本回歸模型的構建(AuY2)

為更加精準圈定找礦靶位，對化探數據進行二次建模。由于在自然界中金元素常以不均勻狀態分布，為消除由金元素分布狀態所引起的誤差或低緩非致礦異常，在1941件樣本中選取Au元素測試值大于其異常下限值3.18×10-9的594件樣品數據為研究對象，構建Au元素與其他9種元素回歸模型，各參數見表3。

表3 模型AuY2回歸建模參數統計表

AuY2=-6.962+0.113Ag-0.123As-0.04Cu+287.729Hg+0.026Pb-12.331Sb+0.125Zn+5.774Mo-0.002 Mn。

圖5 AuY2異常圖Fig.5 AuY2 anomaly diagram

3 1∶10000激電中梯測量

在1∶10000地質調查及土壤地球化學測量的基礎上，選擇在研究區西北部開展1∶10000激電中梯測量(圖1c)，面積為1.0 km2。測線方位350°，網度100 m×20 m。本次物探工作采用WDFZ-1型大功率智能發射機及WDJS-1數字直流接收機進行供電與接收。接收機自動測量存儲自然電位、二次場、視極化率等參數。測量記錄點號為MN中間號點。工作裝置采用中間梯度裝置，雙向短脈寬供電方式。供電極距AB為1500 m，測量電極距MN為20 m，測量范圍為AB的2/3，旁測線距主測線不大于AB的1/6。供電時間為8 s，斷電延時200 ms。

3.1 巖石電性參數

經前人研究表明 (李祥才等,2009；趙勝金等,2018)，開展物探找礦工作的首要條件是金屬礦體與圍巖存在顯著的物性差異。為此本次物探工作在研究區內測量了4種巖石類別，18塊標本(表4)。

表4 巖石物性參數統計表

通過巖石物性測量發現，黑云斜長糜棱巖具有相對較高的極化率，變化范圍在0.74%～2.35%，平均值達1.77%。花崗斑巖和石英砂巖極化率最低，平均值在0.62%～0.65%，花崗質片麻巖極化率略高，平均值為1.02%，也屬低極化范疇，且三種巖石極化率幅值變化均較穩定。電阻率變化石英砂巖最高(15484 Ω·m)，花崗斑巖與黑云斜長糜棱巖電阻率次之，分別為13366 Ω·m及12115 Ω·m，花崗質麻巖電阻率較低，為4394 Ω·m，反應了不同巖石類型電性特征。黑云斜長糜棱巖的電阻率變化差異較大，最低范圍在4035～24376 Ω·m，平均值為12115 Ω·m。區內黑云斜長糜棱巖的電阻率變化范圍大，這主要與礦化蝕變程度有關。

根據上述分析，區內黑云斜長糜棱巖具有相對較高的極化率和中高電阻率，并且根據野外地質調查發現區內金礦化體賦存于黃鐵礦化較強的黑云斜長糜棱巖中。

3.2 激電中梯異常特征

對實測極化率原始數據進行處理，首先剔除極高值和極低值，并以“平均值+2倍標準離差”計算極化率異常下限，求得視極化率異常下限值為2.6%。

據圖6顯示，研究區由北西向南東呈較為明顯的視極化率變化特征，北西部相對低，南東側相對較高。區內共圈定異常5處，異常編號為M1、M2-1、M2-2、M3、M4，其中M2-2異常為本次工作的重點找礦標志，該異常位于研究區西北部，呈NE向不規則條帶狀展布，異常寬介于30～350 m之間，其最大幅值為4.5%。結合化探異常的分布特征，M2-2異常與化探回歸建模AuY2圈定的異常相吻合，認為該異常可能是由黃鐵礦化較強的黑云斜長糜棱巖引起。M2-1異常帶對應高阻異常，推測可能是由片麻狀閃長巖與大紅峪組地層接觸局部變質作用導致。M1與M3異常表現為相對高極化特征，異常均呈帶狀展布，推測可能是與填充于巖石裂隙中的金屬硫化物有關。M4異常呈大面積展布于大紅峪組地層中，根據野外地質調查發現在該異常帶內并未見到與金礦化關系密切的相關礦化，地表僅見有出露極少的灰黑色含碳質砂巖，推測該異常可能是由深部含碳質礦物引起。

圖6 激發極化中間梯度測量視極化率平面等值線圖Fig.6 Contour map of apparent polarizability measured by intermediate gradient of induced polarization1-物探異常靶區；2-視極化率異常等值線；3-物探工作區1-geophysical anomaly target；2-abnormal isoline of apparent polarizability；3-geophysical working area

4 成礦地質條件及找礦標志

綜合找礦方法在尋找金屬礦床方面是有效可行的(黃寧等，2016)，在地質找礦工作中扮演著重要的角色(時永志和李凱成，2014)，并且多種方法手段的結合與相互印證，可精準獲得較為理想的礦體定位預測效果(何鵬等，2018)。本文根據研究區地質特征、1∶10000土壤地球化學特征和地球物理特征，對研究區成礦地質條件進行了分析，并總結了找礦標志。

4.1 成礦地質條件

(1)控礦地層：石英砂巖和花崗質片麻巖所夾持的黑云斜長糜棱巖是有利的含礦層位，其中石英砂巖起到成礦地球化學障作用，可有效阻擋因韌性剪切作用使得巖石在變質變形過程中產生的含礦變質熱液向外部擴散，使含礦熱液聚集于糜棱巖中。雖然糜棱巖粒度較細，但在韌性剪切作用下形成糜棱葉理，含礦熱液可沿糜棱葉理面發生遷移，并隨著物理化學條件的變化最終在成礦有利部位富集成礦。區域內典型的排山樓金礦、新民金礦床均產于黑云斜長糜棱巖中。

(2)控礦構造：區內2條NE向斷裂構造控制著金礦體的產出，礦體整體產狀與斷裂帶產狀相一致，斷裂構造帶為含礦變質熱液的運移、成礦物質的聚集提供了有利場所。同時兩條斷裂帶內所夾持的糜棱巖常是韌性剪切作用的產物。因此，在韌性剪切變形變質作用下，原巖在塑性狀態下發生物質成分的變化，礦物在動力重結晶過程中可釋放金被活化進入流體相中，并沿剪切帶發生遷移和交代作用，形成含金糜棱巖帶。

4.2 找礦標志

(1)礦化蝕變：區內黃鐵礦化與金礦化關系較為密切，黃鐵礦化呈不均勻稀疏浸染狀分布于黑云斜長糜棱巖中。根據排山樓金礦、新民金礦等礦床產出的特征顯示，與金礦關系密切的礦化主要為浸染狀黃鐵礦化，為此浸染狀黃鐵礦化可作為區域內尋找金礦的重要標志之一。

(2)通過對1∶10000土壤地球化學測量數據的挖掘，確定了研究區以Au為主攻礦種。運用化探數據構建的回歸建模AuY2在研究區內圈定了1處找礦靶位，異常分布于2條斷裂帶所夾持的黃鐵礦化較強的糜棱巖中，異常帶內Au最大含量值為1246×10-9，最小值為10.4×10-9，平均值為348.29×10-9，并且該異常與激電中梯M2-2異常套合較好，這為勘查工程的布置提供了理論依據。

(3)研究區內黑云斜長糜棱巖具有相對較高的極化率和中高電阻率，并且根據野外地質調查發現區內金礦化體賦存于黃鐵礦化較強的黑云斜長糜棱巖中，因此高極化率、中高電阻率異常是本區內尋找金礦體的地球物理標志。

5 異常查證

根據回歸建模構建的模型AuY1在研究區內共圈定3處Au異常，消除了常規方法圈定的一些非礦異常的干擾。但為更加準確地圈定找礦靶位，對化探數據進行二次建模構建了模型AuY2。模型AuY2在研究區內共圈定1處異常，該異常位于研究區西部，其編號為AuY2Ht-1，與激電中梯M2-2異常相吻合。由于化探常規方法對于縮小找礦靶位可以起到重要作用(俞勝等,2016)，本次工作對化探常規方法在研究區內圈定的具有3級分帶明顯的異常以及激電中梯圈定的5處異常進行槽探工程驗證。結果顯示，區內多處靶位驗證效果并不理想。以化探常規方法圈定的AuHt-2號異常為例，該異常位于研究區東南部，分布于英安玢巖內，異常面積較大，呈不規則狀展布，具有明顯的3級分帶，Au最大含量值為159×10-9，最小值為10.4×10-9，平均值為13.01×10-9，并且該異常與回歸模型AuY1Ht-2異常相吻合。經TC28號槽探工程驗證，探槽內并未發現與金礦化關系密切的相關礦化，僅見有綠泥石化，且采樣化驗結果不佳，Au品位為0.0～0.10×10-6。TC20號槽探對激電中梯M3、M2-1號異常進行工程驗證，探槽內僅見較強的綠泥石化，對綠泥石化較強的部位進行采樣，經化驗分析結果顯示，Au品位為0.0～0.03×10-6。

研究區內僅在回歸建模AuY2Ht-1異常與激電中梯M2-2異常套合較好的地段發現了1條呈脈狀斷續展布的金礦體(圖7)，礦體編號為T1，礦體賦存于區內2條斷裂帶所夾持的黃鐵礦化較強的糜棱巖中，且礦體走向與糜棱巖空間展布方向相一致。

圖7 綜合異常平面圖Fig.7 Comprehensive anomaly map1-化探數據二次建模AuY2異常；2-常規化探異常；3-化探測區；4-物探異常；5物探測區；6-礦體；7-斷裂；8-勘探線；9-見礦鉆孔及編號1-geochemical data secondary modeling AuY2 anomaly;2-conventional geochemical anomaly;3-geochemical exploration area;4-geophysical anomaly;5-geophysical exploration area;6-orebody;7-faults;8-exploration line;9-ore borehole and number

為查明礦體沿傾向向深部延伸情況，對其實施了鉆探工程驗證(圖8)。T1號礦體長度為160 m，地表由TC4-1、TC8-1探槽工程控制(圖7)，深部由ZK8-1鉆探工程控制(見礦深度為102.1 m)，礦體水平厚度為1.53 m，厚度變化系數為0.037%。真厚度為1.38 m，走向NE，傾向322°，傾角65°～70°，Au平均品位5.09×10-6，品位變化系數0.27%。

圖8 鉆孔剖面圖Fig.8 Borehole profile1-第四系；2-花崗片麻巖；3-黑云斜長糜棱巖；4-石英砂巖；5-斷層；6-礦體；7-鉆探工程及編號；8-槽探工程及編號1-Quaternary;2-granite gneiss;3-biotite plagioclase mylonite;4-quartz sandstone;5-fault;6-orebody;7-drilling and number;8-trench exploration and number

上述表明，運用回歸建模構建的模型有效解決了因常規方法無法精準圈定找礦靶位預測的難題，并且在回歸建模與激電中梯所圈定的異常套合性較好的地段作為研究區重點找礦靶位。

6 結論

(1)根據元素變化系數、CV1和CV1/CV2變化系數解釋圖對研究區內10種元素進行數理統計分析，得出研究區內Au元素成礦潛力較大，并且在研究區內已發現了金礦體，而其他元素的成礦潛力較小，經工程驗證未發現其他礦種。

(2)根據地-物-化相結合的綜合找礦方法在研究區內圈定了1處找礦潛力較大的靶位，經工程驗證見礦效果較好，這在極大程度上提高了找礦效果。實踐表明，綜合找礦方法的應用是找礦勘探的有效手段，在東五家子地區開展的找礦工作中得到了顯著效果，這為今后在該區域內實施找礦工作提供了指導思想和理論依據。