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基岩区寻找隐伏矿的地球化学方法：构造地球化学测量 程志中1，袁慧香1,＊，彭琳琳2，卢国安2，贾祥祥3，邴明明3，林成贵1 3 甘肃省地质矿产勘查幵发局第一地质矿产勘查院 作者简介：程志中，博士，教授级高级工程师，长期从事矿产勘查与找矿预测。 ＊通信作者简介：袁慧香，硕士，高级工程师，从事矿产勘查与找矿预测。 导读：基岩覆盖区找矿圈靶定位是难点，构造地球化学测量能够发挥有效作用。程志中博士长期从事构造地球化学测量方法找矿和科研工作。他为解决基岩覆盖区岩石样(构造岩样)的代表性和均匀性，提出了方格采样法，即在每个采样网格内多点采样组合分析采样方法，采集构造破碎带物质、裂隙充填物、蚀变岩石、矿化岩石等样品。通过甘肃勘查新区1:5万、江西矿区外围1:1万构造地球化学测量试验及其钻探验证见矿效果，说明构造地球化学扫面测量可以发现深部矿化信息，程志中博士等研究成果进一步完善了构造地球化学测量方法，为基岩覆盖区寻找隐伏矿提供了一种行之有效的方法。内容提纲 4.2 江西岩背锡矿区外围1:10000构造地球化学测量0 引言 随着出露矿和浅表矿的逐渐枯竭，地质学界一直在探索寻找深部隐伏矿的方法，勘查地球化学界也一直在探索寻找隐伏矿的地球化学方法。王学求等将矿体出露及产出类型分成6类，不同的矿体产出类型可采取不同的地球化学方法进行探测。过去20多年间，勘查地球化学界主要将重心放在疏松沉积物覆盖区矿产勘查的地球化学方法研究，发展了一系列适用于运积物覆盖区的深穿透地球化学方法，有气体地球化学测量技术、选择性提取技术、电地球化学方法等。国内外一些相对较成熟的地球化学方法在世界各地不同景观区均有成功的案例。王学求等给出的矿体产出类型中A、B、E和F等4种类型为基岩区，除A为矿体出露地表，其他3类均为基岩区的隐伏矿。针对基岩出露区，勘查地球化学家对如何在地表发现深部隐伏矿的地球化学信息未给予足够的重视，国际勘查地球化学界也未发展出一项适用于基岩出露区矿产勘查的地球化学方法。矿体和强矿化蚀变带出露地表的矿床，可通过地球化学测量方法发现岩石或土壤中地球化学异常，很容易将矿化信息捕获。而埋藏较深的矿床，由于蚀变带未出露地表，地球化学测量方法无法发现常规的岩石和土壤中的矿化信息。20世纪50年代是勘查地球化学方法发展初期，勘查地球化学界开展利用岩石地球化学测量方法寻找隐伏矿的研究工作。近几十年以来，越来越多的勘查地球化学家关注基岩区隐伏矿勘查方法的研究，研究发现，构造地球化学测量方法是基岩出露区较为有效的方法，可以通过采集断层泥、蚀变岩、石英脉、成矿后的脉岩等物质，探寻深部矿化信息。构造地球化学测量方法能够强化异常，捕捉深部矿化信息，同时避免地表矿产开发等各种的人为污染。本文讨论了构造地球化学测量的采样点布置与样品采集方法，并介绍在甘肃厂坝矿集区开展的1:50000构造地球化学测量方法试验，以及在江西会昌岩背Sn矿区外围开展的1:10000构造地球化学测量方法试验成果，通过2个工作区的试验逐步完善了构造地球化学测量方法，均证实构造地球化学测量是在基岩区寻找隐伏矿的一种有效的方法。1 构造地球化学研究现状 1957—1958年，邵跃在甘肃省白银市小铁山铜-铅-锌矿区开展原生晕找矿方法试验研究，发现在铅-锌-铜矿盲矿体前部发育Cu、Pb、Zn的原生异常，异常沿断裂构造裂隙向上渗滤扩散距离可达数百米，初步证明了应用岩石测量（采集构造裂隙物质）发现深部隐伏矿是可行的。1965年，谢学锦和邵跃在辽宁关门山铅锌矿开展岩石地球化学测量方法试验，第一次采样工作按照规则网采集岩石岩块样品，由于该地区大面积出露的是灰岩，采集的岩块样中成矿元素Pb、Zn、Ag等的含量很低，未能在已知矿床上方发现Pb、Zn、Ag等元素异常，试验效果很差。分析了第一次试验结果不成功的原因后，第二年改变工作思路，专注于寻找各种构造裂隙，采集构造裂隙中的断层泥或构造破碎带中岩石，结果在已知矿体上方发现非常强的铅锌异常，异常与矿体对应关系良好（图1）。
图1 辽宁关门山铅锌矿区岩块与构造裂隙内细粒物质铅含量变化比较 1—破碎带；2—铅锌矿体；3—钻孔；4—岩石中铅含量曲线；5—岩石裂隙内细粒物质中铅含量曲线。 20世纪70年代初邵跃在安徽省铜陵地区的宝山陶铜矿区开展岩石地球化学测量工作，该地区地表出露岩石以二叠系和三叠系的碳酸盐岩为主，当按规则测网采样时，采集的多是碳酸盐岩岩块，其中Cu、Pb、Zn、Ag、Mo元素含量很低（图2B-F），大部分样品中Ag、Mo、Zn等元素含量在当时分析方法的检出限以下，仅有2个样品检出Mo，7个样品检出Ag，在采集岩块样的岩石中，地球化学测量未能圈出具有找矿意义的地球化学异常。但是在同一地区，采集的构造裂隙充填物中Cu、Pb、Zn、Ag、Mo含量非常高，可高出采样点附近岩块样品含量几十倍乃至上百倍，很多样品中元素的含量已达到边界品位，圈出了较好的异常和浓集中心（图2）。根据构造地球化学测量圈定的异常，布设了钻孔进行验证，在500m以下发现隐伏夕卡岩型铜矿体，这是构造地球化学测量方法第一次成功的应用。
图2 安徽省铜陵宝山陶矿区大理岩中岩块样与裂隙样元素含量对比图 1—第四系冲积物；2—三叠系中下统青龙群；3—二叠系上部硅质页岩与煤系、下部碳酸盐岩；4—闪长斑岩；5—花岗闪长岩；6—夕卡岩。 20世纪80年代，余学东、邵跃、邹长毅等分别在福建紫金山铜金矿、湖北大冶铜绿山铜铁矿、新疆阿舍勒铜矿、浙江诸暨铜岩山铜矿等矿区开展构造地球化学测量的试验，获得较好的找矿效果。在福建紫金山地区，构造地球化学测量在紫金山铜金矿上方圈定了较强的铜金异常，在萝卜岭地区发现较强的铜钼异常，这些异常对紫金山铜金矿和萝卜岭铜钼矿的发现发挥了重要作用。在湖北大冶矿区外围寻找深部的隐伏夕卡岩型铁铜矿也取得较好的效果。近30年来，许多研究者在胶东、云南、甘肃、贵州等地开展构造地球化学测量方法的试验研究，通过采集构造裂隙样品，研究元素的分布特征，预测深部隐伏矿。这一方法既应用于地表的岩石构造裂隙测量，也应用于坑道中的构造裂隙测量，在老矿山深部与外围找矿中发挥了重要作用。谭亲平、刘建中、陈发恩等采用构造地球化学测量方法在黔西南地区找到隐伏的卡林型金矿，也在贵州贞丰县水银洞金矿外围隐伏矿预测中取得较好的进展。吴卫国和张雪亮在广东开展了1:50000构造地球化学测量，在区域尺度采用岩石测量（构造裂隙物质）发现深部矿化信息，也取得较好找矿成果。近几十年来的应用效果显示，构造地球化学在基岩出露区寻找隐伏矿中发挥了重要作用。国外的勘查地球化学家亦认识到构造地球化学测量在隐伏矿勘查中的重要性。Boyle指出在隐伏矿勘查中，渗滤晕特别重要，他强调分析研究与渗滤晕有关的物质，在岩石样采集过程中，应注意采集一切剪切带、裂隙、蚀变带物质，分析拟找盲矿的成矿元素和指示元素。Govett在评述岩石测量工作时曾提出，在岩石测量工作中，所采集的样品应是脉岩样品、裂隙充填物和似碧玉等物质，而不采集围岩的岩块，因为这类物质通常代表着矿化事件的“通道”系统。这种采样方法显然是符合逻辑和有成效的。Cluer在美国内华达州的卡林型金矿研究中发现，在地表采集构造裂隙物质获得的地球化学异常与深部800m以下的金矿体存在空间联系。总的来说国外利用构造地球化学找矿的实例报道不多。2 构造地球化学测量原理 构造地球化学是陈国达、涂光炽最早倡导的研究领域之一。陈国达和黄瑞华认为，构造地球化学是研究各种地质构造作用与地球化学过程之间在时间、空间和成因上关系的学科。涂光炽认为，构造地球化学是探求构造与地球化学内在联系的一门学问。章崇真、吴学益提出，构造地球化学是研究发生岩石形变过程中的地球化学特征、作用和机制，以及地壳运动与原子、离子运动之间关系及其规律的学科。刘洪波等认为，构造地球化学是研究各种构造环境中地壳化学元素的分配和迁移、分散和富集特征、规律及其过程动力学机制的一门边缘学科。孙岩和戴春森认为，构造地球化学是研究构造作用过程中化学元素的时空分布、演化规律和成因联系的科学。刘泉清认为所谓构造地球化学形迹，系指与构造作用有关的地球化学异常，而构造地球化学是一门从研究构造地球化学形迹出发，揭示元素及同位素在地壳构造运动中的地球化学变化，阐明元素在构造中的分布分配、共生组合、迁移富集的规律及其整个演化历史，最后揭示构造地球化学异常的形成以及地壳构造运动发展历史的科学。韩润生认为构造控矿的物质表现通过构造地球化学现象反映出来，成矿物质的来源、迁移、聚集、分散等过程能够反映构造的演化与发展，揭示控矿构造演化与成矿元素迁移和聚集之间的内在联系。构造运动常常形成两种结果：一是构造形迹有规律地排列组合构成构造体系，二是地球化学元素在构造活动中迁移、富集及共生组合形成地球化学异常。在整个成矿过程中，构造是控制一定区域中各地质体间耦合关系的主导因素，是构造成岩成矿和构造驱动流体运移成岩成矿的重要驱动力，又是矿体最终定位的场所，它与成矿流体、成矿作用构成了密切联系的系统。构造地球化学测量方法是运用构造地质学和地球化学的基本原理和方法研究元素在各种构造环境中的分配和迁移、分散和富集的特征、规律及其过程动力学机制的一种方法。该方法是岩石地球化学测量方法的一种，是系统采集与构造作用有关的物质，如断层泥、构造裂隙物质等，通过分析其中成矿元素、伴生元素的分布规律，以此来寻找矿床，特别是隐伏矿床的地球化学方法。3 构造地球化学采样方法 地球化学采样要求所采集的样品具有较高的代表性，采样点分布均匀，既能反映异常，也能反映背景。代表性是指单个样品反映采样单元以及样本反映对象总体的充分性。找矿时强调对采样单元中特定地质对象的代表性，因目的而异。而构造地球化学测量采样法，要求采集矿化较好、类型多样的不同构造样品，从而尽可能充分地反映采样单元中目标矿种或类型的成矿特征。均匀性是指样品之间空间距离的变化，一般要求采样点均匀布设。地球化学测量的采样点布设方法有规则网和方格网两种：规则网测量是按照一定的点-线网度采集样品，土壤测量常采用这种方法；水系沉积物测量采用方格网采样方法，按照一定的密度分成方格，在每个方格内采集一个或多个样品。对于岩石地球化学测量，从多年的试验结果来看，规则网的点线距采集岩块样效果不佳，谢学锦、邵跃等建议采用方格网采样的方法，在每个网格内采集多个构造裂隙样品，既能提高采样的代表性，又能考虑采样点的均匀性，继而能有效捕获矿化信息。1:50000构造地球化学测量，采用方格网采样，以500mX500m或500mX250m的网格为采样单元，在每个采样单元内仔细搜索和观察，寻找构造裂隙，采集构造裂隙中的物质，包括断层泥、断裂破碎带物质、石英脉、矿化蚀变岩等，一般每个采样单元格内采集6〜8个构造岩子样，每个采样单元格内的多个子样组合成一个样品进行分析，从而提高采样单元的代表性。采样点位布置和编号示意图见图3。
图3 构造地球化学采样点布置示意图 1—主断裂；2—次级断裂；3—采样点；4—采样点编号。 1:10000构造地球化学测量方法采用100mX100m的网格采样，也可沿测线布置采样点，单点采样。此时要注意采样点布置的均匀性，尽量保持样点的均匀性，不应有大片的空样地段。应用构造地球化学测量方法采集的物质分为5类：（1）构造破碎带物质；（2）裂隙充填物及其披膜；（3）蚀变岩石；（4）矿化岩石；（5）普通岩石（新鲜岩石、未矿化蚀变岩石）（图4）。在构造裂隙发育的地区，应尽量采集构造裂隙或矿化样品；在构造不发育的地区，在500mX500m或100mX100m方格内，如未发现构造裂隙和矿化蚀变，则应考虑采样点分布的均匀性，尽量多采集一些新鲜岩块样作为地球化学背景值。
图4 构造地球化学测量采样物质示意图 a—构造破碎带；一裂隙充填物及其披膜；一蚀变岩石；—矿化岩石；—普通岩石；一断层角砾岩（采集角砾岩中的胶结物g—断层泥与构造透镜体（采集断层泥）；h—构造带胶结物（采集胶结物）；一黄铁矿化石英脉（采集矿化样品）；一剪切片理化带（采集片理化带中的碎屑样）；k—糜棱岩（采集糜棱岩）；一糜棱岩化岩石（采集片理化强的部分）。 4 应用效果 选择在甘肃省西和地区的十里铺幅和黄褚关幅开展1:50000构造地球化学测量试验，在地质矿产图或岩性构造图上划出500mX500m的采样网格，在每个采样单元格内仔细搜索和寻找构造裂隙，每个网格内一般采集6〜8个构造裂隙样品，根据研究区的成矿背景研究成果，注重在成矿构造或成矿结构面寻找构造样品。详细记录每个采样点构造特征、产状、矿化特征等信息，每个采样点采集50〜350g，按500mX500m的网格组合成一个样品以供分析测试，共获得了2967分析样，经过粗碎、细碎，粉碎成小于200目以下的样品，并对其中的Au、Ag、Cu、Pb、Zn等19种元素进行了分析。通过构造地球化学测量，在本区圈定多处Au地球化学异常，其中安家岔Hs-9异常规模大、强度高（图5）。异常以Au为主要成矿元素，并伴有Bi、Cd、Ag、As、Mo、Hg、W、Ba、Cu、Mn、Co等元素异常。在空间上，Au、Sb、Ag、As元素套合程度较好，Pb、Cd元素异常与Au有一定程度套合。
图5 甘肃西和地区金地球化学图 选择在新发现的安家岔Hs－9金异常范围内开展查证工作，布置了地表大比例尺地质填图、激电中梯剖面测量与激电测深工作。该金异常位于吴家山复式背斜的西转折端，背斜枢纽呈北西走向，向308°方向倾伏；背斜轴部的下部为安家岔组细晶灰岩，上部为安家岔组千枚状板岩，接触面波状起伏。经查证发现一条金矿体，2018年布设3个钻孔进行深部验证，发现5条金矿体和4条矿化体。矿体单工程平均品位3.08g/t，厚度1.9m，构造带中平均品位1.45g/t，厚度5.7m，斑点状绢云千枚岩中品位最高达3.25g/t。4.2 江西岩背锡矿区外围1：10000构造地球化学测量选择在江西岩背锡矿外围开展1:10000构造地球化学测量试验，采用100mX100m的网格采样，在每个网格单元范围内仔细搜索各种断裂、裂隙，以及矿化蚀变岩等。一般在每个单元内采集6〜8个单点构造裂隙样，主要采集断层泥、构造破碎样、石英脉、蚀变岩等样品。详细记录每个采样点构造特征、矿化特征等信息，每个采样点采集50〜100g。共采集样品4620件，按100mX100m的网格组合成934个分析样，组合分析样质量不少于300g，并对其中的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、As、Sb、Li、Rb、F14种元素进行了分析。通过构造地球化学测量，以质量分数20X10-6为异常下限，在本区圈定了岩背西异常、矿背南异常、上湾南异常、密坑山村异常、荣荆坝异常等多处Sn地球化学异常（图6），异常规模大、强度高，三级浓度分带明显，验证钻孔均揭露工业矿体。其中，岩背西异常位于已知大型岩背锡矿西部，验证钻孔ZK1802揭露3层含锡矿化带（体），累计视厚度6.07m，Sn平均品位0.11%，Sn最高品位0.14%；ZK1803揭露工业矿体5条，累计视厚度10.33m，视厚度分别为1.12、2、3.3、2.32、1.59m，品位分别为0.24%，0.22%，0.2%，0.92%和0.4%；ZK401控制ZK1803矿体走向上的延伸，揭露工业矿体7层，累计厚度22.93m，Sn平均品位0.68%；ZK001控制ZK1803锡矿体往南西方向的延伸，揭露工业矿体4层，累计厚度10.93m，Sn平均品位0.32%。矿背南异常验证钻孔ZK1801揭露2层锡工业矿体，累计视厚度5.24m，视厚度4.24m，Sn平均品位0.663%，Sn最高品位1.75%；验证钻孔ZK10001控制ZK1801矿体走向上的延伸，见工业矿体3层，视厚度4.66m，Sn品位0.49%。上湾南异常验证钻孔ZK40001揭露工业矿体4层，视厚度4.75m，Sn平均品位0.45%；ZK40401控制ZK40001锡矿体走向上的延伸，揭露锡工业矿体视厚度14.41m，Sn品位0.20%〜0.36%；密坑山村异常验证钻孔ZK30001揭露锡工业矿体视厚度8.66m，铅锌矿体1层，视厚度1.86m。
图6 江西岩背锡矿外围Sn地球化学异常及验证钻孔分布图 1—异常内带；2—异常中带；3—异常外带；4—1:10000构造地球化学测量范围；5—钻孔及钻孔编号。 5 结果与讨论 构造地球化学测量（构造裂隙采样）较普通岩石测量能更有效地发现基岩下隐伏的矿化信息，特别是对岩浆热液型矿床，成矿热液沿主要成矿构造或成矿前先存构造裂隙向上迁移，在距离矿体较远的地段沉淀形成强的地球化学异常。构造地球化学测量圈定的异常强度高，对弱信息提取更为有利。甘肃西和地区1:50000构造地球化学测量和江西岩背锡矿外围1:10000构造地球化学测量，均获得良好找矿效果，发现深部找矿线索，经工程验证均发现深部矿（化）体。构造地球化学测量是基岩覆盖区寻找隐伏矿一种行之有效的方法。构造在矿床形成过程中起到流体运移通道和流体与金属沉淀场所的双重作用，在卡林型金矿、造山型金矿、MVT型铅锌矿等矿床形成过程中，断裂构造作为流体通道发挥了至关重要的作用，斑岩型铜（金）矿床、次火山热液型矿床形成过程中，由于岩浆和热液的上升，在岩体顶部形成大面积的裂隙，这些裂隙的存在，可作为热液上升的宏观通道。已有的研究成果证明，热液能沿宏观断裂构造上升300m以上，为构造地球化学测量提供了理论依据。甘肃西和地区1:50000构造地球化学测量结果表明，网格化构造裂隙采样可有效发现深部隐伏的区域性矿化信息。江西会昌岩背矿区大比例尺构造地球化学测量，也能有效圈定火山岩性下隐伏矿体。从这2个区的试验成果来看，构造地球化学测量对基岩出露区发现深部矿化具有良好的效果，证明了该方法的有效性。地球化学测量样品采集要考虑代表性、均匀性、合理性、可对比性，其中代表性最为重要，因此采样时需要仔细观察才能采集到能真正反映成矿信息的构造裂隙样品。其次是采样点分布的均匀性，只有样点在工作区内相对均匀分布，才能在成图过程中制作出较为合理的地球化学图，较为清晰地得到元素的分布规律，找出成矿元素的浓集中心，判断成矿作用的中心。为保证构造地球化学样品的代表性与均匀性，建议采用方格网-多点采样组合分析的方法。采集物质以构造破碎带物质、裂隙充填物及其披膜和蚀变岩石为主，因而要求采样人员必须在一定范围内注意搜索和观察，才有可能采到裂隙充填物的样品。不要局限在一个点上采样，采样点应随机分散在所规定的单元网格内，分别在多处（6〜8处）采取裂隙充填物样品，组合成一个分析样。实践证明这种组合的样品代表性比一个点上的单一样品效果更好，在构造裂隙不发育地段，为兼顾均匀性，可用岩块样代替。构造地球化学测量具有广阔的应用前景。中国发育大片基岩出露区，尤其贵州黔西南地区卡林型金矿，大多为隐伏矿，构造地球化学测量可有效地发现这些埋藏较深金矿的信息。福建、江西、浙江等地区被大片火山岩覆盖，该方法对于发现火山岩覆盖区下的成矿信息亦十分有效。原文来源：地学前缘(中国地质大学(北京)；北京大学)，第28卷第3期2021年5月 导读评论和排版整理：《覆盖区找矿》公众号.
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