Feasibility of Prospecting Based on PMGRA Gas Geochemical Survey in Shallow Covered Area of Liaodong Area
-
摘要: 气体能携带深部矿化信息沿着岩石裂隙和断裂带迁移至地表，因此气体地球化学方法可以用于寻找覆盖层以下的隐伏断裂和矿体.基于便携式多组分气体快速分析仪（PMGRA），应用气体地球化学方法对辽东地区五龙金矿区和青城子地区开展了探索性的试验研究，并辅以相应的土壤地球化学测量进行对比.结果显示，异常区气体的浓度衬值非常大；在部分气体异常区，沿着构造倾向方向，具有CO2异常峰值出现在H2S、SO2和CH4之前的特点.在辽东浅覆盖区，气体和土壤地球化学测量均能反映隐伏构造和矿体；而在覆盖较厚地区，气体地球化学测量对断裂和矿体反映更明显，受覆盖层的类型和厚度影响较小.本次试验结果初步显示了基于PMGRA气体地球化学测量方法在浅覆盖区具有一定的可行性.Abstract: Gas can carry deep mineralization information migrated to the surface along the rock fissures and fault zones. Therefore, gas geochemical methods can be used to find hidden faults and ore bodies below the cover layer. Based on the Portable Multi-Component Gas Rapid Analyzer (PMGRA) geochemical method, exploratory experimental studies were carried out in Wulong gold mining area and Qingchengzi area, Liaodong area, and supplemented by corresponding soil geochemical surveys for comparison. The results show that the concentration of the gas in the abnormal area is very large, with the abnormal peaks of CO2 appearing before H2S, SO2 and CH4 in part of the gas anomaly area, along the structural dip direction. In the shallow covered area of Liaodong, both gas and soil geochemical surveys can reflect hidden structures and ore bodies. However, in the thicker covered area, gas geochemical surveys can more clearly reflect the faults and ore bodies, and are less affected by the type and thickness of the cover layer. The results of this test initially show the feasibility of PMGRA geochemical survey method in shallow covered area.
-
Key words:
- PMGRA /
- shallow covered area /
- Wulong gold deposit /
- Qingchengzi area /
- Liaodong area /
- geochemistry
-
0. 引言
辽东地区是我国重要的金多金属成矿区带，区内构造发育、岩浆活动频繁，并伴随着强烈的金多金属成矿作用，因此成矿条件非常优越（侯增谦等，2015；曾庆栋等，2019；Xu et al., 2020）.辽东地区的地质勘查和开采工作历史悠久，区内大量的金多金属矿床陆续被发现（Ma et al., 2016；曾庆栋等，2019；Xu et al., 2020）.但由于辽东地区的第四系残坡积物和运积物覆盖面积广而厚（曾庆栋等，2019），基岩露头较少，常规化探方法效果不佳；再加上老矿区人文因素干扰较大，传统的物探方法也难以奏效.因此，急需一种探测深度大、抗干扰能力强、能指示覆盖区以下矿化信息的方法进行深部找矿预测.
近年来，以气体作为采样介质的气体地球化学测量被认为是覆盖区找矿具有应用前景的化探方法之一（张洁等，2016），在寻找覆盖区隐伏矿产方面逐渐发挥作用，并越来越被国内外化探学者所亲睐（Hinkle et al., 1990；Polito et al., 2002；Hale，2010；Lombardi and Voltattorni.，2010；Güleç and Hilton，2016；万卫等，2019）.20世纪80~90年代，在国内外矿山中采用汞蒸气测量和氡气测量方法用于寻找成矿断裂，并取得了很多成功的案例（Gosa et al., 2016；李伟等，2017）.但汞蒸气测量方法操作比较复杂，需要进行野外收集和室内热释分析，而且分析测试设备体积庞大，分析过程复杂，加上该方法受气候影响大，异常经常无法重现，限制了其推广与应用.大部分多金属矿床的矿石由金属硫化物组成，或与金属硫化物成共生或伴生关系，金属硫化物在地下发生氧化和水解反应可生成H2S、SO2、CO2等气体（张洁等，2016）.研究表明，如果金属矿床在成矿过程中存在有机质的参与，常常会在矿体周围形成伴生烃类气体异常场（曾旭等，2016）.因此，H2S、SO2、CH4和CO2气体被认为是寻找金属硫化物矿床有效的气体地球化学指标（McCarthy et al.，1986；Oakes and Hale.，1987；Reid and Rasmussen, 1990；Fridman，1990；张洁等，2016）.这些气体具有如下特点：（1）穿透能力强，在地下温压和密度差的驱动下，气体的向上迁移能力极强；（2）垂直向上运移机制，气体的垂直运动能力远大于其水平运动的能力，有利于携带深部矿化信息到近地表浅部；（3）地表气体浓度低，成矿气体从深处向地表运移和扩散的过程中浓度会不断减小，因此对仪器的灵敏度要求较高.基于此，笔者及研究团队研发了一套能够在覆盖区同时测定H2S⁃SO2⁃CH4⁃CO2气体快速分析仪（PMGRA）.该仪器具有分析速度快、检出限低、精度高、成本低、携带方便、科学环保的优点，能够同时快速检测多种与矿化有关的气体.
本次研究在对矿区进行气体地球化学测量的同时，开展了土壤地球化学测量对比研究.土壤地球化学测量作为传统地球化学勘查手段之一，对浅覆盖区矿产的发现起到了重大作用，是一种准确而有效的勘查方法（Mann et al., 2005；杨永春等，2017），可作为基于PMGRA多组分气体地球化学测量找矿有效性的验证方法.因此，本次研究选择在五龙金矿区最大的断裂（鸡心岭断裂）和主矿体（163号脉），青城子地区的尖山子和二道沟断裂开展气体地球化学测量的探索性试验，用于检验基于PMGRA气体地球化学测量方法对隐伏构造和深部矿体探测的有效性.
1. 研究区景观及地质概况
1.1 地理景观概况
辽东半岛地处长白山系的西南段，区内北部以中低山为主，南部属于丘陵起伏区，由此构成了北低南高、蜿蜒起伏的地形.区内气候为暖风带季风气候，最高气温为30.6 ℃，最低气温为-29.9 ℃，年平均气温为9.1 ℃，年平均降水量约为900 mm，7、8两月降水量约为620 mm，全年无霜期约为166 d，属于典型的半干旱湿润景观区.由于气温温和、雨水充沛，植被非常发育，地表水系分布较密集.大部分地表被第四系残坡积层、冲积层和腐殖土覆盖，覆盖层厚度为1~5 m不等，仅在山顶或陡峭山坡处可见基岩出露.
1.2 地质概况
1.2.1 五龙地区
五龙金矿位于华北克拉通东北缘，营口-宽甸古隆起南部，北东向鸭绿江断裂带西侧（张朋等，2019）.该金矿属于石英脉型金矿，金资源量已达到80 t，平均品位为5.35 g/t，赋矿围岩为中侏罗世五龙花岗岩体（Zhang et al., 2019）.矿区内地层零星出露，仅在矿区南部出现少量古元古代辽河群变质岩，多被印支期混合花岗岩吞噬，呈不连续残留体状分布于黑云母花岗岩体中.矿区内中生代岩浆活动强烈，主要岩体有五龙片麻状花岗岩体及三股流花岗闪长岩体.五龙岩体呈岩基形式产出，是矿区的主要赋矿围岩；三股流岩体呈岩株状产出，出露于矿区南部.矿区内发育了一系列岩脉，走向为NNE向、近SN向、NW向，岩性上包括细粒闪长岩、闪长玢岩、花岗斑岩、煌斑岩、辉绿岩等（图 1）.其中，细粒闪长岩、闪长玢岩和花岗斑岩为成矿前脉岩，其他为成矿后脉岩（刘军等，2018）.矿区内断裂构造较发育，具有多期活动的特点.断裂构造按产状可分为近NNE向、NE向、近SN向、NW向和EW向5组，按断裂活动与金矿化作用的关系可分为3类，即成矿前断裂，被不含金石英脉、细粒闪长岩、闪长玢岩及花岗斑岩所充填，如鸡心岭断裂；成矿期断裂，为早期断裂的活化和继承断裂，被多阶段矿化形成的含金石英脉充填；成矿后断裂，被煌斑岩和辉绿岩脉充填，如姚家沟断裂.
五龙金矿的矿化类型主要为石英脉型，少量为构造蚀变岩型.目前，已发现含金石英脉超过400条（刘军等，2018），最主要的矿脉有163号脉、80号脉、4号脉、2号脉等.含金石英脉与围岩界限分明，以脉状、透镜状为主，具有明显的分支复合和尖灭再现的特点.含金石英脉呈近SN向及NW向展布.其中，近SN向含金石英脉走向为0°~10°，倾向为W，倾角为75°~85°；NW向含金石英脉走向为320°，倾向为SW，倾角为50°~85°.含金石英脉断续延长一般为几十至千余米，宽一般为0.2~4 m，NW向矿体与近SN向构造交汇部位矿体变厚大，呈囊状（王明志等，2011）.矿石结构主要有自形-半自形粒状结构、他形细粒结构、碎裂结构、填隙结构等；矿石中金属矿物主要为黄铁矿和磁黄铁矿，其次为黄铜矿、辉铋矿、方铅矿、闪锌矿、白钨矿、毒砂、银金矿及自然金.金主要为自然金和包裹金，以及少量裂隙金，载金矿物主要为黄铁矿、雌黄铁矿和辉铋矿（Zhang et al., 2019, 2020）.脉石矿物主要为石英、绢云母、长石、绿泥石、方解石及萤石等.围岩蚀变较发育，近矿围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿、绢云母化、绿泥石化、钾长石化和碳酸盐化，蚀变带宽度为1~5 m.
1.2.2 青城子地区
青城子地区位于辽东裂谷带的西端（图 2），区内分布着大量规模不等的矿床，主要为与中生代构造-岩浆活动有关的中低温岩浆热液型金、银、铅锌、钼矿床（王玉往等，2017）.区内北东向二道沟断裂、朱罗断裂和北西向于上沟断裂、尖山子断裂，共同控制了这些矿床的分布（图 2b）.区内广泛分布一套古元古代辽河群层状变质岩系，出露的地层主要为古元古界辽河群高家峪组、大石桥组和盖县组（图 2），其原岩为火山岩、陆源碎屑岩、黏土岩及碳酸盐岩.区内岩浆岩主要包括古元古代辽河期、印支期和燕山期花岗岩类以及各种脉岩（图 2）.其中古元古代侵入岩主要为钾长花岗岩和斜长花岗岩，印支期侵入岩分布较广，岩体的周围或岩体之间明显分布着大量的矿床.此外，区内还发育大量的规模不等的煌斑岩、辉绿岩、闪长（玢）岩、石英斑岩、花岗斑岩等脉岩，成岩时代复杂.
图 2 青城子地区地质简图据丹东青城子矿业有限公司(2010).辽宁省凤城市青城子铅锌矿接替资源勘查报告Fig. 2. The geological sketch map of Qingchengzi area青城子地区的断裂构造是在早元古宙华北克拉通化基底上发展起来的，区内北西向和北东向的深大断裂构成了菱形格状断裂构造体系（李德东等，2019）.早期近东西向褶皱构成的线型构造带是矿集区的基本构造格架，隶属于草河口复向斜、虎皮峪复背斜范畴（李德东等，2019），这些褶皱的轴向近东西，向东倾伏，造成向斜的翘起端多在西部出露.
2. 试验方法
2.1 工作部署
气体地球化学剖面的部署原则为垂直于矿体或主构造走向，点距一般为40 m，重点地段加密至20 m，土壤中气体的采样层位需穿过A层（有机质层），一般位于C层（以残积层碎屑堆积为主的土壤层）.土壤地球化学剖面与气体地球化学剖面的位置一致，点距为40 m，采样层位为C层或B+C层（残坡积层），采集物质为土壤中的残坡积颗粒.
在五龙金矿区布设了2条气体地球化学测量试验剖面（图 1），其中，针对鸡心岭断裂和163号脉等矿体布设了一条北西向的剖面（P1），剖面走向为112°，总长度为760 m，共计24个测量点，第四系覆盖层一般厚度为0.7~5 m.针对88号金矿脉布设了1条北东向测量剖面（P2），走向为47°，总长度为640 m，共计16个测量点，剖面第四系覆盖层一般厚度为1~10 m，仅在山顶或民采老硐附近见有基岩露头.由于第四系覆盖层的影响，鸡心岭断裂和163号矿脉在地表很难找到露头（王明志等，2011）.本次试验的P1剖面位置穿过一条北北东向的构造破碎带，破碎带主要为断层泥和断层角砾（图 3a，3b），疑似鸡心岭断裂.根据前人资料描述（王明志等，2011），鸡心岭断裂延长超过10 km，宽几米至四十几米，带内可见断层泥和闪长岩脉，与本次发现的疑似鸡心岭断裂特点非常一致.在P2剖面上，与163号脉有关的闪长岩脉内可见黄铁矿集合体和石英脉（图 3c）.
图 3 研究区断裂和矿体野外照片a.鸡心岭断裂的断层泥及断层角砾；b.鸡心岭断裂的断层泥；c.163号脉附近闪长岩上的石英脉及黄铁矿集合体；d.蚂蚁山附近的尖山子断裂Fig. 3. Field photographs of fractures and orebodies in the study area在青城子地区针对区域上两大断裂开展了气体地球化学测量试验（图 2），尖山子断裂北西南东走向，从南部的方家隈子岩体延伸到北部的白云金矿附近，其长度超过15 km，宽一般为20 m，最宽处可达180 m.本次试验在蚂蚁山附近布置了一条北东向气体地球化学测量剖面（P3），走向为47°，剖面长度约为2 240 m，采集了57个测量点数据，主要目的是控制尖山子断裂及其派生断裂.由于尖山子断裂被第四系残坡积物覆盖，仅在蚂蚁山附近的民采点可见断层破碎带出露（图 3d）.二道沟断裂位于青城子镇北西部，南西自荒沟附近，向北东经桃源铅锌矿转至桃源村附近.其长度约为10 km，宽一般几米至几十米，断面沿走向方向较平直.为了控制和查明未出露地表的二道沟断裂，在桃源铅锌矿附近布设了一条北西向气体地球化学测量剖面（P4），剖面长度约为880 m，布置了23个测量点.
2.2 样品采集及分析测试
本次气体地球化学测量中气体采集方式采用主动抽气法.在采样点用直径约为2 cm的钢钎打一个孔，孔深一般在70~100 cm；拔出钢钎，迅速拧入螺旋取样器，直至拧紧为止，确保取样钻密封孔.取样钻底部有6个小孔，通过一根硅胶管引出，经过三通阀、干燥器和过滤器等装置，接上便携式多组分气体分析仪（图 4）.当气体测量采样装置连接完毕后，启动仪器，通过气泵抽取气体进行测量，抽气速度为1 L/min.H2S、SO2、CH4和CO2在显示屏上的读数会逐步增高，到达最高值后读数会逐步降低.记录最大值作为该点测量值，现场进行读数记录，总测量时间一般为30~45 s.
CO2、CH4、SO2、H2S气体的分析采用中国地质调查局发展研究中心研发的便携式多组分气体地球化学分析仪.H2S分析检测范围为0.001×10-6~1×10-6；SO2分析检测范围为0.001×10-6~5×10-6；CH4分析检测范围为0.1×10-6~10 000×10-6；CO2分析检测范围为1×10-6~99 999×10-6.仪器的分析精度为±3%F.S，各项基本参数能够满足覆盖区隐伏矿地球化学勘查的需要.
土壤样品采集深度为20~50 cm，样品由采样点周围10 m范围内的3~5个子样品组成，在野外经过自然烘干后，根据区域上粒级试验的结果，选取40目以下粒级样品作为土壤分析样品.样品分析测试工作由辽宁省有色地质局103地质队分析测试中心完成，根据研究区已知矿体的成矿类型和研究需求，选择分析元素以下17种：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Hg、F、B、W、Sn、Mo、Bi、Mn、Co、Cr、Ni.土壤地球化学样品的采样方法和分析测试主要参照《土壤地球化学测量规程》（DZ/T0145⁃ 2017），采用一级标准物质对照和重复分析法进行质量监控，各元素的报出率和合格率均大于95%，分析数据质量满足相关规范要求.
3. 试验结果
3.1 参数统计
P1剖面气体和土壤地球化学数据参数统计结果见表 1.气体地球化学数据参数方面，H2S气体的浓度值非常低，最小值为0.009×10-6，最大值为0.515×10-6，变异系数为1.48，反映其变化程度大；SO2气体的浓度较高，部分地段的浓度可达3.729×10-6；CH4气体的浓度总体变化不大，变异系数为0.41；CO2气体的浓度在部分地段的异常值较高，最高值可达99 000×10-6.土壤地球化学数据参数方面，主成矿元素Au的平均值为38×10-9，其富集系数达44.69.强烈富集（富集系数 > 4）的元素有Au、Ag、As、Bi，表明这些元素在五龙地区富集程度较高；显著富集（富集系数介于2~4）的元素有Hg、Pb、W、B；较富集（富集系数介于1~2）的元素有Mo、Cr、Ni、F；其余元素表现为较贫化或接近背景值.一般来说变异系数大于1为强变异，强变异元素有Au、Ag、Sn、Bi，除了主成矿元素Au和Ag之外，其余2个元素均为与花岗岩有关的高温元素.变异系数在0.1~1之间为中等变异，除了强变异元素，其余元素均为中等变异.综合以上特点，P1剖面中Au元素的富集系数和变异系数很大，间接反映了Au在该区的成矿潜力较大.
表 1 P1剖面气体和土壤数据参数统计Table Supplementary Table Parameter statistics of gas and soil geochemical data in P1 profile元素 样品数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 24 0.009 0.515 0.036 0.083 0.124 0.07 2.31 1.48 14.31 SO2 24 0.289 3.729 0.654 0.953 0.877 1.28 1.46 0.92 5.70 CH4 24 550 2 200 1 113 1 113 456.9 2 027 1.00 0.41 1.98 CO2 24 6 000 99 000 17 434 20 833 18 788 35 240 1.19 0.90 5.68 Au 17 1.9 233 18.6 38 59.8 55.1 44.70 1.58 12.53 Ag 17 0.021 4.781 0.218 0.648 1.192 0.60 10.80 1.84 21.93 As 17 3.2 121 37.124 37.1 35.2 107.47 8.44 0.95 3.26 Hg 17 24 50 34.529 35 7 48.12 2.88 0.20 1.45 Cu 17 9.3 17.3 12.824 12.8 2.7 18.23 0.75 0.21 1.35 Pb 17 30.4 52.1 40 40.4 6.3 53.1 2.13 0.16 1.30 Zn 17 36.2 66.8 49 49.5 9.1 67.8 0.73 0.18 1.36 W 17 0.96 6.7 2.7 2.9 1.46 4.99 3.10 0.49 2.48 Sn 17 0.2 7.5 0.69 1.7 2.1 1.6 0.80 1.28 10.87 Mo 17 0.23 3.39 0.59 0.97 0.94 1.08 1.56 0.97 5.75 Bi 17 0.21 28.5 0.63 3.34 7.66 1.08 18.5 2.30 45.24 Mn 17 96 425 256 256 97 450 0.44 0.38 1.66 Cr 17 67.2 116 89.4 89.4 14.2 117.9 1.94 0.16 1.30 Co 17 5.2 13.1 7.6 7.9 2.1 10.9 0.79 0.26 1.72 Ni 17 29.3 57.4 39.0 40.1 6.7 49.5 1.61 0.17 1.47 B 17 19 114 61.8 62 26 113.6 2.90 0.42 1.84 F 17 330 947 629 629 157 942 1.30 0.25 1.51 注：背景值为剔除特异值后的平均值，异常下限为背景值加两倍标准离差，气体的富集系数为平均值与背景值的比值，元素的富集系数为平均值与中国东部元素丰度（迟清华和鄢明才，2007）的比值，变异系数为标准离差与平均值的比值，气体或元素的衬值为最大值与背景值的比值.气体的浓度单位为10-6；土壤数据中除Au、Hg的含量单位为10-9，其余元素的含量单位为10-6. P2剖面气体和土壤地球化学数据参数统计结果见表 2.P2剖面土壤中气体的含量明显高于P1剖面，部分气体的最高值超出仪器量程（如H2S和SO2气体），本次研究将仪器最大量程当作该气体的浓度值.气体地球化学数据参数方面，H2S和SO2气体的变化范围较大，最小值分别为0.011×10-6和0.379×10-6，最大值分别大于1×10-6和4×10-6；变异系数均大于1，分别为1.78和1.09.CH4气体的浓度总体变化不大，但在部分地段可达3 600×10-6.CO2气体的浓度在部分地段的异常值较高，最高值可达96 000×10-6.土壤地球化学数据参数方面，与P1剖面数据相比，各元素的含量相对较低，主成矿元素Au的平均值为2.6×10-9，其富集系数达3.08.强烈富集（富集系数 > 4）的元素有Hg，显著富集（富集系数为2~4）的元素有Au、As、W、Bi，较富集（富集系数为1~2）的元素有Ag、Pb、Mo、Cr、Ni，其余元素表现为较贫化或接近背景值.变异系数均小于1，反映其变化程度或离散程度较低.P2剖面中各元素的含量相对较低的可能原因有：一是该剖面覆盖较严重，二是剖面控制的88号金矿脉为隐伏矿体.
表 2 P2剖面气体和土壤数据参数统计Table Supplementary Table Parameter statistics of gas and soil geochemical data in P2 profile元素 数据个数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 16 0.011 > 1 0.082 0.188 0.334 0.23 2.29 1.78 12.20 SO2 16 0.379 > 4 0.93 1.44 1.58 2.0 1.55 1.09 4.30 CH4 16 495 3 600 1 164 1 317 819 2 298 1.13 0.62 3.09 CO2 16 13 000 96 000 30 733 34 812 20 334 55 855 1.13 0.58 3.12 Au 16 0.9 4.6 2.62 2.6 1.1 4.8 3.10 0.41 1.76 Ag 16 0.038 0.204 0.076 0.088 0.044 0.134 1.47 0.50 2.68 As 16 8.1 21.5 12.3 12.8 3.6 18.2 2.90 0.28 1.75 Hg 16 38 70 49 51 9 65 4.20 0.18 1.43 Cu 16 7 13.7 10.1 10.1 2 14.1 0.60 0.20 1.36 Pb 16 19.4 35.4 27.6 27.6 4.3 36. 1 1.45 0.15 1.28 Zn 16 45.2 78.5 56.5 57.8 9.3 72.3 0.85 0.16 1.39 W 16 1.6 2.98 2.2 2.18 0.45 3.1 2.20 0.21 1.35 Sn 16 1 3.3 1.9 2 0.7 3.3 0.95 0.34 1.74 Mo 16 0.28 1.71 0.8 0.8 0.48 1.8 1. 30 0.60 2.14 Bi 16 0.28 0.86 0.52 0.52 0.17 0.87 2.91 0.33 1.65 Mn 16 165 456 305 305 82 469 0.53 0.27 1.50 Cr 16 58.7 102 75 77.1 11.5 95 1.68 0.15 1.36 Co 16 5.2 12.8 8.2 8.5 1.9 11.4 0.85 0.22 1.56 Ni 16 20.6 44.2 28.6 29.5 7.1 40.9 1.18 0.24 1.55 B 16 9 28 13.0 16 6 18.9 0.75 0.36 2.15 F 16 400 543 480 481 48 576 0.99 0.10 1.13 注：背景值、异常下限、富集系数、变异系数、衬值的计算方法同表 1；气体的浓度和元素的含量单位同表 1. P3剖面的气体和土壤地球化学数据参数统计结果见表 3.气体地球化学数据参数方面，H2S气体的变异系数较高，为1.02，反映其变化程度非常大；SO2气体的浓度很高，部分地段的浓度超过仪器量程；CH4气体的浓度总体变化不大；CO2气体的浓度在部分地段的异常值较高，最高值可达19 900×10-6.土壤地球化学数据参数方面，主成矿元素Au的平均值较高，为11.44×10-9，其富集系数达26.57.强烈富集（富集系数 > 4）的元素有Au、Ag、As、Hg、W，表明这些元素在该地区富集程度较高；显著富集（富集系数在2~4）的元素有Pb、Bi、B；较富集（富集系数在1~2）的元素有Cu、Zn、Cr、Co、Ni、F；其余元素表现为较贫化或接近背景值.变异系数方面，强变异元素有Au、Ag、As、Mo，其余元素均为中等变异强度.综合来看，尖山子断裂中Au元素的富集系数和变异系数很大，可能与尖山子断裂浅表存在金矿化有关.
表 3 P3剖面气体和土壤数据参数统计Table Supplementary Table Parameter statistics of gas and soil geochemical data in P3 profile元素 样品数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 57 0.012 0.804 0.145 0.199 0.13 0.40 1.37 1.02 5.54 SO2 57 0.407 > 5 1.744 1.857 1.07 3.88 1.06 0.65 2.87 CH4 57 907.7 3 622.3 1 947.15 1 947.15 708.65 3 364.45 1.00 0.36 1.86 CO2 57 800 19 900 2 914.4 4 901.1 1 623.01 6 160.37 1.68 0.96 6.83 Au 43 0.6 263 11.44 22.6 17.26 45.95 26.57 2.38 11.64 Ag 43 0.02 4.07 0.32 0.61 0.38 1.08 10.10 1.57 6.67 As 43 9.5 200 31.65 43.3 22.01 75.68 9.84 1.03 4.62 Hg 43 35 77 51.37 51 10.97 73.32 4.28 0.21 1.51 Cu 43 13.3 66.4 22.16 23.5 4.57 31.29 1.38 0.35 2.83 Pb 43 19.1 98.6 37.23 38.7 9.95 57.13 2.03 0.35 2.55 Zn 43 43.3 177 67.39 71.3 10.19 87.77 1.05 0.30 2.48 W 43 2.64 22.7 4.1 5.09 1.08 6.25 5.25 0.77 4.46 Sn 43 0.2 6.5 1.36 1.7 1.01 3.37 0.79 0.90 3.82 Mo 43 0.14 2.95 0.38 0.54 0.24 0.87 0.88 1.12 5.46 Bi 43 0.26 1.16 0.48 0.5 0.09 0.67 2.75 0.28 2.32 Mn 43 228 751 439.51 440 122.25 684.00 0.76 0.28 1.71 Cr 43 56.9 91.8 73.91 73.9 8.81 91.53 1.61 0.12 1.24 Co 43 8.9 19.4 14.15 14.2 2.15 18.45 1.42 0.15 1.37 Ni 43 39.5 65.3 49.25 49.6 5.03 59.32 1.98 0.11 1.32 B 43 23 162 62.3 70 23.72 109.74 3.35 0.48 2.31 F 43 359 971 620.44 620 137.59 895.62 1.28 0.22 1.13 注：背景值、异常下限、富集系数、变异系数、衬值的计算方法同表 1；气体的浓度和元素的含量单位同表 1. P4剖面针对二道沟断裂仅开展了气体地球化学测量，其气体地球化学数据参数统计结果见表 4.H2S气体的最小值为0.005×10-6，最大值大于1×10-6，其变异系数为非常大，为2.31，反映其变化程度非常大；SO2气体的浓度总体较高，平均值为0.54×10-6，部分地段的最高值大于5×10-6；CH4气体的浓度总体变化不大，平均值相对较高，为1 415.47×10-6，变异系数为0.57；CO2气体的浓度在部分地段的异常值较高，最高值可达75 000×10-6.H2S和SO2气体的变异系数均超过1，属于强变异，且部分地段的含量非常高，可能是由于二道沟断裂中的硫化物含量较高造成的.
表 4 P4剖面气体地球化学数据参数统计Table Supplementary Table Parameter statistics of gas geochemical data in P4 profile元素 样品数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 23 0.005 > 1 0.03 0.09 0.02 0.07 3.00 2.31 33.33 SO2 23 0.123 > 5 0.54 0.73 0.33 1.19 1.35 1.35 9.26 CH4 23 683.8 4 550 1 415.47 1 678.34 399.05 2 213.58 1.19 0.57 3.21 CO2 23 4 000 75 000 15 400 21 304.35 7 653.00 30 706.00 1.38 0.82 4.87 注：背景值、异常下限、富集系数、变异系数、衬值的计算方法同表 1；气体的浓度单位同表 1. 3.2 五龙金矿剖面特征
3.2.1 P1剖面地球化学特征
根据气体浓度和分布特征，P1剖面可圈出3处气体综合异常（图 5）.Ⅰ号综合异常位于5~10号点，主要异常气体为CH4和CO2，H2S和SO2气体的异常较弱.CH4气体的最高值出现在6号点，峰值达1 395.2×10-6；CO2气体最高值出现在8号点，峰值达12 000×10-6.结合剖面地质特征，认为该异常可能由163号金矿脉引起，为矿致异常.Ⅱ号综合异常位于12~16号点，该处4种气体均为高强度异常，其中H2S气体最高浓度为0.515×10-6，SO2气体的最高浓度为3.729×10-6，CH4气体的最高浓度为2 200×10-6，CO2气体的最高浓度为96 000×10-6.地质观察发现，在14和15号点可见一条北北东走向破碎带，带内发育断层泥（图 3a），推测Ⅱ号异常对应鸡心岭断裂的位置.Ⅲ号综合异常位于20~22号点之间，该异常较弱，仅CH4气体异常较明显，峰值达1 531×10-6；H2S和SO2气体异常仅在21号点出现一定微弱异常.
图 5 五龙金矿P1地球化学综合剖面Fig. 5. Comprehensive geochemical profile of P1 in Wulong gold deposit根据土壤中各元素的含量和分布特征，可划分为3处综合异常（图 5）.Ⅰ号综合异常位于2~4号点，是一处以Au、Ag、Bi等中低温元素为主的异常.主成矿元素Au的最大值为133×10-9，Bi的最大值为17.5×10-6，Ag的异常值较低.该异常强度较大，范围较窄，可能为163号金矿脉矿晕引起.Ⅱ号综合异常位于5~7号点，主要由Ag、As、Sn、Mo等元素组成，为中低温和高温元素组合，它们的异常峰值分别为2.2×10-6、121×10-6、6.1×10-6、3.39×10-6，该异常可能也是受163号脉矿晕的影响.Ⅲ号综合异常位于8~12号点，以Ag、Sn、Mo等元素为主的异常，As、Au异常较弱.该处异常可能受鸡心岭断裂带的影响，异常范围较宽，主成矿元素Au仅在8和9号点出现弱异常，但Ag的含量较高，最高值为4.78×10-6.Ⅳ号综合异常出现在13~15号点，由Au、Bi两个元素组成，异常强度较大，它们的峰值分别为233×10-9和28.5×10-6，可能为受120号脉影响的矿致异常；主成矿元素Au单点的含量高，可能说明120号脉的埋深较浅，且矿体规模不大.
3.2.2 P2剖面地球化学特征
P2剖面上圈出3个气体地球化学综合异常（图 6）.Ⅰ号综合异常位于3~6号点，异常强度总体上较弱，但4种气体均有一定的异常，可能是南北走向的花岗斑岩脉的显示，花岗斑岩脉沿着南北向的构造裂隙上侵，岩脉与围岩的接触面较为薄弱，深部气体易于上侵形成较弱的气体异常.Ⅱ号综合异常位于8~12号点，4种气体在该处均为强异常，其中3个气体的异常峰值出现在9号点，H2S、SO2、CH4气体的最高浓度值分别为 > 1×10-6、 > 4×10-6和3 600×10-6.而CO2气体的异常峰值出现在10号点，其最高浓度值为96 000×10-6，该异常可能是受北西向断裂带控制的88号金矿脉引起.H2S和SO2气体浓度值如此之高的原因可能是矿体中的硫化物经过与地下水发生水解反应生成的，气体沿着垂向上的构造裂隙上升至地表，被地表的第四系覆盖层阻挡而聚集，从而在地表能测到气体的浓度值.该异常除了异常浓度高之外，还有异常影响范围宽的特点，异常出现在8号点到12号点，异常宽度为160 m.Ⅲ号综合异常分布在13~15号点，该异常强度较弱，SO2、CH4、CO2气体浓度在该处相对较高，其中CO2气体在14号点为明显的异常，异常峰值为58 000×10-6，推测该处可能有规模较小的断裂构造或脉岩.
图 6 五龙金矿P2地球化学综合剖面Fig. 6. Comprehensive geochemical profile of P2 in Wulong gold deposit土壤地球化学剖面方面，受覆盖层较厚和矿体埋藏较深的影响，各元素的含量相对较低（表 2），因此异常并不太明显.Au、Ag、As、Cu、Sn等元素发育3处综合异常（图 6）；Ⅰ号综合异常为4~6号点，主要有Au、As、Cu三种元素出现异常显示，其中Au元素的峰值为3.72×10-9，As元素的峰值为15.4×10-6，该异常与地质剖面中的花岗斑岩脉对应.Ⅱ号综合异常为8~12号点，主要有Au、As、Ag、Cu等元素，Au、As的异常峰值出现在10号点，峰值分别为4.6×10-9和21.5×10-6；Ag的峰值出现在11号点，峰值为0.15×10-6，该异常与2号气体异常范围基本相同，可能是88号金矿脉的矿致异常.Ⅲ号综合异常为12~15号异常，各元素含量均较低，As、Ag、Au元素含量相对较高，呈现为弱异常，其中As元素的峰值为16.3×10-6.
3.3 青城子地区剖面特征
3.3.1 P3剖面地球化学特征
根据以往地质资料和本次开展的野外地质调查，尖山子断裂在蚂蚁山附近有出露（图 3d）.在40~45号点，该处的气体异常值较高，H2S的最高值为0.521×10-6，SO2的最高值为4.121×10-6，CH4的最高值为3 100×10-6，CO2的最高值为65 000×10-6，并看到地表有多处民采露天采场，岩石较为破碎.土壤地球化学剖面中的Au、As、Ag、W等元素在该处也有明显的异常，因此可以推测该异常范围就是尖山子断裂的位置（图 7）.但在该异常的东北侧50~52号点，也存在一个H2S、SO2、CH4三种气体异常区，H2S的最高值为0.636×10-6，SO2的最高值为4.939×10-6，CH4的最高值为2 800×10-6，可能是尖山子断裂派生的次级断裂，土壤地球化学剖面在该处显示了Au、As、Ag、W等元素组合异常.在剖面西南侧的6~11号点，可见一处4种气体的异常区，其中H2S、SO2、CH4三种气体浓度变化较一致.在8号点，H2S的最高值为0.722×10-6，SO2的最高值为4.39×10-6，CH4的最高值为3 622.3×10-6.该处异常出现在印支期岩脉与围岩的接触带附近，推测该处具有一定的找矿潜力.但土壤剖面在该处并没有明显的异常，可能是由于该处位于玉米地，地表土壤较松散，采集的土壤样品代表性不强所致.
图 7 青城子地区P3地球化学综合剖面Fig. 7. Comprehensive geochemical profile of P3 in Qingchengzi area3.3.2 P4剖面地球化学特征
从P4气体地球化学测量剖面图（图 8）可以看出，4种气体的变化曲线较为一致，主要有2处异常区.第1处异常区位于在6~8号测点附近，异常相对较弱，其中CO2的浓度值相对较高，达54 000×10-6.该异常区主要位于辽河群片岩内，有1条花岗斑岩脉，该异常可能与这条岩脉有一定的关系.第2处异常区位于13~16号测量点之间，异常规模大，超过80 m，异常强度较高，其中H2S和SO2的浓度最高值分布超过1×10-6和4×10-6，CH4和CO2的浓度最高值也分别达到1 845.3×10-6和75 000×10-6.该异常区位于桃源铅锌矿主矿体附近，因此我们推测该处异常位置为二道沟主断裂位置.
图 8 青城子地区P4地球化学综合剖面Fig. 8. Comprehensive geochemical profile of P4 in Qingchengzi area4. 讨论
4.1 气体异常特征
通过对辽东浅覆盖区的P1、P2、P3气体地球化学剖面可以看出，在气体异常区，气体的浓度衬值非常大，这与20世纪末发展的深穿透地球化学技术非常相似（Mann et al., 1998；王学求等，1998）.在无异常地段，气体浓度非常低，如H2S、SO2等低浓度气体，甚至用一般的气体检测仪器无法检出.在本次试验剖面的异常区中，4种气体指标的最大衬值可以达到几倍到十几倍，甚至几十倍（表 1~表 4），因此在气体地球化学综合剖面图上可以直接圈出气体异常.
在五龙金矿，P1地球化学综合剖面的Ⅰ、Ⅱ号气体综合异常（图 5）显示，H2S、SO2、CH4三种气体的峰值出现在6和14号点，而CO2气体峰值出现在9和15号点.P2地球化学综合剖面的Ⅰ、Ⅱ号气体异常（图 6）显示，H2S、SO2、CH4三种气体的峰值出现在4和9号点，而CO2气体峰值出现在5和10号点.在青城子地区，P3地球化学综合剖面的35~45号点之间的尖山子断裂异常区（图 7）显示，H2S、SO2、CH4三种气体的峰值出现在40~44号点之间曾出现一处较强的异常，而CO2气体峰值出现在36~39号点之间.也就是说，沿着断裂或矿体的倾向，具有CO2气体异常值或峰值出现在H2S、SO2、CH4三种气体异常值或峰值之前的特征.4种气体的异常区具有不在同一位置出现异常的特点，出现这种特点的原因可能是由于断层较陡或断层规模较大，深部上升的气体储存在第四系覆盖层的浓度不均匀.
4.2 隐伏断裂和矿体的识别
在五龙金矿区，北东向鸡心岭断裂是一条多期活动的断裂，在早白垩世为左形平移断裂；而在随后的白垩纪期间遭受了北西-南东向拉张，形成北东向的正断层（肖世椰等，2018），因此其在地表形成较宽的断裂破碎带.破碎带中H2S、SO2、CH4、CO2气体在该处有明显异常显示（图 5），但含量不高，其峰值分别为0.515×10-6、3.729×10-6、2 200×10-6、96 000×10-6（表 1）.而土壤地球化学异常中，表现为成矿元素（Au、Ag）和高温元素（Sn、Mo）组合的特征，其中Ag元素的异常最为明显，其他元素异常较弱（图 5）.因此鸡心岭断裂的含矿性不佳，可能不是本区的主要控矿断裂（王明志等，2011）.在P2地球化学综合剖面，由于覆盖层较厚（大于1 m），土壤地球化学剖面中的成矿成晕元素异常不明显，异常强度低；与此相反，气体地球化学测量方法在矿化位置异常强度大.在88号金矿脉，H2S和SO2异常峰值分别大于1×10-6和4×10-6，指示深部矿化的存在.
在青城子地区，由于植被发育和地表覆盖（一般为0.5~3 m），目前还没有人对尖山子断裂做过比较系统的研究.根据前人的钻孔资料显示，该断裂带的深部有金矿化显示.在蚂蚁山附近，地表也可见露天的民采点，据此推断尖山子断裂可能在部分地段存在一定的金矿化.根据本次研究显示，Au、Ag、As、W等成矿密切相关元素在尖山子断裂均具有较强的异常显示.在35~45号测量点之间（Ⅱ号气体综合异常），4种气体异常强度大、范围宽（图 7），尤其是H2S和SO2气体浓度高，且与元素异常对应关系较好.这些结果不仅证明了尖山子断裂确实存在，而且还可推测尖山子断裂在蚂蚁沟附近在深部可能存在一定的矿化.二道沟断裂在物探和化探扫描图上均显示有明显的异常（丹东青城子矿业有限公司，2010.辽宁省凤城市青城子铅锌矿接替资源勘查报告），部分学者认为该断裂控制了青城子铅锌矿田的空间分布（王玉往等，2017），且桃源铅锌矿的主矿体产出在二道沟断裂.P4气体地球化学综合剖面显示（图 8），Ⅱ号综合异常的各气体异常浓度高、强度大、范围宽，H2S和SO2的浓度最高值分别超过1×10-6和4×10-6，CH4和CO2的浓度最高值也分别达到1 845.3×10-6和75 000×10-6.因此将该处异常区推测为二道沟断裂位置.根据气体异常特征和断裂带内具有显著的铅锌矿化特征，认为二道沟断裂为含矿断裂，且成矿潜力较大.
由此可见，气体地球化学和土壤地球化学方法在辽东浅覆盖区均能识别隐伏构造和矿体.在覆盖层较薄的地区，土壤地球化学方法对矿体的识别优于气体地球化学方法；在覆盖层较厚的地区，气体地球化学方法在识别隐伏矿体和构造的能力明显要优于土壤地球化学方法.
4.3 浅覆盖区气体地球化学测量的可行性
由于各种地质作用，在地表可形成残坡积、洪积、冲积覆盖层，这层覆盖层可以屏蔽或减弱深部矿体的矿化信息，增加了探测深部矿体的难度.传统的化探方法虽然具有直接和快速发现矿化异常的特点，但是在覆盖较厚的地区很难采集到合适的样品；物探方法虽然探测深度大，但在丘陵地区实施难度较大，且仪器较为笨拙，操作繁琐.因此，针对越来越受重视的覆盖区找矿问题，国内外地球化学家发展了多种穿透性地球化学勘查技术（Mann et al., 1998；王学求，1998；Cameron et al., 2004）.经过多年实践探索，这些方法逐步走向成熟，探测深度可达几百米（韩志轩等，2017）.以气体为采样介质的地气测量近年来备受大家关注（Cameron et al., 2004；汪明启等，2006；周四春等，2014），但气体中的金属离子以纳米级微粒形式上升迁移（王学求和叶荣，2011；Wang et al., 2016；张必敏和王学求，2018），由于长时间、长距离的搬运，迁移至地表时，金属离子非常微弱，难以检测.
本次试验研究基于便携式多组分气体分析仪（PMGRA），针对隐伏构造和矿体，在辽东浅覆盖区的两处矿集区开展了气体地球化学测量试验工作.由于该仪器的4种气体指标均与硫化物金属矿体有密切关系，因此可以通过4种气体浓度的异常特征间接指示深部构造和矿体分布特征.两个矿集区的4条剖面综合测量试验表明，与土壤地球化学方法相比，基于PMGRA气体地球化学方法具有气体异常浓度衬值更大、强度更强、范围宽的特点.土壤地球化学测量方法受到覆盖层的类型和厚度的影响更大，若矿化地段被第四系运积物覆盖，地表的元素异常显示很弱或无异常.而气体地球化学测量具有更好的穿透性，能有效反映隐伏的断裂或矿体的位置.因此，基于PMGRA气体地球化学方法对于浅覆盖区隐伏构造和矿体的识别具有显著作用，表明该方法在覆盖区找矿中是一种行之有效的方法.
5. 结论
（1）在断裂和矿体附近，异常区的气体具有浓度衬值大的特点，且沿着构造倾向方向，H2S、SO2、CH4气体峰值通常出现在CO2气体之前.
（2）在覆盖层较薄的地区，土壤地球化学方法和气体地球化学方法均能有效地反映隐伏矿体和断裂；在覆盖层较厚的地区，气体地球化学方法在识别隐伏矿体和构造方面的能力明显要优于土壤地球化学方法.
（3）基于便携式多组分气体分析仪（PMGRA）气体地球化学方法在辽东森林景观覆盖区开展找矿预测工作是行之有效的.
致谢: 野外工作期间得到辽宁省五龙黄金矿业有限责任公司邱海成总工程师的大力支持，论文在成文过程中与有色金属矿产地质调查中心方维萱研究员进行了有益的探讨，两位审稿人和编辑部老师对本文提出了宝贵的意见和建议，在此一并表示感谢！ -
图 2 青城子地区地质简图
据丹东青城子矿业有限公司(2010).辽宁省凤城市青城子铅锌矿接替资源勘查报告
Fig. 2. The geological sketch map of Qingchengzi area
图 3 研究区断裂和矿体野外照片
a.鸡心岭断裂的断层泥及断层角砾；b.鸡心岭断裂的断层泥；c.163号脉附近闪长岩上的石英脉及黄铁矿集合体；d.蚂蚁山附近的尖山子断裂
Fig. 3. Field photographs of fractures and orebodies in the study area
图 5 五龙金矿P1地球化学综合剖面
Fig. 5. Comprehensive geochemical profile of P1 in Wulong gold deposit
图 6 五龙金矿P2地球化学综合剖面
Fig. 6. Comprehensive geochemical profile of P2 in Wulong gold deposit
图 7 青城子地区P3地球化学综合剖面
Fig. 7. Comprehensive geochemical profile of P3 in Qingchengzi area
图 8 青城子地区P4地球化学综合剖面
Fig. 8. Comprehensive geochemical profile of P4 in Qingchengzi area
表 1 P1剖面气体和土壤数据参数统计
Table 1. Parameter statistics of gas and soil geochemical data in P1 profile
元素 样品数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 24 0.009 0.515 0.036 0.083 0.124 0.07 2.31 1.48 14.31 SO2 24 0.289 3.729 0.654 0.953 0.877 1.28 1.46 0.92 5.70 CH4 24 550 2 200 1 113 1 113 456.9 2 027 1.00 0.41 1.98 CO2 24 6 000 99 000 17 434 20 833 18 788 35 240 1.19 0.90 5.68 Au 17 1.9 233 18.6 38 59.8 55.1 44.70 1.58 12.53 Ag 17 0.021 4.781 0.218 0.648 1.192 0.60 10.80 1.84 21.93 As 17 3.2 121 37.124 37.1 35.2 107.47 8.44 0.95 3.26 Hg 17 24 50 34.529 35 7 48.12 2.88 0.20 1.45 Cu 17 9.3 17.3 12.824 12.8 2.7 18.23 0.75 0.21 1.35 Pb 17 30.4 52.1 40 40.4 6.3 53.1 2.13 0.16 1.30 Zn 17 36.2 66.8 49 49.5 9.1 67.8 0.73 0.18 1.36 W 17 0.96 6.7 2.7 2.9 1.46 4.99 3.10 0.49 2.48 Sn 17 0.2 7.5 0.69 1.7 2.1 1.6 0.80 1.28 10.87 Mo 17 0.23 3.39 0.59 0.97 0.94 1.08 1.56 0.97 5.75 Bi 17 0.21 28.5 0.63 3.34 7.66 1.08 18.5 2.30 45.24 Mn 17 96 425 256 256 97 450 0.44 0.38 1.66 Cr 17 67.2 116 89.4 89.4 14.2 117.9 1.94 0.16 1.30 Co 17 5.2 13.1 7.6 7.9 2.1 10.9 0.79 0.26 1.72 Ni 17 29.3 57.4 39.0 40.1 6.7 49.5 1.61 0.17 1.47 B 17 19 114 61.8 62 26 113.6 2.90 0.42 1.84 F 17 330 947 629 629 157 942 1.30 0.25 1.51 注：背景值为剔除特异值后的平均值，异常下限为背景值加两倍标准离差，气体的富集系数为平均值与背景值的比值，元素的富集系数为平均值与中国东部元素丰度（迟清华和鄢明才，2007）的比值，变异系数为标准离差与平均值的比值，气体或元素的衬值为最大值与背景值的比值.气体的浓度单位为10-6；土壤数据中除Au、Hg的含量单位为10-9，其余元素的含量单位为10-6. 
下载: 导出CSV
表 2 P2剖面气体和土壤数据参数统计
Table 2. Parameter statistics of gas and soil geochemical data in P2 profile
元素 数据个数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 16 0.011 > 1 0.082 0.188 0.334 0.23 2.29 1.78 12.20 SO2 16 0.379 > 4 0.93 1.44 1.58 2.0 1.55 1.09 4.30 CH4 16 495 3 600 1 164 1 317 819 2 298 1.13 0.62 3.09 CO2 16 13 000 96 000 30 733 34 812 20 334 55 855 1.13 0.58 3.12 Au 16 0.9 4.6 2.62 2.6 1.1 4.8 3.10 0.41 1.76 Ag 16 0.038 0.204 0.076 0.088 0.044 0.134 1.47 0.50 2.68 As 16 8.1 21.5 12.3 12.8 3.6 18.2 2.90 0.28 1.75 Hg 16 38 70 49 51 9 65 4.20 0.18 1.43 Cu 16 7 13.7 10.1 10.1 2 14.1 0.60 0.20 1.36 Pb 16 19.4 35.4 27.6 27.6 4.3 36. 1 1.45 0.15 1.28 Zn 16 45.2 78.5 56.5 57.8 9.3 72.3 0.85 0.16 1.39 W 16 1.6 2.98 2.2 2.18 0.45 3.1 2.20 0.21 1.35 Sn 16 1 3.3 1.9 2 0.7 3.3 0.95 0.34 1.74 Mo 16 0.28 1.71 0.8 0.8 0.48 1.8 1. 30 0.60 2.14 Bi 16 0.28 0.86 0.52 0.52 0.17 0.87 2.91 0.33 1.65 Mn 16 165 456 305 305 82 469 0.53 0.27 1.50 Cr 16 58.7 102 75 77.1 11.5 95 1.68 0.15 1.36 Co 16 5.2 12.8 8.2 8.5 1.9 11.4 0.85 0.22 1.56 Ni 16 20.6 44.2 28.6 29.5 7.1 40.9 1.18 0.24 1.55 B 16 9 28 13.0 16 6 18.9 0.75 0.36 2.15 F 16 400 543 480 481 48 576 0.99 0.10 1.13 注：背景值、异常下限、富集系数、变异系数、衬值的计算方法同表 1；气体的浓度和元素的含量单位同表 1.
下载: 导出CSV
表 3 P3剖面气体和土壤数据参数统计
Table 3. Parameter statistics of gas and soil geochemical data in P3 profile
元素 样品数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 57 0.012 0.804 0.145 0.199 0.13 0.40 1.37 1.02 5.54 SO2 57 0.407 > 5 1.744 1.857 1.07 3.88 1.06 0.65 2.87 CH4 57 907.7 3 622.3 1 947.15 1 947.15 708.65 3 364.45 1.00 0.36 1.86 CO2 57 800 19 900 2 914.4 4 901.1 1 623.01 6 160.37 1.68 0.96 6.83 Au 43 0.6 263 11.44 22.6 17.26 45.95 26.57 2.38 11.64 Ag 43 0.02 4.07 0.32 0.61 0.38 1.08 10.10 1.57 6.67 As 43 9.5 200 31.65 43.3 22.01 75.68 9.84 1.03 4.62 Hg 43 35 77 51.37 51 10.97 73.32 4.28 0.21 1.51 Cu 43 13.3 66.4 22.16 23.5 4.57 31.29 1.38 0.35 2.83 Pb 43 19.1 98.6 37.23 38.7 9.95 57.13 2.03 0.35 2.55 Zn 43 43.3 177 67.39 71.3 10.19 87.77 1.05 0.30 2.48 W 43 2.64 22.7 4.1 5.09 1.08 6.25 5.25 0.77 4.46 Sn 43 0.2 6.5 1.36 1.7 1.01 3.37 0.79 0.90 3.82 Mo 43 0.14 2.95 0.38 0.54 0.24 0.87 0.88 1.12 5.46 Bi 43 0.26 1.16 0.48 0.5 0.09 0.67 2.75 0.28 2.32 Mn 43 228 751 439.51 440 122.25 684.00 0.76 0.28 1.71 Cr 43 56.9 91.8 73.91 73.9 8.81 91.53 1.61 0.12 1.24 Co 43 8.9 19.4 14.15 14.2 2.15 18.45 1.42 0.15 1.37 Ni 43 39.5 65.3 49.25 49.6 5.03 59.32 1.98 0.11 1.32 B 43 23 162 62.3 70 23.72 109.74 3.35 0.48 2.31 F 43 359 971 620.44 620 137.59 895.62 1.28 0.22 1.13 注：背景值、异常下限、富集系数、变异系数、衬值的计算方法同表 1；气体的浓度和元素的含量单位同表 1.
下载: 导出CSV
表 4 P4剖面气体地球化学数据参数统计
Table 4. Parameter statistics of gas geochemical data in P4 profile
元素 样品数 最小值 最大值 背景值 平均值 标准离差 异常下限 富集系数 变异系数 衬值 H2S 23 0.005 > 1 0.03 0.09 0.02 0.07 3.00 2.31 33.33 SO2 23 0.123 > 5 0.54 0.73 0.33 1.19 1.35 1.35 9.26 CH4 23 683.8 4 550 1 415.47 1 678.34 399.05 2 213.58 1.19 0.57 3.21 CO2 23 4 000 75 000 15 400 21 304.35 7 653.00 30 706.00 1.38 0.82 4.87 注：背景值、异常下限、富集系数、变异系数、衬值的计算方法同表 1；气体的浓度单位同表 1.
下载: 导出CSV
-
[1] Cameron, E. M., Hamilton, S. M., Leybourne, M. I., et al., 2004. Finding Deeply Buried Deposits Using Geochemistry. Geochemistry:Exploration, Environment, Analysis, 4(1):7-32. https://doi.org/10.1144/1467-7873/03-019 [2] Chi, Q. H., Yan, M. C., 2007. Handbook of Elemental Abundance for Applied Geochemistry. Geological Publishing House, Beijing, 1-148 (in Chinese). [3] Fridman, A. I., 1990. Application of Naturally Occurring Gases as Geochemical Pathfinders in Prospecting for Endogenetic Deposits. Journal of Geochemical Exploration, 38(2):1-11. https://doi.org/10.1016/0375-6742(90)90090-W [4] Gosar, M., Šajn, R., Teršič, T., 2016. Distribution Pattern of Mercury in the Slovenian Soil:Geochemical Mapping Based on Multiple Geochemical Datasets. Journal of Geochemical Exploration, 167:38-48. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2016.05.005 [5] Güleç , N., Hilton, D. R., 2016. Turkish Geothermal Fields as Natural Analogues of CO2 Storage Sites:Gas Geochemistry and Implications for CO2 Trapping Mechanisms. Geothermics, 64:96-110. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2016.04.008 [6] Hale, M., 2010. Gas Geochemistry and Deeply Buried Mineral Deposits:The Contribution of the Applied Geochemistry Research Group, Imperial College of Science and Technology, London. Geochemistry:Exploration, Environment, Analysis, 10(3):261-267. https://doi.org/10.1144/1467-7873/09-236 [7] Han, Z. X., Liao, J. G., Zhang, Y. L., et al., 2017. Review of Deep-Penetrating Geochemical Exploration Methods. Advances in Earth Science, 32(8):828-838 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-DXJZ201708006.htm [8] Hinkle, M. E., Ryder, J. L., Sutley, S. J., et al., 1990. Production of Sulfur Gases and Carbon Dioxide by Synthetic Weathering of Crushed Drill Cores from the Santa Cruz Porphyry Copper Deposit near Casa Grande, Pinal County, Arizona. Journal of Geochemical Exploration, 38(1/2):43-67. https://doi.org/10.1016/0375-6742(90)90092-o [9] Hou, Z. Q., Zheng, Y. C., Geng, Y. S., 2015. Metallic Refertilization of Lithosphere along Cratonic Edges and Its Control on Au, Mo and REE Ore Systems. Mineral Deposits, 34(4):641-674 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-KCDZ201504001.htm [10] Li, D. D., Wang, Y. W., Zhang, Z. C., et al., 2019, Characteristics of Metallotectonics and Ore-Forming Structural Plane in Baiyun Gold Deposit, Liaoning. Journal of Geomechanics, 25(Suppl.1):10-12 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-DZLX2019S1003.htm [11] Li, W., Liu, C. H., He, G. W., et al., 2017. The Application of Soil Mercury Survey Method to the Exploration of Concealed Mineral Resources in Yinnao, Yudu Area. Geophysical and Geochemical Exploration, 41(5):840-845 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-WTYH201705008.htm [12] Liu, J., Wang, S. L., Li, T. G., et al., 2018. Geochronology and Isotopic Geochemical Characteristics of Wulong Gold Deposit in Liaoning Province. Mineral Deposits, 37(4):712-728 (in Chinese with English abstract). [13] Lombardi, S., Voltattorni, N., 2010. Rn, He and CO2 Soil Gas Geochemistry for the Study of Active and Inactive Faults. Applied Geochemistry, 25(8):1206-1220. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2010.05.006 [14] Ma, Y. B., Bagas, L., Xing, S. W., et al., 2016. Genesis of the Stratiform Zhenzigou Pb-Zn Deposit in the North China Craton:Rb-Sr and C-O-S-Pb Isotope Constraints. Ore Geology Reviews, 79:88-104. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.05.009 [15] Mann, A. W., Birrell, R. D., Fedikow, M. A. F., et al., 2005. Vertical Ionic Migration:Mechanisms, Soil Anomalies, and Sampling Depth for Mineral Exploration. Geochemistry:Exploration, Environment, Analysis, 5(3):201-210. https://doi.org/10.1144/1467-7873/03-045 [16] Mann, A. W., Birrell, R. D., Mann, A. T., et al., 1998. Application of the Mobile Metal Ion Technique to Routine Geochemical Exploration. Journal of Geochemical Exploration, 61(1):87-102. https://doi.org/10.1016/S0375-6742(97)00037-X [17] McCarthy, J. H., Lambe, R. N., Dietrich, J. A., 1986. A Case Study of Soil Gases as an Exploration Guide in Glaciated Terrain; Crandon Massive Sulfide Deposit, Wisconsin. Economic Geology, 81(2):408-420. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.81.2.408 [18] Oakes, B. W., Hale, M., 1987. Dispersion Patterns of Carbonyl Sulphide above Mineral Deposits. Journal of Geochemical Exploration, 28(1/2/3):235-249. https://doi.org/10.1016/0375-6742(87)90050-1 [19] Polito, P. A., Clarke, J. D. A., Bone1, Y., et al., 2002. A CO2-O2-Light Hydrocarbon-Soil-Gas Anomaly above the Junction Orogenic Gold Deposit:A Potential, Alternative Exploration Technique. Geochemistry:Exploration, Environment, Analysis, 2(4):333-344. https://doi.org/10.1144/1467-787302-035 [20] Reid, A. R., Rasmussen, J. D., 1990. The Use of Soil-Gas CO2 in the Exploration for Sulfide-Bearing Breccia Pipes in Northern Arizona. Journal of Geochemical Exploration, 38(1/2):87-101. https://doi.org/10.1016/0375-6742(90)90094-q [21] Wan, W., Chen, Z. Y., Cheng, Z. Z., et al., 2019. Pilot Study of CO2 Gas Measurement Method for Mineral Exploration in Hilly Areas. Geophysical and Geochemical Exploration, 43(1):70-76 (in Chinese with English abstract). [22] Wang, M. Q., Gao, Y. Y., Zhang, D. E., et al., 2006. Breakthrough in Mineral Exploration Using Geogas Survey in the Basin Area of Northern Qilian Region and Its Significance. Geophysical & Geochemical Exploration, 30(1):7-12 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-WTYH200601002.htm [23] Wang, M. Z., Ji, Z. J., Liang, Q. F., et al., 2011. Ore-Controlling Structure Characteristics and Ore Prospecting in Wulong Gold Deposit, Liaoning Province. Geology and Mineral Resources of South China, 27(3):191-196 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-HNKC201103004.htm [24] Wang, X. Q., 1998. Deed Penetration Exploration Geochemistry. Geophysical & Geochemical Exploration, 22(3):166-169 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-WTYH199803001.htm [25] Wang, X. Q., Ye, R., 2011. Findings of Nanoscale Metal Particles:Evidence for Deep-Penetrating Geochemistry. Acta Geoscientica Sinica, 32(1):7-12 (in Chinese with English abstract). http://www.oalib.com/paper/1560340 [26] Wang, X. Q., Zhang, B. M., Xin, L., et al., 2016. Geochemical Challenges of Diverse Regolith-Covered Terrains for Mineral Exploration in China. Ore Geology Reviews, 73:417-431. doi: 10.1016/j.oregeorev.2015.08.015 [27] Wang, Y. W., Xie, H. J., Li, D. D., et al., 2017. Prospecting Prediction of Ore Concentration Area Exemplified by Qingchengzi Pb-Zn-Au-Ag Ore Concentration Area, Eastern Liaoning Province. Mineral Deposits, 36(1):1-24 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-KCDZ201701001.htm [28] Xiao, S. Y., Zhu, G., Zhang, S., et al., 2018. Structural Processes and Dike Emplacement Mechanism in the Wulong Gold Field, Eastern Liaoning. Chinese Science Bulletin, 63(28):3022-3036 (in Chinese). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-KXTB2018Z2011.htm [29] Xu, L., Yang, J. H., Zeng, Q. D., et al., 2020. Pyrite Rb-Sr, Sm-Nd and Fe Isotopic Constraints on the Age and Genesis of the Qingchengzi Pb-Zn Deposits, Northeastern China. Ore Geology Reviews, 117:103324. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2020.103324 [30] Yang, Y. C., Li, Y. J., He, J. P., et al., 2017. Application of Geochemical Soil Survey in the Gongpoquan Gold Deposit at Mazongshan, Gansu Province. Geology and Exploration, 53(4):715-730 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-DZKT201704011.htm [31] Yu, B., Zeng, Q. D., Frimmeld, H. E., et al., 2018. Genesis of the Wulong Gold Deposit, Northeastern North China Craton:Constraints from Fluid Inclusions, H-O-S-Pb Isotopes, and Pyrite Trace Element Concentrations. Ore Geology Reviews, 102:313-337. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2018.09.016 [32] Zeng, Q. D., Chen, R. Y., Yang, J. H., et al., 2019. The Metallogenic Characteristics and Exploring Ore Potential of the Gold Deposits in Eastern Liaoning Province. Acta Petrologica Sinica, 35(7):1939-1963 (in Chinese with English abstract). doi: 10.18654/1000-0569/2019.07.01 [33] Zeng, X., Chen, Y. R., Lin, L. B., et al., 2016. The Feasibility of Applying Integrated Hydrocarbon and Mercury Method to Ore Prospecting in Alluvial Coverage Area. Geology in China, 43(2):607-616 (in Chinese with English abstract). http://www.researchgate.net/publication/311434079_The_feasibility_of_applying_integrated_hydrocarbon_and_mercury_method_to_ore_prospecting_in_alluvial_coverage_area [34] Zhang, B. M., Wang, X. Q., 2018. Theory and Technology of Nanogeochemistry for Mineral Exploration. Earth Science, 43(5):1503-1517 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-DQKX201805012.htm [35] Zhang, J., Cheng, Z. Z., Lun, Z. Y., et al., 2016. Soil Air Carbon Dioxide, Sulphur Dioxide and Hydrogen Sulfide Measurements as a Guide to Concealed Mineralization. Geological Science and Technology Information, 35(4):12-17 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-DZKQ201604003.htm [36] Zhang, P., Kou, L. L., Zhao, Y., et al., 2020. Genesis of the Wulong Gold Deposit, Liaoning Province, NE China:Constrains from Noble Gases, Radiogenic and Stable Isotope Studies. Geoscience Frontiers, 11(2):547-563. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2019.05.012 [37] Zhang, P., Zhao, Y., Kou, L. L., et al., 2019. Zircon U-Pb Ages, Hf Isotopes and Geological Significance of Mesozoic Granites in Dandong Area, Liaodong Peninsula. Earth Science, 44(10):3297-3313 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTotal-DQKX201910010.htm [38] Zhang, Z. Q., Wang, G., Carranza, E. J. M., et al., 2019. Metallogenic Model of the Wulong Gold District, China, and Associated Assessment of Exploration Criteria Based on Multi-Scale Geoscience Datasets. Ore Geology Reviews, 114:103138. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2019.103138 [39] Zhou, S. C., Liu, X. H., Tong, C. H., et al., 2014. Application Research of Geogas Survey in Prospecting Concealed Ore. Acta Geologica Sinica, 88(4):736-754 (in Chinese with English abstract). http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-DZXE201404025.htm [40] 迟清华, 鄢明才, 2007.应用地球化学元素丰度数据手册.北京:地质出版社, 1-148. [41] 韩志轩, 廖建国, 张聿隆, 等, 2017.穿透性地球化学勘查技术综述与展望.地球科学进展, 32(8):828-838. http://www.cqvip.com/QK/94287X/20178/673453133.html [42] 侯增谦, 郑远川, 耿元生, 2015.克拉通边缘岩石圈金属再富集与金-钼-稀土元素成矿作用.矿床地质, 34(4):641-674. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-KCDZ201504001.htm [43] 李德东, 王玉往, 张志超, 等, 2019.辽宁白云金矿床成矿构造与成矿结构面特征浅析.地质力学学报, 25(S1):10-12. http://www.cqvip.com/main/zcps.aspx?c=1&id=68907688504849578349484851 [44] 李伟, 刘翠辉, 贺根文, 等, 2017.壤中汞气测量在于都营脑隐伏矿产勘查中的应用.物探与化探, 41(5):840-845. http://www.cqvip.com/QK/95670X/201705/673300033.html [45] 刘军, 王树岭, 李铁刚, 等, 2018.辽宁省五龙金矿床成岩成矿年代学及同位素地球化学特征.矿床地质, 37(4):712-728. http://www.kcdz.ac.cn/kcdzen/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20180402&flag=1 [46] 万卫, 陈振亚, 程志中, 等, 2019. CO2气体测量方法在低山丘陵区隐伏矿勘查的试验研究.物探与化探, 43(1):70-76. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical_wtyht201901008.aspx [47] 汪明启, 高玉岩, 张得恩, 等, 2006.地气测量在北祁连盆地区找矿突破及其意义.物探与化探, 30(1):7-12. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=wtyht200601002 [48] 王明志, 纪兆家, 梁群峰, 等, 2011.辽宁五龙金矿控矿构造分析及找矿方向.华南地质与矿产, 27(3):191-196. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/hndzykc201103003 [49] 王学求, 1998.深穿透勘查地球化学.物探与化探, 22(3):166-169. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-WTYH199803001.htm [50] 王学求, 叶荣, 2011.纳米金属微粒发现——深穿透地球化学的微观证据.地球学报, 32(1):7-12. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqxb201101002 [51] 王玉往, 解洪晶, 李德东, 等, 2017.矿集区找矿预测研究:以辽东青城子铅锌-金-银矿集区为例.矿床地质, 36(1):1-24. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-KCDZ201701001.htm [52] 肖世椰, 朱光, 张帅, 等, 2018.辽东五龙金矿区成矿期构造过程与岩脉就位机制.科学通报, 63(28):3022-3036. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-KXTB2018Z2011.htm [53] 杨永春, 李元家, 何建平, 等, 2017.土壤地球化学测量在马鬃山公婆泉东金矿的应用.地质与勘探, 53(4):715-730. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DZKT201704011.htm [54] 曾庆栋, 陈仁义, 杨进辉, 等, 2019.辽东地区金矿床类型、成矿特征及找矿潜力.岩石学报, 35(7):1939-1963. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YSXB201907001.htm [55] 曾旭, 陈远荣, 林立保, 等, 2016.烃汞综合气体测量法在冲洪积覆盖区找矿的可行性探讨.中国地质, 43(2):607-616. http://www.cqvip.com/QK/90050X/20162/668599244.html [56] 张必敏, 王学求, 2018.矿产勘查的纳米地球化学理论与方法.地球科学, 43(5):1503-1517. doi: 10.3799/dqkx.2018.409 [57] 张洁, 程志中, 伦知颍, 等, 2016.土壤中CO2、SO2和H2S气体测量:一种适用于覆盖区找矿的化探方法.地质科技情报, 35(4):12-17. http://www.cqvip.com/qk/93477a/201604/669489689.html [58] 张朋, 赵岩, 寇林林, 等, 2019.辽东半岛丹东地区中生代花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义.地球科学, 44(10):3297-3313. doi: 10.3799/dqkx.2019.129 [59] 周四春, 刘晓辉, 童纯菡, 等, 2014.地气测量技术及在隐伏矿找矿中的应用研究.地质学报, 88(4):736-754. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-DZXE201404025.htm 期刊类型引用(9)
1. 王强，程志中，颜廷杰，林成贵，杜泽忠，袁慧香，李晓蕾. 富硫化物隐伏矿地球化学勘查技术：含硫气体地球化学测量. 地学前缘. 2025(01): 302-321 . 
百度学术2. 刘汉彬，张建锋，张佳，金贵善，韩娟，李军杰，石晓，石雅静. 气体地球化学勘查在巴—麦地区砂岩型铀矿找矿中的应用. 世界核地质科学. 2024(05): 935-948 . 百度学术3. 郝风云，王志罡，张文璟，张子鸣，段旦. 气体地球化学勘查在覆盖区找矿的应用——以新疆金坝金矿为例. 地质找矿论丛. 2024(04): 536-543 . 百度学术4. 王帅，汤正江，王伟，陶龙. 土壤SO_2、H_2S气体测量在安徽省庐江县黄屯金铜矿中的应用研究. 安徽地质. 2024(04): 332-335 . 百度学术5. 刘汉彬，韩娟，石晓，张建锋，金贵善，李军杰，张佳，丁迎军，石雅静. 气体地球化学测量方法在皂火壕砂岩型铀矿勘查中的应用试验研究. 铀矿地质. 2023(02): 287-301 . 百度学术6. 林成贵，程志中，郑有业，许荣科，白杰，陈鑫，颜廷杰. pXRF原位分析在柴北缘鱼卡金红石矿床勘查中的应用. 地质通报. 2023(06): 966-977 . 百度学术7. 姚晓峰，颜廷杰，林成贵，李生辉，宓奎峰，肖昌浩，李建平，杜宛鸽. 辽东五龙金矿鸡心岭断裂的年代学约束及其对成矿潜力的指示. 地质通报. 2023(07): 1140-1153 . 百度学术8. 万卫，汪明启，程志中，范会虎，左立波，李俊辉. CO_2、SO_2气体地球化学测量方法在森林覆盖区找矿的试验研究. 物探与化探. 2023(05): 1137-1146 . 百度学术9. 孙跃，张振宇，冯斌，杨少平，王之峰. 覆盖区矿产资源地球化学勘查方法技术研究新进展. 物探与化探. 2023(06): 1387-1399 . 百度学术其他类型引用(2)
-
下载:
百度学术
点击查看大图
计量
- 文章访问数: 873
- HTML全文浏览量: 146
- PDF下载量: 34
- 被引次数: 11
