朝不楞多金属矿外围1∶5万地电化学勘查应用

谢邦廷，孙彬彬，贺 灵，刘占元，叶 荣，刘银飞，王腾云

(1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083；2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000；3.国土资源部地球化学勘查技术重点实验室，河北廊坊 065000)

朝不楞多金属矿外围1∶5万地电化学勘查应用

谢邦廷1，2，孙彬彬2，3，贺 灵2，3，刘占元2，3，叶 荣1，刘银飞1，2，王腾云1，2

(1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083；2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000；3.国土资源部地球化学勘查技术重点实验室，河北廊坊 065000)

运用地电化学技术在内蒙古半干旱草原风成砂浅覆盖区朝不楞多金属矿外围开展了1∶50000面积性勘查工作，并与常规土壤测量开展了对比研究。结果表明:(1)从元素异常强度、衬度、规模及与已知矿体空间对应性等方面对比，地电化学测量比常规土壤测量具有显著优越性；(2)地电化学测量在区域上显现出Ag－Pb－Zn－Bi－Cd及Cu－Co－Cr－Fe－La－Mo－Ni两套元素异常组合，与已知见矿钻孔中探测到的矽卡岩型铁矿及热液型铅锌矿均有出现具有较好的对应性；(3)在工区东部及东南部未知区发现多处异常强度、规模较大的多元素组合异常，建议开展进一步的勘查工作，以实现该矿区找矿突破。

地电化学 土壤测量 1∶5万勘查 朝不楞多金属矿外围

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1 引言

由于找矿目标由浅部、易识别矿开始向深部、隐伏矿的转变，我国地质工作者已经开始围绕深部隐伏矿开展一系列工作(蒋永建等，2010；张森森等，2015)。因此在运积物覆盖区及以往常规化探工作受到极大限制、成果不够显著的地区，开发、试验并改进有效的地球化学勘查技术手段是非常必要的(刘占元等，2005；王学求等，2013)。

地电化学(CHIM)方法是一种针对覆盖区且同时具有地球物理、地球化学和电化学特点的矿产勘查方法(王学求，2016)。其原理是利用外加电场，促使土壤中呈电活动态存在的物质迁移到指定的接收电极，采集并分析接收极上的载体物质，发现与矿有关的金属元素异常，从而达到勘查找矿及评价等目的(孙彬彬等，2015)。该方法技术由前苏联提出并于20世纪80年代引入我国(IO.C，1986)，核工业、黄金部队、原地矿部及地质高校等科研单位都对此方法进行了找矿勘查效果研究及不同程度的技术改进。通过近几十年的发展，地电化学方法技术的主流已发展为“独立供电偶极子地电化学技术”(黄蔚阁等，2012)，该方法有着轻便、实用、高效等优点，在保证勘查效果的同时，大大提高了勘查效率。虽然目前研究人员对地电化学法的找矿机理尚未形成统一的认识，在某些特殊的地球化学景观环境下，地电化学法能发挥其独特的效果，比常规的化探方法更加有效(邱炜等，2011)。

2 工作区概况

工作区位于朝不楞多金属矿外围东部地区，行政隶属内蒙古自治区锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗满都胡宝拉格苏木管辖。该区降水量稀少，地表水系不发育，除雨季在冲沟中有短暂溪流和洼地中有季节性积水以外，其他季节均呈干河床和碟状洼地状态。

从大区域的构造背景上看，工区位于蒙古高原东南边缘，属天山—内蒙地槽褶皱系，内蒙华力西中期褶皱带，二连—东乌旗复背斜的东部北翼。按板块构造分区划分，工作区位于内蒙古—大兴安岭华力西褶皱系，兴安岭古生代陆缘。区内地形切割较弱，低山丘陵间常夹有平缓开阔地，坡度一般不大。海拔高度在1000m左右，最高1003m，最低869m，相对高差最大为134m，区内地势总体呈现出较明显的南高北低趋势(黄再兴等，2013；王必任等，2014)。

从1∶10000地质图上看(图1)，工区南部、西部有花岗岩零星分布；中部零星分布有泥盆系中统塔尔巴格特组下岩段，主要岩性为角岩夹杂少量矽卡岩；东部分布有小面积泥盆系中统塔尔巴格特组长英质角岩；工区中西部泥盆系中统角岩及矽卡岩交错分布，偶见蚀变辉长岩及少量铁矿化体等，其北东方向可见多处石英闪长岩露头。中西部区域是目前勘探工作的主要部署区域，目前已经施工钻孔二十余个，部分钻孔可见到Pb、Zn矿化体及Fe、Cu矿化体，埋深约为50m左右，厚度0.2m～5.3m不等，矿体主要赋存在大理岩与花岗岩的接触面上(贾利琼，2014)。

由于本区80%以上被第四系风成砂所覆盖，基岩出露面积小，仅中西部地势较高的山头有零星分布，即使1∶1万地质图上圈定的地层出露区，也多为地表棱角状基岩风化碎屑出露，基岩上方往往覆盖较厚的残积土与风成砂混合物。因此，在该区域使用常规化探方法会受到较大限制，是开展地电化学试验较理想的区域(王振东等，2012)。

3 工作部署及样品分析测试

3.1 工作部署

本次工作在朝不楞矿区东部开展了1∶50000地电化学面积性勘查试验，勘查密度16点/km2，点位以250m×250m网度均匀分布，对存在大块基岩露头的理论采样点，进行一定距离的偏移，偏移距离一般不超过50m，每个采样点均配套采集地电化学及土壤样品。

地电化学测量装置使用地科院物化探所研制的“固体载体型元素提取器”(孙彬彬等，2011，2013)，采用高密度(40kg/m3)泡塑作为载体物质，9V干电池作为供电源，提取电极埋深30 cm，提取时间24 h，提取液为井水，体积1.5L/点。土壤样品采集深度为5cm～25cm，野外现场过20目筛(康明等，2013；陈亚东等，2015)。

3.2 样品分析测试

3.2.1 土壤样品分析测试

本次工作所采集的土壤样品共测试了Au、Ag、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、La、Mo、Ni、Pb、Sb、Ti、U、Zn、Al、Fe、K 18种元素，具体分析方法及各元素检出限见表1。插入的国家一级标准物质分析合格率均为百分之百，重复样合格率除在矿区含量较低的Au为92.2%外(Au要求较其他元素松)，其余元素均为百分之百。总之，本次土壤样品分析测试结果可以很好的满足本次项目工作要求。

3.2.2 地电化学泡塑样品分析测试

本次工作地电化学泡塑样品采用灰化法进行样品预处理，具体分析测试流程如下：首先将野外采集的地电泡塑样品平均分成两份，一份留做副样，另一份用于分析测试。将半块泡塑卷紧放入石英坩埚中，滴加2滴无水乙醇，放入马弗炉中，从室温升至550℃，保持2h(中间打开炉门两次供氧保证灼烧完全)。冷却后，加入少量去离子水润湿残渣，加入6ml新配制王水，于电热板上低温溶解残渣，蒸至近干后，稍冷，加入2ml王水、少量去离子水溶解残渣，至溶液清亮，转入25ml塑料比色管中，定容，送高分辨等离子质谱及原子荧光测定相关元素含量。元素具体测定方法及重复样合格率见表2。除Au、Cu、Cd外，其余元素重复样合格率均为百分之百，检测结果符合本次工作项目要求。

表1 土壤样品测试方法及各元素检出限Table 1 Soil samp le testmethods and detection lim its of every element

表2 地电样品分析方法及重复样合格率Table 2 Geoelectrochem ical analysismethod and qualification rates of repeated samp les

4 数据分析与结果讨论

4.1 土壤测量与地电测量统计数据对比

元素的地球化学统计特征可以在一定程度上反映成矿的可能性。表3，表4分别为朝不楞多金属矿外围土壤测量与地电测量结果的元素含量统计表。

从表中可以看出：

(1)地电化学测量中最大值与最小值差异较土壤更为显著。如地电测量中Cu元素含量变化为0.66 ng～701.18ng，最大值与最小值相差倍数1062，而土壤测量中Cu元素含量变化为4.53μg/g ～35.74μg/g，倍数仅为7.88；Cr元素在地电测量中最大值与最小值倍数为166，土壤测量仅为29。这表明，该区域地电化学测量较土壤测量元素含量离群值更为显著，即异常衬度更为明显。

(2)土壤测量中元素平均值与中值几乎没有明显差异，标准偏差相对均值也较小；而地电化学测量中元素平均值与中值差异显著，标准偏差也较大。这近一步表明土壤测量中各元素含量较为接近，无明显异常显示，而地电化学测量存在明显的异常值。

(3)地电测量中部分元素的平均值与中值相差较大，可能是由某些离群值引起。为了消除这些离群值的干扰，以均值±2倍标准偏差为限，一次性剔除了高于或低于限值的数据后重新计算了各元素的含量均值。剔除后，Au、Ag、Bi、Cd、Co、Mo、K等一些元素均值与中值差异几乎被消除，表明这些元素受到了较少量异常值的影响；La、Ti、U、Pb、Zn、Al、Fe等一些元素仍存在一定差异，表明这些元素除了受个别异常值影响外，仍存在明显的弱异常信息；而Cu、Cr、Ni等元素仍存在显著差异，表明地电化学测量中，这些元素可能存在明显的强、中、弱异常套合，而这种存在异常套合的区域往往更有可能是矿床赋存的位置(任天祥等，1998)。

表3 朝不楞多金属矿外围土壤测量元素含量统计表(n＝360)Table 3 Statistics of soil survey element content for peripheral Chaobuleng polymetallic deposit(n＝360)

表4 朝不楞多金属矿外围地电测量元素含量统计表(n＝360)Table 4 Statistics of geoelectrochem ical survey element content for peripheral of Chaobuleng polymetallic deposit(n＝360)

(4)由于土壤测量与地电测量结果的数据量纲的不同(地电测量往往为绝对含量，土壤测量为相对含量)，因此对测量结果统计了变异系数来消除测量尺度和量纲的影响。将表中元素的变异系数进行统计分析见表5及表6。从表中可以看出，对于土壤测量，仅有Au、Ni两种元素的变异系数大于100%，表现为强分异，其中Au并不是该矿区的主要成矿元素及伴生成矿元素，通过查阅原始数据可发现Au元素含量往往较低，平均含量仅为0.57ng/ g，其高变异系数可能是由于分析的系统误差及不同的土壤类型及岩性风化物中Au含量的差异所导致。其他元素(包括该区域主要成矿元素Fe、Zn 等)的变异系数都小于70%，属于弱分异甚至是均匀分布。而地电测量结果中，Cr、Cu、Ni等元素的变异系数大于100%，呈现强分异，Al、Bi、Fe、La、Sb、Ti、Zn等元素的分异系数大于70%，属于分异状态，以上元素的高变异系数，尤其是Cu的变异系数在5.0以上，显示出这些元素存在显著的异常分布，而呈现强分异的元素组合也基本与朝不愣矿区的主成矿或伴生元素组合一致。

表5 朝不愣矿区外围土壤测量元素分异情况统计Table 5 Statistics of soil survey element differentiation for peripheral Chaobuleng deposit

表6 朝不愣矿区外围地电测量元素分异情况统计Table 6 Statistics of geoelectrochem ical survey element differentiation for peripheral Chaobuleng deposit

从数据统计上可以初步表明，地电化学测量在朝不楞外围勘查区较土壤测量具有更好的适用性。结合已知钻孔见到矽卡岩型铁矿及热液型铅锌矿的现实，初步推断Cu、Cr、Ni等元素在该区域可作为矽卡岩型铁矿的地电化学勘查指示元素，而Pb、Zn等元素可作为热液型铅锌矿的指示元素。

4.2 土壤测量与地电化学测量勘查效果对比

元素含量统计特征仅能从元素含量变化等方面初步评价勘查方法的有效性及矿区的成矿前景。制作元素等值线图可以进一步识别元素异常空间位置、强度、范围等各方面信息(陈永青等，1995；高艳芳等，2015)。由于本区域土壤测量受大面积风成砂覆盖影响，土壤中元素含量普遍较低，使用统计所得地球化学异常下限制作异常图时，多数元素均无异常显示。为更好的对比地电及土壤测量差异(智超等，2015)，本文制作了两种勘查方法的地球化学图开展对比研究。地球化学图中元素含量分级采用13级累积频率分级，分别为0%、0.5%、2.5%、7. 5%、15%、25%、40%、60%、75%、85%、92.5%、97. 5%、99.5%、100%，网格化方法使用克里格插值法(姚岚等，2014)。

图2为部分元素地电化学与土壤勘查地球化学图对比结果。从图中可以看出：

图2 朝不楞矿区外围土壤测量与地电测量地球化学图Fig.2 Geochem icalm aps of soil survey and geoelectrochem ical survey for peripheral Chaobuleng polym etallic deposit

(1)随着海拔由南向北逐渐降低，除Au，K两种元素外，土壤面积性测量结果显示的元素含量均呈现明显的下降趋势。这种元素含量呈现出明显的分带现象，推测是由于南部的花岗岩风化的残积土分布在风成砂里所引起的岩性异常。

(2)土壤测量仅有Cu、Cr、Pb、Zn、Ni等元素在工区中部山头残积土出露区附近呈现出个别单点高值异常，这些异常与已知的见矿钻孔对应关系较差，异常走向与工区中部山头出露的角岩－辉长岩－石英闪长岩走向一致，因此推测这些高值异常为工区中部出露的岩/矿脉所致。

(3)地电化学测量方面，元素分布特征没有呈现出受地层及地形分布影响的趋势，从数据分级标尺可见，绝大多数元素的异常衬度显著高于土壤测量。

(4)对于Pb、Zn而言，作为该区的主要成矿元素，其在工区多处形成了较明显的高值异常，异常多以点状分布为主，偶有小规模带状分布。在已知钻孔分布区，Pb元素沿NE向分布有小规模异常带，Zn元素分布有多点异常，这与部分见矿钻孔中发现的铅锌矿体具有空间对应性，也表明该比例尺的地电化学勘查对已知矿体具有较好的指示性，而土壤勘查在该区域无任何异常显示。

(5)Cu元素的地电化学异常规模较大，主要分布在工区东部，多呈NW向及近SN向带状分布，在已知钻孔区域呈弱异常分布趋势，与土壤异常相比，两者无明显的空间分布一致性。

(6)Cr、Ni作为亲铁元素，通常可用于指示铁矿体的赋存位置，通过钻孔资料表明，这两个元素也是该勘查区的主要伴生元素。在土壤测量中，这两种元素除个别高值点外，均呈现出无明显异常分布特征即岩性异常分布特征；而地电化学测量中，工区出现多处异常强度较大的区域，整体上呈NW向分布，局部呈NE向分布。Cr、Ni地电化学异常与Cu在空间上具有一定的对应性。

(7)除图中所示元素外，Ag、Bi、Cd等元素地电化学异常往往与Pb、Zn异常同步出现，只是异常衬度及规模稍弱；Co、Fe、La、Mo等元素地电化学异常往往与Cu、Cr、Ni异常具有较好的空间对应性。即针对地电化学勘查效果而言，该矿区出现了Ag－Pb －Zn－Bi－Cd及Cu－Co－Cr－Fe－La－Mo－Ni两套元素组合，这与已知钻孔中探测到的矽卡岩型铁矿及热液型铅锌矿均有出现的现实高度一致，也印证了地电化学面积性勘查的有效性。

综上所述，与土壤测量相比，在内蒙古草原风成砂浅覆盖景观区，地电化学中比例尺面积性勘查具有明显的优越性。一方面，地电化学勘查可以在已知见矿钻孔处显现出较明显的多元素异常；另一方面，可以圈出与该区域已知矽卡岩型铁矿及热液型铅锌矿高度一致的两套异常元素组合。此外，鉴于该区域没有呈现出明显的延伸较大的与构造线存在明显对应关系的带状分布的地电化学异常，初步推测该区域存在较大规模矿体的可能性较小，这与几年来该矿区勘查过程中“只见星星，不见月亮”的勘查结果一致。这种现象也可能是由地电化学方法技术在该景观区中小比例尺勘查适用性所引起，具体结论需矿区进一步的勘探结果及其他矿区地电化学勘查试验加以综合证实。

5 结论

通过对朝不楞外围多金属矿区1∶5万地电化学及土壤测量结果对比分析表明：

(1)本次地电化学面积性勘查在朝不楞外围多金属矿区的应用试验是有效的，并且测量结果明显优于土壤地球化学测量。主成矿元素Pb、Zn、Fe及伴生元素Cu等分布与已知见矿钻孔空间位置较为吻合，主要伴生元素Cr、Ni在工区出现整体呈NW向局部NE向分布的异常区，并与Cu异常空间上具有一定的对应性，且大多数元素均可在工区显示出较好的高值异常区域。而土壤测量除个别高值异常点外，仅呈现出与岩性、地形相关的无显著元素含量差异的异常分布特征，且与已见矿钻孔空间对应关系较差。

(2)工区存在Ag－Pb－Zn－Bi－Cd及Cu－Co －Cr－Fe－La－Mo－Ni两套元素组合，这与已知见矿钻孔中探测到的矽卡岩型铁矿及热液型铅锌矿均有出现相互对应，也印证了地电化学面积性勘查的有效性。

(3)除已知钻探区域出现明显的多元素地电化学异常外，工区东部及东南部出现多处异常强度、规模更大的多元素组合异常。因此建议在今后工作中对该区域开展更大密度的勘查工作，以实现该矿区的找矿突破。

地球化学勘查优势正是通过开展面积性中小比例尺勘查，经济、快速、有效的圈定异常，从而确定找矿靶区及勘查远景区。随着矿产勘查工作逐步进入各种运积物覆盖区，亟需的也恰恰是有效的中小比例尺的地球化学勘查方法。地电化学作为覆盖区化探勘查的一种有效方法，随着其仪器装置轻便化程度的不断提高，针对不同运积物覆盖层特点，开展中小比例尺的勘查试验及应用，是地电化学工作者今后的重点工作方向之一，具有广阔的前景和实际应用意义。

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Geoelectrochemical Exploration at a Scale 1∶50 000 in the Periphery of the Chaobuleng Polymetallic Deposit

XIE Bang-ting1，2，SUN Bin-bin2，3，HE Ling2，3，LIU Zhan-yuan2，3，YE Rong1，LIU Yin-fei1，2，WANG Teng-yun1，2

(1.School of Earth Sciences and Resources，China University ofGeosciences，Beijing 100083；2.Institute ofGeophysical and Geochemical Exploration，CAGS，Langfang，Hebei 065000；3.Key Laboratory for Geochemical Exploration Technology，MLR，Langfang，Hebei 065000)

An 1∶50000 scale survey using the geoelectrochemicalmethod(CHIM)was conducted in the periphery of the Chaobuleng polymetallic depositwhich is located in an aeolian shallow overburden region of Inner Mongolia.It is compared with the conventional soilmeasurement.The results show that in the aspects of intensity，contrast，and extension ofelementanomalies and the correspondence to the known ore bodies，CHIM survey is significantly more effective than conventional soil survey.Two sets of anomaly combinations of geochemical elements are found.One is Ag－Pb－Zn－Bi－Cd，and the other is Cu－Co－Cr－Fe－La－Mo－Ni.These two sets can respectively wellmatch the ore body's characteristics of hydrothermal Pb Zn polymetallic and skarn Fe depositswhich were confirmed by a series of drilling holes in part of the exploration area.Some CHIM anomalieswith characteristics of high intensity，wide extension andmulti－element combinations are revealed in the east and southeastof the exploration area.We recommend that further exploration work should bemade to achieve new breakthrough in this deposit.

geoelectrochemicalmethod(CHIM)，soil survey，1∶50000 scale，periphery of Chaobuleng polymetallic deposit

P632＋.1

A

0495－5331(2016)05－0885－08

2016－06－19；[修改日期]2016－09－19；[责任编辑]陈伟军。

地质矿产调查评价项目“东乌旗整装勘查区热磁与地电化学方法技术研究应用”(12120113100400)支持。

谢邦廷(1991年－)，男，在读硕士研究生，勘查地球化学专业。E-mail：451968158＠qq.com。

孙彬彬(1982年－)，高级工程师，现从事应用地球化学研究工作。E-mail：sunbinbin＠igge.cn。