热带雨林景观区金属活动态的应用与研究——以老挝帕奔金矿为例

牛英杰，金文强，陈泽锋，陈京玉，沈九州，刘智勇

（1.天津华北地质勘查局，天津300171；2.昆明理工大学国土资源学院，昆明590003）

热带雨林景观区金属活动态的应用与研究
——以老挝帕奔金矿为例

牛英杰1.2，金文强1，陈泽锋1，陈京玉1，沈九州1，刘智勇1

（1.天津华北地质勘查局，天津300171；2.昆明理工大学国土资源学院，昆明590003）

笔者在老挝帕奔金矿进行金属活动态测定试验，用石墨炉原子吸收法测定各相态金含量，分析研究土壤中元素各相态与其总量变化的关系，从而指导热带雨林景观条件下寻找隐伏金矿体。结果表明，处于热带雨林景观区的帕奔金矿区，上覆土壤中的Au、Hg主要以残渣态存在，水提取态和铁锰氧化物态含量偏低，土壤中相态的发育程度与赋矿围岩、土壤物化性质和元素本身的地球化学特性关联较大。金属活动态对老挝湿润热带雨林景观区寻找隐伏金矿床有较好的示踪指示作用。

金属活动态；帕奔金矿；热带雨林；老挝

老挝人民民主共和国地处热带雨林景观区，气温高，雨水多，风化及化学作用强烈，基盐（如Na，Ca，Mg，K）及硅酸盐易被淋溶冲走形成较厚氧化土或红壤。常规的化探方法（岩石地球化学、土壤地球化学、水系沉积物测量等）可以寻找地表已出露或埋藏不太深的盲矿体（一般埋深<100 m），但在厚层覆盖的特殊景观区却很难探测到相关信息。例如：1）老挝帕奔金矿早期虽然利用土壤地球化学测量圈定了多片金异常高值区，但在异常查证过程中仅发现埋藏较浅或地表出露金矿化体，在深部盲矿体（采矿巷道及钻孔已验证存在）上方则未显示任何异常信息；2）老挝巴乌地区开展的1/50 000水系沉积物测量虽圈定出综合异常十几个，但大多数异常附近地表存在矿体露头，厚覆盖层下是否存在矿体则无法确定，后期在地表无金异常区范围施工坑道、钻探工程探索验证了深部存在盲矿体，可以确定常规化探方法对热带雨林景观区寻找隐伏矿体效果不理想。

在目前资源短缺的情况下，寻找隐伏矿床的研究就显得越来越重要，如何在大量化探异常中择优评价，以最小经济投入取得寻找隐伏矿体最佳找矿效果，成为目前地质勘查中关键的技术难题之一。为了发现隐伏区叠加的地球化学模式，就必须研制出特殊有效的新方法，选择特殊有效的采样介质，使用灵敏度极高的分析技术，才能使这些深部的异常模式在地表得以显现。

20世纪90年代，为了在厚覆盖区寻找隐伏矿床，王学求等[1-3]在总结前人研究的基础上率先提出了金属活动态元素测量技术的基本概念和思想，为厚覆盖区利用深穿透地球化学寻找隐伏矿产资源打下坚实基础。该方法在我国温带冲积平原[4]、高寒草原区[5]和干旱沙漠戈壁区[6]等特殊景观区开展试验取得一定的找矿效果，但对于老挝热带雨林厚覆盖景观区寻找隐伏矿产资源是否具有可行性还不得而知。鉴于此，笔者以老挝的帕奔金矿区为研究对象，选择金、汞等元素开展相态研究，对该方法的工作原理、检测方法、成晕机制、隐伏矿预测等进行更深一步探讨和总结，查明土壤中金、汞的存在形式，相态金的含量及分布特征，以探讨相态金、汞对找矿的指示意义，以期为老挝热带雨林厚覆盖区深部寻找隐伏矿提供一种参考方法。

1 区域概况

老挝地处我国西南三江特提斯构造域和华南加里东褶皱带向南或南西的延伸，在大地构造上位于

2 技术原理

2.1 定义

金属活动态提取法：地下深部成矿元素和伴生元素可以通过地下水循环、离子扩散、毛细管作用、电化学梯度、植物作用和气体搬运被运移至地表，但对于厚层沉积物覆盖区和后来沉积岩或火山岩盖层区,地气搬运可能起着主导作用。在地表被各种天然捕集物质，如可溶性盐类、胶体、粘土、氧化物和有机质所捕获，在区内使用超低密度采样方法、选择特殊有效的采样介质，提取金属活动态部分，使用灵敏度极高的分析技术，即可使这些深部的异常模式在地表得以显现[9]。

2.2 基本原理

成矿后矿体中金属元素的小部分由于受到地气流、水化学、电化学作用，可以溶解活化，并以多种方式沿着裂隙向地表迁移，在地表转化为各种活动态，形成可溶性盐类或被胶体、粘土、氧化物和有机质所吸附或结合而存在于地表的疏松介质中（如土壤）印支地块区。该区经历多期板块俯冲、碰撞、地壳沉降隆生，沉积演化历史较为复杂[7-8]。帕奔金矿区位于奠边府-黎府华力西褶皱带中段西侧，区内出露一套上古生界-新生界滨海相-陆相地层，华力西-印支期强烈挤压变形及地层隆起构成北北东向主体构造格架，喜山期印度-欧亚板块碰撞与俯冲发育强烈褶皱形成大规模逆冲断裂和推覆构造，导致地壳大幅度隆起和岩浆侵入。

矿区出露地层由老到新主要为泥盆-石炭系泥岩、页岩、泥灰岩，二叠系厚层亮晶灰岩、沉凝灰岩、灰绿色安山岩，三叠系砾岩、粉砂岩，第四系等。伴生的北东-北北东向韧脆性剪切带控制灰岩透镜体展布；北北西向断裂呈右行侧幕式近平行排列，为热液活动和金的沉积提供了良好场所；近东西向断裂对早期沉积地层及矿体产生破坏作用。琅勃拉邦岛弧带发育一套从玄武岩、安山岩等晚石炭世-中三叠世岛弧型钙碱性火山岩系列，夹于海相地层中，推测形成于岛弧环境（图1）。形成叠加含量的异常，故在不同景观区主要选用水溶相提取态、黏土吸附态、铁锰氧化物态和硅酸盐提取态等进行活动态提取，强化与深部矿化有关的异常。前人通过金属活动态测量试验验证其对后覆盖层下的矿体具有较为明显的效果：例如前苏联地球化学专家Isai Goldberg利用该方法在150 m下的未固结的厚覆盖层和500 m厚基岩中发现了深埋隐伏金属矿体[10]。有色总公司桂林工学院罗先熔在广西新路用地电化学综合方法,找到了埋深190多米隐伏锡矿体[10]。

3 样品采集与测试分析

3.1 样品采集

因研究区覆盖层厚，地表未见金矿体露头，本次试验主要选择在L1区砂岩区布设垂直矿体走向活动态剖面3条，编号S1、S5、S9，线距100 m，点距10～20 m（矿化带附近加密至5 m），长度900 m，控制面积0.2 km2。测区共涉及采样点110个，样品成分为土壤，采集B层（深度40～60 cm）。样品在现场过筛40目后送至化验室，粉碎至小于200目以供分析用。试操作方法：

图1 帕奔金矿地质简图Fig.1 Geological map of the Phapon gold deposit

图2 金属活动态提取流程（据参考文献[7]）Fig.2 MOMEO sequential selective leaching scheme

（1）将10.0 g样品放于180 mL干燥聚乙烯瓶，加入纯水100 mL，充分搅拌放置24 h，滤出清液，滤液用250 mL烧杯承接，用水洗聚乙烯瓶和滤渣5～6次，样渣留作下一相分析。验目的是根据已知金矿体的覆盖区异常特征，指导帕奔金矿外围及老挝热带雨林景观区寻找隐伏矿体。

3.2 测试方法

采用MQZAASystem原子吸收分光光度计分析土壤样品中Au的全量，采用XSERIES2电感耦合等离子体质谱仪分析Au的水提取态、铁锰氧化物及残渣提取态，采用AFS-8330双道原子荧光光度计分析Hg、As的全量及提取态、铁锰氧化物及残渣提取态。所有数据均由国土资源部郑州矿产资源监督检测中心河南省岩石矿物测试中心依据DZ/T0258-2014进行测定，数据质量可靠。

3.3 提取试剂

对所加入的试剂要求相当严格，盐酸、硝酸为高纯，其它的试剂均为优级纯。因为如此低含量的样品，如果所加入的试剂不纯将严重影响测试结果。

柠檬酸铵溶液：ρ（C6H17O7N3-H2O）分别为10、50、100 g/L，用优级纯柠檬酸铵制成。

氢氧化钠溶液：ρ（NaOH）=8 g/L。

焦磷酸钠溶液：ρ（Na4P2O7）分别为 5、80 g/L。盐酸羟铵溶液：ρ（HONH3CI）=40 g/L。

氢氧化钠-焦磷酸钠混合液：8 g/L的NaOH与80 g/L的Na4P2O7等体积混合，搅匀。

柠檬酸铵混合液：100 g/L，柠檬酸铵（C6H17O7N3·H2O）与40 g/L盐酸羟胺（HONH3CI）等体积混合（用氨水调至PH值为7搅匀）。

王水：Φ（王水）为1%，2%；醋酸溶液：ρ（HAc）=4 mol/L；醋酸溶液Φ（HAc）=1%。

3.4 测试流程

从相的提取、测定提取液预处理到元素的测定大体要经4步或5步各自独立的程序[10-11]:1）相的提取；2）提取液的处理；3）使待测元素与杂质元素分离；4）破坏（分解）富集材料,使待测元素转变为宜于测定的介质；5）用能保证检出待测痕量元素的仪器测定（用无火焰原子吸收法），最后用无火焰原子吸收和原子荧光分析方法测量出元素的含量[12-13]，具体操作步骤如图2所示，本次试验主要测试水提取态、铁锰氧化物提取态及残渣提取态。

3.4.1 水提取态

提取剂：去离子水。

提取对象：金属离子、部分纳微级超微细粒金属、可溶性盐类中金属、可溶性胶体及可溶性无机络合物与可溶性有机络合金属。

（2）提取液的处理：在电热板上蒸发滤液至30 mL，转入100 mL聚四氟乙烯杯中，加入高纯HNO33 mL、HF 5 mL，加热分蒸发至干，少量水吹洗杯内壁，加王水3 mL，在低温电热板上加热并蒸发至温盐状，加2 mL王水后少量水吹洗杯壁，水稀至100 mL。

（3）加入MIBK 2 mL，盖上瓶盖反复摇动100次，静置分层后用吸管吸取上层有机试剂，加入样杯中上仪器测量。

3.4.2 铁锰氧化物提取态

提取剂：70 g/L柠檬酸铵溶液+20 g/L盐酸羟铵溶液。

提取对象：矿物颗粒表面铁锰氧化物膜吸附或结合金属。

操作方法：

（1）将样渣连同滤膜转入180 mL聚乙烯瓶中，加入NaOH·Na4P2O7混合液100 mL，充分搅拌静置24 h，滤出清液后用250 mL烧杯承接，水洗聚乙烯瓶和滤渣6次，样渣作下一相分析。

（2）提取液的处理：在电热板上蒸发滤液至30 mL，转入l00 mL聚四氟乙烯杯中，加入高纯HNO35 mL，HF 3 mL，HCLO45 mL，加热分解并蒸发至溶液清亮并蒸发至白烟冒尽。

（3）取下聚四氟乙烯杯，少量水吹洗杯内壁，加王水5 mL，在低温电热板上加热以溶解可溶赫，少量水吹洗杯壁并转入180 mL聚乙烯瓶，水稀至160 mL。

（4）加入MIBK 2 mL，盖上瓶盖，反复摇动100次，静置等分层后，用吸管吸取上层有机试剂，加入样杯中，上仪器测量。

4 测试结果与讨论

4.1 金和汞的相态特征

本次利用SPSS17.0软件对L1区S1、S5、S9线的110件样品数据进行统计，分析研究Au、Hg各相态的特征参数，其中背景值为剔除3倍离差后的数据平均值（表1）。从表中可以看出，各元素相态的异常衬度较全量大，尤其是Au、Hg的残渣提取态含量高，异常衬度更为明显，下面主要以S1、S5线为例说明Au、Hg各相态的异常特征。

4.1.1 金相态特征

研究区S1、S5试验剖面贯穿砂岩、灰岩及北东向韧脆性剪切带，赋矿围岩为灰岩，岩石矿化蚀变较强。V-1主矿体近南北走向，西倾45～65°，赋存标高380～880 m，基岩上覆长英质砂岩，厚度几米至几十米[14-15]。

试验剖面上覆砂岩中，Au全量分析平均值122.54×10-6,其中活动态总量平均值13.26×10-6，活动态率为12.84%。水提取态和铁锰氧化物提取态Au含量偏低，平均值分别为2.51×10-6、10.74×10-6；残渣态含量较为突出，平均值85.03×10-6。这一特征与金矿化特征、赋存状态及土壤物化性质有关。

表1 帕奔金矿S1、S5线土壤中Au的相态特征（×10-9）Tab.1 Data of the phase analysis for Au in the soil section S1、S5 in Phapon（×10-9）

矿石中金属矿物（褐铁矿、黄铁矿、极少量毒砂、黄铜矿）含量仅0.3%，其氧化物在土壤中未能形成大量铁锰氧化物，故铁锰提取态占全量比较低。脉石矿物方解石含量91.85%，石英、长石含量7.85%。金以自然金为主，其中粒间金占60.8%、裂隙金占25.4%、包裹金占13.8%。残渣态Au含量在V-1矿体上覆土壤中相对较高，根据金赋存状态，推测残渣态Au主要超微细粒自然金和极少量石英硅酸盐态存在，含量趋势变化与全量分析基本一致。

4.1.2 汞相态特征

试验区内S1、S5线各采样点（部分）土壤的汞相态数据见表2。

样品中汞主要以残渣态、水提取态和铁锰氧化物态存在，其中汞残渣态较为突出占96.67%，，平均值为 133.67×10-9，最高值 714.46×10-9，最低值为20.36×10-9，水提取态和铁锰氧化物态占3.33%。

不同形态的汞的含量比例与汞总含量有一定关联，汞总含量高，残渣态汞含量也高。汞的性质十分稳定，土壤重金属迁移和生物可利用性不大，水提取态和铁锰氧化物态汞含量偏低，表明自然环境中汞极易被微小颗粒吸附，土壤中微胶粒团表面积大，易吸附进入土壤中的汞。

表2 帕奔金矿S1、S5线上覆土壤中Hg的相态特征（×10-9）Tab.2 Results of phase analysis for Hg in the soil section S1、S5 in Phapon（×10-9）

4.2 典型剖面研究

帕奔金矿金属活动态试验剖面S1、S5线金、汞相态变化（表3）与深部金矿体关系见图3。从图中可以看出以下四点认识：

（1）水提取态、铁锰氧化物提取态和残渣态显示Au与Hg含量变化相关性较好；

（2）Hg主要以残渣态存在，Au以水提取态与铁锰氧化物提取态为主；

表3 金属活动态样品Au、Hg元素含量特征(S1、S5线)（×10-9）Tab.3 Contents of element of Au Hg in the Phapon gold deposit（S1、S5）（×10-9）

图3 金属活动态在S1、S5线Au、Hg的含量分布Fig.3 Content Distributionof Au Hg in the Phapon Gold deposit（S1、S5）

（3）全量分析和残渣态数据分布特征显示，Au、Hg含量受岩性和地形制约明显:灰岩区含量明显高于砂岩区，向东远离灰岩区含量有弱递减趋势；

（4）砂岩区Au含量整体较低，隐伏矿上部覆盖区内金属活动态分析结果中Au、Hg异常峰值高，其具较好相关性。

4.3 地球化学异常解译

根据老挝帕奔矿区金属活动态测量中Au、Hg各相态测试分析结果及相态特征，在该区覆盖地段存在各元素相态异常，圈出的异常浓集分布情况如图4、图5所示，各相态金异常在灰岩上覆土壤中相对含量较高，砂岩上覆土壤含量较低，异常分布范围均出现在V-1金矿体（走向近南北，西倾40～60°）上方，明显的指示了矿体的赋存位置。覆盖层深部无金矿体部分则金属活动态各相态未见任何异常显示，说明该方法对寻找隐伏矿具有一定指示意义。

从图4、图5金属活动态测量异常图中可发现以下规律：

（1）金各相态均有异常显示，且异常浓集中心主要在已知金矿体上方即灰岩覆盖区，异常分布范围吻合性较好，砂岩覆盖区异常值普遍较低。

（2）汞以残渣态为主，其他各相态异常范围较大但异常值相对偏低，整体分布范围与金相态基本一致，显示出两者对于寻找隐伏金矿体具有一定的指示作用。

（3）从上述推测，至少可以从理论上说明金、汞各相态异常是真实存在的，而且由隐伏金矿体所形成。

5 结语

（1）帕奔地区元素相态分析结果表明，土壤中Hg以残渣态为主，Au以水提取态和铁锰氧化物态为主。各相态的发育程度与赋矿围岩、土壤物化性质和元素本身地球化学特性相关联。

图4 金属活动态测量Au相态异常分布(×10-6)Fig.4 The MOMEO（Au）of abnormal distribution phase abnormal(×10-6)

图5 金属活动态测量Hg相态异常分布(×10-9)Fig.5 The MOMEO（Hg）of abnormal distribution phase abnormal(×10-9)

（2）金属活动态测量在热带雨林景观区可以应用于大面积覆盖区战略靶区的快速固定和靶区的快速缩小，寻找隐伏金矿床方面在一定程度上有较好的示踪指示作用。

（3）土壤中金、汞各相态含量与其全量分析提取态具有较好的相关性，在地表无金矿体露头的背景下至少可以从理论上说明金、汞各相态异常在隐伏矿体上方是真实存在而非金矿原生晕风化物或次生富集形成，故该方法具有单一、明确的目标性，适合在热带雨林景观区寻找隐伏金矿床。

根据帕奔金矿金属活动态实验效果及总结的规律，在L1区已控制金矿体显示与金属活动态各相态异常具有高度吻合性，证明了土壤金属活动态测量在老挝热带雨林厚覆盖区找矿方法的可行性。本次讨论研究老挝热带雨林景观区金属活动态测量应用与研究工作目前仅由帕奔金矿试验数据总结得出，数据量相对偏少，部分问题尚未详细探讨，在以后的工作中仍需进一步完善补充。

致谢：赵更新先生认真审阅了本文，就文章的内容提出宝贵的修改意见，使本文得以完善。在成文过程中，天津华勘矿业投资有限公司领导及同事给予大力支持，冯建忠博士对于文章编制进行了指导，在此一并表示感谢。

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Metal active status prospecting test in the tropical rainforest area of Lao People's Democratic Republic：a case study of Phapon gold deposit

NIU Ying-jie1.2,JIN Wen-qiang1,CHEN Ze-feng1,CHEN Jing-yu1,SHEN Jiu-zhou1,LIU Zhi-yong1
（1.Tianjin North China Geological Exploration Bureau,Tianjin 300171,China;2.Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China）

In this study,metallic active state measurement was carried out in the Phapon gold deposit.Graphite furnace atomic absorption was utilized to measure the gold content of various phases.Through analyzing the various phases of elements in the soil and the variation of their quantum,it can be guided to prospect berried gold orebodies in tropical rainforest.The result shows that Au and Hg in soils exist mainly in residual form,while few in water extraction form and Fe-Mn oxide form.The development degree of phases in soil is largely related to host rocks,physical and chemical characters of the soil,and geochemical characters of the elements.As a whole,metallic active state is a good indicator to prospect berried gold deposit in tropical rainforest of Laos.

metallic active state;Phapon gold deposit;tropical rainforest;Laos

P595

A

1672－4135（2017）03－0219-07

2017-01-04

中央地质勘查基金项目“老挝琅勃拉邦省巴乌县帕奔金矿普查与勘探项目（201211B00200006）”

牛英杰（1982-），男，工程师，现就读昆明理工大学国土与资源学院，在职工程硕士，2008年至今一直于老挝从事金矿勘查及管理工作，E-mail：365466312@qq.com。