近年来, 国民经济取得了快速发展, 对矿产品的需求量也与日俱增, 部分资源短缺的现象也相伴产生^[1]。随着全国资源潜力评价工作的完成, 对全国范围内资源现状进行了摸底, 根据地表矿化线索实现找矿突破的可能性已很小, 而“ 十三五” 规划中寻找接替资源的重任也相应地落在了隐伏矿产勘查的头上^[2,3,4]。寻找隐伏矿产更多依赖于地球物理和地球化学方法, 且能否有效地提取矿致异常信息是关键所在^[5,6]。近年来, 随着深穿透地球化学、地电化学、土壤磁测和地球化学晕测量等方法的探索和不断完善, 这些方法在隐伏矿产勘查中已取得了良好效果, 为强覆盖区的矿产勘查提供了可行性技术方法^[7,8]。由于氡、汞地球化学特性, 壤中汞气和氡气异常常用于隐伏构造的识别依据^[9]。银坑地区位于南岭东段的于山成矿带北段, 已发现有柳木坑— 牛形坝中型金银多金属矿区、营脑银多金属矿区和高山角银铅锌(铜)预查区等, 以破碎蚀变岩型矿产为主, 是赣南最重要的金银贵多金属找矿远景区^{[10,11,12,13]}。针对南岭地区强覆盖和成矿与构造关系密切的特征, 选取矿田西部的营脑勘查区为研究范围, 并在该区进行壤中汞气测量方法的探索, 取得了良好的找矿效果。

营脑矿区位于银坑贵多金属矿田西部, 毗邻柳木坑— 牛形坝金银铅锌多金属矿区, 其大地构造位置处武夷块体与罗霄块体的交接带上^[14]。区内出露地层主要为晚古生代盆地的泥盆系— 石炭系地层, 石炭系上部层位大部分被第四系冲积层覆盖。

泥盆系地层角度不整合或断层接触于基底地层之上, 主要分布于研究区西侧, 主要包括云山组(D₂y)、中棚组(D_2-3z)、三门滩组(D₃s)和嶂岽组(D₃zd)4个单元, 仅云山组出露面积较大。云山组主要岩性为石英砾岩、石英砂砾岩、砂岩夹粉砂岩。石炭系地层整合于泥盆系之上, 以梓山组(C₁z)为主, 还包括壶天群灰岩(C₂ht)。梓山组主要由千枚状页岩、含炭粉砂岩、细粒石英砂岩、炭质页岩夹煤层组成。青白口系库里组浅变质岩、南华系沙坝黄组和上施组、二叠系车头组及侏罗系罗坳组地层主要分布于研究区以东的柳木坑— 牛形坝矿区。

研究区以向斜构造盆地为主体, 受后期的岩浆上侵和断层活动影响, 区内发育基底褶皱、盖层褶皱和一系列NE向断裂构造为主, 后者是该区主要的控矿构造。断裂构造主要可分为NW— NWW向和NE— NEE向2组断裂, 前者表现为该区地表铁锰质破碎带, 延伸较长, 产状较陡, 对地层有明显的切割位移, 局部错距达300 m, 后者为区内主要的控岩、控矿构造, 由一系列NE 向呈“ S” 状延伸的叠瓦状逆冲断裂组成, 带内普遍发育银多金属矿(化), 局部地段见石英斑岩、闪长玢岩脉的灌入。

图1

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	图1 研究区地质简图

区内岩浆岩主要有加里东期长潭岩体(418.8~429.1 Ma)和燕山晚期花岗闪长斑岩脉、石英闪长玢岩脉(107.97± 0.63 Ma)^[15]。研究区以银、金为主要矿种, 伴生有铅、锌、锰、铜等元素。原生矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、硫锰矿、黄铜矿等, 地表氧化带内主要发育软锰矿、硬锰矿、铅矾、褐铁矿等含锰氧化物。研究区以破碎带蚀变岩型矿产为主, 矿(化)体分布受控于区内广泛发育的次级断裂。

汞是自然界中常温下唯一呈液态的金属, 具有高电离势、强发性的物理特性, 因而具有高蒸汽压, 使其具有极强的穿透力和渗透性。在表生氧化还原作用下, 岩石和矿物的裂隙或包裹体中的汞变为单质汞或汞的卤化物, 并得到释放; 在温度差和压力差的作用下, 汞蒸汽易沿断裂和岩石裂隙迁移至地表, 并被土壤中黏土、铁锰胶体、有机质等吸附^[16]。汞气来源可能是矿体、上地幔、深大断裂或地层断裂等, 但运移通道都是断裂构造破碎, 断层的活动强度、宽度、倾向、倾角、埋藏深度及其填充物的孔隙度等因素都影响到汞气的运移及其在土壤中的富集程度^[17]。此外, 基质土壤的湿度、温度变化及覆盖层厚度都影响到壤中汞气含量^[18]。

汞是亲硫元素, 常以自然汞和汞化合物的形式存在于Cu、Pb、Zn、Au等的硫化物中, 或伴随挥发性组分扩散, 可形成垂向延伸较长、横向较宽的原生晕, 在矿体上盘最发育^[19]。汞蒸气沿断裂可源源不断地上升至地表, 对矿体的赋存部位有指示作用, 因此可以利用汞气测量找到各种含汞的盲矿体。研究区以亲硫元素Ag、Au、Pb、Zn矿化为主, 易于形成汞气异常, 再加上矿(化)体分布受控于次级构造破碎带, 含矿构造也为Hg运移提供了良好的通道。因此, 研究区适宜采用针对性较强的壤中汞气测量方法。

为尽量减少土壤湿度和温度变化对数据采集的影响, 野外采样工作选在秋高气爽的10~12月进行。在预定的测点附近用铁锤将钢钎打入疏松覆盖层内0.5~0.7 m, 拔出钢钎后立即将螺纹采样器旋入孔内0.2~0.35 m深处, 用硅胶管依次将螺纹采样器、除尘过滤器、捕汞管和抽气筒连接好, 并抽取最佳体积的气体样品(此次工作统一为2 L)。野外汞气采集使用金丝捕汞管, 在使用之前要对捕汞管进行净化, 除去金丝表面的汞和微尘, 且每支捕汞管使用半月或壤中气汞量测量采样30次后, 要用稀硝酸进行活化处理以提高捕释汞能力。壤中气汞量测量采用廊坊迪远仪器有限公司的XG-7Z塞曼测汞仪, 仪器最低检出限为25.0 ng/m³。

此次工作以汞气扫面方式进行, 面积为5 km², 共布置77条115° 方位测线, 线距为50 m, 采样点距为20 m, 共完成2 431个测量点的汞气测量(采样位置见图4)。由于测区中部基本为第四系农田覆盖区, 人类活动对汞气影响大, 该区域未进行汞气测量。随机抽取了91个测量点进行质量检查, 测量合格率达到95.6%, 符合规范要求。此次测量分析检出限为25 ng/m³, 共有91个点低于检出限, 在结果统计中予以去除。

根据汞气测量结果, 壤中汞气含量特征为:最大值5 200.0 ng/m³, 最小值53.0 ng/m³, 平均值218.2 ng/m³, 背景值167.7 ng/m³。利用SPSS软件对壤中游离汞气测量数据进行处理, 剔除不服从正态分布的异常值, 计算得到异常下限为140 ng/m³。此外, 在研究区配套3条地质— 土壤剖面测量, 为汞气异常解译提供地质— 地球化学依据。

对研究区壤中游离汞气含量测定, 区内汞气异常明显, 峰背比最大达60.4。对比分析汞气异常点所对应的地质特征可知, 汞气异常与该区隐伏构造对应良好, 尤其对含矿构造表现出异常叠加的特征, 对该区隐伏破碎蚀变岩型矿产的分布有重要的指示意义。此外, 壤中游离汞气含量与岩性单元有一定的关系, 区内汞气含量极高值点集中分布于云山组和梓山组地层, 表现出对应的高背景值。因此, 异常解译应综合对比相应的地质单元, 避免忽视了低背景值区的“ 高” 异常点。根据汞气异常分布特征, 结合区内成矿特点, 综合圈定出3个找矿远景区, 其中Ⅲ 号远景区异常面积最大, 汞气异常套合度最好, 且异常分布特征与已验证的控矿构造相一致, 是研究区找矿潜力最大的区段。综合研究认为, 壤中汞气异常能有效地反映该区隐伏矿产的分布, 具良好的找矿指示作用。