衣欣 陈军典 郑伟 韩晓涛 白昕冉 李红丽
摘要：为进一步查清辽东水泉地区物化探异常与金多金属矿的因果关系及成矿规律，通过地质填图、土壤地球化学测量、激电测量、工程验证等手段进行综合勘查。结果显示，在水泉地区圈定综合异常3处，成矿元素为一套中低温元素组合;地球物理电性特征为低阻高极化。经验证，Ⅰ号综合异常为矿致异常，地表揭露矿化体，赋存于大理岩中，受北西向断裂控制。钻孔在深部探获铅银矿化体，矿化以黄铁矿化为主，黄铜矿化、闪锌矿化次之;围岩蚀变以硅化为主，碳酸盐化等次之。综合分析认为，D-1低电阻异常、Ⅱ号和Ⅲ号综合异常为进一步找矿的重点方向。
关键词：金多金属矿;土壤地球化学测量;激发极化法;找矿前景;水泉地区
中图分类号：TD15 P632文献标志码：A
水泉地区位于辽东青城子矿集区外围北部约8 km[1-5]，金属矿产以金、铅、锌为主，且主要赋存于辽河群上部碳酸盐岩及碎屑岩沉积建造中[6-9]。近年来，水泉地区发现了多处矿产，主要有贾家围子—刘家崴子金矿床、鸡爪村金矿床、朱家堡子铜矿床和兰花岭铅锌矿床。因此，该地区具备良好的成矿地质条件和找矿前景。
基于1 ∶5万水系沉积物异常，以金多金属矿为主攻矿种，通过土壤地球化学测量、地质填图、激电测量等工作手段，查明水泉地区的物化探异常特征，圈定重点找矿区域。结合探槽及钻探验证，综合评价矿化体分布情况及找矿前景。
1 区域地质及物化探异常特征
水泉地区的大地构造位置为辽—吉造山带西段（见图1-A），属于辽东裂谷的营口—宽甸古元古代绿片岩相—角闪岩相变质岩带[10-12]，发育有巨厚的辽河群沉积变质地层及大量古元古代侵入岩。
区域地层为广泛分布的辽河群大石桥组（Pt1d），按照岩性特征可大致分为3段沉积变质地层：大石桥组一段（Pt1d1）（见图1-B），岩性主要为条带状方解石大理岩夹白云石大理岩;大石桥组二段（Pt1d2），岩性主要为二云片岩、黑云片岩夹大理岩、透辉透闪变
粒岩;大石桥组三段（Pt1d3），呈隐伏态、岩性主要为厚—巨厚白云石大理岩夹方解石大理岩和绢云片岩。
区域构造发育，经历了吕梁运动、印支期—燕山期等多期构造活动[13]，主要表现为：①褶皱发育，褶皱轴部呈北西向、近东西向展布。受大石桥—草河口复向斜影响，区域次级褶皱呈现出强烈后期变形构造特征，岩层基本成褶曲状。大石桥—草河口复向斜是区域内主要控矿构造。②断裂主要分为北东向、北西向和东西向3组，一般为压性逆断裂。
区域岩浆岩较发育，主要为古元古代和中生代2期侵入岩。古元古代侵入岩在区域内广泛分布，呈东西向岩株状或岩墙状侵入辽河群，岩性主要为变质辉长岩、变质辉绿岩等基性岩。中生代侵入岩及岩脉在区域内小面积分布，呈小岩株状产出，岩性为中细粒斜长花岗岩、花岗岩及闪长岩等。
区域1 ∶5万水系沉积物异常以Au异常、Ag异常、Cu异常、Pb异常、Zn异常为主，伴生As异常、Hg异常、Sb异常、Bi异常等[14]，与已发现的矿产地或矿点有较好的空间对应关系（见图1-B）。水泉地区位于HS11水系沉积物综合异常内[3]，重点成矿元素为Au和Ag，且套合较好。异常呈不規则圆形或椭圆形，为封闭异常。异常强度较高，具异常中带或内带，Au最大值为577.85×10-9，Ag最大值为4 505.00×10-9。本次勘查对该处综合异常进行了加密测量。
区域航磁总体位于正磁场包围的负值磁场内，磁场异常整体呈急剧变化趋势。正航磁强度一般为50～200 nT，呈近东西向、北东向带状分布。负航磁强度一般在-50～-10 nT，呈近北东向串珠状分布。区域磁异常解译结果显示：区域构造以北西向构造为主[15]，并有北东向、东西向构造叠加。区域总体位于低缓重力异常低值区，重力值-30×10-5～-5×10-5m/s2。重力异常整体呈北西向展布，变化较平缓，可能与区域辽河群整体的沉积建造有关。
2 勘查区地质概况
勘查区出露地层主要为辽河群大石桥组（Pt1d）和高家峪组（Pt1g）。地层总体呈北西向展布，倾向西南或南。大石桥组岩性以厚层状条带状方解石大理岩、金云母石英方解石大理岩为主，厚度（100～500 m）较大，是金多金属矿的赋矿层位。高家峪组岩性以绢云碳质板岩、透辉透闪大理岩夹变粒岩、角闪岩为主。
勘查区受大石桥—草河口复向斜的影响，构造总体表现为北西向。刘家堡子背斜，总体呈近北西向（300°）展布。背斜轴部风化淋滤为第四系沟壑，两翼均为大石桥组，北翼倾向50°，倾角40°～45°，南翼倾向215°，倾角较缓，一般为15°～50°。Ⅰ-1号矿化体和Ⅰ-2号蚀变带位于该背斜南翼靠近核部位置。断裂主要为北西向断裂，一般为逆断裂，总体呈北西向300°～340°展布，倾向南西（220°～250°），倾角30°～45°，延伸50～1 000 m，上盘及下盘均为辽河群岩组。
勘查区岩浆岩为一系列与古元古代辽河群变质沉积岩系关系密切的基性岩（脉），主要包括古元古代斜长角闪岩（Pt1abl）和变质辉长岩（Pt1ν），与辽河群岩组呈侵入接触关系。斜长角闪岩大面积出露，总体呈岩株状分布，由于构造运动，局部呈近东西向长条状分布。变质辉长岩小面积出露，总体呈近南北向长条状分布。
勘查区内金多金属矿类型主要为蚀变岩型，围岩为大石桥组大理岩。矿化以黄铁矿化为主，黄铜矿化、闪锌矿化次之。围岩蚀变以硅化为主，碳酸盐化等次之。硅化多发育于后期硅化脉充填处及其围岩中，形成浸染状石英颗粒或石英细脉，与金成矿关系密切。黄铁矿化，普遍发育于大理岩构造蚀变带内，呈他形粒状及脉状，沿脉石矿物裂隙分布。3 土壤地球化学特征AF8351BF-B2CD-439E-A358-4030A2A5D1AD
3.1 样品采集与分析
3.1.1 土壤地球化学测量（自由网）
以地形底图的公里网为采样大格，每0.25 km2小格为基本采样单元。大格编号按自左至右、自上而下顺序依次以自然数编排。每个大格中的4个0.25 km2小格按自左至右、自上而下顺序依次以A、B、C、D顺序编排，每0.25 km2小格内有多个采样点时以脚标加以区别，如2A1、2A2。采样密度为80点/km2，采样面积为12 km2，共采集样品996件，重复样品30件。样品主要为采集于B层或C层的残坡积物质，深度一般为20～30 cm，且为多点组合样。样品编录按照统一记录卡格式，逐点野外实地编录，编录内容主要包括样品编号、坐标、土壤母质类型、取样深度、样品组分、样品颜色、矿化蚀变、标记位置等。
3.1.2 土壤剖面测量
土壤剖面测量是为了进一步查明土壤综合异常特征，圈定重点找矿区域。剖面方向大致垂直化探异常或地质体的走向，采样点距20 m，为多点组合样。共完成土壤剖面测量10 km。
3.1.3 分析方法
样品测试工作由自然资源部东北矿产资源监督检测中心完成，分析元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、W、Mo、Sn，共计9种元素。其中，Au的分析方法为电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），其他元素分析方法为原子发射光谱法（AES）、X射线荧光光谱法（XRF）、原子荧光光谱法（AFS）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES），方法检出限及合格率满足DZ/T 0130.3—2006 《地质矿产实验室测试质量管理规范 第3部分：岩石矿物样品化学成分分析》要求。
3.2 异常特征
3.2.1 单元素异常特征
异常下限是用对数剔除特高值后的对数平均值加1.5倍标准差之和返真数而得来的[16-17]，实际取值结合了区域地球化学和地质矿产特征。单元素异常图采用GeoIPAS 3.0化探软件绘制，异常浓度分带采用异常下限值的1倍、2倍、4倍。勘查区土壤地球化学（自由网）元素参数统计结果见表1。
Au异常主要位于朱家堡子一带，面积约0.6 km2，呈近北北西向椭圆形分布，异常分带明显，Au最大值为617.57×10-9。Ag异常为单点异常，较为分散，异常封闭，Ag最大值为0.67×10-6。Cu异常主要位于朱家堡子和屈家堡子一带，Cu最大值为255.51×10-6。Pb异常表现为单点异常，分布较分散，异常封闭，Pb最大值为414.26×10-6。Zn异常主要位于朱家堡子一带，面积约0.5 km2，呈近北北西向椭圆形分布，异常浓度分带明显，Zn最大值为388.25×10-6。As异常主要位于朱家堡子和屈家堡子一带，As最大值为447.45×10-6。W异常主要位于屈家堡子一带，W最大值为57.76×10-6。Mo异常表现为单点异常，分布分散，异常封闭，Mo最大值为6.55×10-6。
3.2.2 综合异常特征
根据地质、矿产等综合因素圈定综合异常，共圈出综合异常3处（见图2），编号为Ⅰ～Ⅲ号。
Ⅰ号综合异常：位于朱家堡子一带，呈北北西向椭圆形分布，属甲2类异常，为矿致异常，异常面积0.6 km2。主成矿元素为Au、Zn，伴生有As、Ag、Cu、Pb，为一套中低温元素组合。Au异常、Ag异常、Zn异常均具浓集中心，浓度分带明显，Au最大值为617.17×10-9。该综合异常区出露大石桥组方解石大理岩及斜长角闪岩。受区域构造影响，断裂较为发育，以北北西向断裂为主，断裂内可见硅化、黄铁矿化、碳酸盐化等蚀变现象，具有一定规模。该综合异常是寻找构造蚀变岩型金矿化的有利地段，是下一步工作的重点。
Ⅱ号综合异常：位于屈家堡子一带，呈分散的椭圆形分布，属乙类异常。异常面积0.5 km2。主成矿元素为Au、Cu，伴生Ag、Pb、As、Mo。该综合异常区出露辽河群石墨变粒岩、碳质板岩及斜长角闪岩。Au最大值为11.8×10-9。
Ⅲ号综合异常：位于韩家西沟一带，呈北北西向近长椭圆形分布，属乙类异常，异常面积0.2 km2。异常元素套合程度高，主成矿元素为Au，伴生有Ag、As。Au异常具有明显的浓集中心，Au最大值为12.40×10-9。该综合异常区出露辽河群大石桥组方解石大理岩及古元古代斜长角闪岩，异常走向与地层一致。总体位于HS11水系沉积物综合异常区内。受区域构造影响，断裂较为发育，以北北西向断裂为主，断裂内可见硅化、黄铁矿化等蚀变现象，且具有一定规模，是寻找构造蚀变岩型金矿化的有利地段。
3.3 土壤剖面地球化学特征
Ⅰ号综合异常内100勘探线土壤剖面显示强烈的地球化学异常特征，Au异常由31点—35点引起（见图3）。其中，101勘探线第32点的w（Au）为634.00×10-9、w（Zn）为116.80×10-6、w（As）为498.80×10-9，Au异常、Zn异常、As异常套合好。土壤剖面108勘探线同样显示较好的地球化学异常特征。其中，105勘探线19点的w（Au）为107.00×10-9、w（Ag）为0.38×10-6、w（Cu）为102.20×10-6、w（Pb）为1 033.50×10-6、w（Zn）为268.00×10-6、w（As）为106.00×10-6。以上2条土壤剖面的元素含量达到土壤地球化学（自由网）异常浓度分带的内带和中带，是下一步物探测量和工程验证的重点。
4 地球物理异常特征
4.1 电性特征
针对Ⅰ号综合异常区出露的地质体及矿化体，进行电性差异测量，共计测量岩（矿）石60件。电性测试仪为DJS-8型电法仪，供电源为WDYX-1岩样测试信号源，观测参数为极化率、电阻率。其中，质检标本数10件，质检率为16.7 %，質检极化率均方误差为0.04 %，电阻率均方误差为12.23，测定结果见表2。经对比分析，勘查区矿石具有低阻高极化特征。这一特征是圈定高极化异常区、降低物探异常推断解译多解性的基础[18-19]，也表明本次物探工作采用激发极化方法是合理有效的。AF8351BF-B2CD-439E-A358-4030A2A5D1AD
4.2 工作方法
工作仪器采用DWJ-3B多功能直流激电测量系统，配备5 kW大功率发射机及4台数字直流激电接收机。工作前，统计仪器一致性试验的均方误差为0.012 %～0.857 %。在Ⅰ号综合异常内，先后进行激电中梯剖面测量和激电测深。
4.2.1 激电中梯剖面测量
在Ⅰ号综合异常区内共计布设6条激电剖面（分别为100勘探线、101勘探线、102勘探线、106勘探线、108勘探线、110勘探线），每条剖面长均为500 m。布设原则为垂直矿化体或地质体走向（20°）。激电中梯剖面测量施工参数为：供电电极距AB=1 200 m，测量极距MN=40 m，点距20 m;双向短脉冲供电时间8 s，周期32 s，正反向供电，断电延时200 ms，采样间隔时长40 ms。根据激电中梯剖面极化率和电阻率平剖图，进行激电剖面异常圈定。
4.2.2 激电测深
在Ⅰ号综合异常内100勘探线、108勘探线布设测深点，点距40 m。每条勘探线7个测深点。激电测深采用对称四极测深等比装置，MN/AB=1/10。正反向供电，供电时间8 s（周期32 s），延时200 ms。根据激电测深曲线绘制极化率和电阻率等值线图，进行定量、半定量解译与推断，结合地质情况，判定矿化体埋深、厚度、形状及横向延展情况。
4.3 激电异常特征
4.3.1 激电中梯
在Ⅰ号综合异常内圈定2条高极化激电异常带（YC-1、YC-2）（见图3），其整体呈低阻高极化特征。
YC-1异常位于北侧，呈北西向扁椭圆状分布，长约80 m，宽平均为60 m，极化率为8 %～12 %，对应的电阻率为800～1 000 Ω·m，整体呈中低阻特征。异常中心高极化特征明显，向西异常尚未封闭，强度较高，推测深部有极化体存在。该异常区内出露Ⅰ-1号矿化体，异常走向与Ⅰ-1号矿化体走向基本一致，是激电测深的工作重点。
YC-2异常位于南侧，呈北西向—近东西向带状分布，长约100 m，宽平均为50 m，极化率为8 %～10 %，对应的电阻率为600～800 Ω·m，整体呈低阻特征，具有2个极化率异常中心，东侧规模较大的异常中心区出露Ⅰ-2号蚀变带，推测由此规模较小的含矿化构造蚀变带引起。
4.3.2 激电测深
激电测深反演是在正演模拟的基础上采用最小二乘法线性迭代反演[20]。
1）100勘探线。在100勘探线电阻率反演断面（见图3）圈定1处低电阻异常体（D-1），倾向西南，倾角约45°，该异常体位于0点下方，标高220～280 m，呈扁椭圆状，异常长约80 m，宽平均为30 m，电阻率为121～183 Ω·m，异常向西南未封闭，推测低电阻异常体（D-1）由Ⅰ-1号矿化体引起。根据这些特征推测深部仍有较好成矿条件。
2）108勘探线。在108勘探线极化率反演断面圈定2处高极化异常（Y-4、Y-5），其中一处由近陡立状的Y-3高极化体组成，异常长约40 m，宽平均20 m，极化率为7 %～8 %。另一处高极化体整体呈条带状，西南倾向，具有2个高极化异常中心。异常长约160 m，宽平均40 m，极化率为8 %～11 %。推测2处高极化异常由Ⅰ-2号蚀变带引起，与地表发现的断裂吻合较好。
5 工程验证及找矿前景
5.1 工程验证
基于地质、地球物理、地球化学等综合信息，利用地表探槽，在Ⅰ号综合异常区的土壤剖面100勘探线32点附近，揭露了Ⅰ-1号矿化体（见图3），长约80 m，真厚度1.2 m，倾向西南，倾角40°～60°，金品位1.64×10-6～2.75×10-6，因此Ⅰ号综合异常为矿致异常。矿化体赋存于辽河群大石桥组大理岩中，为蚀变岩型。受北西向断裂影响，其产出状态具有膨大收缩等特征。
在100勘探线实施的钻孔ZK100-1，在深部见铅银矿化体。其中，铅平均品位0.45 %，银平均品位7.71×10-6。矿石自然类型为硫化物类型，主要为硅化-方解石脉，硫化物顺层发育。矿石的结构为半自形—他形粒状结构、脉状结构，矿石构造为浸染状构造。矿石矿物主要为黄铁矿、磁铁矿。根据矿脉的穿插关系及矿物共生组合特征，初步划分矿物生长的顺序为石英→黄铁矿→闪锌矿→碳酸盐化。
在108勘探线实施的钻孔ZK108-1，验证了极化率反演断面圈定的高极化（Y-4、Y-5）为硫化物异常，钻孔可见明显呈条带状、浸染状、团块状产出的黄铁矿，金多金属矿化弱，其品位低于边界品位。
5.2 找矿前景
综上所述，地表发现的金多金属矿化岩石为寻找金多金属矿的直接找矿标志。低阻高极化，Au、Ag、As等次生晕元素富集的物、化探异常特征則是间接找矿标志。矿化体位于刘家堡子背斜南翼靠近核部位置，地球物理及地球化学异常强烈，整体受北西向断裂控制，平面形态预计向北西向延伸。钻孔ZK100-1深部发现铅银矿化体，结合100勘探线激电测深结果，预测矿化体向西南方向延伸，D-1低电阻异常是下一步值得工程验证的物探异常。
针对Ⅱ号和Ⅲ号综合异常，可以采取土壤剖面、激电扫面、激电测深及工程验证等手段加强查证工作，是进一步找矿的重点方向。
6 结 论
1）水泉地区金多金属矿化类型为蚀变岩型，受北西向断裂控制。矿化以黄铁矿化为主，黄铜矿化、闪锌矿化次之。蚀变以硅化为主，碳酸盐化等次之。
2）采用土壤地球化学测量（自由网）圈定综合异常3处。其中，Ⅰ号综合异常属甲2类，Ⅱ号和Ⅲ号综合异常属乙类。主成矿元素为Au、Ag，伴生有As、Zn、Cu、Pb，为一套中低温元素组合。地球物理电性特征表现为低阻高极化。
3）在Ⅰ号综合异常区，地表揭露了矿化体，其赋存于蚀变大理岩中，受北西向断裂控制，长约80 m，真厚度1.2 m，倾向西南，倾角40°～60°，金品位1.64×10-6～2.75×10-6，验证Ⅰ号综合异常为矿致异常。通过钻探工程，钻孔ZK100-1在深部见铅银矿化体。AF8351BF-B2CD-439E-A358-4030A2A5D1AD
4）综合分析认为，D-1低电阻异常、Ⅱ号和Ⅲ号综合异常为进一步找矿的重点方向。
[参 考 文 献]
[6] 王玉往，解洪晶，李德东，等.矿集区找矿预测研究——以辽东青城子铅锌-金-银矿集区为例[J].矿床地质，2017，36（1）：1-24.
[7] 曾庆栋，陈仁义，杨进辉，等.辽东地区金矿床类型、成矿特征及找矿潜力[J].岩石学报，2019，35（7）：1 939-1 963.
[8] 王文清，曲亚军.辽东古元古宙金矿地质特征及成矿模式[J].辽宁地质，2000，17（3）：161-172.
[9] 薛春纪，陈毓川，路远发，等.辽东青城子矿集区金、银成矿时代及地质意义[J].矿床地质，2003，22（2）：177-184.
[12] 楊玉伟，余超，苏特，等.辽东黑沟地区辽河群成因及其对辽吉造山带构造演化的制约[J].地质学报，2020，94（5）：1 397-1 417.
[13] 张拴宏，胡国辉，李建锋，等.辽东白云-小佟家堡子矿集区控矿构造及成矿有利区预测[J].地球科学，2020，45（11）：3 885-3 899.
[14] 徐山，潘海滨，刘长纯，等.辽东地区金地球化学异常评价[J].吉林地质，2015，34（2）：93-99.
[15] 武军杰，智庆全，邓晓红，等.辽东白云金矿区深部地质结构的瞬变电磁法探测[J].地球科学，2020，45（11）：4 027-4 037.
[16] 李凯，万欢.江西乐平涌山地区土壤异常特征及找矿前景[J].物探与化探，2019，43（3）：494-501.
[17] 陆伟彦，杜明龙，纪山青，等.河北省卢龙县亮甲峪测区地球化学异常及找矿意义[J].物探与化探，2020，44（4）：719-726.
[19] 戴慧敏，宫传东，鲍庆中，等.区域化探数据处理中几种异常下限确定方法的对比——以内蒙古查巴奇地区水系沉积物为例[J].物探与化探，2010，34（6）：782-786.
[20] 孙社良，冯增会，黄孝波，等.新疆汉水泉地区水系沉积物测量地球化学特征及找矿方向[J].物探与化探，2018，42（6）：1 116-1 124.
Geophysical and geochemical anomaly characteristics，prospecting effect
and prospects in Shuiquan District，Liaodong Peninsula
Yi Xin1，Chen Jundian2，Zheng Wei3，Han Xiaotao2，Bai Xinran2，Li Hongli4
Keywords：Au polymetallic mine;soil geochemical survey;IP method;prospecting prospects;Shuiquan District