汞气测量技术在矿产勘查中的应用进展

阮仕琦

摘要：气体地球化学找矿已经日益受到人们的重视。不仅可以应用于寻找金属矿床（多金属矿、金矿、铜矿、铅锌矿、钨矿等）和可燃性矿产（煤、石油、天然气），而且在查明隐伏构造和地热方面也得到了应用。本文着重于气体地球化学中的汞气测量技术的发展，测量的工作方法、汞气晕与矿体的空间关系以及汞气测量的应用情况。

1、汞气测量技术的发展

气体地球化学找矿目前所研究的气体中，比较深入的是汞蒸气，所以汞气测量应用也最为广泛，60年代初，原子吸收分析技术应用于汞的测定，标志着超微量汞的分析技术取得了关键性的突破。70年代初，在国际上出现了前所未有的测汞热潮，研究汞气晕的方法有壤中气、岩石气、水中气、气测井、航空和地面大气汞量测量等。所应用的领域从找寻固体矿产到石油天然气，从预测地热资源到解决某些基础地质问题。据不完全统计。用汞作指示可找寻的矿种有20余种（B、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Pd、Ag、Cd、Sb、Sn、Te、Ba、Pt、Au、Hg、Ti、Pb、Bi、Fe、U）。

Hg为亲硫元素，在热液阶段以自然汞和汞化合物的形式存在于Cu、Pb、Zn、Mo、Fe等的硫化物中，或伴随挥发性组分扩散、渗滤到岩石和矿物的裂隙或包裹体中，形成Hg的原生分散晕。在表生条件下，含Hg的金属硫化物能够通过氧化还原作用释放出单质汞或汞的卤化物。在地下温度、压力增高的情况下，促使Hg随水蒸气、地下水沿裂隙向地表迁移，特别是气态汞，其穿透能力比溶液强很多。单质汞和含汞溶液在迁移的过程中易被矿床上方的围岩、土壤吸附（粘土、铁锰胶体、有机质吸附），同时形成壤中汞气。在一定条件下，壤中汞气和吸附相态汞保持复杂的平衡关系，二者对深部矿体的赋存位置均有一定的指示作用。

2、汞气测量的工作方法

在进行壤中汞气测量工作时，往往首先要进行试验。试验工作的主要内容如下：

在测区内选择有代表性的已知矿床或矿点，作1-2条壤中汞气量测量剖面，在矿地段点距可用5-10m，远离矿化地段点距可用20m。通过研究已知矿体上方壤中汞气常发育情况，为测网的选择提供依据。②采样深度和采样量的选择。根据覆盖层特性，采样深度一般在30～60cm之间，抽壤中气5～7L。③研究干扰因素所引起的异常特征和消除措施，如覆盖层厚度、水份、降雨等因素影响。在上述试验的基础上开展汞气测量工作。

(1)采样

根据试验工作所确定的网度，在测点上用钢钎打一个30-60cm深的孔，拔出钢钎后，尽快将锥形采样器旋入孔内进行抽气，一般2～3分钟即可，然后将捕汞管卸下存放于密封容器内，待送室内分析。采样时必须注意采样器的密封和防止捕汞管的沾污。样品必须当天分析。在评价物化探异常时，一般以100×20m的网度进行采样，在异常中心部位或成矿有利地段可适当加密。采样时应作详细记录，内容包括采样点位置、覆盖层类型(如残积物、坡积物、塌积物、风成黄土、风成砂、冲积物等)，覆盖层厚度、疏松层千湿情况，地形地貌特征、地质情况及天气情况等。

(2)质量检验

壤中汞气测量方法的影响因素较多，因此必须重视质量检验，一般包括采集重复检查样品和在异常地段进行重测二个步骤。对所测数据进行统计计算，确定背景值和异常值，编绘成果图件，推断解释异常，并检查异常。

3、汞气晕与矿体的空间关系

汞气晕与矿体的空间关系，主要受矿体的形态、产状、埋深、构造发育程度，以及土壤覆盖厚度等条件的影响。模拟实验和野外实践表明，汞气晕扩散的最大特点是垂直向上。因而沿水平方向扩散距离小，沿垂直方向扩散距离大。壤中汞气晕与矿体在地表的投影位置相吻合。汞是标型的前缘元素，其异常在矿体的头部以上更为发育。根据以上特点，可将汞气晕与矿体的空间关系归纳为以下几种类型：(1)倾斜矿体与汞气晕的空间关系：倾斜矿体在含矿构造至地表的延伸位置上，一般有异常反映，异常强度与矿体的埋深有关。矿体底部的岩层中一般无异常反映。(2)水平矿体与汞气晕的空间关系：水平产出的矿体，若上覆岩层是水平的，汞蒸气晕只能沿成矿后的构造裂隙向上运移，由于构造裂隙分布的不均匀性，故异常曲线往往呈跳跃式的和不连续的变化，但异常的范围基本上与矿体的分布范围一致。(3)直立矿体与汞气晕的空间关系：直立矿体的壤中气汞异常一般强度大，衬度高，异常范围窄。(4)断裂构造与汞气晕的空间关系：断裂构造上所出现的异常，一般较窄，与直立矿体的异常特征无明显区别，但它多沿构造线在较大范围内分布。

4、汞气测量的应用情况

(1)在岩层中寻找盲矿体

壤中气汞量测量方法，对寻找厚岩层覆盖下的育矿体具有明显的效果。例如广西大厂锡多金属矿床，矿体埋深300m余，其围岩为厚层灰岩、页岩。应用岩石地球化学找矿效果不理想，但壤中汞气异常却能较好地反映。

(2)在外来厚层运积物覆盖区找矿

在外来厚层运积物覆盖区，如坡积物、风成土、冲积层以及水稻田覆盖区，应用壤中汞气测量都可以取得较好的找矿效果。如甘肃小铁山黄铁矿型多金属矿床，矿区位于白银矿田的东南部，出露地层以上：奥陶系白银厂组变质火山岩沉积杂岩系为主。工业矿体主要赋存于石英角斑凝灰岩的强烈绿泥石化、碳酸盐化带内。

(3)查明隐伏断裂构造

在广东凡口铅锌矿区应用壤中汞气测量方法，对查明深部断裂构造取得了明显效果。该矿区位于凡口倾伏向斜中，区内主要为寒武系-二叠系地层。泥盆系中上统灰岩是主要赋矿层位。成矿受次一级背斜和北北东向断裂构造控制。

矿体埋深100～200m，矿石中汞含量可达n～n×100ppm。区内地势平缓，为洪积-冲积粘土-亚粘土层覆盖，且水稻田较多。用一般物化探方法未取得明显效果。在该区进行了壤中汞气测量工作，结果发现了汞气异常。经钻探验证，在异常中发现隐伏的断裂，并见厚度在10m的富矿体。

5、结语

矿产勘查工作是一项复杂的系统工程，任何一种单纯或单一的化探方法都很难对发现的化探异常做出圆满的解释。由于土壤汞气测量方法成本低、速度快，因此在实际找矿工作中，可以先行部署一定范围的土壤汞气测量扫面工作；然后再在土壤汞气异常基础上采用物探、土壤地球化学测量等方法查证异常，发现矿体。

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