0 引言

在找矿方法实践中，化探异常的圈定历来是一项非常重要的工作，传统的方法是在全区采用统一的异常下限，容易出现异常下限选择过低，造成大面积的异常分布；反之异常下限过高，则会掩盖低背景区异常的情况（赵荣军，2006）。众多学者为解决上述问题，突出化探找矿效果，尝试采用小波变换法、子区异常下限衬值滤波法（秦阳和李佑国， 2011；赵伟等，2012）、子区中位数滤波法（史长义等，1999；费光春等，2008；苑凤华等，2011；赵宁博等，2012；陈馥等，2017）、分形含量梯度法等方法对化探数据进行优化和处理，并对比研究不同的化探数据处理方法的优缺点，突出或强化以往区域中不显著或不明显的弱小异常，在新疆、西藏、四川等地进行了方法试验和找矿验证，取得了一定的找矿效果（陈旭等，2005；郑有业等，2006，2007；徐永利等， 2015）。在豫西地区，有学者通过研究在崤山地区的黄土浅覆盖区内矿床与地球化学异常关系，认为有规律排列的单点异常、覆盖区的弱小异常均能够代表一定的地质意义，在化探异常解释评价时需要重视（张灯堂等，2018）。笔者在河南省嵩县地区采用统一的异常下限圈定1∶5万水系沉积物测量综合异常，发现区内Au异常弱小、零散、规律性差。通过运用地质子区异常下限衬值法重新处理数据，圈定了多个Au元素“弱小”异常，并以此取得了新的找矿线索，为今后在该区域寻找金矿提供了新的找矿思路和参考。

1 地质概况

嵩县地区位于华北陆块南缘之外方山断隆、马超营断裂带之北侧。外方山断隆是东秦岭多金属成矿带的重要组成部分，也是华北陆块南缘最重要的金钼多金属成矿区之一。区内地层主要为熊耳群火山岩、少量新近系及第四系，与下伏的太华群构成“二元”地层结构，其中太华群往往被认为是熊耳山—外方山地区的矿源层（胡志宏等，1986），赋矿地层鸡蛋坪组的安山岩风化过程中 Au、Ag 含量变化可达两个数量级以上（胡志宏等，1985）。区内 NE、近 EW 向断裂发育，马超营断裂多期活动以及衍生出的 NNE 及 NE 向与近 EW 向断裂的结合部位往往为容矿空间，为该地区的矿床起到定位作用 （吕伟庆和刘建军，2014）。区内岩浆活动频繁，从晋宁期—燕山期均有分布，尤其燕山期的合峪岩体与区内的金矿化具有密切的同源作用（卿敏等， 1997；燕建设等，2000；王卫星等，2010；王振强等， 2011）。研究区外围的店房、前河、庙岭、霍香洼等金矿床均由燕山期含矿热液沿着近 EW 向、NEE 向次级断裂运移并沉淀富集成矿（刘永春，1993；刘耀文，2003；徐卫东等，2006；温森坡等，2010）（图1）。

2 异常提取及异常特征

2.1 传统统计方法的地球化学特征

研究区于 2012开展 1∶5万水系沉积物测量，为了数据计算和作图方便，对区内样品的分析测试结果采用常规地球化学处理法，即 1∶5 万图幅的分析数据集汇入计算机并结合区域地球化学背景，计算研究区内各元素的几何均值（X1）、标准离差（S1）及变异系数（Cv）等，然后根据 X1±3S1 公式逐次剔除域外值后再次统计以上参数，使用乌鲁木齐金维图文信息科技有眼公司的 GeoIPAS 软件，网格化绘制等量线图制作成单元素异常图（图2），为估计评价各元素找矿潜力和各地质单元地球化学富集特征提供必要的依据。

1—第四系；2—新近系；3—古近系；4—白垩系；5—古生代陶湾群；6—寒武系；7—新元古界栾川群；8—中元古界管道口群；9—中元古界龙脖组；10—中元古界马家河组；11—中元古界鸡蛋坪组；12—中元古界许山组；13—中元古界汝阳群；14—新太古界太华群；15—早白垩世二长花岗岩；16—早白垩世正长花岗岩；17—早白垩世石英正长岩；18—晚侏罗世二长花岗岩；19—三叠纪正长岩；20—中元古代正长花岗岩；21—地质界线；22—不整合界线；23—断层；24—铁矿点；25—萤石矿床；26—铅锌矿床；27—金矿床；28—钼矿床；29—稀土矿床；30—研究区；断裂代号（F1—三门峡—宝丰断裂；F2—马超营断裂；F3—栾川断裂；F4—瓦穴子断裂；F5—朱—夏断裂；F6—商、丹断裂；F7—木家垭—西峡断裂）

通过区内单元素平均含量值与区域及全国水系沉积物元素含量背景值的对比研究与分析（表1） 可知，与全国水系沉积物平均含量相比，区内 Pb 呈富集分布，Cu、Zn、Mo 呈高背景分布，Au、Ag 等元素含量与全国水系沉积物平均含量相当，W、As 等元素含量与全国水系沉积物平均含量相比呈低背景分布。与区域背景相比，Cu、Pb 呈富集分布，Au、 Zn、Mo呈高背景分布，其他元素含量与区域水系沉积物平均含量相当。

Au、Ag、Pb、Mo等元素呈极强分异分布，Cu、W、 As呈不均匀分布，Zn 元素基本均匀分布，说明研究区Au、Ag、Pb、Mo等成矿元素存在局部富集现象；其中，Au、Ag 异常主要分布在马家河组、龙脖组地层中，套合较好，相对零星；Mo异常分布在区内西部，可能与区域上燕山期合峪岩体侵入有关；Pb异常分布在区内西部、南部，与 Mo 异常具有一定的套合性，可能与岩浆热液有关。整体来看，区内异常浓集中心较小，异常零散、弱小、峰值低；元素空间套合较差，规律性不明显。

1—第四系；2—新近系；3—中元古界龙脖组；4—中元古界马家河组；5—中元古界鸡蛋坪组；6—三叠纪正长岩；7—断裂；8—角度不整合界线； 9—地层界线

2.2 地质子区异常下限衬值法的地球化学特征

地质子区异常下限衬值法主要工作原理是从成矿地质背景出发，将区内的不同地质单元按照地层、岩浆岩、岩石类型等划分出不同的地质子区，然后再对每个子区进行地球化学背景值和异常下限确定，求取每个样品相对所在子区的衬值，然后以衬值作为基准度量，对研究区进行地球化学异常提取（史长义等，1999；赵伟等，2012）。然后采用 GeoIPAS 软件，网格化绘制等量线图重新制作成单元素异常图。

注：X—研究区水系沉积物元素含量平均值；S—标准离差；Cv— 变异系数；X₁—区域水系沉积物元素含量平均值；X₂—全国水系沉积物元素含量；K₁—X/X₁；K₂—X/X₂；1∶20万临汝幅水系沉积物测量元素平均含量为区域水系沉积物平均含量值；Au、Hg含量单位10^-9，其他元素为10^-6。

根据研究区地质体分布概况，将区内划分为 5 个统计单元，即中元古界熊耳群鸡蛋坪组（Pt₂j）、马家河组（Pt₂m）和龙脖组（Pt₂lb），新近系洛阳组（N₁l） 和三叠系正长岩（ξT）。由表2 可知，在不同的地质单元中，Au 的平均值最大值为 2.41，最小值为 1.47，相差1.64倍，异常变异系数最大为4.68，最小为 0.34，K值最大 4.27，最小为 0.34，说明在鸡蛋坪组、马家河组内 Au元素富集分异程度变化较大，最易成矿，在三叠系正长岩体内Au元素富集分异程度最小，最不易成矿；Mo 元素平均值最大为 1.78. 最小为 0.68，相差 2.62 倍，异常分异系数最大为 3.23，最小为 0.53，K 值最大为 1.32，最小为 0.50，表明在鸡蛋坪组内 Mo 元素分异最强，也最有利于成矿（刘波等，2010；丁慧霞等，2011；邓小华等， 2018）。

注：Au、Hg单位为10^-9，其他元素为10^-6；X—地质单元中元素平均含量；Cv—地质单元中元素变异系数；K—地质单元中元素平均含量/研究区元素平均含量。

2.3 异常比较

以Au元素为例，比较分别采用传统方法和子区异常下限衬值法处理化探数据的优劣。采用传统的全区统一异常下限来圈定异常（图3a），圈出的Au 元素异常零散，部分异常弱小，如在三叠纪正长岩中 Au元素异常背景值非常低，在马岭、乌桑沟等正长岩出露地区的 Au 异常并无任何显示；且 Au 与构造关系非常密切，在图3a 中所显示的 Au 异常未无明显的规律性；在实际工作中，往往容易给工作者造成一些认知偏差，导致漏矿现象的发生。

采用子区异常下限衬值法充分考虑了各地质单元的地质背景，在不同的地质单元中划分不同的异常下限，压抑各地质单元 Au 元素的背景噪音影响，根据不同的地质体背景值重新进行异常圈定 （图3b），圈出的 Au 元素弱小异常与区域构造具有一定的方向性，在分析这些“弱小异常”时参考构造因素，更容易引起研究者的重视。

3 异常检查及找矿效果

前人利用子区异常下限衬值法圈定研究区1∶5 万水系沉积物异常的基础上，结合勘查地球化学法，通过“就矿找矿”的方法对已知矿床外围的矿权空白区内“弱小”异常开展查证工作，取得了重大找矿发现（于永安等，2010）。笔者利用子区异常下限衬值法，并参照前人的勘查地球化学数据挖掘与弱异常识别方法（左仁广，2019），对研究区内的地球化学数据进行二次处理，通过对矿权空白区的“弱小”异常套合研究区内的构造，并研究已知矿床的成矿模型和找矿模式（吴新国，1993；李连涛等， 2009），在坡根、七峰山一带发现了金矿化信息，实现了研究区找矿新突破。

3.1 坡根金异常检查区

检查区位于“弱小”Au 异常的中部，该异常呈长条状，沿着近EW向断裂分布延伸至区外，异常面积约 0.7 km²，异常强度一般，未见异常分带。异常内发现强烈的硅化、褐铁矿化现象，远离异常的地段见有网脉状石英脉分布，捡块样分析见有金矿化，该异常为矿致异常。

检查区内岩性主要为熊耳群马家河组的灰红色、紫红色凝灰岩及青灰色安山岩等，区内存在 NEE 向、SEE 向及近 SN 向等断裂带，断层带中发育有硅化、钾化、褐铁矿化等；部分地段已变为次生石英岩，硅化带宽 40～150 m，区内可见延伸 1000 m。经过异常检查捡块样见金矿化，经槽探揭露发现了 2条金矿带（图4）。

1—残坡积物；2—凝灰岩；3—安山岩；4—构造角砾岩；5—正长岩；6—岩相界线；7—断层界线；8—探槽；9—金矿（化）带；$10-\frac{\text{金，品位}/{10}^{-6}}{\text{厚}\text{度}/\mathrm{m}}$

Ⅰ号金矿带：矿带赋存在坡根异常检查区中部的构造破碎带中，构造破碎带宽 30～130 m，产状 5°～32°∠71°～80°，破碎带具硅化、褐铁矿化及轻微的钾化，局部风化面见蜂窝状外观。对破碎带按照 80 m 间距采用探槽揭露控制；经多个探槽控制 1 条金矿带（图5）；矿带内发现 1 条金矿体、2 条金矿化体。金矿体厚5.34 m，品位1. 075×10^-6，矿体控制长度约200 m，另外发现有两条金矿化体，其中金品位 0.666×10^-6、0.755×10^-6，厚度分别为1.94 m、6.58 m，矿化体控制长度约600 m、520 m。

1—流纹岩；2—构造角砾岩；3—金矿体；4—金矿化体；5—褐铁矿化；6—断层；7—化学样位置及编号；8—产状；$9-\frac{\text{金，品位}/{10}^{-6}}{\text{厚}\text{度}/\mathrm{m}}$

Ⅱ号金矿体：矿体赋存于 NE向构造破碎带中，破碎带宽 15～18 m，产状 307°∠38°，破碎带具褐铁矿化、硅化及高岭土化现象；矿体控制长度约80 m，矿体厚度 6.48 m，Au品位 0.459×10^-6～2.396×10^-6，平均品位1.104×10^-6。

该区的Au异常强度虽然较低，但通过地表检查工作，发现的金矿（化）体集中分布在Au异常中部的硅化带中，证实通过“弱小”异常可以在区内找到前景较好的矿床。

3.2 七峰山金异常检查区

该区所在的 Au 元素“弱小”异常面积约 0.3 km²，呈团状或椭圆状分布于F2与 F3断层之间。异常最高值点为 13.6×10^-9，异常强度一般，未见异常分带。异常内发现强烈的硅化、褐铁矿化现象，异常范围所在的区域见有多条石英脉杂乱穿插。

检查区出露岩性主要为熊耳群鸡蛋坪组的流纹岩，局部夹英安岩和英安流纹岩，检查区内发育3 条断裂（图6）。F1 断裂区内出露长约 2 km，宽 5～75 m。总体走向 280°～310°，倾向 NE、倾角 55°～75°。F2 断裂由一系列叠瓦式逆冲断层组成，具多期活动特点。断裂带主要由构造角砾岩、碎裂岩组成，沿断裂发育有硅化、钾长石化、黄铁矿化。F2断裂地表出露约 1 km，断裂宽 0.5～3. 0 m。走向50 °～60°，倾向 SE、倾角 80°左右，被 NW 向断裂错断。断裂带主要由构造角砾岩、碎裂岩组成，沿断裂见有硅化、钾长石化。F3 断裂出露长约 2 km，宽 50～200 m，走向 75°～80°，倾向 SE、倾角 60°～70°。断裂带主要由构造角砾岩、碎裂岩组成，沿断裂见有硅化、褐铁矿化。

通过对“弱小”异常开展岩石地球化探测量和地表追索，检查矿化异常并经捡块样分析，在板庙和火神庙发现了较好的金矿化线索。

1—流纹岩；2—英安岩；3—花岗斑岩；4—断层及编号；5—褐铁矿化、硅化；6—岩性界线；7—矿区范围；8—1∶5万水系沉积物金异常范围；9—金矿（化）体及编号；10—探槽

板庙附近的 F1、F2 断裂交汇部位见强烈的硅化、褐铁矿化现象，其中细小石英脉呈网脉状杂乱穿插，边部的褐铁矿经淋漓形成蜂窝状，在此地段经刻槽取样分析发现了金矿化体，矿化体赋存于F2 断层内，矿化体厚0.6～2.5 m，平均厚1.24 m，控制长度约100 m，金品位0.27×10^-6～1.64×10^-6，平均品位0.56×10^-6。

火神庙附近的断层带内经刻槽取样发现了2条金矿化体，金矿化体控制长度约 40 m、80 m，矿化体厚度分别为 0.35 m、3.90 m，金品位分别为 10. 05× 10^-6、0.47×10^-6。

由此可见，在研究区对已有的化探数据运用子区异常下限衬值法重新处理后，可以比较好地削弱或消除不同地质化学背景对异常的影响，对弱小异常具有一定的识别作用，并对找矿工作具有很好的指示作用。

4 结论

（1）在嵩县比较复杂的地质背景地区开展化探工作，采用传统方法圈定异常时容易导致“弱小”异常缺失，造成漏矿现象的发生；而采用地质子区异常下限衬值法将不同地质单元进行异常提取，可更加客观地反应不同地质单元下地球化学背景及异常的分布情况。

（2）重点突出“弱小”异常，并从中筛选出可能与矿有关的异常，通过查证异常找到成矿前景较好的金矿体，这为在地质背景较复杂的地区突破地质找矿难度提供了一个行之有效的办法。

参考文献