据有关部门统计，中国为冲洪积物、戈壁荒漠、黄土等外来物覆盖的区域约200×10⁴ km²。在这些广袤的地区无疑具有极大的找矿潜力，然而由于这些地区的覆盖物往往都是外来搬运物，传统的地球化学勘查技术无法获取深部矿体的成矿信息，无法满足找矿的需求。因此，在此类地区必须引入新的找矿思路和新的地球化学勘查技术。其中，气体测量技术无疑是试验研究的方向之一。

据陈远荣等人多年的研究表明^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]}：如果金属矿床在成矿过程中存在有机质的参与，常常会在矿体周围形成保留至今的伴生烃类气体异常场，并在长期的地质历程中不断向地表散发，从而有可能以吸附、次生包裹等方式在洪冲积物、黄土等外来搬运物中留下深部矿化信息。这一化探新思路在部分矿山进行了验证，结果表明效果良好，初步证实了烃汞气体测量技术在一些特殊地球化学景观区找矿的可能性。为了进一步确认该项技术针对特殊景观区的找矿应用前景，本文选择长江中下游部分冲洪积物覆盖的矿区作为研究对象，以期完善烃汞气体测量技术找矿的理论体系和工作体系，并为长江中下游冲洪积物覆盖区以及类似地区找到有效的找矿新方法提供了契机。

长江中下游是中国重要的成矿带^{[15, 16, 17, 18]}，大地构造位置属于扬子陆块，北接华北陆块，并且与大别造山带交汇。依板块理论分区，黄梅西段以襄樊—广济断裂为界，黄梅东段以宿松—响水口断裂为界，南北分别以扬子陆块北缘、秦岭—大别造山带的大别地体为界（图1）。地层分别经历了3 个演化阶段：①前震旦纪变质基底发育阶段；②震旦纪—早三叠世海相沉积阶段；③中晚三叠世—白垩纪陆源碎屑岩和火山岩阶段。断裂带发育，最早形成于新元古代，在印支期和燕山期主要发育大中型断裂和褶皱，形成了多个隆起区和洼陷盆地。其后，受到太平洋板块的俯冲作用，在侏罗纪—白垩纪形成了火山断陷盆地。区域内岩浆活动强烈，分布范围广，形成的岩浆岩种类多样化。岩浆岩产物在各时代都有产出，而对成矿有重要影响的岩浆岩主要形成于印支期和燕山期。

图1(Fig.1)

图1 长江中下游成矿带构造分区和主要矿集区示意图（据文献[16]修改） Fig.1 Tectonic divisions and main ore concentration areas in the middle and lower reaches of the Yangtze River metallogenic belt (modified after reference [16])

要探讨长江中下游地区在矿区中的烃汞异常场特点，首先要弄清远离矿区的岩石背景场特征，而采集反映岩石背景场的样品需要遵循如下原则：(1)有岩石出露的地区；(2)尽量远离矿区，没有矿化作用的干扰；(3)尽量采集到代表整个长江中下游地区不同区域的岩石背景样；(4)尽量涵盖本区成矿前不同时代的地层。依据上述原则，在长江中下游地区采集了岩石背景样品94 件（图2）。采集的样品几乎涵盖了从早古生代到中生代的地层（除了震旦纪、侏罗纪），以海相沉积的碳酸盐岩为主，以及部分碎屑岩、火山岩等。本文采用直方图的方法求解长江中下游地区的背景含量值。直方图求解背景值要求数据大致符合正态分布（或者对数正态分布），对于不符合正态分布的部分异常数据进行剔除。统计结果（表1）显示：

图2(Fig.2)

图2 长江中下游地区背景样采集线分布图 Fig.2 Collection line distribution of background samples in the middle and lower reaches of the Yangtze River

表1(Table 1)

表1 长江中下游地区烃汞组分背景值统计结果Table 1 Statistical results of hydrocarbon compositions background in the middle and lower reaches of the Yangtze River

表1 长江中下游地区烃汞组分背景值统计结果 Table 1 Statistical results of hydrocarbon compositions background in the middle and lower reaches of the Yangtze River

(1)从轻烃甲烷到乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等重烃组分的构成比例来看，它们在含量值上的变化特征由大逐步变小，符合有机物正常的热裂解变化规律。甲烷在所有烃类中背景值最高，达到1563 μL/kg，其他烷烃背景值均小于200 μL/kg。

(2)烃类组分的变异系数除了甲烷为0.58 外，大多处于1 左右。正常情况下变异系数小于0.5 说明离散程度较小，而1 左右说明离散程度偏大。但是通过对所有的岩石背景样品进行比较后发现，整个背景样的取样范围很大，涵盖了不同时代的地层，其岩性也存在差别，以致背景场存在一定的波动性；而整体上，区域背景场中各样品的烃类组分含量明显低于矿区异常场中的烃类组分含量，所以这种波动对于矿区的高异常场不会产生太大的影响。

(3)在所采集的各类背景岩石样品中，确实存在少量样品的烃类组分含量明显偏高的现象，以甲烷为例，部分样品的含量值高达上万μL/kg，经仔细查对各个样品的岩性，结果发现，高含量者大多分布于灰黑色的生物灰岩及其附近的碎屑岩中，这是由于生物碎屑灰岩可能存在较高的残留烃类组分，导致这部分样品的烃类组分含量明显偏高。为此，在统计区内区域背景场过程中，将这部分高含量的样品予以剔除。

为了弄清长江中下游地区各类矿床在成矿过程中有机物参与成矿的程度，以及矿体周围是否存在异常场，分别对区内各类典型矿床的不同地质体进行了烃汞组分分析，并且与背景值进行了对比。

笔者以甲烷、乙烷、丙烷、汞为例，统计了各类矿床不同地质体的有关地球化学参数。从表2~表5的对比数据可见：

表2(Table 2)

表2 各个矿区不同地质体甲烷异常平均含量与背景场对比统计（μL/kg）Table 2 Comparison of average content and background of methane anomaly in different geological bodies（μL/kg）

表2 各个矿区不同地质体甲烷异常平均含量与背景场对比统计（μL/kg） Table 2 Comparison of average content and background of methane anomaly in different geological bodies（μL/kg）

表3(Table 3)

表3 各个矿区不同地质体乙烷异常平均含量与背景场对比统计（μL/kg）Table 3 Comparison of average content and background of ethane anomaly in different geological bodies（μL/kg）

表3 各个矿区不同地质体乙烷异常平均含量与背景场对比统计（μL/kg） Table 3 Comparison of average content and background of ethane anomaly in different geological bodies（μL/kg）

表4(Table 4)

表4 各个矿区不同地质体丙烷异常平均含量与背景场对比统计（μL/kg）Table 4 Comparison of average content and background of propane anomaly in different geological bodies（μL/kg）

表4 各个矿区不同地质体丙烷异常平均含量与背景场对比统计（μL/kg） Table 4 Comparison of average content and background of propane anomaly in different geological bodies（μL/kg）

表5(Table 5)

表5 各个矿区不同地质体汞异常平均含量与背景场对比统计（10-9）Table 5 Comparison of average content and background of mercury anomaly in different geological bodies（10-9）

表5 各个矿区不同地质体汞异常平均含量与背景场对比统计（10-9） Table 5 Comparison of average content and background of mercury anomaly in different geological bodies（10-9）

(1)在长江中下游地区各类型矿床，明显存在烃汞异常场，只是有强弱的区别。反映了有机质和汞或多或少参与成矿，证明烃汞组分可作为这一地区找矿的重要评价指标。

(2)烃类组分异常场总体上形成以矿体为中心的空心晕圈异常场（图3），异常浓集中心不在矿体内部，而是存在于矿体外围的蚀变围岩中，具有从矿体到强蚀变围岩异常迅速增高，再向外到弱蚀变围岩逐步降低的特点。

图3(Fig.3)

图3 矿体空心晕异常示意图 Fig.3 Sketch map of ore body hollow halo anomalies

(3)各个矿区的烃类异常都集中在强蚀变围岩区，与此相对的汞组分异常几乎都位于矿石区，烃汞组分形成一个较好的镶嵌结构。

(4)在所统计的典型矿床中，部分矿山（如安徽庐江县罗河铁矿）地表为冲洪积物覆盖区，这为下文在冲洪积物覆盖的已知隐伏矿床上方开展土壤剖面测量提供了研究对象。

检验一种新方法的可行性，在已知典型矿床上方进行试验，是最直接、直观的途径。本文在对安徽庐江县罗河铁矿原生晕研究的基础上，增加安徽省和县金龙铁矿（以上2 个矿区都位于冲洪积覆盖区，矿体埋深较大），在这2 个冲洪积覆盖区的矿体上方开展剖面土壤地球化学测量，分析烃汞组分异常特征，并以期为未知区的找矿评价提供标尺和依据。

罗河铁矿属于玢岩型铁矿，深部隐伏矿体埋深较大，一般在400~800 m。运用烃汞综合气体测量技术在该矿区开展了试验，结果（图4）表明：

图4(Fig.4)

图4 安微省庐江县罗河铁矿床05 线地质、化探剖面图 Fig.4 Geological and geochemical section along Line 05 in the Luohe iron deposit, Lujiang County, Anhui Province

(1)各烃类组分、吸附相态汞在矿体上方均有明显的异常反映，异常峰值与背景值含量相差较大。

(2)甲烷、乙烷等分子量较小的轻烃在矿体东部埋藏较浅的外围(采样点43)形成高值异常，轻烃分子量较小，穿透较强，主要分布在外围。

(3)分子量相对较大的丙烷、正丁烷、丙烯等除了在整个矿带两侧（采样点2、3、37、41、43）出现高值异常外，在矿体上方地段（采样点11、12、22、30）也出现了高值异常。

(4)分子量更大的异丁烷、戊烷等异常主要分布于埋藏较浅的东部矿化体上方（采样点25、27、35、37、44）。

(5)吸附相态汞主体上在西部矿体（采样点13、15、17）投影上方形成一个高值连片的多峰异常，它与该区主要矿化富集地段对应。

(6)整体上，各组分之间存在明显的水平分带，从矿体上方向外依次为Hg→正戊烷、异戊烷→异丁烷、乙烯→正丁烷、丙烯、丙烷→乙烷、甲烷。

该矿床试验设立于35 号勘探线，在该剖面上，矿体埋深200~500 m，烃汞测量结果（图5）表明：

图5(Fig.5)

图5 安徽省和县金龙铁矿地质、化探剖面图 Fig.5 Geological and geochemical section of the Jinlong iron deposit, Hexian County, Anhui Province

(1)整体上，各烃类组分和吸附相态汞在矿体上方形成一个较为明显的“镶嵌结构”^[2]，即吸附相态汞的高值异常区位于烃类异常的低值区。

(2)甲烷、乙烷、丙烷、异戊烷、正丁烷、异丁烷6个组分的异常具有明显的相似性，其主要高值异常出现在东南部矿体较浅的扬起端（采样点11、14、20），以及埋藏较深的西北部矿段的外围（采样点36、37、39）。

(3)乙烯、正戊烷异常也具有相似性。主要分布在东南部矿段的正上方（采样点8、11、14）和埋藏较深的西北部矿段外围（采样点34、37、38、39）。

(4)吸附相态汞异常主要是在埋藏较深的西北部矿段上方（采样点22、24、27、29、31）。

(5)总体上，各组分之间也存在水平分带，从矿体上方向外依次为Hg→正戊烷、乙烯→异戊烷、正丁烷、异丁烷、→丙烷→乙烷、甲烷。

针对以上2 个异常模式各组分的空间分布与矿体之间的空间分布差异性并产生水平分带的原因可能是与各组分的有效分子直径和牵引能力有关。有效分子小，牵引能力强更趋向分布于矿体外围与两侧。而有效分子直径比较大，牵引能力较弱的组分更趋向于分布在矿体正上方或近矿上方。

上述的试验结果表明，即使矿体埋深深达700~800 m，在其上方地表的冲洪积物中仍然存在烃汞异常，为了查明这些地表次生晕异常到底是否由深部矿体所引起？需要对其成因进行分析。

正常情况下，甲烷的异常来源可以分为2 种：一种是由原始干酪根经热催化作用形成，另一种是有机质在地表经细菌降解作用形成。而重烃（乙烷、丙烷等除甲烷之外的大分子烃类）都是由原始干酪根经热催化作用形成。真正来源于深部矿体的烃类组分，从形成经初次迁移、二次运移进入储矿空间，再从矿体散失向上运移到地表构成化探异常，它们必然共同经历了热裂解过程和相同的迁移、赋存、再迁移、再赋存历程，所以各组分在不同演化阶段地质体之中含量值可能有变化，但组成结构必然有着良好的传承关系或比例关系。因此，本文将甲烷、重烃和总烃在不同地质体（地表冲洪积物、矿体、强蚀变和弱蚀变围岩）中的组构特征进行对比，分析它们的变化结构是否一致，以期判断地表冲洪积物的异常信息与深部矿体是否有联系。

图6 为安徽庐江县罗河铁矿甲烷、重烃和总烃的三角图解，从图中可见不同地质体之间的对应分布点仅仅具有很小的差别，矿体和强蚀变几乎叠加在一起，弱蚀变与地表也相距很近。它们都集中在一个很小的区域内，几乎重合在一起，体现了在不同地质体中具有相同的烃类组构变化特征。说明了地表冲洪积物中的烃气与深部矿体的烃气源有着密切的成因联系。由此可见，深部矿体的烃类组分经过长期散发，上升到地表后，可以被外来成因的土壤吸附并保存下来，最终形成异常，这为在冲洪积物覆盖区进行地球化学找矿提供了新的线索。

图6(Fig.6)

图6 安微庐江县罗河铁矿烃类组分在不同地质体的三角图 Fig.6 Compositions and fabrics of hydrocarbon in the Luohe iron deposit, Lujiang County, Anhui Province

关于烃汞气体组分在深埋隐伏金属矿床上方形成不同异常模式的主要决定因素有2 个：一是运移通道，二是成矿期的热差效应^[1]。

(1)运移通道包括断层、节理、各类微裂隙。在金属矿床成矿热液进入容矿空间就位成矿的过程中，由容矿空间及其上覆围岩所构成的赋矿系统，虽然没有石油天然气形成时储盖组合中要求较好的封闭条件，但也必须是一个相对封闭的体系，使得成矿物质得以在容矿空间中大量富集而成矿。另一方面，与主成矿元素伴生的各类微量元素、矿化剂组分和气体组分势必以渗滤和扩散等方式通过各类裂隙系统与粒间孔隙向外迁移^[19]，构成原生晕。无疑，由断层与裂隙构成的运移通道的空间分布和发育程度，是决定烃类气体组分在矿体上方形成怎样的异常场结构和异常模式的因素之一。前人的研究表明，无论是近似水平的容矿空间，还是倾斜的容矿空间，通常在其两侧或上下两端部位，微裂隙最为发育（油气田则发育于油气藏的油水界面附近）。因此，烃类等气体组分沿着这些矿体边部构造裂隙不断向上运移时，在剖面上主要形成对称或不对称的双峰异常，而在平面上则多表现为不对称的环带异常，如图4。

(2)成矿期的热差效应可能是决定烃类组分在矿体上方的异常结构的另一因素。在成矿期，由于含矿热液温度较高，而围岩的温度较低，在成矿热液进入容矿空间时，伴生的烃类组分会向温度较低的围岩运移，并富集。一般情况下，在容矿空间较宽阔处，集中的成矿溶液也较多，保持高温的时间较长，而在容矿空间的边部，集中的成矿热液较少，温度下降较快，整体上就会在矿体不同部位产生热差^[20]，烃类气体受到热差效应的影响向外扩散时，总体上趋向于在温度较低的矿体边部聚集，导致主矿体分布地段的烃类异常相对较低，而矿体边部则相对富集，从而形成了如图5 所示的矿体上方异常较低，而边部异常相对较高的对偶双峰式异常。

(3)Hgo的分子有效直径为3.006×10^-10m，这比烃类中分子有效直径最小的甲烷3.8×10^-10m还要小，因此，Hg^o在向上迁移时，可以通过粒间孔隙直接向上迁移，从而使汞常常在矿体正上方发育异常，并导致烃汞气体组分在矿体上方构成中间发育汞异常，两侧（剖面上）或周围（平面上）发育烃气异常的镶嵌结构异常模式。

(1)通过对比背景值和烃汞异常特征可知，长江中下游地区大部分矿床形成的过程中，都或多或少伴随烃汞气体，并在矿体周围及上方构成烃汞异常场，表明烃汞综合气体测量方法适用于该地区大部分矿山深部及外围找矿预测评价。

(2)在长江中下游地区，各类矿床的烃汞异常模式较为一致。原生晕显示出烃类组分空心晕异常和吸附相态汞实心晕异常的镶嵌结构特征。次生晕异常也表现为明显的烃汞镶嵌结构模式，分子量较小的轻烃组分主要在矿体外围和两侧形成高值异常，而分子量较大的重烃组分和吸附相态汞的高值异常峰主要位于矿体上方或近矿上方。该异常模式可为该地区今后的评价提供标尺和依据。

(3)在长江中下游地区，尽管部分矿床的矿体埋藏深度较大，地表还被冲洪积物所覆盖，但通过对比不同地质体烃类组分的微观三角图可知，深部成矿作用伴生的烃类组分能够迁移到地表，并在冲洪积物中留下与深部原生异常场一致的烃气异常信息，初步显示了烃气测量方法在冲洪积物覆盖区应用于找矿是有效的，值得今后加强试验与开发。

致谢：作者在野外工作期间得到了南京地调中心湛龙工程师的大力支持，在此表示衷心的感谢！同时，衷心感谢编辑部王学明老师、陈丽丽老师以及审稿专家为本文提出的宝贵意见！