五龙金矿位于辽宁省丹东市区以西约30 km处，是当前辽东金矿集区最大的石英脉型金矿床，累计探明的金资源量大于80 t，平均金品位为5.35×10-6（Yu et al.，2020）。五龙金矿床是一座开采多年的老矿山，截至目前已开采至第23中段，开采深度达920 m，矿山保有储量不断减少，致使该矿山步入危机矿山的行列。为保证五龙金矿的可持续发展，寻找后备黄金资源基地尤为迫切。
五龙金矿主要产于一组平行的NNE向断裂格架范围内，该组断裂对于五龙金矿成矿作用具有重要的贡献（Wang et al.，2018；Yu et al.，2018，2020；Liu et al.，2020；肖世椰等，2018；俞炳等，2020）。其中，鸡心沟断裂位于矿区西部，100#断裂位于矿区东部。研究人员通过几何学、运动学和应力场分析，结合地质年代学数据，认为鸡心沟和100#断裂形成于146~132 Ma（Zhang et al.，2020b）左行平移活动中，具有压扭性成因特征（肖世椰等，2018），为NE向鸭绿江深大断裂的次级断裂（Zhang et al.，2018）。然而，目前对于五龙金矿区东、西两侧断裂规模和控制深度等方面的研究仍较为薄弱，尤其是位于矿区西部的鸡心沟断裂，是五龙金矿重要的控矿构造（Wang et al.，2018；俞炳等，2020）。
EH4音频大地电磁方法具有探测深度大、成果反映直观、分辨能力强、工作效率高、兼具单点测深和剖面测量的双重功能，以及仪器轻便易携带可在山地开展观测等优势，已被广泛应用于矿产地质勘查工作中，并取得了良好的效果（曾庆栋等，2004；申萍等，2007；沈远超等，2008；张蜀冀等，2014；黄镇豪等，2015）。杜琴等（2018）选择五龙金矿最大的石英矿脉，也是当前主要工业开采的V163号矿脉作为研究对象，分别在其南部和东南部开展了EH4连续电导率观测，对V163号矿脉的空间展布位置及东南方向延伸情况进行了解译，认为V163号矿脉向矿体深部和东南方向仍有较大的勘探开采空间。但是该研究局限于已知矿脉的空间展布位置及延伸情况，忽略了更为重要的断裂对于五龙金矿成矿的控制作用。因此，本研究通过对五龙金矿东、西两侧重要的断裂开展EH4连续电导率观测，结合工程验证情况分析EH4音频大地电磁方法在成矿预测和断裂构造解译等方面的应用效果，为下一步五龙金矿深部隐伏矿体的找寻工作提供科学依据。
1 区域地质概况
图1
图1
五龙金矿区区域地质图（据俞炳等，2020修改）
1.第四系；2.上侏罗统小东沟组；3.下震旦统钓鱼台组；4.古元古界辽河群；5.白垩纪斑状花岗岩；6.白垩纪花岗闪长岩；7.侏罗纪片麻状二云母花岗岩；8.主要断裂；9.金矿床（点）；10.水库/河流；11.国界
Fig.1
Regional geological map of Wulong gold field （modified after Yu et al.，2020）
矿区出露地层主要有古元古代辽河群、震旦系钓鱼台组和侏罗系小东沟组（图1）。辽河群为一套中等程度变质岩系，主要由板岩、片岩、变粒岩和大理岩等组成。钓鱼台组主要由石英砂岩组成。小东沟组主要由粉砂岩、砂岩、页岩、砾岩和泥灰岩等组成。
NE向鸭绿江深大断裂发育于五龙矿区东侧，倾向SE，是早白垩世初左行平移活动的产物（Zhang et al.，2018），为一级断裂构造体系。二级断裂构造体系是由NE向鸭绿江深大断裂派生的一系列近等间距平行分布的NNE向左行平移断裂组成，自东向西发育有金厂、郑家堡子、黑沟、鸡心沟、杨家、红石和韩家堡断裂，倾向NW，倾角多数为50°~80°，其中浅部倾角较缓，向深部倾角明显变陡，近乎直立，断裂带宽可达40 m，延长30 km，断裂间距为2~4 km（肖世椰等，2018；Zhang et al.，2020b）。
矿区存在晚侏罗世和早白垩世2期岩浆活动。晚侏罗世岩浆活动主要发育有五龙二云母花岗岩，在区域上呈大的岩基形式产出，锆石U-Pb年龄为~160 Ma（Wu et al.，2005a；Gu et al.，2018；杨凤超等，2018；Wang et al.，2019；Yu et al.，2020），随后在~143 Ma经历了NW向推覆—挤压事件（杨进辉等，2004），发育片麻理构造。早白垩世岩浆活动广泛发育，矿区南部发育有三股流花岗闪长岩，呈岩株状产出，锆石U-Pb年龄集中在131~120 Ma之间（Wei et al.，2003；Wu et al.，2005b；杨凤超等，2018；王志强等，2020）。矿区北部发育有五龙背斑状花岗岩，锆石U-Pb年龄为127~126 Ma（Wu et al.，2005b）。此外，矿区内还普遍发育有细粒闪长岩、花岗斑岩、闪长岩、伟晶岩、煌斑岩、辉绿岩和闪长玢岩等各类脉岩，其锆石U-Pb年龄为127~113 Ma（肖世椰等，2018；姚晓峰等，2021；Liu et al.，2019；Yu et al.，2020；Zhang et al.，2020a）。
2 矿床地质特征
目前，矿区内共圈定出380条含金石英脉，主要赋存于片麻状二云母花岗岩和花岗闪长岩中。金矿体呈脉状产出，个别呈透镜状或扁豆状，主要受一组NNE向压剪性和NW向张剪性共轭断裂控制。金矿脉厚度不等，宽度为0.1~20.0 m，长度数十米至数百米不等。其中，NNE向矿脉的倾角较陡，为70°~85°，一般为西倾；NW向矿脉的倾角为60°~80°，倾向SW。目前进行工业开采的含金石英矿脉主要有V163、V80、V65、V65-1、V2-3和V2-4等，其中V163号矿脉是当前最大的金矿体（图2），平均金品位为10.81×10-6，长度达千余米，厚度为0.5~11.6 m，平均厚度为2.65 m。
图2
图2
五龙金矿床地质图（据俞炳等，2020修改）
1.第四系；2.片麻状二云母花岗岩；3.花岗斑岩；4.细粒闪长岩；5.煌斑岩；6.辉绿岩；7.断裂；8.矿体及编号；9.EH4测量线及编号
Fig.2
Geological map of the Wulong gold deposit（modified after Yu et al.，2020）
图3
图3
五龙金矿矿石反射光显微照片和热液蚀变特征
（a）黄铁矿和白钨矿赋存在早期的石英±黄铁矿脉中；（b）黄铜矿和方铅矿赋存于中期的石英—多金属硫化物脉中；（c）~（d）金以包体金的形式赋存在石英中；（e）围岩强硅化热液蚀变；（f）围岩硅化和绢云母化热液蚀变；Au-自然金；Ccp-黄铜矿；Gn-方铅矿；Po-磁黄铁矿；Py-黄铁矿；Qtz-石英；Sh-白钨矿
Fig.3
Reflected light photomicrographs of ores and characteristics of hydrothermal alteration in the Wulong gold deposit
热液蚀变在五龙金矿区内普遍发育，硅化、绢英岩化、绢云母化和绿泥石化是主要的蚀变类型［图3（e）~3（f）］。金矿化与绢英岩化、硅化的关系更为密切。根据热液蚀变强度和规模，从矿体中心至外缘可清晰地识别出近矿的绢英岩化带，中间过渡的硅化—绢云母化带和外缘的绢云母化±绿泥石化带这3个热液蚀变分带（Yu et al.，2018）。热液蚀变带宽度多数在十数米至近百米之间。
根据各阶段石英脉穿切关系和矿物共生组合，将五龙金矿成矿阶段划分为3个阶段：早期的石英±黄铁矿阶段，大的白色石英脉和少量的粗粒自形黄铁矿，以及微量的白钨矿、辉钼矿、辉铋矿和自然铋在该阶段形成；中期的石英—多金属硫化物阶段，金和大量的黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等在该阶段形成；晚期的石英—方解石±黄铁矿阶段，自形柱状石英、方解石和萤石等在该阶段形成。
3 矿区的物性条件及EH4测量工作
3.1 矿区的物性条件
不同岩石的导电性差异是EH4测量的物性基础。杜琴等（2018）对五龙金矿区内大面积分布的几种主要岩石类型进行了导电性参数测试。从表1可以看出，赋矿围岩片麻状二云母花岗岩（电阻率为4 471~14 955 Ω·m）、成矿前的细粒闪长岩（电阻率为3 100~11 090 Ω·m）和花岗斑岩（电阻率为4 500~13 000 Ω·m）均显示出明显的高阻特征，不含矿的白色石英脉（电阻率为1 000~100 000 Ω·m）也具有高阻特征，而含矿石英脉（电阻率为165~2 505 Ω·m）则表现出明显的低阻特征。上述岩石物性测试分析结果表明，矿区内不同岩石具有明显的电阻率差异，这为本次EH4测量工作奠定了必要的物性基础。
表1 五龙金矿区岩石电性特征统计（杜琴等，2018）
Table 1
| 岩性 | 电阻率/（Ω·m） | 样品数/块 |
|---|---|---|
| 片麻状二云母花岗岩 | 4 471~14 955 | 6 |
| 细粒闪长岩 | 3 100~11 090 | 6 |
| 花岗斑岩 | 4 500~13 000 | 6 |
| 白色石英脉 | 1 000~100 000 | 7 |
| 含矿石英脉 | 165~2 505 | 8 |
3.2 EH4测量工作
本次研究工作结合五龙金矿成矿作用与断裂密切相关的特点，分别在矿区东、西两侧布设了100线、1000线和1050线这3条EH4测量线（图2），测线长度分别为1 000 m、800 m和800 m，测量点距均为40 m。其中，东侧的100线主要用来探测NNE向的100#断裂，而西侧的1000线和1050线主要用来探测NNE向的鸡心沟断裂。本次布设的这3条EH4测线均位于矿区北侧，远离当前的主要工业开采区域，人工干扰源较小。
在野外测量过程中，考虑到测区范围内地形起伏较大，择优采用标量TM模式在五龙金矿区开展测量工作。测量过程详见相关文献（杜琴等，2018），简述如下：测量电极沿着主测线前进方向布设，同时尽可能将测量电极深埋入地下，并确保其与土壤接触良好，目的是为了减小浅部噪声对测试结果的干扰，在移动测量过程中，始终采用罗盘控制前进方向，采用测量电极首尾衔接方法，即上一组测量的尾部电极向前移动40 m变为下一组头部电极，而上一组测量的头部电极保持原地不动变为下一组测量的尾部电极。磁棒水平埋入土中，并用水平尺确保其水平放置，布设方向垂直于主测线方向。为了保证观测数据质量，每组测点通常重复观测3~5次，EH4观测频段为低频段10~1 kHz和高频段750~92 kHz。其中低频段和高频段采集信号叠加次数分别为16次和14次。在上述工作的基础上，对原始测量数据进行复核和计算机处理后，绘制出EH4二维反演剖面图（图4~图6）。
图4
图4
五龙金矿100线EH4二维反演剖面图
Fig.4
2D inversion section of EH4 along line No.100 in the Wulong gold deposit
图5
图5
五龙金矿1000线EH4二维反演剖面图
Fig.5
2D inversion section of EH4 along line No.1000 in the Wulong gold deposit
图6
图6
五龙金矿1050线EH4二维反演剖面图
Fig.6
2D inversion section of EH4 along line No.1050 in the Wulong gold deposit
4 EH4测量结果解译及工程验证
4.1 100#断裂带EH4二维反演及工程验证
100线EH4二维反演剖面图（图4）上，在剖面180~100 m海拔范围内存在着连续的、埋深较浅的低阻异常体，可能对应于地表浅部的石英矿脉。事实上，野外地质观察也发现了这些石英矿脉。需要说明的是，由于此处靠近小河沟，浅地表含有较多地下水，可能也会导致100线浅部在这一区域电阻率明显偏低。在480 m测点处，从浅部到深部具有一个明显的低阻异常带，垂向延深达海拔-1 000 m处，产状较为陡立。结合已有地质填图数据资料，可以得出该梯度异常带对应于100#断裂带位置，推测该处电阻率异常是由于100#断裂带引起的，该100#断裂至少延深至海拔-1 000 m处，表明五龙金矿深部仍具有较大的成矿空间和找矿前景。
最新的坑道工程验证，在100#断裂带深部6中段海拔-101 m处，揭露100号矿脉，长300 m，平均金品位为2.98×10-6；在15中段海拔-453 m处，揭露100号矿脉，长260 m，平均金品位为1.50×10-6，表明五龙金矿100#断裂带地区是有利的赋矿部位。
4.2 鸡心沟断裂带EH4二维反演及工程验证
1000线EH4二维反演剖面图（图5）上，在剖面100 m海拔以浅范围内断续存在4个明显的低阻异常带。野外地质观察发现这些低阻异常带区域地表发育明显的硅化蚀变带，蚀变带宽度在20~30 m之间，偶见多条出露于地表的硅化蚀变细脉和石英矿脉。在160~200 m测点处，发育有一条近SN向、垂向延深达海拔-200 m的低阻异常带。结合野外地质观察，发现此地段遗留有深度不详的前人开采过的金矿采坑和采洞。因此，推测该低阻异常带代表了原先的石英矿脉以及前人开采遗留的金矿采坑和采洞。在360~600 m测点处，发育有一条浅部较缓而深部明显变陡、垂向延深达海拔-900 m的低阻异常带。结合已有地质填图数据资料可知，鸡心沟断裂带位置正是图5中该梯度异常带的区域。推测该处电阻率异常是由鸡心沟断裂带引起的，鸡心沟断裂在此处至少延深至海拔-900 m处。在520~680 m测点处，发育有一条倾向SW、近乎直立且垂向延深在海拔-300~-900 m的低阻异常带。推测该处电阻率异常反映了位于该断裂区域南部的NW向细粒闪长岩脉与含金石英矿脉伴生，向北西延伸至1000线后止于1050线（图5~图7），这表明五龙金矿深部仍具有较大的成矿空间和找矿前景。1050线EH4二维反演剖面图（图6）进一步指示了五龙金矿深部具有更大的成矿空间和找矿前景，鸡心沟断裂在此处至少延深至海拔 -1 200 m处。
图7
图7
五龙金矿1000线和1050线EH4综合推断解释图
Fig.7
Comprehensive interpretation diagram of EH4 along lines No.1000 and No.1050 in the Wulong gold deposit
最新的3个钻孔工程验证，在鸡心沟断裂带深部7中段海拔-154 m处见含石英脉破碎带，硅化、绢英岩化、绢云母化和绿泥石化等热液蚀变发育，偶见黄铁矿化。此外，俞炳等（2020）对采自鸡心沟断裂带地表的蚀变岩样品的Au元素异常分析值为2.12×10-6，表明五龙金矿鸡心沟断裂带地区也是有利的赋矿部位。
5 结论
将EH4连续电导率观测系统应用在五龙金矿控矿构造和成矿预测研究工作中，取得了良好的效果，准确限定了断裂的位置和规模。在EH4二维反演剖面图上成功识别出了分别位于矿区东、西两侧的100#断裂和鸡心沟断裂，其垂向延深均超过1 000 m。经野外地质观察和坑道钻孔工程揭露，这些断裂带地表和浅部均存在明显的金矿化，表明这些断裂在五龙金矿成矿过程中起着重要作用。这些断裂为五龙金矿成矿热液提供了运移通道，同时也有可能是有利的赋矿部位。
http://www.goldsci.ac.cn/article/2021/1005-2518/1005-2518-2021-29-5-637.shtml
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