半干旱地区中国中部隐蔽金矿床的深穿透地球化学（DPG）方法与勘探策略的比较评价

《Applied Geochemistry》：Comparative evaluation of deep-penetrating geochemistry (DPG) for concealed Au deposit and exploration strategies in semi-arid central China

　　

于颖慧艳|柯阳|马振宇|宋一伟|张旺|王占斌|杨伟|蒋东翔|高永宝|魏立勇

中国地质调查局西安矿产资源调查院，710100，陕西，中国

摘要

西秦岭造山带（WQO）是中国黄金储备的关键区域。然而，随着勘探的深入，寻找露头矿体或浅层矿床变得越来越具有挑战性。各种覆盖层物质（如黄土、草地、沉积岩）会掩盖矿化信号，导致勘探成本增加。为应对这一挑战，在半干旱地区的寨上隐伏金矿床进行了深穿透地球化学（DPG）方法的研究，包括土壤气体地球化学调查（SGGS）、细粒土壤勘探方法（FGSPM）和覆盖层中金属活性形式的浸出（MOMEO），以评估其适用性。结果表明，这三种DPG方法均与黄土覆盖层下的金矿床和蚀变带有良好相关性。其中，SGGS对H₂S和SO₂的检测最为敏感，显示出广泛的气体响应。相比之下，FGSPM和MOMEO方法产生的地球化学峰值较为稳定，但数量较少，采样粒径小于75微米。MOMEO在增强薄金层中的微弱金信号方面特别有效，因为活性金主要吸附在粘土矿物和有机物（如纳米颗粒）中。然而，由于生物活动、地形或提取程序等因素的不同，各种DPG方法所检测到的地球化学异常的空间位置存在差异。总之，尽管DPG方法存在固有局限性，但综合运用这些方法可以提高勘探可靠性并降低黄土覆盖地区的勘探成本。

引言

随着矿产勘探的进展，矿床露头的发现变得越来越困难。矿业公司正将重点转向勘探具有高潜力的隐伏矿床。然而，由于勘探技术有限、成本高昂以及地形复杂，这些隐藏的矿体难以被发现。近年来，全球对矿产资源（包括贵金属）需求的增长推动了新型勘探方法的发展。深穿透地球化学（DPG）是一种关键的地球化学方法，它基于与成矿过程相关的指示元素来识别覆盖区域内的隐伏矿床（Wang等人，1998；Cameron等人，2014；Wang和Xie，2000；Kang等人，2020；Hackel等人，2024；Li等人，2025b）。通过分析元素异常与背景浓度的关系，可以有效研究潜在的矿体。这些技术已广泛应用于覆盖地形，并在不同类型的矿床勘探中显示出有效性（Wang等人，1997；Mann等人，2014；Anand等人，2016；De Junet等人，2023；Cheng等人，2024ab；Liu等人，2024；Zhang等人，2025a；Li等人，2025b；Li等人，2025c）。自20世纪70年代以来，已经开发了几种关键的DPG技术，包括土壤气体地球化学调查（SGGS）（Plet等人，2023；Cheng等人，2024a；Wang等人，2025）、酶浸出法（Clark，1993；Williams和Gunn，2002）、移动金属离子（MMI）（Mann等人，2014）、覆盖层中金属活性形式的浸出（MOMEO）（Wang等人，1998；Yao等人，2011；2012；Wang和Xie，2000）、电地球化学（Antropova等人，1992；Liu等人，2018）、地球气体中的纳米金属（Wang等人，1997；Zhang等人，2025a）、生物地球化学（Reid等人，2008；Cao等人，2024）以及细粒土壤勘探方法（FGSPM）（Zhang等人，2020；Liu等人，2024）。

近年来，由于这些方法在勘探效率和环境可持续性方面的优势，三种DPG方法已成功应用于中国的隐伏矿床勘探。便携式多组分气体分析（PMGA，一种SGGS技术）、FGSPM和MOMEO已在包括干旱戈壁沙漠、黄土覆盖区、冲积土地区和半干旱草原等多种地形中得到有效应用（Yao等人，2012；Zhang等人，2015；Zhang等人，2020；Wang等人，2020；Lin等人，2021；Liu等人，2021；Lu等人，2022；Du等人，2023；Liu等人，2024；Cheng等人，2024ab）。PMGA已在覆盖区域实现了深度较大的矿床勘探（Plet和Noble，2023；Wang等人，2025a；Wan等人，2025），例如Sn矿床和Pb-Zn矿床（Lin等人，2021；Li等人，2025c）、半干旱草原上的Ag-Pb-Zn矿床（Cheng等人，2024a）、W-Cu矿床（Wan等人，2025）以及Au矿床（Dou等人，2024；Wang等人，2025a；Li等人，2025）。H₂S、SO₂、CH₄和CO₂因其低检测限、高灵敏度和无需样品采集即可快速分析的特性，被广泛用作可靠的气体指标。相比之下，FGSPM和MOMEO需要采集土壤样本进行后续地球化学分析以增强地球化学异常并帮助识别埋藏矿床。FGSPM侧重于细粒土壤（主要是-200目）的物理分离（Zhang等人，2015；2019；2020；2022；Lu等人，2022；Zhang等人，2025a），而MOMEO则基于化学提取（Wang等人，1998）。FGSPM的应用案例包括Cu-Au矿床（Zhang等人，2015；Noble等人，2019）、砂岩型U矿床（Zhang等人，2020；Kang等人，2020；Wang等人，2025b）、Ag-Pb-Zn矿床（Lu等人，2022）、Au矿床（Liu等人，2024；Cheng等人，2024b）和Li矿床（Lu等人，2023）。与FGSPM使用的全元素分析不同，MOMEO采用选择性化学溶液从覆盖层中提取活性金属（Wang和Xie，2000）。这些方法不仅为隐伏矿床提供了关键的地球化学信号，而且比传统的土壤地球化学调查更准确地定位了矿化体。

然而，DPG技术仍面临一些限制，限制了其更广泛的应用。例如，PMGA的重现性较差。FGSPM由于需要复杂的化学分析而耗时较长，而MOMEO则受其提取溶液和程序不稳定性的影响。此外，矿物成分和地表条件的变化会复杂化隐伏矿体的精确界定。因此，本研究聚焦于半干旱地区主要被黄土覆盖的隐伏沉积型金矿床，通过对比分析三种DPG技术在寨上矿区的应用情况，旨在：（1）评估黄土覆盖区域中地球化学异常的空间相关性和有效性；（2）开发一种综合DPG策略，以提高隐伏矿床的定位精度。

章节片段

西秦岭造山带（WQO）的地质

中国中部的西秦岭造山带（WQO）形成于古生代和早中生代期间，是华北地块（NCB）与华南地块（SCB）之间的古特提斯洋闭合的结果（图1A，Dong等人，2021；Zhang等人，2019）。从构造上看，它北邻祁连造山带和华北地块（NCB），南接松潘-甘孜造山带和华南地块（SCB），是中央造山带的重要组成部分（图1B，Dong等人，2017；2021）。

采样

本研究聚焦于主要被风成黄土（厚度0.5-5米）覆盖的寨上隐伏金矿床，以评估三种DPG方法的有效性和适应性。选择了N48线作为具有明显地质特征的代表性勘探线。采样点经过精心选择，以避免受露天采矿、人类活动和动物干扰的影响。对于FGSPM（Zhang等人，2020），采用了复合土壤...

土壤气体地球化学调查（SGGS）

SGGS的详细统计结果见表1。当气体浓度低于检测限时，采用检测限值作为浓度值，几何平均值（GM）作为识别气体异常的阈值，因为其具有较高的准确性（Cheng等人，2024a）。对于N48线，H₂S和SO₂的浓度显著低于CH₄和CO₂。H₂S的几何平均值（GM）为0.01 ppm（范围：

使用不同DPG方法评估隐伏矿床

在N48勘探线中，使用SGGS（图9）、FGSPM和MOMEO（图10）分析了地表和埋藏金矿床或蚀变带之间的地球化学响应。所有三种DPG方法都与黄土覆盖区域内的埋藏金矿体和蚀变带有良好相关性。具体而言，SGGS中的H₂S和SO₂显示出一致的气体异常模式，具有多个气体峰值（例如，1、3、5、7-9、14-20点），而CO₂和CH₄的响应较弱（图9）。

结论

• (1)
  深穿透地球化学（DPG）方法，包括SGGS、FGSPM和MOMEO，在黄土覆盖地形中的矿产勘探中非常有效。这些方法识别出的显著地球化学异常表明了埋藏的金矿体。
• (2)
  SGGS，尤其是H₂S和SO₂，是最敏感的指示指标。FGSPM的最佳土壤采样粒径小于75微米，因为在黄土覆盖的寨上矿床中，活性金主要吸附在粘土矿物和有机物上。

CRediT作者贡献声明

杨伟：验证、监督。王占斌：监督、软件、资源管理。张旺：软件、资源管理、项目协调。宋一伟：项目协调、方法学研究。马振宇：监督、软件开发。柯阳：资金筹措。于颖慧艳：数据分析、概念构建。魏立勇：验证、监督。高永宝：概念构建。蒋东翔：调查、数据管理

未引用参考文献

De Junet等人，2024；Li等人，2022；Lu等人，2023；Ma等人，2024；Noble等人，2020；Wang等人，2022；Wang，1998；Wang，2005；Yao，2011。

利益冲突声明

作者确认不存在可能影响本研究结果的潜在利益冲突（财务或个人利益）。

利益冲突声明

作者声明本文中的内容未在其他地方发表或正在考虑发表，并且作者声明与本研究无关的任何商业或关联利益。

致谢

本研究的资金支持来自中国地质调查局项目（项目编号：DD20242983）。我们感谢匿名审稿人和编辑提出的建设性意见和建议，这些意见改进了手稿的早期版本。