毕力赫金矿地处华北北部的内蒙古锡林浩特市苏尼特右旗境内，矿区西北部距苏尼特右旗政府中心地90 km，西距朱日和镇75 km，南距镶黄旗政府中心地35 km。该矿床是20世纪80年代末期由内蒙古地矿局第一物化探大队在矿区进行物化探异常查证工作时发现的（李昌存等，2010），即Ⅰ号矿带，探明储量不足3 t，当时仅为一处小型金矿。随着矿山开采工作的进行，2004年Ⅰ号矿带金矿资源趋于枯竭。自2005年以来，中国黄金集团下属公司苏尼特金曦黄金矿业有限责任公司联合武警黄金地质研究所（现为中国地质调查局地球物理调查中心）在毕力赫矿区开展国家危机矿山接替资源勘查工作，经过详细的地质找矿勘查工作，于2007年在Ⅰ号矿带外围西南部发现了高品位隐伏金矿体（卿敏等，2011），探明资源量超过20 t，即Ⅱ号矿带，使毕力赫金矿规模达到大型。

毕力赫矿区Ⅱ号矿带大型金矿体的发现引起了地质学家的广泛关注。目前，对该金矿的研究多集中于矿床地质特征（李昌存等，2012；葛良胜等，2009）、岩体地球化学特征、同位素地质年代学、成矿地球动力学背景（朱雪峰等，2018；Wang et al.，2019；Yang et al.，2016；Zhu et al.，2018）、成矿岩体成因（路彦明等，2012；Liu et al.，2015）、成矿流体温度（雎程晨，2009；葛良胜等，2012；江迎飞，2009）、成矿流体性质、成矿物质来源（江迎飞，2009；Huang et al.，2020；卿敏等，2020）和矿床成因（卿敏等，2020，2011；葛良胜等，2009）等理论研究，而对于矿床的地球化学找矿勘查指标的研究工作却很少。Ⅱ号矿带金矿体的发现虽然延续了矿山的服务年限，但随着金曦黄金矿业有限公司大型选厂的建成，矿山可采资源量明显减少，很快会出现保有储量不足，后续资源开采量紧张的状况。为保障矿山的可持续发展，提高金矿资源利用率，加强矿山深部及外围的地球化学找矿勘查工作势在必行。

矿床原生晕找矿方法以岩（矿）石作为研究对象，是当前最直接有效的深部找矿方法，在金矿地质找矿工作中取得了良好的效果（李惠等，2012；鲍中义等，2016；赵明传等，2016；梁平等，2018），尤其是在危机矿山深边部找矿预测中发挥了重要作用。通过开展金矿原生晕研究，确定金矿的成矿伴生元素组合，能够了解矿区金矿化的空间变化规律和金矿多期成矿的指示元素组合特征，同时通过多元素分析研究，也可以了解矿区多金属矿化情况。为此，本文以毕力赫金矿正在开采的Ⅱ号矿带作为研究对象，通过对Ⅱ号矿带钻孔原生晕的研究，探讨毕力赫金矿元素地球化学空间分布特征，了解矿区金矿化的空间分布规律，建立有效的地球化学找矿勘查指标，为该地区金矿深部及外围地质找矿勘查工作提供科学依据。

毕力赫金矿大地构造位置处于华北地台北缘中段，西拉木伦—长春断裂带与康保—赤峰断裂带交会部位的白乃庙早古生代岛弧构造岩浆活动带上（图1）。矿区内出露地层主要有早二叠世额里图组沉积—碎屑岩系、晚侏罗世玛尼图组和白高音老组两套火山岩系，其次为第三系红色泥岩和第四系洪积土和残积物。玛尼图组和白高音老组在区内广泛分布，是毕力赫金矿Ⅱ号矿带矿体的主要赋矿地层和围岩（李昌存等，2010）。

矿区内断裂十分发育，NW向断裂为矿区主要控矿控岩构造，其次为NE向断裂和近EW向隐伏断裂，各组断裂交会形成格子状构造格局，NW向与近EW向断裂交会部位控制着Ⅱ号矿带矿体和成矿岩体的空间分布（李昌存等，2012）。

矿区内岩浆活动强烈，地表出露的岩浆岩主要有红色钾长花岗斑岩和浅绿色流纹斑岩脉，隐伏的岩浆岩经Ⅱ号矿带矿体钻探工作发现，在矿区第三纪和第四纪沉积物以下分布着以花岗闪长斑岩为主的次火山岩体，岩体组成主要为花岗闪长斑岩和二长花岗斑岩，与矿区金矿成矿关系密切，为矿区主要含矿地质体（李昌存等，2012）。

毕力赫金矿区围岩蚀变广泛发育，是区内金矿形成的主要标志之一。围岩蚀变类型主要有硅化、钾化、黄铁矿化、绢云母化、电气石化和碳酸盐化，其中，硅化、绢云母化和黄铁矿化与金矿化关系最为密切。矿区围岩蚀变分带现象明显，由矿床深部至地表依次有硅化—绢云母化带、钾化带、黄铁绢英岩化带和青磐岩化带（张赋等，2012；申婉妮，2010）。

毕力赫金矿Ⅱ号矿带地处矿区的中部，距Ⅰ号矿带西南侧约300 m，2条矿带的矿体近乎平行产出（图1），经过系统的钻探和探槽工程，在Ⅱ号矿带圈定了一条工业矿体（1号矿体）和3个矿化体。1号主矿体呈透镜状、脉状及不规则厚板状产于花岗闪长斑岩以及上覆晚侏罗世火山岩系的内外接触带上，花岗闪长斑岩锆石U-Pb同位素地质年龄为268 Ma，为晚二叠世（朱雪峰等，2018），花岗闪长斑岩与上覆晚侏罗世火山岩呈平行不整合接触（唐明国等，2010）。NW向断裂控制着矿区主矿体的分布。从地表平面投影来看，矿体总体呈不规则的勺状，沿NW-NNW向展布，控制长度约为500 m，控制斜深约为350 m（图2）。矿体北西段宽大，埋藏深度较浅，在0~50 m标高之间，向南东段矿体逐渐变窄，埋藏深度较深，约为100 m。矿体厚度最大为132.7 m，最小为2.3 m，平均厚度约为47 m。矿体品位高，单个样品最高品位可达54.8×10^-6，平均品位为2.7×10^-6。矿体中心可圈出一个东西长约200 m，南北宽约100 m，平均品位大于10×10^-6的富矿体。矿体整体隐伏于第三纪和第四纪覆盖物以下，可作为矿区深部地球化学找矿指标研究的对象。

毕力赫金矿属于贫硫化物型金矿床，矿石中硫含量小于1%，矿石类型主要为脉状蚀变岩型原生矿石（张赋等，2012），Ⅱ号矿带3个钻孔中金矿化类型均为蚀变岩型。矿石结构以斑状为主，局部可见压碎和交代残余结构。矿石构造以致密块状和浸染状为主，其次为细脉条带状、网脉—团块状和角砾状构造。矿石中金属矿物含量很少，仅占矿物总量的1%，主要有黄铁矿、磁铁矿和黄铜矿，其次为方铅矿、磁黄铁矿、辉钼矿和斑铜矿等。非金属矿物含量占矿物总量的99%，主要有石英、长石和绢云母，其次为绿泥石、电气石、方解石和黑云母等。毕力赫金矿成矿期可划分为3个阶段：第一阶段为石英—黄铁矿阶段，第二阶段为石英—多金属硫化物阶段，第三阶段为石英—碳酸盐阶段。其中，石英—黄铁矿阶段和石英—多金属硫化物阶段为主要成矿期。

本研究选择Ⅱ号矿带见矿较好的钻孔ZK007及外围钻孔ZK8001、ZK5101由浅及深连续采样。根据中国黄金集团苏尼特金曦黄金矿业有限责任公司钻孔编录结果和钻孔柱状示意图，确定钻孔原生晕样品采样间距。一般围岩样品根据岩性的不同分别进行采样，岩性变化较大的围岩按照5~10 m设计采样间距，岩性单一的围岩则适当加大采样间距。矿化蚀变带和矿体部位采样应适当加密，采样间距一般为1~5 m，如果在不连续的矿化蚀变带中进行采样，采样间距一般设为1 m，连续矿化蚀变带则可适当加大采样间距。样品采集时要求采集新鲜岩（矿）石样品，避免随意取样，一般采用组合采样方式，增加样品代表性。

本研究共采集岩（矿）石样品448件，其中ZK007钻孔采集样品83件，ZK8001钻孔采集样品179件，ZK5101钻孔采集样品186件。将所采集样品送至中国地质科学院地球物理地球化学研究所中心实验室进行分析测试。采用无污染的德国进口碎样设备对岩（矿）石样品进行粗碎，并细碎至 -200目以下，采用HF等四酸分解固体粉末，经溶解稀释后上机测试。分析过程采用标准物质对数据的分析质量进行监控（高玉岩，2010）。为获得高精度的分析数据，本研究采用多种分析方法进行测试，采用无火焰原子吸收光谱法（AAN）测定Au元素，采用等离子质谱法（ICP-MS）测定Ag、Cu、Pb、W、Mo、Sb和Bi等元素，采用原子荧光光谱法（AFS）测定As和Hg元素，一级标准物质监控样品和重复样品合格率均达到100%，数据测试相对误差优于5%，说明本次研究分析数据可靠。

表1为本次钻孔岩（矿）石元素含量特征参数计算结果。从表1可以看出，Ⅱ号矿带中心见矿钻孔中金平均含量达到4×10^-6以上，矿带外围2个钻孔金平均含量均大于10×10^-9，表明3个钻孔均受到不同程度金矿化的影响。从Ⅱ号矿带中心见矿钻孔到矿带外围钻孔，Au、As、Sb、Hg、W和Mo元素平均含量发生了较大的变化，其中Au、W、Mo和Hg元素含量明显降低，As和Sb元素含量增加，表明研究区金矿化可能与As、Sb、Hg、W、Mo等元素有关。中心见矿钻孔中，W、Mo元素含量较高，可定位高品位金矿化出现的位置；外围钻孔金矿化强度降低，而As和Sb元素含量却增加，说明As和Sb元素含量较高的区域可能出现低品位的金矿化，可定位低品位金矿化出现的位置。

研究区Ag、Pb和Bi元素平均含量较低，且3个钻孔Ag、Pb和Bi元素平均含量相差不大，Ag元素平均含量小于150×10^-9，Pb元素平均含量小于40×10^-6，Bi元素平均含量小于0.5×10^-6，表明研究区金矿化可能与Ag、Pb、Bi元素没有明显的相关关系。

从3个钻孔各元素变异系数统计结果来看，Au元素变异系数均大于1，表明毕力赫矿区金矿化普遍发育；As、Sb、Hg、W、Mo元素变异系数在1~6之间，可作为毕力赫矿区寻找深部隐伏金矿的指示元素，除了寻找金矿化，也可关注这些元素的多金属矿化现象。Ⅱ号矿带中心见矿钻孔中Cu、Pb、Ag、Ni元素变异系数均小于1，说明这些元素在岩（矿）石中分布比较均匀，对研究区内金矿化指示意义较差。

为了解各元素之间的相关关系，确定毕力赫矿区金成矿指示元素组合，对Ⅱ号矿带3个钻孔岩（矿）石元素平均含量进行因子分析，选择因子特征根累计贡献率大于85%的因子进行因子分析，结果见表2。

从3个钻孔的因子分析结果来看，研究区出现了2种与金矿化有关的元素组合，分别是ZK007钻孔F1因子中的Au-W-Mo元素组合和ZK5101钻孔F1因子中的Au-Sb-Ag-Hg元素组合，表明区内可能存在2期金成矿活动。Au-W-Mo元素组合可能指示区内早期的高温斑岩成矿活动（卿敏等，2012；朱雪峰等，2018），成矿规模较大，金矿化较强，其中金矿化较强的区域还可关注W、Mo多金属矿化现象。Au-Sb-Ag-Hg元素组合可能指示区内晚期的浅成低温热液成矿活动（卿敏等，2012；朱雪峰等，2018），成矿规模较小，金矿化较弱，其中金矿化较弱的区域还可关注Sb、Ag、Hg多金属矿化现象。2组元素组合出现在不同钻孔的不同位置，表明本区矿化可能存在空间分带现象，2组不同的元素组合可为区分研究区内不同类型金矿化以及定位高品位金矿、低品位金矿化位置提供可靠的地球化学标志。ZK8001钻孔中Au元素未出现在F1因子中，而是出现在F5因子中，表明该钻孔相对于ZK007和ZK5101钻孔金矿化较弱。

以往金矿原生晕研究的成果和经验表明，对于金矿地质勘查而言，当岩（矿）石中Au元素含量大于100×10^-9时，认定为金矿化体，可作为金矿原生晕异常研究的内带异常，样品位置靠近金矿体（李惠等，2012；鲍中义等，2016；梁平等，2018）。为了不遗漏研究区内弱矿化信息，更好地评价原生晕异常特征，本研究以金含量为10×10^-9作为原生晕异常的下限，认为当样品中金含量大于10×10^-9时，岩石受到金矿化的影响。以金含量大于100×10^-9作为原生晕内带异常，据此绘制ZK007、ZK5101和ZK8001钻孔原生晕元素含量空间分布图，探讨各元素空间分布规律与金矿化的关系，建立该区金矿地球化学找矿指标。

从ZK007钻孔原生晕各元素含量空间分布图（图3）来看，整个钻孔受到强烈的金矿化作用。从覆盖物以下（孔深20 m）至孔深180 m之间，岩（矿）石样品中金含量均大于100×10^-9，其中有10件样品金含量超过10×10^-6，远远高于金矿工业品位。ZK007钻孔为Ⅱ号矿带见矿钻孔，表明Ⅱ号矿带可能是研究区的金矿化中心。

从各元素含量的空间分布趋势以及不同钻孔深度所对应的岩性柱状图（图3）来看，在孔深20~140 m的矿化蚀变带中出现了明显的Au、W、Mo和Cu异常，异常连续性好、分布范围大且强度高。W、Mo强异常与高品位金矿密切相关。Cu强异常可能与成矿地质背景（基性—超基性岩变质基底）有关。Au、W、Mo成矿指示元素组合可作为毕力赫矿区寻找斑岩型金矿的主要找矿指标，Au异常较强的位置还可关注W、Mo多金属矿化现象，除了出现高温元素异常，在局部地段也出现了低温元素异常。孔深80~100 m之间出现了As的2个单点异常。孔深40~60 m之间出现了Hg的单点异常。孔深80~140 m之间出现了较连续的Hg异常。孔深40~60 m、80~140 m之间出现了Sb的多个单点异常。低温元素异常分布范围比较分散，异常连续性差。孔深160~180 m之间的矿化蚀变带中也出现了明显的Au异常，但Au异常强度较弱，分布范围较小。与Au异常相同位置还出现了明显的低温元素As、Hg、Sb异常，而高温元素W、Mo并未出现异常，说明研究区内可能存在2期金成矿活动，Au异常较弱的位置还可关注As、Sb、Hg多金属矿化现象。

Au、W、Mo成矿指示元素组合可能指示早期的高温斑岩金成矿活动，金矿化作用强烈，成矿规模大，是研究区内金矿形成的主要成矿期。Au、As、Sb、Hg成矿指示元素组合可能指示晚期的低温热液金成矿活动，金矿化作用相对较弱，成矿规模有限。Au、W、Mo元素组合和Au、As、As、Hg元素组合出现在钻孔的不同位置，且金矿化强度相差很大，表明2组元素组合可分别作为定位高品位金矿化和低品位金矿化位置的地球化学指标。

Pb、Bi、Ag、Ni元素含量空间分布在整个钻孔中并未表现出明显的规律，且与Au异常也无明显对应关系，表明这些元素与研究区金成矿关系不大。

ZK5101钻孔地处Ⅱ号矿带外围，北距ZK007钻孔约为0.6 km。由于距离主矿带中心较远，整个钻孔金矿化相较ZK007钻孔明显变弱，只有6件岩（矿）石样品的金含量大于100×10^-9。

从各元素的空间分布趋势以及不同钻孔深度所对应的岩性柱状图（图4）来看，在孔深20~80 m之间出现了明显的Au、W、Mo异常，该处Au异常在整个钻孔中强度最高，多数岩（矿）石样品金含量超过50×10^-9，异常分布范围大且连续性好，与其对应的W、Mo异常连续性较差，异常强度中等，与Au异常相对应位置，并未发现其他伴生元素异常。在孔深120~150 m之间出现了明显的Au异常，异常强度中等，分布范围较窄，相同位置仅出现明显的Mo异常和微弱的W异常，其他伴生元素无明显异常显示。在孔深170~200 m之间仅出现了金含量10×10^-9左右的Au异常，异常强度弱，与其对应位置出现了异常强度较高的低温元素As、Hg多点异常，高温元素Wo、Mo、Bi也出现了明显的单点异常。在孔深440~460 m之间出现了明显的Au、As、Sb、Hg多点异常，高温元素W、Mo无异常显示。

虽然ZK5105钻孔的金矿化强度低于ZK007钻孔，但仍在Au异常较强位置出现了W、Mo异常，而在Au异常较弱的位置出现了As、Sb、Hg异常，且出现在钻孔的不同深度，再次表明2组不同元素组合可定位不同深度、不同品位的金矿化体。2组不同元素组合的出现也指示矿区内可能存在2期金成矿活动。整个钻孔Au、W、Mo异常元素组合的出现可能与高品位斑岩金矿化有关，Au、As、Sb、Hg异常元素组合的出现可能与低品位脉状低温热液金矿化有关。

Cu、Ni元素在整个钻孔多数岩（矿）石样品中含量较高，可能与成矿区基底岩石偏基性有关。Ag、Pb、Bi元素含量在整个钻孔中的空间分布与Au异常位置无明显的对应关系，表明这些元素与研究区内金矿化关系不密切。

ZK8001钻孔地处Ⅱ号矿带外围，南距ZK007钻孔约1 km。由于距离主矿带中心更远，整个钻孔金矿化相较ZK5101钻孔更弱，所有岩（矿）石样品的金含量均小于50×10^-9。但从ZK8001原生晕各元素含量空间分布图以及不同钻孔深度所对应的岩性柱状图（图5）来看，出现了大范围的Au异常，说明整个钻孔普遍受到金矿化作用的影响。

在孔深80~160 m之间出现了明显的Au异常，异常强度低，但异常分布范围大且连续性好；与Au异常相同位置出现了明显的As、Hg、Sb低温元素异常，异常强度较高，但异常连续性较差。在孔深180~280 m之间也出现了明显的Au异常，异常强度低，但异常分布范围大且连续性好；与Au异常对应位置出现了明显的As、Sb低温元素异常，As异常强度较高，异常分布范围大且连续性好，Sb异常强度中等，异常连续性较差。2处范围大的Au异常均未出现高温元素W、Mo异常，可能与整个钻孔金含量较低及金矿化作用较弱有关。在孔深420~460 m之间出现了小范围的Au异常，异常强度更低，在对应位置出现了明显的W、As异常，W、As异常强度较高。

ZK8001钻孔的金矿化强度相较ZK5101钻孔更弱，Au异常位置仅对应出现了As、Sb、Hg异常，这与另外2个金矿化强度较强的钻孔得出的结果一致，金矿化强度较弱的位置出现了明显的As、Sb、Hg异常，再次表明Au、As、Sb、Hg元素可为定位低品位金矿化提供地球化学指标。总的来看，整个钻孔受到了低温热液金矿化的影响，金品位较低，出现了以Au、As、Sb、Hg低温元素为主的成矿指示元素组合。

ZK8001钻孔中Cu、Ni元素含量相较ZK5101钻孔明显减少，可能受成矿岩体岩性的控制。Pb、Ag、Bi元素含量空间分布与Au异常无明显对应关系，与研究区金矿化关系不大。

通过对3个钻孔原生晕空间分布特征进行对比研究，发现ZK007钻孔金矿化强烈，有10个样品金含量大于10×10^-6，可能距离Ⅱ号矿带主矿带较近。ZK5101和ZK8001钻孔金矿化相对较弱，可能与2个钻孔位于Ⅱ号矿带主矿带外围，离矿化中心距离较远有关。

对比3个钻孔的金矿化成矿指示元素组合与金矿化的强弱关系发现，ZK007和ZK5101钻孔均出现了Au、W、Mo异常元素组合和Au、As、Sb、Hg异常元素组合，但Au、W、Mo异常元素组合所对应的金矿化强度明显大于Au、As、Sb、Hg异常元素组合所对应的金矿化强度。相比之下，ZK8001钻孔金矿化作用很弱，仅出现Au、As、Sb、Hg异常元素组合，表明Au、W、Mo异常元素组合对应的金矿化强烈，可能指示区内的高品位高温斑岩金矿化，成矿规模较大，在金矿化强烈的位置还可关注Au、Mo多金属矿化；Au、As、Sb、Hg异常元素组合对应的金矿化相对较弱，可能指示矿区低品位低温热液脉状金矿化，成矿规模有限，在金矿化相对较弱的位置还可关注As、Sb、Hg多金属矿化。

2组元素组合对应着不同的成矿类型和金矿化品位，且出现在不同钻孔的不同深度，说明Au、W、Mo元素组合和Au、As、Sb、Hg元素组合可为矿区寻找不同类型金矿化和定位高品位、低品位金矿化体提供有效的地球化学指标。由此可见，开展成矿指示元素组合研究对原生晕异常评价、矿体定位以及寻找多金属矿化具有重要意义。

通过对毕力赫金矿区Ⅱ号矿带3个钻孔原生晕元素含量特征、元素组合特征及元素空间分布特征的研究，得出以下认识：

（1）毕力赫矿区金矿化的主要指示元素组合为Au、W、Mo、As、Sb和Hg。从Ⅱ号矿带中心见矿钻孔到外围钻孔，Au、W、Mo、Hg元素含量在矿化中心很高，到外围钻孔含量明显降低，而As、Sb元素含量在外围钻孔增加。

（2）毕力赫矿区出现2组主要的金矿成矿指示元素组合：Au、W、Mo高温元素组合和Au、As、Sb、Hg低温元素组合。其中，Au、W、Mo元素组合指示高品位金矿化，可作为区内寻找高温斑岩型金矿的主要找矿指标；Au、As、Sb、Hg元素组合指示低品位金矿化，可作为区内寻找脉状低温热液型金矿的主要找矿指标。

（3）利用金含量10×10^-9作为研究金矿原生晕异常的异常下限，能够获取微弱的金矿化活动信息。利用金含量大于100×10^-9作为研究金矿原生晕异常的内带异常，能够有效地确定金矿化体的分布范围，运用该方法圈定的金矿原生晕内带异常范围远大于金矿体的分布范围。因此，利用原生晕找矿方法进行深部成矿预测和评价，能够发现微弱的金矿化活动信息，避免遗漏大量金的弱矿化信息，对矿区进一步地质找矿具有重要意义。

由于本研究采样工作存在一定的困难，仅选择3个钻孔的相关元素含量分布趋势进行了讨论，缺少已知矿体的完整勘探线剖面，因此尚无法了解元素在矿体三维空间的分布模式和分带规律，只能依据单个钻孔原生晕元素含量分布特征进行研究。虽然本研究获得了一些重要的找矿信息，但并未发挥出原生晕隐伏矿预测的整体优势。如果条件允许，今后工作将采集完整勘探线剖面的全部钻孔样品，开展三维空间原生晕分带模式的研究。此外，岩（矿）石中元素的分布规律往往反映在微小矿物的元素分布中，对岩（矿）石中特征矿物的微量元素分布特征进行研究，能够揭示成矿元素地球化学空间演化特征，为找矿工作提供更充分的指标，可作为该区下一步工作的重点方向。