物探“攻深找盲”方法組合及湖北深部找礦靶區(qū)圈定

梁學(xué)堂, 吳　軍, 張葉華

(湖北省地球物理勘察技術(shù)研究院,湖北 武漢　430056)

0　引言

為實(shí)現(xiàn)湖北省找礦新突破,該省正在實(shí)施“荊楚富礦” 行動(dòng)。然而,第一空間礦藏資源基本探尋殆盡,向第二空間“要礦”難度頗大。物探作為現(xiàn)代化勘查技術(shù),具有探測(cè)深度大、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn),可快速獲取三維空間中的地質(zhì)找礦信息。實(shí)現(xiàn)“攻深找盲”,確定富礦靶點(diǎn),物探是深部找礦的有效方法手段。因此,在“荊楚富礦行動(dòng)”中,物探能發(fā)揮“偵察尖兵”作用,“地質(zhì)找礦、物探先行”。

1　物探開(kāi)展“攻深找盲”的技術(shù)路線

物探攻深找盲的技術(shù)難度不言而喻,必須執(zhí)行高新技術(shù)路線:首先應(yīng)采用最新一代物探儀器,提高深部弱小信息的采集精度和可信度；堅(jiān)持直接找礦與間接找礦緊密結(jié)合；運(yùn)用物探立體地質(zhì)填圖技術(shù),查明勘查區(qū)深部隱伏礦藏的賦存地質(zhì)條件,建立深部含(控)礦地質(zhì)體的地質(zhì)—物探找礦模型[1]；利用現(xiàn)代化正反演技術(shù)對(duì)物探綜合信息進(jìn)行分離、提取、判別,實(shí)施綜合參數(shù)的多元共軛聯(lián)合反演[2],最終確立目標(biāo)(的)物識(shí)別準(zhǔn)則。

實(shí)現(xiàn)“第二空間”找礦突破,物探各方法手段的有效運(yùn)用和組合是關(guān)鍵,必須貫徹三結(jié)合原則:直接找礦與間接找礦的結(jié)合；地下物探(坑道或井中)與地面物探相結(jié)合；物探與地質(zhì)、化探緊密結(jié)合。

2　物探 “攻深找盲”方法技術(shù)

2.1　直接找礦與間接找礦的結(jié)合

2.1.1直接找礦

直接找礦的物探勘查技術(shù)已為人們熟悉,此時(shí)勘查的目的物與目標(biāo)物合二為一,它適用于淺層礦藏,能滿足地質(zhì)上礦體—礦床級(jí)別的勘查需求。但是,直接找礦方法隨著礦體埋深的增加,深部礦藏的地球物理信息愈益弱化,物探工作發(fā)現(xiàn)有用異常愈難,而研判這些異常是否為礦致異常難度更大。盡管采用多種物探方法進(jìn)行綜合勘探,相互印證,但直接找礦效果受到很大制約。

2.1.2間接找礦

間接找礦物探技術(shù)無(wú)疑拓展了物探應(yīng)用領(lǐng)域,提高了找礦成效。它適用于深部找礦和目的物礦體與圍巖物性差異不明顯情況。此時(shí),用物探勘查技術(shù)方法取得深部控礦、容礦、含礦地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象(含礦巖體、容礦地層、含礦構(gòu)造帶諸如接觸帶、破碎帶、蝕變構(gòu)造帶等，火山機(jī)構(gòu)、褶皺帶、沉積盆地等)的信息,對(duì)有找礦意義的異常靶區(qū),安排深部探礦工程,發(fā)現(xiàn)深部礦化富集區(qū)段,達(dá)到深部找礦目的。實(shí)際上,間接找礦探測(cè)對(duì)象規(guī)模主要為礦田—礦集區(qū)。

物探間接找礦時(shí),盡管目標(biāo)地質(zhì)體的埋藏深度大,但其體積遠(yuǎn)大于礦體,因此,發(fā)現(xiàn)它要容易得多。當(dāng)然,物探間接找深部礦這一技術(shù)難題也應(yīng)采用綜合探測(cè)方法,通過(guò)加大信息量的集約研判,才有可能實(shí)現(xiàn)較好解決。

2.1.3直接找礦與間接找礦相結(jié)合

一是有利于更好地判斷所發(fā)現(xiàn)的異常是否為礦致異常；二是當(dāng)遇到礦體小、埋深大,異常弱或不明顯時(shí),還可以在地表按間接找礦方式進(jìn)行勘探,一旦進(jìn)入鉆探階段,再及時(shí)采用井中物探方法進(jìn)行直接找盲礦。

2.2　地下物探(坑道或井中)與地面物探相結(jié)合

如前所述,地面物探直接找礦時(shí),所發(fā)現(xiàn)礦一般是規(guī)模較大；而地下物探能發(fā)現(xiàn)相對(duì)較小的隱伏礦。此外,地面物探直接找礦發(fā)現(xiàn)了異常,即使是定性解釋無(wú)誤,但在鉆探驗(yàn)證時(shí),也可能因?yàn)榭孜徊贾貌划?dāng)或鉆孔角度選擇問(wèn)題,造成首孔未能見(jiàn)礦的現(xiàn)象,此時(shí),就應(yīng)及時(shí)進(jìn)行井中物探,以判斷井旁或井底是否存在盲礦,從而避免與礦“擦肩而過(guò)”的遺憾,這種現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)外找礦實(shí)踐中時(shí)常發(fā)生。

2.3　物探“攻深找盲”方法組合

采用何種物探方法探測(cè)更為有效,主要決定于探測(cè)目標(biāo)的物性差異、埋深和形態(tài)等條件。因此,需要建立礦床的地質(zhì)—地球物理找礦模型[1-2],這是指導(dǎo)物探找礦方法部署的基本依據(jù)。

2.3.1直接找礦方法組合

根據(jù)本省金屬礦床的地質(zhì)—物性特點(diǎn),可歸納分為五類礦體—礦物組合(表1),但具體到某個(gè)礦床可能有多個(gè)類型的礦體(如銅山口以矽卡巖型銅礦為主,但同時(shí)也有斑巖型銅鉬礦)。 在實(shí)際勘查中應(yīng)采用何種方法組合,需要根據(jù)礦床的具體物性特點(diǎn)和其它條件綜合分析后才能選定。

2.3.2間接找礦方法組合

物探間接找礦時(shí)的目標(biāo)地質(zhì)體基本類型見(jiàn)表2。立體地質(zhì)填圖對(duì)象往往是多個(gè)地質(zhì)體的組合,實(shí)際勘查中,應(yīng)根據(jù)具體目標(biāo)地質(zhì)體的地質(zhì)—物性特征來(lái)選定—優(yōu)化方法組合。

間接找礦時(shí),物探的探測(cè)目標(biāo)地質(zhì)體可能有多種和多個(gè)。因此,具體采用何種方法組合,要根據(jù)具體地質(zhì)任務(wù)和目標(biāo)地質(zhì)體的物性規(guī)律決定。

表1　物探直接找礦方法組合表

表2　物探間接找礦方法組合表

3　湖北省深部找礦靶區(qū)圈定的幾點(diǎn)意見(jiàn)

湖北省銅鐵金等多金屬礦產(chǎn),多發(fā)現(xiàn)于長(zhǎng)江中下游成礦帶的鄂東南地區(qū)。該區(qū)歷經(jīng)六十多年的地質(zhì)、物化探找礦工作,工作程度甚高。近年來(lái),區(qū)內(nèi)開(kāi)展了一些整裝勘查項(xiàng)目,對(duì)該區(qū)著名的大型礦床進(jìn)行了探邊摸底,對(duì)與成礦密切相關(guān)的中酸性巖體也從第一空間到第二空間進(jìn)行了全方位的立體探查,但收效差強(qiáng)人意。如何尋找新的礦產(chǎn)地,圈定深部即“第二空間”找礦靶區(qū),盡快實(shí)現(xiàn)找礦突破,是擺在地質(zhì)科技人員面前的首要任務(wù)。解放思想,更新找礦理論,拓寬思路,轉(zhuǎn)換視角,選用有效工作程式,開(kāi)辟找礦新區(qū)實(shí)屬必要。

3.1　深部找礦物探工作程式

總結(jié)上述內(nèi)容可歸納得到如下深部找礦物探工作程式:

(1)全面收集、分析研究測(cè)區(qū)的地、物、化、遙資料,劃定深部找礦工作區(qū)范圍。

(2)投入中比例尺(1∶5萬(wàn)或1∶2.5萬(wàn))高精度重磁調(diào)查工作,研究工作區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征；按1 000 m×50 m～1 000 m×100 m的網(wǎng)度施測(cè)深部大地電磁測(cè)深掃面,進(jìn)行深部地質(zhì)填圖,劃定成礦有利區(qū)段—后續(xù)找礦普查區(qū)。

(3)在找礦普查區(qū)施測(cè)大比例尺的物化探找礦工作(以激電、高精度磁測(cè)、土壤或巖石地球化學(xué)測(cè)量為主),圈定找礦靶點(diǎn),提供工程驗(yàn)證。

(4)實(shí)施工程驗(yàn)證,配合以井中物探測(cè)量,在查明物探異常地質(zhì)屬性的同時(shí),探尋井旁側(cè)伏、下伏礦(化)地質(zhì)體。

(5)建立普查區(qū)地質(zhì)—物化探綜合找礦模型(式),總結(jié)找礦目標(biāo)物判別準(zhǔn)則,用以指導(dǎo)普查區(qū)找礦工作,獲取最佳找礦成效。

3.2　深部找礦工作選區(qū)

根據(jù)湖北省地質(zhì)構(gòu)造條件、成礦規(guī)律以及區(qū)域地球物理、地球化學(xué)特征,結(jié)合地質(zhì)、物化探工作程度等,筆者認(rèn)為,要圈定深部找礦靶區(qū),物探工作可以優(yōu)先從后列幾個(gè)區(qū)塊開(kāi)展工作。

3.2.1桐柏—大別成礦帶中東段

桐柏—大別地區(qū),是全國(guó)最新劃分的成礦帶,最近幾年,與湖北省相臨的省份在該成礦帶陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多處大中型礦床,展現(xiàn)該區(qū)良好的找礦前景,特別是安徽、河南境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的大型斑巖型鉬礦,是區(qū)內(nèi)最具特色的礦種。

據(jù)湖北省區(qū)域物化探資料,桐柏—大別地區(qū)湖北段有較好的重磁及化探組合異常,尤其是航磁異常反應(yīng)甚為醒目,它們反映、揭示了該地區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,是巖漿熱液型形成的有利區(qū)段。桐柏—大別地區(qū)是古老的變質(zhì)巖分布區(qū),航磁圖顯示存在多處性質(zhì)未明、幅值較高的局部磁異常,與華北板塊內(nèi)太古界地層中發(fā)現(xiàn)的大中型變質(zhì)型磁鐵礦引起的磁異常類似,推斷該地區(qū)太古界地層中可能存在含鐵石英巖建造,顯然該地區(qū)也是尋找變質(zhì)型磁鐵礦的有利區(qū)域。另外,該區(qū)也是揚(yáng)子板塊與大別—蘇魯?shù)貕K對(duì)沖的部位,地幔深源物質(zhì)有較好的上升通道,板塊拼接位置也是成礦有利部位。區(qū)內(nèi)主要礦種斑巖型鉬礦(即酸性巖體)具有弱磁、低密度的特點(diǎn)；變質(zhì)型磁鐵礦則具有高磁高密度的特點(diǎn),它們均與圍巖有較大的物性差異,具備應(yīng)用重磁調(diào)查手段解決地質(zhì)問(wèn)題的前提條件。

該區(qū)物探工作程度低,缺少系統(tǒng)的大比例尺地面物探工作。因此,在桐柏—大別地區(qū)開(kāi)展面積性的1∶5萬(wàn)高精度重磁調(diào)查,查明測(cè)區(qū)基本構(gòu)造格架,圈定含礦中酸性隱伏巖體、確定控礦斷裂構(gòu)造,評(píng)價(jià)局部磁異常地質(zhì)屬性,為開(kāi)展深部找礦提供靶區(qū)。主要礦種為鉬、銅、鐵、金。

3.2.2長(zhǎng)江中下游成礦帶西延地區(qū)

據(jù)長(zhǎng)江中下游航磁異常圖,在鄂東南六大巖體以西( 114°以西)地區(qū),沿長(zhǎng)江斷裂分布有條帶狀航磁異常,推斷為燕山期侵入的中酸性巖體引起。據(jù)此,物探推斷認(rèn)為長(zhǎng)江中下游成礦帶西端應(yīng)西挪至石首、監(jiān)利一帶[3]。石首桃花山等礦(化)點(diǎn)也佐證了物探認(rèn)識(shí),這無(wú)疑擴(kuò)大了湖北省沿長(zhǎng)江斷裂帶開(kāi)展深部找礦的空間。

由于114°以西屬厚覆蓋區(qū),巖體處于較深的隱伏狀態(tài),首先需要開(kāi)展系統(tǒng)性的基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查工作,比如開(kāi)展1∶5萬(wàn)重磁調(diào)查,查清隱伏巖體產(chǎn)狀及控礦構(gòu)造特征,為后續(xù)深部找礦工作提供工作依據(jù)。

3.2.3江漢盆地外圍淺覆蓋區(qū)

盆地外緣淺覆蓋區(qū),第四系覆蓋廣泛,地質(zhì)工作程度很低,基本屬于地質(zhì)找礦工作空白區(qū)。由于盆地外緣淺覆蓋區(qū)只有幾十米—百余米的覆蓋層,常規(guī)物探仍然可以發(fā)揮其找礦作用。因此,根據(jù)盆地外圍礦點(diǎn)分布情況,分析成礦地質(zhì)背景,進(jìn)行合理的類比、外推,選用有效的物探方法組合,應(yīng)該能取得較好的找礦效果。建議采用1∶5萬(wàn)或1∶2.5萬(wàn)高精度重磁調(diào)查,先查清盆地基底構(gòu)造特征；再配合傳統(tǒng)電法圈定盆地邊緣部位膏鹽等沉積型礦床。在有航磁異常的部位,則采用1∶1萬(wàn)重磁電組合手段尋找熱液型多金屬礦床。比如:在江漢盆地東北緣應(yīng)城淺覆蓋區(qū),是探尋膏鹽等沉積型礦床的有利區(qū)域；在石首—監(jiān)利淺覆蓋區(qū),是尋找高溫?zé)嵋盒玩u、銅等多金屬礦床的有利區(qū)域。

3.2.4鄂西北基性—超基性巖分布區(qū)

鄂西北竹山、竹溪一帶分布有大量侵入前志留系地層的基性—超基性巖,是尋找與基性—超基性侵入巖有關(guān)的巖漿分異型銅鐵鎳及鈦磁鐵礦(銀洞山式)床的有利地區(qū)?；浴郧秩霂r有較強(qiáng)的磁性和很大的密度值,與圍巖物性差異十分明顯,具備應(yīng)用重磁手段解決地質(zhì)問(wèn)題的前提條件。因此,在本區(qū)開(kāi)展1∶2.5萬(wàn)比例尺的重磁掃面工作,可圈定基性—超基性侵入巖的隱伏位置和產(chǎn)狀特征,后期再配合CSAMT、SIP等電磁方法可圈定礦化富集部位,提供找礦靶區(qū)(點(diǎn))。

3.2.5鄂西北南華系耀嶺河群基性火山巖地層分布區(qū)

鄂西北地區(qū),沿北西向地層走向分布有大量基性火山巖地層[4],與之相對(duì)應(yīng)的航磁異常信息明顯。其中南華系耀嶺河群是變火山巖型磁鐵礦(陳家埡式)產(chǎn)出的有利層位。但以前的找礦工作只局限地表,缺乏較系統(tǒng)的物探資料,應(yīng)該還有大量深埋礦體因地面磁異常信號(hào)弱,目前尚未被發(fā)現(xiàn)或被忽視。因此,在該地區(qū)布置較大比例尺的重磁調(diào)查,對(duì)變火山巖型磁鐵礦進(jìn)行勘查工作,預(yù)計(jì)會(huì)有新的、較大的找礦空間。

3.2.6利川侏羅系盆地區(qū)

福寶山盆地位于四川臺(tái)坳川東褶皺帶巴東—利川臺(tái)褶束東南的一個(gè)復(fù)式向斜內(nèi),該區(qū)古地理、古構(gòu)造條件優(yōu)越,是成鹽成鉀的有利地區(qū)。上世紀(jì)80年代,湖北省第二地質(zhì)大隊(duì)在利川福寶山盆地三疊系嘉陵江組地層通過(guò)鉆探打到鉀鹽礦,進(jìn)一步展示了其找鉀鹽礦的有利前景。囿于當(dāng)時(shí)深部找礦手段制約,至今在鉀鹽找礦上仍沒(méi)有突破。究其原因是鉀鹽為易溶礦物,成礦條件要求嚴(yán)格,在巖溶及斷裂構(gòu)造發(fā)育的石灰?guī)r地區(qū)更是難以存留。因此,在盆地區(qū)系統(tǒng)開(kāi)展面積性的較大比例尺重力調(diào)查工作,查清盆地基底構(gòu)造特征、巖溶發(fā)育情況及對(duì)成礦不利的斷裂構(gòu)造分布特征,應(yīng)是該地區(qū)尋找鉀鹽必須的前期工作。在后期找礦階段,采用勘探深度大、分辨率高的V8電測(cè)手段實(shí)施異常查證,為鉆探工程提供靶區(qū)。主要礦種鉀鹽、油氣。

以上六大找礦區(qū)塊,是根據(jù)湖北區(qū)域地球物理特征,結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)背景劃分的結(jié)果,也是以前物探找礦工作程度相對(duì)較低的地區(qū)。因此,在以上地區(qū)開(kāi)展相應(yīng)的物探工作,對(duì)于圈定深部找礦靶區(qū),實(shí)現(xiàn)找礦突破十分有利。

4　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)全國(guó)重要成礦帶最新劃分結(jié)果,湖北省地跨4個(gè)成礦區(qū)帶,顯示了該省優(yōu)越的成礦地質(zhì)背景。最近幾年,盡管在礦產(chǎn)調(diào)查方面開(kāi)展了大量的工作,但仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大的找礦突破,說(shuō)明在調(diào)查區(qū)的選擇和方法技術(shù)運(yùn)用上有待革新。要想突破找礦瓶頸,必須進(jìn)一步解放思想,拋棄陳舊的思維方式。對(duì)于傳統(tǒng)找礦思路認(rèn)為不太可能形成大礦且工作較為薄弱的地區(qū),應(yīng)給予高度關(guān)注；在盆地邊緣厚覆蓋區(qū)以前沒(méi)有進(jìn)行地質(zhì)填圖的地區(qū),應(yīng)開(kāi)展適當(dāng)比例尺的面積性物探工作；在非傳統(tǒng)礦種(比如稀土礦)物探找礦方法技術(shù)應(yīng)用上要加強(qiáng)研究?？傊?應(yīng)用物探手段開(kāi)展“攻深找盲”,較準(zhǔn)確地圈定“第二空間”找礦靶區(qū),是實(shí)現(xiàn)深部找礦突破的重要前提；根據(jù)目標(biāo)地質(zhì)體的物性特征,合理、有效地運(yùn)用物探方法組合,是決定找礦成敗的關(guān)鍵。

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