郭家溝大型隱伏鉛鋅礦床的發(fā)現(xiàn)與意義

王孝國，楊悟平，謝建軍，邊祥會(huì)，席振銖，龍 霞

(1.甘肅金徽礦業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅徽縣 742300;2.湖南五維地質(zhì)科技有限公司，湖南長沙 410205;3.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長沙 410083)

1 礦床發(fā)現(xiàn)回顧

郭家溝鉛鋅礦區(qū)位于甘肅省徽縣柳林鎮(zhèn)，礦床位于西成鉛鋅礦帶(田)的東段，屬于洛壩鉛鋅礦床的東延，在地表無任何礦化顯示。從2002年至2011年歷時(shí)約十年時(shí)間，找礦過程可謂艱難。2002年在區(qū)內(nèi)開展了1∶1萬激電面積性測量，圈出了1#，2#兩個(gè)激電異常(圖1)，2003年對(duì)1#激電異常進(jìn)行了深部鉆探工程驗(yàn)證，施工鉆孔1個(gè)，孔深311.2 m，在孔深275.6 m至300.45 m見到斷層破碎帶，巖性為碳質(zhì)千枚巖，證實(shí)異常由碳質(zhì)千枚巖和斷層破碎帶所引起;2005年對(duì)2#激電異常進(jìn)行加密測量控制和追索，最終圈定一個(gè)長500 m、寬100 m左右，走向近東西的激電異常。同時(shí)在該異常中心布置了2個(gè)激電測深，解釋埋深450 m以下有高視極化率，初步推測該異?？赡転殂U鋅礦體所引起①。2007年在郭家溝東部的江口后溝布置了4條音頻大地電磁測深(AMT)剖面。試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為AMT對(duì)區(qū)分地層巖性及褶皺形態(tài)斷裂構(gòu)造是行之有效的;2008年以2#激電異常為中心，布置8條AMT剖面，面積0.6 km2，解釋測量結(jié)果認(rèn)為:基本以電阻率以240Ω·m為界，上部小于 240Ω·m的地層為D2a2－2b絹云千枚巖，下部大于240Ω·m的地層為D2a2－2a層的碳酸鹽巖，并反演和三維解釋出D2a2－2a碳酸鹽巖地層頂板，首次展示出了郭家溝鉛鋅礦的褶皺構(gòu)造形態(tài);2010年經(jīng)過對(duì)洛壩鉛鋅礦區(qū)鉛鋅礦體賦存的沉積環(huán)境、控礦構(gòu)造及具體的礦體賦存空間和含礦巖性的分析對(duì)比研究，再結(jié)合激電異常特征和AMT反演的D2a2－2a碳酸鹽巖地層頂板特征和褶皺構(gòu)造特征，選擇成礦最有利地段進(jìn)行布鉆驗(yàn)證，見礦效果較好。到目前為止，基本查明郭家溝鉛鋅礦床為一大型礦床。該區(qū)成礦條件較好，找礦遠(yuǎn)景有望繼續(xù)擴(kuò)大礦床規(guī)模。郭家溝鉛鋅礦發(fā)現(xiàn)的礦體均為隱伏礦體，埋深一般都超過300 m，基本查明了隱伏的控礦褶皺構(gòu)造形態(tài)及礦體賦存部位和含礦巖性;基本查明礦體數(shù)量、形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀和品位變化規(guī)律。郭家溝隱伏鉛鋅礦床的發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)了在西成鉛鋅礦成礦帶上尋找隱伏礦體的信心，有利于拓展西成鉛鋅礦成礦帶找礦前景。

圖1 郭家溝礦區(qū)地質(zhì)圖①Fig.1 Geological map of the Guojiagou ore district①

2 含礦地層與巖性

郭家溝鉛鋅礦床地處秦嶺褶皺系海西褶皺帶的東段，即西成鉛鋅礦帶(田)的東段，屬洛壩鉛鋅礦區(qū)的東延部位(李英等，1991;朱弟成等，2003;孫礦生等，2005;祝新友等，2005)。礦區(qū)內(nèi)主要出露地層為中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝上層(D2a2－2)的上部層位。參照洛壩鉛鋅礦區(qū)的含礦地層特征，將該地層分為 D2a2－2a和 D2a2－2b，礦區(qū)地表主要出露 D2a2－2b地層，為一套淺海－海相沉積的細(xì)碎屑夾碳酸鹽巖建造，巖性主要有薄層灰?guī)r、葉片狀泥質(zhì)粉晶灰?guī)r、絹云綠泥千枚巖及少量砂巖、炭質(zhì)千枚巖。期間夾有厚層硅化灰?guī)r透鏡體，為賦礦巖石，富集時(shí)形成礦體;D2a2－2a分布在礦區(qū)標(biāo)高670 m以下，為一套島鏈后沉積的碳酸鹽夾細(xì)碎屑巖建造。巖性主要有厚層微晶灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r和硅質(zhì)巖，局部與絹云千枚巖互層，兩者呈整合接觸。千枚巖與灰?guī)r接觸帶的硅化灰?guī)r一側(cè)是賦礦的主要部位(圖2)。

3 控礦構(gòu)造

(1)郭家溝鉛鋅礦床屬于沉積－改造型(熱水噴流沉積)礦床(中國礦床發(fā)現(xiàn)史，1996;孫省利等，2000;孫省利等，2002;陳光，2002;齊文等，2005;祝新友等，2005;鄧海軍等，2010;王寶華等，2010)，成礦特征和礦石類型與洛壩礦區(qū)完全一致，屬于洛壩礦床的東延部分。礦體成群呈近東西向沿原斷陷海槽展布，中泥盆世同生長大斷裂及其所控制的沉積相是成礦的基礎(chǔ)。

圖2 郭家溝6線剖面圖Fig.2 Geological profile along the prospecting line No.6 in the Guojiagou ore district

(2)黃渚關(guān)和人士山－江洛大斷裂所控制的秦嶺海槽期間的下陷盆地決定了當(dāng)時(shí)的礦床沉積相特征。盆地中的淺海相生物礁灘相含炭碳酸鹽巖沉積反應(yīng)出還原和半還原的封閉和半封閉的沉積環(huán)境，是控制礦床的初始環(huán)境(王集磊等，1996;王靖華等，2002;王峰等，2004;Ma et al.，2004;林麗等，2006;Zhu et al.，2008)。期間沉積的含炭較高的生物灰?guī)r(礁灰?guī)r)、黑色－灰色硅化灰?guī)r初始含鉛鋅元素較高，為成礦提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

(3)礦床的分布受局部褶皺構(gòu)造控制(祝新友等，2006)，控制郭家溝鉛鋅礦分布的隱覆寬緩短軸背斜應(yīng)屬于洛壩Ⅲ級(jí)背斜在走向上出現(xiàn)的又一個(gè)局部受力后的隆起。以洛壩Ⅲ級(jí)背斜中間隆起，向東西兩端側(cè)伏的特征，該背斜軸在走向上應(yīng)為波浪起伏，形成一系列呈東西走向的小的寬緩短軸背斜，是今后的找礦方向。

探礦工程控制的郭家溝隱伏寬緩短軸背斜位于洛壩Ⅲ級(jí)背斜以東1.5 km處。目前控制背斜長度大于3 km，背斜短軸走向100°～110°左右，具有中間寬緩，兩端緊宿，并向東西兩端側(cè)伏的特征。背斜中間北翼傾角20°，南翼傾角31°;西端北翼傾角60°，南翼傾角 55°;東端北翼傾角 40°，南翼傾角48°。礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦體嚴(yán)格受背斜軸部控制，礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出(見圖2)

4 地球物理特征

4.1 激電異常特征

4.1.1 1#激電異常特征

異常走向近東西，長度900 m，寬度100～300 m，呈橢圓形態(tài)，視極化率最大值為7.86%，并對(duì)應(yīng)有很低的視電阻率異常，最小值為60.24Ω·m。

在1#激電異常區(qū)的中心部位，布置了一條偶極測深剖面，隨著測深深度的加大，底部有ηs高值出現(xiàn)，在深度100～350 m處，異常最高值達(dá)21%，當(dāng)時(shí)推測深部有隱伏礦體存在。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，鉆孔深度311.20 m，鉆孔中巖石均是炭質(zhì)千枚巖夾薄層泥質(zhì)及砂質(zhì)灰?guī)r，鉆孔深部的275.60～300.45 m為斷層破碎帶，此斷層破碎帶位置與激電測深成果完全一致，說明1#號(hào)激電異常屬于炭質(zhì)巖石與斷層破碎帶的組合異常。

4.1.2 2#激電異常特征

異常長度500 m，寬度100 m，異常走向近東西向，視極化率最大值為10.98%，在異常中心布置激電測深，解釋異常體埋藏深度在300～720 m之間，從60 m深度開始，ηs值逐漸增大，到400 m深度達(dá)到飽和值，且ηs和ρs值同步增長，同步縮小，二者呈相關(guān)關(guān)系，推測異常由鉛鋅礦體引起。

4.2 音頻大地電磁測深(AMT)

4.2.1 地層劃分

在郭家溝測區(qū)布置了8條音頻大地電磁剖面測量工作，采用的儀器是EH－4電導(dǎo)率成像儀，從測量成果看，自地表以下約500 m深度各個(gè)剖面都是低阻特征，電阻率基本小于180Ω·m，結(jié)合地表地質(zhì)資料推測是泥盆紀(jì)中統(tǒng)安家岔組焦溝層(D2a2－2)千枚巖，可見千枚巖焦溝層在郭家溝測區(qū)較厚;另外，在大面積的低阻層中有局部電阻率大于180Ω·m的透鏡體，結(jié)合地質(zhì)資料，推測其為透鏡體灰?guī)r。在低阻層下伏高阻層，其電阻率大于240Ω·m，推測其為泥盆紀(jì)中統(tǒng)厚層碳酸鹽和石英巖，根據(jù)電性變化規(guī)律特征，基本上以240Ω·m為泥盆紀(jì)中統(tǒng)千枚巖與碳酸巖上下地層的分界線(見圖3)。

圖3 郭家溝測區(qū)泥盆系中統(tǒng)厚層碳酸巖頂板示意圖(根據(jù)AMT電阻率值推測而得)Fig.3 Roof of the thick middle Devonian carbonatite in the Guojiagou ore district(inferred by AMT resistivity)

4.2.2 推測背斜褶皺

根據(jù)上述地層劃分原則，泥盆紀(jì)中統(tǒng)安家岔組焦溝層(D2a2－2)千枚巖(P)和厚層碳酸鹽(Ls)基本是以240Ω·m為界。厚層碳酸鹽頂板(Ls)展示了褶皺構(gòu)造的存在和產(chǎn)狀。從立體圖中(圖3)都可以看出有南北兩個(gè)背斜，都是近東西走向，南部背斜軸部在120號(hào)點(diǎn)附近，北部背斜在170號(hào)點(diǎn)附近，背斜核部向西側(cè)伏，北部背斜比南部背斜核部隆起高。北部背斜位置與工程控制(的背斜位置基本相似，略有位移。

5 找礦標(biāo)志

(1)含礦地層及其巖性組合特征是礦區(qū)及外圍的最重要的找礦標(biāo)志。因郭家溝礦區(qū)的主要礦體集中分布在中泥盆統(tǒng)安家岔組焦溝層(D2a2－2b)的千枚巖與D2a2－2a厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、硅化灰?guī)r接觸帶的硅化灰?guī)r一側(cè)(圖3中ZK6－1～ZK6－5為控制鉆孔)。

(2)區(qū)域性的東西向大斷裂為控制泥盆系含礦層沉積的同生斷裂，它控制著含礦層位的沉積環(huán)境與展布空間。郭家溝礦區(qū)含礦帶地層就挾持于F1與F5斷裂之間，形成一個(gè)呈東西向展布的舌狀地質(zhì)構(gòu)造體，是尋找本類型鉛鋅礦的直接標(biāo)志。

(3)該礦區(qū)賦礦為硅化灰?guī)r，礦石為含方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等硫化物的硅質(zhì)巖石，具高電阻率、高激化率地球物理特征。只要在含礦地層內(nèi)圈出激電異常，視極化率ηs大于3%和視電阻率ρs大于280Ω·m，就可推測是鉛鋅礦化引起的礦致異常。

(4)礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)與控制的鉛鋅礦體均為盲礦體，埋深均在350 m以下，礦體受一定地層巖性和構(gòu)造形態(tài)控制，產(chǎn)狀較緩，含礦地層、控礦構(gòu)造均為隱伏地質(zhì)體，地表無任何跡象表露。AMT法推測成礦帶隱伏含礦地層頂板特征和隱伏構(gòu)造形態(tài)，雖在位置和深度上有一定的差異，但仍不失為本區(qū)重要的間接找礦標(biāo)志。

(5)與鉛鋅礦化有關(guān)的圍巖蝕變有硅化、鐵白云石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化(網(wǎng)脈狀)、碎裂角礫巖等，在含礦地層及鉆孔中見到上述蝕變，是接近礦體的重要標(biāo)志。

6 隱伏礦床發(fā)現(xiàn)意義

(1)郭家溝隱伏鉛鋅礦床的發(fā)現(xiàn)拓展了該區(qū)找礦空間。在已知礦床沿走向上有已知含礦層位存在的地段，經(jīng)過認(rèn)真研究分析對(duì)比，在沉積盆地存在或已知礦床含礦盆地的延伸帶上是今后的主要找礦方向。郭家溝鉛鋅礦床今后應(yīng)在已知的隱伏控礦背斜沿走向向東進(jìn)行找礦，有可能取得更大突破。

(2)郭家溝隱伏鉛鋅礦床的發(fā)現(xiàn)證明選用合適的物探方法是探測深部隱伏礦床的關(guān)鍵，盡管音頻大地電磁測深法不能實(shí)現(xiàn)直接找礦的目的，但是可以確定深部標(biāo)志性地層層位以及控礦構(gòu)造形態(tài)，結(jié)合地質(zhì)、化探、激電等其它方法手段實(shí)現(xiàn)找礦目的。

(3)郭家溝隱伏鉛鋅礦床的發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)了該區(qū)找礦信心。通過郭家溝隱伏鉛鋅礦床的勘查經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，在已知成礦帶上和已知礦床的走向上，分析地質(zhì)成礦環(huán)境，確定找礦靶區(qū)，使用音頻大地電磁測深法研究深部含礦層位、控礦構(gòu)造形態(tài)的地球物理特征，大膽進(jìn)行工程驗(yàn)證，才有望在該成礦帶上尋找隱伏礦床。

致謝 本文在寫作過程中得到了張仲禮高級(jí)工程師的指導(dǎo)，在此深表謝意。

［注釋］

① 王孝國，楊悟平，謝建軍，席振銖.2011.甘肅省徽縣郭家溝鉛鋅礦詳查報(bào)告［R］.

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