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    廣西鐘山縣珊瑚鎢錫礦綜合地球物理方法勘查

    2016-10-24 07:10:42黃理善敬榮中王建超曾高福
    工程地球物理學(xué)報(bào) 2016年3期
    關(guān)鍵詞:錫礦礦脈珊瑚

    黃理善,敬榮中,曾 暉,王建超,曾高福,裴 超,曹 軍

    (中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司,廣西 桂林 541004)

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    廣西鐘山縣珊瑚鎢錫礦綜合地球物理方法勘查

    黃理善,敬榮中,曾暉,王建超,曾高福,裴超,曹軍

    (中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司,廣西 桂林 541004)

    為了解決處于資源危機(jī)的廣西珊瑚鎢錫礦深部、邊部找礦問題,擴(kuò)大礦山資源量,在長營嶺主采區(qū)及外圍重磁異常區(qū)開展重力補(bǔ)測、地面高精度磁測和可控源音頻大地電磁測深(CSAMT)工作,結(jié)合地質(zhì)、物探成果,建立該地區(qū)鎢錫礦床綜合地球物理找礦模式,圈定了礦化蝕變帶范圍,對(duì)含礦、控礦斷裂構(gòu)造帶的分布及延深、深部花崗巖分布范圍及埋深進(jìn)行了預(yù)測。地球物理工作結(jié)果表明,長營嶺主采區(qū)深部及北東、南西方向仍存在較大找礦空間,該地球物理方法組合可以應(yīng)用于此類型的鎢錫礦找礦工作。

    珊瑚鎢錫礦;綜合地球物理;重力;高精度磁測;CSAMT法

    1 引 言

    就地球物理方法找金屬礦而言,一種方法往往只能解決一個(gè)或有限的地質(zhì)問題,而綜合運(yùn)用多種地球物理方法能獲得更多的信息,多種方法互相印證、補(bǔ)充,能解決多個(gè)地質(zhì)問題,是目前老礦山深部、邊部找礦常用且有十分有效的技術(shù)手段。郝天珧等、于昌明等綜合采用高精度磁力、微重力、激發(fā)極化及CSAMT方法,建立了百里店地區(qū)低磁、高密度、高極化率、低電阻率的綜合地球物理找礦模式,給出了研究與預(yù)測結(jié)果,取得了較好的找礦效果[1,2]。彭朝暉等應(yīng)用高精度磁法、電阻率剖面法、激發(fā)化法等常規(guī)地球物理勘查方法對(duì)冀東地區(qū)太古宙沉積變質(zhì)鐵礦采空區(qū)進(jìn)行綜合研究,建立了采空區(qū)有效的地球物理勘查組合模型,總結(jié)了不同地質(zhì)環(huán)境下各種地球物理方法在該采空區(qū)勘探中的適用性和有效性[3]。龔強(qiáng)等綜合利用CSAMT法和激電測深在犀牛山銅鉬多金屬礦勘察中劃分巖性及其礦化強(qiáng)度[4]。柳建新等、陳長敬等、張兆芳等、何進(jìn)等、何俊飛等、陸桂福等,利用綜合地球物理方法進(jìn)行了地?zé)釡厝?、隱伏斷裂、煤田采空區(qū)和金屬礦產(chǎn)的勘查,取得了顯著的勘探效果[5-10]。

    2007年全國危機(jī)礦山接替資源勘查項(xiàng)目啟動(dòng),在廣西珊瑚鎢錫礦區(qū)使用了重力、磁法及CSAMT法,利用地面重力測量尋找采礦區(qū)外圍巖體賦存位置,地面高精度磁測圈定礦區(qū)礦化蝕變范圍,用CSAMT法查明含礦、控礦斷裂構(gòu)造帶(礦脈組)的分布及延深,預(yù)測定位隱伏含礦構(gòu)造(盲礦體)等。在地球物理工作結(jié)果基礎(chǔ)上,根據(jù)礦區(qū)較成熟的成礦模式,建立了礦區(qū)綜合地球物理找礦模型,對(duì)采礦區(qū)深部及外圍進(jìn)行綜合地球物理方法找礦預(yù)測。

    2 成礦地質(zhì)背景

    廣西珊瑚鎢錫礦位于桂東北富賀鐘(富川縣、賀州市和鐘山縣)鎢錫成礦區(qū)之中部,富(川)—賀(縣)—鐘(山)地區(qū)地處我國著名的南嶺東西向成礦帶中段,成礦地質(zhì)條件良好。礦區(qū)出露地層除第四系外,全部為泥盆紀(jì)地層。巖性主要有含礫砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、石英砂巖、頁狀砂巖、白云巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r及鐵質(zhì)砂巖等,鎢錫礦體賦存在泥盆系中統(tǒng)和下統(tǒng)中。

    礦區(qū)自西向東以北東向的筆架山斷裂(F3)和石灰山斷裂(F1)為界劃分為三個(gè)構(gòu)造帶:

    ①西部東西向褶皺帶位于筆架山斷裂以西,葫蘆嶺至鹽田嶺一帶,構(gòu)造以葫蘆嶺為中心,構(gòu)成了一個(gè)以東西向短軸背斜為骨干,并伴有與之有成因聯(lián)系的、配套的東西向和南北向斷裂構(gòu)造,在兩組斷裂交匯處是巖體和鎢、錫礦化發(fā)育部位。

    ②中部北東向擠壓帶位于筆架山斷裂和石灰山斷裂之間的狹長地帶。該構(gòu)造帶以斷裂為主,褶皺規(guī)模較小,主要構(gòu)造線方向?yàn)镹NE向,其次為北西向斷裂,兩組構(gòu)造交叉發(fā)育,構(gòu)成菱形格狀構(gòu)造體系。該帶構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度大,期次多,與成礦關(guān)系密切,珊瑚鎢錫礦床位于其中。

    ③東區(qū)位于礦區(qū)東側(cè)石灰山斷裂以東,主要發(fā)育一系列軸向近南北向背斜和向斜,并伴有與之有成因聯(lián)系的近南北向壓性縱斷裂和近東西向張(剪)性橫斷裂及NE和NW向斜斷裂。該構(gòu)造區(qū)地表尚未發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)鎢錫礦化,僅偶見含方鉛礦石英小脈。

    礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖僅有鹽田嶺花崗巖巖株,珊瑚(長營嶺)礦區(qū)內(nèi)盡管未見花崗巖體分布,然而根據(jù)礦區(qū)地表已發(fā)現(xiàn)含鎢長石脈,應(yīng)是深部隱伏花崗巖派生產(chǎn)物。

    3 地質(zhì)—地球物理找礦模式

    3.1礦體特征

    珊瑚鎢錫礦是一個(gè)大型的氣化高溫鎢錫石英脈型礦床,礦脈組位于長營嶺東坡山麓地帶砂、頁巖與灰?guī)r接觸線附近的巖溶凹地中,礦床上部賦存于中泥盆統(tǒng)東崗嶺組灰?guī)r和郁江組砂、頁巖內(nèi),下部延深至那高嶺組頁巖和蓮花山組砂、頁巖中。礦脈充填于走向北北東,傾向南東和北西的剪切裂隙中,礦帶延長2 500m,寬600~1 000m,延深達(dá)900m以上,全區(qū)共有鎢錫石英脈700多條,其中工業(yè)礦脈200條,屬大脈型。脈幅一般0.1~0.8m,最大6.14m,工業(yè)礦脈平均脈幅0.42m。平均品位WO3為1.131%、Sn為0.465%。礦體總體形態(tài)較為規(guī)則和穩(wěn)定,在空間上主要呈平行密集排列和側(cè)幕狀分布兩種形式,如圖1所示。

    3.2巖礦石物性參數(shù)特征

    礦區(qū)巖石及礦石物性參數(shù)見表1,其特點(diǎn)可概括為如下幾點(diǎn):

    圖1 珊瑚礦田隱伏花崗巖體、導(dǎo)礦構(gòu)造與礦床空間分布關(guān)系示意圖Fig.1 The relationship diagram of coral mine field buried granite body, ore structure and deposit distribution

    1)鎢錫石英脈礦石磁化強(qiáng)度和磁化率大于礦田范圍內(nèi)任何巖石,因此,強(qiáng)磁異常是礦化的標(biāo)志。

    2)鹽田嶺花崗巖具有中等電阻率、低極化率、低密度及微弱磁性的特征,其電阻率范圍一般為1 600~3 600Ω·m。

    3)脈旁蝕變礦化圍巖具有低電阻率、高極化率及中等磁性的特征。一般來說,其電阻率<1 000Ω·m,極化率>30%,磁化強(qiáng)度約(500~3 000)×10-3A·m-1。

    4)無蝕變礦化的正常巖石具有高電阻、低極化率及微磁性的特征。一般來說,其電阻率>2 000Ω·m,極化率<1%,磁化強(qiáng)度約為10×10-3A·m-1。

    綜上所述,應(yīng)用重、磁和電(磁)方法在珊瑚礦區(qū)找礦具有較好的物性基礎(chǔ)。

    表1 珊瑚礦區(qū)巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)

    備注:①電阻率、極化率數(shù)據(jù)引自2011年《廣西鐘山縣珊瑚鎢錫礦接替資源勘查物探專題成果報(bào)告》,極化率測試參數(shù),延時(shí)240ms,采樣寬度40ms;②磁化率、密度參數(shù)數(shù)據(jù)引自王玉梅《珊瑚鎢錫礦田重磁異常特征及成礦預(yù)測報(bào)告》③κ為磁化率,Jr為剩余磁化強(qiáng)度,M為磁化強(qiáng)度;n為1~9的正整數(shù);

    3.3地質(zhì)—地球物理異常模式

    中酸性巖漿活動(dòng)及隱伏巖體的存在,是珊瑚鎢錫礦床形成的主要成礦地質(zhì)條件,鎢錫礦化主要受到北北東向、北西向的斷裂構(gòu)造體系控制,礦脈多產(chǎn)于北北東向斷裂帶中,平面上成群成帶平行排列,其地質(zhì)—地球物理綜合異常模式如下(圖2)。

    1)地質(zhì)標(biāo)志:有隱伏巖體局部凸起、斷裂構(gòu)造跡象、礦化細(xì)脈帶或礦化蝕變等。

    2)地球物理標(biāo)志:

    ①本區(qū)重力異常主要受隱伏中酸性巖體界面的起伏影響,并與泥盆系蓋層的厚薄有關(guān);隱伏中酸性巖體凸起引起局部重力低異常,泥盆系沉積蓋層加厚引起局部重力高異常;有一定規(guī)模的礦化蝕變體、礦體(高密度)也可能引起局部重力高異常。

    ②在隱伏花崗巖體上部一定距離內(nèi)的熱變質(zhì)巖石,分布于有利于磁性物質(zhì)(磁鐵礦、磁黃鐵礦等)形成的溫度圈內(nèi),形成了一個(gè)磁性殼層,而由斷裂和裂隙構(gòu)造控制的蝕變礦化磁性體呈脈狀疊加在變質(zhì)磁性巖層之上,形成測區(qū)的疊加磁異常,如圖2(b)所示。

    圖2 珊瑚鎢錫礦床綜合模型及不同剝蝕水平的地球物理標(biāo)志Fig.2 Coral tungsten tin deposit collective model and different erosion levels of the geophysical signs

    ③反映控礦、容礦斷裂構(gòu)造帶的CSAMT低阻異常,如圖2(c)所示。

    各類物性體在空間分布上處于不同組合時(shí),其地質(zhì)、地球物理標(biāo)志也會(huì)改變。圖2(a)分別給出了不同剝蝕水平面上的地球物理異常模式,A-A′為剝蝕出露水平,B-B′為隱伏水平。

    4 綜合地球物理探測結(jié)果

    4.1采礦區(qū)外圍重力探測

    重力測量在主采區(qū)以南黃花村地區(qū)進(jìn)行,主要局部重力異常共有27個(gè)(圖3),主要為北西向、北東向條帶狀及短軸狀異常;異常面積小,一般在1km2左右,幅值普遍較低,一般在(0.3~-1.0)×10-5m/s2。

    根據(jù)地質(zhì)、物性資料綜合分析,引起重力異常的地質(zhì)體大約有4類:

    ①可能為礦化蝕變體引起的重力高如(G19、G20、G8、G22);

    ②可能為地層中灰?guī)r、白云巖等高密度體引起重力高如(G1、G2、G5、G9、G11、G23、G18、G26);

    ③可能為花崗巖體凸起引起的重力低(G3、G4、G5、G6、G7、G14、G15、G16、G24、G25);

    ④可能為斷裂構(gòu)造破碎帶造成巖石破解、風(fēng)化等引起重力低(G10、G17、G27)。

    按珊瑚礦區(qū)成礦模型識(shí)別,①類礦化蝕變體引起的重力高(G8、G19、G20、G22)屬于重力低背景上的局部重力高,其規(guī)模較大。異常區(qū)帶對(duì)應(yīng)有推斷斷裂通過、交匯,異常為礦化蝕變體引起的概率較高。

    4.2高精度磁測

    圖4為礦區(qū)化極ΔT磁異常平面等值線圖,磁異常較好地反映了礦區(qū)的礦化范圍,可劃分為M1、M2、M3、M4、M5和M6異常區(qū)。礦脈主要分布于M1、M2、M3和M4磁異常東側(cè),以及M5異常的負(fù)異常區(qū),與礦脈集中地段相對(duì)應(yīng)的是呈北東向展布的局部相對(duì)高值異常帶。受熱變質(zhì)作用而具有一定磁性的地層巖石引起異常一般范圍較大,而與礦脈有關(guān)的局部異常具有尖峰狀,兩者有明顯區(qū)別。在M1、M2、M3、M4和M5大片異常中,同時(shí)疊加有少量的鎢錫石英礦脈所引起的高值異常。從磁異常分布和礦脈分布的規(guī)律來看,在ΔT正異常梯度帶、正負(fù)過渡帶和相對(duì)負(fù)異常區(qū)是找鎢錫礦的有利位置。高精度磁測在圈定該類型的礦化蝕變帶具有較好的效果[11]。

    4.3CSAMT探測

    CSAMT法的地質(zhì)解釋主要是以巖石物性差異、地面地質(zhì)、鉆孔資料和區(qū)域構(gòu)造等為依據(jù)[12-14]。礦區(qū)內(nèi)脈旁強(qiáng)蝕變礦化巖石具有低電阻率、高極化率的特征,而無蝕變的巖石或熱變質(zhì)弱蝕變巖石具有中等電阻率、低極化率的特征;含水?dāng)鄬踊蚱扑閹Ь哂械妥璧奶卣?;鹽田嶺花崗巖具有中等電阻率高極化率特征,電阻率范圍一般為1 600~3 600Ω·m。珊瑚鎢錫礦床屬于典型的高溫氣化熱液鎢錫石英脈型礦床,其成礦方式以充填作用為主,根據(jù)珊瑚礦田隱伏花崗巖體、導(dǎo)礦構(gòu)造與礦床空間的分布關(guān)系(圖1),建立了礦區(qū)剖面地球物理電性模型(圖2(c))。地電模型可大致分為4層,從地表往下:第一層為低阻層,電阻率10~100Ω·m,厚10~100m,主要為浮土覆蓋層;第二層為高阻層,電阻率1 000~4 000Ω·m,厚約400m,主要為無蝕變圍巖;第三層為中低阻層,局部有近似直立帶狀低阻異常,電阻率范圍為10~500Ω·m,主要反映熱蝕變巖層、斷層及脈旁強(qiáng)蝕變礦化巖石等;第四層為高阻層,電阻率2 000Ω·m以上,為深部巖體?;谏鲜龅牡V區(qū)地電模型,結(jié)合成礦規(guī)律、構(gòu)造信息及鉆探結(jié)果等,進(jìn)行礦區(qū)CSAMT法資料的地質(zhì)推斷解釋。

    圖3 珊瑚礦區(qū)黃花村測區(qū)局部重力異常等值線(單位:10-5 m/s2)Fig.3 Local gravity anomaly mapin Huanghua survey of Shanhu mining area

    圖4 珊瑚礦區(qū)化極ΔT磁異常平面等值線(單位:nT)Fig.4 ΔT RTP magnetic anomaly plane contour map in Shanhu mining area

    圖5 珊瑚礦區(qū)11線CSAMT電阻率二維反演和推斷與地質(zhì)勘探對(duì)比Fig.5 The 11th line comparison of 2D resistivity inversion result and geological prospecting in coral mining area

    4.4測區(qū)物探綜合異常

    高精度磁測圈出了蝕變帶范圍,圈定了6處磁異常區(qū),估算了各細(xì)節(jié)場源的似深度及磁性源的性質(zhì)。值得指出的是,四階細(xì)節(jié)場源似深度為1 200m,反映的是較大范圍熱變質(zhì)的層狀磁性層所引起的異常,該層狀磁性體與CSAMT反映的深部層狀低阻異常有一定的聯(lián)系。

    CSAMT圈定20處低阻異常:①條帶狀低阻異常14處,其中NE走向、傾向SE、規(guī)模大的D4、D8異常長達(dá)1 000~2 000m,最大延深可達(dá)標(biāo)高-800m,D6異常長300m,已證實(shí)這3處異常反映了鎢錫礦(化)體的空間展布特征,且與磁測推斷結(jié)果相對(duì)應(yīng),與已知地質(zhì)資料有較好的吻合,其余推斷為礦(化)異常;②中深部似層狀—層狀低阻異常4處,其中D16異常東西寬800m、南北長已控制500m、標(biāo)高-200~-800m、向NW傾斜,規(guī)模較大;③深部層狀低阻異常2處,均為出現(xiàn)在標(biāo)高-600~-1 300m的異常,D17異常長寬均在800m以上。②、③類異常推測為硫化物富集帶和礦(化)異常。

    圖6 珊瑚礦區(qū)物探綜合異常Fig.6 Integrated geophysical anomaly map in coral mining area

    4.5工程驗(yàn)證

    11線施工2個(gè)鉆孔,均為坑內(nèi)鉆,如圖5(a)所示。ZK11-①傾向297°,傾角77°,位于坑內(nèi)標(biāo)高41.04m。在進(jìn)尺約10~220m(標(biāo)高31.3~-173.3m),見到Ⅱ礦脈組,Ⅱ礦脈組區(qū)共含石英脈礦脈18條,沿鉆孔分布比較均勻,脈體真厚大于1m的有3條,0.5~1m的有6條,0.3~0.5m的有9條;在進(jìn)尺120~130m(標(biāo)高-75.9~-85.6m)范圍內(nèi)礦脈更集中且厚大,共見3條脈,單脈真厚達(dá)3.94m,礦脈含礦性較好,同時(shí)圍巖礦化蝕變較強(qiáng),黃鐵礦化、 硅化、螢石化極普遍。

    ZK11-②傾向297°,傾角78°,位于坑內(nèi)標(biāo)高78.94m。在進(jìn)尺63m(標(biāo)高17.3m)開始見到礦化石英脈,63~360m(標(biāo)高17.3~273.2m)范圍,共見到大小石英脈四十多條,沿鉆孔分布比較均勻,其中夠工業(yè)品位的含礦石英脈有10條,另外夠邊界品位的還有5條。脈幅大多在0.2~0.6m之間,最大為0.99m。

    綜合分析認(rèn)為,測線深部仍具有較大找礦空間。

    5 結(jié) 論

    1)利用重力和高精度磁測快速圈定了礦區(qū)隱伏巖體的賦存部位及礦化蝕變范圍,縮小了找礦范圍,確定了找礦靶區(qū)。CSAMT探測查明了斷裂構(gòu)造帶的深部情況,低阻異常最大延深至標(biāo)高-900m,在礦區(qū)深部找礦仍具有一定空間。深源磁場反映的磁性殼層、非炭質(zhì)巖層干擾的CSAMT深部似層狀和層狀低阻異常、推斷的隱伏花崗巖體局部凸起,是該區(qū)新的重要找礦信息,若經(jīng)查證,深部找礦則有望取得重要突破。

    2)重力和高精度磁測用于圈定隱伏巖體具有快捷、準(zhǔn)確的特點(diǎn),CSAMT法對(duì)含礦、控礦構(gòu)造反應(yīng)靈敏,重力、高精度磁測和CSAMT方法組合在珊瑚礦區(qū)的地球物理找礦工作中取得了一定的成效,所總結(jié)的預(yù)測定位含鎢錫礦斷裂構(gòu)造的綜合地球物理方法組合和找礦模式,能應(yīng)用于本礦區(qū)深邊部及外圍新一輪找礦工作,也能應(yīng)用于成礦類型相似礦區(qū)的礦產(chǎn)資源預(yù)測工作。

    致謝對(duì)參與本項(xiàng)目的中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司全體物探工作人員及項(xiàng)目評(píng)審專家黃啟勛教授表示衷心感謝。

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    The Application of Integrated Geophysical Methods to Tungsten Tin Mine Prospecting in Zhongshan Shanhui

    Huang Lishan,Jing Rongzhong,Zeng Hui,Wang Jianchao,Zeng Gaofu,Pei Chao,Cao Jun

    (China Nonferrous Metal (GuiLin) Geology And Mining Co.Ltd., Guilin Guangxi 541004, China)

    TosolvetheproblemofcoraltungstentinoredeepprospectinginZhongshan,Guangxiandexpandtheminingresourcesintheprospectingproject,theworkofgravity,high-precisionmagneticsurveyandcontrolledsourceaudio-frequencymagnetotelluric(CSAMT)havebeenadoptedinthemainminingareainChangyinghill,thenintegratedgeophysicalprospectingmodeloftungstentinorebedissetupinthisregion.Themineralizedalterationzoneisdelineated,thedistributionanddeepeningoftheoreandore-controllingfaultedstructurebeltispredicted,andscopeanddepthfordeepgranitedistributionarealsopredicted.Geophysicalworkresultsshowedthemaindeepminingarea,northeastandsouthwestdirectioninChangyinghillstillhavehugeprospectingspace.

    coraltungstentinore;integratedgeophysicalmethods;gravity;high-precisionmagneticmeasurement;controlledsourceaudiomagnetotelluric(CSAMT)

    1672—7940(2016)03—0374—08

    10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.022

    全國危機(jī)礦山接替資源勘查新開項(xiàng)目(編號(hào):200745061)

    黃理善(1985-),男,碩士,主要從事金屬礦山地球物理方法的應(yīng)用與研究工作。E-mail:627006527@qq.com

    P631

    A

    2015-12-09

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