曾美強(qiáng),蘇俊男,王磊帥,張立平,黃小強(qiáng),溫海亮,周芳春
(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三一一大隊(duì),湖南 長沙 410100)
隨著區(qū)內(nèi)找礦勘查持續(xù)深入,地質(zhì)勘查程度的逐步提高,地表露頭礦、淺表礦基本找完,礦產(chǎn)資源勘查已進(jìn)入到尋找隱伏、半隱伏和難以識別礦床的“攻深找盲”或“第二富集帶”找礦階段,中深部“第二空間”已勢在必行,地表礦、易識別礦發(fā)現(xiàn)的機(jī)會越來越少,找礦難度日益增大,尋找深部隱伏礦體將成為地質(zhì)工作者最緊迫的課題。因此充分發(fā)揮地球物理方法在地質(zhì)找礦中的作用將顯得越來越重要,而在多金屬硫化物礦床的勘查中,雙頻激電法在找鉛鋅礦有它的優(yōu)勢,不受地形影響,激電異常較明顯,沒有假異常存在,是一種公認(rèn)的、極其有效的勘查手段[1,2]。通過大比例尺的激電中間梯度面積性測量,可圈定激電異常的分布范圍及形態(tài)特征,采用激電測深可了解極化體的埋藏深度和空間賦存狀態(tài),結(jié)合地質(zhì)、標(biāo)本電性參數(shù),對異常進(jìn)行綜合評價(jià)[3]。湖南平江仁里礦床為近年來華南地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的鈮鉭稀有多金屬礦床,目前探獲(333+334)Ta2O5:10791噸、Nb2O5:14057噸,鉭礦資源量達(dá)到超大型規(guī)模,其潛在價(jià)值超過1000億元,被湖南省國土資源廳列為2012年來我省特大地質(zhì)找礦成果之一,2017年11月該項(xiàng)目被湖南省地質(zhì)學(xué)會推薦參加競選全國十大地質(zhì)找礦成果獎,且礦區(qū)內(nèi)北東~北北東向構(gòu)造具有較大的鉛鋅礦找礦潛力。本次通過對仁里礦區(qū)開展激電中梯剖面測量及激電測深工作,圈定激電異常,確定找礦靶區(qū),為深部探礦工程實(shí)施提供依據(jù),驗(yàn)證雙頻激電法在仁里礦床鉛鋅礦找礦勘查運(yùn)用中的可靠性與有效性。
區(qū)內(nèi)出露地層簡單,主要為中元古界冷家溪群坪原組云母片巖及第四系。
區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育,主要為北東向、北西向及近南北走向的構(gòu)造??辈閰^(qū)內(nèi)北北東向斷裂以天寶山-石漿壓扭性斷裂(F12)、江家坊-南江壓扭性斷裂(F84)最為發(fā)育,F(xiàn)84為F12的分枝構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)F12出露長約1300m,F(xiàn)84出露長約1100m,兩端均延出圖幅。北北東走向,傾向南東,傾角一般45°~74°。該組斷裂形成于巖漿期后,沿走向具分枝現(xiàn)象,斷裂帶一般寬6m~7m,主要由石英角礫巖、硅化角礫巖及少量花崗質(zhì)角礫巖組成,鉛、鋅、銅礦產(chǎn)于破碎帶硅化的角礫巖、糜礫巖及網(wǎng)狀石英脈中,常表現(xiàn)為鉛鋅礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、綠泥石化、重晶石化、螢石化及硅化。該斷裂為礦區(qū)鉛鋅礦的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造。
F72南起江背,北至山房里,區(qū)內(nèi)出露長約1200m。近南北走向,傾角69°~85°,斷裂帶一般寬2m~10m,主要由石英角礫巖、硅化角礫巖及少量花崗質(zhì)角礫巖組成。F72斷裂具多期活動特征,早期為壓扭性,后期表現(xiàn)為張扭性,為礦區(qū)鉛鋅礦的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造,鉛鋅礦主礦脈(Ⅻ號礦脈)賦存于F84與F72、F12的交匯區(qū)段,嚴(yán)格受F84控制。
區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈,規(guī)模較大的幕阜山燕山早期花崗巖體分布于礦區(qū)北東部及秦家坊等地。礦區(qū)北面主要出露片麻狀粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖、粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖。礦區(qū)的北東方向出露中細(xì)粒二云母二長花崗巖、細(xì)粒二云母二長花崗巖及細(xì)?;◢忛W長巖;在礦區(qū)東南部出露少量的雪峰期花崗巖體,其巖性為中細(xì)粒黑云母斜長花崗??辈閰^(qū)主要出露片麻狀粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖[4,5]。
本次在礦區(qū)不同位置采集巖性標(biāo)本84塊,采用泥團(tuán)法進(jìn)行了標(biāo)本物性測試(見表1),結(jié)果顯示,硫化物礦石的幅頻率值普遍很高,較圍巖幅頻率達(dá)5倍,礦石電阻率值較圍巖偏低,礦體呈現(xiàn)出低阻高極化的特征,可見礦石與圍巖(花崗巖、片巖及偉晶巖)的電性特征具有明顯差異,可以很好區(qū)分。據(jù)此,在仁里礦區(qū)投入雙頻激電工作查明礦體空間分布有較好的地球物理前提。
表1 勘查區(qū)電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表
本次工作中投入激電測量儀器是由中南大學(xué)自行研制的SQ-3C輕便型雙頻道數(shù)字激電儀。本次激電中梯剖面測量采用中梯裝置,其中AB=1500m,MN=40m,跑極方向115°,測量網(wǎng)度100mX20m。激電測深采用裝置是對稱四極,其中AB最大為1200m,測量的電性參數(shù)是視幅頻率和視電阻率。
雙頻激電法是尋找金屬硫化礦的一種有效的物探方法,與電阻率方法相比,其優(yōu)越性表現(xiàn)為:不受地形影響,激電異常明顯,沒有假異常存在。雙頻激電法的核心技術(shù)是利用發(fā)送機(jī)將高頻、低頻兩種頻率的電流合成為特殊波形的雙頻電流同時(shí)向地下供電。此兩種頻率是相干的并可根據(jù)需要加以變換,通常高頻為4Hz,低頻為4/13Hz。接收機(jī)同時(shí)接收高頻電位差、低頻電位差,自動計(jì)算并顯示視幅頻率和高、低電位差,并可根據(jù)野外工作裝置計(jì)算出視電阻率,此兩種參數(shù)是由于目標(biāo)體受雙頻電流的激發(fā),發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的信息,根據(jù)視幅頻率及視電阻率,可以達(dá)到尋找目標(biāo)體的目的[6,7]。
該區(qū)幅頻率FS整體數(shù)值不大,通過對所采集樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),勘查區(qū)整體數(shù)據(jù)服從正態(tài)函數(shù)關(guān)系,以背景值加三倍均方差進(jìn)行計(jì)算,再結(jié)合標(biāo)本測試數(shù)據(jù),確定異常值的下限為2.4%。按2.4%為異常下限值在勘查區(qū)共圈出2處異常。見圖1。
3.1.1 Ⅰ號異常
如圖1(仁里礦區(qū)雙頻激電幅頻率等值線圖)所示,異常由2線~12線控制,異常濃度分帶和濃集中心非常明顯,有多個(gè)濃集中心,異常呈條帶狀,展布方向?yàn)楸睎|向,形態(tài)規(guī)整,展布方向與構(gòu)造F84走向基本一致,且異常分布在構(gòu)造破碎帶中;異常規(guī)模大,長度約為1100m,寬度約10m~20m,面積為0.13km2,幅頻率值最小值為0.9%,最大值為7.5%,一般在1.5%~3%之間,幅頻率值大于等于3%有30個(gè),約占總數(shù)的9%;與幅頻率對應(yīng)的電阻率表現(xiàn)為中低阻,阻值約為1200Ω·m,總體呈現(xiàn)低阻高極化地質(zhì)體的電性特征。結(jié)合標(biāo)本測試結(jié)果和區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料,推測激電異常受構(gòu)造F84控制,異??赡苡蓸?gòu)造破碎帶中隱伏極化體引起的。
3.1.2 Ⅱ號異常
異常由3線~7線控制,呈條帶狀,北東方向展布,形態(tài)規(guī)整,展布方向與構(gòu)造F12走向基本一致,異常規(guī)模較大,長度約為460m,寬度約為5m~12m,強(qiáng)度較大,幅頻率最大值為3.1%,與幅頻率對應(yīng)的電阻率表現(xiàn)為中低阻,阻值約為1200Ω·m,呈現(xiàn)低阻高極化地質(zhì)體的電性特征。結(jié)合地質(zhì),推測異常由構(gòu)造F12中金屬硫化物富集引起的,且受構(gòu)造F12控制。
3.1.3 工程驗(yàn)證情況
在Ⅰ號異常區(qū)施工了4個(gè)鉆孔,其中3個(gè)鉆孔見銅鉛鋅礦,鉆孔ZK01見三層礦,總礦厚5.86m,鉛品位0.57%~2.07%、鋅品位0.90%~3.41%;在下一中段的鉆孔ZK02孔見四層礦,總礦厚9.52m,且品位富,鉛品位0.41%~7.35%、鋅品位0.84%~1.34%,礦體沿傾向厚度增大,品位明顯變富;鉆孔ZK03見一層礦,總礦厚1.15m,品位較富,鉛品位0.36%、鋅品位0.41%。
在激電掃面基礎(chǔ)上,在異常區(qū)重點(diǎn)地段選做多條激電測深剖面,基本查明極化體在不同深度變化情況。測深采用對稱四極裝置,跑極方向?yàn)?15°。下面是6線激電測深成果解釋。
如圖2(仁里礦區(qū)6線激電測深斷面圖)所示,a圖(幅頻率等值線圖)可見,激電異常下限值為2.4%,激電異常非常明顯(藍(lán)色圈為異常區(qū))異常呈橢圓狀,異常主要分布在點(diǎn)段180m~240m之間地下60m以下,異常在深部未見封閉,幅頻率最大值達(dá)5.3%,規(guī)模大,異常的濃度分帶和濃集中心明顯,異常往深部有變大變強(qiáng)趨勢。b圖(電阻率等值線圖)可見,電阻率反映電性界限明顯,總體呈現(xiàn)地表電阻率低,往深部電阻率逐漸增高,深部高阻為大的塊狀、山峰狀,在點(diǎn)段140m~240m之間電阻率等值線垂向梯度有明顯變化,表現(xiàn)為兩邊高阻中間低阻,推測在140m處存在低阻斷裂構(gòu)造F84,阻值約為1000Ω·m,且與幅頻率在空間上相對應(yīng)。
推測:地表低阻可能是第四系,中深部高阻體為片巖或花崗巖,中深部低阻異常為構(gòu)造F84,構(gòu)造F84位置位于點(diǎn)段140m處,構(gòu)造傾向?yàn)槟蠔|向,傾向70°左右,激電異常受斷裂構(gòu)造F84控制,激電異??赡苁菢?gòu)造帶破碎帶中金屬硫化物富集引起。根據(jù)激電異常特征,在6線點(diǎn)段240m處施工了一個(gè)鉆孔(ZK02),見四層礦,總礦厚9.52m,且品位富,鉛品位0.41%~7.35%、鋅品位0.84%~1.34%,礦體沿傾向厚度增大,品位明顯變富,且見礦位置與推測異常帶位置基本一致,表明Ⅰ號異常中深部具有很好的找礦前景。
(1)仁里礦區(qū)鉛鋅銅礦體嚴(yán)格受構(gòu)造控制,含礦構(gòu)造破碎帶激電特征與圍巖存在明顯差異,勘查區(qū)具備開展雙頻激電勘探的地球物理前提。
(2)本次激電中梯剖面測量工作圈定2處激電異常,結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)情況和標(biāo)本測定結(jié)果,推測異??赡苁軜?gòu)造控制,異常由構(gòu)造帶中隱伏極化體引起。圈出的2處異常均在含礦構(gòu)造破碎帶中,展布方向與構(gòu)造走向一致,控制的長度和寬度較大,幅頻率值都較高,濃集中心和濃度分帶明顯,幅頻率異常與電阻率異常在空間上具有一定對應(yīng)性,兩者相互驗(yàn)證。其中Ⅰ號異常規(guī)模大、強(qiáng)度大、面積大,為勘查區(qū)最大異常,找礦潛力大。
(3)激電異常延伸深度大,往深部有強(qiáng)度、規(guī)模增大的趨勢,異常深部未封閉,指示深部仍有很大找礦潛力。激電測深能有效查明極化體位置、規(guī)模、埋藏深度、厚度,經(jīng)鉆孔驗(yàn)證,在多條激電測深剖面上發(fā)現(xiàn)了規(guī)模大、品位富的鉛鋅銅礦體。鉆孔工作驗(yàn)證雙頻激電法對識別區(qū)內(nèi)隱伏礦體具有較強(qiáng)的有效性。
(4)本次在地表覆蓋層厚、構(gòu)造難以識別地區(qū)開展的找礦工作表明:在具備開展激電工作的地球物理前提下,通過開展激電工作可以有效圈定找礦靶區(qū),能較好的評價(jià)靶區(qū)深部含礦特征和巖性結(jié)構(gòu),為深部探礦工程設(shè)計(jì)、實(shí)施提供依據(jù)。