云南瀾滄老廠鉛鋅礦區(qū)物化探異常特征及找礦預(yù)測(cè)

張?jiān)聘?/p>

(云南冶金資源股份有限公司，云南 昆明 655000)

0 引言

瀾滄老廠是一個(gè)以銀鉛鋅為主的多金屬礦山，前人對(duì)該礦區(qū)研究較多[1-8]。其中李峰教授及其團(tuán)隊(duì)對(duì)老廠礦區(qū)研究最多，取得了豐碩的成果[9-19]，提出了雙成礦系統(tǒng)同位疊加理論。不過(guò)老廠礦區(qū)礦床成因直至如今，仍有爭(zhēng)議，如前人提出斷層內(nèi)的氧化礦來(lái)源問(wèn)題[20-21]，未有明確的結(jié)論。

老廠礦區(qū)經(jīng)多年開(kāi)采，前期探明的銀鉛鋅礦體已消耗殆盡，為解決礦山資源接替問(wèn)題，筆者所在團(tuán)隊(duì)常年駐扎老廠礦山，結(jié)合前人所做工作開(kāi)展綜合研究，采用地質(zhì)、土壤地球化學(xué)和TDIP相結(jié)合的方法在瀾滄老廠礦山展開(kāi)找探礦工作。

前人在地表進(jìn)行采礦冶煉工作，單一的土壤地球化學(xué)手段不能很準(zhǔn)確的判斷異常區(qū)，本次采用了組合勘探的方法進(jìn)行異常區(qū)的確認(rèn)。首先用土壤地球化學(xué)圈定靶區(qū)后，再利用TDIP方法對(duì)其進(jìn)行極化率、電阻率測(cè)量。通過(guò)組合勘探確定了有效的靶區(qū)，較好地排除了地表氧化礦的干擾。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 礦區(qū)地層

1.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)斷層以SN向和NW向兩組為主，各組斷層相互交切，關(guān)系較為復(fù)雜。SN向斷層是礦區(qū)最重要的主干斷層，主要有F1、F3、F3-1、F8、F11等，具控制巖性、巖相的特征。F1斷層位于礦區(qū)東側(cè)，出露長(zhǎng)約5 km，寬5～20 m，局部60 m，走向近SN，傾向東，傾角70°～80°；F3斷層縱貫礦區(qū)中部，出露長(zhǎng)度大于4 km，總體走向SN，部分地段走向340°，傾向NE，傾角70°～87°；F3-1斷層是一條與F3平行的斷層，其性質(zhì)與F3相近，該斷層縱貫礦區(qū)中部，出露長(zhǎng)度大于2 km，總體走向SN，部分地段走向NW20°，傾向NE，傾角75°；F11斷層位于礦區(qū)中偏西部，近SN向直線狀延伸，長(zhǎng)約1.6 km，總體傾向東，傾角80°，沿主斷層和旁側(cè)次級(jí)斷裂有褐鐵礦化鉛鋅礦體；F8斷層分布在F4斷層以北，南起上平壩，向北經(jīng)老廠水庫(kù)洼地后跡象不清，礦區(qū)內(nèi)延長(zhǎng)約800 m。產(chǎn)狀106°∠58°。NW向斷層是本區(qū)重要的斷裂構(gòu)造之一，礦區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的斷層為F4等。F4斷層走向300°～340°，傾向NE，傾角55°～60°，北起礦區(qū)西北角太爾布，向南東經(jīng)小廬山、下平壩、饅頭山至石門(mén)坎東麓延出區(qū)外，全長(zhǎng)大于7.5 km。

2 礦區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量

張善明[22]等指出選擇正確的土壤地球化學(xué)測(cè)量方法，在深部找礦運(yùn)用中是可行的，周圣華[23]等認(rèn)為綜合化探、物探和地質(zhì)資料能有效的定位深部礦體，也能為鉆孔的設(shè)計(jì)提供充分依據(jù)。前人劉珊[24]、袁和[25]、裴圣良[26]和徐彬[27]等分別就不同礦區(qū)用土壤地球化學(xué)測(cè)量最終確定Cu、Pb、Zn、Ag等指示元素并圈定了找礦靶區(qū)，取得了較好的找礦效果。王發(fā)明[28]等運(yùn)用土壤地球化學(xué)測(cè)量圈定了找礦靶區(qū)和成礦遠(yuǎn)景區(qū)，杜保峰[29]等運(yùn)用土壤地球化學(xué)測(cè)量圈定了多個(gè)異常區(qū)，并在異常區(qū)內(nèi)尋找到一條鉛銀礦化體。就其前人的研究成果，土壤地球化學(xué)測(cè)量對(duì)于找礦是一種有效的手段，但是，老廠礦區(qū)相關(guān)的工作較少，鑒于此，在老廠礦區(qū)外圍開(kāi)展了土壤地球化學(xué)測(cè)量。

通過(guò)土壤地球化學(xué)測(cè)量工作后，最終確定了Pb、Zn、Ag、Cu等指示元素(圖2)。

1)Pb元素總體分布(濃度空間分布)呈現(xiàn)為工作區(qū)南部高、北部低，東西兩部略高的特征。Pb元素由雄獅山往南為高背景區(qū)、高值區(qū)、特高值的分布特征，具明顯濃集中心，高值點(diǎn)多，最大值達(dá)110 246×10-6，該值初步判斷是地表氧化礦所引起，是否為礦化異常帶，通過(guò)TDIP法后能較好判斷，將鉛高值區(qū)圈出與TDIP法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。由110 246×10-6圈定的異常區(qū)位于南象山以東與F1斷裂以西的夾峙部位，北限于3號(hào)勘探線，南限于149號(hào)勘探線；工作區(qū)異常最低值為5×10-6，所圈出的面積很小，分布于雄獅山以西和老廠背斜以東。工作區(qū)東西部受F8和F4斷層控制，Pb元素的高值區(qū)具有斷層控制的特點(diǎn)(圖2a)。

2)Zn元素總體分布呈現(xiàn)為工作區(qū)南部高、北部低，西部略高的特征。Zn元素高值區(qū)-特高值區(qū)主要分布于雄獅山以南，具明顯濃集中心，高值點(diǎn)多，最大值達(dá)49 282×10-6；工作區(qū)西部沿F4斷層走向有Zn元素高值區(qū)斷續(xù)分布，Zn元素分布的高值區(qū)與Pb元素分布的高值區(qū)相似，位于南象山和F1斷裂之間，北限于3號(hào)勘探線，南限于149號(hào)勘探線。

該區(qū)是否為礦致異常，判別方法為T(mén)DIP。如果極化率高，則其下有金屬硫化物，說(shuō)明Zn元素異常是由其下鋅硫化物沿某個(gè)通道遷移致地表，形成高值區(qū)，若無(wú)高極化異?，F(xiàn)象，則說(shuō)明鋅高值區(qū)并非礦致異常。工作區(qū)東部沿F8斷層是鋅高值區(qū)分布帶，Zn元素高值區(qū)沿?cái)鄬臃植棘F(xiàn)象比Pb元素更加明顯(圖2b)。

3)Ag元素總體呈近EW向的條帶狀分布。工作區(qū)北部自西向東延伸至老廠背斜西翼；東部沿F8斷層呈條帶狀分布；南部分布于F1斷層以西150A線至151A線之間。Ag元素具明顯濃集中心，高值點(diǎn)多，最高值達(dá)38.1×10-6(圖2c)。工作區(qū)Ag的高濃度空間分布范圍受斷層控制明顯，東部受F8斷層控制，南部受F4控制，北部受F1和F4控制。

Ag元素高值區(qū)與Pb、Zn元素高值區(qū)分布基本不一致，這樣的現(xiàn)象是否反映了Ag元素的礦致異常區(qū)與鉛鋅的礦致異常區(qū)不一致或者Ag異常區(qū)是古人煉銀后留下的區(qū)域，就數(shù)據(jù)而言上述情況均可能存在。但經(jīng)過(guò)對(duì)Ag異常區(qū)進(jìn)行野外地質(zhì)踏勘，并未發(fā)現(xiàn)古人煉銀留下的任何痕跡，相反，上述Ag異常區(qū)域地勢(shì)較陡峭，根據(jù)現(xiàn)在的地形情況判斷，上述異常區(qū)并非古人采鉛煉銀場(chǎng)所。Ag元素高值異常區(qū)是下一步需要深入研究分析的一個(gè)任務(wù)。

4)Cu元素高值區(qū)分布情況為從南部到北西部沿F4斷層兩側(cè)分布，工作區(qū)東側(cè)沿F8斷層分布，Cu元素高值分布區(qū)與Pb、Zn元素高值分布區(qū)較為一致，特別是與Zn元素的高值分布區(qū)吻合性最好。南部Cu元素高值區(qū)位于南象山以東與F1斷裂以西夾峙部位，北限于154號(hào)勘探線，南限于149號(hào)勘探線。高值點(diǎn)多，最高值達(dá)0.1145×10-2；工作區(qū)西部F3、F11斷層與F4斷層交匯區(qū)域，Cu元素異常值較高。銅受斷層控制現(xiàn)象明顯(圖2d)。Cu元素異常區(qū)域大致判斷為礦致異常，但具體是否為礦致異常，需要進(jìn)一步借助DTIP判斷，若極化率高，則其下有金屬銅硫化物，說(shuō)明Cu元素異常是由地下銅硫化物沿某個(gè)通道遷移至地表，形成高值區(qū)，若無(wú)高極化異?，F(xiàn)象，則說(shuō)明銅高值區(qū)并非礦致異常。

圖2 Pb-Zn-Ag-Cu元素高值分布區(qū)Fig.2 Distribution map of high values of Pb-Zn-Ag-Cu element anomalies1—地質(zhì)界線 2—不整合界線 3—逆斷層及編號(hào) 4—正斷層及編號(hào)5—平移斷層及編號(hào) 6—性質(zhì)不明斷層 7—背斜軸 8—勘探線及編號(hào)

3 TDIP法測(cè)量

前人對(duì)時(shí)間域激發(fā)極化法運(yùn)用于找礦示例較多，均取得了較好的效果，TDIP在礦產(chǎn)勘查實(shí)踐中越來(lái)越重要，借助其對(duì)金屬硫化物的特殊反映，地質(zhì)勘查往往運(yùn)用它來(lái)判斷金屬硫化物的空間分布形態(tài)。

通過(guò)前人的大量嘗試和找礦運(yùn)用，證明了TDIP法在勘探錳銀鉛鋅多金屬礦、銅鉬多金屬礦、矽卡巖型銅和鋅鎢多金屬以及確認(rèn)構(gòu)造等有較高的可靠性[30-35]。筆者所在團(tuán)隊(duì)運(yùn)用TDIP法進(jìn)行地表的極化率測(cè)量和電阻率測(cè)量。

極化率測(cè)量結(jié)果顯示，工作區(qū)極化率較高的區(qū)域分布在F4和F1斷層附近。高極化在工作區(qū)南部分布在F1與F4交匯區(qū)域，北部分布在F4以北的老廠背斜軸與F1斷層夾峙的區(qū)域，北西側(cè)分布在9號(hào)勘探線以北和青龍?bào)湟阅?，西部分布在燕子洞和北象山之間。斷層交匯處極化率較高，屬于極化異常區(qū)。工作區(qū)的極化率最高值為20%，最低值為0%，局部區(qū)域出現(xiàn)負(fù)值(圖3a)。

土壤地球化學(xué)圈定的高值區(qū)位于南象山以東與F1斷裂以西之間，北限于154號(hào)勘探線，南限于149號(hào)勘探線。該區(qū)域的極化率顯示向西極化率變小甚至降為非異常區(qū)。具體見(jiàn)圖3a中的對(duì)比區(qū)，該對(duì)比區(qū)是通過(guò)地球化學(xué)濃度值與極化率值對(duì)比，Pb、Zn、Cu元素地球化學(xué)濃度的高值區(qū)，但是該對(duì)比區(qū)的極化率卻較低，反映出地下為非金屬硫化物區(qū)域。結(jié)果說(shuō)明：Pb、Zn、Cu元素圈出的最高值異常區(qū)非礦致異常區(qū)，因?yàn)樵搮^(qū)只有元素的高值區(qū)而未有極化率的高值區(qū)，該土壤地球化學(xué)異常區(qū)可能受地表氧化礦影響所致，故排除為礦致異常區(qū)。北象山與燕子洞之間的高極化區(qū)未做土壤地球化學(xué)測(cè)量，只有高極化率的結(jié)果，可能反映深部有金屬硫化物。其他區(qū)域的土壤地球化學(xué)高值區(qū)與高極化率區(qū)對(duì)應(yīng)良好，能互相驗(yàn)證，反映出這些區(qū)域具有較好的找礦前景。

圖3 極化率分布區(qū)(a)與電阻率異常分布區(qū)(b)

低電阻率在工作區(qū)南部分布于154A～151A之間，北西部分布在4號(hào)勘探線以北和青龍?bào)湟阅?，北部分布在F1斷層以東的老廠背斜西翼和老廠背斜東翼的局部地區(qū)(圖3b)。結(jié)果反映F1斷層以西位于151A～154勘探線西側(cè)電阻率值變高，反映的規(guī)律與極化率一致，具體見(jiàn)電阻率圖中的對(duì)比區(qū)，該對(duì)比區(qū)是Pb、Zn、Cu元素地球化學(xué)測(cè)量的高值區(qū)，但是該對(duì)比區(qū)電阻率亦較高，說(shuō)明異常區(qū)為非金屬硫化物引起。

以上結(jié)果反映，除了礦區(qū)南部的局部地區(qū)化探異常與物探異常不對(duì)應(yīng)，其他區(qū)域?qū)?yīng)情況良好，即土壤地球化學(xué)與物探成果能相互印證，靶區(qū)高度的重合?；桨袇^(qū)存在一個(gè)明顯的異常，沿F8斷層分布，即老廠背斜的東翼，然而遺憾的是該區(qū)域本次未做物探工作。以上結(jié)果說(shuō)明只要是金屬硫化物引起的地球化學(xué)異常用TDIP法測(cè)出的結(jié)果能很好與之對(duì)應(yīng)，它們之間能相互印證，區(qū)別在于物探是地表以下，土壤地球化學(xué)是淺表。相反，若地球化學(xué)測(cè)量引起的異常區(qū)為非礦致異常區(qū)，則用TDIP法測(cè)得的結(jié)果反映的現(xiàn)象是相對(duì)的高電阻與低極化率的組合，反映了深部無(wú)金屬硫化物的特性。

電阻率測(cè)量結(jié)果與極化率測(cè)量結(jié)果具有很高的吻合度，基本上高極化的區(qū)域內(nèi)都是低電阻，這樣的結(jié)果很可能反映的是深部金屬硫化物礦體。

經(jīng)過(guò)物探與化探的工作后，綜合圈定了5個(gè)靶區(qū)，分別為靶區(qū)IP1、IP2、IP3、IP4和IP5，下一步將在圈定的靶區(qū)內(nèi)開(kāi)展工作，具體見(jiàn)圖4。

圖4 物探與化探綜合異常靶區(qū)圖Fig.4 Comprehensive anomaly map of geophysical and geochemical target areas

4 結(jié)論

通過(guò)土壤地球化學(xué)測(cè)量和TDIP測(cè)量的組合勘探工作后，揭示了如下規(guī)律：

1) F1、F4、F8斷層附近的Pb、Zn、Cu元素異常范圍較一致，說(shuō)明含礦熱液是沿這三條斷層運(yùn)移的，通過(guò)極化率和電阻率測(cè)量后發(fā)現(xiàn)這3條斷層附近一定范圍內(nèi)是高極化低電阻區(qū)域，反映地下深部斷層附近有鉛鋅硫化物存在。

2) 礦區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量所圈高值區(qū)并非都是高極化率與低電阻的區(qū)域，只有礦致異常引起的高值區(qū)才表現(xiàn)為高極化率與低電阻特征，這一規(guī)律的揭示表明，該組合勘探法能用于大面積的土壤地球化學(xué)測(cè)量并圈定出靶區(qū)，然后在靶區(qū)內(nèi)進(jìn)行TDIP法篩選出礦致異常區(qū)，提高了勘探精度。

3) 該組合勘探法能確定含礦斷層的分布，并且能將礦體在含礦斷層內(nèi)的充填范圍反映出來(lái)。

4) 組合勘探反映的結(jié)果顯示：土壤地球化學(xué)異常區(qū)與TDIP異常區(qū)高度吻合時(shí)才能判斷為礦致異常區(qū)，該方法為礦致異常的判斷提供了很好的參考示例。

5) 經(jīng)過(guò)物化探工作后，圈定了5個(gè)靶區(qū)，分別為IP1、IP2、IP3、IP4和IP5，下一步工作將在上述5個(gè)靶區(qū)內(nèi)開(kāi)展工作。