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    膠東大尹格莊金礦床后疃礦區(qū)深部礦體定位預(yù)測

    2024-06-28 03:03:41高學(xué)坎席振銖向胤合楊斌劉占坤鄒艷紅
    黃金 2024年6期

    高學(xué)坎 席振銖 向胤合 楊斌 劉占坤 鄒艷紅

    收稿日期:2024-03-11; 修回日期:2024-04-08

    基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(42372346,41872249)

    作者簡介:高學(xué)坎(1988—),男,工程師,從事礦山地質(zhì)工作;E-mail:gaoxuekan1@qq.com

    *通信作者:向胤合(1991—),男,工程師,碩士,研究方向為礦產(chǎn)地質(zhì)勘查;E-mail:429428197@qq.com

    摘要:后疃礦區(qū)位于大尹格莊金礦床主礦區(qū)外圍,屬于深邊部找礦區(qū)段。采用多元信息找礦策略,通過構(gòu)造地球化學(xué)法-伽瑪能譜法-多極化電磁測深技術(shù)組合,開展后疃礦區(qū)深邊部成礦預(yù)測。完成地表構(gòu)造地球化學(xué)與伽瑪能譜測量面積12 km2,結(jié)合因子分析,厘定后疃礦區(qū)構(gòu)造地球化學(xué)找礦標(biāo)志為Au-Ag-As-Sb組合異常。同時,采用MPMT-18多極化電磁測深系統(tǒng),完成了L108測線—L136及L80測線多極化電磁測深和異常反演,確定了后疃礦區(qū)深部招平斷裂的位置。根據(jù)構(gòu)造地球化學(xué)測量、伽瑪能譜測量與大地電磁測深的異常特征、分布與關(guān)聯(lián)性,結(jié)合鉆探工程驗證的有利程度,共圈定找礦靶區(qū)8處。其中,A-1、B-1、B-3、C-2和C-3找礦靶區(qū)經(jīng)鉆探工程驗證并見礦。

    關(guān)鍵詞:深部礦體;定位預(yù)測;多極化電磁測深;構(gòu)造地球化學(xué)法;后疃礦區(qū);大尹格莊金礦床

    中圖分類號:TD15? P618.51????????? 文章編號:1001-1277(2024)06-0060-05

    文獻標(biāo)志碼:Adoi:10.11792/hj20240613

    引? 言

    深部找礦已成為當(dāng)今成礦學(xué)領(lǐng)域研究的前沿和熱點[1-2]。膠東是中國最大的金礦集區(qū)之一,已探明金資源量超過5 000 t。膠東施工了中國最深的金礦勘探鉆孔,深度達4 006.17 m[3-4]。隨著勘探深度增加,新成礦理論與多元信息找礦已成為隱伏礦體定位預(yù)測成功與否的關(guān)鍵[2]。2010年以來,招金礦業(yè)股份有限公司與中南大學(xué)合作,采用多極化電磁測深、構(gòu)造地球化學(xué)法等技術(shù),在大尹格莊金礦床、河?xùn)|金礦床、上莊金礦床等深部取得了一系列重大找礦突破[5-7]。

    后疃礦區(qū)位于大尹格莊金礦床Ⅱ號礦帶外圍,是大尹格莊金礦床勘探的重點區(qū)域。然而,該區(qū)找礦面臨深度大、次級構(gòu)造多、規(guī)律不清等問題,如何在該區(qū)開展深部成礦預(yù)測、圈定找礦靶區(qū)已成為制約金礦勘查的關(guān)鍵問題。結(jié)合前期工作基礎(chǔ)與找礦經(jīng)驗,本次工作采用成礦理論指導(dǎo)、構(gòu)造地球化學(xué)法-伽瑪能譜法-多極化電磁測深技術(shù)組合的找礦策略,揭示與成礦有關(guān)的蝕變-構(gòu)造分布情況,進而對深邊部隱伏礦體進行定位。

    1? 礦區(qū)地質(zhì)概況

    膠東是中國最大的金礦集區(qū)之一,已探明金資源儲量占全國總資源量的近1/3,是僅次于南非蘭德和烏茲別克斯坦穆龍?zhí)椎氖澜绲谌蠼鸬V集中區(qū)[4]。膠東地區(qū)大量發(fā)育的北東向—北北東向斷裂是金成礦有利部位,主要控礦斷裂有三山島斷裂、焦家斷裂、招平斷裂、西林—陡崖斷裂、金牛山斷裂[8-9]。

    招平斷裂控制了臺上、破頭青、曹家洼、大尹格莊、姜家窯、夏甸等一系列特大型、大型金礦床的分布。招平斷裂總體走向14°,傾向南東,傾角21°~58°,大致沿中生代玲瓏型花崗巖與太古代膠東群變質(zhì)巖接觸帶展布,沿走向及傾向均呈舒緩波狀展布,并具多期次活動特征。

    大尹格莊金礦床位于招平斷裂中部,是膠東典型構(gòu)造蝕變巖型金礦床。招平斷裂發(fā)育以斷層泥為標(biāo)志的主裂面,礦體大部分產(chǎn)于主裂面下盤的構(gòu)造蝕變帶中,直接賦礦圍巖為黃鐵絹英巖化碎裂巖、黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖。大尹格莊金礦床存在2個礦帶,即Ⅱ號礦帶和I號礦帶,二者以近東西向大尹格莊斷裂為界。其中,Ⅱ號礦帶規(guī)模最大,向深部最大延伸已超過2 000 m。后疃礦區(qū)位于大尹格莊金礦床主礦區(qū)北部和東部,在平面上大致對應(yīng)Ⅱ號礦帶的深部和外圍(見圖1)。

    2? 深部找礦策略與技術(shù)方法

    找礦是一項成礦理論與找礦技術(shù)綜合性很強的工作,具有探索性、創(chuàng)新性、實踐性,選擇應(yīng)用最佳探測技術(shù)組合是取得找礦突破的關(guān)鍵[10]。研究和建立礦床模型,是解決成礦理論和找礦實踐問題的一種重要途徑[11]。COX等[12]將礦床模型分為描述性模型、成因模型、找礦模型等。其中,描述性模型是建立其他模型的基礎(chǔ);成因模型是描述性模型的理論升華,因而更加靈活和有效;找礦模型是為適應(yīng)尋找隱伏礦床需要而創(chuàng)立的找礦新途徑,也是發(fā)現(xiàn)礦床的最佳途徑[13]。成礦模式、找礦模型的建立,促進了地質(zhì)勘查工作的深入開展,隨著找礦難度增大,模式找礦具有特別重要的意義[14-15]。

    盡管膠東金礦床的研究已取得諸多進展,但對成礦事件、成礦物質(zhì)來源、水巖反應(yīng)機理、控礦構(gòu)造性質(zhì)等方面的基礎(chǔ)認(rèn)知仍存在廣泛分歧。以膠西北地區(qū)金礦床成礦事件為例,較多研究者認(rèn)為,其成礦與郭家?guī)X型花崗質(zhì)巖漿期后熱液作用有關(guān)[9,16-17];有的學(xué)者提出,膠東金礦床屬綠巖帶型金礦床[18],成礦與變質(zhì)熱液有關(guān);還有學(xué)者提出,膠東金礦床是與玲瓏型花崗巖有關(guān)的混合巖化巖漿熱液礦床[19];也有學(xué)者提出,地幔來源的煌斑巖與金礦化有成因聯(lián)系[20-21];更有學(xué)者提出,偉德山型花崗巖是分凝富金流體和驅(qū)動大規(guī)模流體循環(huán)的主要原因[22]。

    團隊前期深入研究了大尹格莊金礦床控礦構(gòu)造性質(zhì)[23]、紅化蝕變和青磐巖化蝕變與成礦的關(guān)系[24]。基于動態(tài)成礦作用理論[25],提出了電化學(xué)成礦模式[26],并分析了構(gòu)造地球化學(xué)法、伽瑪能譜法應(yīng)用于深部找礦的機理[5-6,27-28]。主要認(rèn)識可以概括為:①膠東金礦床的形成與中生代巖漿活動及伴生的水巖反應(yīng)作用有關(guān);②成礦受地電作用和電化學(xué)反應(yīng)制約,紅化蝕變和青磐巖化蝕變反映了高氧逸度環(huán)境,是Au元素活化的標(biāo)志;③成礦期張性斷裂系統(tǒng)是大尹格莊金礦床導(dǎo)礦構(gòu)造的重要組成部分,成礦熱液活動在礦體上盤張性斷裂系統(tǒng)中形成的青磐巖化等圍巖蝕變,以及構(gòu)造地球化學(xué)、伽瑪能譜等物、化探異常,構(gòu)成了豐富的多元信息找礦標(biāo)志;④大尹格莊金礦床構(gòu)造地球化學(xué)法、伽瑪能譜法找礦原理與電解-電離成礦機理及其“煙囪效應(yīng)”有關(guān)[26,28],導(dǎo)礦構(gòu)造中的構(gòu)造地球化學(xué)異常與伽瑪能譜異常強度、規(guī)模與容礦構(gòu)造中的金礦化強度和規(guī)模呈正相關(guān)關(guān)系。

    因此,在本次后疃礦區(qū)深部礦體定位預(yù)測研究中,采用了多元信息找礦策略和構(gòu)造地球化學(xué)法-伽瑪能譜法-多極化電磁測深技術(shù)組合,通過構(gòu)造地球化學(xué)法和伽瑪能譜法查明成礦熱液對流循環(huán)過程中在礦體上盤張性導(dǎo)礦斷裂和附近圍巖中留下的熱液活動信息,采用多極化電磁測深查明招平斷裂在剖面上的空間位置、擴容空間和低阻異常帶,二者結(jié)合實現(xiàn)深部礦體三維空間定位預(yù)測目標(biāo)。

    3? 構(gòu)造地球化學(xué)異常分析

    構(gòu)造地球化學(xué)屬原生暈范疇,是將構(gòu)造地質(zhì)研究與地球化學(xué)研究有機結(jié)合起來的一門學(xué)科,并已廣泛應(yīng)用于隱伏礦體和深部礦體找礦預(yù)測[5-6,28-30]。本次地表構(gòu)造地球化學(xué)和伽瑪能譜測量面積為12 km2(見圖1),共采集構(gòu)造地球化學(xué)樣品295件。樣品測試由中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司測試中心完成,測試元素包括Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Ni、Co、Mo、Sn、As、Sb、Hg、Ba、B、Mn、V、Ti、Cr等19個。測試方法:①Au采用氯化鈉-硝酸溶礦-化學(xué)光譜法;②As、Sb、Bi、Hg采用原子熒光光譜法;③Cu、Pb、Mo、Sn、Ag、Mn、Zn、V、B、Ba、Co、Ti、Cr、Ni采用光電直讀光譜法。

    后疃礦區(qū)Au、Ag、As、Sb、Mn、Co異常分布見圖2。

    Au異常:成規(guī)模、高濃度、連續(xù)性的Au異常主要分布在后疃礦區(qū)北西部和中偏東部。北西部Au異常位于124勘探線—128勘探線。中偏東部Au異常位于100勘探線和114勘探線。

    Ag異常:較高濃度的Ag異常主要分布在后疃礦區(qū)中部、中偏北西部和中偏南部,與Au異常有一定的套合性。

    As異常:規(guī)模較大的As異常分布在后疃礦區(qū)北西部,低緩異常為主。

    Sb異常:主要分布在后疃礦區(qū)北西部和中偏東部。北西部Sb異常分布范圍大、濃度高。中偏東部Sb異常濃度高。南東部Sb異常規(guī)模相對較小。總體上,Sb異常和Au、Ag異常有一定套合性。

    Mn異常:大規(guī)模、連續(xù)性好且高濃度的Mn異常主要分布在后疃礦區(qū)北西部,在中部和南東部可見小規(guī)模Mn異常。

    Co異常:有規(guī)模的Co異常主要分布在后疃礦區(qū)北西部和中部。北西部Co異常分布范圍大,濃度高。中部Co異常為較分散的零星異常。南東部Co異常為零星低緩異常。

    后疃礦區(qū)構(gòu)造地球化學(xué)元素斜交參考因子結(jié)構(gòu)矩陣見表1。由表1可知:與Au元素關(guān)系最密切的為F2和F6因子。其中,F(xiàn)2因子特征元素組合為Mo、Bi、Cu、Hg、As、Au,是與金礦化關(guān)系較為密切的因子,反映了金-多金屬硫化物-菱鐵礦-石英階段熱液活動和元素聚集特征。F6因子特征元素組合為Au、Bi、Ag、-Ba,是與金礦化關(guān)系最為密切的因子,反映Au與Bi、Ag的同步聚集關(guān)系,與金-石英-(浸染狀或細(xì)脈狀)黃鐵礦階段熱液活動有關(guān)。因此,后疃礦區(qū)構(gòu)造地球化學(xué)找礦標(biāo)志為Au-Ag-As-Sb組合異常。

    4? 多極化電磁測深與異常分析

    多極化電磁測深的基本原理是利用天然場源,通過在地面觀測隨時間變化的電磁場分量來探測地下的電性結(jié)構(gòu)。在膠東地區(qū)金礦的找礦實踐證明,大地電磁法是一種探測深度大、精度高、抗干擾性強的電磁測深技術(shù)[5,7]。多極化電磁測深采用的儀器是中南大學(xué)最新研發(fā)的MPMT-18多極化電磁測深系統(tǒng),主要設(shè)備為MPMT-18主機和ICMS-H磁場傳感器。該電磁傳感器可實現(xiàn)1~105? Hz頻帶的電磁信號采集,彌補了國外儀器高頻不足的問題。

    多極化電磁測深工作部署見圖3。其中,L80測線為試驗剖面,異常反演深度達-3 000 m標(biāo)高,主測區(qū)位于后疃礦區(qū)北部L108測線—L136測線,異常反演深度達-2 000 m標(biāo)高。

    以L80測線和L112測線多極化電磁測深與異常反演為例。在后疃礦區(qū)L80測線多極化電磁測深二維反演電阻率等值線與鉆探驗證圖(見圖4)上,-2 900~-800 m標(biāo)高有一呈串珠狀展布、向南東方向傾斜的中—低阻凹陷和高—低阻漸變組合異常,推測為招平斷裂通過處,該斷裂深部傾角變緩,在1800測點右側(cè)有顯著擴容跡象。

    在后疃礦區(qū)L122測線多極化電磁測深二維反演電阻率等值線與鉆探驗證圖(見圖5)上,-1 700~-500 m標(biāo)高有一呈串珠狀展布、向南東方向傾斜的中—低阻凹陷和高—低阻漸變組合異常,推測為招平斷裂通過處,該斷裂深部傾角變緩,在1800測點右側(cè)有顯著擴容跡象。

    5? 找礦靶區(qū)預(yù)測與鉆探驗證效果

    本次圈定找礦靶區(qū)的主要依據(jù)是對深部隱伏礦體找礦標(biāo)志的綜合分析,按構(gòu)造地球化學(xué)異常規(guī)模、強度、組合,多極化電磁測深異常特征,結(jié)合伽瑪能譜異常[31],并考慮到鉆探工程驗證的有利程度,將找礦靶區(qū)劃分為A、B、C 3級。本研究共圈定找礦靶區(qū)8處,其中最為有利的A級找礦靶區(qū)1處,較為有利的B級找礦靶區(qū)3處,有一定找礦遠(yuǎn)景但找礦標(biāo)志單一或異常空間套合性不夠理想的C級找礦靶區(qū)4處(見圖3)。

    研究設(shè)計驗證鉆孔3處,首先施工的是位于A-1找礦靶區(qū)的80ZK2101鉆孔和位于C-3找礦靶區(qū)的112ZK2101鉆孔(見圖4、圖5)。

    A-1找礦靶區(qū)位于L80測線,見礦巖芯進尺3 100~3 101 m,金品位3.44×10-6,見礦實際位置較推斷招平斷裂位置深約500 m,表明L80測線多極化電磁測深二維反演電阻率異常分布與推斷招平斷裂位置較實際淺。

    C-3找礦靶區(qū)位于后疃礦區(qū)北部,鉆孔112ZK2101見礦巖芯進尺為1 722.0~1 723.2 m、1 760.0~1 761.0 m,對應(yīng)金品位分別為2.42×10-6和1.75×10-6,與推斷招平斷裂位置基本吻合。

    隨后,陸續(xù)對B-1、B-3、C-2找礦靶區(qū)進行鉆探工程驗證,并先后見礦。驗證效果最好的是B-1和B-3找礦靶區(qū)。

    6? 結(jié)? 論

    1)根據(jù)后疃礦區(qū)成礦地質(zhì)特征與深邊部找礦性質(zhì),本次深部礦體定位預(yù)測研究采用了多元信息找礦策略和構(gòu)造地球化學(xué)法-伽瑪能譜法-多極化電磁測深技術(shù)組合。

    2)完成后疃礦區(qū)地表構(gòu)造地球化學(xué)與伽瑪能譜測量面積12 km2,發(fā)現(xiàn)多處以Au元素為代表的多元素組合異常,厘定后疃礦區(qū)構(gòu)造地球化學(xué)找礦標(biāo)志為Au-Ag-As-Sb組合異常。

    3)采用MPMT-18多極化電磁測深系統(tǒng),完成了L108測線—L136測線及L80測線多極化電磁測深和異常反演,確定了招平斷裂位置。

    4)根據(jù)構(gòu)造地球化學(xué)、伽瑪能譜與多極化電磁測深異常特征、分布與關(guān)聯(lián)性,結(jié)合鉆探工程驗證的有利程度,共圈定找礦靶區(qū)8處,A-1、B-1、B-3、C-2和C-3找礦靶區(qū)經(jīng)鉆探工程驗證并先后見礦。

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    Deep ore body positioning and prediction in Houtuan mining area

    of Dayingezhuang Gold Deposit in Jiaodong

    Gao Xuekan1,Xi Zhenzhu2,3,Xiang Yinhe4,Yang Bin2,3,Liu Zhankun2,3,Zou Yanhong2,3

    (1.Zhaojin Mining Industry Co.,Ltd.; 2.School of Geosciences and Info-physics,Central South University;

    3.Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring

    (Central South University),Ministry of Education;

    4.Hunan 5D Geophyson Co.,Ltd.)

    Abstract:Houtuan mining area is located on the periphery of the main mining area of Dayingezhuang Gold Deposit in Jiaodong,belonging to a deep and peripheral exploration area.Using a pluralized information exploration strategy,a combination of structure geochemistry-gamma spectroscopy-multi-polarize electromagnetics

    techniques was used to carry out ore prediction in the deep and peripheral areas of Houtuan mining area.Surface structure geochemistry and gamma spectroscopy measurements covering area 12 km2 were conducted,and through factor analysis,Au-Ag-As-Sb combination anomalies were identified as prospecting indicators in Houtuan mining area.Additionally,using the MPMT-18 multi-polarized magnetotelluric system,multi-polarize electromagnetics and anomaly inversion along Measurement Line L108-L136 and L80 were completed,determining the location of the deep Zhaoping fault in Houtuan mining area.Based on the anomalous features,distribution,and correlation of structural geochemical measurements,gamma spectroscopy measurements,and multi-polarize electromagnetics,combined with the favorable degree verified by drilling projects,a total of 8 exploration targets were identified.Among them,the A-1,B-1,B-3,C-2,and C-3 exploration targets were verified by drilling projects and yielded mineralization.

    Keywords:deep ore body;positioning prediction;multi-polarize electromagnetics;structural geochemical method;Houtuan mining area;Dayingezhuang Gold Deposit

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