物探方法CSAMT在桂北某金礦區(qū)深邊部找礦預(yù)測(cè)應(yīng)用

蔣 卉, 黃理善, 盧見昆, 趙 毅, 王邦民

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

0 引言

本礦區(qū)前人的勘查地質(zhì)成果為礦區(qū)的勘查工作提供了豐富的地質(zhì)資料和找礦信息,對(duì)下一步工作具有重要的指導(dǎo)意義。但由于本區(qū)工作條件較困難,區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件、控礦因素較復(fù)雜,礦區(qū)還存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題:(1)對(duì)區(qū)內(nèi)斷層的含礦性及斷層與成礦關(guān)系研究工作程度不夠;(2)含礦斷裂構(gòu)造在深部延深及走向上延伸情況不明;(3)未進(jìn)行系統(tǒng)的深邊部找礦勘查工作及有效的找礦方法技術(shù)應(yīng)用。

根據(jù)礦區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件及深邊部找礦的目標(biāo)任務(wù),選擇抗干擾能力強(qiáng)、探測(cè)深度大、橫向分辨率高的可控源音頻大地電磁法(CSAMT)為主[1]、結(jié)合已有的地質(zhì)資料及找礦信息進(jìn)行綜合解釋[2-3],取得了礦區(qū)深邊部找礦突破。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)位于次級(jí)的馬海短軸背斜西翼,出露主要地層為震旦系及南華系,斷裂構(gòu)造發(fā)育,NE向剪切構(gòu)造帶控制金成礦和礦體產(chǎn)出[4]。

地層: 區(qū)內(nèi)出露的地層主要為元古界丹洲群(PtD),主要分為三門街組(Pt3s)、拱洞組(Pt3g),南華紀(jì)長(zhǎng)安組(Nhc)、富祿組(Nhf)、黎家坡組(Nhl)和震旦系陡山沱組(Z2d)、老堡組(Z2l)。區(qū)內(nèi)地層總體向北西傾,為單斜構(gòu)造。

構(gòu)造: 礦區(qū)的構(gòu)造形跡主要為斷裂,次為褶皺。由于礦區(qū)地表大部分為第四系風(fēng)化土壤覆蓋,因此本礦區(qū)的構(gòu)造形跡主要是通過(guò)對(duì)溝谷或剝土的直接觀測(cè)及對(duì)標(biāo)志層(地層或礦體)的錯(cuò)動(dòng)、地層產(chǎn)狀的變化等方面推測(cè)得出[5-6]。

巖漿巖: 礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露。

變質(zhì)作用及圍巖蝕變: 礦區(qū)巖石主要巖性為淺變質(zhì)碎屑巖,主要為變質(zhì)砂巖、變質(zhì)泥巖,局部夾板巖千枚巖,巖石發(fā)生區(qū)域淺變質(zhì)作用,變質(zhì)程度較低,發(fā)生變質(zhì)的礦物主要為泥質(zhì)和長(zhǎng)石,蝕變礦物主要為絹云母、綠泥石,少量石英重結(jié)晶;礦區(qū)金礦化體受NE向的構(gòu)造和剪切帶的控制,區(qū)內(nèi)蝕變主要為熱液作用形成的硅化,分布范較廣,主要發(fā)育于斷層破碎帶上,呈條帶狀、透鏡狀,礦化范圍與破碎帶范圍總體一致,礦化蝕變帶的寬度5～30 m,走向延伸超過(guò)600 m,蝕變主要為硅化、黃(褐)鐵礦化、毒砂化、絹云母化及綠泥石化。

通過(guò)實(shí)地地質(zhì)調(diào)查,結(jié)合已有的地質(zhì)資料及找礦信息綜合研究:

(1)礦區(qū)主礦體(Ⅲ1)賦存于南華系富祿組和黎家坡組含礫雜砂巖中,礦體主要受主干斷裂NNE向F1斷裂帶控制;

(2)礦石自然類型為金-黃鐵礦(毒砂)蝕變砂巖型,礦床工業(yè)類型為少硫化物構(gòu)造蝕變巖型礦床;(3)礦區(qū)內(nèi)斷裂是主要找礦標(biāo)志;其次與金有關(guān)的礦化蝕變主要為硅化、黃鐵礦化、毒砂化,沿破碎帶伴隨硅化(石英脈)、黃(褐)鐵礦化、毒砂化等熱液蝕變,多種蝕變疊加出現(xiàn)時(shí),更有利于金的富集成礦,是區(qū)內(nèi)重要的找礦標(biāo)志[6-7]。

2 礦區(qū)地球物理特征及方法選擇

2.1 礦區(qū)地球物理特征

物性標(biāo)本測(cè)試工作選擇了具有代表測(cè)區(qū)巖、礦石物性的標(biāo)本進(jìn)行巖石電性測(cè)定。測(cè)試方式為強(qiáng)迫電流法,獲得巖石標(biāo)本的電阻率參數(shù)。本次物探工作野外共測(cè)定電性標(biāo)本55個(gè)。地球物理電性參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 桂北某金礦區(qū)巖礦石標(biāo)本電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)

由表1可知:含石英角礫細(xì)砂巖(含黃鐵礦化)為高阻;弱硅化砂巖(含黃鐵礦化)為中阻,而炭質(zhì)頁(yè)巖為低阻。根據(jù)本次標(biāo)本測(cè)量結(jié)果結(jié)合以往物探統(tǒng)計(jì)資料可知:勘查區(qū)礦化(硅化)巖石與其余巖石間電阻率相差較明顯,具備開展可控源音頻大地電磁測(cè)深的地球物理物性前提。

2.2 CSAMT原理及野外工作方法

2.2.1 方法基本原理

CSAMT法是通過(guò)有限長(zhǎng)接地導(dǎo)線電流源向地下發(fā)送不同頻率的交變電流[8],在地面一定范圍內(nèi)測(cè)量正交的電磁場(chǎng)分量,計(jì)算卡尼亞電阻率公式(1)及阻抗相位公式(2),達(dá)到探測(cè)不同埋深地質(zhì)目標(biāo)體的一種頻率域電磁測(cè)深方法。

(1)

φEx/Hy=φEx-φHy

(2)

式中:ρ為電阻率(Ω·m);f為頻率(Hz);Ex為x方向的電場(chǎng)強(qiáng)度(mV);Hy為y方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度(nT);φEx/Ey為阻抗相位,φEx為電場(chǎng)相位,φHy磁場(chǎng)相位,單位均為mrad。

CSAMT法有標(biāo)量、矢量和張量三種測(cè)量方式,測(cè)量的各個(gè)電磁場(chǎng)分量及坐標(biāo)系見圖1。

圖1 CSAMT法測(cè)量的電磁場(chǎng)各分量及坐標(biāo)系

本次工作投入的儀器為GDP-32Ⅱ多功能電磁儀(美國(guó)Zonge公司研制生產(chǎn))。此次工作選擇的是GGT-30大功率(30 kW)發(fā)射機(jī),工作頻率DC～8 kHz,最大輸出功率30 kW,最大輸出電流30 A,最高輸出電壓1000 V,關(guān)斷時(shí)間≤125 μs,穩(wěn)流精度0.1%。

2.2.2 野外工作方法及技術(shù)要求

本次野外工作采用遠(yuǎn)區(qū)旁測(cè)標(biāo)量測(cè)量工作方式進(jìn)行測(cè)量。觀測(cè)工作由發(fā)射系統(tǒng)和接受系統(tǒng)兩部分組成(圖2),通過(guò)協(xié)調(diào)發(fā)射、接收完成野外觀測(cè)[9]。

圖2 標(biāo)量CSAMT測(cè)量布置的平面示意圖

本次CSAMT工作各技術(shù)參數(shù):工作頻率1～8192 Hz;供電偶極子長(zhǎng)度AB>1000 m(AB位置根據(jù)測(cè)線位置和方位角進(jìn)行布置);偶極子中心與測(cè)線中心偏差<15°;收發(fā)距R最小為8 km,最大為10.1 km;基本電流大于4 A,1024 Hz以下頻率電流大于7 A。

本次探測(cè)選取地表礦化較強(qiáng)、構(gòu)造控礦特征明顯的54線和8線,分別位于礦區(qū)的南北,具有典型性。工作布置圖見圖3。54線剖面長(zhǎng)600 m,點(diǎn)距25 m;8線剖面長(zhǎng)1775 m,點(diǎn)距25 m。

圖3 礦區(qū)地質(zhì)及工程布置圖

2.2.3 數(shù)據(jù)處理及工作質(zhì)量評(píng)價(jià)

(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理

從野外采集資料后,為提高資料的反演和解釋質(zhì)量,進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理:數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)換,飛點(diǎn)處理,靜態(tài)校正[10]。

(2)工作質(zhì)量評(píng)價(jià)

系統(tǒng)檢查觀測(cè)質(zhì)量: 本次CSAMT測(cè)點(diǎn)共計(jì)97個(gè),檢查觀測(cè)點(diǎn)數(shù)8個(gè),為測(cè)量總數(shù)的8.2%,并在測(cè)區(qū)內(nèi)大體均勻分布,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

全區(qū)系統(tǒng)觀測(cè)精度: 在全區(qū)檢查觀測(cè)的數(shù)據(jù)中剔除明顯畸變頻點(diǎn)后,以單個(gè)物理點(diǎn)為單位,計(jì)算各個(gè)頻點(diǎn)的卡尼亞電阻率或阻抗相位相對(duì)誤差。本次CSAMT工作卡尼亞電阻率均方相對(duì)誤差5.03%;大于200 mrad的阻抗相位均方相對(duì)誤差為3.68%,小于200 mrad的阻抗相位均方誤差為32.83 mrad,本次測(cè)量結(jié)果為Ⅰ級(jí)精度。

3 探測(cè)成果及找礦預(yù)測(cè)

3.1 54勘探線

圖4為54線物探地質(zhì)綜合圖。圖4(a)為CSAMT反演及推斷圖,其中電阻率值范圍在n×10 Ω?m～n×104Ω?m之間,淺部電阻率值橫向變化較小;隨著勘探深度的增大,電阻率值逐漸增大,電阻率異常為明顯的縱向延伸特征;根據(jù)電阻率等值線形態(tài)可以圈定2處異常,分別編號(hào)為Ⅰ號(hào)異常和Ⅱ號(hào)異常。Ⅰ號(hào)異常視電阻率較低,位于CSAMT視電阻率剖面215～265 m范圍內(nèi),異常較連續(xù),傾向NW,異常主體部位寬度約60 m,延深至高程約800 m,延深深度約300 m,推測(cè)Ⅰ號(hào)低阻異常為炭質(zhì)頁(yè)巖引起。Ⅱ號(hào)電阻率異常呈高阻,位于剖面265～315 m范圍內(nèi),異常較連續(xù),陡傾,異常主體部位寬度約100 m,延深較大,結(jié)合地質(zhì)資料推測(cè)Ⅱ號(hào)高阻異常為強(qiáng)硅化引起。Ⅱ號(hào)高阻異常與地表含礦構(gòu)造(礦化)位置基本一致,且延深至高程500 m以下;高阻異常的特征(強(qiáng)硅化)表明礦體可延深至高程500 m以下。圖4(b)為地質(zhì)剖面圖及鉆孔異常驗(yàn)證結(jié)果圖。首先施工了ZK5403、ZK5404兩個(gè)鉆孔,由于都見到了厚大的工業(yè)礦體,后又施工了更深的ZK5401、ZK5402兩個(gè)鉆孔,均見到了工業(yè)礦體。以最深的ZK5402為例,在高程約840 m處見到了累計(jì)厚約10 m、Au品位大于1×10-6的工業(yè)礦體。

圖4 54線地質(zhì)物探綜合剖面圖

3.2 8勘探線

圖5為8線物探地質(zhì)綜合圖。圖5(a)為CSAMT反演及推斷圖,其中電阻率所反映的異常特征與54線異常特征基本一致。Ⅱ號(hào)電阻率高阻異常更寬大,位于剖面750～1050 m范圍內(nèi),異常較連續(xù),陡傾,異常主體部位寬度約300 m,延深較大,結(jié)合地質(zhì)資料推測(cè)Ⅱ號(hào)高阻異常為強(qiáng)硅化引起。高阻異常與地表含礦構(gòu)造(礦化)位置基本一致,且延深至高程100 m以下;高阻異常的特征(強(qiáng)硅化)表明礦體可延深至高程100 m以下。圖5(b)為地質(zhì)剖面圖及鉆孔異常驗(yàn)證結(jié)果圖,驗(yàn)證鉆孔為ZK801,在高程約960 m處均見到了工業(yè)礦體。

圖5 8線地質(zhì)物探綜合圖

3.3 深部找礦預(yù)測(cè)

CSAMT探測(cè)及鉆孔驗(yàn)證結(jié)果表明,本礦主礦體(Ⅲ號(hào)礦體)受礦區(qū)主斷裂F1控制,并具胡“帶中脈、脈中體”的礦化特點(diǎn)。礦化強(qiáng)度和礦體厚度明顯受容礦剪切帶的破碎程度制約,構(gòu)造破碎越強(qiáng),礦化越好,礦體厚度也越大。沿破碎帶伴隨硅化(石英脈)、黃(褐)鐵礦化等,蝕變超強(qiáng),礦化富集真好。

54線和8線相距920 m,CSAMT反映的控礦構(gòu)造特征基本一致,且NE走向上構(gòu)造帶更寬,因此可推測(cè)控礦構(gòu)造在走向上延續(xù)性較好,且SW—NE均未封閉;向深部延深較大,54線延深至高程500 m以下,8線延深至高程100 m以下,因此,含礦構(gòu)造在走向上延伸超1000 m,向深延深超500 m,找礦空間大大拓展,本礦區(qū)具有非常好的找礦潛力。

4 結(jié)論與建議

(1)在已知含礦構(gòu)造位置及礦化體上,CSAMT測(cè)深結(jié)果均顯示出電阻率異常,說(shuō)明采用可控源音頻大地電磁測(cè)深法在本測(cè)區(qū)深邊找礦,方法選擇正確。

(2) CSAMT測(cè)深在54線和8線均圈出了中高阻含礦構(gòu)造異常帶,且向深部延深較大。經(jīng)一系列鉆孔驗(yàn)證,在深部均見到了厚大的工業(yè)礦體,不僅驗(yàn)證了方法的有效性,也驗(yàn)證了推斷解釋的準(zhǔn)確性。

(3)異常顯示控礦構(gòu)造延深較大,54線延深至高程500 m以下,8線延深至高程100 m以下,而走向上延伸已超1000 m,因此,本礦區(qū)具有非常好的找礦潛力。

綜上所述,建議對(duì)礦區(qū)主控礦構(gòu)造開展進(jìn)一步的深邊部找礦勘查工作,同時(shí)開展外圍地質(zhì)物探綜合找礦工作,尋找可能存在的平行金礦脈。