劉 偉, 余 友, 張秀鴻

(1.中南大學(xué)信息物理工程學(xué)院,長沙 410083;2.黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查703隊,哈爾濱 150300)

黑龍江省東安金礦地球物理勘查應(yīng)用效果

劉 偉1,2, 余 友1,2, 張秀鴻2

(1.中南大學(xué)信息物理工程學(xué)院,長沙 410083;2.黑龍江省有色金屬地質(zhì)勘查703隊,哈爾濱 150300)

東安金礦為一大型低硫淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床,礦體產(chǎn)于印支晚期堿長花崗巖和早白堊世中酸性火山～侵入雜巖接觸部位的強硅化蝕變巖中。在礦床普查和詳查過程中,利用高精度磁法確定蝕變礦化帶,利用電阻率中梯追索圈定含金強硅化蝕變帶,利用對稱四極和偶極裝置電剖面及高密度電阻率法判斷礦體傾向及埋深。獲得的物探異常規(guī)模大、強度高、結(jié)構(gòu)清晰,高阻異常帶、正負(fù)磁場過渡帶或磁力低區(qū)與礦體、礦化體空間位置對應(yīng)關(guān)系良好。根據(jù)物探異常布置槽探及鉆探工程見礦效果良好,地球物理勘查有效地指導(dǎo)了山地工程施工。

低硫淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V 硅化蝕變巖 高精度磁法 電阻率法 東安

L iuW ei,Yu You,Zhang Xiu-hong.Application of geophysical methods to exploration at the Dong’an gold deposit,Heilongjiang Province[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0657-0663.

東安金礦位于黑龍江省遜克縣境內(nèi),為一大型貧硫低砷淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床(劉偉等,2002;郭繼海等,2004)。1998年發(fā)現(xiàn)以來,在礦區(qū)內(nèi)先后進(jìn)行了高精度磁法、多種裝置的電阻率剖面法、高密度電法等物探工作。多種物探方法綜合運用,確定了金礦(化)體的位置、規(guī)模及產(chǎn)狀,有效地指導(dǎo)了槽探、鉆探等山地工程施工?？偨Y(jié)該區(qū)物探找礦效果,對于礦區(qū)外圍物探工作以及尋找同類型金礦床,具有借鑒意義。

1 地質(zhì)概況

礦床位于松嫩地塊和佳木斯地塊之間伊春～延壽成礦帶的北段,遜克中、新生代火山盆地寶山隆起帶北緣(圖1)(于建波等,2006)。

礦區(qū)蝕變礦化面積約20km2(圖2)。北東部出露白堊系下統(tǒng)光華組陸相中酸性火山～侵入雜巖,巖性為流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r、英安巖夾薄層砂巖以及次火山巖相的流紋斑巖、英安玢巖、流紋質(zhì)隱爆角礫巖,上覆第三系中新～上新孫吳組砂巖、砂礫巖層,厚度幾米至幾十米。西部為印支晚期中粗粒堿長花崗巖侵入體,是礦體主要的賦礦圍巖。燕山中晚期細(xì)粒堿長花崗巖、花崗斑巖、閃長玢巖、英安玢巖等侵入于印支晚期花崗巖,呈小巖株、巖脈或巖墻狀產(chǎn)出,規(guī)模小,常與同時代的中酸性火山巖相伴出現(xiàn),與成礦關(guān)系密切,區(qū)內(nèi)金礦體多與其同空間相伴產(chǎn)出。SN、NNE向壓扭性庫爾濱殼斷裂是區(qū)內(nèi)的控巖、控礦構(gòu)造,控制著中酸性巖體和礦帶的分布,其次級斷裂呈SN、NNE、NNW、NE、NW向,多發(fā)育于巖體與火山～侵入雜巖的接觸部位,為區(qū)內(nèi)的控礦、容礦斷裂。金礦(化)體、蝕變帶均發(fā)育于次級斷裂中,礦體與圍巖界線清晰(敖貴武等,2004;于建波,2006;蘇仁奎等,2006)。

礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)大小礦體52條(于建波,2006)。主礦體Au(5)號礦體發(fā)育于堿長花崗巖與流紋巖、流紋斑巖斷裂接觸附近的近SN向強硅化蝕變帶中,長950m,寬1.0～11.3m,陡傾斜,傾角70°～85°。金地表品位為1.11～8.69g/t,向深部明顯升高。

礦石貧硫低砷。金屬礦物含量低,總量不到1%,主要有黃鐵礦、褐鐵礦、自然金以及極少量的銀金礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、毒砂等。脈石礦物為石英、玉髓、螢石、方解石、絹云母等。礦石結(jié)構(gòu)以它形粒狀為主,構(gòu)造以塊狀、角礫狀、浸染狀、網(wǎng)脈狀為主,梳狀、條帶狀、齒狀、晶簇、晶洞構(gòu)造發(fā)育(劉偉等,2002;敖貴武等,2004;于建波,2006;蘇仁奎等, 2006)。

圖1 東安金礦及外圍區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geologicalmap of Dong’an gold deposit

圖2 東安金礦地質(zhì)略圖Fig.2 S implified geologicalmap of Dong’an gold deposit

礦區(qū)圍巖蝕變普遍而強烈,多沿斷裂、隱爆角礫巖帶和燕山中晚期小侵入體、次火山巖體附近分布。礦化蝕變分帶性明顯。如Au(5)號礦體由礦脈向外可分為:①內(nèi)帶為強硅化帶,主要為云英巖化、玉髓化、冰長石化、黃鐵礦化褐鐵礦化、螢石化等;②中帶為硅化帶,主要為硅化、綠泥石化、絹云母化;③外帶為泥化帶,主要為高嶺土化、水白云母化、綠泥石化。礦體主要賦存于內(nèi)帶。圍巖蝕變是主要找礦標(biāo)志之一,以云英巖化、硅化、玉髓化、冰長石化、黃鐵礦化與礦化關(guān)系密切。

2 巖(礦)石物性特征和物探工作方法

2.1 巖(礦)石物性特征

區(qū)內(nèi)巖(礦)石磁性(表1)較弱且差異較小,為以感磁為主的中低磁性巖石。相對來說,中酸性火山巖類磁性稍強,花崗巖類次之,強硅化、硅化蝕變巖磁性最弱。磁性強弱主要與巖石中磁鐵礦物含量多少有關(guān)。在斷裂構(gòu)造破碎帶附近,熱液活動及蝕變作用造成巖石中磁鐵礦磁性減弱或消失,從而使礦化蝕變巖石及金礦石磁性明顯降低。

表1 東安金礦床巖(礦)石物性參數(shù)統(tǒng)計表Table1 Parameters of physical properties of rocks and ores of the Dong’an gold deposit

巖(礦)石之間電性差異很大。按照電阻率的大小區(qū)內(nèi)巖石可分為三類:強硅化、硅化蝕變巖呈致密塊狀,為高阻類,電阻率常見值為9540Ωm和2018Ωm,分別為其它巖石的5～10倍和2倍以上;花崗巖類及中酸性火山巖、次火山巖類電阻率中等,常見值為706～1085Ωm,比較平穩(wěn),變化不大;砂礫巖空隙較大且富含水分,電阻率最低,常見值為38Ωm。

巖(礦)石中金屬硫化物含量極少,幅頻率均在2.0%以下,數(shù)值較低且差別不大(石耀軍等, 2004)。

總之,作為金礦石或金礦化巖石的強硅化、硅化蝕變巖與作為圍巖的花崗巖類、中酸性火山巖類相比,具有高阻、低極化和低磁特征,利用高精度磁法和電阻率法尋找含金強硅化蝕變巖或硅化蝕變巖具有良好的物性前提(梁德超等,2000;符超等, 2009)。

2.2 物探工作方法

普查時利用高精度磁法來識別線性斷裂破碎帶及礦化蝕變帶,利用電阻率中梯追索圈定高阻強硅化蝕變巖,工作比例尺為1∶5000,測網(wǎng)網(wǎng)度為50m×10m,測線方位為東西向,大致垂直于礦區(qū)主構(gòu)造方向。磁法使用G856AX型質(zhì)子磁力儀,電阻率中梯使用SQ-3B型雙頻激電儀(何繼善,2006),電極距AB=900m,MN=40m,一線供電,多線測量。詳查時利用電剖面法和高密度電阻率法(白大明, 2000;石耀軍,2004;于愛軍等,2006)來確定含金高阻強硅化、硅化蝕變巖的位置、產(chǎn)狀及埋深,指導(dǎo)工程驗證。高密度電法使用DUK-1型高密度電測系統(tǒng),采用溫納裝置,點距5m。復(fù)合對稱四極、偶極等電剖面法使用WDJD-1型多功能直流激電儀,點距10m。

3 物探應(yīng)用效果

以主礦體Au(5)號礦體區(qū)的物探工作為例。Au(5)號礦體區(qū)面積約2km2,地形較平。礦體發(fā)育于堿長花崗巖與流紋巖、次流紋斑巖斷裂接觸附近的近SN向強硅化蝕變帶中。一方面,受次火山巖的后期侵入和擠壓,Au(5)號礦體及接觸帶的產(chǎn)狀較陡,扭轉(zhuǎn)變化大,20線以南礦體東傾,20～28線之間近于直立,28線以北則發(fā)生反轉(zhuǎn)向西傾斜。另一方面,礦區(qū)地表被砂礫巖所覆蓋,尤其是礦區(qū)北部,覆蓋厚度較大。這些給圈定礦體分布范圍、判斷其產(chǎn)狀及埋深帶來一定難度。物探工作很好地解決了這些地質(zhì)問題。

3.1 圈定礦體分布范圍,判斷礦體走向

高磁ΔT異常(圖3A)主要有兩處磁力高和一處磁力低:西南部磁力高異常值10～150nT,由東向西逐漸升高;北部磁力高異常值10～60nT;磁力低分布在礦區(qū)東部,異常值-100～-10nT。磁力高分別為堿長花崗巖和由英安巖所引起,磁力低則與中酸性火山巖發(fā)生泥化、綠泥石化等蝕變有關(guān)。27～7線之間磁力高與磁力低過渡部位出現(xiàn)的局部小正磁異常,則與脈巖有關(guān)。

磁異常對含礦構(gòu)造破碎帶或含礦蝕變巖帶具有明顯的指示:20線以北,含礦蝕變巖帶為兩處磁力高所夾磁力低區(qū)域,呈NW向,表現(xiàn)為兩處正磁場之間的負(fù)磁場縫合線,Au(6)、Au(7)、Au(8)、Au(9)號金礦體即賦存于該縫合線靠近英安巖的一側(cè);20線以南,含礦蝕變巖帶處于磁力高與磁力低的過渡帶處,即0～30nT異常等值線附近,近SN向,主礦體Au(5)號即賦存在該部位,對應(yīng)于西側(cè)花崗巖體與東側(cè)次火山巖的斷裂接觸界面附近。

中梯視電阻率ρs異常(圖3B)呈條帶狀,形態(tài)規(guī)則。500Ωm以上的高阻異常展布在70～400Ωm低阻背景值之上,異常極大值1100Ωm。長大于1000m,寬100～200m。20線以南走向近SN,20線以北走向約NW20°。異常等值線東側(cè)密集,水平梯度大,反映出高阻體總體上向東傾斜。推斷高阻異常由金礦(化)體所引起。槽探、淺井及鉆探驗證結(jié)果,高阻異常由Au(5)號礦體及其礦化范圍所引起,500Ωm以上的高阻異常范圍基本涵蓋了礦(化)體在平面上的投影范圍,700Ωm以上高阻異常反映出了厚度較大的金礦體分布地段。

3.2 推斷礦體傾向

Au(5)號礦體區(qū)地表被砂礫巖所覆蓋,且礦體產(chǎn)狀陡,傾向變化大,部分地段礦體傾向淺部和深部甚至相反。準(zhǔn)確判斷礦體傾向為鉆探施工提供依據(jù)是礦區(qū)勘探的關(guān)鍵。

12線以南為砂礫巖淺覆蓋區(qū),覆蓋厚度1m～2m。礦體埋藏較淺,探槽或淺井即可揭露,傾向容易識別。物探測量結(jié)果可輔助地質(zhì)人員判斷傾向,也可為厚覆蓋區(qū)傾向判斷提供參考。以12線為例(圖4A),高磁ΔT剖面曲線零值點在398.5號點,其西側(cè)為正磁區(qū),東側(cè)為負(fù)磁區(qū)。推斷正磁區(qū)由花崗巖所引起,負(fù)磁區(qū)由蝕變火山巖、次火山所引起,零值點附近為花崗巖與火山巖斷裂接觸破碎帶位置,即金礦體(強硅化蝕變巖)的賦存位置。中梯ρs剖面曲線不對稱,東陡西緩,398號點ρs出現(xiàn)極大值1058Ωm。推斷高阻異常由金礦體所引起,礦體向東傾斜,頂部位置在398號點附近。在ρs高阻異常部位和ΔT磁異常零值點附近,TC12-1號探槽于398號點揭露到向東陡傾斜的金礦體,ZK12-1鉆孔深部見三層金礦體,累計厚度14.3m,Au平均品位12.0g/t;ZK12-3孔深部也見到品位較高、厚度較大的金礦體。槽探和鉆探結(jié)果證實了上述物探推斷的正確性。

圖3 高磁ΔT及中梯ρs等值線平面圖Fig.3 Contours of magneticΔT and resistivityρs

12線以北為砂礫巖厚覆蓋區(qū),覆蓋厚度大于10m,探槽難以揭露到礦體,礦體傾向主要依靠物探異常信息來判斷。以20線為例(圖4B),高磁ΔT曲線零值點及中梯ρs曲線均反映出強硅化蝕變巖(金礦體)的“礦頭”位置在398號點左右,中梯ρs曲線的不對稱特征及復(fù)合對稱四極視電阻率極大值點位移情況均反映出高阻體向東傾斜。ZK20-1號鉆孔穿過20m厚的砂礫巖覆蓋層后見到了向東傾斜、總厚度77.05m的四層金礦體,ZK20-3號鉆孔也見到了4層強硅化或硅化蝕變巖(金礦體或金礦化體)。鉆探結(jié)果與物探推斷相符。

圖4 東安金礦12、20和28線地質(zhì)物探綜合剖面圖Fig.4 Geological and geophysical integrated profiles along l ines 12,20,and 28 in the Dong’an gold deposit

28線及其以北,礦體傾向由東傾反轉(zhuǎn)為西傾。以28線為例(圖4C),高磁ΔT和中梯ρs曲線與南部各勘探線特征基本一致,沿用前述南部各線見礦規(guī)律,推斷礦體東傾,頂部位置在393～395號點之間。ZK28-1鉆孔結(jié)果卻不理想,穿過厚度21m的砂礫巖后,僅在花崗巖中見到四層較薄的硅化蝕變巖。為查明原因,做了復(fù)合對稱四極裝置和偶極電剖面。復(fù)合對稱四極小極距極大值點在393號,大極距極大值點在392號;偶極剖面曲線不對稱,西陡東緩,出現(xiàn)雙峰異常,西側(cè)峰值較高,且隨著電極距增大,峰值越遠(yuǎn)離中心點(393號點),兩側(cè)峰值差異也越大。根據(jù)偶極和復(fù)合對稱四極觀測結(jié)果推斷地下高阻礦脈向西傾斜。布置ZK28-2孔再進(jìn)行驗證,穿越砂礫巖后在38～47m處花崗巖體中見第一層金礦體,之后又見到多層強硅化或硅化蝕變巖。證實了金礦體在28線已開始向西傾斜。中梯與對稱四極和偶極的觀測結(jié)果并不矛盾。復(fù)合對稱四極和偶極剖面探測深度較淺,ρs異常主要反映西傾的淺部礦脈。中梯裝置探測深度大,ρs異常是多個小礦脈疊加形成的綜合異常,而多個小礦脈相互疊加在一起類似于一個產(chǎn)狀東傾的較大高阻脈(圖4C中虛線所示)。

3.3 估算礦體埋深

Au(5)號礦體區(qū)6～36線做了高密度電阻率法,利用其反演成像結(jié)果來判斷礦體頂部埋深(白大明,2000;石耀軍,2004)。圖5為20線反演成像圖及其推斷地質(zhì)剖面。中部的紅色區(qū)域為600Ωm以上的高阻區(qū),反映為金礦體。藍(lán)色區(qū)域為65Ωm以下的低阻區(qū),在近地表反映為砂礫巖,在400～405號點下部反映為泥化的火山巖、次火山巖。綠色區(qū)域為65～600Ωm之間的過渡區(qū),反映為花崗巖和未蝕變的火山、次火山巖。反演成像圖顯示出金礦體頂部位置在398號點附近,埋深23m左右。這與實際勘查結(jié)果基本吻合。

4 結(jié)論

圖5 20線高密度電法反演結(jié)果Fig.5 Resistivity inversion results along line 20

(1) 東安金礦礦體賦存于強硅化、硅化蝕變巖中,金屬硫化物含量極低。礦石與圍巖相比具有高阻、低極化、低磁的物性特征。高阻、低磁異常是本區(qū)物探的主要找礦標(biāo)志。利用高精度磁測和電阻率中梯測量可快速圈出金礦(化)體分布地段。

(2) 區(qū)內(nèi)礦體傾向較陡且擺動較大,部分地段淺部和深部礦體傾向甚至相反,礦區(qū)地表又多被孫吳組砂礫巖所覆蓋,勘查過程中需要準(zhǔn)確判斷礦體傾向及其埋深。實踐證明,綜合運用中間梯度、對稱四極和偶極電阻率剖面法以及高密度電阻率法等多種裝置,綜合分析曲線特征可準(zhǔn)確地判斷出礦體的位置、產(chǎn)狀及埋深。

(3) 根據(jù)巖(礦)石物性特征,合理選擇運用多種物探方法,結(jié)合地質(zhì)資料,對物探異常進(jìn)行綜合解釋,是東安金礦物探勘查取得良好效果的關(guān)鍵所在。這對于礦區(qū)外圍物探工作以及尋找同類型礦床,具有借鑒意義。

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鄰近建(構(gòu))筑物樁基在施工過程中不僅要承受上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向荷載，同時可能要承受較大的水平荷載，例如機場航站樓斜拱樁基就要承受上部斜拱產(chǎn)生的巨大水平推力。斜拱樁基產(chǎn)生較大的水平推力會使上層土體產(chǎn)生橫向運動，使土體產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力場[3-5]。因此當(dāng)深基坑施工時，如果附近存在機場航站樓斜拱樁基同時施工，斜拱樁基產(chǎn)生的大水平推力會對深基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)生一定的影響。

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Application of GeophysicalM ethods to Exploration at the Dong’an Gold Deposit,Heilongjiang Province

L IU Wei1,2,YU You1,2,ZHANG Xiu-hong1,2
(1.College of Info rm ation Physics Engineering,Central South University,Changsha 410083; 2.No.703Geological Bureau forNonferrousM etal Resources Exploration of Heilongjiang,Harbin 150300)

The Dong’an gold deposit is a large-scale low sulphidation epitheralAu deposit in Heilongjiang Province.It occurs in the inter mediateacidity volcanic-invasion rock and the silicon alternation zone of the late Indo-China epoch alkali-feldspar granite.In the processof general survey and detailed investigation,the mineralized alteration zone is delineated by high-precisionmagnetic survey,the strong silicified gold-bearing alteration zone is identified with the resistivitymethod using central-gradient array,the tendency and depth of ore bodies are judged by the resistivity method based on Schumberger array and dipole-dipole array aswell as the high density resistivitymethod.Large-scale and high-amplitude geophysical anomalies reveal a clear structure.There are good corresponding relations between the low magnetic field or positive and negative magnetic field gradient zones or the high resistivity anomaly zones and ore bodies ormineralization bodies in spatial positions.The result demonstrates that the geophysical prospecting is very effective to guide the trenching and drillingwork,and a large number of ore bodies are found according to the geophysical anomalies.

low sulphidation,epitheralAu deposit,silicon alternation rocks,high-precision magnetic measurement,resistivitymethod,Dong’an

book=7,ebook=420

P618.51

A

0495-5331(2010)04-0657-07

2010-01-22;

2010-06-11;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

劉偉(1966年-),男,中南大學(xué)博士生,高級工程師,主要從事金屬礦產(chǎn)地球物理勘查與研究工作,Email:ACH703LW@ 163.com。