任軍平,張連營,紀山青,王傳芳,杜明龍,許康康
(1.中國地質調查局天津地質調查中心,天津 300170;2.天津華北地質勘查局,天津 300170;3.河北省地礦局第五地質大隊,河北唐山 063000)
內蒙古四子王旗道老格磁異常特征解析
任軍平1,張連營2,紀山青3,王傳芳3,杜明龍3,許康康1
(1.中國地質調查局天津地質調查中心,天津 300170;2.天津華北地質勘查局,天津 300170;3.河北省地礦局第五地質大隊,河北唐山 063000)
筆者總結了研究區(qū)的地質特征,并選擇有效的物化探手段對5個新發(fā)現(xiàn)的地面高精度磁測異常進行剖析,隨后運用鉆探工程對各磁異常進行了深部驗證,有效的闡明了各磁異常的起因,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ磁異常與隱伏的地層或巖性有關,Ⅴ磁異常與礦化關系密切。本文的研究可為該地區(qū)的磁異常解析提供借鑒。
地質特征;物化探特征;鉆探驗證;道老格;四子王旗,內蒙古
研究區(qū)位于內蒙古四子王旗北部的芒和特地區(qū),南部距四子王旗旗政府所在地185 km,東距蘇尼特右旗旗政府所在地120 km,烏艾縣級公路從研究區(qū)通過,交通比較便利。
在大地構造位置上研究區(qū)屬于華北板塊與西伯利亞板塊之間的天山-興蒙造山帶內,屬天山-興安古生代褶皺帶的中東部。深大斷裂縱橫交錯,記載了華北古板塊與西伯利亞古板塊分而再合的歷史,留下了古蒙古洋板塊擴張和消亡及其與古大陸碰撞對接過程的痕跡。盡管地質學家在華北板塊和西伯利亞板塊運動機制的認識在細節(jié)上仍存在分歧,但是比較公認的看法是,中蒙邊境及鄰區(qū)主要為古大陸邊緣拼接帶,其形成環(huán)境和地質特征變化較大[1~3]。
本區(qū)基礎地質工作始于上世紀50年代[4],70年代初,隨著板塊構造理論的引入,加之許多地質學者開展了卓有成效的地質工作[5~13],從而深化了對該地區(qū)地質構造格局和演化的認識,進而對這一地區(qū)的地質和找礦工作提供了有益的借鑒。
雖然前人在區(qū)域上已經開展了許多地質工作,取得了眾多地質成果,但研究區(qū)內總體地質工作程度較低。區(qū)內比較系統(tǒng)的地質資料是1∶20萬區(qū)域地質、礦產調查和2006年開展的1∶5萬航磁測量等資料,但是對于其中的航磁異常起因尚未查明。本次通過路線地質填圖、高精度磁法測量、激電中梯剖面測量、化探剖面測量和鉆探等工作,提高了研究程度,充實了區(qū)域資料,并且對研究區(qū)有了較深入的認識。
2.1 地層
研究區(qū)內出露地層主要為中-新元古界及中、新生界(圖1)。
中-新元古界溫都爾廟群(Ch-Jxw),主要分布于研究區(qū)南部,小型褶皺發(fā)育(圖2照片a),可分為3個巖性段:一巖段(Ch-Jxw1)以石榴石絹云母石英片巖、綠片巖為主夾石英巖、含鐵石英巖;二巖段(Ch-Jxw2)以變質砂巖、變質長石砂巖為主,夾綠片巖等;三巖段(Ch-Jxw3)以鈉長石化絹云母片巖為主。其原巖屬海相火山-碎屑巖建造、海相中基性火山巖建造、細碧-角斑巖建造和含鐵石英巖建造。該地層中賦存沉積變質型鐵礦化。
中生界侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組(J3mk),分布于研究區(qū)東部,是研究區(qū)分布最廣的地層,且與磁異??臻g關系密切。區(qū)內可分為兩個巖性段,一巖段(J3mk1)主要為紫紅色沉積角礫巖(圖2照片b),二巖
段(J3mk2)以流紋質巖屑晶屑凝灰?guī)r為主,局部見流紋質凝灰?guī)r、粗面巖和黑曜巖等,片理化發(fā)育(圖2照片c),局部含黃色鉬華并見高嶺土化、褐鐵礦化和等蝕變。
中生界侏羅系上統(tǒng)瑪尼吐組(J3mn),分布于研究區(qū)西北部,出露面積約0.5 km2,巖性為安山巖夾安山質凝灰?guī)r,厚度大于221 m,與航磁異??臻g關系較密切。
中生界白堊系下統(tǒng)大磨拐河組(K1d),分布在研究區(qū)西北部,為本次填圖工作中新發(fā)現(xiàn)地層,腦木更幅1∶20萬區(qū)調報告將其劃為第四系上更新統(tǒng)砂礫石層①江浩賢,趙其湘,等.區(qū)域地質調查報告-腦木更幅(1∶20萬)內蒙古自治區(qū)地質礦產局,1980.,實際上為一套砂巖-粗礫巖(圖2照片d)地層,其上覆于瑪尼吐組安山巖之上,并含煤線,地表所見砂礫石層為其殘坡積物,初步對比認為可能屬下白堊統(tǒng)大磨拐河組。
新生界第四系更新統(tǒng)洪積礫石層,全新統(tǒng)沖、坡積層遍布全區(qū),風積層分布也較廣。
2.2 構造
研究區(qū)內褶皺構造和斷裂構造較發(fā)育,構造線方向分為近東西向和近南北向兩種。主要褶皺構造為芒和特復背斜,與沉積型變質鐵礦關系密切;主要斷裂構造為道老格逆沖斷層和道老格平推斷層,其中道老格逆沖斷層內硅化、褐鐵礦化等蝕變強烈,石英脈等脈巖發(fā)育,值得關注。
圖1 道老格地質圖Fig.1 Geological map of the Daolaoge area
芒和特復背斜,軸向近東西向,由中-新元古代溫都爾廟群含鐵石英巖建造、細碧-石英角斑巖建造組成軸部,二疊系哲斯組海相碎屑巖建造、碳酸鹽建造組成翼部,只出露了復背斜的軸部和南翼,寬達12 km,北翼已沉沒在巴音和碩盆地之下。地層褶皺強烈(圖2,照片a),局部地層倒轉和平臥①。從沉積
建造分析,該復背斜可能是晚古生代形成。
圖2 出露地層特征Fig.2 Exposed strata characteristics
道老格逆沖斷層,分布于芒和特復背斜北部,近東西向展布,出露長11 km,傾向170°,傾角45°,見溫都爾廟群逆沖于晚侏羅世滿克頭鄂博組酸性火山巖之上,并沿斷裂形成寬達50~310 m的糜棱巖帶①,且有壓碎石英脈發(fā)育。其上盤地層為溫都爾廟群片巖和滿克頭鄂博組酸性火山巖,下盤巖石以滿克頭鄂博組酸性火山巖為主,次為溫都爾廟群片巖。對于該斷層最后一次的活動時間可從中生界白堊系下統(tǒng)大磨拐河組地層的產狀變化分析,斷層帶附近該地層產狀較陡(55°和65°),而在ZK013垂直鉆孔中地層產狀近于水平②張連營,任軍平,陳安蜀,等.內蒙古自治區(qū)四子王旗芒和特北1:5萬“蒙C-2006-100、101、102、103、104”航磁異常查證成果報告.天津地質礦產研究所.2009.,由此推測位于斷層附近的該地層產狀受到道老格逆沖斷層的影響,因此該斷層活動時間應在白堊系下統(tǒng)大磨拐河組沉積之后。
道老格平移斷層,位于研究區(qū)西南部,為一右行平移斷層,近南北向切斷中-新元古代溫都爾廟群三個巖性段,出露大于1 km,沿斷裂出露地層有被拖拉和壓碎現(xiàn)象。
2.3 巖漿巖
研究區(qū)內的巖漿巖較不發(fā)育,僅有少量粗面斑巖、閃長巖和石英斑巖脈等,其形成時代可能為晚侏羅世—白堊紀。
2.4 變質作用
異常查證區(qū)變質巖極為發(fā)育,主要為區(qū)域變質和動力變質作用的產物。
區(qū)域變質巖主要為溫都爾廟群一套中級變質的絹云石英片巖、絹云綠泥片巖、斜長角閃片巖和鈉長絹云綠泥片巖夾石英片巖、石英巖和磁鐵石英巖等。
動力變質作用表現(xiàn)為滿克頭鄂博組巖石較普遍發(fā)生的片理化(圖2照片c),構造碎裂現(xiàn)象也多見,特別是在道老格斷層內其特征尤為顯著。
3.1 高精度磁法測量異常特征
在研究區(qū)對前期得到的航磁異常區(qū)進行了1∶1萬高精度磁測工作,采用規(guī)則網(wǎng)布設,基線方向75°,測線方向345°,線距100 m,點距40 m。通過地面高精度磁法測量工作進一步復核確認了區(qū)內3個航磁異常的存在,磁異?;痉从沉吮緟^(qū)內的構造、地層以及火山巖的分布情況,發(fā)現(xiàn)了幾處有意義的磁異常。根據(jù)本次地面高磁測量的ΔT平面等值線圖的異常情況,新編為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ共5個磁
異常(圖3),其磁異常特征如下:
3.1.1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ異常特征
Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ異常分布如圖3,Ⅰ異常比較寬緩,東西向近似于一個長方形,異常幅值在300 nT左右,分布于大磨拐河組地層和第四系中。Ⅱ異常走向為北東向,近似一個橢圓狀,異常幅值在310 nT左右,異常區(qū)為第四系覆蓋區(qū)。Ⅲ異常為一個較集中的磁異常,異常幅值較大且北部伴有負磁異常,異常區(qū)也為第四系覆蓋區(qū)。經過上延計算,上延100 m高度時三個異常獨立存在且十分明顯,上延到300 m時Ⅲ異常變得不太明顯,異常衰減非??欤渌窈廷騼蓚€異常變成一個,上延到600 m三個異常變?yōu)橐粋€;上延到1000 m整個異常還存在,所以認為Ⅲ異常很可能是深部和淺部的磁性體共同作用的結果,其它Ⅰ和Ⅱ兩個異常很可能是深部的影響。經過地質填圖在Ⅰ異常附近存在有侏羅系的安山巖。由此推斷這三個異常很可能是由基底隆起或者為中酸性的巖體引起。
3.1.2 Ⅳ和Ⅴ異常
Ⅳ和Ⅴ異常附近有若干個小異常存在(圖3),每個異常形態(tài)各異,大部分異常形態(tài)象一個小蝌蚪,地表出露為侏羅系滿克頭鄂博組的酸性火山巖,從磁異常形態(tài)和分布情況看這些異??赡転榇判圆痪鶆虻幕鹕綆r引起的,也可能是從較大范圍看小異常組成的大異常形態(tài)近似為一個圓狀,正負異常無規(guī)律分布,上延100 m高度的ΔT平面等值線圖更為清晰。在該異常上做了剖面但剖面反映的磁性體很窄且磁性變化非常劇烈,無法進行定量計算。由此推斷這兩個異常很可能由一個火山機構引起,且該異常范圍內可能是尋找多金屬礦的有利地段。
3.2 激電中梯特征
根據(jù)高磁異常成果,在磁異常Ⅳ和Ⅴ上共布設15條激電中梯剖面,剖面方向與磁測剖面一致,剖面方向345°,線距200 m,點距40 m,制作了視極化率(ηs)和視電阻率(ρs)的平面等值線圖,根據(jù)激電異常的數(shù)據(jù),計算出視極化率的異常下限為1.6%,圈定激電異常D1異常和D2異常兩處(圖4)。
3.2.1 視極化率總體特征
(1)低平的正常場值區(qū),視極化率值在0.3~0.8%之間,視極化率最小值為0.25%,說明硫化物含量低,反映的是該區(qū)巖性的基本電性特征。
(2)高值、寬緩的異常區(qū),視極化率值在1~3%左右,最大值為3.14%,主要分布在中部;異常總體呈條帶狀近東西向展布,該異??傮w規(guī)模大、強度一般、梯度變化不大,梯度變化反映極化體的賦存狀態(tài)。
3.2.2 視極化率異常場值區(qū)特征
(1)D1號異常位于測區(qū)北部,呈不規(guī)則串珠狀近東西向展布,該異常由多個小異常組成,長約2 km,寬約400 m(圖4),視極化率極大值為2.6%,異常的背景值一般0.8%左右。在10線的92~132點做了5個激電測深點,其極化體沿剖面線方向的形狀近似為一個橢圓狀,沒有明顯的傾向,根據(jù)異常經過半定量計算極化體的中心埋深在100~150 m;在11-2線的110~150點上做了5個激電測深點,其異常為一個長方形,沒有明顯傾向,經過半定量計算極化體中心埋深在100~160 m。
圖3 高磁ΔT平面等值線圖Fig.3 ΔT contour map of high accuracy magnetic survey
(2)D2號異常位于測區(qū)240點附近呈串珠狀東西向展布,由多個小異常組成。該異常面積大,東西
長大于2.8 km,南北寬約300 m(圖4),視極化率極大值為3.14%,異常東西向未封閉。在7-2線的198~258點布置了7個激電測深點,其極化體的形狀基本為橢圓狀,沒有明顯的傾向,中心埋深在100~150 m左右;在11-2線204~264點上做了7個激電測深點,在244點附近呈一個直立的棗核狀的高極化體最寬處有150 m,基本為直立狀,沒有明顯的傾向。經過半定量計算極化體的中心埋深在80~150 m。在8-1線204~264點上做了6個激電測深點,顯示在256點和236點附近各存在一個斷面橢圓狀的高極化體,最寬處有150 m,沒有明顯的傾向,經過半定量計算極化體的頂界埋深在100 m左右,底界500 m左右。
圖4 視極化率平面等值線圖Fig.4 Contour map of parallactic polarizability
研究區(qū)異常場值區(qū)與中生界侏羅系上統(tǒng)滿克頭鄂博組火山巖地層分布區(qū)一致,視極化率在異常場值區(qū)整體較低,表明硫化物含量較低,并且在研究區(qū)中部存在一較大的斷裂構造(道老格斷裂),且其可能的火山噴發(fā)中心,是巖漿熱液的通道,對于成礦極為有利。綜合分析,推斷視極化率的異常是由深部異常體引起。
3.2.3 視電阻率特征
研究區(qū)總體為電阻率比較低的一個低阻區(qū),在與極化率高值區(qū)對應有相對的高阻區(qū),但一般也僅在50~200 Ω·m之間。
3.3 地球化學特征
在前期工作的基礎上為提高研究效果,在磁異常Ⅳ和Ⅴ上共布設13條1∶1萬化探剖面。部署原則是與磁法剖面、電法剖面和路線地質調查相配合?;狡拭鏈y量避開風成砂發(fā)育區(qū)和干涸的淖爾區(qū),主要布置并控制中生代火山巖建造分布區(qū)中的高磁異常、激電異常和礦化構造破碎蝕變帶,在中生代礫巖區(qū)適當布設代表性剖面,剖面方向與磁測剖面一致,剖面方向345°,線距為200 m,點距40 m,在礦化蝕變帶和激電異常區(qū)段適當加密到20 m。分析的元素有:Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Bi、Hg、W、Mo、Mn、Ni、V、Co和Cr共15種元素。根據(jù)測試結果,計算出單元素異常下限(表1),制作出地球化學綜合異常圖(圖5),根據(jù)各元素異常的空間組合特征,結合異常的地質背景等圈定出綜合異常AP1和AP2,其特征分述如下。
3.3.1 AP1綜合異常特征
該綜合異常位于道老格敖包東南部的道老格斷裂帶內,異??傮w呈東西向的帶狀分布,受道老格斷裂控制明顯,面積約0.25 km2。
該綜合異常為鈷、鉻、鎳、釩、鉬、銅、砷、金組合。綜合異常區(qū)鈷、鉻、鎳元素異常連續(xù)性好、強度較高、規(guī)模較大、濃集中心較明顯,是主要的成礦元素。鉬、銅、砷、金元素異常規(guī)模相對較小較弱,且主要呈橢圓狀或帶狀分布于異常區(qū)。
表1 元素異常下限表Table.1 element anomaly threshold table
該異常區(qū)及其南側溫都爾廟群綠片巖發(fā)育,其原巖可能為鎂鐵質火山巖,異常區(qū)東部道老格斷裂帶中也發(fā)現(xiàn)類似的蜂窩狀硅化蝕變巖,其撿塊樣光譜分析和化學分析鈷、鉻、鎳含量較高,推斷可能為
鎂鐵質、超鎂鐵質巖石蝕變的產物。
圖5 地球化學綜合異常圖Fig.5 Comprehensive geochemical anomaly map
3.3.2 AP2綜合異常特征
該綜合異常位于道老格敖包東北部,異??傮w呈北北東向近橢圓狀分布,似乎受火山有關構造控制,面積約0.72 km2。
該綜合異常為鉬、鋅、鉛、銅、銀、砷、鎢、錳、鎳、釩組合。該綜合異常區(qū)鉬元素異常連續(xù)性好、強度高(峰值85.1×10-6)、規(guī)模大、濃集中心明顯,是主要的成礦元素。其次為鋅、鉛、銀、砷,與鉬元素異常套合較好,但規(guī)模較小,強度較弱。鎢、錳、鎳、釩元素異常規(guī)模相對更小更弱,且主要呈透鏡狀或帶狀分布于異常區(qū)北部,與鉬元素異常套合差。而且,該綜合異常南部鉬異常濃集中心區(qū)域與激電異常吻合較好,地表出露流紋質巖屑晶屑凝灰?guī)r、粗面斑巖等,褐鐵礦化等較普遍,周圍見多處褐鐵礦化蝕變巖,其撿塊樣光譜分析顯示鉬含量高達300×10-6。
該綜合異常鉬元素異常規(guī)模較大,強度高;鋅、鉛、銀等元素異常規(guī)模小,強度中等;這些元素與砷組合較好,屬前緣暈特征;該區(qū)熱液活動標志明顯,火山構造發(fā)育,成礦地質條件有利。說明該綜合異常區(qū)具有較好的找礦潛力,可能屬于礦致異常,具尋找熱液型鉬多金屬礦床的潛力。
根據(jù)地質、激電異常和化探異常特征,利用鉆探工程驗證磁異常,基本解釋了磁異常的起因。
ZK005鉆孔(孔深420.30 m)、ZK006鉆孔(孔深486.50 m)和ZK007鉆孔(孔深331 m)主要驗證Ⅴ磁異常、D2激電異常和AP2地球化學綜合異常(圖3;圖4和圖5)。三個鉆孔中主要巖性為巖屑晶屑凝灰?guī)r,局部見硅化、碳酸鹽化和螢石化,均見明顯的煙灰狀硫化物(圖2照片e),呈浸染狀、團塊狀和細脈狀產出,目估僅能分辨出黃鐵礦,但部分硫化物有染手現(xiàn)象,經鏡下鑒定,主要礦物為黃鐵礦、輝鉬礦和閃鋅礦,個別樣品輝鉬礦含量達2%,并在ZK007鉆孔發(fā)現(xiàn)一低品位鉬礦化體,視厚度1.80 m,加權平均品位0.04%。
ZK008鉆孔(孔深250.50 m)主要驗證Ⅳ磁異常和D1激電異常(圖3和圖4),鉆孔中見的巖屑晶屑凝灰?guī)r和少量凝灰熔巖,微弱煙灰狀黃鐵礦化僅見于少量裂隙中(圖2,照片f),未見其它明顯礦化。
ZK010鉆孔(孔深300.70 m)主要驗證Ⅲ磁異常(圖3),鉆孔中見碎裂安山巖、安山質凝灰?guī)r和砂礫巖,其中在碎裂安山巖和安山質凝灰?guī)r中見少量煙灰狀黃鐵礦化。
ZK013鉆孔(孔深304.60 m)主要驗證Ⅰ磁異常(圖3),鉆孔中見砂礫巖、安山巖和角閃片巖,其中在安山巖和角閃片巖中見少量硅化、碳酸鹽化及煙灰狀黃鐵礦化。經過前面磁異常上延計算,Ⅱ磁異常與Ⅰ磁異常特征類似,因此Ⅰ和Ⅱ磁異常推測是由少量煙灰狀黃鐵礦化安山巖和角閃片巖共同引起。
通過以上地物化資料和鉆探工程驗證,研究區(qū)在基礎地質研究和找礦方面均有收獲:
(2)對研究區(qū)的地質單元進行了初步劃分,大致了解了地層次序等特征,并初步確認出一套白堊系下統(tǒng)大磨拐河組粗礫巖地層。
(2)地表新圈定磁異常5處,激電異常2處、化探異常2處,并發(fā)現(xiàn)鉬礦化線索。
(3)利用鉆探復核了5個磁異常位置,基本查明了磁異常的起因。
[1]唐克東.中朝板塊北側褶皺帶構造演化及成礦規(guī)律[M].北京:北京大學出版社,1992,1-277.
[2]Lamb M A and Cox D.New40Ar/39Ar age data and implications for porphyry copper deposits of Mongolia[J]. Econ.Geol,1998,93:524-529.
[3]Perello J,Cox D,Garamjav D,et al.Oyu Tolgoi,Mongolia: Siluro-Devonian porphyry Cu-Au(Mo)and high-sulfidation Cu mineralization with a Cretaceous chalcocite blanket[J].Econ.Geol.,2001,96:1407-1428.
[4]黃汲清.中國地質構造基本特征的初步總結[J].地質學報, 1960,40(1):1-37.
[5]黃汲清.中國大地構造特征的新研究[J].中國地質科學院院報,1984,9:5-18.
[6]任紀舜,陳廷愚,劉志剛.中國東部構造單元劃分的幾個問題[J].地質論評,1984,30(4):382-385.
[7]王荃,劉雪亞,李錦軼.中國內蒙古中部的古板塊構造[J].中國地質科學院院報,1991,22:1-15.
[8]邵濟安,牟保磊,何國琦,等.華北北部古亞洲域與古太平洋域構造疊加過程中的地質作用[J].中國科學(D輯),1997,27(5):390-394.
[9]裴榮富,熊群堯,梅燕雄.金屬成礦省成礦年代學研究的新進展—以華北板塊北緣為例[J].地學前緣,1999,6(2): 325-334.
[10]高計元,王一先,裘愉卓,等.內蒙古中西部多島海構造演化[J].大地構造與成礦學,2001,25(4):397-404.
[11]楊寶俊,張梅生,王璞珺.中國油氣區(qū)地質—地球物理解析[M].北京:科學出版社.2003,34-105.
[12]聶鳳軍,江思宏,張義,等.中蒙邊境及鄰區(qū)斑巖型銅礦床地質特征及成因[J].礦床地質,2004,23(2):176-189.
[13]任軍平,張連營,唐文龍,等.內蒙古達茂旗查干諾爾銅礦區(qū)構造特征淺析[J].地質調查與研究,2010,33(2): 130-133.
Analysis and Explaination on Magnetic Anomaly Characteristics in the
Siziwangqi Daolaoge,Inner Mongolia
REN Jun-ping1,ZHANG Lian-ying2,JI Shan-qing3,WANG Chuan-fang3, DU Ming-long3,XU Kang-kang1
(1.Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources,Tianjin,300170,China; 2.Tianjin Huakan Minerals Investment Co.Ltd,Tianjin,300170,China; 3.The Fifth Geology Company of Hebei Geology and Minerals Bureau,Tangshan,063000,China)
Based on the geological characteristics of the study area,Siziwangqi Daolaoge,Inner Mongolia,the authors identified 5 new magnetic anomaly by the effective geophysical survey with high magnetic method,then the magnetic anomalies using the drilling engineering,and the magnetic abnormal cause was found.It is suggested that I,II,III and IV magnetic anomalies are associated with the stratum or rocks in the area.V magnetic anomaly was closely related to the mineralization.Through magnetic anomaly interpretation discusses in this paper, they hope to provide reference for exploration in the local area.
geological characteristic;geophysical and geochemical characteristic;drilling test;Daolaoge; Siziwangqi,Inner Mongolia
P631.3+25
A
1672-4135(2013)04-00039-07
2013-12-20
內蒙古自治區(qū)地質礦產勘查項目(07-3-KC24)
任軍平(1980-),男,碩士,助理研究員,2007畢業(yè)于貴州大學資源與環(huán)境工程學院礦物學巖石學礦床學專業(yè),從事地質礦產勘查與研究工作,E-mail:rjp2333@126.com。