孟銀生 張瑞忠 丁衛(wèi)忠 王文國(guó)

(1.地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所)

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·地質(zhì)·測(cè)量·

招平金礦帶陡崖曹家礦區(qū)綜合勘查模型及成礦預(yù)測(cè)*

孟銀生1,2,3張瑞忠1,2丁衛(wèi)忠3王文國(guó)3

(1.地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所)

招平金礦帶在其長(zhǎng)120 km的斷裂帶范圍內(nèi)擁有金資源儲(chǔ)量達(dá)1 400余噸之多，其南段蓋層之下為現(xiàn)階段的找礦熱點(diǎn)區(qū)域，但蓋層下的礦化信息難以穿透蓋層到達(dá)地表。因而有必要針對(duì)性地研究具有測(cè)深能力的地球物理方法及其勘查模型，以解決覆蓋區(qū)找礦難題。結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)工作成果，分析并總結(jié)了招平金礦帶巖礦石的物性特征，厘清了控制金礦體賦存因素的綜合地球物理異常表征，確立了金礦體、賦礦構(gòu)造和地球物理性質(zhì)的映射關(guān)系，構(gòu)建了覆蓋區(qū)深部金礦綜合地球物理勘查模型。以陡崖曹家礦區(qū)為例，通過(guò)分析招平金礦帶內(nèi)多元地質(zhì)特征，應(yīng)用多層次地球物理技術(shù)組合探測(cè)方法，在蓋層下定位預(yù)測(cè)了2處金成礦靶區(qū)，且該2處靶區(qū)均得到了鉆孔驗(yàn)證。綜合研究表明：依據(jù)巖礦石的物性特征和已知金礦體的地球物理異常特征構(gòu)建的覆蓋區(qū)深部金礦綜合地球物理勘查模型，有助于提高陡崖曹家礦區(qū)蓋層下礦體的找礦效率，對(duì)于類似地區(qū)找礦工作也有一定的參考價(jià)值。

金礦 深部找礦 地球物理異常特征 控礦因素 綜合地球物理勘查模型 成礦靶區(qū) 成礦預(yù)測(cè)

覆蓋區(qū)深部致礦信息難以穿透蓋層到達(dá)地表層，致使分析深部礦體成礦規(guī)律較為困難，降低了找礦效率，提高了找礦成本[1]。針對(duì)致礦信息不易獲取的礦體勘查難題，需研究控礦因素的地質(zhì)、地球物理特征，尤其是構(gòu)建具有測(cè)深能力的綜合地球物理勘查模型，以實(shí)現(xiàn)覆蓋區(qū)隱伏礦體找礦突破[2-7]。本研究以招平金礦帶南段覆蓋區(qū)深部礦體為例，對(duì)綜合地球物理勘查流程進(jìn)行分析，通過(guò)分析區(qū)域重、磁場(chǎng)分布特征，確定在招平金礦帶南段的金礦遠(yuǎn)景區(qū)(陡崖曹家)進(jìn)一步開(kāi)展大比例尺面積磁法測(cè)量，并分析不同上延高度磁場(chǎng)特征，推斷出成礦有利地段。從已知到未知、逐步優(yōu)化，利用可控源音頻大地電磁深測(cè)法(Controlled source audio-frequency magnetotelluric sounding method,CSAMT)定位預(yù)測(cè)蓋層下隱伏礦體，并在有效靶區(qū)內(nèi)布設(shè)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 地質(zhì)背景

膠東金礦集區(qū)位于華北板塊南緣，南接揚(yáng)子板塊北緣，區(qū)內(nèi)已探明的金資源儲(chǔ)量使得該區(qū)躋身世界第三大金礦集區(qū)。區(qū)域上由膠北地體和蘇魯?shù)伢w2個(gè)構(gòu)造單元組成，被NE—NNE向郯城—廬江斷裂帶、SW向太平洋板片俯沖和NE向蘇魯高壓折返帶包圍(圖1)[8-10]。膠東西北部為該金礦集區(qū)的主要儲(chǔ)備和產(chǎn)出區(qū)。膠西北交錯(cuò)發(fā)育EW、NW、NE—NNE向等多方向構(gòu)造帶以及郭家?guī)X花崗巖、玲瓏雜巖體、昆崳山大巖體等巖漿巖，出露荊山群、膠東巖群、粉子山群等前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系，金礦體賦存于變質(zhì)巖和花崗巖接觸帶附近[11-12]。

圖1 膠東金礦集區(qū)大地構(gòu)造位置

1.2 招平金礦帶礦床地質(zhì)特征

招平斷裂帶為膠西北地區(qū)主要的控礦斷裂，該斷裂疊加于深大斷裂之上，南起平度，向北東經(jīng)蓬萊市，最終延伸至海底。該斷裂破碎帶范圍內(nèi)已探明的金資源儲(chǔ)量逾1 400 t，多發(fā)育于玲瓏花崗巖和荊山群、膠東群地層接觸帶附近[8, 13-14]。招平斷裂帶中南段多處為第四系蓋層覆蓋，導(dǎo)致深部礦化信息被屏蔽。該金礦帶內(nèi)金礦體的賦存空間嚴(yán)格受各級(jí)斷裂控制，即斷裂分支/匯合、產(chǎn)狀發(fā)生變化和空間擴(kuò)容部位為主要賦礦位置[9, 15-16]。該金礦帶的主斷裂帶內(nèi)及其次級(jí)斷裂中發(fā)育的金礦體基本都屬于蝕變巖型金礦體[8, 17]。蝕變巖型金礦主要表現(xiàn)為碎裂改造和熱液蝕變作用形成浸染-細(xì)脈狀金礦化[8]。

2 綜合地球物理勘查模型

2.1 巖礦石物性特征

2.1.1 磁性特征

招平金成礦帶內(nèi)的變質(zhì)巖以膠東群齊山組、英莊夼組為主，巖漿巖多為玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖。斷裂帶內(nèi)巖體和斷裂構(gòu)造的磁性差異顯著(圖2)：①齊山組變粒巖內(nèi)含少量黑云片巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖，表現(xiàn)為平緩磁場(chǎng)背景中局部高磁場(chǎng)；②英莊夼組以變粒巖、黑云斜長(zhǎng)角閃片麻巖為主，夾磁性較強(qiáng)的磁鐵石英巖混合而成，表現(xiàn)為幅值劇烈跳動(dòng)的磁場(chǎng)；③巖漿巖巖性以中粒二長(zhǎng)花崗巖為主，表現(xiàn)為平穩(wěn)高磁場(chǎng)；④斷裂構(gòu)造表現(xiàn)為不同特征的磁場(chǎng)分界線和梯級(jí)帶、串珠狀磁異常帶等[18-19]。

圖2 巖礦石磁性特征

2.1.2 巖礦石電性特征

招平金成礦帶內(nèi)不同地質(zhì)體的電性差異較顯著(圖3)，其中高電阻率者主要對(duì)應(yīng)為中粒二長(zhǎng)花崗巖，中—低電阻率主要對(duì)應(yīng)為膠東群地層中各類巖石和碎裂巖、角閃巖等。金礦石自身表現(xiàn)為高阻，但其賦存位置為各種碎裂巖和斷層泥等低阻環(huán)境，因此其地球物理找礦標(biāo)志為低阻背景中的局部高阻[9, 19-20]。

2.2 勘查模型

根據(jù)上述地質(zhì)背景和巖礦石物性分析結(jié)果，對(duì)不同尺度控礦因素的地球物理特征進(jìn)行了研究，構(gòu)建了覆蓋區(qū)深部礦體綜合地球物理勘查模型(圖4)。首先，分析小比例尺重力、磁場(chǎng)分布特征，確立區(qū)域性構(gòu)造、巖體與金礦床賦存空間的關(guān)系；其次，研究面積測(cè)量的磁場(chǎng)分布特征，推測(cè)次級(jí)斷裂帶、巖體和礦化蝕變帶的位置及相對(duì)埋深；然后，依據(jù)CSAMT測(cè)量成果，預(yù)測(cè)有利靶區(qū)，定位預(yù)測(cè)礦體位置；最后，綜合分析研究并布設(shè)驗(yàn)證鉆孔[21-23]。

圖3 巖礦石電性特征

圖4 覆蓋區(qū)深部礦體綜合地球物理勘查模型

3 綜合地球物理勘查成果

3.1 區(qū)域重、磁異常特征

膠東地區(qū)重、磁異常等值線圖(圖5)顯示，膠北地體與蘇魯?shù)伢w的接觸界線明顯，前者重、磁場(chǎng)主體均為負(fù)值異常，后者重力為正異常、磁場(chǎng)為大規(guī)模串珠狀正異常。已知礦體基本分布于重、磁場(chǎng)負(fù)值區(qū)域，少數(shù)金礦體分布于重、磁場(chǎng)正負(fù)轉(zhuǎn)換帶內(nèi)。招平金礦帶南部恰好處于重、磁異常值正負(fù)轉(zhuǎn)換梯度帶內(nèi)，具有較大的深部找礦前景[22]。

圖5 膠東區(qū)域重、磁異常特征

3.2 面積性地球物理異常特征

根據(jù)區(qū)域性地球物理異常特征，圈出了招平金礦帶中南段陡崖曹家某成礦預(yù)測(cè)區(qū)(圖1)。在預(yù)測(cè)區(qū)開(kāi)展了高精度磁法面積測(cè)量，以劃分巖性邊界、推測(cè)斷裂構(gòu)造、定位預(yù)測(cè)礦體賦存位置。依據(jù)測(cè)區(qū)磁場(chǎng)特征，對(duì)磁場(chǎng)△T(圖6(a)分別進(jìn)行了上延拓20 m(圖6(b))、50 m(圖6(c))、100 m(圖6(d))處理。磁場(chǎng)向上延拓20，50，100 m后，磁場(chǎng)總體由東南至西北逐步均勻升高的趨勢(shì)明顯，存在2條界線將磁場(chǎng)分為3個(gè)部分。推測(cè)區(qū)內(nèi)西北側(cè)深部地質(zhì)體為巖漿巖體(圖中實(shí)線橢圓圈定的區(qū)域)，東側(cè)地表為棲霞超單元侵入體(原劃為膠東變質(zhì)巖，圖中虛線橢圓標(biāo)示)。東南側(cè)深部花崗閃長(zhǎng)巖與西側(cè)后期侵入的強(qiáng)磁性花崗閃長(zhǎng)巖體在深部交混融合為一體。在測(cè)區(qū)東部波狀變化的弱磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)，上延后局部正、負(fù)磁異常消失，推斷局部正、負(fù)磁異常對(duì)應(yīng)為磁性變化較大的超基性巖殘留體或膠東群變質(zhì)巖殘留體。

圖6 陡崖曹家磁法平面等值線

3.3 CSAMT剖面解譯推斷

依據(jù)陡崖曹家礦區(qū)面積性測(cè)量成果，預(yù)測(cè)了2處成礦靶區(qū)，并分別開(kāi)展了CSAMT剖面測(cè)量。根據(jù)勘查流程，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行了多尺度對(duì)比研究，總結(jié)了斷裂帶及蝕變礦化帶的物性異常特征，并定位預(yù)測(cè)了金礦體成礦靶區(qū)。

2#線剖面長(zhǎng)度3.12 km(圖7)，勘探深度1.4 km。200#點(diǎn)/2#線～340#點(diǎn)/2#線，低阻異常范圍較寬；660#點(diǎn)/2#線～740#點(diǎn)/2#線，低阻異常明顯變寬，推斷為斷裂破碎帶局部厚度變大；1060#點(diǎn)/2#線～1120#點(diǎn)/2#線，低阻異常明顯，推斷為斷裂破碎帶局部賦存礦體；1500#線/2#點(diǎn)，低阻異常明顯，推斷為斷裂破碎帶且局部存在礦體；1880#點(diǎn)/2#線～1940#點(diǎn)/2#線，低阻異常明顯，推斷為斷裂破碎帶且局部存在礦體。招平斷裂帶(ZPF)上盤(pán)存在F2-1、F2-2、F2-3、F2-4等4條低阻破碎條帶。

8#線剖面長(zhǎng)1.92 km(圖8)，勘探深度均為1.4 km。60#點(diǎn)/8#線～120#點(diǎn)/8#線，低阻異常范圍明顯擴(kuò)大，推斷斷裂空間膨大；600#點(diǎn)/8#線～800#線/8#線，標(biāo)高-1 220～-1 320 m，深度低阻異常明顯，表征構(gòu)造界面轉(zhuǎn)折，預(yù)測(cè)該處有礦體賦存。ZPF上盤(pán)存在F8-1、F8-2、F8-3等3條低阻破碎條帶。

圖7 2#線CSAMT剖面

圖8 8#線CSAMT剖面

推測(cè)200#點(diǎn)/2#線～320#點(diǎn)/2#線、60#點(diǎn)/8#線～110#點(diǎn)/8#線)表征ZPF的展布位置，ZPF平面由陡轉(zhuǎn)緩的部位及其與次級(jí)斷裂的交匯部位為礦體賦存的有利部位。據(jù)此在1900#點(diǎn)/2#線(ZK1)、600#點(diǎn)/8#線(ZK2)設(shè)計(jì)了鉆探驗(yàn)證靶區(qū)。ZK1、ZK2鉆孔的設(shè)計(jì)鉆探深度分別為-350～-900 m、-350～-700 m。

4 成礦預(yù)測(cè)靶區(qū)鉆探驗(yàn)證

(1)ZK1鉆孔。位于2#線1900#，終孔深度1 144.97 m。巖芯特征：①0～-9.80 m段，為砂、亞黏土、砂土組成的第四系；②-9.80～-84.47 m段，為二長(zhǎng)花崗巖，較破碎，蝕變強(qiáng)烈；③-84.47～-124.90 m段，主要由長(zhǎng)石、石英、絹云母、綠泥石等組成的絹英巖化花崗巖，裂隙發(fā)育，裂隙面發(fā)育高嶺土化和綠泥石化蝕變，無(wú)礦化；④-124.90～-154.32 m，為長(zhǎng)石、石英、絹云母、綠泥石等組成的絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖，絹云母化、綠泥石化蝕變強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育；⑤-154.32～-165.38 m段，由斜長(zhǎng)石、角閃石等組成的灰黑色斜長(zhǎng)角閃巖，裂隙不發(fā)育；⑥-165.38～-403.30 m段，為二長(zhǎng)花崗巖和石英閃長(zhǎng)巖、玢巖互層，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙見(jiàn)高嶺土化、綠泥石化蝕變，總體礦化不明顯，巖體接觸界線清晰，其中，-315.29～-335.70 m段夾一層斜長(zhǎng)角閃巖，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙偶見(jiàn)不連續(xù)的星點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀黃鐵礦化；⑦-403.30～-466.70 m段，是由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、絹云母、綠泥石及少量黃鐵礦組成的絹英巖化花崗巖，總體絹云母化，蝕變較強(qiáng)，零星見(jiàn)星點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀黃鐵礦；⑧-466.70～-746.92 m段，為二長(zhǎng)花崗巖，總體破碎程度較低，蝕變較弱，未見(jiàn)明顯礦化；⑨-746.92～-1 114.80 m段，為絹英巖化花崗巖，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙見(jiàn)高嶺土化、綠泥石化，偶見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦，黃鐵礦多呈浸染狀或沿裂隙面呈細(xì)脈狀分布，深部為絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖；⑩-1 114.80～-1 144.97 m段，由石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石以及少量黑云母、角閃石組成的二長(zhǎng)花崗巖，總體較完整，斷續(xù)見(jiàn)硅化、絹云母化、鉀化，與上層呈漸變接觸。

(2)ZK2鉆孔。位于8#線600#測(cè)點(diǎn)，終孔孔深791.39 m。巖芯特征：①0～-6.25 m段，為砂、黏土、亞黏土組成的第四系蓋層；②-6.25～-77.12 m段，為灰綠—灰黑色斜長(zhǎng)角閃巖，局部裂隙發(fā)育，高嶺土化、綠泥石化蝕變較強(qiáng)；③-77.12～-339.71 m段，為二長(zhǎng)花崗巖，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙見(jiàn)較強(qiáng)的高嶺土化、綠泥石化蝕變；④-339.71～-736.8 m段，為由鉀長(zhǎng)石、石英、絹云母、綠泥石等組成的絹英巖化花崗巖，局部裂隙發(fā)育，其中，-695.1～-698.3 m段夾一層裂隙發(fā)育的閃長(zhǎng)玢巖，絹英巖化花崗巖的硅化、鉀化、高嶺土化、絹云母化、綠泥石化蝕呈現(xiàn)出從淺到深蝕變顯現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的特征，礦化由不明顯逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾屈c(diǎn)狀、小團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀黃鐵礦化；⑤-736.8～-784.4 m段，為斜長(zhǎng)角閃巖，巖石裂隙不發(fā)育，斷續(xù)見(jiàn)絹英巖化花崗巖呈脈狀產(chǎn)出，零星見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦；⑥-784.4～-788.8 m段，由鉀長(zhǎng)石、石英、絹云母、綠泥石等組成的鉀化花崗巖，鉀化蝕變較強(qiáng)，沿裂隙見(jiàn)絹云母化、綠泥石化，斷續(xù)見(jiàn)細(xì)脈狀、星點(diǎn)狀黃鐵礦；⑦-788.8～-791.39 m段，斜長(zhǎng)角閃巖。

綜上分析，ZK1鉆孔在-315.29 m處開(kāi)始斷續(xù)出現(xiàn)黃鐵礦化，-403.30～-466.70 m、-746.92～-1114.80 m段出現(xiàn)明顯礦化；ZK2鉆孔在-339.71 m處開(kāi)始出現(xiàn)黃鐵礦化，礦化由不明顯逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾屈c(diǎn)狀、小團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀黃鐵礦化，-788.8 m處仍依稀可見(jiàn)黃鐵礦化，至-791.39 m處以斜長(zhǎng)角閃巖終孔。上述鉆孔驗(yàn)證情況與本研究綜合地球物理勘查模型的預(yù)測(cè)結(jié)果基本吻合。

5 結(jié) 語(yǔ)

以招平金礦帶內(nèi)的陡崖曹家礦區(qū)為例，在分區(qū)域成礦地質(zhì)背景、招平金礦帶巖礦石物性特征、金礦體賦存因素的綜合地球物理異常表征的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了覆蓋區(qū)深部金礦綜合地球物理勘查模型，并圈定了2處成礦靶區(qū)。鉆探驗(yàn)證結(jié)果與本研究預(yù)測(cè)結(jié)果基本吻合，印證了本研究勘查模型的有效性。

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[23] 馬俊學(xué)，陳 劍，滕永波.金屬礦山巷道地球物理超前預(yù)報(bào)方法研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].金屬礦山，2016(4)：1-12.

Integrated Prospecting Model and Metallogenic Prediction of Douyacaojia Mining Area in Zhaoping Gold Belt

Meng Yinsheng1,2,3Zhang Ruizhong1,2Ding Weizhong3Wang Wenguo3

(1.State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources;2.School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences(Beijing);3.Institute of Geophysical &Geochemical Exploration,Chinese Academy of Geological Sciences)

The existing geological prospecting results has proven that more than 1 400 t gold reserves is hosted along and near the fault zone with the length of 120 km in Zhaoping gold belt,the depth area of the southern section of Zhaoping gold belt is the hot spot of prospecting,but under the cover,it is difficult for the mineralization information to penetrate to shallow ground.So,it is necessary to conduct the research work of the geophysical prospecting work with the sounding ability and integrated geophysical prospecting model to solve the prospecting problems under the coverage area.Based on the geological prospecting results,the physical properties of the rocks and ores in Zhaoping gold belt are analyzed,the integrated geophysical anomaly characteristics of the factors that controlling the gold ore-bodies occurrence are clarified,the mapping relationship with geophysical properties and gold ore-bodies and ore-occurrence structures are established,besides that,the deep integrated geophysical prospecting model under the coverage area in Zhaoping gold belt is also established.Taking the Douyacaojia mining area in Zhaoping gold belt as the study example,the multivariate geological characteristics of Zhaoping gold belt is analyzed,the two gold metallogenic target areas are predicted under the coverage area by using the multiple geophysical integrated prospecting techniques, and the two gold metallogenic target areas are verified by drilling.The study results show that the integrated geophysical prospecting model of deep gold deposit under the coverage area based on the physical properties of the rocks and ores and the geophysical characteristics of the known gold ore-bodies are good for improving the prospecting efficiency of the deep of coverage area in Douyacaojia mining area,besides that,the integrated geophysical prospecting model can also provide some reference for the prospecting work of similar ore-bodies.

Gold deposit, Deep prospecting, Geophysical anomaly characteristics, Ore-controlling factors, Integrated geophysical prospecting model, Metallogenic target area, Metallogenic prediction

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (編號(hào):41504063)；國(guó)家重大儀器專項(xiàng)(編號(hào):B02011YQ05006011)；高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):B07011)；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào):1212011120202，121201108000150003-02)

2016-09-29)

孟銀生(1981—)，男，工程師，博士，100083 北京市。