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        綜合物化探方法在山西東腰莊綠巖帶型金礦外圍找礦中的應(yīng)用

        2019-11-04 11:01:32陳文韜
        山東國土資源 2019年11期
        關(guān)鍵詞:激電礦化金礦

        陳文韜

        (山東省地質(zhì)科學(xué)研究院,國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 濟(jì)南 250013)

        東腰莊金礦是我國五臺(tái)山綠巖帶內(nèi)產(chǎn)出的典型金礦床,賦存于五臺(tái)群臺(tái)懷亞群鴻門巖組綠片巖中,受地層控制[1-2]。本次外圍勘查區(qū)位于已知礦床西南部,地處1∶5萬Au,Cu水系沉積物橢圓形異常中部,異常強(qiáng)度較大,組分組合復(fù)雜[3-4]。同時(shí),已知礦區(qū)激電異常西南側(cè)并未圈閉,向本區(qū)延伸,成礦條件較好。本次工作采用巖石地球化學(xué)勘查和電法勘探在勘查區(qū)內(nèi)開展綠巖帶型金礦找礦工作,對(duì)有效圈定找礦靶區(qū)指導(dǎo)鉆探工作具有重要意義(1)石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院,山西省五臺(tái)縣東腰莊金礦礦物學(xué)填圖與深部及外圍找礦預(yù)查,2010年。。

        1 礦區(qū)地質(zhì)概況

        該區(qū)地層多呈單斜產(chǎn)出,主要出露鴻門巖組和五臺(tái)群臺(tái)懷亞群蘆咀頭組地層,且由于變形作用強(qiáng)烈大多已發(fā)生倒轉(zhuǎn)。出露巖性主要為絹云綠泥片巖、絹云鈉長(zhǎng)片巖、絹云石英片巖等淺變質(zhì)巖系[5]。

        礦區(qū)位于韌性剪切帶內(nèi)五臺(tái)“之”字型構(gòu)造的東南部分,變質(zhì)作用、剪切變形強(qiáng)烈[6]。已探明的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ號(hào)礦體分布受次級(jí)韌-脆性、脆性斷裂控制,并被晚期脆性斷裂錯(cuò)斷。

        區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)以五臺(tái)期火山作用和中-基性淺成巖漿侵入為主,分別形成變質(zhì)巖原巖和變輝綠巖脈(床)[7-8]。Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ號(hào)礦體附近均有大量變輝綠巖脈產(chǎn)出,反映出巖漿活動(dòng)對(duì)礦床形成的影響。

        東腰莊金礦床賦存于鴻門巖組淺色變質(zhì)巖系之中,產(chǎn)出Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ號(hào)礦體3個(gè),呈雁行式排列(圖1),其中Ⅰ號(hào)礦體規(guī)模較大,呈單斜似層狀和脈狀產(chǎn)出,厚度較大,走向延伸穩(wěn)定。礦體傾向320°~350°,傾角35°~45°,出露長(zhǎng)615 m,受斷層影響,分為東西2個(gè)礦段,蝕變礦化強(qiáng)烈,其中浸染狀、微細(xì)脈狀黃鐵礦化與礦體分布一致性較高。Ⅱ,Ⅲ號(hào)礦體在地表斷續(xù)出露且產(chǎn)狀與Ⅰ號(hào)礦體相似[9]。礦石的礦物成分詳見表1。

        1—第四系沉積物;2—鈉長(zhǎng)綠泥片巖;3—絹云鈉長(zhǎng)片巖;4—變基性巖床;5—礦體標(biāo)號(hào);6—金礦化帶;7—金礦體;8—推測(cè)金礦化帶;9—隱伏金礦化帶;10—走滑亞斷層;11—正斷層;12—平移斷層;13—斷層;14—構(gòu)造片巖;15—礦體編號(hào)圖1 東腰莊綠巖帶型金礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)董培培等,2011)

        表1 礦石的礦物成分

        蝕變呈現(xiàn)分帶現(xiàn)象,由外向內(nèi)呈對(duì)稱分布:碳酸鹽化硅化綠泥石帶—硅化絹云母化黃鐵礦化帶—電氣石黃鐵礦化硅化核。綠泥石化廣泛發(fā)育,硅化、電氣石化、黃鐵礦化與金礦化密切相關(guān)[10]。

        2 地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)找礦模型

        地質(zhì)模型:東腰莊金礦床受韌性剪切帶和“之”字型同斜倒轉(zhuǎn)復(fù)式向斜控制,產(chǎn)出于鴻門巖組淺色變質(zhì)巖系之中,含礦巖石主要為絹云(綠泥)鈉長(zhǎng)片巖和綠泥片巖,具層控特征。礦體多為單斜層狀、似層狀,形態(tài)單一,硅化、黃鐵礦化等礦化蝕變強(qiáng)烈。

        地球化學(xué)模型:1∶5萬水系沉積物Au異常呈環(huán)形帶狀分布,具有明顯的濃集中心且覆蓋面積較廣。1∶20萬化探異常中,Au高異常區(qū)域可直接指示重點(diǎn)找礦靶區(qū)。除Au異常外,Cu和W等多種元素組合異常也是本地區(qū)找金的重要標(biāo)志。

        地球物理模型:礦區(qū)內(nèi)金礦化與黃鐵礦化共生,可引起明顯的高極化率異常[11]。圍巖以絹云鈉長(zhǎng)綠泥片巖等綠片巖為主,極化率較低。因而,礦化與非礦化激電異常特征具有明顯差異。礦化體ρs中等,與淺色變質(zhì)巖系地層有一定差異。

        3 綜合物化探方法應(yīng)用

        3.1 工作布置

        勘查過程分為2個(gè)階段:第一階段開展1∶10000巖石地球化學(xué)勘查和1∶10000激電中梯測(cè)量,大體查明平面異常分布及兩種異常的疊加吻合分布區(qū)域。第二階段選取化探異常與激電異常吻合較好的區(qū)域進(jìn)行激電測(cè)深,對(duì)異常地質(zhì)體形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、埋深及變化規(guī)律等進(jìn)行解譯分析,圈定有效找礦靶區(qū),指導(dǎo)下步異常查證工作。

        3.2 巖石地球化學(xué)勘查

        在已知礦床外圍勘查區(qū)布置1∶10000巖石地球化學(xué)勘查,充分利用已知礦體、采礦坑道和地表露頭等進(jìn)行系統(tǒng)取樣和分析,尋求發(fā)現(xiàn)原生地球化學(xué)異常[12-17]。首先在剔除離群樣品后,采用計(jì)算法合理確定異常下限值(表2)。

        表2 異常下限值確定結(jié)果

        備注:Au元素含量單位為×10-9;其余元素為×10-6。

        然后按如下原則對(duì)以異常下限值圈定的異常進(jìn)行分類:

        Ⅰ類:相對(duì)面積較大;有明顯的濃集中心;元素組分復(fù)雜,分帶明顯;規(guī)模大,與可能的大、中型礦床有關(guān);可直接布置詳查工作。

        Ⅱ類:面積中等;有濃集中心;元素組分組合較復(fù)雜,分帶明顯;規(guī)模中等,與可能的中、小型礦床有關(guān);需進(jìn)一步篩選、評(píng)序、擇優(yōu)檢查。

        Ⅲ類:面積較小;有較弱的濃集中心;異常組合元素簡(jiǎn)單;規(guī)模小,可能屬于分散礦化或高背景巖石引起,但不能完全排除較大的盲礦引起。

        Ⅳ類:面積大;無濃集中心。

        Ⅴ類:面積??;無濃集中心;元素組分簡(jiǎn)單。

        通過對(duì)東腰莊已知金礦床的類比分析研究,在東腰莊金礦外圍找礦區(qū)圈定Ⅱ類異常1處,編號(hào)為1。Ⅲ類異常3處,編號(hào)分別為2,3,4(圖2)。

        1—?dú)埰路e物;2—亞砂土和黏土;3—金礦體;4—絹云綠泥鈉長(zhǎng)片巖;5—絹云鈉長(zhǎng)(石英)片巖;6—斷層及編號(hào);7—外圍勘查區(qū);8—沖洪積物;9—輝綠巖脈;10—產(chǎn)狀;11—已知礦區(qū)圖2 東腰莊金礦外圍找礦區(qū)巖石地球化學(xué)元素組合異常圖

        1號(hào)綜合異常:位于礦區(qū)中部,異常面積在區(qū)內(nèi)分布最大為0.27km2,整體形態(tài)近似橢圓形,主要分布在絹云(綠泥)鈉長(zhǎng)片巖之中及礦化蝕變發(fā)育地段。異常元素組合為Au-W-Bi-As-Ag-Sb,套合較好,分帶性明顯,異常規(guī)模大、強(qiáng)度高,且連續(xù)性好,濃度自外圍向中心富集。其中Au單元素異常范圍較大、強(qiáng)度較高,推測(cè)與小型金礦體有關(guān)。

        2號(hào)綜合異常:位于礦區(qū)北部,異常面積0.16m2,規(guī)模較1號(hào)異常略小,形態(tài)不規(guī)則,綜合異常元素組合為Cu-Au-W-Bi-As,異常強(qiáng)度一般且規(guī)模中等。

        3號(hào)綜合異常:位于礦區(qū)西南,異常面積0.14km2,異常元素組合為Ag-Sb-Cu-Au-W-Bi-As,異常強(qiáng)度不一且規(guī)模較小,各元素異常較為分散,一致性差,無濃集中心。

        4號(hào)綜合異常:位于礦區(qū)南部,異常面積0.18km2,走向NE,規(guī)模相對(duì)較小、強(qiáng)度不高,異常元素組合為Cu-Au-W-Bi-As-Sb,形態(tài)不規(guī)則。

        3.3 激電中梯測(cè)量

        首先,本次工作采用對(duì)稱小四極法進(jìn)行了電性參數(shù)的測(cè)定,測(cè)定參數(shù)為極化率和電阻率[18-20],測(cè)定結(jié)果表明礦石與圍巖之間存在明顯的極化率差異(表3)。

        表3 礦區(qū)巖(礦)石電性參數(shù)測(cè)定統(tǒng)計(jì)

        據(jù)山西省第三地質(zhì)工程勘察院《山西省五臺(tái)縣東腰莊金礦區(qū)第15勘探線以東部分詳查地質(zhì)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)修編,2002年。

        參照已知礦體地球物理找礦模型,利用礦體與圍巖之間的電性差異,本次電法勘探采用激發(fā)極化法在外圍2.0km2勘查區(qū)內(nèi)開展工作,比例尺為1∶10000,測(cè)線方向NW315°,垂直于含礦帶及其蝕變礦化帶,網(wǎng)度20m×100m,AB距為1000m,采用雙頻激電中梯裝置進(jìn)行物探掃面,完成激電中梯剖面測(cè)量物理點(diǎn)1070個(gè)。

        綜合對(duì)比分析已知礦體特征、巖石地球化學(xué)異常和本次工作異常分布特征,確定以視極化率2.3為異常下限背景值,圈定異常兩處(圖3)。

        a—ηs平面等值線圖;b—ρs平面等值線圖圖3 東腰莊金礦外圍勘查區(qū)激電異常平面等值線圖

        Ⅰ號(hào)異常帶:位于測(cè)區(qū)中部偏西,走向NE,為激電高值異常帶,視極化率異常高達(dá)2.7,同時(shí)處于中高電阻率異常轉(zhuǎn)換帶中,呈現(xiàn)中阻、高極化的異常特征。巖石地球化學(xué)測(cè)量圈定的1號(hào)異常與該異常位置基本吻合,建議為重點(diǎn)找礦靶區(qū)。

        Ⅱ號(hào)異常帶:位于測(cè)區(qū)的北部,呈NE走向,向北延伸至勘查區(qū)外,視極化率異常值較高且呈“豌豆”狀分布,視電阻率較低,推測(cè)為礦化體所致或北側(cè)已知礦體的異常延伸。

        3.4 激電測(cè)深

        依據(jù)化探異常和激電異常情況,本次激電測(cè)深工作剖面布置在化探1號(hào)異常區(qū)內(nèi),24線和30線129~144點(diǎn)之間,基本覆蓋了區(qū)內(nèi)含礦帶和有利成礦的蝕變礦化帶,采用對(duì)稱四極裝置,完成電測(cè)深點(diǎn)30個(gè)。依據(jù)電測(cè)深曲線定量解釋結(jié)合中間梯度裝置下的ηs和ρs異常分布特征表明,中低阻、高極化異常推測(cè)可能為金礦體存在的主要部位,高阻、低極化異常推測(cè)為綠片巖反映,低阻、低極化異常推測(cè)為第四系反映,輝綠巖脈一般體現(xiàn)中阻、中極化特征。

        等值線斷面圖(圖4)顯示,在24線129~143點(diǎn)之間,對(duì)應(yīng)AB/2為20~180m處,存在中低阻、高極化體,二者疊合度較高,可能為金礦體賦存的主要部位。

        在30線129~144點(diǎn)之間,對(duì)應(yīng)AB/2為60~440m處,存在中高阻、高極化體,初步推斷為礦致異常(圖5)。

        a—24線ηs等值線斷面圖;b—24線ρs等值線斷面圖圖4 東腰莊金礦外圍勘探區(qū)24線等值線斷面圖

        a—30線ηs等值線斷面圖;b—30線ρs等值線斷面圖圖5 東腰莊金礦外圍勘探區(qū)30線等值線斷面圖

        3.5 綜合異常分析

        化探1號(hào)綜合異常不僅規(guī)模大、強(qiáng)度高,且連續(xù)性好,分帶明顯,主要分布在絹云(綠泥)鈉長(zhǎng)片巖之中及礦化蝕變發(fā)育地段,與已知Ⅰ號(hào)礦體化探異常相似,并且與激電中梯異常分布一致性較高,位于激電中低阻、高極化異常帶內(nèi)。通過該異常區(qū)的激電測(cè)深和數(shù)據(jù)二維反演處理[21],推測(cè)該異常埋深25~250m處存在3個(gè)規(guī)模不等的串珠狀異常體,總體異常規(guī)模長(zhǎng)約800~1000m,寬約40~100m,地表對(duì)應(yīng)黃鐵礦(化)帶,推斷該異??赡転榈V致異常[22-24]。

        4 結(jié)論

        (1)通過東腰莊綠巖帶型金礦床地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)找礦模型,指出層控性、中阻高極化和Cu,Au等多元素異常,可有效分析成礦有利部位。

        (2)蝕變與礦化自內(nèi)向外呈三級(jí)環(huán)形分帶,核心的黃鐵礦化和硅化與金礦(化)體關(guān)系密切,是重要的找礦標(biāo)志。

        (3)該文將巖石地球化學(xué)測(cè)量和電法勘探綜合應(yīng)用到東腰莊綠巖帶型金礦外圍找礦工作中,對(duì)異常地質(zhì)體的形態(tài)、規(guī)模和大致埋深進(jìn)行了合理推測(cè),圈定了找礦靶區(qū),有效指導(dǎo)了鉆探工程部署。

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