彭小珂，岳想平

(1. 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅天水 741020; 2. 西安西北有色物化探總隊(duì)有限公司，西安 710000)

0 引言

螢石(CaF2)作為一種非金屬礦產(chǎn)、類稀土資源，在冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域用途廣泛[1]。隨著工業(yè)發(fā)展和螢石應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，螢石需求量逐步上升，發(fā)現(xiàn)更多的螢石資源迫在眉睫，對(duì)螢石礦產(chǎn)勘查方法的要求也越來(lái)越高[1]。

我國(guó)螢石礦類型共分為熱液裂隙充填型礦床、熱水沉積型礦床和多金屬伴生型，尤以熱液裂隙充填型礦床為主。這種斷裂構(gòu)造控制的螢石為螢石礦勘探提供了物探前提。前人在尋找這類螢石礦床時(shí)，嘗試過多種物探方法，其中EH-4電磁法[1]和甚低頻電磁法(VLF-EM)[2]效果良好。

這些方法在尋找地表有一定出露的螢石礦方面具有一定的便捷和快速優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)尋找深部螢石礦和成礦巖體方面存在不足。本文采用高精度磁法，不僅較為精確地劃分了區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造，還對(duì)深部成礦巖體進(jìn)行了圈定，為尋找深部隱伏的螢石礦提供了一定的依據(jù)。

1 地質(zhì)及地球物理特征

1.1 地層

勘查區(qū)出露地層為中生代白堊紀(jì)早白堊世河口群下組(K1H1)和上組(K1H2)：

中生代白堊紀(jì)早白堊世河口群下組(K1H1)：分布于勘查區(qū)南部，呈北西西向展布，傾向北北東，傾角為5°～30°。巖性主要為紫紅色巨厚層塊狀礫巖夾紫紅色厚層狀含礫中粗粒長(zhǎng)石石英砂巖，頂部為礫巖與長(zhǎng)石石英砂巖互層。

中生代白堊紀(jì)早白堊世河口群上組(K1H2)：分布于勘查區(qū)北部，呈北西西向展布，傾向北東—北北東，傾角為10°～35°。巖性主要為紫紅色巨厚層塊狀泥巖粉砂質(zhì)泥巖與長(zhǎng)石石英砂巖互層夾礫巖，夾有多層藍(lán)灰色砂巖。

1.2 構(gòu)造

勘查區(qū)位于中祁連陸塊與西秦嶺印支褶皺帶交匯處，北部為華北陸塊區(qū)，南部為西秦嶺印支褶皺帶，如圖1所示。

圖1 大地構(gòu)造位置圖

勘查區(qū)構(gòu)造裂隙不僅為礦化熱液提供運(yùn)輸通道，而且為礦物質(zhì)的富集成礦提供賦存空間。區(qū)域礦產(chǎn)賦存位置往往在主斷裂附近的次級(jí)斷裂或節(jié)理裂隙中，尤其以北北西向次級(jí)斷裂發(fā)育地段礦化最為明顯。與螢石礦有關(guān)的斷裂均為北西向，螢石礦產(chǎn)出及分布嚴(yán)格受斷裂帶約束，帶內(nèi)發(fā)育硅化、碳酸鹽化等。

1.3 巖脈

區(qū)內(nèi)脈巖主要為石英脈，發(fā)育在斷裂帶內(nèi)，沿?cái)嗔褞С涮?，主要為透鏡狀或碎塊狀石英脈。

據(jù)區(qū)域航磁及布格重力異常資料顯示，勘查區(qū)中南部深部有隱伏巖體分布，因此推測(cè)本區(qū)深部有燕山后期隱伏巖體存在，且與本區(qū)成礦有關(guān)。

1.4 螢石礦特征

區(qū)內(nèi)螢石礦為中-低溫?zé)嵋撼涮钚臀炇V床。成礦機(jī)制為白堊紀(jì)后期巖漿沿?cái)嗔焉仙揭欢臻g，沉淀晶出螢石，形成螢石礦。礦床賦存于斷裂帶中，受斷裂控制，呈脈狀產(chǎn)出，為單一螢石礦床，其形成多與深部巖體有關(guān)。

1.5 地球物理特征

本區(qū)巖礦石磁性差異不明顯，如表1所示，其中含礫砂巖或粗砂巖，磁化率κ變化范圍在11×10-6～240×10-6SI，常見值為150×10-6SI，均為非磁性巖石。出露的螢石礦磁化率變化范圍在10×10-6～70×10-6SI之間，常見值為20×10-6SI，磁性很微弱，為非磁性礦石。

表1 巖(礦)石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 成果分析與解譯

2.1 磁異常分析

地面高精度磁測(cè)勘探深度大[3-5]，對(duì)不同巖層磁性差異識(shí)別準(zhǔn)確，尤其在圈定深部基性、超基性巖體方面效果顯著，對(duì)隱伏斷裂構(gòu)造亦有明顯的指示作用。

本次高精度磁測(cè)工作分2個(gè)區(qū)塊測(cè)量，測(cè)線方位30°，線距100 m，點(diǎn)距10 m，東北部I號(hào)區(qū)塊面積0.46 km2，中部II號(hào)區(qū)塊面積2.17 km2。對(duì)磁測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)日變改正、高度改正、梯度改正后，查取當(dāng)?shù)卮艃A角、磁偏角做化極處理，最終繪制了ΔT化極等值線平面圖，見圖2。

圖2 ΔT化極等值線平面圖及地質(zhì)圖

I號(hào)區(qū)塊磁異常表現(xiàn)為北西低、南東高的磁場(chǎng)特征，ΔT值變化范圍-34～20 nT，磁場(chǎng)幅值較小，磁異常較弱，但正負(fù)異常梯度較陡，整體反映的趨勢(shì)較為明顯。II號(hào)區(qū)塊磁異常亦為北西低、南東高，ΔT值變化范圍-22～48 nT，正異常值較高，說明深部有較大巖體存在，且正異常有多個(gè)峰值，呈串珠狀或燕尾狀展布，說明區(qū)內(nèi)地層活動(dòng)劇烈，斷裂構(gòu)造交錯(cuò)復(fù)雜。

2.2 巖體圈定

通過對(duì)磁場(chǎng)ΔT化極數(shù)據(jù)做場(chǎng)分離處理，分離為反映深部磁性體的區(qū)域場(chǎng)(圖3a)和反映淺部地層的剩余場(chǎng)(圖4a)。從圖3a中可以看出，兩個(gè)區(qū)塊的區(qū)域場(chǎng)關(guān)聯(lián)明顯，按整個(gè)區(qū)塊來(lái)看，北西部為負(fù)磁場(chǎng)，南東為正磁場(chǎng)，正負(fù)磁場(chǎng)梯度線較為密集，反映了深部巖體的邊界范圍，正磁異常中心則為巖體中心處，故圈定了深部巖體的范圍(圖3a粉紅色橢圓范圍)。磁場(chǎng)ΔT化極數(shù)據(jù)做深度匹配濾波處理(圖3b)，可見反映深部磁性體的埋深在774 m，即深部巖體中心埋深約770 m。

圖3 ΔT化極區(qū)域場(chǎng)和深度匹配濾波

圖4 剩余磁場(chǎng)和水平一階導(dǎo)數(shù)推測(cè)斷裂圖

2.3 斷裂帶劃分

勘查區(qū)所處位置受構(gòu)造作用影響，區(qū)內(nèi)有較多的褶皺、斷裂構(gòu)造，因此可通過磁異常場(chǎng)推斷地下構(gòu)造，其主要標(biāo)志有：梯度帶、磁場(chǎng)分界線、線性異常帶、異常突變帶、串珠狀異常帶、異常錯(cuò)動(dòng)帶、雁行狀異常帶及放射狀異常帶等[8-18]。

為了更清晰、準(zhǔn)確反映斷裂帶，對(duì)ΔT(化極)數(shù)據(jù)做了場(chǎng)分離[6,7]，圖4a為剩余磁場(chǎng)圖，圖4b為水平45°方向一階導(dǎo)數(shù)處理結(jié)果圖，以剩余場(chǎng)和水平一階導(dǎo)數(shù)共同劃分?jǐn)嗔褬?gòu)造，兩者相互約束對(duì)比，共劃分了6條斷裂帶，其中北西向斷裂帶5條，分別為F1、F5、F6、F7、F8，北北東向斷裂帶1條，為區(qū)域主斷裂F10。以本次推測(cè)斷裂帶成果為指導(dǎo)，通過進(jìn)一步地面調(diào)查發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1斷裂帶在測(cè)區(qū)中部墳灣一帶出露，走向340°～350°，傾向70°～80°，傾角70°～75°，長(zhǎng)約200 m左右，寬約1～2 m，帶內(nèi)主要充填石英和方解石，為逆斷層。其余F5、F6、F7、F8在溝谷巖石出露地帶均有不同程度顯示，其位置與走向與推測(cè)成果吻合。

本區(qū)北西向斷裂主要顯示在剩余磁場(chǎng)，故基本可以判斷北西向斷裂帶向深部延伸不是很大，非深大斷裂構(gòu)造。北北東向斷裂在區(qū)域場(chǎng)也比較明顯，因此北北東向斷裂F10為區(qū)域主斷裂。F1、F5、F6、F7、F8為主斷裂F10所引起的次級(jí)壓扭性羽狀斷裂組。根據(jù)斷裂與螢石礦之間的關(guān)系，結(jié)合成礦機(jī)理，推測(cè)區(qū)內(nèi)北西向斷裂帶組是主要的含礦儲(chǔ)礦空間，尤其是北西向斷裂帶下部有巖體發(fā)育時(shí)，與螢石礦成礦耦合關(guān)系密切，是區(qū)內(nèi)的主要找礦標(biāo)志之一。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過開展高精度磁法測(cè)量，基本查明了勘查區(qū)深部的隱伏巖體范圍及埋深，同時(shí)劃分了區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造，對(duì)進(jìn)一步研究隱伏-半隱伏螢石礦具有很大的幫助，在指導(dǎo)地質(zhì)工程布置方面起到關(guān)鍵作用，經(jīng)槽探、鉆探工程控制，共獲得(333)+(334)類礦石量28.71萬(wàn)噸，CaF2資源量10.5萬(wàn)噸，取得了較好的勘查效果。說明本次高精度磁法為螢石礦勘查提供了科學(xué)依據(jù)，也對(duì)其他相同或類似成因的礦區(qū)勘查提供了參考。

通過本次螢石礦勘查得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):

(1)螢石礦及非金屬礦多為非磁性。在與圍巖物性差異不明顯時(shí)，無(wú)法直接采用物探方法尋找礦體，但在深入研究礦體成因過程中，可以間接尋找與成礦、控礦關(guān)系密切的巖體和斷裂構(gòu)造，推測(cè)成礦有利構(gòu)造，為地質(zhì)找礦提供解決思路和依據(jù)。

(2)磁異常數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。本次磁法測(cè)量雖然線距較大，但是點(diǎn)距布設(shè)較密，得到的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)未出現(xiàn)失真情況。主要由于前期測(cè)線布置過程中，充分考慮了區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)構(gòu)造走向，垂直構(gòu)造走向布置了測(cè)線(方向30°)，故磁場(chǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。

(3)綜合不同處理方法對(duì)地下巖石礦體進(jìn)行解釋推斷。在圈定深部隱伏巖體時(shí)，可將磁測(cè)資料做場(chǎng)分離，重點(diǎn)以區(qū)域場(chǎng)為底圖。另外，還可以做不同高度的向上延拓處理，進(jìn)一步計(jì)算出垂向二階導(dǎo)數(shù)，以其零值線圈定巖體邊界，可以顯示巖體在不同深度的分布情況。

(4)淺部斷裂可以采用剩余磁異常，深大斷裂以區(qū)域場(chǎng)為主。同時(shí)以水平一階導(dǎo)數(shù)輔助推斷，在計(jì)算水平一階導(dǎo)數(shù)處時(shí)要考慮磁場(chǎng)整體走勢(shì)，垂直磁場(chǎng)方向的一階導(dǎo)數(shù)顯示的斷裂特征更明顯。

(5)大比例、高精度的磁測(cè)在礦產(chǎn)勘查方面具有諸多優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)在儀器操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)精度高、勘探深度大、成本低、反映的信息豐富，對(duì)隱伏-半隱伏的礦產(chǎn)勘查效果顯著。

(6)磁法測(cè)量在本文施工礦區(qū)勘探中的應(yīng)用，方法比較單一。如果想要取得更佳的效果，還需綜合多種物探方法解釋結(jié)果。