喻忠鴻,嚴(yán)玲琴,張占雄,李鵬,李鳳廷,付佳

(1.青海省第三地質(zhì)勘查院,青海 西寧 810000; 2.青海省地質(zhì)調(diào)查局,青海 西寧 810000; 3.青海省海東市自然資源和規(guī)劃局,青海 海東 810600)

0 引言

東昆侖成礦帶位于青海省西部的柴達(dá)木盆地南緣,屬秦祁昆成礦域,礦產(chǎn)資源豐富,是我國(guó)重要的金屬礦成礦區(qū)帶之一[1-3]。該成礦帶地質(zhì)構(gòu)造作用復(fù)雜,主要經(jīng)歷了早古生代—早泥盆世的原特提斯洋和晚石炭世—晚三疊世的古特提洋兩個(gè)俯沖碰撞演化階段,復(fù)雜的地質(zhì)過(guò)程形成了多種多樣的礦床種類,造山型金礦床大量發(fā)育,具有較大規(guī)模和影響的有昆侖河[4-6]、溝里[7-11]和五龍溝[12-14]3個(gè)金礦集區(qū)。其中五龍溝為東昆侖最重要的金礦集區(qū),眾多地質(zhì)單位和科研院所對(duì)東昆侖的金礦進(jìn)行了大量的地質(zhì)調(diào)查和科研工作,取得了一些成果和認(rèn)識(shí),推動(dòng)了上述礦集區(qū)的找礦研究工作。

打柴溝是五龍溝礦集區(qū)新近發(fā)現(xiàn)的金礦床,金礦探明金的金屬量約25.5 t(截止2019年),Au平均品位4.48×10-6,達(dá)到大型規(guī)模[15],具有較大的成礦潛力。但該礦區(qū)的已有工作集中在地質(zhì)露頭區(qū)域,受第四系覆蓋影響,礦帶向西延展情況不明。本文通過(guò)總結(jié)近3年打柴溝礦區(qū)西延段覆蓋區(qū)的激電(IP)和廣域電磁法(WFEM)工作成果,開展深部找礦預(yù)測(cè),提出了下一步的找礦方向,以期為類似地質(zhì)條件下的深部找礦預(yù)測(cè)提供思路。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造位置為柴達(dá)木準(zhǔn)地臺(tái)東昆侖北坡北昆侖巖漿弧(圖1),介于昆北斷裂和昆中斷裂之間,屬柴南緣東昆侖(造山帶)Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Au-W-Sn-石棉成礦帶。打柴溝礦區(qū)位于五龍溝金礦整裝勘查區(qū),五龍溝地區(qū)有巖金溝、螢石溝—紅旗溝和三道梁—苦水泉3大剪切帶,其中在巖金溝剪切帶圈出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ號(hào)礦帶,在螢石溝—紅旗溝剪切帶中圈出Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ號(hào)礦帶,在三道梁—苦水泉剪切帶中圈出Ⅻ、XIII、XIV礦帶。3大剪切帶控制了五龍溝礦床(點(diǎn))的分布,研究區(qū)位于Ⅻ礦帶北西端。

1—第四紀(jì)沖洪積物;2—新元古代丘吉東溝組;3—中元古代長(zhǎng)城紀(jì)小廟組;4—古元古代金水口巖群;5—晚三疊世鉀長(zhǎng)花崗巖;6—早華力西期黑云母二長(zhǎng)花崗巖;7—早華力西期蝕變斜長(zhǎng)花崗巖;8—早加里東期黑云花崗閃長(zhǎng)巖;9—新元古代黑云花崗閃長(zhǎng)巖;10—新元古代含暗色包體花崗巖;11—新元古代石英閃長(zhǎng)巖;12—基性巖脈;13—黑云母花崗巖脈;14—地質(zhì)界線;15—走滑斷層;16—實(shí)測(cè)正斷層;17—推測(cè)逆斷層;18—韌性剪切帶;19—金礦床(點(diǎn));20—多金屬礦點(diǎn);21—含金蝕變帶及編號(hào);22—礦區(qū)位置

1.1.2 區(qū)域地球物理特征

1)區(qū)域重力異常特征

打柴溝礦區(qū)在剩余重力異常(圖2)位于五龍溝低重力異常帶的南部梯級(jí)帶上,幅值范圍在(0～3)×10-5m/s2。該重力異常梯級(jí)帶走向NWW向,五龍溝Ⅻ蝕變帶在此梯級(jí)帶上。

圖2 打柴溝區(qū)域剩余重力異常Fig.2 Regional residual gravity anomaly in Dachaigou mining area

2)區(qū)域地磁異常特征

圖3是打柴溝礦區(qū)地磁異常剖面平面,可以看出,礦區(qū)位于正負(fù)弱磁異常過(guò)渡區(qū)域,幅值變化范圍-21～13 nT,顯示出磁場(chǎng)背景區(qū)特征,表明區(qū)內(nèi)巖礦石具弱磁性,正負(fù)弱異常區(qū)分界線反映了礦區(qū)區(qū)域斷裂構(gòu)造大致位置。

圖3 打柴溝礦區(qū)1∶5萬(wàn)地磁ΔT異常剖面平面Fig.3 Section plan of 1∶50 000 ΔT geomagnetism anomaly in Dachaigou mining area

1.2 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層較簡(jiǎn)單,主要為古元古代金水口巖群及第四系(圖4)。元古代金水口巖群巖性主要為斜長(zhǎng)變粒巖、黑云母斜長(zhǎng)片巖、黑云母石英片巖、片麻巖夾矽線絹云片巖、千枚巖、大理巖。原巖為一套中基性火山巖夾碎屑巖及碳酸鹽系,遭受中—深程度變質(zhì),以角閃巖相為主,局部達(dá)麻粒巖相,區(qū)內(nèi)以構(gòu)造殘塊形式,沿NW-NNW向展分布,地層中Au元素背景值高,為區(qū)內(nèi)金礦物源層。第四系覆蓋物沿溝谷及低洼地帶分布,主要為洪沖積砂礫石及風(fēng)成砂土。礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,巖漿巖廣泛分布,主要為晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖等,呈巖基或巖株?duì)钋秩胗诮鹚谌旱貙又?另有少量脈巖呈零星分布,主要有酸性脈巖、中性脈巖,其中蝕變花崗巖Au元素背景值高。

1—全新統(tǒng)洪沖積;2—更新統(tǒng)洪沖積;3—金水口巖群絹云石英片巖;4—金水口巖群灰?guī)r;5—金水口巖群片巖夾變砂巖夾片麻巖;6—金水口巖群灰黑色黑云斜長(zhǎng)片麻巖;7—金水口巖群大理巖;8—金水口巖群灰黑色斜長(zhǎng)角閃片麻巖;9—正長(zhǎng)花崗巖;10—二長(zhǎng)花崗巖;11—花崗閃長(zhǎng)巖;12—花崗巖;13—閃長(zhǎng)巖;14—斷裂;15—礦帶及編號(hào);16—物探剖面及編號(hào);17—打柴溝礦區(qū)

礦區(qū)低緩河谷地段以北大面積分布第四系洪沖積砂礫石及風(fēng)成砂土覆蓋,河谷兩側(cè)基巖露頭見有鄰區(qū)的NW-NNW向的控礦斷裂構(gòu)造延伸到本區(qū)斷裂性質(zhì)為逆斷層,產(chǎn)狀較緩,傾角45°～55°,受其影響,主要含金構(gòu)造破碎帶產(chǎn)狀較緩,為五龍溝地區(qū)XII號(hào)含礦蝕變帶北西延伸段。

1.3 礦帶特征

礦區(qū)主要礦化蝕變帶為Ⅲ和Ⅳ蝕變帶,分別位于區(qū)域NW向主斷裂的次級(jí)近EW向斷裂構(gòu)造蝕變帶中。由一組近EW向的韌性剪切帶組成,主礦化帶產(chǎn)于黑云母斜長(zhǎng)片巖與片理化細(xì)粒閃長(zhǎng)巖的接觸斷裂附近,主要以構(gòu)造角礫巖、碎裂巖充填其中。蝕變帶硅化、褐鐵礦化、炭化現(xiàn)象較為常見。破碎蝕變帶產(chǎn)狀北傾,在350°～30°∠35°～58°之間,長(zhǎng)約1 200 m,寬2～20 m不等。礦體呈條帶狀、透鏡狀、脈狀近于平行展布,金礦體受構(gòu)造蝕變帶控制,礦體產(chǎn)狀與破碎蝕變帶的產(chǎn)狀一致,含礦巖性主要為構(gòu)造角礫巖、碎裂巖等,礦體的頂、底板為片理化閃長(zhǎng)巖、黑云母斜長(zhǎng)片巖,主要礦化蝕變有硅化、褐鐵礦化及碳化。其中Ⅳ蝕變帶為區(qū)內(nèi)主要礦帶,規(guī)模較大;Ⅲ蝕變帶含礦性較差,規(guī)模較小。

1.4 電物性特征

從電物性測(cè)定結(jié)果看(表1),礦區(qū)內(nèi)與礦化有密切關(guān)系的幾種巖石的極化率與圍巖(花崗巖、大理巖、片巖)有較大的差異。含金碎裂巖、構(gòu)造角礫巖及脈石英的極化率較高,均在3%以上,以構(gòu)造角礫巖為最高(6.3%),其次為碎裂巖(5.45%)、脈石英(3.45%),應(yīng)為局部巖石所含黃鐵礦及炭質(zhì)巖性引起。電阻率方面,碎裂巖、斷層角礫巖呈低電阻率特征,與其他巖石有較明顯的電阻率差異。由此可見,與構(gòu)造蝕變帶相關(guān)的巖石多呈低阻高極化特征,具備開展激電和電磁法工作的物性前提。

表1 打柴溝礦區(qū)電物性參數(shù)Table 1 Statistical table of electrical and physical parameters in Dachaigou mining area

2 激電異常特征

激發(fā)極化法是利用巖、礦石的導(dǎo)電性、激發(fā)極化特性差異,觀測(cè)和研究人工形成的激發(fā)極化場(chǎng)的變化規(guī)律,進(jìn)行找礦和解決其他地質(zhì)問(wèn)題的一種人工場(chǎng)源形式的勘查方法[17],廣泛用于有色金屬和貴金屬的礦產(chǎn)勘查。

根據(jù)打柴溝金礦Ⅲ、Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶中黃鐵礦化發(fā)育、且金礦化與圍巖炭質(zhì)關(guān)系緊密等特征,在打柴溝金礦已知礦體的8勘探線開展了1∶5 000激電中梯試驗(yàn),而后在礦區(qū)第四系覆蓋區(qū)西延段開展了激電中梯剖面測(cè)量5條,方位0°。本次工作點(diǎn)距20 m,供電極距AB=1 200 m,測(cè)量極距MN=40 m,供電周期T=32 s,斷電延時(shí)200 ms。

2.1 8勘探線已知礦帶異常特征

從圖5和圖6可以看出,8勘探線上已知礦帶Ⅲ、Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶電異常特征為高低阻、高低極化率轉(zhuǎn)換帶,極化率在5.5%～12.08%,多集中在8%左右。據(jù)電物性標(biāo)本測(cè)定結(jié)果,含金碎裂巖、斷層角礫巖及脈石英的極化率較高,含金碎裂巖(1.95%～7.45%,平均5.45%)、斷層角礫巖(3.95%～6.9%,平均6.3%),脈石英(1.95%～5.45%,平均3.45%),周圍巖體和地層的極化率較低(2.1%～2.9%),推測(cè)應(yīng)為蝕變帶內(nèi)(含金)黃鐵礦及炭質(zhì)共同引起的。Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶在傾向方向上表現(xiàn)為低阻異常帶,該異常帶寬度向北延伸400 m,表明Ⅲ、Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶間為區(qū)域斷裂帶位置,熱液活動(dòng)強(qiáng)烈,黃鐵礦化并伴有炭質(zhì)層發(fā)育引起較大范圍的低阻激電異常,Ⅲ、Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶就位于區(qū)域構(gòu)造邊界部位。

1—全新統(tǒng)洪沖積;2—更新統(tǒng)洪沖積;3—金水口巖群絹云石英片巖;4—金水口巖群灰?guī)r;5—金水口巖群片巖夾變砂巖夾片麻巖;6—金水口巖群灰黑色黑云斜長(zhǎng)片麻巖;7—金水口巖群大理巖;8—金水口巖群灰黑色斜長(zhǎng)角閃片麻巖;9—正長(zhǎng)花崗巖;10—二長(zhǎng)花崗巖;11—花崗閃長(zhǎng)巖;12—花崗巖;13—閃長(zhǎng)巖;14—斷裂;15—礦帶及編號(hào);16—推斷構(gòu)造;17—打柴溝礦區(qū)

1—全新統(tǒng)洪沖積;2—更新統(tǒng)洪沖積;3—金水口巖群絹云石英片巖;4—金水口巖群灰?guī)r;5—金水口巖群片巖夾變砂巖夾片麻巖;6—金水口巖群灰黑色黑云斜長(zhǎng)片麻巖;7—金水口巖群大理巖;8—金水口巖群灰黑色斜長(zhǎng)角閃片麻巖;9—正長(zhǎng)花崗巖;10—二長(zhǎng)花崗巖;11—花崗閃長(zhǎng)巖;12—花崗巖;13—閃長(zhǎng)巖;14—斷裂;15—礦帶及編號(hào);16—推斷構(gòu)造;17—打柴溝礦區(qū)

2.2 激電異常特征

通過(guò)在打柴溝金礦Ⅲ、Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶西延段第四系覆蓋區(qū)內(nèi)開展的5條1∶5 000激電中梯剖面測(cè)量(圖5、圖6)可以看出,低阻高極化異常特征較明顯,視極化率在5%～12%,視電阻率100～400 Ω·m,異常寬度向北延伸380 m,呈現(xiàn)出一個(gè)NWW向的低阻高極化異常帶,推斷Ⅲ、Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶之間區(qū)域構(gòu)造位置往W-NWW向延伸,異常帶邊部的電性異常梯級(jí)帶,推斷為Ⅲ、Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶西延段,如圖5中DF1和DF2位置所示。

3 廣域電磁法異常特征

廣域電磁法是何繼善院士提出來(lái)的一種人工源頻率域電磁測(cè)深法[18]。該方法既繼承了CSAMT使用人工場(chǎng)源克服場(chǎng)源隨機(jī)性的優(yōu)點(diǎn),也繼承了MELOS方法非遠(yuǎn)區(qū)測(cè)量的優(yōu)勢(shì),嚴(yán)格定義了適用于全域的計(jì)算視電阻率公式,拓展了人工源電磁法的觀測(cè)范圍,提高了觀測(cè)速度、精度和野外工作效率。該方法在遠(yuǎn)區(qū)也包括部分非遠(yuǎn)區(qū)在內(nèi)的廣大區(qū)域進(jìn)行測(cè)量,觀測(cè)人工源電磁場(chǎng)的一個(gè)分量,采用迭代法計(jì)算,便可提取出地下的視電阻率信息,這便是廣域電磁法的基本原理。

打柴溝工區(qū)廣域電磁法工作都布置在8線、6線、31線、21GY01、21GY02、21GY03和21GY04線(圖4),方位0°。其中8線布置在已知礦帶上。廣域電磁法采用E-Ex工作模式,收發(fā)距9 km,采用4、5、6、7、8、9、11 七個(gè)頻組共49個(gè)頻點(diǎn)的頻率進(jìn)行發(fā)射和接收,頻率范圍8 192～0.625 Hz。從8線反演成果(圖7)中部出現(xiàn)明顯的低阻異常區(qū),推斷為區(qū)域構(gòu)造破碎帶,主要礦帶Ⅳ號(hào)含礦蝕變帶位于推斷的構(gòu)造帶開口位置,Ⅲ號(hào)礦帶位于電阻率變化梯度帶。根據(jù)低阻異常形態(tài)特征,推斷深部構(gòu)造帶發(fā)育,構(gòu)造邊界異常特征為高低電阻率梯度帶。兩側(cè)高阻結(jié)合地質(zhì)信息推斷為較為完整的片巖或巖體。

1—礦帶;2—礦體礦化體;3—炭質(zhì)層;4—鉆孔

根據(jù)已知礦帶上廣域電磁法異常特征,將8線、6線、31線、21GY01、21GY02、21GY03、21GY04線廣域電磁法成果制作成三維展示(圖8),可以看出,各斷面變化趨勢(shì)基本一致,推斷為區(qū)域構(gòu)造帶的低阻異常帶在各斷面均有出現(xiàn),且向W-NW向延展,反映出區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景構(gòu)架、構(gòu)造蝕變帶向W-NW方向的變化趨勢(shì),推斷的區(qū)域構(gòu)造延伸位置與激電一致,表明打柴溝礦區(qū)西延段可能存在較連續(xù)的成礦空間。

圖8 打柴溝礦區(qū)廣域電磁法反演結(jié)果三維展示Fig.8 Three-dimensional display of WFEM inversion results in Dachaigou mining area

4 結(jié)論

本次打柴溝礦區(qū)的物探工作,利用激電和廣域電磁法在已知礦帶西延段進(jìn)行了研究工作。工作結(jié)果表明,已知礦帶在激電異常上位于激電異常邊部——電性梯度帶位置,大面積激電異常推斷為區(qū)域構(gòu)造帶發(fā)育區(qū),為區(qū)域構(gòu)造內(nèi)黃鐵礦化和炭質(zhì)巖石引起;在廣域電磁法斷面上,區(qū)域構(gòu)造帶表現(xiàn)為大范圍的低阻異常,已知礦帶Ⅳ號(hào)蝕變帶異常表現(xiàn)為低阻異常帶開口位置,Ⅲ號(hào)蝕變帶位于淺部電性異常梯度帶。

基于已知礦帶的異常特征和西延段幾條平行剖面的物探異常變化規(guī)律,高極化低電阻異常向西變化連續(xù)穩(wěn)定,推斷區(qū)域控礦構(gòu)造向W-NWW向延伸穩(wěn)定,在礦區(qū)西延段形成有利的找礦空間。建議后期結(jié)合地質(zhì)成礦規(guī)律研究,在高極化低電阻異常段開展深部驗(yàn)證工作,以期擴(kuò)大礦區(qū)規(guī)模。

在打柴溝礦區(qū)開展的廣域電磁法等深部物探工作,為深部地質(zhì)找礦研究工作提供了深部地球物理信息,為尋找有利的成礦空間發(fā)揮了物探技術(shù)的支撐作用。