河南欒川羅村鉬多金屬礦區(qū)的磁法、激電異常特征

喻 翔， 羅照華， 梁 濤， 彭 聶， 汪 碩， 鄧俊峰

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083;2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029;3.河南省有色金屬地質(zhì)勘查總院，河南 鄭州 450052;4.東華理工大學(xué)，江西 撫州 344000)

近年來(lái)，地面高精度磁法已發(fā)展成為勘查有色金屬、黑金屬等直接或間接的有效方法(舒全安等，1992)，特別是針對(duì)隱伏礦體，深部大礦具有重要的意義(羅孝寬等，1991)。其操作簡(jiǎn)便、工作效率高且配合地質(zhì)填圖能夠更可靠地反映控礦地質(zhì)體的磁性變化，了解隱伏的控礦巖體、構(gòu)造或蝕變帶的分布，在直接或間接找鉬多金屬礦產(chǎn)方面發(fā)揮作用(劉光鼎等，1995)。激發(fā)極化法是利用巖礦石電化學(xué)性質(zhì)為物理前提的一種以人工直流電流激發(fā)，以某種極距的裝置形式，研究地下縱、橫向激發(fā)極化效應(yīng)變化的勘查地球物理方法。在對(duì)于尋找多金屬礦尤其是隱伏礦體、盲礦體，激發(fā)極化方法是一種極其有效的手段(何繼善，2002)。研究區(qū)屬于蝕變破碎帶型銅鉬礦床，根據(jù)測(cè)區(qū)巖石物性特征和地質(zhì)資料，運(yùn)用高精度磁法和激電測(cè)深法對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行探測(cè)并依據(jù)磁異常和視極化率異常圈定隱伏巖體位置，達(dá)到找礦的目的。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大青溝礦區(qū)位于盧氏-欒川多金屬成礦帶的東部，礦區(qū)大面積出露太古宇太華群片麻巖、混合巖，西部沿北西向斷裂出露有中元古界熊耳群許山組安山巖(白鳳軍，2007)。礦區(qū)地處牛心垛穹狀背斜北翼近軸部，北翼為太華群，背斜軸部為龍王幢巖體(圖1)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，北西-北西西向斷裂構(gòu)造沿龍王幢富鐵鈉閃花崗巖巖體與太華群地層內(nèi)外接觸部位發(fā)育，多為含銅片理化帶和糜棱巖帶(付治國(guó)等，2005)。礦區(qū)南部巖漿巖分布廣泛，主要為加里東期龍王幢富鐵鈉閃花崗巖體、輝長(zhǎng)巖脈和燕山期羅村花崗斑巖體。多金屬礦床的形成與燕山期花崗斑巖小巖體的侵入密切相關(guān)，含鉬斑巖體賦存于龍王幢花崗巖體與太華群地層接觸帶附近，礦化具明顯的高溫中低溫水平分帶現(xiàn)象。

收集本區(qū)和外圍6 種主要巖礦石的磁化率、電阻率和極化率等物性參數(shù)，資料顯示除少部分巖石在區(qū)外地表采集，其余巖礦石標(biāo)本均取自于鉆孔巖芯。并且對(duì)礦區(qū)224 塊標(biāo)本進(jìn)行了磁性、電性參數(shù)測(cè)定和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 羅村鉬多金屬礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)郭建衛(wèi)，2007)Fig.1 Geological sketch map of Luocun molybdenum deposit area

表1 礦區(qū)巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1 The physical properties of samples from research area

從表1 可以看出，組成羅村巖體的花崗角礫巖、花崗閃長(zhǎng)巖等具有較高磁性，磁化率數(shù)值一般為(15 609 ～16 920)×10-5SI;而組成龍王幢巖體的花崗巖磁性比較偏低，為4 362 ×10-5SI，礦區(qū)其余巖性安山斑巖、片麻巖等磁性都較弱。從極化率方面，花崗角礫巖的極化率約為其他巖石極化率的2 倍，與其他巖石相比，具有明顯的激發(fā)極化特征差異。而其他各類(lèi)巖石，如片麻巖、安山巖、輝綠巖等則表現(xiàn)為低極化率的特征。但從視電阻率方面，各類(lèi)巖石視電阻率差異較小。因此，根據(jù)以上分析，本區(qū)利用高精度磁法和激發(fā)極化法間接或直接來(lái)尋找羅村巖體外圍的隱伏巖體具有良好的地球物理前提條件。

2 磁力異常特征

通過(guò)GSM-19T 質(zhì)子磁力儀，觀測(cè)得到的是測(cè)點(diǎn)的總磁場(chǎng)值T，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正、緯度梯度改正、垂向梯度改正和基點(diǎn)改正，最后對(duì)掃面數(shù)據(jù)編制總磁異?！鱐 等值線圖(圖2)，從圖2 中可以看出，本次磁測(cè)工作發(fā)現(xiàn)4個(gè)磁異常帶(馬洪濤等，2009)，編號(hào)M1 ～M4。

M1 磁異常帶位于測(cè)區(qū)東南部之黑石甲-新南一帶，南東向展布，長(zhǎng)約3 300 m，寬約1 800 m，南東方向未完全封閉。該異常南西方向?yàn)檎惓＃戎稻€稀，梯度小;北東方向?yàn)樨?fù)異常，正異常峰值較負(fù)異常峰值大，等值線密集，正負(fù)異常過(guò)渡梯度較陡。推斷異常帶由磁性巖體引起，其總體走向與異常走向一致，走向長(zhǎng)度略小于2 500 m，寬度小于1 300 m。從M1 異常形態(tài)可以看到，若以異常梯度變化較大處圈定巖體邊界，可以看到該范圍和羅村巖體邊界范圍基本吻合。

M1 異常帶可分有三個(gè)異常區(qū)，編號(hào)M1-1，M1-2，M1-3。M1-1 位于M1 異常帶的北西側(cè)，呈橢圓狀展布，橢圓長(zhǎng)軸方位85°，大于350 nT 等值線圈定的峰值區(qū)呈不規(guī)則圓狀，長(zhǎng)730 m，寬500 m，峰值最高1 023.8 nT;M1-2 位于M1 異常帶的北東部，展布方向115°，大于350 nT 等值線圈定的峰值區(qū)呈帶狀，長(zhǎng)800 m，寬140 m，峰值最高550 nT;M1-3位于M1 異常帶的南部，展布方向100°，大于350 nT 等值線圈定的峰值區(qū)呈帶狀，長(zhǎng)2 000 m，寬600 m，整個(gè)異常內(nèi)又有三個(gè)異常中心，說(shuō)明異常體磁性不是均勻的，峰值最高1 332 nT。

M1-1 和M1-2 異常之間300 nT 等值線連接光滑，表明M1-1 和M1-2 引起異常體連接完好，變化連續(xù)。而M1-2 與M1-3 異常走向發(fā)生了變化，并且兩異常間有低值轉(zhuǎn)換帶，局部出現(xiàn)負(fù)值異常;將異常分為南北兩部分，北帶為M1-1 和M1-2，南帶為M1-3。M1 異常帶之所以有三個(gè)不同峰值的異常組成，說(shuō)明引起異常磁性體的埋深不同或磁化程度不同有關(guān)。

由于M1-1，M1-2 異常位置處在已探明鉬礦區(qū)域，說(shuō)明形成鉬礦的羅村巖體具有較強(qiáng)磁性，鉬礦體和磁異常有密切關(guān)系;M1-3 異常處在M1 異常南帶，異常形態(tài)和幅值都和M1-1，M1-2 接近，位置在羅村巖體的南邊緣，為成礦有利部位，推測(cè)M1-3 異常可能為一隱伏礦巖引起。

M1 異常北部有大面積負(fù)磁異常，說(shuō)明磁性巖體向下延伸較大。

M2 磁異常帶位于測(cè)區(qū)西北角的莊上附近。該異常向北沒(méi)有封閉，在測(cè)區(qū)內(nèi)僅顯示較弱的異常，峰值區(qū)按250 nT 圈定的面積較小。該異常峰值最高271 nT，延伸方向350°。根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采情況，可以確定異常由鐵礦脈引起。

M3 異常位于礦區(qū)北部竹園溝附近。該異常向北沒(méi)有封閉，在測(cè)區(qū)內(nèi)僅顯示較弱的異常，峰值區(qū)按200 nT 圈定的面積較小。該異常峰值最高214 nT，延伸方向220°。根據(jù)地質(zhì)資料，可以確定異常也由鐵礦脈引起。

M4 異常位于礦區(qū)西部北陽(yáng)坡附近。異常呈東西方向展布，異常表現(xiàn)較弱，峰值區(qū)按150 nT 圈定的面積較小。該異常峰值最高306 nT，異常成因暫時(shí)不明。

3 激電異常特征

地面高精度磁測(cè)異常平面特征表明異常區(qū)M1為重點(diǎn)找礦靶區(qū)，為了進(jìn)一步了解羅村巖體外圍的空間分布形態(tài)，針對(duì)異常區(qū)M1 布置了激電中梯掃面工作并根據(jù)掃面的結(jié)果布設(shè)了兩條對(duì)稱(chēng)四極激電測(cè)深剖面(圖3)，以此來(lái)指導(dǎo)鉆探工作。

由極化率異常平面等值線圖圈出2個(gè)激電異常，分北帶和南帶，異常分別編號(hào)TA-1，TA-2。激電異常TA-1 位于礦區(qū)北莊、羅村一帶，呈帶狀展布，走向近110°，異常寬度220 ～470 m，長(zhǎng)度1 300 m左右，異常峰值為5.59%。該激電異常所在區(qū)域?yàn)橐阎f礦探明位置，可知激電異常與鉬礦礦化關(guān)系密切。TA-2 位于草坪一帶，呈帶狀展布，與TA-1 近似平行，方位115 度，異常寬度150 ～600 m，長(zhǎng)度1 600 m 左右，異常峰值為6.57%。該異常形態(tài)規(guī)模與TA-1 相似，根據(jù)地質(zhì)資料和物性標(biāo)本，推測(cè)主要是羅村巖體及其與圍巖接觸變質(zhì)等引起的，為成礦有利位置。

為進(jìn)一步解剖以上兩個(gè)激電異常，了解異常是否為隱伏巖體所致及其產(chǎn)狀、埋深、連續(xù)性，在異常區(qū)布設(shè)兩條激電測(cè)深剖面(158 線和168 線)其中158 線測(cè)深點(diǎn)12個(gè)，168 線測(cè)深點(diǎn)15個(gè)，激電測(cè)深斷面等值線圖如下所示(圖4)。

158 線激電測(cè)深剖面揭示了TA-1 異常西部深部極化體分布情況:極化體頂部最淺處約30 m，向下從70 m ～400 m 范圍，極化率異常出現(xiàn)高值范圍，極大值達(dá)6%，形態(tài)完整，向下極化率值雖然有所下降，但均有異常反映，AB/2 達(dá)到1 000 m 時(shí)，異常仍未封閉，說(shuō)明深部極化體延深較大。從158 線各激電測(cè)深點(diǎn)視極化率單支曲線上也可以看出，所有曲線形態(tài)幾乎都是K 型曲線，說(shuō)明剖面位置電性層是三層類(lèi)型，即中間極化率高，一、三層極化率低。但經(jīng)過(guò)在158 剖面點(diǎn)465 處布設(shè)鉆孔ZK1500驗(yàn)證并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)礦化，由此推測(cè)該處高極化體(η ＞4%)并不含礦，為硫化物黃鐵礦引起的。

圖2 羅村鉬礦區(qū)總磁場(chǎng)異常(△T)等值線圖Fig.2 Total magnetic anomaly (△T)contour map in Luocun molybdenum deposit area

圖3 視極化率異常平面等值線圖Fig.3 The apparent polarizability anomaly contour map

圖4 激電測(cè)深視極化率(η)斷面等值線圖Fig.4 The IP sounding apparent polarizability(η)anomaly contour map

168 線激電測(cè)深剖面位于TA-1，TA-2 異常中部，分析168 線各測(cè)深點(diǎn)單支測(cè)深曲線，一部分為G 型曲線，另一部分為K 型曲線，說(shuō)明該剖面曲線電性模型分兩層和三層兩種，變化較大。剖面北部440 ～480 號(hào)點(diǎn)為已知地質(zhì)勘探剖面，在70 ～200 m深度范圍，主要為多層薄層鉬礦體，局部黃鐵礦較多，呈侵染狀、顆粒狀分布，極化率斷面圖反映為高值異常(3% ～4%);在250 ～390 m 深度內(nèi)，為鉬礦體分布范圍。根據(jù)上述異常特征，可以把激電測(cè)深斷面圖中3% ～4%等值線變化范圍視為鉬礦體異常特征，稱(chēng)之為鉬礦體激電異常模型。剖面南部370 ～405 號(hào)點(diǎn)位于TA-2 異常范圍，斷面圖中2%等值線從北向南大致以40°傾角向下傾斜，說(shuō)明在該地段極化體深度由北向南逐步加深，極化體頂端平均深度約200 m。在深度約380 m(AB/2 =500 m)及其以下深度范圍，分布有三層高值異常區(qū)段，推測(cè)在該深度范圍內(nèi)有鉬礦體賦存。根據(jù)該異常特征在168 線點(diǎn)400 處布設(shè)鉆孔ZK407，孔深1 000.38 m。據(jù)化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)礦化18 處、見(jiàn)礦多層，鉬礦化厚度、品味不一，最高為0.132%;最低也有0.034%，見(jiàn)礦效果好。

4 結(jié)論與建議

(1)對(duì)于這種區(qū)域上內(nèi)生多金屬礦產(chǎn)與中酸性小巖體有密切相關(guān)的礦床，高磁異常是其主要的異常特征表現(xiàn)形式，其反映地下場(chǎng)源體及場(chǎng)源的實(shí)際深度。激電斷面異常以成塊狀高極化率為特征，本次高磁掃面工作發(fā)現(xiàn)的M1 高磁異常帶和激電異常對(duì)應(yīng)較好，體現(xiàn)了斑巖型鉬礦“高磁高極化率”的特征。

(2)激電工作在研究區(qū)效果明顯，主要是因?yàn)閹r礦石物性差異突出。但在剖面158 線經(jīng)鉆探驗(yàn)證后可以看出高極化率(η ＞4%)并不含礦，而在本礦區(qū)激化率分布在2% ～4%范圍內(nèi)，才是找礦有利的區(qū)段。從已知鉆孔資料可以看出，垂向上是花崗閃長(zhǎng)巖與花崗角礫巖相互穿插，或者是花崗斑巖與花崗閃長(zhǎng)巖互相穿插，鉬礦主要在花崗角礫巖中成礦且規(guī)模大，次為花崗斑巖。但是根據(jù)物性參數(shù)測(cè)定結(jié)果分析，物探手段還不能區(qū)分花崗斑巖與花崗角礫巖的分布。

(3)對(duì)與鉬多金屬有關(guān)的礦產(chǎn)，可以很好的利用巖礦石的電、磁性特征，在預(yù)查階段，進(jìn)行高精度磁測(cè)工作來(lái)圈定找礦靶區(qū);然后采用激電法確定含礦巖體的地下空間分布形態(tài)，進(jìn)而達(dá)到指導(dǎo)鉆探工作。

從本次研究區(qū)的勘查效果看，高精度磁測(cè)和激發(fā)極化法結(jié)合起來(lái)尋找鉬多金屬礦產(chǎn)是一套行之有效的方法，相信對(duì)其他類(lèi)似地區(qū)開(kāi)展物探找礦工作也應(yīng)該有一定的借鑒和參考價(jià)值。筆者建議在今后的工作中使用頻譜激電測(cè)深，因?yàn)槠涫褂玫难b置是偶極，并且獲取參數(shù)較多，能獲取激電特性、電阻率、時(shí)間常數(shù)、相關(guān)系數(shù)等，這些參數(shù)能夠綜合解釋和印證礦體的存在。

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