安徽霍山石英巖玉礦床地質(zhì)特征與地球物理找礦方法研究

沈 華,吳躍東,金世恒,柳丙全,郭玲利

(1 安徽省地質(zhì)調(diào)查院,合肥230001；2 安徽省礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心, 合肥230001)

安徽霍山石英巖玉礦床地質(zhì)特征與地球物理找礦方法研究

沈 華1,吳躍東1,金世恒1,柳丙全1,郭玲利2

(1 安徽省地質(zhì)調(diào)查院,合肥230001；2 安徽省礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心, 合肥230001)

安徽霍山石英巖玉主要呈脈狀產(chǎn)于大別巖群英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖和燕山期二長(zhǎng)花崗巖接觸帶附近的脆性斷裂構(gòu)造中,由于產(chǎn)出規(guī)模小,礦體連續(xù)性差,在野外地質(zhì)勘查中利用電法直接尋找石英巖玉脈具有較大困難。通過(guò)勘查石英巖玉脈賦存的硅化構(gòu)造破碎帶,間接了解石英巖玉脈的空間分布,可使電法勘探發(fā)揮最大效果。文章分析霍山石英巖玉的礦床地質(zhì)特征、礦體分布規(guī)律及其與圍巖的電性差異,結(jié)合物探測(cè)試成果,認(rèn)為利用電法勘探查明低阻硅化構(gòu)造破碎帶尋找高阻石英巖玉脈是一種較可行的地球物理找礦方法。

石英巖玉;礦體分布規(guī)律;硅化破碎帶;物探測(cè)試;低阻

近年來(lái),安徽省霍山地區(qū)被當(dāng)?shù)胤Q為“霍山玉”(又名大別山玉)的石英巖玉受到熱捧,“霍山玉”的開(kāi)發(fā)引起學(xué)者們關(guān)注。安徽省國(guó)土資源廳于2009年立項(xiàng)開(kāi)展安徽省玉石資源調(diào)查評(píng)價(jià),將大別山石英巖玉作為調(diào)查重點(diǎn),對(duì)其資源分布、成因及開(kāi)發(fā)研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查評(píng)價(jià),對(duì)其寶石學(xué)特征進(jìn)行研究,并制定了地方標(biāo)準(zhǔn)[1]。2011年針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)霍山、金寨等地的玉石資源進(jìn)行普查,現(xiàn)已查明石英巖玉主要礦體規(guī)模和礦石質(zhì)量,做出了是否具有工業(yè)價(jià)值的評(píng)價(jià)。

霍山石英巖玉分為山料和籽料。山料產(chǎn)于花崗巖與圍巖接觸帶,呈NW向分布于奎星潭、紫荊庵、許家溝、西河一帶;籽料產(chǎn)于淠河下游河床中?！盎羯接瘛敝饕V物成分為石英、玉髓和蛋白石等,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),半透明。目前,戴慧等[2]對(duì)大別山玉的寶石礦物學(xué)特征進(jìn)行了研究;吳維平等[3]對(duì)大別山寶玉石資源勘查、開(kāi)發(fā)及利用現(xiàn)狀進(jìn)行了論述,并對(duì)東部大別山超高壓變質(zhì)巖中的石英硬玉巖帶進(jìn)行了研究[4];柳丙全等[5]對(duì)安徽大別山霍山玉的成礦特征及資源分布進(jìn)行了探討;另有學(xué)者對(duì)類似石英巖玉的成礦機(jī)制及礦物特征進(jìn)行了研究[6-10]。然而對(duì)于該類型玉石的物探找礦方法研究不多。本文通過(guò)分析霍山石英巖玉的礦床特征、礦體分布規(guī)律及其與圍巖的電性差異,利用電法勘探查明低阻硅化構(gòu)造破碎帶,尋找高阻石英巖玉脈,從而證明地球物理找礦方法的可行性。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 地層

該區(qū)前寒武系變質(zhì)巖僅出露新太古界—古元古界大別山巖群[11-13],呈大小不等、形態(tài)各異的捕虜體分布于北大別雜巖帶，主要巖石組合為斜長(zhǎng)角閃巖和角閃石巖等(圖1)。角閃石巖主要出露于甘堂坳一帶,由角閃石組成,具塊狀—弱片麻狀構(gòu)造,包含變晶結(jié)構(gòu)、變余似斑狀結(jié)構(gòu)。韌性變形僅在巖塊邊部呈片理化,礦物輕微定向排列,與圍巖片麻理一致，片麻理傾向NE,傾角約為35°～55°。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 1 Regional geological map of the study area

1.2 構(gòu)造

該區(qū)斷裂不發(fā)育,按構(gòu)造變形層次可劃分為發(fā)育于中深構(gòu)造層次的韌性剪切帶和發(fā)育于淺部構(gòu)造層次的脆性斷層。同一條斷裂往往具有多期活動(dòng),早期為韌性剪切變形,晚期為脆性斷裂。

1.3 巖漿巖

該區(qū)侵入巖從酸性巖、中性巖到基性巖均可見(jiàn)及,以中生代酸性侵入巖最為發(fā)育。

(1)新元古代中酸性侵入巖

姜河片麻巖(Jgn)：分布于該區(qū)大部分地區(qū),在安家河螞蟻坳和俞家畈的多盤坳巖體中也有片麻巖捕擄體出露。巖性主要為英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖,呈灰—深灰色,風(fēng)化后呈淺灰色松散砂粒狀。

新甫溝片麻巖(Xgn)：主要分布在該區(qū)新甫溝、王家畈等地,呈NW-SE向,總體沿區(qū)域構(gòu)造線分布,通常構(gòu)成陡峭山形。主要巖性為二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖,與英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖呈侵入接觸關(guān)系。

(2)中生代白堊紀(jì)侵入巖

小核桃園巖體(K1X)：分布于油榨尖—西河嶺頭—烏龜石嶺一帶,出露面積約4 km2,為淺灰色細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖,細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu),由鉀長(zhǎng)石(33%)、斜長(zhǎng)石(40%)、石英(23%)、黑云母(4%)及少量副礦物組成,粒徑0.1～2 mm。巖體中含大量姜河片麻巖(Jgn)、新甫溝片麻巖(Xgn)和斜長(zhǎng)角閃巖(Ms)捕虜體,捕虜體規(guī)模較大,最大者達(dá)幾百平方米。小核桃園巖體黑云母K-Ar法同位素年齡為133 Ma,屬燕山期。

大核桃園巖體(K1D)：分布于何家老院—李家老屋—黃巖寨—水庫(kù)大壩和朱家老屋—沙子嶺—大柳樹(shù)一帶,出露面積約10 km2,淺灰色中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖,中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu),由鉀長(zhǎng)石(33%)、斜長(zhǎng)石(40%)、石英(24%)、黑云母(3%)及少量副礦物組成,粒徑0.2～4 mm。巖體中分布大量姜河片麻巖(Jgn)、新甫溝片麻巖(Xgn)捕虜體,捕虜體規(guī)模較大,達(dá)幾百平方米。大核桃園巖體黑云母K-Ar同位素年齡為115 Ma,屬燕山期。

1.4 脈巖

該區(qū)脈巖種類多、分布廣,受構(gòu)造控制明顯,與區(qū)域巖漿活動(dòng)尤其是燕山期花崗巖具有密切的成因聯(lián)系。以石英巖脈、花崗巖脈最為發(fā)育,其次為煌斑巖脈、閃長(zhǎng)玢巖脈、石英正長(zhǎng)斑巖脈、石英二長(zhǎng)斑巖脈等。

2 礦床地質(zhì)特征

石英巖玉常見(jiàn)白色、灰色、淺黃、黃色,褐色、橙紅色、綠色等。石英巖玉純凈時(shí)為無(wú)色,當(dāng)含有不同微量元素(Fe、Ni等)或混入其他有色礦物時(shí)呈不同顏色。研究區(qū)石英巖玉為隱晶質(zhì)—顯晶質(zhì)集合體,以隱晶質(zhì)集合體為主,石英巖玉摩氏硬度接近7,折射率均為1.54,多為玻璃光澤,品質(zhì)較高者可呈油脂光澤,品質(zhì)較差者呈蠟狀光澤、土狀光澤,干密度為2.59～2.66 g/cm3,平均密度為2.63 g/cm3。石英巖玉礦物成分主要為石英,含量在98%以上,共生礦物含少量絹云母、綠泥石以及粘土礦物、鐵錳質(zhì)礦物等,其它不常見(jiàn)礦物有黃鐵礦、螢石等。

研究區(qū)石英巖玉大部分為隱晶質(zhì)微粒結(jié)構(gòu),少數(shù)品質(zhì)優(yōu)良者為隱晶質(zhì)及玉髓質(zhì)結(jié)構(gòu)。石英巖玉脈主要呈脈狀產(chǎn)于大別巖群英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖和燕山期二長(zhǎng)花崗巖接觸帶附近的脆性斷裂構(gòu)造中,明顯受斷層構(gòu)造控制,呈條帶狀、透鏡狀產(chǎn)出。石英巖玉脈寬為5～30 cm,長(zhǎng)為5～35 m,傾角約70°。研究區(qū)石英巖玉是巖漿氣液填充—交代形成的中低溫?zé)嵋旱V床,形成溫度150 ℃～300 ℃,深度大多在地下百米以淺的范圍內(nèi)。礦床在空間上與花崗巖體有關(guān),多產(chǎn)于侵入體接觸帶上。石英巖玉成礦初期最主要的蝕變類型是石英化(玉髓化),圍巖在燕山期主要遭受絹云母化、綠泥石化、鉀長(zhǎng)石偉晶巖化,局部粘土化。礦體埋藏淺,開(kāi)采條件好,大部分可露天開(kāi)采或淺部洞坑開(kāi)采。

3 石英巖玉電性特征與物探方法

3.1 研究區(qū)及周邊地層巖石電性特征

該區(qū)新太古界—古元古界斜長(zhǎng)角閃巖(Ms),新元古界姜河片麻巖(Jgn)、新甫溝片麻巖(Xgn),中生代白堊紀(jì)小核桃園巖體(K1X)、大核桃園巖體(K1D)以及燕山期二長(zhǎng)花崗巖脈的視電阻率值為500～1 500 Ω·M(背景值約1 000 Ω·M),當(dāng)?shù)貙訋r石遭受蝕變硅化時(shí)電阻率增大,最高超過(guò)10 000 Ω·M;當(dāng)?shù)貙訋r石風(fēng)化破碎,其電阻率降低。

霍山及周邊地區(qū)主要巖(礦)石電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1,可知:

(1)千枚巖類、角閃巖類、斑巖類(二長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)斑巖)、閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖、石英閃長(zhǎng)巖等巖石電阻率值為1 700～3 000 Ω·M,為相對(duì)低電阻率巖石。

表1 霍山及其周邊地區(qū)巖石電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

(2)輝石巖、斜輝巖、輝綠巖、白云石英片巖、長(zhǎng)英巖、花崗片麻巖等巖石電阻率值為10 000～70 000 Ω·M,為相對(duì)高阻巖石。

(3)輝石巖、斜長(zhǎng)角閃巖、角閃巖、片巖、片麻狀花崗巖和二長(zhǎng)斑巖等極化率均值為5%～7.8%,為相對(duì)高極化率巖石。

(4)變質(zhì)巖具有更高的電阻率和極化率,火成巖的電阻率、極化率相對(duì)較小。

3.2 斷裂破碎帶電性特征

該區(qū)石英巖玉礦體主要賦存于英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖、二長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖、中—細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖脆性斷裂硅化破碎帶及晚期花崗巖和早期片麻巖接觸帶附近。構(gòu)造剪切和硅化蝕變,導(dǎo)致硅化破碎帶形成裂隙和孔洞,相對(duì)圍巖,含礦熱液在破碎帶充填—交代后形成的礦床具有低阻特性。構(gòu)造硅化破碎帶均賦存一定水分,導(dǎo)致巖石電阻率進(jìn)一步降低。物探成果顯示該區(qū)硅化破碎帶的電阻率最低降至100 Ω·Μ。

3.3 物探方法

石英巖玉的主要礦物成分為石英,石英巖屬高電阻率巖石,與圍巖相比,石英巖玉脈呈相對(duì)高電阻率異常。

該區(qū)石英巖玉脈一般寬約0.2 m,最大寬度<0.6 m,不穩(wěn)定,空間連續(xù)性差,達(dá)不到物探電法勘探要求。石英巖玉脈通常賦存于呈低阻特性的構(gòu)造硅化破碎帶中,因此,可通過(guò)電法在玉脈賦存的相對(duì)低阻構(gòu)造硅化破碎帶內(nèi)尋找相對(duì)高阻的石英脈,達(dá)到間接尋找玉脈的目的。

4 石英巖玉物探成果分析

結(jié)合地質(zhì)與鉆探資料,通過(guò)分析高密度電阻率斷面異常,從該區(qū)物探電法剖面所在的奎星潭礦區(qū)選擇1條電法剖面,論述霍山石英巖玉的地球物理找礦方法。

奎星潭地區(qū)目前僅進(jìn)行1條物探測(cè)量,物探方法為電阻率中梯和高密度溫施測(cè)深[14-17](圖2)。物探剖面1線穿過(guò)奎星潭探槽TC3-3,1000/1點(diǎn)位于探槽TC3-3玉脈處,玉脈位于二長(zhǎng)花崗巖巖體與斜長(zhǎng)角閃巖(Ms)接觸帶,物探剖面垂直巖體接觸帶,物探剖面方位角30°。

圖2 物探工作布置圖Fig. 2 Deployment map of geophysical propsecting

奎星潭1線物探解釋地質(zhì)剖面圖(圖3a)中,電阻率中梯曲線890點(diǎn)—930點(diǎn)、980點(diǎn)—1020點(diǎn)段均呈高阻異常,高密度溫施測(cè)深反演電阻率成像斷面圖(圖3b)也出現(xiàn)高阻異常,物探推測(cè)890點(diǎn)—930點(diǎn)高阻異常由蝕變硅化帶(或高阻巖脈)引起,980點(diǎn)—1020點(diǎn)高阻異常由二長(zhǎng)花崗巖接觸帶蝕變硅化引起。探槽TC3-3玉脈1000點(diǎn)中梯電阻率曲線出現(xiàn)(傾向大號(hào)點(diǎn))低阻異常,同樣1000點(diǎn)高密度電法電阻率斷面圖顯示(傾向大號(hào)點(diǎn))低阻異常帶,該低阻異常在10～20 m深度呈微弱低阻特征,而深度20～50 m呈明顯低阻異常,由此推測(cè)探槽TC3-3玉脈1000點(diǎn)是傾向大號(hào)點(diǎn)的低阻硅化破碎帶,破碎帶傾角約45°,向下延伸>50 m,地表玉脈賦存于該破碎帶中。

圖3 奎星潭(探槽TC3-3)1線物探解釋地質(zhì)剖面(a)、高密度溫施測(cè)深反演電阻率成像斷面(b)、中間梯度測(cè)量電阻率曲線(c)Fig. 3 Geophysical interpretation of geological section (a), high density resistivity tomorgraphy inversion (b) and interm ediate gradient measuring resistivity curve(c)

另外,奎星潭1線中間梯度測(cè)量電阻率曲線圖(圖3c)中1線860點(diǎn)、904點(diǎn)、935點(diǎn)、1066點(diǎn)也顯示為傾向大號(hào)點(diǎn)的低阻異常,1線973點(diǎn)、1043點(diǎn)顯示為傾向小號(hào)點(diǎn)的低阻異常,推測(cè)以上低阻異常與不同走向和產(chǎn)狀的斷裂破碎帶有關(guān)。

5 結(jié) 論

燕山期巖漿構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈部位,如二長(zhǎng)花崗巖巖體、二長(zhǎng)花崗巖脈等附近,巖體蝕變硅化強(qiáng)烈,形成高阻異常帶。石英巖玉脈賦存于相對(duì)低阻異常的斷裂硅化破碎帶中,通過(guò)電法查明低阻硅化斷裂破碎帶間接了解石英巖玉脈的空間分布是一種較可行的方法。

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Geological features of the Huoshan quartzite jade ore deposit in Anhui Province and study of geophysical prospecting methods

SHEN Hua1, WU Yue-dong1, JIN Shi-heng1, LIU Bing-quan1, GUO ling-li2

(1GeologicalSurveyofAnhuiProvince,Hefei230001,China； 2EvaluationCenterofMineralResourceReservesofAnhuiProvince,Hefei230001,China)

Quartzite jade ore deposit in Huoshan city of Anhui province occurs as veins often in the silicified fractured zones in the contact zone between tonalitic gneiss of Dabie rock Group and Yanshanian monzonitic granite. Due to its small scale, poor ore continuality and complex topography of the study area, it is difficult to trace the veins of quartzite jade by electrical prospecting method. However, spatial distribution of the quartzite jade veins can be indirectly obtained through investigating the silicified fracture zones which host the ore bodies. Therefore, electrical prospecting methods can perform its biggest effect. By analyzing geological characteristic of the ore deposit, distribution pattern of ore bodies, electrical differences between quartzite jade veins and surrounding rocks, and geophysical testing result, it can be concluded that electronic prospecting technique is very practical in locating high resistance quartzite veins in the fracture zones with low electrical resistance.

quartzite jade;distribution of ore bodies; silicified fractured zone;geophysical test; low resistance

10.16788/j.hddz.32-1865/P.2017.01.007

2016-05-19

2016-07-20 責(zé)任編輯：譚桂麗

安徽省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目“安徽省霍山縣白蓮巖地區(qū)石英質(zhì)玉礦資源普查 (項(xiàng)目編號(hào)：2011-2-13)”資助。

沈華，1983年生，男，工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)研究。

P631.3

A

2096-1871(2017)01-051-07