綜合物探方法在湘東川口礦田毛灣礦區(qū)鎢礦找礦中的應(yīng)用

南小龍,何友宇,李竹溢,張 歡,姜必廣

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇六大隊,湖南 衡陽 421008)

綜合物探方法在湘東川口礦田毛灣礦區(qū)鎢礦找礦中的應(yīng)用

南小龍,何友宇,李竹溢,張 歡,姜必廣

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇六大隊,湖南 衡陽 421008)

毛灣礦區(qū)位于我國著名的有色金屬產(chǎn)地湘東川口礦田鎢礦富集區(qū).本文從地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)特征、巖礦石物性特征等方面入手,并結(jié)合地面高精度磁測和 EH4高頻大地電磁測量,系統(tǒng)闡明礦區(qū)鎢礦地質(zhì)、地球物理特征.初步認為毛灣礦區(qū)巖體型鎢礦地球物理特征為高正磁異常和低視電阻率值特征.礦區(qū)勘查結(jié)果表明: 地面高精度磁測和EH4高頻大地電磁測量的聯(lián)合應(yīng)用,可以快速圈定深部巖體型鎢礦化異常體,為后期的鉆探工程部署提供有力依據(jù).

地質(zhì)特征; 地面高精度磁測; EH4高頻大地電磁; 毛灣礦區(qū); 川口礦田

川口礦田位于下?lián)P子古陸塊南緣、江南古島弧帶、湘東基底殘塊帶、川口南北隆起之南段; 為茶陵－郴州NE向深大斷裂與常德－安仁NW向隱伏基底走滑斷裂交匯夾持的三角區(qū)[1].區(qū)域地層出露較齊全,構(gòu)造－巖漿活動頻繁而強烈,褶皺與斷裂構(gòu)造相互疊加、改造和遷就利用,致使區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及巖漿活動復雜多變,亦為本區(qū)鎢成礦奠定了較好的地層、構(gòu)造和巖漿活動的地質(zhì)基礎(chǔ).川口礦田地處湘東金、銀、銅、鉛、鋅成礦帶的南部,是鎢、錫、銅、鉛、鋅、金、銀等有色金屬成礦的有利地段.

川口礦田主要包括楊林坳、窯木嶺、三角潭等多個礦床,經(jīng)過多年開采,已探明儲量基本耗盡,急需尋找新的接替資源[2].2009年～2014年之間,核工業(yè)306大隊在川口地區(qū)開展鎢礦整裝勘查,發(fā)現(xiàn)毛灣、屋背沖、白水等礦(床)點,這些地段的鎢礦化類型主要分為石英脈型鎢礦、巖體型鎢礦[3]和花崗巖型鎢礦[4].前人對川口礦田內(nèi)多個礦床做過較為詳細的研究[5～7],且以往研究主要集中在鎢礦化特征、礦床成因、成礦機理、控礦構(gòu)造、礦床地球化學特征、控礦因素及成礦模式等方面,而對川口礦田內(nèi)地球物理勘探在鎢礦找礦中的應(yīng)用方面研究較少.本文以川口礦田毛灣礦區(qū)為例,分析毛灣礦區(qū)內(nèi)不同巖(礦)石物性特征,并對比分析了礦區(qū)內(nèi)的成礦地質(zhì)特征,采用高精度磁測與高頻大地電磁測深(EH4)相結(jié)合的方法開展評價工作,并依據(jù)評價結(jié)果來指導礦區(qū)內(nèi)槽探、鉆探等探礦工程的部署.在該方法指導下,區(qū)內(nèi)找礦工作取得重大進展,首次發(fā)現(xiàn)蝕變花崗巖型白鎢礦.由此可見,高精度磁測法與電磁測深法的綜合利用對于尋找深部巖體型盲礦體具有一定的指導作用[8～13].

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層

毛灣礦區(qū)位于川口礦田的中西部,屬川口隆起 NW 翼.區(qū)內(nèi)出露的地層主要有高澗群架枧田組(Pt3j),泥盆系跳馬澗組(D2t),棋梓橋組(D2q),佘田橋組(D3s),錫礦山組(D3x),第四系(Q)(圖1).

圖1 礦區(qū)地質(zhì)概況及物探工作部署1-第四系; 2-錫礦山組; 3-佘田橋組; 4-棋梓橋組; 5-跳馬澗組; 6-架枧田組;7-巖前單元花崗巖; 8-細?；◢弾r脈; 9-構(gòu)造; 10-地質(zhì)界線; 11-不整合地質(zhì)界線; 12-EH4測線; 13-高磁測線

1.2 巖漿巖

礦區(qū)出露的巖漿巖為中侏羅世巖前單元(J2Y),呈小巖株產(chǎn)出.巖性主要為細中粒二云母二長花崗巖、細中粒白云母二長花崗巖、黑云母二長花崗巖.

1.3 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造主要有褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造.褶皺構(gòu)造主要為毛灣背斜,軸向 NNW 向,核部出露地層為新元古界高澗群架枧田組(Pt3j)板巖、粉砂質(zhì)板巖等組成,兩翼為泥盆系沉積蓋層; 基底與蓋層呈明顯的角度不整合,且兩側(cè)地層產(chǎn)狀東翼緩,西翼陡.在背斜的核部,有燕山期花崗巖呈小巖株狀侵入,背斜向南傾伏.

礦區(qū)斷裂構(gòu)造主要為NE向、NW向斷裂,是區(qū)內(nèi)最主要的導礦和儲(賦)礦斷裂.NE向構(gòu)造發(fā)育,主要產(chǎn)在花崗巖與圍巖接觸的內(nèi)接觸帶; NW 向構(gòu)造,產(chǎn)于跳馬澗組(D2t)與青白口系高澗群架枧田組(Pt3j)不整合面附近,經(jīng)后期含礦熱液充填形成含鎢石英脈.

1.4 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變主要有云英巖化、電氣石化、絹云母化、硅化、鉀長石化、黃鐵礦化、綠泥石化、螢石化等,以云英巖化、鉀長石化分布最廣,蝕變強度最大.其中云英巖化與鎢礦化關(guān)系密切.

1.5 礦化特征

區(qū)內(nèi)鎢礦化類型主要包括石英脈型和蝕變巖體型.石英脈型為黑鎢礦,礦體品位富、礦體長度較大.礦體賦存于高澗群架澗田組板巖、毛灣隆起頂部和邊部的斷裂帶以及附近的云英巖化帶中,主要分布在蝕變巖體型鎢礦化的上部.蝕變巖體型為白鎢礦,鎢礦化主要分布于蝕變巖體接觸界面附近,賦存于二云母二長花崗巖中.

礦石礦物成分相對較簡單,金屬礦物有黑鎢礦、白鎢礦、輝鉬礦、黃鐵礦及少量的黃銅礦等,黑鎢礦和白鎢礦為主要的礦石礦物.脈石礦物為石英、方解石、電氣石等.

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形粒狀、半自形一它形粒狀結(jié)構(gòu).礦石構(gòu)造主要有脈狀、塊狀構(gòu)造.

2 巖(礦)石物性特征

毛灣礦區(qū)內(nèi)巖(礦)石標本物性參數(shù)的測量值見表1.由表1可以看出: 礦區(qū)內(nèi)巖(礦)石的電阻率值可分為高、中、低阻三類,其中高阻有石英脈、花崗巖體、灰?guī)r,電阻率值2134～18542Ω.m; 中等電阻有絹云母板巖和石英礫巖,電阻率值754～974Ω.m; 低阻有礦化花崗巖、石英砂巖,電阻率值216～376Ω.m; 礦化花崗巖磁化率值最高,灰?guī)r次之,其余巖礦石磁化率值都相對較小.

從表1所示各類巖(礦)石標本的電阻率值和磁化率值可以看出,毛灣礦區(qū)鎢礦化花崗巖體表現(xiàn)為高磁化率低電阻率特征,與中高阻低磁化率、低阻低磁化率圍巖具有較大的物性差異,即該區(qū)存在開展激電測量的地球物理條件.

表1 毛灣地區(qū)巖(礦)石標本物性參數(shù)測量結(jié)果表

3 技術(shù)方法及數(shù)據(jù)處理

3.1 方法組合

依據(jù)礦區(qū)成礦地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)特征及區(qū)內(nèi)巖(礦)石物性特征,選擇“常規(guī)物探方法+電磁測深法”組合勘探方法,具體為: 地面高精度磁測+電磁測深(EH4).首先開展地面高精度磁測工作,在平面上圈定高磁異常,然后在磁異常和地質(zhì)成礦有利部位,開展高頻大地電磁測深剖面,由淺入深對平面圈定的物探異常進行深部解譯,并探索深部異常形態(tài).

3.2 工作部署

首先采用 GSM-19T質(zhì)子磁力儀對礦區(qū)中部巖體及構(gòu)造出露地段進行地面高磁測掃面,網(wǎng)度100m×20m,測線從南段03線至北段27線共7條,勘探線長均為800m.據(jù)高磁掃面圈定的靶區(qū),采用高頻大地電磁測深法,厘清礦區(qū)內(nèi)的巖體型鎢礦(化)體和隱伏巖體界面,了解巖體型鎢礦體在深部的延伸情況及隱伏巖體界面埋深情況,綜合利用兩種方法預(yù)測找礦靶區(qū)及成礦有利部位,在 15線展開高頻大地電磁測深(EH4),勘探線長930m,測點距20m; 工作部署圖如圖1所示.

3.3 數(shù)據(jù)處理

3.3.1 地面高磁數(shù)據(jù)處理

本次地面高精度磁法測量數(shù)據(jù)處理日變校正采用GEMLinkW軟件進行自動插值處理,正常場改正采用Geomagix軟件進行校正處理,高度改正公式計算得到:

其中ΔThi為i號測點地磁場高度改正值; Tei為i號測點正常地磁場值; Δh為i號測點海拔與工區(qū)平均海拔之差; R為地球平均半徑(6371000m)與工區(qū)平均海拔之和.

磁場ΔT值為各點實測磁場值減去日變改正值、地磁場正常場水平梯度改正值和垂直梯度改正值,然后對全區(qū)磁場水平作適度調(diào)整,最后得到各測點的ΔT磁場值.數(shù)據(jù)網(wǎng)格化采用 King法,網(wǎng)格間距取 1/4線距,即25m.延拓處理主要為向上延拓,延拓高度按照網(wǎng)格化間距(25m)的整數(shù)倍進行.本次延拓高度取100m.

3.3.2 EH4高頻大地電磁數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用成都理工大學研發(fā)的二維反演 MTSoft2D軟件進行數(shù)據(jù)預(yù)處理和反演,解譯異常原則為: 對剖面反演得到的卡尼亞視電阻率值進行統(tǒng)計,視電阻率值主要集中區(qū)間為該剖面視電阻率背景值.根據(jù)前人研究成果[14],本次高頻大地電磁測深電阻率下限為小于背景值 30%; 剖面視電阻率值梯度變化明顯,差異變化一倍以上作為異常參考.

4 成果解譯及分析

圖2 礦區(qū)地面高磁綜合成果圖

4.1 高精度磁測

地面高精度磁測ΔT平面圖(圖2)顯示在測區(qū)的下部出現(xiàn)了一條近似 NNW 向展布的低磁異常區(qū),在低磁異常區(qū)出露的地層為高澗群架枧田組(Pt3j),巖性主要為灰綠色、暗灰色條帶狀絹云母板巖、綠泥石絹云母板巖、含凝灰質(zhì)砂巖,均為無磁性物質(zhì).

測區(qū)中部由低磁異常區(qū)向高磁異常區(qū)過渡,對應(yīng)出露的巖體為川口巖體(J2Y),巖性主要為中細粒二云母花崗巖,為弱磁性物質(zhì).巖體西接觸面傾向南西,東北部接觸界線被茂密植被覆蓋,推測深部有規(guī)模較大的隱伏巖體.

初步推測巖漿侵位于高澗群板巖和泥盆系地層中,接觸面呈波浪式起伏.由于該巖漿上侵時攜帶了大量高溫含鎢熱液,在巖體內(nèi)接觸帶有利部位形成了蝕變巖體型的厚大鎢礦體.因此,巖體內(nèi)接觸帶是工作區(qū)重點找礦地段.

測區(qū)第四系(Q)位于高磁異常區(qū),初步推測深部可能存在較大規(guī)模隱伏花崗巖體,花崗巖體中的鐵質(zhì)物質(zhì)(主要為黑云母)造成磁場強度升高,形成高磁異常區(qū).后經(jīng)鉆孔 ZK1502、ZK1503深部揭露,第四系覆蓋層下方為花崗巖體.北部邊界處出露的地層為泥盆系跳馬澗組(D2t)和棋梓橋組(D2q),其中泥盆系跳馬澗組(D2t)巖性主要為礫砂巖和砂巖; 棋梓橋組(D2q)巖性主要為灰?guī)r; 兩者磁性相對花崗巖體較弱,均位于低磁異常區(qū).

4.2 EH4高頻大地電磁測深

通過 EH4高頻大地電磁測深,進一步厘清了礦區(qū)隱伏花崗巖體的隱伏情況及其與地層之間的接觸關(guān)系,結(jié)合高精度磁測異常靶區(qū),推測出有利鎢成礦部位,指導鉆探工程施工,以15線為例.

圖3 礦區(qū)15線高磁和EH4高頻大地電磁測深二維反演綜合成果圖1-磁異?！鱐; 2-第四系; 3-架枧田組; 4-棋梓橋組; 5-巖前單元花崗巖; 6-石英脈;7-推測地質(zhì)界線; 8-鉆孔及編號; 9-工業(yè)鎢礦體; 10-鎢礦化; 11-推測鎢成礦部位

如圖3所示,由地面高磁和 EH4高頻大地電磁綜合剖面可知: 巖體出露地段Δ T值增高,該測線視電阻率值對比明顯,測線中段存在一條跨度約100m近似陡立的低阻帶,往深部延伸趨勢較好.推測該低阻異常帶由巖體型鎢礦化或富水引起; 據(jù)已有地質(zhì)資料及 EH4高頻大地電磁測深和高精度磁測綜合剖面成果推測,成礦有利部位如圖3中例11所示的斜方格網(wǎng)圈定的部位.后期在推測異常帶及有利成礦部位進行ZK1501、ZK1502、ZK1503、ZK1504、ZK1505、ZK1506、ZK1507鉆孔揭露驗證,見礦效果良好: 以ZK1504見礦情況為最好,最大連續(xù)厚12.70m,平均品位為0.267%,單孔見礦累計厚度70.82m.ZK1505揭露到厚大礦體.單礦體最大厚度25.90m,平均品位0.186%.主要集中在-100～100m標高段; 鉆孔 ZK1502現(xiàn)礦化幅度達 250m,主要集中在-100～100m 標高,揭露單層區(qū)間礦體最大厚度為26.56m,平均品位為0.272%,呈層狀、似層狀產(chǎn)出.

5 結(jié)論

(1)礦區(qū)隱伏花崗巖體能引起較好的ΔT磁正異常,并且經(jīng)鉆孔驗證,在圈定的ΔT磁正異常區(qū)發(fā)現(xiàn)隱伏花崗巖體.

(2)通過高頻大地電磁測深工作,能充分了解和掌握礦區(qū)深部花崗巖的隱伏情況及分布特征,確定有利成礦部位.鎢礦化體空間分布特征與電磁測深推斷的異?；疽恢?可見高頻大地電磁測深法能較好地指導礦區(qū)深部找礦工作.

(3)依據(jù)巖(礦)石在視電阻率值、磁參數(shù)等特征方面的差異,綜合應(yīng)用地面高精度磁測與高頻大地電磁測量相結(jié)合的方式,對礦區(qū)內(nèi)進行綜合研究,可快速圈定礦區(qū)深部隱伏花崗巖體的測伏情況及圈定巖體型鎢礦化,對于尋找同類型的鎢礦床具有重要意義.

[1]曾憲科,周 倩,劉 旭,等.湖南川口礦田鎢礦化特征及成因機理[J].湖南科技學院學報,2011,32(8): 72～75

[2]歐陽玉飛,黃滿湘,鄭 平.湖南川口楊琳坳鎢礦床控礦因素及成礦規(guī)律研究[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2008,22(4): 285～288

[3]朱翔培,張永忠,徐九發(fā).江西崇義塘漂孜巖體型鎢礦床地質(zhì)特征及其找礦意義[J].資源調(diào)查與環(huán)境,2006,27(2): 153～158

[4]章崇真.花崗巖型礦床－深部找礦主要目標之一[J].南方國土資源,2008,12: 31～33

[5]蔣國清,覃金寧,蔡富成,等.川口礦田屋背沖礦區(qū)鎢礦地質(zhì)特征及成因探討[J].南華大學學報(自然科學版),2014,28(3): 33～38,45

[6]鄭 平,徐海珍,黃滿湘.湖南衡南楊琳坳礦床成因與成礦模式研究[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2007,21(2): 126～130

[7]宋宏邦,黃滿湘,樊鐘衡,等.湖南川口三角潭黑鎢礦床控礦構(gòu)造特征及其與成礦的關(guān)系[J].大地構(gòu)造與成礦學,2002,26(1): 51～54

[8]田恪強.豫西盧氏小南溝金多金屬礦床EH4電磁測深及找礦方向[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2015,29(3): 386～390

[9]陸桂福,米宏澤,劉瑞德,等.綜合物探在斑巖型銀鉬多金屬礦勘查中的應(yīng)用[J].物探與化探,2014,38(4): 835～839

[10]李 冰,晁代超,魏明君,等.電磁測深技術(shù)在深部鐵礦探測中的應(yīng)用研究－以河南舞陽鐵礦區(qū)為例[J].中國地質(zhì),2013,40(5): 1644～1645

[11]EMI Electro-Magnetic Instruments,Inc.Operation Manual For Stratagem systems running IMAGEM Ver.2.19[Z].2007

[12]D.O.Trad,J.M.Travassos.Wavelet filtering of magnetotelluric data[J].Geophysis,2000,65: 482～491

[13]Sutarno D,Vozoff K,Robust M.Estimation of magnetotelluric impedance tensors[J].Expl.Geophys,1989,22: 383～398

[14]李 星,王 峰,羅大鋒,等.綜合物探方法在云南江城隱伏鉛鋅礦勘查中的應(yīng)用[J].物探與化探,2015,39(6): 1119～1123

Application of Integrated Geophysical Method to Prospecting for Chuankou Tungsten Deposit in the Eastern Hunan Province

NAN Xiaolong,HE Youyu,LI Zhuyi,ZHANG Huan,JIANG Biguang
(Nuclear Bureau of Hunan Province Nuclear Industry Brigade 306,Hengyang421008,China)

Maowan deposit is located in Chuankou ore field of tungsten enrichment region which is China famous non-ferrous metal origin.We clarified tungsten geology and geophysical characteristics of Maowan deposit from the geological background,deposit geological characteristics,rock and ore physical properties characteristics,and combined with high-precision ground magnetic survey and EH4 high frequency magnetotelluric measurement.It was considered altered granite-type tungsten deposit geophysical has high positive magnetic anomaly and low apparent resistivity values characteristics in Maowan deposit.The exploration results show that we can quickly identify altered granite-type tungsten anomaly body,which provides the effective basis for further prospecting engineering through high-precision ground magnetic survey and EH4 high frequency magnetotelluric measurement.

geological characteristics,high-precision ground magnetic survey,EH4 High frequency magnetotelluric measurement,Maowan deposit,Chuankou ore field

P631 文獻標識碼: A 文章編號: 1672-5298(2017)02-0061-05

2017-03-27

南小龍(1985 - ),男,甘肅天水人， 〇湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三 六大隊工程師.主要研究方向: 資源勘查工程