綜合物化探方法在山西東腰莊綠巖帶型金礦外圍找礦中的應(yīng)用

陳文韜

(山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室，山東 濟(jì)南 250013)

東腰莊金礦是我國五臺山綠巖帶內(nèi)產(chǎn)出的典型金礦床，賦存于五臺群臺懷亞群鴻門巖組綠片巖中，受地層控制[1-2]。本次外圍勘查區(qū)位于已知礦床西南部，地處1∶5萬Au，Cu水系沉積物橢圓形異常中部，異常強度較大，組分組合復(fù)雜[3-4]。同時，已知礦區(qū)激電異常西南側(cè)并未圈閉，向本區(qū)延伸，成礦條件較好。本次工作采用巖石地球化學(xué)勘查和電法勘探在勘查區(qū)內(nèi)開展綠巖帶型金礦找礦工作，對有效圈定找礦靶區(qū)指導(dǎo)鉆探工作具有重要意義(1)石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山西省五臺縣東腰莊金礦礦物學(xué)填圖與深部及外圍找礦預(yù)查，2010年。。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

該區(qū)地層多呈單斜產(chǎn)出，主要出露鴻門巖組和五臺群臺懷亞群蘆咀頭組地層，且由于變形作用強烈大多已發(fā)生倒轉(zhuǎn)。出露巖性主要為絹云綠泥片巖、絹云鈉長片巖、絹云石英片巖等淺變質(zhì)巖系[5]。

礦區(qū)位于韌性剪切帶內(nèi)五臺“之”字型構(gòu)造的東南部分，變質(zhì)作用、剪切變形強烈[6]。已探明的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ號礦體分布受次級韌-脆性、脆性斷裂控制，并被晚期脆性斷裂錯斷。

區(qū)內(nèi)巖漿活動以五臺期火山作用和中-基性淺成巖漿侵入為主，分別形成變質(zhì)巖原巖和變輝綠巖脈(床)[7-8]。Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ號礦體附近均有大量變輝綠巖脈產(chǎn)出，反映出巖漿活動對礦床形成的影響。

東腰莊金礦床賦存于鴻門巖組淺色變質(zhì)巖系之中，產(chǎn)出Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ號礦體3個，呈雁行式排列(圖1)，其中Ⅰ號礦體規(guī)模較大，呈單斜似層狀和脈狀產(chǎn)出，厚度較大，走向延伸穩(wěn)定。礦體傾向320°～350°，傾角35°～45°，出露長615 m，受斷層影響，分為東西2個礦段，蝕變礦化強烈，其中浸染狀、微細(xì)脈狀黃鐵礦化與礦體分布一致性較高。Ⅱ,Ⅲ號礦體在地表斷續(xù)出露且產(chǎn)狀與Ⅰ號礦體相似[9]。礦石的礦物成分詳見表1。

1—第四系沉積物；2—鈉長綠泥片巖；3—絹云鈉長片巖；4—變基性巖床；5—礦體標(biāo)號；6—金礦化帶；7—金礦體；8—推測金礦化帶；9—隱伏金礦化帶；10—走滑亞斷層；11—正斷層；12—平移斷層；13—斷層；14—構(gòu)造片巖；15—礦體編號圖1 東腰莊綠巖帶型金礦地質(zhì)簡圖(據(jù)董培培等，2011)

表1 礦石的礦物成分

蝕變呈現(xiàn)分帶現(xiàn)象，由外向內(nèi)呈對稱分布：碳酸鹽化硅化綠泥石帶—硅化絹云母化黃鐵礦化帶—電氣石黃鐵礦化硅化核。綠泥石化廣泛發(fā)育，硅化、電氣石化、黃鐵礦化與金礦化密切相關(guān)[10]。

2 地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)找礦模型

地質(zhì)模型：東腰莊金礦床受韌性剪切帶和“之”字型同斜倒轉(zhuǎn)復(fù)式向斜控制，產(chǎn)出于鴻門巖組淺色變質(zhì)巖系之中，含礦巖石主要為絹云(綠泥)鈉長片巖和綠泥片巖，具層控特征。礦體多為單斜層狀、似層狀，形態(tài)單一，硅化、黃鐵礦化等礦化蝕變強烈。

地球化學(xué)模型：1∶5萬水系沉積物Au異常呈環(huán)形帶狀分布，具有明顯的濃集中心且覆蓋面積較廣。1∶20萬化探異常中，Au高異常區(qū)域可直接指示重點找礦靶區(qū)。除Au異常外，Cu和W等多種元素組合異常也是本地區(qū)找金的重要標(biāo)志。

地球物理模型：礦區(qū)內(nèi)金礦化與黃鐵礦化共生，可引起明顯的高極化率異常[11]。圍巖以絹云鈉長綠泥片巖等綠片巖為主，極化率較低。因而，礦化與非礦化激電異常特征具有明顯差異。礦化體ρs中等，與淺色變質(zhì)巖系地層有一定差異。

3 綜合物化探方法應(yīng)用

3.1 工作布置

勘查過程分為2個階段：第一階段開展1∶10000巖石地球化學(xué)勘查和1∶10000激電中梯測量，大體查明平面異常分布及兩種異常的疊加吻合分布區(qū)域。第二階段選取化探異常與激電異常吻合較好的區(qū)域進(jìn)行激電測深，對異常地質(zhì)體形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、埋深及變化規(guī)律等進(jìn)行解譯分析，圈定有效找礦靶區(qū)，指導(dǎo)下步異常查證工作。

3.2 巖石地球化學(xué)勘查

在已知礦床外圍勘查區(qū)布置1∶10000巖石地球化學(xué)勘查，充分利用已知礦體、采礦坑道和地表露頭等進(jìn)行系統(tǒng)取樣和分析，尋求發(fā)現(xiàn)原生地球化學(xué)異常[12-17]。首先在剔除離群樣品后，采用計算法合理確定異常下限值(表2)。

表2 異常下限值確定結(jié)果

備注：Au元素含量單位為×10-9；其余元素為×10-6。

然后按如下原則對以異常下限值圈定的異常進(jìn)行分類：

Ⅰ類：相對面積較大；有明顯的濃集中心；元素組分復(fù)雜，分帶明顯；規(guī)模大，與可能的大、中型礦床有關(guān)；可直接布置詳查工作。

Ⅱ類：面積中等；有濃集中心；元素組分組合較復(fù)雜，分帶明顯；規(guī)模中等，與可能的中、小型礦床有關(guān)；需進(jìn)一步篩選、評序、擇優(yōu)檢查。

Ⅲ類：面積較?。挥休^弱的濃集中心；異常組合元素簡單；規(guī)模小，可能屬于分散礦化或高背景巖石引起，但不能完全排除較大的盲礦引起。

Ⅳ類：面積大；無濃集中心。

Ⅴ類：面積小；無濃集中心；元素組分簡單。

通過對東腰莊已知金礦床的類比分析研究，在東腰莊金礦外圍找礦區(qū)圈定Ⅱ類異常1處，編號為1。Ⅲ類異常3處，編號分別為2，3，4(圖2)。

1—殘坡積物；2—亞砂土和黏土；3—金礦體；4—絹云綠泥鈉長片巖；5—絹云鈉長(石英)片巖；6—斷層及編號；7—外圍勘查區(qū)；8—沖洪積物；9—輝綠巖脈；10—產(chǎn)狀；11—已知礦區(qū)圖2 東腰莊金礦外圍找礦區(qū)巖石地球化學(xué)元素組合異常圖

1號綜合異常：位于礦區(qū)中部，異常面積在區(qū)內(nèi)分布最大為0.27km2，整體形態(tài)近似橢圓形，主要分布在絹云(綠泥)鈉長片巖之中及礦化蝕變發(fā)育地段。異常元素組合為Au-W-Bi-As-Ag-Sb，套合較好，分帶性明顯，異常規(guī)模大、強度高，且連續(xù)性好，濃度自外圍向中心富集。其中Au單元素異常范圍較大、強度較高，推測與小型金礦體有關(guān)。

2號綜合異常：位于礦區(qū)北部，異常面積0.16m2，規(guī)模較1號異常略小，形態(tài)不規(guī)則，綜合異常元素組合為Cu-Au-W-Bi-As，異常強度一般且規(guī)模中等。

3號綜合異常：位于礦區(qū)西南，異常面積0.14km2，異常元素組合為Ag-Sb-Cu-Au-W-Bi-As，異常強度不一且規(guī)模較小，各元素異常較為分散，一致性差，無濃集中心。

4號綜合異常：位于礦區(qū)南部，異常面積0.18km2，走向NE，規(guī)模相對較小、強度不高，異常元素組合為Cu-Au-W-Bi-As-Sb，形態(tài)不規(guī)則。

3.3 激電中梯測量

首先，本次工作采用對稱小四極法進(jìn)行了電性參數(shù)的測定，測定參數(shù)為極化率和電阻率[18-20]，測定結(jié)果表明礦石與圍巖之間存在明顯的極化率差異(表3)。

表3 礦區(qū)巖(礦)石電性參數(shù)測定統(tǒng)計

據(jù)山西省第三地質(zhì)工程勘察院《山西省五臺縣東腰莊金礦區(qū)第15勘探線以東部分詳查地質(zhì)報告》統(tǒng)計修編，2002年。

參照已知礦體地球物理找礦模型，利用礦體與圍巖之間的電性差異，本次電法勘探采用激發(fā)極化法在外圍2.0km2勘查區(qū)內(nèi)開展工作，比例尺為1∶10000，測線方向NW315°，垂直于含礦帶及其蝕變礦化帶，網(wǎng)度20m×100m，AB距為1000m，采用雙頻激電中梯裝置進(jìn)行物探掃面，完成激電中梯剖面測量物理點1070個。

綜合對比分析已知礦體特征、巖石地球化學(xué)異常和本次工作異常分布特征，確定以視極化率2.3為異常下限背景值，圈定異常兩處(圖3)。

a—ηs平面等值線圖；b—ρs平面等值線圖圖3 東腰莊金礦外圍勘查區(qū)激電異常平面等值線圖

Ⅰ號異常帶：位于測區(qū)中部偏西，走向NE，為激電高值異常帶，視極化率異常高達(dá)2.7，同時處于中高電阻率異常轉(zhuǎn)換帶中，呈現(xiàn)中阻、高極化的異常特征。巖石地球化學(xué)測量圈定的1號異常與該異常位置基本吻合，建議為重點找礦靶區(qū)。

Ⅱ號異常帶：位于測區(qū)的北部，呈NE走向，向北延伸至勘查區(qū)外，視極化率異常值較高且呈“豌豆”狀分布，視電阻率較低，推測為礦化體所致或北側(cè)已知礦體的異常延伸。

3.4 激電測深

依據(jù)化探異常和激電異常情況，本次激電測深工作剖面布置在化探1號異常區(qū)內(nèi)，24線和30線129～144點之間，基本覆蓋了區(qū)內(nèi)含礦帶和有利成礦的蝕變礦化帶，采用對稱四極裝置，完成電測深點30個。依據(jù)電測深曲線定量解釋結(jié)合中間梯度裝置下的ηs和ρs異常分布特征表明，中低阻、高極化異常推測可能為金礦體存在的主要部位，高阻、低極化異常推測為綠片巖反映，低阻、低極化異常推測為第四系反映，輝綠巖脈一般體現(xiàn)中阻、中極化特征。

等值線斷面圖(圖4)顯示，在24線129～143點之間，對應(yīng)AB/2為20～180m處，存在中低阻、高極化體，二者疊合度較高，可能為金礦體賦存的主要部位。

在30線129～144點之間，對應(yīng)AB/2為60～440m處，存在中高阻、高極化體，初步推斷為礦致異常(圖5)。

a—24線ηs等值線斷面圖；b—24線ρs等值線斷面圖圖4 東腰莊金礦外圍勘探區(qū)24線等值線斷面圖

a—30線ηs等值線斷面圖；b—30線ρs等值線斷面圖圖5 東腰莊金礦外圍勘探區(qū)30線等值線斷面圖

3.5 綜合異常分析

化探1號綜合異常不僅規(guī)模大、強度高，且連續(xù)性好，分帶明顯，主要分布在絹云(綠泥)鈉長片巖之中及礦化蝕變發(fā)育地段，與已知Ⅰ號礦體化探異常相似，并且與激電中梯異常分布一致性較高，位于激電中低阻、高極化異常帶內(nèi)。通過該異常區(qū)的激電測深和數(shù)據(jù)二維反演處理[21]，推測該異常埋深25～250m處存在3個規(guī)模不等的串珠狀異常體，總體異常規(guī)模長約800～1000m，寬約40～100m，地表對應(yīng)黃鐵礦(化)帶，推斷該異常可能為礦致異常[22-24]。

4 結(jié)論

(1)通過東腰莊綠巖帶型金礦床地質(zhì)-地球物理-地球化學(xué)找礦模型，指出層控性、中阻高極化和Cu，Au等多元素異常，可有效分析成礦有利部位。

(2)蝕變與礦化自內(nèi)向外呈三級環(huán)形分帶，核心的黃鐵礦化和硅化與金礦(化)體關(guān)系密切，是重要的找礦標(biāo)志。

(3)該文將巖石地球化學(xué)測量和電法勘探綜合應(yīng)用到東腰莊綠巖帶型金礦外圍找礦工作中，對異常地質(zhì)體的形態(tài)、規(guī)模和大致埋深進(jìn)行了合理推測，圈定了找礦靶區(qū)，有效指導(dǎo)了鉆探工程部署。