物化探綜合信息找礦方法在螢石礦找礦中的應(yīng)用

栗克坤, 陳新立, 商朋強, 于雪良, 韓志坤, 魏凡超, 劉增政

(1.中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)局，鄭州 450011； 2.中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院，北京 100013)

0 引言

螢石被廣泛應(yīng)用于氟化工、冶金、煉鋁、玻璃、陶瓷及水泥工業(yè)[1-3],是現(xiàn)代工業(yè)部門重要的非金屬礦產(chǎn)資源。目前，螢石礦勘查找礦工作逐漸向隱伏礦和深部礦轉(zhuǎn)移，研究隱伏—半隱伏螢石礦找礦方法尤為重要。閩北地區(qū)是我國螢石礦主要分布區(qū)之一，以往找礦工作多限于地表就礦找礦，對隱伏—半隱伏螢石礦的勘查和研究較少[2-7]。由于物探、化探等方法探測的異常存在多解性[8-9]，隱伏—半隱伏螢石礦找礦效果不理想，采用有效的地物化組合方法尋找隱伏—半隱伏螢石礦是螢石礦勘查的趨勢[10-11]。本文應(yīng)用化探(1∶5萬水系沉積物測量和1∶1萬地化剖面測量)和物探(高精度磁法測量、視電阻率聯(lián)合剖面測量和高密度電阻率法測量)等綜合信息找礦方法，在福建光澤地區(qū)開展螢石礦資源調(diào)查，總結(jié)尋找隱伏—半隱伏螢石礦的地物化技術(shù)方法組合特征，為該區(qū)開展下一步隱伏—半隱伏螢石礦找礦工作提供參考。

1 構(gòu)造地質(zhì)背景

研究區(qū)位于歐亞大陸板塊東南緣，瀕臨太平洋板塊。區(qū)域大地構(gòu)造單元(圖1)屬武夷—云開—臺灣造山系(Ⅴ)、華夏陸塊(Ⅴ-3)、武夷古弧盆系(Ⅴ-3-1)、光澤—泰寧古弧間盆地(Ⅴ-3-1-2)、司前—光澤燕山期構(gòu)造巖漿巖帶。

V-3-1.武夷古弧盆系； V-3-2.南平—寧化裂谷； V-3-3.桃溪古弧后盆地； V-4-1.閩東沿海巖漿?。?V-7-1.松溪—尤溪蛇綠混雜巖帶； V-3-1-1.建寧古弧后盆地； V-3-1-2.光澤—泰寧古弧間盆地； V-3-1-3.浦城—順昌古弧后盆地

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置簡圖[12]

Fig.1Tectonicslocationofthestudyarea

2 礦床地質(zhì)

2.1 地層

研究區(qū)出露的地層(圖2)有新元古界下峰組(Pt3x)、中生界上侏羅統(tǒng)長林組(J3c)、下白堊統(tǒng)下渡組二段(K1xd2)和新生界全新統(tǒng)(Qh)。新元古界下峰組為一套區(qū)域變質(zhì)巖系，上侏羅統(tǒng)長林組為火山沉積巖，下白堊統(tǒng)下渡組二段為火山碎屑巖。

1.新元古界下峰組； 2.上侏羅統(tǒng)長林組； 3.下白堊統(tǒng)下渡組； 4.下三疊統(tǒng)焦坑組； 5.志留紀(jì)二云正長巖； 6.早侏羅世正長花崗巖； 7.晚侏羅世正長花崗巖； 8.早白堊世花崗閃長巖； 9.花崗斑巖； 10.似斑(少斑)正長花崗巖； 11.地質(zhì)界線； 12.角度不整合界線； 13.壓扭性斷層； 14.實測性質(zhì)不明斷層； 15.推測斷層； 16.螢石礦(床)點； 17.地物化綜合剖面(勘探線剖面)及編號； 18.Ⅰ號螢石礦預(yù)測區(qū)

圖2 研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖

Fig.2Geologicalmineralssketchofthestudyarea

2.2 構(gòu)造

研究區(qū)斷裂發(fā)育，以NE向和NNE向斷裂為主，是螢石礦的主要控礦構(gòu)造[13-15]。該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的螢石礦床基本分布于燕山期花崗巖與圍巖內(nèi)外接觸帶，以及NE向和NNE向斷裂破碎帶內(nèi)[16]。

2.3 巖漿巖

研究區(qū)主要發(fā)育加里東期和燕山期巖漿巖。加里東期巖漿巖為志留紀(jì)二云正長花崗巖和二長花崗巖，呈巖基、巖株、巖瘤分布。燕山期巖漿活動強烈，受NE向斷裂控制，呈巖基分布，主要為早侏羅世黑云母正長花崗巖和晚侏羅世正長花崗巖，構(gòu)成司前—光澤燕山期構(gòu)造-巖漿巖帶的主體，與區(qū)內(nèi)螢石礦關(guān)系密切。

2.4 礦產(chǎn)

研究區(qū)位于浙中—武夷隆起螢石成礦帶閩西北螢石礦成礦亞帶北部[17]，分布大坑、梅溪、關(guān)上、金壟坡、測家山、羅家坑、馬尾石、仙人峰和夫人村等螢石礦床(點)20多個，其中大型礦床(點)1個，中型礦床(點)2個。螢石礦床為受斷裂控制的中低溫?zé)嵋撼涮钚臀炇V床，礦體呈脈狀和透鏡狀賦存于NE向、近SN向斷裂破碎帶中，礦體產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀一致，傾角為50°～80°。礦體主要為塊狀、角礫狀、條帶狀和網(wǎng)脈狀； 礦石類型主要為石英-螢石型和螢石-石英型，其次為螢石型； 主要礦物為螢石、石英和玉髓，其次為長石和絹云母。圍巖主要為花崗巖，其次為新元古界下峰組黑云母斜長變粒巖。圍巖蝕變以硅化和絹云母化為主。

3 化探異常特征

3.1 水系沉積物地球化學(xué)異常

在前人圈定的1∶20萬水系沉積物地球化學(xué)測量F異常集中分布區(qū)和成礦有利部位[18-19]，開展了1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)測量工作，測區(qū)面積為500 km2，共采集樣品2 437件，平均點密度為4.87點/ km2。采樣介質(zhì)主要為細砂，少量為淤泥，加工后取-60目的物質(zhì)作為送檢樣品。

研究區(qū)共圈出9個元素綜合異常(圖3)，其中6個綜合異常源內(nèi)(HS-29，HS-31，HS-34，HS-40，HS-41，HS-49)發(fā)現(xiàn)呈一定規(guī)模的螢石礦床(點)； HS-20綜合異常源內(nèi)發(fā)現(xiàn)輕微螢石礦化； HS-15綜合異常區(qū)有螢石礦控礦斷裂通過，地表可見硅化蝕變帶； HS-22綜合異常區(qū)地表可見小規(guī)模硅化破碎蝕變帶。

1.斷裂； 2.中型螢石礦床； 3.小型螢石礦床； 4.螢石礦點； 5.螢石礦化點； 6.1∶5萬水系沉積物測量綜合異常及編號； 7.Ⅰ號螢石礦預(yù)測區(qū)； 8.地物化綜合剖面(勘探線剖面)及編號

圖3 研究區(qū)1∶5萬水系沉積物綜合異常分布圖

Fig.3Integratedanomalydistributionof1∶50000riversystemsedimentsinthestudyarea

水系沉積物測量區(qū)共有18個螢石礦床(點)，其中13個礦床(點)位于含F(xiàn)綜合異常源內(nèi)，3個螢石礦點因位于三級水系邊部而無法采取樣品，2個規(guī)模較小的螢石礦點沒有異常顯示。此外，同時含F(xiàn)、Ca的綜合異常區(qū)一般預(yù)示有一定規(guī)模的螢石礦床(點)，只含F(xiàn)的綜合異常區(qū)一般預(yù)示可能有螢石礦床(點)。

3.2 1∶1萬地化(土壤)剖面異常

在水系沉積物地球化學(xué)測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，檢查水系沉積物綜合異常，選擇第四系覆蓋較好、地表零星可見硅質(zhì)角礫巖且已有地質(zhì)資料顯示有區(qū)域性控礦斷裂通過的I號螢石礦預(yù)測區(qū)(位于3級水系邊部，無法采取水系沉積物樣品，未圈出水系沉積物異常)開展1∶1萬地化(土壤)綜合剖面測量，采樣點距40 m，樣品均采自距地表30～50 cm的B層或C層。樣品加工后取-4～+20目的物質(zhì)作為送檢樣品。檢驗結(jié)果顯示，水系沉積物F、Ca異常具有較好的再現(xiàn)性，新圈出的1∶1萬土壤F、Ca等元素綜合異常與已知螢石礦床(點)和控礦斷裂具有較好的吻合性，尤其F異常對研究區(qū)螢石礦床(點)指示最好。

在I號螢石礦預(yù)測區(qū)圈出了AS-4(F-Ca-Mo-Be)綜合異常，呈條帶狀向北東方向延伸，與區(qū)域含礦斷裂延伸方向一致，長約2.06 km，寬約0.50 km，面積約0.933 km2(圖4)。該綜合異常以F異常和Ca異常為主，伴生Mo異常和Be異常，由2個F異常、1個Ca異常、2個Mo異常和2個Be異常組成，其中F異常和Ca異常規(guī)模較大、強度較高，Mo異常和Be異常規(guī)模較小、強度較低。各元素異常范圍、形態(tài)和濃集中心完全吻合。F異常和Ca異常強度高，具有內(nèi)、中、外3個帶，F(xiàn)異常峰值高達34 400×10-6。

圖4 I號螢石礦預(yù)測區(qū)AS-4(F-Ca-Mo-Be)綜合異常圖

Fig.4IntegratedanomalymapofAS-4(F-Ca-Mo-Be)inNo.1fluoriteoreprospectivearea

4 物探異常特征

4.1 物性

4.1.1 磁性

研究區(qū)螢石礦圍巖主要為花崗巖。物性測量結(jié)果顯示，相對于花崗巖，螢石礦石和硅化破碎帶磁性較低，磁性差異明顯，為開展高精度磁法測量提供了地球物理前提。

4.1.2 電性

物性測量結(jié)果顯示，隨著螢石含量增加，研究區(qū)螢石礦石電阻率增大，表現(xiàn)為螢石礦石>花崗巖>硅化破碎帶，螢石礦石電阻率和花崗巖電阻率接近，硅化破碎帶電阻率遠低于花崗巖電阻率。

研究區(qū)螢石礦主要賦存在斷裂膨大部位，硅化破碎帶厚度遠大于螢石礦體厚度。硅化破碎帶與圍巖電性差異明顯，為開展視電阻率聯(lián)合剖面測量和高密度電阻率法測量提供了地球物理前提。

4.2 高精度磁法測量異常

高精度磁法測量采用WCZ-1型質(zhì)子磁力儀，觀測參數(shù)為總場，測量精度約1 nT，分辨率0.1 nT，按100 m×40 m網(wǎng)格或200 m×40 m網(wǎng)格進行測網(wǎng)布置，每一測點觀測總場。

各測點磁異常值ΔT計算公式為

ΔT=T測+T日+T正+T高-T基

，

(1)

式中：T測為測點觀測值，nT；T日為日變改正值，nT；T正為正常梯度改正值，nT；T高為高度改正值，nT；T基為總基點磁場值，nT。

針對I號螢石礦預(yù)測區(qū)AS-4(F-Ca-Mo-Be)綜合異常布置了19條高精度磁法測量剖面。在AS-4(F-Ca-Mo-Be)綜合異常發(fā)育部位圈出了NE向低磁異常帶，與地表散落的硅質(zhì)角礫巖具有較好的吻合性，推測該區(qū)存在NE向斷裂帶(圖5)。

1.剖面及編號； 2.實測斷層及編號； 3.推測斷層； 4.螢石礦(化)點

圖5 I號螢石礦預(yù)測區(qū)高精度磁法測量異常平面圖

Fig.5HighprecisionmagneticanomalyprofileinNo.1fluoriteoreprospectivearea

4.3 電阻率法測量異常特征

4.3.1 視電阻率聯(lián)合剖面法測量異常

視電阻率聯(lián)合剖面以重慶奔騰WDJD-4直流激電儀為測控主機，供電電瓶為3 個144 V電池箱，測量導(dǎo)線為銅芯導(dǎo)線，測量電極采用直徑12 mm×280 mm的銅電極。儀器性能穩(wěn)定可靠，分別以測量點距MN=20 m、OA=OB=250 m和測量點距MN=10 m、OA=OB=100 m裝置參數(shù)進行測量，無窮遠處基本位于剖面中垂線，距離剖面2 600 m以上。

在I號螢石礦預(yù)測區(qū)低磁異常帶上分別以上述2種裝置參數(shù)布置9條視電阻率聯(lián)合剖面。2種裝置參數(shù)視電阻率ρa、ρb正交點(低阻異常)均顯示明顯(圖6(b))，各剖面正交點連線與高精度磁法測量顯示的斷裂帶基本吻合，正交點連線相對斷裂帶偏西約50 m，推測斷裂帶傾向北西(圖7)。

其他預(yù)測區(qū)分別以測量點距MN=20 m、OA=OB=250 m和測量點距MN=10 m、OA=OB=100 m裝置參數(shù)進行測量。結(jié)果顯示，測量點距MN=10 m、OA=OB=100 m裝置參數(shù)對預(yù)測區(qū)控礦斷裂具有較好的指示，測量點距MN=20 m、OA=OB=250 m裝置參數(shù)對規(guī)模較大的控礦斷裂(厚度>10 m)具有較好的指示，對規(guī)模較小的控礦斷裂指示不明顯。I號預(yù)測區(qū)低磁異常帶9條視電阻率聯(lián)合剖面顯示，2種裝置參數(shù)視電阻率ρa、ρb正交點(低阻異常)均顯示明顯，推測斷裂厚度>10 m。

(a)MN=20 m,OA=OB=250 m裝置參數(shù) (b)MN=10 m,OA=OB=100 m裝置參數(shù)

圖6 LDH4視電阻率聯(lián)合剖面測量曲線圖

Fig.6CurvegraphsofapparentresistivitycombinedprofilesmeasurementofLDH4

1.視電阻率(A極供電)； 2.視電阻率(B極供電)； 3.ρa、ρb正交點； 4.正交點連線； 5.探槽及編號； 6.鉆孔及編號； 7.實測斷層； 8.硅質(zhì)角礫巖帶； 9.螢石礦體; 10.剖面及編號

圖7 I號螢石礦預(yù)測區(qū)視電阻率聯(lián)合剖面測量平面圖

Fig.7PlanegraphofapparentresistivitycombinedprofilesmeasurementinNo.1fluriteoreprospectivearea

4.3.2 高密度電阻率法測量異常

高密度電阻率法測量采用二極、三極和溫納裝置，對比高密度電阻率法測量的有效性。I號螢石礦預(yù)測區(qū)LD4和LD5高密度電阻率法測量結(jié)果均顯示視電阻率聯(lián)合剖面測量ρa、ρb正交點處存在明顯的高低阻界面(傾向約310°，傾角約60°，傾向延伸約130 m)，推測該斷裂帶傾向約310°，傾角約60°，傾向延伸>130 m。此外，物性測量結(jié)果顯示，硅化破碎帶、硅質(zhì)角礫巖帶電阻率遠低于花崗巖，區(qū)內(nèi)螢石礦主要賦存在硅化破碎帶膨大部位。鉆孔驗證發(fā)現(xiàn)，控礦斷裂及螢石礦體(控制斜深113 m)產(chǎn)狀與高密度電阻率法測量剖面的高低阻界面產(chǎn)狀基本一致(圖8)。

(a) 高密度視電阻率法測量剖面 (b) 勘探線剖面

圖8 LDH4高密度視電阻率法測量及勘探線剖面

Fig.8HighdesityresistivitymeasurementandexplorationlineprofilesofLDH4

5 地表檢查和鉆探驗證

綜合分析I號螢石礦預(yù)測區(qū)地物化特征，在預(yù)測區(qū)開展地表填圖，在有利成礦地帶施工了4條探槽，2個鉆孔進行深部驗證。結(jié)果顯示，控礦斷裂破碎帶走向為北東向42°，傾向北西，傾角為55°～60°，地表走向延伸約1.2 km，兩端被第四系覆蓋，垂向上，螢石礦體與F、Ca土壤異常濃集中心吻合。斷裂破碎帶地表厚10～18.75 m，深部厚度>31.36 m，螢石礦化厚度達29.38 m，主要為硅質(zhì)角礫巖、碎裂巖和碎粉巖，螢石礦化構(gòu)造蝕變帶深部規(guī)模較大(圖9)。礦體分布位置與化探異常吻合，礦體形態(tài)與物探推斷結(jié)果一致。

圖9 Ⅰ號螢石礦預(yù)測區(qū)LDH4號勘探線剖面

Fig.9ProfileofexploratorylineLDH4inNo.1fluoriteoreprospectivearea

在I號螢石礦預(yù)測區(qū)圈出螢石礦體2條、螢石礦化體6條，礦體呈脈狀分布于硅化破碎帶中，產(chǎn)狀與控礦斷裂產(chǎn)狀一致。礦體延長約350 m，走向為北東向43°，傾向NW，傾角57°。礦體總厚度4.13 m。礦石品位(CaF2)為30.68%～47.57%，平均品位(CaF2)為 40.16%。

礦石呈淺綠色、淺紫紅色，少量為紫色。礦石結(jié)構(gòu)為它形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)，次為自形結(jié)構(gòu)和碎斑膠結(jié)結(jié)構(gòu)； 礦石構(gòu)造主要為角礫狀和網(wǎng)脈狀構(gòu)造，次為塊狀構(gòu)造，少量蜂窩狀、晶簇狀、葡萄狀和瘤狀構(gòu)造； 礦石類型有石英-螢石型和螢石-石英型，局部見少量螢石型。

圍巖蝕變主要為硅化和絹云母化，次為綠泥石化和高嶺土化，其中硅化、絹云母化與螢石礦成礦關(guān)系最密切，硅化、絹云母化強度越高、規(guī)模越大，螢石礦化強度越高，礦體規(guī)模及礦石質(zhì)量越好。

6 結(jié)論

(1)1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)測量、1∶1萬地化(土壤)剖面測量圈出的F、Ca等綜合異常信息對尋找螢石礦床(點)具有較好的指示，可協(xié)助篩選、確定螢石礦找礦目標(biāo)區(qū)。物化探綜合找礦方法可協(xié)助確定控礦構(gòu)造的深部延伸情況，適合用于閩北地區(qū)隱伏—半隱伏螢石礦的調(diào)查評價工作。

(2)通過地物化綜合信息找礦方法，在福建光澤地區(qū)I號螢石礦預(yù)測區(qū)新發(fā)現(xiàn)螢石礦床1處。在地球化學(xué)測量篩選出的螢石礦找礦目標(biāo)區(qū)，物探方法可用于判別是否存在斷裂、斷裂規(guī)模及形態(tài)。