物探方法在松桃縣盤石鉛鋅礦區(qū)的應(yīng)用研究

張德實，楊炳南，何 帥，沈小慶，嚴(yán)學(xué)春

(1.貴州省地礦局 103地質(zhì)大隊，貴州 銅仁 554300；2.中國地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

1 引 言

貴州盤石鉛鋅礦區(qū)位于貴州省北東部盤石鎮(zhèn)西側(cè)，是區(qū)域性大斷裂-紅石斷裂與保銅玉斷裂夾持地帶諸多鉛鋅礦區(qū)之一。以往的礦產(chǎn)勘查工作主要集中在有鉛鋅礦化露頭的西區(qū)，已發(fā)現(xiàn)有粑粑寨、嗅腦等礦點分布[1,2]。含礦巖層隱伏的中東部區(qū)域未取得較大突破，本次物探工作的步驟是先在西區(qū)粑粑寨礦點做物性測量和方法有效性試驗工作，后以面積性的雙頻激電中間梯度測量尋找淺-中深部的礦化異常區(qū)，再結(jié)合地質(zhì)條件選擇有找礦意義的異常實施異常查證以及開展頻譜激電測深和音頻大地電磁法測量，尋找有找礦價值的物探異常區(qū)，為項目圈定鉛鋅礦靶區(qū)提供物探依據(jù)，為同類型鉛鋅礦勘查提供參考。

2 地質(zhì)概況及地球物理特征

2.1 地質(zhì)概況

本區(qū)位于揚(yáng)子陸塊與華夏陸塊的過渡區(qū)，大地構(gòu)造位置跨越上揚(yáng)子地塊和江南造山帶。區(qū)域性的三陽斷裂、紅石斷裂、保銅玉斷裂控制著區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的展布(圖1)，從探明的資源量看，有80 %以上的鉛鋅礦分布于三陽斷裂與紅石斷裂夾持的地塊之間[3]，包含本論文研究的盤石鉛鋅礦在內(nèi)的少部分產(chǎn)于紅石斷裂與保銅玉斷裂的夾持地帶。

1-志留系；2-奧陶系；3-寒武系中上統(tǒng)；4-寒武系下統(tǒng)；5-震旦系；6-板溪群；7-地層界線;8-斷裂(斷層)；9-背斜；10-省界；11-小型鉛鋅礦；12-中型鉛鋅礦；13-本區(qū)

出露地層主要為寒武系下統(tǒng)耙郎組(∈1p)、清虛洞組(∈1q)、中上統(tǒng)婁山關(guān)組(∈2+3ls)、上統(tǒng)毛田組(∈3mt)，奧陶系下統(tǒng)桐梓組(O1t)、紅花園組(O1h)，地層整體呈近北北東走向，傾向東，傾角約10°～30°。區(qū)內(nèi)鉛鋅礦賦存于寒武系下統(tǒng)清虛洞組的藻灰?guī)r中，其含礦地質(zhì)體主要為淺灰、灰白色藻泥粉晶灰?guī)r。區(qū)域性的古斷裂構(gòu)造控制著藻灰?guī)r的分布，而藻灰?guī)r則控制著區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的產(chǎn)出，即是藻灰?guī)r厚度較大區(qū)域，鉛鋅礦化越好。區(qū)內(nèi)鉛鋅礦床類型為密西西比(MVT)河谷型，礦物類型主要為閃鋅礦和方鉛礦[4]。

2.2 地球物理特征

在歸納分析以往工作獲得的物性資料基礎(chǔ)上，研究區(qū)采用對稱四極法在白云巖、灰?guī)r、鉛鋅礦化體、頁巖等不同巖礦石露頭進(jìn)行了實測，其電性特征見表1。

表1 巖礦石物性特征綜合統(tǒng)計

地表黏土、白云巖、灰?guī)r極化率較低，鉛鋅礦化蝕變體極化率平均值為2.01 %，與灰?guī)r、白云巖差異明顯。鉛鋅礦化蝕變體電阻率高于地表黏土，略低于灰?guī)r和白云巖。統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出區(qū)內(nèi)灰?guī)r(圍巖)為高阻低極化特征，鉛鋅礦化蝕變體為相對低阻高極化特征，差異明顯，適宜通過開展電法工作尋找含鉛鋅礦地質(zhì)體。

3 物探方法的綜合應(yīng)用

3.1 儀器選擇

開展雙頻激電法測量使用的儀器設(shè)備是繼善高科生產(chǎn)的SQ-3C輕便型雙頻激電儀，其利用巖、礦石間的電化學(xué)活動差異找礦或解決地質(zhì)問題，目前用于尋找鉛鋅礦等金屬礦產(chǎn)已取得很多成果[5-8]。頻譜激電法測量使用的設(shè)備是加拿大鳳凰地球物理有限公司第八代地球物理數(shù)據(jù)SIP采集系統(tǒng)，其能夠在超低頻段作多頻視復(fù)電阻率測量，得到復(fù)電阻率的頻譜特性，在金屬礦勘探領(lǐng)域起著重要作用[9-12]。音頻大地電磁測深工作使用的設(shè)備是加拿大鳳凰地球物理有限公司第八代地球物理數(shù)據(jù)AMT采集系統(tǒng)，其利用雷電活動所引起的天然音頻大地電磁場作為場源，通過研究地電斷面的變化，來解決找礦，找地?zé)崴?，研究工程及地質(zhì)等問題[13-15]。

3.2 方法試驗

為驗證雙頻激電法在本區(qū)尋找鉛鋅礦的有效性以及供電AB最佳極距的選擇，在本區(qū)西部的粑粑寨已知鉛鋅礦點開展試驗工作，測量頻率為4 Hz與4/13 Hz，點距60 m，采用10 kW整流電源供電，測量裝置為中間梯度，供電極距AB分別為1 500 m、2 000 m、2 500 m，MN測量極距均為60 m。

試驗結(jié)果表明(圖2)，含礦區(qū)域與非含礦區(qū)域視幅頻率值存在較明顯差異，雙頻激電法在本區(qū)內(nèi)尋找鉛鋅礦異常是可行的。另外，2 500 m供電極距測得數(shù)值普遍高于1 500 m和2 000 m供電極距測得的數(shù)值，異常峰值突出，與背景值差異明顯。說明AB=2 500 m是本區(qū)雙頻激電法測量最佳供電極距。

1-寒武系杷榔組；2-寒武系清虛洞組第一段；3-寒武系清虛洞組第一段第一亞段；4-寒武系清虛洞組第一段第二亞段；5-含粉砂質(zhì)黏土巖；6-藻灰?guī)r；7-豹皮狀灰?guī)r；8-斷層；9-鉛鋅礦化；10-銅電極實測視幅頻率曲線；11-不極化電極實測視幅頻率曲線；12-1 500 m供電極距；13-2 000 m供電極距；14-2 500 m供電極距；

3.3 物探方法取得成果

3.3.1 雙頻激電法

1∶5萬測量：主要位于盤石鎮(zhèn)以東區(qū)域，物探剖面大致垂直于地層界線，網(wǎng)度為250 m×60 m，其它參數(shù)和試驗一致。結(jié)合本區(qū)巖礦石物性參數(shù)，確定激電中梯視幅頻率背景值為1.6 %，異常下限為2.0 %。共圈定2處激電異常，編號分別為Y1、Y2。Y1異常區(qū)出露地層為婁山關(guān)組地層，伴隨北東向斷層F1發(fā)育，距離粑粑寨礦點距離約1 km。Y2異常區(qū)出露地層為婁山關(guān)組與奧陶系毛田組地層，伴隨北北東向斷層F2發(fā)育，距離粑粑寨礦點距離約4 km(圖3)。

1-寒武系杷榔組；2-寒武系清虛洞組；3-寒武系高臺組-石冷水組；4-寒武系婁山關(guān)組；5-寒武系毛田組-奧陶系紅花園組；6-地層界線；7-斷層；8-產(chǎn)狀；9-鉛鋅礦點；10-激電視幅頻率異常

1∶1萬測量：主要圍繞Y2異常展開，網(wǎng)度為100 m×40 m，MN測量極距為40 m，其它參數(shù)和1∶50 000測量一致。異常下限取2.1 %，共圈定2處激電異常，編號分別為Y3、Y4(圖4)。Y3異常呈面狀分布，地表出露巖性為婁山關(guān)組地層，伴隨斷層F8發(fā)育，峰值約2.6，結(jié)合試驗剖面成果及區(qū)域成礦地質(zhì)特征分析，推測礦致異?？赡茌^大。Y4異常大致呈北東向條帶分布，規(guī)模較大，峰值2.7 %。經(jīng)現(xiàn)場異常查證，異常區(qū)巖石蝕變強(qiáng)烈，屬毛田組與婁山關(guān)組接觸帶地層，與康金小紅巖角礫白云巖鉛鋅礦床類型相似[16]，地質(zhì)成礦條件較好。

1-寒武系石冷水組一段；2-寒武系石冷水組二段；3-寒武系婁山關(guān)組一段；4-寒武系婁山關(guān)組二、三段；5-寒武系毛田組；6-奧陶系桐梓組；7-地層界線；8-斷層；9-產(chǎn)狀；10-鉛鋅礦化蝕變帶；11-激電視幅頻率異常；12-AMT剖面；13-SIP剖面

為了研究Y3、Y4兩處激電異常深部地質(zhì)、構(gòu)造信息，分別布設(shè)AMT300和AMT400剖面音頻大地電磁測深剖面，以及一條頻譜激電測深剖面SIP100。

3.3.2 音頻大地電磁測深法(AMT)

AMT300剖面反演綜合成果圖(圖5)顯示，從地表往深，反演剖面電阻率值有相對“高-中-低”的趨勢，大致顯示了工區(qū)地層縱向電性特征，即以白云巖、灰?guī)r為主的寒武系婁山關(guān)組、石冷水組、高臺組、清虛洞組地層表現(xiàn)為“高阻”特征，以粉砂質(zhì)頁巖為主的杷榔組地層表現(xiàn)為相對中阻特征，以粉砂質(zhì)炭質(zhì)頁巖為主的寒武系下統(tǒng)變馬沖組、九門沖組地層表現(xiàn)為低阻特征。剖面115至123號點間電阻率等值線橫向變化大，特別是中深部地層中，變化更為明顯，推測有一傾向北西，規(guī)模大的斷層發(fā)育。

1-寒武系婁山關(guān)組；2-寒武系石冷水組；3-寒武系高臺組；4-寒武系清虛洞組；5-寒武系杷榔組；6-寒武系變馬沖組；7-寒武系九門沖組；8-推測地層界線；9-推測斷層及編號；10-礦化蝕變帶

AMT400剖面反演綜合成果圖(圖6)顯示，從地表往深，反演剖面視電阻率值亦有相對“高-中-低”的趨勢，與本區(qū)由淺入深的縱向組合地層的電阻率特征基本吻合。剖面地表116號點開始，越往深部越有傾向大號點方向的低阻變化趨勢，尤其在118至123號點范圍標(biāo)高0～-500 m深度更為明顯，推測為斷層F8所致。地表129至132號點之間亦有低阻變化，高阻橫向不連續(xù)趨勢，尤其在126至129號點范圍標(biāo)高-100～-500 m深度更為明顯，推測有一傾向西北，規(guī)模較大的斷層發(fā)育。

1-奧陶系桐梓組；2-寒武系毛田組；3-寒武系婁山關(guān)組；4-寒武系石冷水組；5-寒武系高臺組；6-寒武系清虛洞組；7-寒武系杷榔組；8-寒武系變馬沖組；9-寒武系九門沖組；10-震旦系留茶坡組；11-南華系大塘坡組；12-推測地層界線；13-推測正斷層及編號

3.3.3 頻譜激電測深法(SIP)

SIP100剖面譜參數(shù)擬斷面圖(圖7)顯示：剖面視時間常數(shù)大于10 s的部分介于38～48號點之間，埋深100 m以淺區(qū)域，推測極化體是含量較高的硫化物體，地表發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦化蝕變帶位于其中，其余部分基本以大于1 s為主(圖7a)。剖面100 m以淺視充電率(極化率)以小于3 %的低極化為主，100 m以深以3～10 %的中低極化為主，無明顯高極化區(qū)域(圖7b)。剖面視頻率相關(guān)系數(shù)是決定頻譜變化陡度的形狀參數(shù)(圖7c)。剖面視電阻率約100 m以淺基本小于1 500 Ω·m，100 m以深區(qū)域基本為高達(dá)7 000 Ω·m的高阻區(qū)，在39和50點號左右顯示高阻不連續(xù)(圖7d)。剖面視幅頻率在100 m以淺以大于2 %的中高值為主，100 m以深以小于2 %的低值為主(圖7e)。

綜合剖面譜參數(shù)擬斷面圖(圖7)和2.5維反演圖(圖8)，圈定3處激電異常，分別為JD1、JD2、JD3，異常呈相對高阻高極化特征，譜參數(shù)為高視時間常數(shù)、低充電率、高視頻譜相關(guān)系數(shù)。其中JD2異常位于鉛鋅礦化蝕變帶處，具有找礦價值。JD1異常范圍較大，異常強(qiáng)烈，異?，F(xiàn)場查證認(rèn)為是地表干擾引起。JD3異常范圍較大，異常強(qiáng)度弱于JD1、JD2，但在1∶5萬和1∶1萬的雙頻激電法測量中相同位置均顯示有高極化異常，值得進(jìn)一步勘查。

圖7 SIP100剖面相關(guān)譜參數(shù)擬斷面

1-奧陶系桐梓組；2-寒武系毛田組；3-寒武系婁山關(guān)組；4-鉛鋅礦化蝕變帶；5-頻譜激電視幅頻率異常

4 結(jié) 論

1)雙頻激電法應(yīng)用于斷裂控制的藻灰?guī)r鉛鋅礦勘查，利用視幅頻率參數(shù)可圈定面積性的礦化體異常；頻譜激電法能提供更多的頻譜和縱向信息，進(jìn)一步明確雙頻激電法圈定異常的縱向深度和范圍。

2)音頻大地電磁法能大致劃分組合地層縱向電性層位以及識別斷層構(gòu)造，這對區(qū)內(nèi)地層深度判讀以及隱伏斷層的認(rèn)識具有參考價值。

3)物探多方法的運(yùn)用能提供多種參數(shù)的信息，從多種手段識別和圈定找礦異常、隱伏地質(zhì)構(gòu)造，為地質(zhì)圈定找礦靶區(qū)提供有力的物探依據(jù)。