物化探綜合找礦方法在遼寧寬甸硼礦勘查中的應(yīng)用

王 猛，張 旭，武奕立，薛明立，周梓豪

(1．中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，北京 100101； 2.安新縣趙北口學(xué)校，雄安新區(qū) 071000)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)硼礦資源的需求量逐年增大，硼礦資源消耗加劇，資源形勢(shì)日益嚴(yán)峻[1-2]。目前硼礦勘查工作已向隱伏礦、深部礦轉(zhuǎn)移，開(kāi)展隱伏—半隱伏找礦方法的研究工作迫在眉睫。

在區(qū)域硼礦資源預(yù)測(cè)中，物化探方法對(duì)硼礦的找礦與資源評(píng)價(jià)具有一定的效果[3-5]。由于硼酸鹽礦床中均有硼鎂鐵礦礦石分布，因此高精度磁法測(cè)量是有效的方法。周榮文等[3-4]在對(duì)湖南、浙江等地的矽卡巖型硼找礦工作中，總結(jié)出高精度磁法測(cè)量能提供豐富的找礦信息。劉敬黨等[6-9]經(jīng)過(guò)研究，總結(jié)出富鎂大理巖的CaO/MgO比值可作為找礦標(biāo)志，周永恒[10]指出B-Mg組合異常及B-Mg-Fe組合異常作為找尋硼礦的元素組合標(biāo)志。遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局二四一大隊(duì)在遼寧寬甸紅石地區(qū)開(kāi)展普查工作，總結(jié)了物化探找礦模式。隨著硼礦勘查深度的增大，采用物化探多種方法組合，尋找有效的勘查技術(shù)方法成為硼礦勘查的趨勢(shì)。

本文以遼寧寬甸地區(qū)沉積型硼鎂礦為對(duì)象，以隱伏—半隱伏硼礦找礦預(yù)測(cè)為目的，在遼寧寬甸大西岔一帶硼礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)開(kāi)展物化探勘查工作，采用大比例尺激電中梯測(cè)量、土壤剖面測(cè)量以及可控源音頻大地電磁測(cè)深等技術(shù)方法，圈定了1條硼礦(化)蝕變帶，經(jīng)過(guò)鉆探驗(yàn)證，找礦效果較好。結(jié)合地質(zhì)情況，建立了本區(qū)沉積型硼礦資源勘查有效的地-物-化找礦模式：通過(guò)大功率激電中梯測(cè)量可大致圈定賦礦地層及控礦構(gòu)造，土壤剖面測(cè)量對(duì)賦礦層進(jìn)行準(zhǔn)確定位，可控源音頻大地電磁測(cè)深確定礦(化)體深部情況，最終實(shí)施鉆探工程驗(yàn)證。

1 工作區(qū)地質(zhì)概況

工作區(qū)自下而上出露地層主要為古元古界遼河群里爾峪組(Pt1lr)和高家峪組(Pt1g)，區(qū)內(nèi)地層分布不穩(wěn)定，受后期構(gòu)造作用及混合巖化作用強(qiáng)烈，各組巖石多以殘留體形式出露(圖1)。

圖1 大西岔一帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 地球物理特征

工作區(qū)內(nèi)出露巖性主要為里爾峪組斜長(zhǎng)角閃變粒巖及蛇紋石化大理巖，該區(qū)硼礦(化)體主要賦存于蛇紋石化大理巖層位中。

通過(guò)測(cè)定工作區(qū)的巖、礦石電性參數(shù)(表1)可知，圍巖與硼礦石之間存在一定的電性差異，控礦層位蛇紋石化大理巖主要表現(xiàn)為相對(duì)低阻中極化特征，電阻率多為837 Ω·m，極化率約為1.6%；圍巖變粒巖顯示高阻高極化異常特征，電阻率總體大于5000 Ω·m，極化率變化范圍在2.11%～3.72%之間。該區(qū)典型礦區(qū)硼礦石呈低阻低極化特征，電阻率總體大于600 Ω·m，極化率約為0.91%。控礦地層、硼礦(化)石與圍巖之間存在明顯的電性差異，為開(kāi)展激電中梯測(cè)量及可控源音頻大地電磁測(cè)深工作進(jìn)行間接找礦提供了地球物理前提，為成果解譯的科學(xué)性提供了依據(jù)。

表1 大西岔一帶巖(礦)石電性統(tǒng)計(jì)

3 工作方法概述

本次研究工作采取的物化探方法主要有大功率激電測(cè)量、可控源音頻大地電磁測(cè)深以及土壤剖面測(cè)量，物化探工作布置見(jiàn)圖1，測(cè)線方位為50°。

大功率激電測(cè)量以不同介質(zhì)間的激發(fā)極化效應(yīng)差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)、研究人工激電場(chǎng)的分布規(guī)律解決地質(zhì)問(wèn)題[11]，該方法具有抗干擾性好、勘探深度大的優(yōu)點(diǎn)。本次工作選取中間梯度裝置進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)前期試驗(yàn)確定工作參數(shù)：延時(shí)時(shí)間200 ms，采樣寬度20 ms，供電周期16 s，占空比1∶1，供電脈寬±8 s，根據(jù)勘查深度及精度要求，確定本次供電極距AB/2=600 m，接收極距MN=20 m，測(cè)量點(diǎn)距為20 m。

可控源音頻大地電磁法簡(jiǎn)稱(chēng)CSAMT法，屬于人工源頻率測(cè)深。該方法抗干擾能力強(qiáng)，分辨能力強(qiáng)、勘探深度大，可以對(duì)深部地質(zhì)信息進(jìn)行揭露。本次工作選擇工作頻率為1、1.41、2、2.81、4、5.63、8、11.3、16、22.5、32、45、64、90、128、180、256、360、512、721、1024、1441、2018、2882、4096、5765、8192 Hz，觀測(cè)深度超過(guò)1000 m，測(cè)量點(diǎn)距為20 m。

土壤剖面測(cè)量可以直接反映礦化深部信息，結(jié)合地質(zhì)和物探特征可以準(zhǔn)確定位成礦有利位置，本次土壤剖面測(cè)量點(diǎn)距為20 m。

4 物化探異常分析

4.1 化探異常

本次土壤剖面測(cè)量在工作區(qū)內(nèi)圈定了 B-MgO 等元素異常組合，分布于礦化蝕變帶兩側(cè)。測(cè)量結(jié)果顯示，所有剖面均出現(xiàn) B-MgO 元素的濃集中心，分布近NW向，與激電低阻低極化異常帶相吻合。推測(cè)元素濃集中心均與蛇紋石花大理巖礦化蝕變帶有關(guān)，深部成礦可能性大。

4.2 大功率激電測(cè)量

本次激電測(cè)量成果見(jiàn)圖2。工作區(qū)視電阻率(ρs)總體變化較為平緩，整體表現(xiàn)南高北低的特征，視電阻率值在205～746 Ω·m之間，視極化率(ηs)整體相對(duì)較高，數(shù)值在2.03%～7.65%之間。結(jié)合地質(zhì)及物性推測(cè)，該區(qū)高阻高極化特征主要為圍巖里爾峪組變粒巖的反映。中部低阻低極化異常，極化率值在2%～3%之間，視電阻率數(shù)值約為300 Ω·m，異常呈條帶狀展布，方向近似NW向，長(zhǎng)度大于1 km。根據(jù)地質(zhì)資料，結(jié)合物性參數(shù)，推測(cè)該低阻低極化異常為控礦層位蛇紋石化大理巖及硼礦化引起。

圖2 工作區(qū)視電阻率(a)與視極化率(b)平面剖面圖

4.3 可控源音頻大地電磁測(cè)深

工作區(qū)106線可控源音頻電磁測(cè)深視電阻率二維反演斷面圖見(jiàn)圖3。該斷面以推斷斷層WF1為分界線，斷層上、下盤(pán)電性特征：①斷層WF1上盤(pán)的高、低阻不穩(wěn)定層，高阻部分與低阻部分對(duì)比分明，表現(xiàn)為高阻體被低阻帶切割或隔離的特征，低阻帶的視電阻率值小于50 Ω·m，結(jié)合地質(zhì)資料分析，部分低阻異常與控礦構(gòu)造及蛇紋石化大理巖有關(guān)；②斷層WF1下盤(pán)的中高阻穩(wěn)定層，推測(cè)該地層巖性相對(duì)穩(wěn)定致密，為里爾峪組的綜合反映。

圖3 106線物化探綜合剖面圖

根據(jù)地質(zhì)和物化探結(jié)果，低阻異常帶與化探 B-MgO 元素的濃集中心相吻合，成礦條件良好，推斷礦化體賦存有利部位見(jiàn)圖3，異常整體向NE傾，傾角大于50°，異常底板埋藏深度達(dá)250 m。在低阻異常帶附近布設(shè)鉆孔ZK01，在高程10.32～120.34 m處出現(xiàn)4層含硼礦(化)層位，巖性為蛇紋石化大理巖，其中在高程112.45～118.76 m處見(jiàn)硼礦體和硼礦化體，其測(cè)深曲線對(duì)應(yīng)低阻低極化率異常特征，礦化蝕變?cè)綇?qiáng)，電阻率越低。

5 找礦模式的建立

工作區(qū)土壤剖面測(cè)量通過(guò) B-MgO 元素濃集中心可以反映硼礦化深部信息，結(jié)合地質(zhì)和物探特征可以準(zhǔn)確定位成礦有利位置；大功率激電測(cè)量顯示低阻低極化率特征，對(duì)硼礦體賦存層位有著明顯的指示作用；可控源音頻大地電磁測(cè)深圈定的低阻異常帶，反映了礦(化)體在深部空間的分布形態(tài)，為鉆探驗(yàn)證提供依據(jù)。

根據(jù)遼東寬甸地區(qū)沉積型硼礦的成礦規(guī)律，綜合物化探異常特征，建立本地區(qū)沉積型硼礦找礦模式。

1)地層：古元古界遼河群里爾峪組為硼礦控礦地層，俗稱(chēng)含硼巖系，含礦層位巖性主要為蛇紋石化大理巖，圍巖蝕變主要為蛇紋石化、硼礦化。

2)構(gòu)造：已知硼礦床均賦存在構(gòu)造條件為復(fù)背斜和復(fù)向斜發(fā)育地段，硼礦體薄弱潤(rùn)滑，易于形成復(fù)雜的褶皺及滑移斷層，可作為尋找硼礦的構(gòu)造標(biāo)志。

3)物化探特征：含硼礦(化)層位及控礦構(gòu)造，激電中梯測(cè)量表現(xiàn)為低阻低極化異常特征，礦化越強(qiáng)烈，視電阻率值越低；化探異常以B元素為主，表現(xiàn)為 B-MgO 的濃集中心，部分伴生F元素異常。

6 鉆探工程驗(yàn)證

依據(jù)以上建立的硼礦地-物-化綜合找礦模型，對(duì)工作區(qū)硼礦(化)體進(jìn)行了圈定，推斷其分布規(guī)模及深度，通過(guò)深部鉆探(編號(hào)ZK01，位于106線43點(diǎn)附近)工程揭露，在高程10.32～120.34 m處出現(xiàn)4層含硼礦(化)層位，巖性為蛇紋石化大理巖，其中在高程112.45～118.76 m處見(jiàn)硼礦體與硼礦化體，找礦效果較為良好。

7 結(jié)論

通過(guò)在遼寧寬甸地區(qū)開(kāi)展硼礦勘查工作，取得了良好的找礦效果。結(jié)合地質(zhì)情況，建立了本區(qū)沉積型硼礦資源勘查有效的地-物-化找礦模式：通過(guò)大功率激電中梯測(cè)量可對(duì)賦礦地層及控礦構(gòu)造進(jìn)行大致的圈定；通過(guò)土壤剖面測(cè)量對(duì)硼礦(化)層進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定位；通過(guò)可控源音頻大地電磁測(cè)深確定礦(化)體深部分布及規(guī)模。為鉆探工程提供科學(xué)依據(jù)，提高了尋找隱伏硼礦的效率和準(zhǔn)確性，對(duì)在本地區(qū)尋找硼礦具有一定的借鑒意義。

致謝：衷心感謝審稿專(zhuān)家提出的寶貴修改意見(jiàn)。