綜合物探方法在西藏努日鎢銅多金屬礦床東部遠(yuǎn)景區(qū)勘查中的應(yīng)用

文 武, 張承杰, 田仁聰, 何環(huán)銀, 劉想想

(中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院,福建 福州 350108)

0 引言

西藏努日鎢銅多金屬礦床是在西藏岡底斯成礦帶發(fā)現(xiàn)的一系列大型-超大型金屬礦床中的一個(gè)大型矽卡巖型礦床[1-2]。

該礦床位于岡底斯銅多金屬成礦帶東部南緣、岡底斯火山巖漿島弧帶—雅魯藏布江碰撞帶結(jié)合區(qū)域。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境獨(dú)特,斷裂發(fā)育,巖漿活動(dòng)和各種熱液蝕變強(qiáng)烈,為內(nèi)生礦產(chǎn)的富集提供良好的成礦地質(zhì)條件,多個(gè)大規(guī)模斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦床位于區(qū)內(nèi),為Ⅰ級(jí)銅多金屬找礦遠(yuǎn)景區(qū)①②。為進(jìn)一步擴(kuò)大努日銅多金屬礦床的規(guī)模,實(shí)現(xiàn)新的找礦突破,在其礦區(qū)外圍開展新的找礦工作?？辈閰^(qū)為努日礦床東部遠(yuǎn)景區(qū),由于該區(qū)第四系風(fēng)積沙覆蓋嚴(yán)重,地表地質(zhì)工程很難對(duì)隱伏的礦體進(jìn)行揭露,本文在研究努日礦區(qū)成礦特點(diǎn)及測(cè)區(qū)巖(礦)石物性特征的基礎(chǔ)上,利用磁法、激電中梯及激電測(cè)深等綜合物探手段對(duì)勘查區(qū)進(jìn)行探測(cè),取得較好的找礦效果,以期為今后在類似地區(qū)開展物探找礦工作提供一定的參考。

1 礦區(qū)地質(zhì)與巖(礦)石物性特征

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層簡單,主要為下白堊統(tǒng)比馬組第四段(K1b4)和第四系(Q)。下白堊統(tǒng)比馬組第四段(K1b4)主要分布于礦區(qū)的NE部,中南部也有小范圍的出露(圖1)。因受褶皺影響,地層產(chǎn)狀變化較大,呈蛇曲狀延伸。下部巖性主要為中厚層狀灰黑色變質(zhì)粉砂巖局部夾角巖、矽卡巖、硅質(zhì)巖;中部巖性為含礦的褐色石榴子石矽卡巖,局部與大理巖及矽卡巖化大理巖、變質(zhì)粉砂巖互層,偶夾層狀硅質(zhì)巖、角巖;上部巖性以結(jié)晶灰白色灰?guī)r、灰黑色變質(zhì)粉砂巖為主夾安山巖、矽卡巖及少量安山質(zhì)火山角礫巖。比馬組第四段為礦區(qū)主要含礦層位,為一套海相火山巖、陸緣碎屑巖—碳酸巖建造,厚度大于300 m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造以褶皺發(fā)育為主,褶皺構(gòu)造貫穿全區(qū)。受褶皺影響,比馬組第四段(K1b4)總體表現(xiàn)為一不對(duì)稱的開闊向形構(gòu)造,軸向NE30°～45°,NW翼傾向SE,傾角11°,SE翼傾向NW,傾角變化范圍較大,一般0°～16°,向斜局部較陡;且褶皺兩翼(尤其是南翼)還發(fā)育一系列次級(jí)小褶曲。在平面上地層沿走向常呈蛇曲狀(緩S形)或弧形延伸;在剖面上則表現(xiàn)為巖層傾向和傾角變化較頻繁,產(chǎn)于比馬組第四段中的礦體亦隨地層褶皺而同步彎曲。本區(qū)斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育,因第四系覆蓋廣泛,未見明顯構(gòu)造斷裂出露。

圖1 努日東鎢銅多金屬礦區(qū)地質(zhì)圖

1.3 侵入巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育程度一般,主要為喜山早期中酸性侵入巖,分布總面積小于1 km2,與區(qū)內(nèi)成礦存在成因聯(lián)系。區(qū)內(nèi)主要侵入巖特征如下:石英閃長(玢)巖(δοE3):零星且較為分散地分布于礦區(qū)南部—中北部,呈不規(guī)則脈狀、小巖基產(chǎn)出,出露規(guī)模均較小。巖石為灰色,半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)為主,部分為斑狀結(jié)構(gòu),斑晶為斜長石。礦物組成以中長石—更長石為主,約占65%～70%,暗色礦物為角閃石(約25%),石英(5%～10%)。石英閃長(玢)巖具明顯的硅化蝕變,并伴有細(xì)脈狀-細(xì)粒浸染狀銅礦化,沿巖脈與比馬組接觸帶發(fā)育有銅、鎢礦化矽卡巖;花崗閃長巖(γδE2)僅在礦區(qū)中南部見有出露,呈不規(guī)則巖脈狀侵入于比馬組(第四段)層位中。巖石呈灰色,中粒花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為斜長石(28%～30%)、石英(20%～25%)、鉀長石(10%～15%)、黑云母(10%～15%)、角閃石(約15%)。該巖體與成礦(形成矽卡巖)存在一定成因聯(lián)系,區(qū)內(nèi)部分礦體產(chǎn)于其外接觸帶,且花崗閃長巖亦具銅礦化現(xiàn)象,局部形成脈狀礦體。

1.4 變質(zhì)巖

研究區(qū)變質(zhì)作用主要表現(xiàn)為比馬組(第四段)地層的熱變質(zhì)和接觸交代變質(zhì),以及后期不同程度的巖石蝕變作用。熱變質(zhì)時(shí)期以燕山晚期為主,形成比馬組第四段的低綠片巖相變質(zhì)粉砂巖及板巖、角巖、大理巖等低級(jí)變質(zhì)巖系。接觸交代變質(zhì)作用主要為古近紀(jì)中酸性巖漿侵入比馬組第四段碳酸鹽巖中,沿接觸帶形成矽卡巖的變質(zhì)作用。單純的熱變質(zhì)作用與成礦關(guān)系不明顯;接觸交代變質(zhì)作用則與矽卡巖型銅多金屬礦化關(guān)系密切。層狀矽卡巖是研究區(qū)內(nèi)主要的含礦巖石,主要礦物有石榴子石、透輝石、綠簾石、石英及少量的透閃石、硅灰石、符山石等。

1.5 礦床特征

礦體主要呈層狀、似層狀順層產(chǎn)于石榴石矽卡巖中,含礦矽卡巖呈灰—褐色,粒狀變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。礦石中銅、鉬主要以硫化物形式存在,鎢以白鎢礦為主,屬銅、鎢、鉬礦物分布不均勻的銅鎢鉬多金屬礦石;主要礦物組成往往比單礦種礦石更復(fù)雜多變。礦石中主要金屬礦物為白鎢礦、黃銅礦、輝鉬礦、斑銅礦、黃鐵礦,少量孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦等。非金屬礦物主要有石榴子石、透輝石、石英、綠簾石、方解石及少量長石、硅灰石等。研究區(qū)礦床成因類型為鎢銅多金屬矽卡巖型礦床[3-4]。

1.6 巖(礦)石物性特征

研究區(qū)巖(礦)石的磁化率參數(shù)采用SHX-2數(shù)字磁化率儀測(cè)定;電性參數(shù)選擇法國IRIS生產(chǎn)的VIP-5000多通道直流激電儀,采用泥團(tuán)法測(cè)定。巖(礦)石標(biāo)本磁性參數(shù)測(cè)量表明:賦礦母巖矽卡巖的磁性最強(qiáng),能夠引起明顯的高值異常;酸性侵入巖石英閃長巖磁性弱于矽卡巖;圍巖變質(zhì)粉砂巖的磁性較低;大理巖基本無磁性。巖(礦)石標(biāo)本電性參數(shù)測(cè)量表明:礦區(qū)內(nèi)矽卡巖鎢銅多金屬礦石普遍具有低阻高極化特征,充電率值普遍較高,矽卡巖銅鎢礦石的充電率值最高,矽卡巖鎢礦石的充電率較高;巖(礦)石標(biāo)本的電阻率值較低,其中銅鎢礦石的電阻率均值最低;圍巖變質(zhì)粉砂巖和大理巖充電率值最低,酸性侵入巖石英閃長巖、花崗閃長巖和變質(zhì)粉砂巖及大理巖的電阻率較高(表1)。

區(qū)內(nèi)接觸交代變質(zhì)作用沿接觸帶形成的矽卡巖是銅鎢金屬礦的賦礦母巖。從上述對(duì)巖(礦)石標(biāo)本物性參數(shù)歸分析可知,矽卡巖具有強(qiáng)磁性,矽卡巖鎢銅多金屬礦石相對(duì)圍巖具有強(qiáng)磁性、高極化、低電阻率的物性特征,即“二高一低”的物性標(biāo)志,為本區(qū)利用綜合物探方法找礦提供良好的地球物理前提條件。

表1 努日東鎢銅多金屬礦區(qū)巖(礦)石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)

2 勘查方法及地球物理特征

勘查總體按磁測(cè)掃面初選找礦靶區(qū)、激電中梯篩選出成礦有利地段、激電測(cè)深判定礦化體的垂向變化特征,選取異常進(jìn)行鉆探驗(yàn)證的綜合地球物理找礦模式進(jìn)行。

2.1 磁測(cè)掃面初選找礦靶區(qū)磁異常特征

為初選成礦有利靶區(qū),采用國產(chǎn)G856F質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀,按規(guī)則網(wǎng)100 m×40 m開展1∶1萬地面高精度磁法測(cè)量工作,測(cè)線方位大致垂直地質(zhì)體走向。對(duì)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理,剔除明顯畸變質(zhì)量不合要求的磁測(cè)數(shù)據(jù),然后進(jìn)行日變校正、正常場(chǎng)校正工作,得到研究區(qū)的磁異常等值線圖(圖2)。由圖2可見,研究區(qū)的磁異常整體不高,在測(cè)區(qū)的中部用點(diǎn)畫線圈出一帶狀高磁異常區(qū),呈NE向展布,高磁異常區(qū)走向與研究區(qū)的地層走向及中酸性侵入巖侵入比馬組地層的接觸帶走向基本一致。

圖2 努日東礦區(qū)磁場(chǎng)ΔT等值線圖

為突出目標(biāo)異常信息,對(duì)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化、化到地磁極、向上延拓200 m等處理。從磁異?；瘶O等值線圖(圖3a)所示,磁異常強(qiáng)度總體不大,異常場(chǎng)值在-300～600 nT范圍,這與本區(qū)地層相對(duì)簡單、地層產(chǎn)狀較為平緩及圍巖磁性弱的情況相符。整體上看,研究區(qū)西北部為正磁異常,南東部為負(fù)異常,在中北部有一個(gè)NE向的高磁異常帶M,異常范圍大,有多個(gè)磁異常中心,形態(tài)呈長軸狀,長軸呈NE方向,長約3 km,寬約300～600 m,為寬緩高值異常,異常沿走向方向未完全封閉。磁異常帶M的范圍與地質(zhì)圖上的矽卡巖吻合程度較高,結(jié)合矽卡巖的高磁異常特征,推測(cè)M磁異常帶由層狀矽卡巖所引起。磁異常帶M等值線NW側(cè)較平緩稀疏、南側(cè)較密,梯度大,說明高磁異常體傾向NW;向上延拓200 m磁異常結(jié)果(圖3)表明,磁場(chǎng)的高值異常區(qū)走向變化不大,異常中心隨深度增加向NW移動(dòng),同樣說明高磁異常體傾向NW,同時(shí)磁異常帶M向上延拓200 m后,磁異常中心略向北西移動(dòng),強(qiáng)度衰減較多,故判斷引起磁異常的磁性體略向北西傾且埋深不大。磁異常帶M北東寬,南西窄,向南西方向逐漸收斂。將磁異常上延200 m后,磁異常帶的形態(tài)也證實(shí)這一推斷。在中東部位,有1個(gè)局部高值異常,異常強(qiáng)度大,范圍小,在高值異常的南東方向存在共軛的低值負(fù)異常,在磁異常上延200 m后,異常減弱明顯,表明該局部異常由地表或淺部磁性體引起,不作為本次研究對(duì)象?？傮w上看,高值磁異常帶推測(cè)為賦礦母巖矽卡巖所引起,可作為找礦的有利靶區(qū)[5-7]。

2.2 激電中梯篩選出成礦有利地段—激電異常特征

為進(jìn)一步縮小找礦范圍,根據(jù)矽卡巖鎢銅多金屬礦石相對(duì)圍巖具有高極化、低電阻率的物性特征,采用激電中梯法對(duì)磁測(cè)圈定的成礦有利靶區(qū)做進(jìn)一步勘查。此次大功率激電測(cè)量工作所采用的接收儀器是由法國生產(chǎn)的VIP-5000多通道直流激電儀,它能夠提供多個(gè)通道同時(shí)測(cè)量。其供電采用大功率發(fā)電機(jī),其供電時(shí)間為4 s,周期為16 s。觀測(cè)的主要參數(shù)包括幅值、視充電率以及視電阻率,采用中間梯度裝置測(cè)量[8-9]。測(cè)線的布設(shè)方向?yàn)?00°,點(diǎn)距為20 m,測(cè)線及測(cè)點(diǎn)的具體分布情況如圖1,激電中梯所采用的供電極距AB為1 200 m,觀測(cè)段為供電電極中間600 m,接收極距MN為40 m,點(diǎn)距20 m。

激電中梯測(cè)量結(jié)果如圖4所示。圖4a顯示視充電率異常帶總體呈北NE向展布,在研究區(qū)內(nèi)共圈出2個(gè)視充電率異常YC1和YC2。YC1異常帶整體呈長軸條帶狀,紡錘狀,貫穿整個(gè)測(cè)區(qū),兩側(cè)未封閉;該異常帶顯示為多極高極化異常群,主要由4個(gè)局部異常組成,4個(gè)局部異常的中心點(diǎn)分別位于29線74號(hào)點(diǎn)、37線70號(hào)點(diǎn)、25線81號(hào)點(diǎn)和17線70號(hào)點(diǎn);在17線、21線、25線異常整體幅值較小,近南北向帶狀異常比較弱,推測(cè)此處淺部礦化體由于受到一定程度的風(fēng)化剝蝕;在29線、33線、37線,異常套合程度高,異常寬度大,幅值也較大,在29線異常充電率最大約20‰,推測(cè)該異常是由銅鎢鉬礦化的矽卡巖或隱伏的礦(化)體所引起。YC2異常由25線61-64號(hào)視充電率高值異常點(diǎn)組成,由于29線、33線、37線西側(cè)缺乏數(shù)據(jù),使該異常并不完整,異常顯示為環(huán)狀異常,視充電率最大超過13‰,該異常區(qū)內(nèi)布置鉆孔NZK2503,見礦效果良好,也推測(cè)為礦致異常。

圖4b為研究區(qū)視電阻率等值線圖,區(qū)內(nèi)ρs異常帶亦呈NNE向展布,與地層的走向一致。從結(jié)合圖1分析,異常帶南東側(cè)的低電阻率主要是第四系殘坡積物的反映,北西側(cè)被第四系風(fēng)成沙覆蓋,局部基巖出露,此處酸性巖漿巖侵入,主要為花崗閃長巖、石英閃長巖,呈不規(guī)則脈狀侵入比馬組地層中,視電阻率整體較高。由視充電率圈出的高極化異常在視電阻率等值線圖上顯示為中—低電阻率,這也與礦體(石)的電性參數(shù)相互印證。

圖3 努日東礦區(qū)磁異?；瘶O等值線圖(a)與磁異常向上延拓200 m等值線圖(b)

圖4 努日東礦區(qū)視充電率等值線圖(a)與視電阻率等值線圖(b)

2.3 激電測(cè)深判定礦體垂向特征—典型剖面異常特征

為進(jìn)一步確定礦(化)體的空間形態(tài)及其垂向變化特征,在29線進(jìn)行對(duì)稱四極激電測(cè)深工作,AB/2分別為9、15、25、40、60、100、150、220、340、500、700、900 m;MN為1/3～1/30AB。

從29線的物探綜合剖面圖(圖5)上看,磁異常曲線總體中間高兩側(cè)低,左側(cè)變化較緩,右側(cè)較陡,推測(cè)此處有矽卡巖分布,似層狀矽卡巖向NW緩傾;視充電率曲線同樣呈現(xiàn)中間高兩側(cè)低的形態(tài),左側(cè)視充電率曲線變化較緩,右側(cè)曲線形態(tài)較陡;在測(cè)線71—77號(hào)點(diǎn)有寬且緩的高充電率異常段,視充電率不小于13‰,且曲線呈“M”型,推測(cè)該異常是由多個(gè)銅鉬鎢礦(化)體引起的礦致異常,礦(化)體往NW向緩傾,與矽卡巖傾向一致;視電阻率曲線呈現(xiàn)且由高到低形態(tài),在測(cè)線71—77號(hào)點(diǎn)的高充電率異常段,視電阻率顯示為中—低阻,視電阻率小于400 Ω·m,在視電阻率梯度帶的邊緣。

從激電測(cè)深斷面上看,近地表為低視充電率,與近地表風(fēng)成沙覆蓋有關(guān),厚度40～50 m;ms隨著供電極距的加大,由低到高,然后降低,ms曲線呈K型,即低—高—低型,在斷面中部為一似層狀高極化異常,深度80～240 m,推測(cè)為含礦層,含礦層內(nèi)部高極化異常不連續(xù),說明異常由多層礦源體組成。在測(cè)深斷面上,橫向高充電率異常較連續(xù),說明礦體橫向較連續(xù),向NW傾伏。

2.4 鉆孔驗(yàn)證

設(shè)計(jì)鉆孔NZK2908進(jìn)行驗(yàn)證(圖5)。

NZK2908鉆探驗(yàn)證結(jié)果:孔深261.82 m,見多層鎢銅多金屬礦體。其中,在83.85～94.55 m,見鎢礦化體,垂直厚度10.7 m,鎢礦石平均品位為0.344%;在97.91～115.20 m,見銅鉬鎢礦化體,垂直厚度17.29 m,礦石品位:w(Cu)=0.405%,w(WO3)=0.126%,w(Mo)=0.028%;在孔深120.73～126.07 m,見銅鉬礦化體,垂直厚度5.34 m,礦石品位:w(Cu)=0.464%,w(Mo)=0.032%;在孔深142.43～149.33 m,190.91～197.81 m,216.29～220.30 m,見3層鉬礦化體,厚度分別為6.9、6.9、4.01 m,鉬礦石品位分別為0.117%、0.117%和0.130%。

3 找礦標(biāo)志及地質(zhì)—地球物理找礦模型

3.1 找礦標(biāo)志

酸性—中酸性巖漿巖侵入下白堊統(tǒng)比馬組(尤其是碳酸鹽相—細(xì)碎屑鹽相過渡區(qū))接觸變質(zhì)形成的石榴子石矽卡巖是本區(qū)的賦礦母巖,接觸帶是主要的成礦部位,為地質(zhì)找礦標(biāo)志;矽卡巖化、硅化、碳酸鹽化、螢石化、黃鐵礦化、絹云母化、綠簾石化等,為本區(qū)的圍巖蝕變標(biāo)志;Cu、Mo、Bi、W、Ag、Pb、Zn、Au等地球化學(xué)異常組合,特別是元素異常有高濃度分帶性,濃集中心明顯,各相關(guān)元素組合關(guān)系好,為本區(qū)的地球化學(xué)找礦標(biāo)志;賦礦母巖石榴子石矽卡巖有高磁性,區(qū)內(nèi)激電異常的高充電率ms與鎢銅礦(化)體有關(guān),一般充電率大于10‰,對(duì)應(yīng)的電阻率異常為中—低電阻(相對(duì)圍巖呈低阻),對(duì)應(yīng)高磁性或磁異常梯度帶,因此高磁(磁異常梯度帶)+高充電率帶+中—低電阻率帶,即“兩高一低”可作為本區(qū)的地球物理找礦標(biāo)志。

3.2 地質(zhì)—地球物理找礦模型

通過對(duì)研究區(qū)物探異常的研究及鉆探驗(yàn)證進(jìn)行綜合分析,結(jié)合前人研究成果[10],總結(jié)出針對(duì)努日及周邊地區(qū)的地質(zhì)—地球物理找礦模型(圖6)。中酸性巖體侵入比馬組地層接觸變質(zhì)形成的矽卡巖帶,表現(xiàn)為高磁異常,中等極化,其電阻率處于梯度帶上;在晚期巖漿熱液活動(dòng)形成的鎢銅多金屬礦(化)體,同樣是高磁異常,礦(化)體激電中梯表現(xiàn)為高極化異常,一般10‰,其電阻率為中—低電阻率,特別是相對(duì)于圍巖呈現(xiàn)低電阻率;比馬組地層表現(xiàn)為低磁、中低極化和高電阻率;由風(fēng)積沙和殘坡積物組成的第四系表現(xiàn)為無磁性、低充電率、低電阻率。綜上所述,建立的這套地質(zhì)—地球物理成礦模型,可以對(duì)該區(qū)及其他類似礦床物探異常特征做出合理的地質(zhì)解釋。

4 結(jié)論

通過對(duì)礦區(qū)開展綜合物探研究,得到以下主要認(rèn)識(shí):

圖5 29線物探綜合剖面圖

(1)綜合物探找礦勘查要遵循由粗到細(xì)、逐步深入的程序進(jìn)行,并依據(jù)具體的地質(zhì)情況和巖(礦)石物性特征,選擇不同的方法組合。并結(jié)合對(duì)異常的解譯進(jìn)行靶區(qū)評(píng)估。

(2)本次找礦勘查工作總體上按照“磁測(cè)掃面初選找礦靶區(qū)(或磁測(cè)掃面圈定矽卡巖分布范圍)、激電中梯篩選出成礦有利地段(或激電中梯篩選出礦化地段)、激電測(cè)深礦體深部特征”的大功率激電和磁法的綜合物探方法進(jìn)行。在尋找隱伏的矽卡巖銅鉬鎢礦(化)體時(shí)能取得一定的找礦效果。

(3)高磁(或磁異常梯度帶)+高充電率帶+中—低電阻率帶可作為本區(qū)重要的地球物理找礦標(biāo)志。

(4)建立一套矽卡巖型鎢銅多金屬礦的地質(zhì)—地球物理成礦模型及其對(duì)應(yīng)的物探異常關(guān)系,對(duì)努日周邊地區(qū)以及岡底斯金屬成礦帶的研究具有一定的參考意義。

圖6 地質(zhì)—地球物理找礦模型圖

注釋：

① 中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院. 西藏乃東縣努日西—日崗銅礦普查報(bào)告[R]. 福州:中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院, 2014.

② 中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院. 西藏乃東縣溫區(qū)一帶銅多金屬調(diào)查評(píng)價(jià)成果報(bào)告[R]. 福州:中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院, 2017.