綜合物探方法在好力寶銅礦床的應用

  0  引 言

 

  物探方法在地質(zhì)找礦工作中一直扮演著(zhù)重要角色, 并有豐富的文獻資料從不同角度對物探在找礦中的實(shí)踐進(jìn)行過(guò)介紹[ 1 ～ 11] .在我國新一輪找礦“ 攻深探盲”的歷史條件下, 物探找礦工作面臨著(zhù)許多新的挑戰.為解決復雜地質(zhì)條件下物探方法尋找隱伏礦體這一問(wèn)題, 中科院地質(zhì)與地球物理研究所劉建明學(xué)科組在大興安嶺第四紀覆蓋區開(kāi)展了隱伏礦體快速評價(jià)淺層地球物理技術(shù)的集成和試驗, 在20 余個(gè)礦床進(jìn)行了技術(shù)試驗和工程驗證, 探索出了一套以地質(zhì)為基礎的, 多種物探方法手段相結合的, 具有快速、高效、實(shí)用等優(yōu)勢的綜合物探評價(jià)體系.本文以好力寶銅礦床隱伏礦體勘查工作為例, 介紹該綜合物探評價(jià)體系的實(shí)現過(guò)程及找礦效果.

 

  1  礦床地質(zhì)特征

 

  好力寶銅礦床位于內蒙古自治區赤峰市阿魯科爾沁旗天山鎮境內, 距旗政府所在地天山鎮25 km .

 

  上世紀70 年代地質(zhì)隊曾在礦區東南側施工一個(gè)平峒(PD1)、十余個(gè)普查鉆孔和多條槽探工程, 并進(jìn)行了一定工作量的激電測量和銅元素地表化探.由于當時(shí)見(jiàn)礦品位低, 資源前景不明, 沒(méi)有投入后續工作.

 

  區內70 %以上面積為第四系風(fēng)成黃土, 草原植被發(fā)育.礦區西北部和南部分布有二疊紀大石寨組地層, 主要巖性為細碧巖-角斑巖、角礫熔巖、安山巖、晶屑/巖屑凝灰巖和少量含生物碎屑泥晶灰巖,是主要賦礦圍巖.礦區東北部主要分布侏羅紀地層,為中侏羅新民組煤系地層及砂礫巖.

 

  礦區及周邊巖漿巖發(fā)育, 主要為燕山期侵入巖,巖性有斜長(cháng)花崗巖、斜長(cháng)花崗斑巖、石英斑巖侵入體, 并發(fā)育閃長(cháng)巖、閃長(cháng)玢巖和正長(cháng)斑巖脈等.

 

  區內構造較為發(fā)育,以斷裂構造為主,主要為NW或NNW 向斷裂, 由于覆蓋嚴重, 僅在局部地方見(jiàn)斷裂出露.斷裂構造包括控礦和破礦斷裂, 以破礦斷裂最為發(fā)育.本次工作中甚低頻電磁法(VLF)測量結果也表明本區斷裂以NE 和NNW 向共軛斷裂為主.

 

  區內主要發(fā)育脈狀黃銅礦—石英脈型銅礦化, 分布礦區東南部.礦化受斷裂構造控制, 礦化帶走向與斷裂走向一致, 走向NNW, 傾向NE , 傾角大于70°.圍巖為隱爆角礫狀石英斑巖.石英斑巖體中礦化普遍, 主要為黃鐵礦化, 其次為黃銅礦化.黃鐵礦呈浸染狀分布,黃銅礦多與石英伴生,呈脈狀產(chǎn)出.黃銅礦富集處形成礦體, 在礦脈邊部斑巖中礦化也發(fā)育,Cu 品位一般在0.01 ～ 0 .2%.地表未見(jiàn)原生銅礦化,僅見(jiàn)孔雀石、銅藍等次生銅礦物, 局部形成次生富集帶,Cu 品位可達0.6%.前人鉆孔資料顯示銅礦化多在200～ 300m 孔深富集, 并形成小礦體.

 

  2  綜合物探工作及結果

 

  2 .1  工作思路及技術(shù)路線(xiàn)

 

  綜合地質(zhì)資料及實(shí)地踏勘分析認為, 好力寶礦床銅礦化為侏羅紀陸相火山作用晚期熱液型礦化,可見(jiàn)的礦化系統主要受近N NW 走向的含礦斷裂控制.地表可以觀(guān)察到的呈帶狀發(fā)育的灰紅色、紫紅色、雜色碧玉狀次生硅質(zhì)巖可能為火山晚期熱液沿斷裂上升過(guò)程中交代英安質(zhì)凝灰巖而形成的次生硅質(zhì)巖.地表和平峒中斷裂構造控礦現象均清晰可見(jiàn).

 

  這些基本地質(zhì)認識為后續綜合物探評價(jià)體系工作具體儀器方法的選擇提供了基本依據.

 

  基于對工作區內地質(zhì)情況的上述初步認識, 確定了由甚低頻電磁儀掃面(VLF)、EH4 電磁測深和激發(fā)極化(IP)中梯測深三種技術(shù)方法相結合的技術(shù)路線(xiàn):首先采用甚低頻電磁儀對整個(gè)工作區進(jìn)行全面普查性?huà)呙? 以查明區內控礦斷裂的分布狀況.在甚低頻掃面確定控礦構造的分布狀況后, 采用EH4電磁測深技術(shù)進(jìn)一步探測地表至地下近1000m 深度范圍內控礦構造的延伸狀況和基本產(chǎn)狀.最后, 針對可能的含礦構造系統進(jìn)行激發(fā)極化法測深, 探查控礦構造內金屬硫化物的激電效應, 以甄別礦化帶的含礦屬性.

 

  2 .2  本次物探方法簡(jiǎn)介

 

  本次物探工作主要采用甚低頻電磁儀掃面、EH4 電磁測深和激發(fā)極化測深三種技術(shù)方法.

 

  甚低頻電磁法是一種應用被動(dòng)場(chǎng)源電磁感應的淺層物探技術(shù), 在地質(zhì)填圖和找礦勘探中國內外已有眾多的成功實(shí)例[ 11 ～ 13] .甚低頻電磁法的物理基礎是淺層巖礦石的電阻率差異, 淺層巖礦石的電阻率主要取決于巖石的孔隙度、含水性及其巖石的礦物組分, 當待測地質(zhì)體與圍巖的電性差異愈明顯, 測量的異常特征也愈明顯.根據前人總結, 構造變形、熱液蝕變、金屬硫化物充填等都可以導致甚低頻低阻異常的反映.實(shí)踐表明, 該方法不但具有輕便、快速、經(jīng)濟、高效的優(yōu)點(diǎn), 而且在隱伏—半隱伏礦體的空間定位預測中應用效果顯著(zhù).

 

  EH4 電磁儀是由美國EMI 公司和Geomet rics公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一套輕便、快速、節能, 人工場(chǎng)源和天源場(chǎng)源相結合的電磁測量系統[ 14 ～ 16] .EH4 屬頻率域電磁法, 是以地下巖礦石的導電性與導磁性差異為物性前提, 通過(guò)發(fā)射和接收地面電磁波來(lái)進(jìn)行大地電磁測深, 連續的測深點(diǎn)陣組成地下二維電阻率剖面圖像.該儀器的測量頻段為10 Hz ～ 100 Hz ,探測深度范圍約為10 ～ 1000 m .應用EH4 可以確定已知含礦構造的延深情況, 也可以確定未知區是否存在隱伏斷裂以及其產(chǎn)狀、規模.

 

  中梯裝置的時(shí)間域激發(fā)極化法是傳統電法勘探的一種, 是利用巖(礦)石的導電性、激電性、介電性等物理性質(zhì)來(lái)達到勘探目的, 具有經(jīng)濟、快速、方便等優(yōu)點(diǎn).激發(fā)極化法勘探中引起激電異常的機制主要是礦鐵礦化、石墨化、磁黃鐵礦化、黃銅礦化或其它分散的金屬礦化, 因此可以有效識別可能的含礦系統, 并可以發(fā)現規模較小或埋藏較深的礦體, 確定異常在地下空間的分布, 是金屬礦勘查中不可或缺的重要手段.

 

  2 .3  工作部署

 

  地球物理測網(wǎng)的部署, 采用美國T rimble 公司生產(chǎn)的亞米級高精度實(shí)時(shí)付費差分信號GPS 定位系統實(shí)施.為了充分利用前人鉆孔資料, 本次測網(wǎng)布置沿用了前人工作的北東70°勘探線(xiàn)布置的方向,并使300 號測線(xiàn)與前人勘探工作的原“好力寶山0號勘探線(xiàn)” 基本重合.測網(wǎng)的主測量點(diǎn)由高精度GPS 以50 m 的水平間距定點(diǎn), 主測量點(diǎn)之間的物理測點(diǎn)以10 m 為水平間距.野外GPS 測點(diǎn)數據采集采用北京54 坐標系統, 每個(gè)測點(diǎn)的數據構成包括經(jīng)緯度坐標和公里網(wǎng)格坐標以及高程.GPS 坐標數據除用于地球物理測量布網(wǎng)外, 還輸入Surfer 軟件繪制實(shí)測地形及工作部署圖.

 

  2 .4  甚低頻電磁法掃面

 

  甚低頻電磁法掃面的工作部署為沿70°的勘探線(xiàn)方向, 以50 m 線(xiàn)距, 10 m 測點(diǎn)間距布置41 條長(cháng)度為1700 m 的測線(xiàn), 共計7011 個(gè)測點(diǎn), 測線(xiàn)總長(cháng)度69 .7 km , 控制面積3 .4 km2 .

 

  甚低頻掃面結果表明, 由41 條測線(xiàn)控制的3 .4 km2的工作區內發(fā)現了13 個(gè)單體規模較大走向延長(cháng)大于400 m 的低阻異常體(圖2).低阻異常體具有良好的平面分布規律, 總體上近南北走向, 其中1至6 號異常和7 至11 號異常分別構成I 和II 兩組NNE 向的異常帶, 兩組異常帶之間呈左階排列, 異常帶內的各異常體之間呈右階斜列狀關(guān)系.根據異常帶和異常體之間規律性的空間關(guān)系, 推測認為工作區內可能存在由左行走滑為主的統一應力場(chǎng)形成的一系列與成礦關(guān)系密切的張扭性斷裂.地表實(shí)地查證表明絕大多數異常帶為斷裂構造通過(guò)的位置, 成礦前景還有待后續物探方法和探礦工程的驗證.

 

  2 .5  EH4 電磁測深

 

  根據甚低頻掃面工作結果, 選擇在成礦前景較好, 并有前人探礦平峒等工作基礎的200 線(xiàn)至900線(xiàn)間開(kāi)展EH4 電磁測深工作.EH4 測深工作的測線(xiàn)方位為70°, 測線(xiàn)間距100 m , 測點(diǎn)間距20 m .為了與前人地質(zhì)工作相印證并更好的驗證甚低頻測量的低阻異常, 將與前人“好力寶0 線(xiàn)勘探剖面”位置重合的300 線(xiàn)長(cháng)度布置為1700 m , 同時(shí)為節省工作量, 其余測線(xiàn)長(cháng)度布置為900 m .為了控制礦化構造系統的具體產(chǎn)狀, 在測區南部還部署了兩條近北北東向的EH4 測線(xiàn)(NS -01 和NS -02 線(xiàn)).全部EH4 電磁測深工作共11 條測線(xiàn), 536 個(gè)測點(diǎn), 控制面積約1 km2 .

 

  測深結果表明, EH4 電磁測深結果與甚低頻掃面和已知地質(zhì)現象之間都具有良好的吻合性.通過(guò)將200 線(xiàn)至900 線(xiàn)甚低頻和EH4 反映的異常帶進(jìn)行對比, 發(fā)現盡管甚低頻的探測深度比EH4 的探測深度淺, 但二者具有良好的吻合性.兩種不同物探方法的良好耦合, 也從不同角度證實(shí)了具潛在含礦性的低阻構造帶的存在.

 

  從圖3 可以確認, 300 線(xiàn)上前人勘探工作中見(jiàn)礦最好的兩個(gè)鉆孔ZK16 和ZK19 見(jiàn)礦位置均位于EH4 探測的低阻帶內或低阻帶邊緣.進(jìn)一步對比發(fā)現其他鉆孔的零星礦化位置基本也位于EH4 反映的低阻帶內.由低阻異常與已知地質(zhì)現象的良好吻合我們認為EH4 探測的低阻異常帶即為潛在的礦化構造帶位置.

 

  2 .6  激發(fā)極化法測深

 

  激發(fā)極化法測量的測線(xiàn)方位70°, 測線(xiàn)間距50 m , 裝置的AB =680 m , MN =20 m , 測線(xiàn)長(cháng)度860 m , 共4 條測線(xiàn), 共176 個(gè)測點(diǎn).

 

  根據測深結果斷面圖, 有如下判斷:

 

  (1)高激電異常體具有良好的連續性, 受控于帶狀構造.在200 線(xiàn)到350 線(xiàn)的780 m 、900 m 和1070 m 位置深部都出現近于直立的高激電異常, 推測認為它們是三條連續的線(xiàn)狀激電異常帶.這種明顯呈帶狀分布的激電異常, 反映了潛在的金屬礦化為帶狀, 即礦化很可能受帶狀構造控制.

 

  (2)激電測深與EH4 測深結果良好的對應性預示金屬礦化發(fā)育.對比300 線(xiàn)的激電和EH4 測深斷面圖, 在900 m 和1070 m 點(diǎn)位附近的高激電異常與EH4 低阻或中阻異常相對應.這種對應性表明這些異常屬于低阻-高激化異?；蛑凶琛呒せ惓? 而這兩類(lèi)異常往往是金屬礦化發(fā)育的特征.

 

  (3)激電異常強度由南向北增強, 指示北部礦化強度高.從南部的200 線(xiàn)到北部的350 線(xiàn)三個(gè)激電異常的強度逐漸加強, 說(shuō)明含礦構造的礦化強度向北逐漸加強.

 

  (4)工業(yè)礦化體可能在深部發(fā)育.就激電異常強度較高的300 線(xiàn)和350 線(xiàn)而言, 盡管三個(gè)激電異常在淺部100 m 范圍內也有所表現, 在地表也存在構造蝕變帶, 但其激化率太低, 而對應位置的深部則表現更強烈的異常.結合300 線(xiàn)ZK16 鉆孔的見(jiàn)礦深度大于200 m 的事實(shí), 我們推測這兩個(gè)剖面上工業(yè)礦化體應發(fā)育在200 m 深度以下.

 

  3  工程驗證

 

  根據上述甚低頻電磁儀掃面、EH4 電磁測深和激發(fā)極化法測深等方法對工作區內礦化系統的綜合探測, 結合前人鉆孔和坑道探礦資料, 在300 線(xiàn)和350 線(xiàn)分別設計了ZK300-1 和ZK350-1 兩個(gè)驗證鉆孔, 以針對本次工作中反映的低阻—高          激化(ZK350-1)和中阻—高激化(ZK300-1)兩類(lèi)異常進(jìn)行工程驗證.鉆孔驗證結果為:

 

  (1)ZK350-1 鉆孔在60～ 70 m 深度見(jiàn)到硅化、浸染狀黃鐵礦的構造蝕變巖, 指示開(kāi)始見(jiàn)到礦化構造系統;在201 ～ 207 m 見(jiàn)到脈狀和浸染狀黃銅礦化, 分析結果有3 個(gè)樣品的Cu 品位大于1 %;向下至340 m 可見(jiàn)到零星的銅礦化和黃鐵礦化, 硅化蝕變巖異常破碎, 推斷屬于構造蝕變巖帶.

 

  (2)ZK300-1 鉆孔在127 m 開(kāi)始見(jiàn)到黃銅礦、黃鐵礦和方鉛礦等金屬礦化, 礦化呈星點(diǎn)狀、細脈狀和網(wǎng)脈狀, 在巖芯中斷續出現, 連續性較差, 有未礦化的間斷, 品位不詳.這兩個(gè)驗證鉆孔都見(jiàn)到了預期的礦化帶, 并見(jiàn)到了工業(yè)礦化體, 證明本次采用的綜合物探方法在好力寶銅礦床是適用的.

 

  4  結 論

 

  1 .甚低頻電磁法、EH4 電磁測深法和激發(fā)極化法三種技術(shù)方法相結合的綜合物探評價(jià)體系在好力寶銅礦床尋找隱伏礦體實(shí)踐中效果顯著(zhù), 是一個(gè)套快速、實(shí)用、高效的方法體系;2 .綜合物探和工程驗證都表明好力寶銅礦床具有良好的找礦前景, 有進(jìn)一步開(kāi)展工作的價(jià)值;3 .充分研究地質(zhì)資料, 建立正確的地質(zhì)認識, 結合實(shí)際地質(zhì)情況選用合適的物探方法并相互結合是成功勘探的前提。