0  引 言

 

  物探方法在地質找礦工作中一直扮演著重要角色, 并有豐富的文獻資料從不同角度對物探在找礦中的實踐進行過介紹[ 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許多新的挑戰.為解決復雜地質條件下物探方法尋找隱伏礦體這一問題, 中科院地質與地球物理研究所劉建明學科組在大興安嶺第四紀覆蓋區開展了隱伏礦體快速評價淺層地球物理技術的集成和試驗, 在20 余個礦床進行了技術試驗和工程驗證, 探索出了一套以地質為基礎的, 多種物探方法手段相結合的, 具有快速、高效、實用等優勢的綜合物探評價體系.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體系的實現過程及找礦效果.

 

  1  礦床地質特征

 

  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 年代地質隊曾在礦區東南側施工一個平峒(PD1)、十余個普查鉆孔和多條槽探工程, 并進行了一定工作量的激電測量和銅元素地表化探.由于當時見礦品位低, 資源前景不明, 沒有投入后續工作.

 

  區內70 %以上面積為第四系風成黃土, 草原植被發育.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育, 主要為燕山期侵入巖,巖性有斜長花崗巖、斜長花崗斑巖、石英斑巖侵入體, 并發育閃長巖、閃長玢巖和正長斑巖脈等.

 

  區內構造較為發育,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,呈脈狀產出.黃銅礦富集處形成礦體, 在礦脈邊部斑巖中礦化也發育,Cu 品位一般在0.01 ～ 0 .2%.地表未見原生銅礦化,僅見孔雀石、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  工作思路及技術路線

 

  綜合地質資料及實地踏勘分析認為, 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.地表可以觀察到的呈帶狀發育的灰紅色、紫紅色、雜色碧玉狀次生硅質巖可能為火山晚期熱液沿斷裂上升過程中交代英安質凝灰巖而形成的次生硅質巖.地表和平峒中斷裂構造控礦現象均清晰可見.

 

  這些基本地質認識為后續綜合物探評價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 電磁測深和激發極化(IP)中梯測深三種技術方法相結合的技術路線:首先采用甚低頻電磁儀對整個工作區進行全面普查性掃面, 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電磁測深技術進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狀.最后, 針對可能的含礦構造系統進行激發極化法測深, 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 電磁測深和激發極化測深三種技術方法.

 

  甚低頻電磁法是一種應用被動場源電磁感應的淺層物探技術, 在地質填圖和找礦勘探中國內外已有眾多的成功實例[ 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.實踐表明, 該方法不但具有輕便、快速、經濟、高效的優點, 而且在隱伏—半隱伏礦體的空間定位預測中應用效果顯著.

 

  EH4 電磁儀是由美國EMI 公司和Geomet rics公司聯合開發的一套輕便、快速、節能, 人工場源和天源場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, 通過發射和接收地面電磁波來進行大地電磁測深, 連續的測深點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狀、規模.

 

  中梯裝置的時間域激發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、介電性等物理性質來達到勘探目的, 具有經濟、快速、方便等優點.激發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

 

  地球物理測網的部署, 采用美國T rimble 公司生產的亞米級高精度實時付費差分信號GPS 定位系統實施.為了充分利用前人鉆孔資料, 本次測網布置沿用了前人工作的北東70°勘探線布置的方向,并使300 號測線與前人勘探工作的原“好力寶山0號勘探線” 基本重合.測網的主測量點由高精度GPS 以50 m 的水平間距定點, 主測量點之間的物理測點以10 m 為水平間距.野外GPS 測點數據采集采用北京54 坐標系統, 每個測點的數據構成包括經緯度坐標和公里網格坐標以及高程.GPS 坐標數據除用于地球物理測量布網外, 還輸入Surfer 軟件繪制實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°的勘探線方向, 以50 m 線距, 10 m 測點間距布置41 條長度為1700 m 的測線, 共計7011 個測點, 測線總長度69 .7 km , 控制面積3 .4 km2 .

 

  甚低頻掃面結果表明, 由41 條測線控制的3 .4 km2的工作區內發現了13 個單體規模較大走向延長大于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系.根據異常帶和異常體之間規律性的空間關系, 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形成的一系列與成礦關系密切的張扭性斷裂.地表實地查證表明絕大多數異常帶為斷裂構造通過的位置, 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 線至900線間開展EH4 電磁測深工作.EH4 測深工作的測線方位為70°, 測線間距100 m , 測點間距20 m .為了與前人地質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 線勘探剖面”位置重合的300 線長度布置為1700 m , 同時為節省工作量, 其余測線長度布置為900 m .為了控制礦化構造系統的具體產狀, 在測區南部還部署了兩條近北北東向的EH4 測線(NS -01 和NS -02 線).全部EH4 電磁測深工作共11 條測線, 536 個測點, 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現象之間都具有良好的吻合性.通過將200 線至900 線甚低頻和EH4 反映的異常帶進行對比, 發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 線上前人勘探工作中見礦最好的兩個鉆孔ZK16 和ZK19 見礦位置均位于EH4 探測的低阻帶內或低阻帶邊緣.進一步對比發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  激發極化法測深

 

  激發極化法測量的測線方位70°, 測線間距50 m , 裝置的AB =680 m , MN =20 m , 測線長度860 m , 共4 條測線, 共176 個測點.

 

  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 線到350 線的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育.對比300 線的激電和EH4 測深斷面圖, 在900 m 和1070 m 點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-高激化異常或中阻—高激化異常, 而這兩類異常往往是金屬礦化發育的特征.

 

  (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 線到北部的350 線三個激電異常的強度逐漸加強, 說明含礦構造的礦化強度向北逐漸加強.

 

  (4)工業礦化體可能在深部發育.就激電異常強度較高的300 線和350 線而言, 盡管三個激電異常在淺部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ZK16 鉆孔的見礦深度大于200 m 的事實, 我們推測這兩個剖面上工業礦化體應發育在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 線和350 線分別設計了ZK300-1 和ZK350-1 兩個驗證鉆孔, 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)兩類異常進行工程驗證.鉆孔驗證結果為:

 

  (1)ZK350-1 鉆孔在60～ 70 m 深度見到硅化、浸染狀黃鐵礦的構造蝕變巖, 指示開始見到礦化構造系統;在201 ～ 207 m 見到脈狀和浸染狀黃銅礦化, 分析結果有3 個樣品的Cu 品位大于1 %;向下至340 m 可見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 開始見到黃銅礦、黃鐵礦和方鉛礦等金屬礦化, 礦化呈星點狀、細脈狀和網脈狀, 在巖芯中斷續出現, 連續性較差, 有未礦化的間斷, 品位不詳.這兩個驗證鉆孔都見到了預期的礦化帶, 并見到了工業礦化體, 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 電磁測深法和激發極化法三種技術方法相結合的綜合物探評價體系在好力寶銅礦床尋找隱伏礦體實踐中效果顯著, 是一個套快速、實用、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, 有進一步開展工作的價值;3 .充分研究地質資料, 建立正確的地質認識, 結合實際地質情況選用合適的物探方法并相互結合是成功勘探的前提。