综合物化探方法在粤北一六多金属矿区中的应用
吴卫国1,2
1.广东省有色地质勘查院,广东 广州 510080
2.中国地质大学(武汉) 资源学院,湖北 武汉 430074

作者简介: 吴卫国(1986-),男,工程师,现主要从事地球化学勘查工作。E-mail:andywu17@163.com

摘要

粤北地区一六多金属矿区主要矿种为砷、锑、铅、锌、银、钨、锡、铌、钽等,矿床成因类型复杂,控矿因素多样。近期在该矿区开展了1∶5万水系沉积物测量、土壤地球化学测量、高精度磁法、可控源音频大地电磁法(CSAMT)等多种物化探方法勘查工作,查明了勘查区的元素表生分布情况,圈定了多处综合异常。经综合评价各种异常,查明了F3断裂为导矿、容矿构造特征,F2、F3断裂夹持地段具有较好的找矿前景,具高阻特征的黑云母花岗岩的凹陷部位及多组构造的交汇地段是成矿最为有利地段。

关键词: 粤北; 多金属矿区; 物化探异常; 成矿地段
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)06-1097-07
The application of the integrated geophysical-geochemical method to the Yiliu polymetallic ore district in northern Guangdong Province
WU Wei-Guo1,2
1.Guangdong Nonferrous Metals Geological Exploration Institute, Guangzhou 500080, China
2.Faculty of Earth Resource, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China;
Abstract

The main minerals in the Yiliu polymetallic ore district are mainly As, Sb, Pb, Zn, Ag, W, Sn, Nb and Ta, the deposit types and the ore-controlling factors are complex and diverse. Recently, by using 1∶50 000 geochemical stream sediment survey, geochemical soil survey and CSAMT method in this ore district, supergene distribution of elements were found, and many integrated anomalies were delineated. A comprehensive evaluation of all kinds of anomalies shows that the F3 fault has features of ore-passage structure and ore-storage structure, and the area sandwiched between F2 and F3 fault are favorable ore-forming place, whereas the depression parts of biotite granite which have high resistance and multiple sets of fracture intersections are most favorable places for mineralization.

Keyword: northern Guangdong; polymetallic ore district; geophysical-geochemical anomaly; ore-forming block

一六多金属矿区位于粤北地区, 20世纪50年代开始, 粤北地区开展了大范围的中小比例尺面积性基础地质工作, 取得了丰硕的成果。於崇文等对该区进行了系统性的区域地球化学研究工作[1]。经过多年的地质找矿实践, 在该区发现了西岸汞矿、赤佬顶锑矿、鸡心唐锑铅黄铁矿、下塘锡石— 硫化物多金属矿、梅子冲银铅锌矿、一六砷多金属矿、石英脉型白钨矿、石英脉型黑钨矿、矽卡岩型白钨矿以及花岗伟晶岩型铌钽矿。大量研究表明, 一六地区多金属矿田与宝山岩体及其隐伏岩体关系密切, 矿床类型与岩体(岩脉)空间位置密切相关, 近岩体(岩脉)以钨、锡、铌、钽等稀有金属为主, 稍远离岩体表现为构造控矿, 以断裂破碎带型铅锌矿为主, 远离岩体则以低温成矿元素砷、锑、汞等类型矿床为主。基于前期已经开展的工作, 笔者认为单一方法很难客观、全面地对矿体情况进行三维解译, 而综合物化探方法找矿效果显著[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]。本次研究拟从平面上, 以相同网度的1∶ 1万土壤地球化学测量和高精度磁法查明测区元素分布情况和磁性特征, 进一步圈定靶区范围; 同时采用可控源音频大地电磁法从剖面上评价各地质体和构造的含矿性, 确定有利成矿部位, 为下一步地质找矿工作提供科学有效的依据。

1 勘查区地质概况

一六多金属矿区域上位于南岭纬向构造带中段北缘, 曲仁构造盆地西缘, 九峰— 诸广山东西向构造带和贵东— 大东山东西向构造带之间(图1), 处于粤北山字形构造脊柱东侧马蹄形盾地中[12]

图1 一六多金属矿区域地质构造纲要(据郭兰萱[13]修编)

矿区主要出露地层为上泥盆统天子岭组(D3t), 岩性为灰岩、白云质灰岩、钙质页岩, 帽子峰组(D3m), 岩性为石英砂岩、粉砂岩和钙质碎屑岩加泥晶灰岩; 下石炭统孟公坳组(C1m), 岩性为灰岩夹页岩薄层或含粉砂泥质灰岩, 石蹬子组(C1s), 岩性为生物碎屑粉晶泥晶灰岩夹白云质灰岩、白云岩; 上三叠统头木冲组与小水组(T3t+x), 岩性为石英砂岩、粉砂岩、粉砂质页岩夹炭质页岩及煤层; 第四系洪冲积物, 主要组成物质为黏土、细砂和砾石(图2)。

图2 一六多金属勘查区地质简图与工程布置

矿区主要出露宝山花岗岩体、一六岩脉群、下塘斜长花岗岩体及爆破角砾岩。吴桂捷等[14]将其分为四期:宝山岩体为第一期, 分布于宝山岩体南北两侧的一六岩脉群为第二期, 下塘岩体为第三期, 下塘爆破角砾岩为第四期。大量地质资料表明, 宝山岩体与钨、锡矿化成因关系密切, 一六岩脉群主要与铌、钽等稀有金属矿化有关; 相比之下, 汞、砷、锑、铅锌等成矿物质来源相对复杂。裴太昌[15]经过对比研究认为, 上述岩浆是由南侧的大东山粗粒斑状黑云母花岗岩演化而来, 属壳源重熔型花岗岩系列, 与成矿关系密切, 至第三期的下塘斜长花岗岩体则是来自另一系列的深源物质, 属壳幔混合同熔型花岗岩。

2 综合物化探勘查
2.1 地球化学测量

前期开展了1∶ 5万水系沉积物测量工作, 根据分析结果, 圈定了一六Sb、W、As、Bi、Hg、Sn综合异常。该综合异常规模大, 面积约50 km2, 主要异常元素含量高, 元素组合复杂, 异常发育齐全, 具有明显的浓集中心和浓度分带。主要发育W、Sn、Ag、Cd等高中温成矿元素, 其峰值分别为880.9× 10-6、220× 10-6、4.077× 10-6、13.64× 10-6; 其次为Pb、Au、Zn等中低温成矿元素, 其他元素发育程度相对较差。主要异常元素间套合程度较高, 表现出明显的环状分带特征。结合水系沉积物测量成果, 在勘查区实施了1∶ 1万100 m× 40 m网度的土壤地球化学测量工作。

2.1.1 元素分布情况

根据土壤测量结果, 发现勘查区元素背景含量均较高, 异常主要以高中温成矿元素为主, 强度普遍较高, 面积较大, 具多级浓度分带, 浓集中心明显, 元素之间套合程度非常高。同时, 测区东部元素发育程度普遍较低, 除Au、W、Mo发育零星异常外, 其余元素含量普遍较低。

元素含量参数统计结果(表1)表明, 勘查区W、Sn、As、Sb等显著高出粤北全区和克拉克值的几十倍甚至上百倍, 同时W、Sn、Pb、Zn等的极大值也高于该矿种的边界品位, 与该区段分布的钨、锡、铅、锌、砷、锑等主要成矿元素相吻合。

表1 一六多金属勘查区各元素参数统计

2.1.2 综合异常特征

根据元素异常分布并结合实际地质情况, 全区共划分了四处综合异常。

AP1宝山综合异常:异常分布于测区西北部, 主要组成元素为W、Bi、Cu、Sn、Pb、Ag等。该综合异常位于宝山岩体东部下石炭统孟公坳组、上泥盆统帽子峰组地层中, 异常范围包含宝山岩体东部部分, 在宝山岩体东侧发育有中细粒白云母花岗岩, 呈岩株、岩脉产出。岩体与碳酸盐岩接触带普遍发育矽卡岩, 已经揭露的有矽卡岩型白钨矿似层状、透镜状沿NE向延伸, 异常受宝山岩体及其附近岩脉、矽卡岩控制明显。

AP2妙联综合异常:异常分布于测区中部, 沿断裂呈带状、串珠状分布, 主要组成元素为Pb、Ag、Sb、Bi、W、Zn等。异常位于测区的北部泥盆系帽子峰组和天子岭组地层中, 处于贯穿全区的NNE向F3断裂构造旁侧, 受断裂构造明显。该区域成矿条件有利, 根据其异常特征, 推测该异常为矿致异常。宏观上, 该异常与AP3异常沿NNE向断裂相互联系, 浓集中心则呈串珠状分布。

AP3梅子冲综合异常:异常分布于测区中南部, 沿断裂呈带状分布, 主要组成元素为Pb、Ag、Sb、Bi等中低温成矿元素。异常位于石炭系孟公坳组和泥盆系天子岭组地层接触带上, 同时也位于NNE向F3断裂旁侧, 下塘岩体的东北部。该异常与已知揭露的铅锌矿体和矽卡岩型白钨矿体相吻合。沿断裂串珠状分布的异常浓集中心表明, 该铅锌矿体沿断裂向北有延伸的可能。

AP4下塘综合异常:异常分布于测区西南部, 面积较小, 但强度较高, 具有明显的浓集中心和浓度分带现象, 但其元素组合较简单, 主要组成元素为Sb、Ag、Sn、Pb、Au等。该综合异常主体分布于第四系中, NNE向断裂的旁侧以及下塘岩体的西北部, 成矿条件较为有利。

综上所述, AP1综合异常受宝山岩体、白云母花岗岩脉以及分布于岩体周围的矽卡岩影响明显, AP2和AP3综合异常受NNE向F3断层影响明显, 而AP4综合异常可能与下塘岩体存在一定关联。

2.2 高精度磁法测量

据以往物探工作成果, 本区部分硫化物矿石具有中等磁性, 岩石除矿化粉砂岩、矿化硅化岩等具一定磁性外, 其他岩石均为无磁— 微磁性特征, 表明本区采用高精度磁测圈定矿化带具有较好的磁性条件。本次开展的高精度磁法工作与土壤测量工作网度相同且测网重合。

宏观上看, 北西部磁场强度较东南部低, 在向上延拓图上异常特征更趋明显(图3), 在北西部的空间延拓图上反映有向东凸出的弧形低磁异常带, 该弧形异常带将区内已知花岗岩、伟晶岩脉及矽卡岩等地质体基本圈定出来, 其东侧为磁场高背景, 主要对应沉积岩地层, 说明勘查区内北西部的低磁异常带与岩体有关, 可能为热液蚀变带及其他矿化蚀变带的综合反映。而东南部的高磁场背景主要为沉积岩地层的反映。

图3 一六多金属矿区高精度磁法成果

本次高精度磁法测量工作圈定了GC1、GC2、GC3三个局部高磁异常。

GC1呈北东向串珠状展布, 沿走向长约3.6 km, 中部最宽处约1.3 km, Δ T最大值756 nT, 最小值-433 nT, 为浅源异常。异常位于天子岭、帽子峰、孟公坳等无磁— 弱磁性的沉积岩地层, 并与F3断裂、化探AP2、AP3综合异常基本吻合, 推测为F3断裂及含磁性多金属岩矿化体综合引起。

GC2呈北东向带状沿F1展布, 异常形态规整、强度和规模较大, 沿走向长度大于2 km, 宽约280~900 m, 南、北两端均未封闭, Δ T最大 739 nT, 最小-480 nT, 为深源异常。异常位于天子岭、帽子峰等无磁— 弱磁性的沉积岩地层, 除零星有化探高温成矿元素异常反映外, 其他元素异常不明显, 可能与该异常为深源异常、场源体埋深较大有关, 推测为F1断裂(推测断层)及含磁性岩矿化体综合引起。

GC3异常位于测区南部的下塘岩体, 规模较小, 并将岩体基本圈定, 推测为下塘岩体及其接触带综合引起。

上述3个异常均与断裂构造或岩体有关, 成矿构造条件有利。

2.3 可控源音频大地电磁法(CSAMT)

根据岩(矿)石标本电性测定(表2), 本区铅锌矿、赤铁矿、铅锌矿化体及黄铁铅锌矿化体视电阻率最低, 表现为低电阻率特征, 矿(化)体与围岩之间存在明显的电性差异, 具备开展可控源音频大地电磁法勘查多金属矿(化)体的电性前提。

表2 一六多金属矿区岩(矿)石标本电性测定统计

综合本区地质物化探成果, 本次设计施工完成了两条CSAMT剖面(图2), 目的是验证物化探异常和评价F2、F3的含矿性, 概略了解已知矿床深部地质特征和构造发育情况。因受区内高压输电线的影响, 本次CSAMT剖面对GC2磁异常的评价不够。

图4 一六多金属矿区Ⅰ 线剖面CSAMT反演电阻率剖面

Ⅰ 线:CSAMT明显反应梅子冲矿区已知矿体和F2、F3断层的存在, 该类矿体受断裂控制, 说明CSAMT寻找该类型矿化体及构造是有效的。两条断裂向下发育均较深, 且深部有交汇的趋势(图4)。因受两条断裂构造的影响, 其间岩石较破碎, 从而引起该地段为低阻特征显示, 且化探异常反应较明显(图5), 说明F2、F3断层夹持地段具有较好的找矿前景。

图5 一六多金属矿区Ⅰ 线剖面地质— 化探综合剖面

Ⅱ 线:据该剖面地质物化探综合成果(图6), 黑云母花岗岩和细粒白云母花岗岩脉均表现为高阻特征。据此推测深部高阻体为黑云母花岗岩引起, 向上发育的陡倾角条带状高阻异常为细粒白云母花岗岩脉所致。宏观上, 该剖面可划分为深部高阻体和上部中低阻层两个电性层, 上部中低阻层连续性较差, 反映上部构造较发育, 岩石较破碎, CSAMT异常反映与地质基本吻合; 但隐伏岩体界面反映偏深, 需结合地质情况进行深度校正。CSAMT电阻率拟断面形态复杂, 空间上多呈陡产状条带状异常显示(图6), 反映本区构造发育, 成矿构造条件较好。黑云母花岗岩的凹陷部位及多组构造的交汇地段是成矿最为有利的异常地段。

图6 一六多金属矿区Ⅱ 线剖面地质— 物探剖面

3 综合物化探异常分析与评价

勘查区开展的土壤地球化学测量成果对1∶ 5万水系沉积物测量成果的继承性明显。高精度磁法异常圈定的GC1和GC3与化探异常有不同程度的套合, 其中GC1异常与AP2、AP3综合异常高度套合, 说明F3断裂及其下伏的磁性地质体是引起化探异常的主导因素, 而在F3断裂构造南侧施工的钻孔发现的破碎蚀变带型银铅锌矿和矽卡岩型白钨矿[17]也很好地验证了上述结论。

GC2异常对应W、Mo、Au等异常, 其他元素异常在该范围内程度较低, 该异常处于碳酸盐岩地层中, 元素随热液迁移能力有限, 同时该异常处于勘查区背斜的右翼, 空间上离岩体距离较远, 从磁法延拓向上的结果(图3)也可以很清晰地反映出深部存在环状磁性体。

GC3异常位于F2、F3两条断裂夹持的下塘岩体周围, 该处同时存在较复杂的元素异常组合, 其规模相对较小, 因此认为该处异常主要为下塘岩体形成过程中, 岩浆热液运移导致围岩蚀变产生的磁性矿物所致。

4 结论

1) 土壤测量成果继承了水系沉积物测量成果, 确定了主要异常元素及元素组合。AP1综合异常受宝山岩体、一六岩脉群及矽卡岩影响显著, AP2、AP3综合异常受F3断裂影响显著。

2) 高精度磁测异常GC1与化探AP2异常套合较好, 结合梅子冲矿区的钻孔结果, 反映了深部磁性体(矽卡岩)沿F3断裂呈带状分布, 说明F3断裂为导矿、容矿断裂, 下一步工作重点应对F3断裂进行分析与追索。

3) 可控源音频大地电磁法(CSAMT)垂向上剖析了构造深部的延伸情况, 结合地质、化探成果, 认为F2、F3断层夹持地段具有较好的找矿前景; 同时, 具高阻特征的黑云母花岗岩的凹陷部位及多组构造的交汇地段是成矿最为有利地段。

4) 综合物化探工作方法相互验证, 可以对异常进行更全面客观的认识, 再结合地质工程验证结果, 证明了在该区开展的综合物化探工作是科学、有效的。

致谢:感谢广东省有色地质勘查院陈贵生高级工程师和朱移凡工程师在成文过程中提供的帮助。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 於崇文, 沈镛立, 岑况, . 广东一六地区区域地球化学研究[M]. 北京: 地质出版社, 1987. [本文引用:1]
[2] 随启发, 易善涛, 张学忠, . 物、化探在黄竹园金矿勘探中的应用[J]. 物探与化探, 2010, 34(4): 463-466. [本文引用:1]
[3] 郭海, 张国富, 雷志源, . 湖南省东坡铅锌矿区物化探异常特征及找矿作用[J]. 物探与化探, 2011, 35(2): 192-197. [本文引用:1]
[4] 柳建新, 曹创华, 童孝忠, . 物化探方法在青海某多金属矿区的找矿效果[J]. 物探与化探, 2012, 36(5): 705-711. [本文引用:1]
[5] 马德锡, 杨进, 王春生, . 内蒙古阿吉勒矿区综合物化探异常一致性及地质意义探讨[J]. 物探与化探, 2012, 36(5): 712-717. [本文引用:1]
[6] 尹秉喜, 孟方, 杨勇. 物化探技术在二人山—黄石坡沟多金属矿勘查中的应用[J]. 物探与化探, 2012, 36(6): 898-901. [本文引用:1]
[7] 柳建新, 胡厚继, 刘春明, . 综合物化探方法在深部接替资源勘探中的应用[J]. 地质与勘探, 2006, 42(4): 71-74. [本文引用:1]
[8] 刘海鹏, 戴塔根. 大别山北麓千斤乡一带钼矿物化探找矿效果及找矿前景[J]. 物探与化探, 2013, 37(3): 411-415. [本文引用:1]
[9] 王建富. 物化探方法在辽宁省西丰县成平钼矿勘查中的应用效果[J]. 物探与化探, 2014, 38(5): 885-889. [本文引用:1]
[10] 时永志, 李凯成. 综合物化探方法在地质找矿“攻深找盲”中的应用[J]. 物探与化探, 2014, 38(5): 910-914. [本文引用:1]
[11] 贾长顺, 曾庆栋, 徐九华, . 综合物化探技术在黄土覆盖区隐伏金矿体预测中的应用[J]. 黄金, 2005, 26(7): 8-11. [本文引用:1]
[12] 官卫忠, 汪明勇. 广东韶关一六矿田成矿规律分析[J]. 内江科技, 2007(9): 101. [本文引用:1]
[13] 郭兰萱, 曹志明, 吴卫国, . 广东韶关凡口地区矿产地质调查2014年工作方案[R]. 广东省有色地质勘查院, 2014. [本文引用:1]
[14] 吴桂捷, 余金相, 王崇杰. 广东曲江一六矿田构造与矿床分带[R]. 中国地质科学院宜昌地质矿产研究所所刊, 1993. [本文引用:1]
[15] 裴太昌, 广东韶关—乳源地区花岗岩与成矿关系的探讨[J]. 广东地质, 1988, 3(1): 34-38. [本文引用:1]
[16] 於崇文, 骆庭川, 鲍征宇, . 南岭地区区域地球化学[M]. 北京: 地质出版社, 1986. [本文引用:1]
[17] 胡振华, 刘明正, 李静华. 广东省韶关市梅子冲矿区银铅锌矿控矿因素与成矿规律[J]. 科技创新, 2013(14): 63-64. [本文引用:1]