引用本文
何友宇, 姜必广, 周锡平, 刘红兵, 覃金宁, 张宋芳. 衡阳盆地盐田桥矿区地质物化探综合找矿效果 [J]. 物探与化探, 2016,40(4): 681-687.
HE You-Yu, JIANG Bi-Guang, ZHOU Xi-Ping, LIU Hong-Bing, QIN Jin-Ning, ZHANG Song-Fang. The effects of geological-geophysical and geochemical integrated prospecting in the Yantianqiao deposit on the northern margin of Hengyang basin[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2016,40(4): 681-687.
Doi:10.11720/wtyht.2016.4.07  
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衡阳盆地盐田桥矿区地质物化探综合找矿效果
何友宇, 姜必广, 周锡平, 刘红兵, 覃金宁, 张宋芳
湖南省核工业地质局 三〇六大队,湖南 衡阳 421008

作者简介: 何友宇(1985-),男,工程师,硕士研究生,主要从事矿产资源勘查、评价及物化探工作。E-mail:364325708@qq.com

收稿日期: 2015-12-28
基金: 湖南省核工业地质局科研项目“湖南省衡阳盆地西北缘铜多金属矿成矿地质条件及成矿预测”(KY2014-306-1)资助
摘要

盐田桥矿区位于铅锌多金属成矿富集区,成矿地质条件优越,矿区内铜多金属矿化受到断裂构造的严格控制。在306大队于矿区内开展的地质-物化探综合找矿工作的基础上,通过对该矿床进行地质特征分析、电法测量以及土壤地球化学测量,并结合矿床内岩(矿)石物性特征,认为矿床内矿体具有明显的一高(高幅频率)一低(低电阻率)地球物理特征和地表铅、锌、铜、钨等异常晕,并据此对盐田桥铜多金属矿床深部成矿潜力进行综合评价,为矿区下一步的地质找矿工作指明了方向。

关键词: 矿区地质; 地质; 综合找矿; 盐田桥矿区; 衡阳盆地
中图分类号:P631 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2016)04-0681-07 doi: 10.11720/wtyht.2016.4.07
The effects of geological-geophysical and geochemical integrated prospecting in the Yantianqiao deposit on the northern margin of Hengyang basin
HE You-Yu, JIANG Bi-Guang, ZHOU Xi-Ping, LIU Hong-Bing, QIN Jin-Ning, ZHANG Song-Fang
No. 306 Geological Party of Hunan Nuclear Geology, Hengyang 421008, China
Abstract

The Yantianqiao copper polymetallic deposit is located in the Chaenshi lead-zinc polymetallic ore concentration area on the northern margin of Hengyang basin. Ore-forming geological conditions of this area are very good. Copper polymetallic mineralization is strictly controlled by faulted structure in this deposit. This paper is based on geological and geophysical-geochemical integrated geological prospecting work in the deposit conducted by No. 306 Geological Party. Through analyzing the geological characteristics of the deposit as well as geophysical electric and geochemical soil survey, in combination with the rock (ore) physical characteristics within the deposit, the authors consider that the orebodies in this deposit have some obvious geophysical characteristics such as one high (high frequency) one low (low resistivity) and lead, zinc, copper, tungsten and other elements anomalous halos at the surface. Mineralizing potential in the depth of the Yantianqiao copper polymetallic deposit is synthetically evaluated, and the prospecting targets are delineated for future geological prospecting work.

Keyword: ore district geology; geology-geophysical and geochemical exploration; comprehensive prospecting; Yantianqiao deposit; Hengyang basin
盐田桥矿区位于钦杭成矿带衡阳盆地北缘茶恩寺铅锌多金属成矿区, 大地构造位置位于扬子板块与华夏板块结合部— 钦杭成矿带中段与南岭成矿带北缘交汇部位[1]。长寿— 衡阳— 观音阁区域性深断裂带从矿区中部穿越, 沿此断裂往北, 有南岳、白石峰燕山早期花岗岩体, 往南有堰堪、龙秀桥、泉湖、鸡笼街等花岗岩体。该北东向隆起带区域构造活动强烈, 地层缺失多, 岩浆活动频繁, 多期次构造岩浆活动为多金属元素富集成矿创造了良好的地质条件。该区域性断裂在衡阳境内控制产出一系列金属、非金属矿床, 如:白鹤铺铜钴矿床、龙秀桥铜矿、谭子山重晶石铜矿床、盐田桥铜多金属矿矿床、黑石砣铜多金属矿床、界牌高岭土矿床、马迹铅锌矿点、马迹钠长石矿、罗渡铀矿床等[2], 是近年来衡阳盆地找矿成果较显著的一条成矿带。根据受该断裂控制的谭子山铜矿床的开采情况和黑石砣、盐田桥矿区近年来的勘探结果, 本区的铜矿具有往倾向延伸方向矿体变厚变富的趋势, 深部找矿潜力大。

2010年~2015年, 306大队在盐田桥矿区先后实施1∶ 5 000地质简测、1∶ 10 000土壤地球化学测量、电磁测深测量(EH-4)、激电中梯剖面测量、激电测深测量、地表槽探、钻探、岩(矿)石物性测量等工作, 探获铜金属量3万t以上。基于前期已开展的工作, 笔者认为单一的找矿方法很难客观、快速、全面查明矿床内矿体情况, 因此, 从前人资料综合研究入手, 在矿床地质地质特征和物化探工作的基础上, 结合岩(矿)石物性特征, 从地质 物化探综合勘探角度对矿区作出评价, 为矿区进一步开展地质找矿工作提供基础资料和依据。

1 矿区地质
1.1 地层

区内出露地层主要有中元古界冷家溪群第二段(Pt2ln2), 白垩系上统戴家坪组(K2d )及第四系(Q)(图1)。

图1 矿区地质概况及测线位置

Pt2ln2为一套深海 半深海相具复理式韵律的板岩、粉砂质板岩、岩屑杂砂岩、凝灰质砂岩、浊积岩等组成的浅变质岩系。K2d具有较典型的洪积扇砾岩 砂砾岩相特征, 广泛分布于矿区北西侧, 倾角平缓。第四系主要为残破积物, 组份与所处的基岩岩性有关。

1.2 构造

区域上北东向构造规模最大, 当与北西向构造复合、交汇时, 对沉积建造、花岗岩和矿产分布有着重要的控制作用[10]。矿区内福里庵— 招兵山断裂(F1)为区域性长寿— 衡阳— 观音阁深大断裂的一部分, 分布于工作区中部福里庵— 招兵山一带, 斜穿整个工作区, 为一张扭性断裂构造。

构造带上盘为白垩系上统戴家坪组(K2d)紫红色砾岩, 构造带附近岩石破碎; 构造带下盘为冷家溪群第二段(Pt2ln2)粉砂质板岩、变质砂岩。

1.3 岩浆岩

矿区招兵山地段见 γ53花岗岩枝出露, 为燕山晚期侵入, 产于构造带下盘, 岩性为灰白色中粒花岗岩, 主要矿物成分为石英、斜长石, 少量黑云母。

1.4 蚀变矿化(体)特征

矿区围岩蚀变发育, 主要蚀变有硅化、重晶石化、赤铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化, 招兵山地段硅化强烈, 重晶石化发育, 重晶石化与铅矿化密切。

矿体形态呈脉状、透镜状等, 其空间分布具有多层状、斜列状、叠瓦状排列等特点。

矿石矿物中, 主要金属矿物为黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、辉银矿等, 次为蓝辉铜矿、铜蓝等, 局部见纤锌矿, 伴生矿物有黄铁矿、白钨矿, 脉石矿物主要为石英等。矿石结构主要有角砾状结构、碎裂结构等; 矿石构造有块状构造、浸染状构造等。

1.5 矿化带特征

F1断裂构造为矿区内的矿化带, 其主要特征如下:① 呈北东20~40 ° 走向、倾向北西、倾角28~40 ° 。② 沿走向具膨胀收缩现象。③ 地形标志明显, 表现为正地形, 断裂沿山脊、山顶分布。④ 构造具分带性:构造核部为硅化角砾岩带, 两侧为碎裂岩带; 上部碎裂岩呈灰褐色、紫红色, 由砾岩碎裂而成; 核部硅化角砾岩带呈灰色、灰褐色, 硅化强烈, 角砾成分为板岩、变质砂岩及早期硅质构造岩, 石英脉发育, 局部见紫红色玉髓脉, 黄铁矿化发育, 含铜矿; 下部碎裂岩呈灰色灰绿色, 由板岩、变质砂岩碎裂而成绿泥石化发育, 微细石英脉发育。⑤ 早期有猪肝色石英斑岩脉、紫红色玉髓脉充填, 后期破碎成角砾。⑥ 硅化角砾岩带上构造面平整, 形成单面山。

2 岩(矿)石物性特征

根据盐田桥矿区岩(矿)石电性参数的测定结果(表1), 区内岩(矿)石的电阻率值可分为高、中、低阻三类, 其中高阻的有花岗岩体、碎裂岩、硅化角砾岩、石英脉(3 216~18 542 Ω · m); 中阻的有冷家溪群板岩(964 Ω · m); 低阻的有戴家坪组砾岩、星点状矿石、网脉状矿石、团块状矿石、浸染状矿石(236~473 Ω · m)。

表1 盐田桥矿区岩(矿)石标本物性参数测量结果

区内各类未矿化的岩石幅频率较低, 平均幅频率均在1.24%以下; 各类矿石幅频率较高, 一般在3.21%~10.63%之间, 且矿石中金属硫化物含量的增加, 幅频率值也随之增高。

综合来看, 盐田桥矿区含矿岩石均表现为低阻、高幅频特征, 与中高阻、低幅频率和低阻、低幅频率围岩具有较大的电性差异, 该区存在开展激电测量的地球物理条件。

3 技术方法及解释软件

首先, 采用1∶ 10 000土壤地球化学测量, 网度 100 m× 20 m, 测线从南部0线至北部84线, 共计21条; 根据土壤地球化学测量圈定的化探异常晕, 采用双频激电测深和高频大地电磁测深(EH-4)查清矿区内的含控矿, 了解构造在深部的延伸情况, 综合利用两种方法预测成矿有利部位。

选择在72线开展长度600 m的高频大地电磁测深(EH-4), 采样点电极距20 m, 测点距20 m; 双频激电中梯剖面测量供电电极距AB=1 200 m, MN=40 m, 激电测深测量采用对称四极常规测深装置, 供电极距ABmax=1 200 m, 测点距20 m, 测量频点均为0频点。

高频大地电磁测深(EH-4)反演所采用的软件为仪器自带软件IMAGEM; 中梯剖面测量数据处理软件为吉林大学GeoElectro电法系统的中间梯度数据处理解释成图系统2004, 激电测深反演软件为吉林大学GeoElectro电法系统的激电测深二维反演软件VESIP, 视深度 极距比例为AB/4。反演得到的数据最终由Surfer8.0和AutoCAD成图。

4 物化探异常分析
4.1 地球化学测量

4.1.1 土壤地球化学晕圈特征

根据矿区土壤地球化学测量结果, 区内共圈定增高晕、异常晕6个(图2)。

图2 盐田桥矿区土壤测量综合异常

矿区铜异常晕较发育, 规模较大, 浓集中心明显; 异常最大值为627.6× 10-6, 最小值6.84× 10-6, 最大值与最小值之比为92, 土壤晕圈基本沿构造分布, 轴向以北东向为主, 与F1断裂构造关系密切。

Cu1号晕圈位于矿区中部64~80号线, 增高晕规模最大, 严格受F1断裂构造控制, 异常最大值411.70× 10-6, 与铅异常晕吻合。

Cu4号异常晕位于38线周边, 其规模是矿区最大的, 最大值364.90× 10-6, 异常受构造控制。

矿区铅异常晕展布严格受F1断裂构造控制, 分布位置与F1断裂构造在地表出露位置较吻合, 异常分布集中。矿区钨异常受F1断裂构造控制, 主要分布在F1断裂构造上盘, 后经钻孔验证, 在F1断裂构造深部发现有钨矿(化)体。

4.1.2 地质-化探综合剖面特征

图3给出了矿区52、64、72和80线的地质-化探综合剖面。由图可知:各剖面构造上盘K2d地层各元素含量明显低于构造下盘Pt2ln2地层; 在构造出露地表地段, 均表现为以Cu-Pb-Zn-W组合异常为特征, Cu、Pb含量明显高于其他元素; 各元素含量的增加与矿化蚀变带出露地表或深部矿化体有关:出露于地表的构造越宽, 各元素异常峰值范围越宽; 矿化体埋深越浅, 各元素异常越表现为多峰形式; 从52线往北东方向至80线, W、Cu、Pb呈现先递增后递减的趋势。

图3 盐田桥矿区部分测线地质化探综合剖面

4.2 地球物理测量

4.2.1 双频激电测量

矿区内开展了激电中梯剖面测量和激电测深测量, 取得了较好的激电测量效果, 以72号测量剖面为例(图4), 分析可知:激电中梯剖面在420~500 m激电异常特征表现为高幅频率、高电阻率特征, 这一特征与F1构造(硅化破碎带)在地表的出露位置相吻合。

图4 矿区72线地质-物探综合剖面

由激电测深电阻率剖面可知:Pt2ln2地层电阻率值高于K2d地层, 在440~500 m近地表位置表现为高阻, 幅频率剖面在400~600 m近地表位置表现为高幅频率异常, 经实地调查为出露地表的构造及构造上下盘附近地表散落的富含黄铁矿石英团块所引起的激电异常。

综合电阻率和幅频率成果图分析, 在0~500 m有一个向左倾斜的高幅频率、低电阻率的异常, 推测该异常为F1含矿构造, 同时推测F1构造在深部有变厚趋势。后经钻孔验证, 揭露到F1含矿构造在位置、形态、产状等方面与高幅频率、低电阻率异常非常吻合, 说明激电测深幅频率异常能很好地圈定金属硫化物矿(化)体。

4.2.2 高频大地电磁测深(EH-4)

以矿区72号剖面测量成果为例(图5)。F1构造其电阻率在近地表表现为高阻, 其值介于2 500~5 500 Ω · m之间; 沿倾向往深部表现为低阻, 电阻率值大部分介于0~200 Ω · m之间。在0~420 m出现一个向左倾斜的低阻异常带, 在剖面上与矿区F1含矿构造相对应, 异常形态与已知含矿构造的形态相吻合, 且具有往深部延伸及增厚的趋势。经钻孔揭露, F1构造在深部表现为低阻异常的原因是破碎带中含有地下水和金属硫化物; 420~520 m近地表的高阻异常由硅化破碎带引起。

图5 盐田桥矿区72线EH-4测量电阻率反演断面

4.3 地质-物化探综合找矿评价

图6给出了72号线地质-物化探综合剖面, 据此分析其综合找矿效果。

图6 盐田桥矿区72线地质-物化探综合剖面

矿区赋矿层位为福里庵— 招兵山断裂(F1)硅化角砾岩带及下部碎裂岩带, 构造破碎带含矿热液沿构造裂隙充填成矿为本区主要的成矿方式, F1构造破碎带是主要的储矿构造, 构造裂隙中的成矿空间控制矿体的性质与规模, 地表出现的褐铁矿化、黄铁矿化、赤铁矿化、锰矿化、硅化破碎带是多金属矿化标志。

土壤地球化学剖面表明各元素含量在构造出露位置均有增加, 构造越有利, 矿化蚀变活动越强, Cu、Pb、Zn异常的强度也就越高; W含量明显增加, 这一特征与F1构造深部存在W矿体相关, 同时从左往右, W、Zn、Cu、Pb呈现异常分带性; 构造破碎带及其上盘形成的这种多元素组合异常对深部矿体具有很好的指示作用, 矿区具有较好的找矿前景。

双频激电测量高幅频率、高电阻率异常带与矿区黄铁矿化硅化构造蚀变带有很好的对应关系, 高幅频率、低电阻率异常带与矿区深部构造破碎带有很好的对应关系; 双频激电测量在矿区构造蚀变带及矿体上均可形成高幅频率异常。

EH-4电磁测深成果中低阻异常晕与矿区内F1构造的位置、形态、规模及产状较吻合。

综合地质-物化探综合找矿信息可知:土壤地球化学测量中元素含量偏高, 激电测量高幅频率、低电阻率异常以及EH-4电磁测深中低阻异常, 即地表具有Cu、Pb、Zn等元素异常晕且其深部物探测量具有高幅频率、低电阻率异常为矿区内地质 物化探综合找矿指示标志。

5 结论

在盐田桥矿区地质 物化探综合找矿研究中, 通过对矿区内地质、物化探等找矿信息的综合提取和研究, 针对各种找矿信息的特征, 使其得以相互验证、互取优势, 取得了以下认识:

1) 长寿— 衡阳— 观音阁深大断裂(F1)从矿区穿过, 控制着矿区内矿床的产出, 在走向上断裂带膨胀部位及垂向上断裂变缓地段是矿化富集位置。

2) 土壤地球化学测量结果表明, 矿区内各元素土壤地球化学异常严格受到F1的控制, 构造蚀变活动越强的地段Cu、Pb、Zn异常的强度也就越高; 出露于地表的构造越宽, 各元素异常峰值范围越宽; 矿化体埋深越浅, 各元素异常越表现为多峰形式。

3) 矿区内金属硫化物矿体与构造上下盘围岩相比, 具有明显的激电异常和电磁测深异常(EH-4), 一高(高幅频率)一低(低电阻率)是矿床内金属硫化物矿体间接找矿的物性前提, 且仅当富矿体规模较大或埋深较浅时可作为探测目标体。同时, 高幅频率、低电阻率也是寻找深部含矿构造的物探指示参数。

4) 矿区内物化探找矿方法的相互验证, 可以对区内异常进行全面客观的认识, 结合地质工程验证结果, 证明在该区开展地质 物化探综合找矿是行之有效的。

The authors have declared that no competing interests exist.

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