调查评价区内出露地层由老到新分别为震旦系、寒武系、石炭系、二叠系、三叠系、白垩系(图1)。

图1

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	图1 工作区地层与主要构造

震旦系地层厚约150 m, 在本次工作范围内深度大于600 m。零星分布在该区的北东角, 出露灯影组, 其岩性为细晶白云岩、砂屑白云岩、藻层纹白云岩、硅质条带白云岩, 是区内铅锌矿含矿层位之一。

寒武系的牛蹄塘组(∈ ₁n)、明心寺组(∈ ₁m)和金顶山组(∈ ₁j)为一套碎屑岩, 厚约33~679 m。

清虚洞组(∈ ₁q)是本区的铅锌矿主要含矿层位, 与下伏金顶山组呈整合接触, 分为三段。第一段(∈ ₁q¹)主要为白云岩, 为区内的主要含矿层, 但那雍枝矿床仅南东角零星出露; 该段厚80~130 m。第二段(∈ ₁q²)分为两层, a层(∈ ₁q^2a)为一套中厚层纹状细晶白云岩, 间夹瘤状白云岩, 底部为一套厚约3 m的薄层砂泥质白云岩, 厚90~110 m; b层(∈ ₁q^2b)为一套中厚层纹状细晶白云岩, 局部见晶洞构造, 底部为一套厚约4 m的薄层砂泥质条带状细晶白云岩, 厚90~120 m。第三段(∈ ₁q³)为一套中厚层纹状细晶白云岩夹薄层细晶白云岩, 底部为一套厚约 6 m 的薄层砂泥质细晶白云岩, 厚140~160 m。

陡坡寺组(∈ ₂dp) , 岩性为薄层泥质白云岩、薄至中厚层白云质砂岩, 厚0~11 m; 娄山关群(∈ ol), 为灰色白云岩、硅质条带白云岩, 局部可见铅锌矿化, 厚0~193 m。

石炭系出露的地层有祥摆组(C₁x), 是一套粉砂质页岩、炭质页岩夹劣质煤, 厚0~20 m; 大埔组(C₁d)下部为泥质白云岩与黏土岩互层, 上部为厚层块状致密灰色白云岩, 厚24~106 m; 黄龙组(C₂h)为一套厚层生物屑灰岩, 厚0~51 m; 马平组(C₂m), 灰岩, 厚0~53 m。

二叠系主要有梁山组、栖霞组、茅口组、龙潭组。其中梁山组为黏土岩、砂岩及少量煤线; 栖霞组深灰、灰色中厚层泥晶灰岩夹页岩、硅质岩及黏土岩; 茅口组为浅灰色厚层块状生物灰岩; 龙潭组为黏土岩、砂岩、灰岩及少量煤线。

三叠系主要为大冶组, 其岩性为灰岩、泥灰岩、白云岩黏土岩。

白垩系为茅台组, 岩性为一套紫红色砾岩、黏土岩^[4]。

按照《贵州省区域地质志》的划分, 本区属扬子准地台西南缘黔北台隆遵义断拱与六盘水断陷分界线附近, 总体位于黔北台隆遵义断拱西段。区域西南角一隅划归六盘水断陷(亦称水城— 紫云裂陷槽)之威宁北西向构造变形区东部; 而其余部分划入遵义断拱之贵阳复杂构造变形区^[5]。

区内褶皱和断裂都比较发育, 构造线方向主要为北东向, 以发育一系列隔挡式褶皱和与褶皱轴近平行的走向断层为特征, 褶皱轴向和走向断层方位主要在30~40° 之间。

区域褶皱轴向以北东向为主, 形成以宽缓向斜和紧闭背斜相间平行排列的隔挡式褶皱组合型式。

五指山背斜:背斜轴由南西向北东经过砂锅寨— 白水大山— 五指山— 杜家桥, 区内长约15 km, 轴向北东40~50 ° , 核部出露震旦系和寒武系地层, 南东翼被北东向F₁断层破坏断失, 形态不完整, 北西翼主要由石炭系— 二叠系地层组成, 且被北东向F₂及次级断层所破坏。该背斜核部矿床、点众多, 是区内铅锌矿重要分布区 68。

区内断裂构造发育, 可分为北东向组、近东西向组和北西向组(见图1)。北东向组断层主要有F₁、F₂、F₃、F₄、F₇、F₉、F₁₀、F₂₇等, 除F₇外, 总体倾向北西, 倾角陡立, 一般65~78 ° , 主要表现为正断层, 破碎带一般宽20~50 m, 局部可达150余米, 具多期活动性质。该组断层旁侧常可见闪锌矿(化)体, 是区内控矿和导矿构造, 阻挡和限制北西向断层, 其中F₁、F₂断层为区内的主要导矿构造。初步认为F₁、F₂、F₆、F₇等北东、北东东断层对矿体的产出有一定控制作用。

近东西向组断层主要有F₆、F₇、F₈等, 分布于新麦— 屯背后一带, 倾向北, 倾角51~75 ° , F₆为逆断层, F₇和F₈为正断层。其中, F₆是区内重要的控矿断层之一, 那雍枝矿床的Ⅰ 矿体位于F₆断层的下盘。

北西向组断层是区内最为发育的一组断层, 一般倾向北东, 倾角70~80° , 为一组正断层, 构成一个向东南逐次下降的阶梯状断层组。是区内控矿断层之一^[7]。

本区铅锌矿主要分为赋存于清虚洞组的铅锌矿与赋存于灯影组中的铅锌矿。

赋存于清虚洞组的铅锌矿体主要在F₁、F₂断层之间, 前期工作共发现3层矿体。其中, 规模较大的矿体又集中分布于F₇逆断层下盘, 呈层状、似层状、透镜状产于三个矿(化)带中, 矿体连接对比标志主要是地层标志。含矿围岩为白云岩, 淡黄色、高梁色闪锌矿呈块状、浸染状分布, 矿石中见大量细粒黄铁矿。

3个矿体走向控制长200~400 m, 倾向控制长190~420 m, Zn含量在1.04%~3.37%。由于铅含量较低, 且分布无明显规律, 不构成独立工业矿体。矿体围岩、夹石均为白云石, 围岩蚀变主要见白云石化、黄铁矿化、硅化、黄铜矿化等, 并普遍见碎裂化现象。

灯影组铅锌矿成矿有两种类型, 即断裂构造矿床及断裂构造旁侧产出的层状、似层状矿床。断裂构造矿体产状与断层产状基本一致, 黑色及棕色闪锌矿呈星点状、脉状、团块状产出, 铅锌矿体沿断裂产出, 蚀变主要有:強硅化、弱的黄铁矿化。断裂构造旁侧产出的层状铅锌矿体赋存于震旦系灯影组白云岩中, 其产状与岩层产状基本一致, 矿体在含矿带中呈透镜状、似层状产出^{[9, 10]}。

系统采集测区内出露的各类矿石, 进行岩石物性测量, 电性参数测定结果统计见表1。

表1

表1

表1 评价区岩、矿石电性参数统计 地层 代号 岩(矿)性 标本数块 η /% ρ /(Ω · m) 备注 变化范围 算术平均值 变化范围 几何平均值 ∈ ol 白云岩 30 0.08~0.65 0.3 2506~17551 5512 实测 ∈ 1q3 白云岩 18 0.1~0.65 0.45 2808~14574 5023 实测 ∈ 1q2b 白云岩 16 0.2~0.61 0.39 2928~13525 6861 实测 ∈ 1q2b 砂泥质白云岩 12 0.2~0.81 0.51 2337~4545 3080 实测 ∈ 1q2a 白云岩 30 0.31~2.24 0.91 1084~8860 3544 实测 ∈ 1q2a 砂泥质白云岩 30 0.33~1.55 0.72 1782~6657 3000 实测 ∈ 1q1 白云岩 25 0.12~2.24 1.01 1660~10520 2759 实测 ∈ 1j 石英砂岩 30 0.06~0.84 0.33 1498~21943 4036 实测 断层角砾岩 11 0.16~1.74 0.72 1603~38270 3862 文献[11] 灰岩 4 0.22~1.00 0.57 16752~90687 55942 文献[11] 含黄铁矿闪锌矿石 15 3.0~42.59 17.25 255~10423 1645 文献[11] 不含黄铁矿闪锌矿石 9 0.98~2.44 1.43 4845~32133 12178 文献[11]

表1 评价区岩、矿石电性参数统计

对比矿石与围岩极化率及电阻率参数, 矿石与围岩有着明显的极化率与电阻率差异, 含黄铁矿闪锌矿石极化率是围岩极化率的10~30倍, 电阻率是围岩的1/4~1/2; 不含黄铁矿闪锌矿石极化率、电阻率与围岩没有明显差异。

根据本区赋存于清虚洞组的铅锌矿的矿体特征与埋深深度, 可以通过激发极化法来寻找激电异常, 从而确定铅锌矿体的分布情况。而对于本区埋深超过600 m的灯影组中发育的铅锌矿体的矿体分布特征, 与断裂构造有密切的关系, 可以通过断裂构造与围岩视电阻率之间的差异, 通过音频大地电磁法的视电阻率断面图, 圈出矿石可能赋存的有利部位, 为探矿工程的施工提供物探依据。

由于评价区东侧存在开采的铅锌矿区, 有一定的工业游散电流干扰的情况, 因此在评价区北东侧进行激电中梯扫面使用的仪器为抗干扰能力较强的国产WDJS-3型激电仪, 供电时间为8 s, 供电周期为32 s, 延时、积分为200 ms, 信号取数3次; 观测参数为一次场电位Δ U、电流I和视极化率η _s; 电源由10 kW发电机供以直流电, 供电电极为不锈钢电极, 测量电极为不极化电极。而在评价区南西侧没有铅锌矿开采区, 因此进行激电中梯扫面使用的仪器为野外操作比较轻便的继善高科研制的SQ-5双频激电仪, 使用的频率为4 Hz与4/13 Hz^{[12, 13]}。

测线的敷设从测区西部矿界边缘开始, 大致垂直于矿体走向, 方位130° , 网度为100 × 20 m。线距100 m, 由南西向北东排列, 点距20 m, 由北西向南东排列。工作比例尺为1∶ 10 000, 激电中梯扫面采用短导线工作方式, 在综合剖面观测时, AB=1 200 m, MN=40 m, 旁测线距≤ 1/5AB, 其余条件与测线观测时相同。

评价区共完成19 km²的激电扫面工作, 按视极化率2.5%的异常下限值圈定4个异常区, 编号为Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ , Ⅳ (图2)。推断Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ 为矿致异常, Ⅳ 为干扰异常, 其中Ⅰ 号异常范围最大, 走向长约3 km, 宽约1~3 km, 异常范围约7 km², 主要施工钻孔在该异常东部, 控制异常范围占异常区的1/3, 范围的中西部有待钻孔验证。本区有8个钻孔施工在Ⅰ 号异常区内, 全部见到含黄铁矿的闪锌矿体, 锌含量(w(Zn))一般为1%~8%, 平均3%, 厚度一般2~3 m, 个别达十余米。有2个钻孔施工在Ⅲ -①号异常内, w(Zn)为1%~2%。

图2

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	图2 评价区激电异常以及钻孔见矿情况

在激电扫面确定的异常下限2.5%以外的范围, 在地质成矿背景的指导下, 运用EH-4与激电三极测深相结合的方式进行了勘探工作。首先, 利用EH-4圈定了隐伏的断裂以及地层的电性分层, 本次EH-4的数据反演处理采用的是仪器自带的IMAGEM处理程序, 野外采集的时间序列在进行预处理后, 进行FFT变换, 获得电场和磁场的功率谱数据, 通过张量阻抗计算得到相应频率的视电阻率值, 并绘制频率— 视电阻率测深曲线; 然后, 进行一维BOSTICK反演, 得到不同深度的电阻率值; 再通过含黄铁矿闪锌矿的极化激发性质, 使用激电三极测深的方法, 圈出了闪锌矿体的顶底板埋深。

结合地质成矿背景, 在F₂断层与F₁₆断层的夹块间实施EH-4测深剖面, 长度400 m, 点距20 m。从其电阻率断面(图3a)上看出, 在埋深约260 m的位置出现一层状相对低阻体, 推测为金顶山组的泥质粉砂岩; 以此相对低阻体为标志层, 上覆为近200余米的相对高阻体, 推测为清虚洞组第一段及第二段的白云岩。在100~360号点位置, 深度约200 m的灰岩中, 有一条条带状相对低阻的裂隙带, 平面位置约在点号260号, 延伸与下浮的金顶山组, 产状向南倾斜, 产状约80° , 低阻异常的中心区域位于标高约1 370 m, 距离下伏的金顶山组的界线约80 m, 从地层上推测中心区域应位于清虚洞组一段与二段分界线处。

图3

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	图3 ZK1处的EH-4电阻率反演断面与激电三极测深视幅频率断面及推断解释成果

为了解此低阻异常体, 以260号为中心, 实施了十字剖面激电测深工作(图3b、c), 剖面长度分别为320 m与120 m, 点距分别为40 m和30 m。可以看出, 以2.5%为异常下限, 在图3b上, 出现一个椭圆状的高极化率异常体, 平面位置200~400号, 深度从25 m延伸至约地下300余米, 异常中心在地下约150 m; 图3c上, 高极化率异常体从240号延伸至330号, 异常中心的深度与原剖面方向的深度相符合, 亦在地下约150 m, 但异常体在此方向的延伸范围较原剖面方向有所收敛。

结合电阻率断面与视幅频率断面推测, 极化异常体位于F₂断层与F₁₆断层之间, 规模较大并已圈闭, 位于区内导矿断层F₂的北西盘即上盘, 地表出露地层为寒武系下统清虚洞组第二段a层(∈ ₁q^2a)的中厚层细晶白云岩, 为区内Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 含矿带的顶部地层, 沿断层F₂上下盘均见铅锌矿产出(图3d)。

实施ZK1发现, 施工至114 m处见铅锌矿工业体, 黄铁矿与铅锌矿共生产出, 铅锌矿厚度1.9 m, 平均含量达2.02%。

由于灯影组在该区埋深超过600 m, 而EH-4探测的视电阻率参数所反映的深度在600 m以上是可靠的, 因此对于灯影组方铅矿的探测在该矿区使用了V8多功能电法仪^{[14, 15]}, 对AMT原始数据处理采用凤凰地球物理有限公司提供的AMT SSMT-2000和MTedtor, 后期处理采用成都理工大学开发的MTsoft2D-2.3数据处理反演软件。由于剖面上地质构造复杂, 层电性不均匀而造成静位移现象较严重, 本次数据反演方法为根据原始数据结合地质构造剖面、相位剖面获取适合的一维模型, 然后对未经平移或滤波的数据进行带地形二维NLCG反演。灯影组方铅矿的产出与断裂有相关关系, 因此通过V8多功能电法仪做音频大地电磁测深所反映的视电阻率断面, 可以将灯影组中发育的构造勾画出来, 从而圈出灯影组方铅矿的有利成矿位置。通过这种物探方法, 确定了ZK4并进行了施工, 发现了两层不同的工业矿体(图4)。

图4

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	图4 ZK4处的音频大地电磁测深(V8)电阻率反演断面

从视电阻率断面上看, 从0~1 500 m, 地下岩石被分为3个电性层, 分别为高程1 200~1 500 m的相对高阻, 推测为下寒武系清虚洞组的白云岩, 800~1 200 m的相对低阻, 推测为下寒武系金顶山组、明心寺组、牛蹄塘组的碎屑岩以及震旦系灯影组的白云岩。从10号到15号点之间, 出现一个宽缓的相对低阻异常带, 向地下延伸900 m至震旦系灯影组的白云岩, 结合寒武系的清虚洞组矿体特征, 以及震旦系灯影组方铅矿成矿与断裂的相关关系, 建议钻孔施工在15号位置。 钻孔验证情况:施工至162 m处岩石从灰岩变为粉砂质泥岩, 施工至600 m处岩石从炭质泥岩变化为白云岩, 与物探推测的电性分层相一致。施工至82 m处闪锌矿呈侵染状分布, 偶见星点状闪锌矿。施工至683 m~762 m处, 铅灰色方铅矿呈五层矿体分布, 发育于破碎岩石裂隙中, 总厚度约6~7 m, 目估含量约3%^{[16, 17]}。