引用本文
付文祥, 尹秉喜, 杨文明. EH-4电磁成像系统在隐伏多金属矿勘查中的应用——以二人山—黄石坡沟多金属矿为例[J]. 物探与化探, 2015,39(3): 485-489.
FU Wen-Xiang, YIN Bing-Xi, YANG Wen-Ming. The application of the EH-4 electromagnetic imaging system in search for concealed polymetallic deposits:A case study of the Errenshan-Huangshipogou polymetallic deposit[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(3): 485-489.
Doi:10.11720/wtyht.2015.3.08  
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EH-4电磁成像系统在隐伏多金属矿勘查中的应用——以二人山—黄石坡沟多金属矿为例
付文祥, 尹秉喜, 杨文明
宁夏回族自治区地质调查院,宁夏 银川 750021

作者简介: 付文祥(1985-),男,硕士,工程师,宁夏回族自治区地质调查院技术员,主要从事地球物理勘探研究工作。

收稿日期: 2014-07-21
基金: 宁夏回族自治区地勘基金项目(2060499)
摘要

二人山—黄石坡沟多金属矿区矿体空间上受到东西向断裂构造破碎带控制,矿化蚀变发育,矿化体和围岩物性差异明显。综合矿区地质、地球化学、地球物理特征,进行了EH-4剖面测量工作,所得结果较好地反映了含矿破碎带垂向延伸及产状特征,达到间接找矿的目的。本次研究在化探方法确定找矿靶区后,利用物探技术指导工程验证,效果显著。

关键词: EH-4; 电阻率; 多金属矿; 地球化学异常; 卫宁北山
中图分类号:P631 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)03-0485-05
The application of the EH-4 electromagnetic imaging system in search for concealed polymetallic deposits:A case study of the Errenshan-Huangshipogou polymetallic deposit
FU Wen-Xiang, YIN Bing-Xi, YANG Wen-Ming
Ningxia Institute of Geological Survey, Yinchuan 750021, China
Abstract

The prospecting target of the Errenshan-Huangshipogou polymetallic ore deposit was delineated based on the characteristics of geological structure of the gold-silver metallogenic belt, geochemistry and geophysical characteristics revealed during the prospecting for polymetallic ore deposits in the Beishan Mountain of Weining. By using the EH-4 conductivity imaging system, the authors detected the vertical extension, attitude and characteristics of the ore-bearing fractured zone and, on such a basis, achieved fairly satisfactory ore prospecting results.

Keyword: EH-4; resistivity; polymetallic ore deposit; geochemical anomaly; Beishan Mountain of Weining

EH-4电磁成像系统设备轻便、效率高、指导找矿针对性强, 能直观地反映矿化异常在剖面上的形态、规模等, 可进行快速、立体、准确的隐伏矿定位预测, 是目前隐伏金属矿定位预测新的重要手段。

一般情况下, 金属矿体生成环境与构造、岩浆、热液侵入关系密切, 大多数金属矿体与赋矿围岩及侵入岩有明显的电阻率差异, 良导矿体一般呈低阻, 围岩和侵入岩体为高阻。卫宁北山二人山— 黄石坡沟多金属矿, 在空间上受到东西向断裂构造破碎带控制, 与沉积岩中的热卤水渗流溶滤作用有关, 矿化蚀变发育, 这些地质因素往往与围岩存在着明显的物性差异, 提供了良好的地球物理勘探前提。因此, 运用高分辨率EH-4电磁成像系统在该矿区进行勘查工作, 将物探成果与地质、化探资料紧密结合, 作出合理解释, 查明了本区矿体的赋存状态、空间展布, 矿化规律, 确定井位, 获得了较好的找矿效果。

1 EH-4电磁成像系统特点

近年来, 高分辨地球物理探测技术有了飞跃性的进展, 由GEOMETRICS和EMI公司联合开发生产的EH-4电磁观测系统是混场源电磁测深系统(可使用人工电磁场和天然电磁场两种场源), 属于CSAMT和MT的结合体, 可以采集到数十千赫兹的电磁信号, 有效探测深度适中, 主要用于勘查800~1 200 m范围内的地质问题。能同时接收和分析x, y两个方向的电场和磁场, 反演x-y电导率张量剖面, 利于判断二维构造特。数据处理主要沿用音频大地电磁测深的方法技术, 由测量的时间序列计算功率谱和阻抗, 既具有有源电磁法的稳定性, 又具有无源电磁法的节能和轻便, 可以克服常规的可控源电磁测深的各种场源效应, 可应用在地形比较复杂或环境比较恶劣的地区。分辨率较高, 从而对地下地质结构解析度较高, 可以较为精确地解析地下电性结构和地质构造以及探测矿体的三维形态、规模、产状变化和细部结构。该系统兼有测深和剖面研究的双重功能, 在工程领域成绩斐然。

2 工作区概况
2.1 工作区地质矿产概况

卫宁北山二人山— 黄石坡沟矿化带位于秦祁昆造山系北祁连造山带东段与阿拉善地(陆)块南缘、鄂尔多斯地块西缘交汇部位之北祁连造山带一侧, 也是我国西部东西向构造带(北祁连)与东部的近南北向构造(贺兰山)带转换交接部位, 具明显的活动性。区内出露古生界及新生界部分地层, 其中古生界地层有:泥盆系上统老君山组(D3l), ; 石炭系下统前黑山组(C1q), 臭牛沟组(C1c); 石炭系中统土坡组(C2t); 新生界地层为第四系全新统(Q4)。区内岩浆活动微弱, 仅见石英闪长玢岩脉侵入上泥盆统和下石炭统地层中, 沿近东西向构造破碎带或层间裂隙断续分布, 走向大致与构造破碎带一致。其他脉岩均为气成— 热液活动有关的重晶石脉, 菱铁矿脉、石英脉和方解石脉, 如图1所示。

图1 勘查区区域地质概况

工作区位于二人山背斜东南翼轴部附近, 主要构造为F18断裂及次一级构造, 该断裂为本区重要的导矿构造和容矿构造, 黄石坡沟的金、银、铅等多金属矿化及二人山的金、银、铅等多金属矿化均赋存于此断

层破碎带是研究区的主要控矿构造。断裂东起金场子, 向西延伸至二人山, 横贯全区, 总体走向近东西向, 倾向20° , 倾角84° , 地表延伸长约 4.5 km, 平面上整体看呈弧形, 断层破碎带宽10~250 m。断裂的北西为背斜轴部, 地层为泥盆系老君山组, 次级构造不发育; 东南侧为背斜东南翼, 地层为石炭系前黑山组、臭牛沟组、土坡组, 发育次级褶皱和断裂。破碎带中见有赤、褐铁矿化和高岭土化, 围岩蚀变有褐铁矿化、强烈泥化(蒙脱石化、高岭土化等)、硅化、绿泥石化等, 尤以规模很大的泥化带为特征。这些蚀变带具有明显的相对低阻特征, 非常有利于采用电法进行间接找矿。区内所有Au、Ag, As、Sb等多金属的矿(化)体及异常基本赋存在下石炭统中— 上泥盆统地层中, 上泥盆统— 中、下石炭统对成矿具有一定的控制作用, 还可能是矿源层, 成矿具多期性, 成矿热液温度为145~273 ℃, 含盐度高。根据前人资料, 初步认为金场子和黄石坡沟金银矿床属中— 低温热液型矿床。

2.2 工作区地球化学异常特征

卫宁北山地区1∶ 5万水系沉积物分析了Au、Ag、AS、Sb四个元素, 圈出多处组合异常(如图2所示), 主要有以下几组。

Fe、Co、Ni、Zn异常。本组元素在土坡组地层中有明显的富集趋势, 其异常明显与土坡组地层密切相关, 在构造与土坡组地层的叠合部位均出现了连续性好、浓集中心显著、异常形态与构造形态吻合很好的异常群。

Au, Ag、Pb组合异常。异常主要分布于卫宁北山地区金场子、黄石坡沟、二人山一带, 受断裂控制, 在黄石坡沟— 金场子形成了连续性好、规模大、强度大的异常。尤其是在金场子, 异常的东西延伸约1 km。

Ag、Pb、Au在F18断裂带具有明显的水平分带差异性, Ag、Pb元素的异常在二人山一带最强, 有自西向东逐渐减弱的趋势, 而Au的异常则是在金场子最强, 自东向西减弱。

Cu异常发育于泥盆系与石炭系、上石炭与下石炭的不整合面位置, 且异常强度大, 反映了热液活动规模大, 元素的富集对两不整合面的岩性、构造具有明显的选择性。

钻孔原生晕反映了自下至上热液活动从高温阶段至低温阶段的元素分带特征, As、Sb、Pb为典型的前晕指示元素, Fe、Co、Ni为典型的尾晕元素。

本区金、银、铅等的成矿作用与地层无明显关系, 断裂构造是本区成矿的重要因素, 热液活动对元素的活动性及迁移能力有着显著影响。

图2 工作区水系沉积物元素异常分布

2.3 工作区地球物理特征

表1给出了工作区的岩矿石电性参数。

表1 卫宁北山地区岩(矿)石电性参数

1990年的金场子— 二人山地区综合物探工作, 一共圈出13个异常, 其中分布在本次研究区内的一共有8个, 如图3所示, 分别编号为Dη -2、Dη -3、Dη -6、Dη -7、Dη -8、Dη -9、Dη -10、Dη -11。根据地质和物探资料的分析, 将异常划分为三类。

图3 勘查区物化探综合异常

Ⅰ 类异常:Dη -2、Dη -8, 属高阻中极化率异常。背景值一般为1%左右, 强度为1.5%~3%, 异常中心值一般大于200 Ω · m。分布在断裂带附近, 由黄铁矿化或多金属矿体引起, 是泥盆系范围内的破碎带引起的局部异常。

Ⅱ 类异常:Dη -6、Dη -9、Dη -10、Dη -11, 属于中、高阻极化率异常。异常下限在1.5%左右, 异常强度一般2%~4%, 中心值一般大于100 Ω · m。与断裂关系密切, 推断由黄铁矿化或多金属硫化物引起的可能性比较大, 是泥盆与石炭系间断裂破碎带中的异常。

Ⅲ 类异常:Dη -7, 属低阻高极化率异常。背景值大于1.5%, 一般强度大于3%, 最高达5%以上, 处于视电阻率小于100 Ω · m的背景值中。此类异常规模大, 由含炭质地层引起。

在这三类异常中, Ⅰ 、Ⅱ 类异常对寻找金及硫化物具有重要意义。

综上, 工作区岩石主要电性特征归纳为四类:① 高阻、低极化率, 主要有石英砂岩、灰岩、重晶石脉、赤铁矿, 是极化率正常场分布区; ②中阻、低极化率, 包括钙质粉砂岩、泥质粉砂岩、闪长玢岩、碎裂岩、褐铁矿; ③低阻、高极化率, 主要为炭质页岩和煤系地层, 是工作区大范围激电异常源; ④中阻、高极化率, 为各类金属矿化岩石、浸染状多金属矿, 是局部异常源, 也是寻找的目标体。

3 EH-4剖面工作
3.1 EH-4剖面布设及技术参数

为了了解异常体的深部特征, 在化探异常区布置了EH-4剖面工作。根据勘查目标体的分布情况, 本次数据采集天然电磁场, 频率范围为10~96 kHz, 工作点距20 m, 野外数据采集采用单点测深的方法。根据化探异常特征, 选择异常布置了EH-4剖面139线, 剖面长800 m如图3所示。

资料处理和解释:一是对野外数据进行相关系数、滤波系数的调整或对时间序列数据文件进行逐个挑选或剔除等重新处理, 尽量降低噪音, 突出有用异常; 另一个是在前述工作的基础上, 对最终处理后的结果文件进一步做定量解释及二维反演等处理, 并用Surfer、MapGis软件成图。

3.2 EH-4成果解译

在剖面300~550 m范围内有一楔式低阻异常带(图4), 推断该低阻带为近南北向压性断裂与近西向构造断裂交合部位形成的破碎带, 具有多金属矿成矿可能。后期在剖面320 m处布置钻孔ZK139-1进行验证, 在孔深550 m以内发现超过40 m的铅、锌、银、铜等多金属矿化段, 其中包括4~5层厚度不等的矿体, 厚度之大、品位之高在宁夏区内尚属首次, 是卫宁北山金属矿产勘查近年来的一个重大发现。前人在剖面450 、500、540 m处分别布置了ZK10、ZK1901和ZK11, 不同程度地发现了富含黄铁矿, 并伴有金、铅、锌等矿物的富集。

图4 二人山— 黄石坡沟异常139线EH-4电阻率反演断面及钻孔资料

4 结论

(1)通过对EH-4剖面数据处理及在地质基础上的地球物理数据解译, EH-4结果能直观地反映含矿破碎带垂向延伸及产状特征, 提高了隐伏矿体预测的准确性, 达到了间接找矿的目的。

(2)在隐伏金属矿勘查工作中, 通过前期物、化探工作确定靶区后, 再运用EH-4剖面测量确定含矿破碎带垂向延伸及产状特征, 并与其他物、化探成果相互印证, 对寻找隐伏多金属矿是比较好的模式。

(3)EH-4电磁成像系统无论在经济上, 还是在工作效率上都有非常明显的优势, 既可以提高工作效率, 又可以降低勘探成本, 值得应用推广。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 尹秉喜, 孟方, 杨勇. 物化探在二人山—黄石坡沟多金属矿寻找中的应用[J]. 物探与化探, 2012, 36(6): 898-901. [本文引用:1]
[2] 宋新华, 尹秉喜, 闫红, 等. 航磁资料在卫宁北山寻找多金属矿中的应用[J]. 物探与化探, 2010, 34(3): 289-293. [本文引用:1]
[3] 程建华, 尹秉喜, 杨勇. 双石垒子航磁异常查证中的重磁电综合解释[J]. 西北地质, 2010, 43(2): 163. [本文引用:1]
[4] 徐学义, 何世平, 王洪亮, 等. 中国西北部地质概论[M]. 北京: 科学出版社, 2008. [本文引用:1]
[5] 徐志刚, 陈毓川, 王登红, 等. 中国成矿区带划分方案[M]. 北京: 地质出版社, 2008. [本文引用:1]
[6] 张胜业, 潘玉玲. 应用地球物理学[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 2004. [本文引用:1]
[7] 李舟波, 孟令顺, 梅忠武. 资源综合地球物理勘查[M]. 北京: 地质出版社, 2004. [本文引用:1]
[8] 赵一鸣, 吴良士. 中国主要金属矿床成矿规律[M]. 北京: 地质出版社, 2004. [本文引用:1]
[9] 翟裕生, 彭润民, 向远川, 等. 区域成矿研究法[M]. 北京: 中国大地出版社, 2004. [本文引用:1]
[10] 刘乐寿, 刘任, 王天生. 大地电磁测深资料处理与解释[M]. 北京: 石油工业出版社, 1989. [本文引用:1]