印尼桑加卢比铅锌矿区电磁异常特征及找矿方向
陈靖1,2,3,4, 王万银1,2,3, 温少光5, 郭文波4, 雷小鹏4, 魏晓航4
1.长安大学 重磁方法技术研究所,陕西 西安 710054
2.长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710054
3.长安大学 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室,陕西 西安 710054
4.西北有色地质勘查局物化探总队,陕西 西安 710068
5.桂林凯山矿业技术有限公司,广西 桂林 541000

作者简介: 陈靖(1984-),女,物探工程师,长安大学在读博士生,主要从事地球物理探测及数据处理方面的研究。E-mail:chenjing_0528@163.com

摘要

印度尼西亚桑加卢比铅锌矿位于南苏拉威西省,属于环太平洋火山岛弧,是近年来发现的以铅锌为主兼有铜银金等大型多金属优质矿床。以自然电位和激发极化法面积测量筛选浅表异常,以瞬变电磁法剖面测量对重点矿致异常的矿体产状和分布特征进行评价。矿区的自然电位异常和激发极化法异常主要分布在比罗罗、卢满戈和满德拉三处,异常整体呈条带状延伸,据此推测这些电法异常为隐伏的北西向缓倾板状矿体所致。同时,将该矿与日本黑矿型矿床进行对比,总结二者的相似性和差异性,提出桑加卢比铅锌矿既有黑矿型矿床的特点,又具备典型的线性构造矿化的特征,是黑矿型与构造控矿型相结合的综合型矿床。从电法异常特征、黑矿型矿床特征及构造特征三方面提出找矿建议,为该地区及周边地区同类型矿床找矿工作提供借鉴。

关键词: 桑加卢比铅锌矿; 自然电位法; 激发极化法; 瞬变电磁法; 黑矿型矿床
中图分类号:P631 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)06-1305-07
Electromagnetic anomaly characteristics and prospecting orientation in the Sangkaropi ore district,Indonisia
CHEN Jing1,2,3,4, WANG Wan-Yin1,2,3, WEN Shao-Guang5, GUO Wen-Bo4, LEI Xiao-Peng4, WEI Xiao-Hang4
1.Gravity&Magnetic Institute,Chang'an University,Xi'an 710054,China;
2.College of Geology Engineering and Geomatics,Chang'an University,Xi'an 710054,China;
3.Key Laboratory of Western China's Mineral Resources and Geological Engineering,Chang'an University,Xi'an 710054,China;
4.Geophysical and Geochemical Exploration Corporation,Bureau of Geological Exploration for Nonferrous Metals in Northwest China,Xi'an 710068,China;
5.Guilin Kaishan Mining technology Co.,Ltd,Guilin 541000,China
Abstract

The Sangkaropi ore district in South Sulawesi Province of Indonesia lies on the circum-Pacific volcanic island arc.It is one of the largest and high quality polymetallic deposits discovered in recent years, with mainly lead-zinc and occasionally copper-silver-gold resources.Firstly,the authors used spontaneous potential (SP) and induced polarization (IP) method to sieve superficial anomalies,and employed the transient electromagnetic section to evaluate the attitude and distribution of ore-related anomalies.The conclusion is that the major SP and IP anomalies lie at Bilolo,Rumanga and Medila and might be caused by concealed NW-trending gently-oblique tabular orebodies.Secondly,the authors compared the Sangkaropi deposit and the Kuroko-type deposit in Japan,and reached the conclusion that the Sangkaropi ore deposit was caused by Kuroko-type mineralization and geological structure,and hence has the characteristics of both Kuroko-type deposit and linear mineralization.Finally,the authors made a suggestion for prospecting on the basis of geophysical anomaly,Kuroko-type deposit characteristics and geological structure.The results obtained by the authors are helpful in the search for similar deposits in peripheral areas.

Keyword: Sangkaropi deposit; spontaneous potential method; induced polarization method; transient electromagnetic method; Kuroko-type deposit

桑加卢比矿区位于印尼苏拉威西岛的南苏拉威西省, 其构造环境属于环太平洋火山岩新生代火山岛弧, 地处亚洲板块东南缘多岛弧盆系, 赋藏丰富的与岩浆活动有关的铅锌铜银金等多金属矿产[1, 2, 3, 4]。从20世纪初到70年代, 先后有荷兰、日本及印度尼西亚等国的地质勘探者在此做过勘查工作, 但没有留下可查的、有价值的地质矿产记录成果。近些年来, 矿产勘探和开发得到越来越多的重视, 物探方法也随之发展。应用综合电法对桑加卢比矿区进行全面的地球物理勘探, 获取自然电位异常、激发极化法异常和瞬变电磁法异常, 结合地质资料查明三处较大规模矿体的分布及产状特征, 在此基础上提出下一步找矿方向。同时进一步研究矿区成矿特征, 总结了桑加卢比铅锌多金属矿在地理分布、矿化时期、矿物特性及地球物理特征方面与黑矿型矿床相似, 同时矿化带呈线性分布, 通过北东40° 的断裂薄弱地带, 因此提出该矿床是黑矿型矿床与构造控矿的综合型矿床, 为该地区及周边矿区的找矿工作提供借鉴。

1 矿区地质

桑加卢比矿区地层为一套西苏拉威西的复杂片麻岩, 上覆海底火山喷发形成的沉积成因的火山岩, 超基性岩为下伏基岩, 大量火山喷发和侵入作用始于中新世。如图1所示, 矿区在两条北东向泥页岩带之间呈北西向开口的半弧形矿带, 依次分布有泊泊然、比罗罗、卢满戈、满德拉、霸图马茹帕和彭邦茹六个矿床, 其中比罗罗、卢满戈、满德拉、霸图马茹帕四个矿大致以40° 方位呈线性分布。矿区构造以断裂为主, 西部霸图马茹帕一带北西、北东和南北(近南北)向断裂交错复杂, 沿断层破碎带可见铜、铅、锌矿化, 中部、东部构造简单, 以北西向断裂为主。

图1 桑加卢比矿区地质矿体分布概要

区内地表出露为一套以火山岩为主的各类岩石, 由老到新为花岗岩、角砾凝灰岩、英安岩、凝灰岩、火山碎屑与流纹熔岩、玄武岩泥岩、石灰岩和安山岩等, 其分布走向也呈半弧形状, 与矿带的分布基本一致。花岗岩分布于西部霸图马茹帕及其深部, 因其存在时间更早, 在各种岩石接触界面未产生变质效果, 角砾凝灰岩与凝灰岩主要分布在卢满戈和比罗罗地区, 其厚超过150 m, 与铜、铅、锌多金属矿关系密切。

经野外勘查, 工作区比罗罗段由大规模的沉积物及细密网状矿层组成, 局部为致密块状, 是含铜、金、富银的铅锌矿床, 自然银有时成片出现, 矿与围岩呈突变关系, 界线清楚; 卢满戈段为密网状矿化见以流纹岩中, 矿石矿物主要为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿和黄铁矿, 浅部坑道揭露, 矿脉间隔3~5 m, 密集部位达1 m, 矿脉宽10~80 cm, 一般上窄下宽, 反映了深部矿源丰富, 并有赋存大而富矿体的可能, 蚀变主要为强烈硅化、绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化, 矿体走向30° ~50° , 倾向北西, 倾角60° ~80° ; 满德拉段地表主要出现矿化蚀变, 范围较小。霸图马茹帕段紧邻工作区西南端, 位于泥岩和玄武岩下的地层中, 黑色的块状硫化物矿石由黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿和重晶石组成, 矿体走向长300 m, 延深140 m, 厚几厘米至几米不等, 已开采, 因此对找矿具有借鉴意义。上述特征在许多方面与日本黑矿型矿床相似。2 矿区地球物理特征通过野外岩石样本分析(表1), 研究区内典型岩矿石电阻率和充电率表现出明显差异:铅锌矿、泥页岩、角砾岩的电阻率较低, ρ 值平均在100 Ω · m以下, 矿化蚀变体、火山碎屑岩、火山凝灰岩、流纹岩、英安岩等电阻率较高, ρ 值在100~ 700 Ω · m之间, 平均值高于330 Ω · m; 而泥页岩、角砾岩、英安岩、流纹岩、火山凝灰岩和碎屑岩充电率M较低, 平均值在20‰ 以下, 铅锌矿、矿化蚀变体充电率较高, 平均值在50‰ 左右, 最大达到63.78‰ , 由此可见, 铅锌矿表现为显著的低阻、高充电率特征, 据此可将铅锌矿和围岩区分出来。

3 成果分析与解释推断

应用综合电法, 先利用自然电位法对全区扫面, 获得浅部自然电位异常, 结合地质条件和自然电位法特点筛选出近地表富矿异常; 再利用激发极化法对全区二次扫面, 对自然电位异常重点区加密布点, 获取中深部激电异常, 进一步推断和筛选浸染状矿体异常, 并评估矿体产状和分布特征; 最后采用瞬变电磁法对重点矿致异常区做剖面测量, 评价深部探矿远景。

表1 测区主要岩矿石电性参数测定结果统计

比罗罗— 卢满戈— 满德拉段, 测线方位320° , 最小网度50 m× 10 m。自然电位法采用电位测量, 激发极化法采用中梯装置, 仪器为IPR-12时域激电仪, 供电脉宽2 s, 选用M8时段的数据, 瞬变电磁法采用GDP32-Ⅱ 型综合电测站仪器观测, 装置采用100 m× 100 m重叠回线和定源大回线[5], 发射频率f取16 Hz, 按平均介质电阻率ρ 为200 Ω · m, 穿透深度按D=356 ρ/f估算, 探深可达1 000 m。

图2 桑加卢比矿区自电电位等值线平面

自然电位、激发极化异常的分布基本一致, 扫面成果如图2图3所示, 自然电位异常主要集中分布在比罗罗(610~640线)、卢满戈(560~510线)、满德拉(340~380线), 反映出浅部异常信息; 激发极化异常与自然电位异常对应良好, 在3处矿段的自然电位异常高值区都对应有激电异常等值线的密集区, 基本可反映出中、深部信息, 激电异常整体呈条带状向北东方向延伸, 在490线存在一个高值异常, 从自然电位成果图上可发现零散的高值点与之对应, 推测为深部隐伏矿体所致, 向东因地形无法完成510~550线测量, 但空白段东西两侧异常特征衔接良好, 整体呈条带状展布。

图3 桑加卢比矿区时间域激电中梯Ms等值线平面

3.1 比罗罗矿段异常解释

自然电位观测在比罗罗矿段获得编号①②③④四个高值异常(图2)。①号异常与已知致密块状铅锌铜矿体出露吻合, 自然银普遍可见, 附近峭壁也见有大片的铜兰氧化物。该块状矿与围岩的介面上电位跳跃达200~300 mV以上, 推断①号异常为块状矿体引起。②号异常在①号异常西端, 推测可能是①号异常体受构造作用后向北西错动所致, 亦为矿致异常。③④号异常呈北东走向分布, 埋深较浅。

激电在180~190和190~224点获得南北两个带状高充电率异常(图3), 分别与自电①②和③④号异常对应。在激电异常中心附近的630线开展瞬变电磁法探测, 根据地质背景及物探异常, 自电低值、激电高值异常揭示了矿体浅表露头位置在点位178和205处, 自电、激电在剖面同一点位处具有很好的对应关系, 异常曲线特征可推断出矿体倾向, 视电阻率断面图上推测矿体位于700 m附近, 其上下区域的等值线特征具有明显的差异, 推测为岩性接触界面, 推测出深部低阻带呈北西倾的两个平行层, 该两平行低阻层浅部与自电、激电异常的分布对应, 结合地质背景和已知矿体分布认为引起上述异常的异常源应是两层金属硫化物矿体(图4), 且有一定延伸。

图4 630线物探综合剖面

3.2 卢满戈矿段异常解释

自然电位观测在该段获得的异常分布在520~560线的140~200号测点间, 异常带东西长400 m, 南北宽600 m。自然电位高值异常自北西向南东依次编号为⑤⑥⑦⑧⑨号异常(图2)。这些异常分布在地形极端恶劣, 地面几乎无法通行的地段。在异常发育地段见有凝灰岩、泥岩、流纹岩等, 并伴有强硅化、绿泥石化、绢云母化、铜蓝、孔雀石化和大量的黄铁矿化等。其中⑤号异常北东50° 走向, 以-150 mV圈定长100 m以上, 宽30 m; ⑥号异常与⑤号异常相似, 其幅值更大, -200 mV的异常宽40 m, 最大幅值-303 mV, 地表为植被覆盖; ⑦⑧⑨号异常幅值和规模相对较小, 呈近南北走向; 上述异常处铜、铅、锌矿化蚀变明显。经野外勘查发现这一带密集布设了许多钻孔, 野外找到一些早年的钻孔地盘, 并在520线138点附近发现一个见矿坑道(坑口已坍塌)。初步推断这5个异常由出露地表的金属硫化物富矿体或矿化体引起。在这些自电异常的西南(500线以南), 激电获得一个向南西延伸长800 m, 向北西扩展宽300~400 m的宽缓的充电率异常, 异常东南侧和北部陡, 西北侧和南部缓, 判断异常体为向北西缓倾的板状体。通过495线瞬变电磁法剖面探测也获得深部的异常体为向西缓倾的板状体(图5)。

图5 495线物探综合剖面

综合上述认为:该矿段自然电位法异常和激发极化法异常反映了同一地质体, 其北东端出露地表, 形成富矿特点的自电异常, 该地质体向南西侧伏, 形成已探测到的激电异常。整个异常自550~420线长约1 300 m。

坑道揭露本区只有矿体才能引起异常, 坑道探到的铅锌矿脉密集, 有的部位每间隔1 m就有一条铅锌矿脉, 而且有的矿脉上窄下宽, 由此判断这一大异常为深部铅、锌、铜矿体引起。

4 矿床特征及找矿方向探讨
4.1 矿床特征讨论

桑加卢比铅锌矿具有一些日本黑矿型矿床的特点。日本黑矿型矿床是一种形成于日本中新世岛弧裂谷环境的海底喷发长英质火山岩、次火山岩及火山沉积岩中的层状多金属硫化物— 硫酸盐矿床, 与绿色凝灰岩带中的双峰式火山岩密切相关。矿物基本上没受变质作用的影响, 具有“ 双层结构” 特征, 上部为与地层整合的块状矿体, 下部为不整合的网脉状矿体(或矿化带), 垂直分带特征明显, 由上而下依次为含铁燧石带、重晶石矿带、黑矿矿带、黄铁矿带、石膏矿带、硅质矿带等。含矿岩系由下部酸性凝灰岩、流纹质熔岩和上部酸性凝灰角砾岩及白色流纹岩穹丘构成[6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]

对比发现两者的相似性:① 具有相似的地理分布及矿化年龄:桑加卢比铅锌矿的成矿年龄为中新世中期, 位于东南亚巽他造山带内绿色凝灰岩带附着的轻度酸的火山岩; 黑矿型矿床的矿化时间大致为渐新世— 中新世, 分布于岛弧裂谷盆地[14]绿色凝灰岩附着的酸性火山岩。② 这两种矿床的硫化矿物相似并且其致密网脉状类型与火山活动和流纹岩相关:在比罗罗、卢满戈、霸图马茹帕等地段, 可见大规模沉积物及细密网状矿层, 密网状矿化多见于流纹质火山岩中, 矿物主要为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿和黄铁矿, 分层明显, 上部富含铅锌, 下部富含铜; 而根据日本最典型黑矿之一的上向黑矿[8, 15], 近年来学者分析表明, 其硫化物块体产于白色流纹岩穹丘附近, 赋存于凝灰岩角砾岩上部, 具有下伏脉网状硅质岩与上覆块状硫化物矿体, 其块状硫化物矿体自上而下为富重晶石黑矿— 黑矿— 黄矿(或半黄矿)— 富铜黄铁矿。③ 均含有重晶石矿。重晶石是日本黑矿的产出矿物之一, 和闪锌矿、方铅矿共生组合, 而比罗罗、卢满戈、满德拉地区的矿化特征显示, 地表黑色块状硫化物矿石中普遍见有重晶石伴生。④ 具有相似的地球物理电性特征。对照本矿和川西呷村黑矿型银多金属矿床[16, 17, 18, 19], 矿石物性特征都表现出高极化率, 低电阻率的电性特点。另外据前人资料, 测区磁性反磁化强烈, 也与黑矿型矿床具有相似性。

除上述几点相似之处外两者也存在差异, 特别是围岩分布面积, 黑矿型矿床面积一般在几百平方千米, 而桑加卢比铅锌矿面积只有几十平方千米, 另外矿区未见到石膏矿出露, 而这是黑矿型矿床的重要矿物之一。

从矿区矿化特征来看, 含矿的流纹岩穹窿呈线性分布于研究区内霸图马茹帕、卢满戈和比罗罗地区, 通过北东40° 的断裂薄弱地带, 矿体一致向北西缓倾, 矿化作用多见于裂隙填充作用。除了早期已有构造外, 矿区还存在矿化后形成的断裂构造, 使原矿化带及异常在局部发生错动(图1、2)。综上可见, 桑加卢比铅锌矿既具有黑矿型矿床的特点, 同时其典型的线性矿化特征又与构造有关, 推测其为黑矿型矿床与断裂构造综合控矿成因。

4.2 找矿方向讨论

综合以上物探及地质信息, 对本矿区找矿方向提出以下建议:① 根据目标体低电阻率、高充电率的特征, 利用自电、激电、瞬变电磁法异常找矿。在比罗罗、卢满戈、满德拉地段共有9处自电异常, 分别在610~640线、560~510线、340~380线, 为致密富矿特征, 激电异常在中深部反映出与自电异常为同一地质体, 推测其为向北西缓倾的板状体, 在局部高异常区该推测得到瞬变电磁剖面的验证, 并推测出矿体层状分布的特征。② 根据黑矿型矿床“ 层控” 特点, 用地层找矿。硫化物矿体产于白色流纹岩穹丘附近, 沿着流纹岩(石英粗面岩)和凝灰岩的界面分布, 火山岩或火山碎屑岩经过强烈蚀变而呈绿色岩石(绿色凝灰岩、绿色熔岩、绿色片岩)的地方有利于找矿, 确定下盘流纹岩(石英安山岩)是控制矿化作用的场所。③ 受北东向断裂构造影响, 霸图马茹帕、卢满戈和比罗罗矿段的含矿流纹岩穹丘呈40° 方位角线性分布, 可沿此方向在深部布设钻探进行揭露。

5 结论

印尼桑加卢比铅锌矿是近年来发现的大型规模多金属优质矿床, 以铅锌为主兼有铜银金等多种贵金属, 储量可观。利用综合物探方法获得矿区电磁异常, 分析总结矿区三个矿段的矿体分布及产状特征, 并与日本黑矿型矿床进行特征对比, 总结出二者不仅在地理分布、矿化时期、矿物特性及地球物理特征方面具有相似性, 还在规模和矿化作用方面存在差异性, 进而推断其为黑矿型矿床与断裂构造综合控矿的地质成因。最后从物探异常、黑矿型矿床特征及构造三方面提出找矿方向建议, 为该地区及周边地区同类型矿床找矿工作提供参考。

The authors have declared that no competing interests exist.

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