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物探与化探, 2019, 43(2): 298-307 doi: 10.11720/wtyht.2019.1295

地质调查·资源勘查

航空时间域电磁法在澳大利亚新英格兰造山带铜多金属矿靶区优选与评价中的应用

徐明钻, 黄岩, 刘建生, 刘建东, 梁胜跃, 陈峰, 王军成

江苏省地质勘查技术院,江苏 南京 210049

The application of airborne time-domain electromagnetic method to the optimization and evaluation of copper and multi base-metals targets in New England Orogen, Australia

XU Ming-Zuan, HUANG Yan, LIU Jian-Sheng, LIU Jian-Dong, LIANG Sheng-Yue, CHEN Feng, WANG Jun-Cheng

Geological Exploration Technology Institute of Jiangsu Province, Nanjing 210049,China

责任编辑: 沈效群

收稿日期: 2018-08-9   修回日期: 2018-11-14   网络出版日期: 2019-04-20

基金资助: 国土资源部2012年国外矿产资源风险勘查专项资金项目.  201210A01000201

Received: 2018-08-9   Revised: 2018-11-14   Online: 2019-04-20

作者简介 About authors

徐明钻(1983-),男,博士,高级工程师,现主要从事境外矿产资源勘查工作。 。

摘要

澳大利亚新英格兰造山带构造演化历史复杂,已知铜多金属矿床(点)众多,成矿条件较为优越,是实现铜多金属矿找矿突破的有利区域。通过以航空时间域电磁法测量为核心的工作手段,以航电、磁异常为基础,以“类比—求同”为靶区优选评价指导思想,对新英格兰造山带某探矿权内开展铜多金属矿靶区优选和评价工作。在该地形条件复杂的工作区内,快速、科学有效圈定并优选出铜多金属矿找矿靶区共计9处,其中Ⅰ类找矿靶区3处,Ⅱ类找矿靶区5处,Ⅲ类找矿靶区1处,为在境内外类似工作条件的地区快速有效开展铜多金属矿找矿靶区优选和评价工作提供了参考案例。

关键词： 新英格兰造山带 ; 航空时间域电磁法 ; 铜多金属矿 ; 靶区优选与评价 ; VTEM Plus系统

Abstract

The New England Orogen(NEO)is located in East Australia. Due to the numerous copper polymetallic deposits or ore spots and the complicated evolution history of tectonic activity, NEO shows the high exploration potential for copper polymetallic minerals, even large-sized deposits. The airborne electronic anomalies were delineated by airborne time-domain electromagnetic method. Based on the aerial electronic anomalies and using a method called "Seeking Common" with the known copper polymetallic ore spots, the authors performed the optimization and evaluation of copper polymetallic minerals in an exploration license within quite difficult topographic conditions for ground exploration in NEO. Using the airborne time-domain electromagnetic method, the authors rapidly and effectively determined and optimized nine copper polymetallic exploration targets. Those targets were classified into three levels: Level Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ. Finally, and there were three, five and one targets for Level Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ respectively. In a word, the work completed in this paper is expected to provide a referable case for rapidly and effectively conducting optimization and evaluation of copper polymetallic minerals in some special areas within difficult topographies for ground exploration both in China and abroad.

Keywords： New England Orogen ; airborne time-domain electromagnetic method ; copper polymetallic minerals ; targets optimization and evaluation ; Versatile Time-Domain Electromagnetic Plus (VTEM Plus) System

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本文引用格式

徐明钻, 黄岩, 刘建生, 刘建东, 梁胜跃, 陈峰, 王军成. 航空时间域电磁法在澳大利亚新英格兰造山带铜多金属矿靶区优选与评价中的应用. 物探与化探[J], 2019, 43(2): 298-307 doi:10.11720/wtyht.2019.1295

XU Ming-Zuan, HUANG Yan, LIU Jian-Sheng, LIU Jian-Dong, LIANG Sheng-Yue, CHEN Feng, WANG Jun-Cheng. The application of airborne time-domain electromagnetic method to the optimization and evaluation of copper and multi base-metals targets in New England Orogen, Australia. Geophysical and Geochemical Exploration[J], 2019, 43(2): 298-307 doi:10.11720/wtyht.2019.1295

0 引言

新英格兰造山带(New England orogen)位于东澳造山带最东部,包括新南威尔士州大部分地区和昆士兰州南部Texas地块。从区域地质背景和地质构造演化特征来看[1],早泥盆—晚三叠纪的板块俯冲和构造抬升作用,形成了一套复杂的变质沉积岩地层,产生了不同成因类型的花岗岩,为地质成矿作用提供了丰富的物质来源;而多期次长时间的构造活动又产生了大量构造裂隙,为地质成矿提供了有利的容矿空间。另外,区内分布有几千个中古生代—新生代的金、铜多金属矿床(点),且大部分形成于大陆增生边缘,主要为海相、岩浆岩及变质热液矿床(点[2-7];此外,还有一部分矿床形成于晚期的风化作用、侵蚀作用及火山作用。总之,新英格兰造山带无疑将成新南威尔士州乃至澳大利亚境内金属矿产地质找矿工作寻求突破的有利成矿区域。本文工作区霍尔斯皮克(Halls Peak),位于新英格兰造山带南部,区内地形起伏大、切割剧烈、植被发育、自然环境艰苦,属交通基础落后、后勤补给困难的偏远地区,由于其特殊的景观条件限制了传统的地、物、化找矿方法的开展,找矿难度大,矿产勘查的工作程度普遍落后于其他地区。

航空时间域电磁法具有速度快、效率高,能在不同地形开展工作等特点,其发展和应用在国外发达国家已经十分成熟[8,9,10,11,12,13]。近年来,在国内该方法也逐步应用到铜多金属矿勘查中,取得了一定成果[14,15,16,17,18,19,20,21]。在国土资源部国外矿产资源风险勘查专项资金的支持下,2012~2013年,江苏省地质勘查技术院在澳大利亚新南威尔士州新英格兰造山带某探矿权区内开展了以1∶1万航空时间域电磁法为主的铜多金属矿靶区优选和选区评价工作,以工作区内典型矿点对应航电、磁异常为基础,以与已知矿点“类比—求同”的思路[22]作为靶区优选与评价的指导思想,最终圈定并优选评价铜多金属矿找矿靶区。希望以上工作可以为今后在境内外地形条件复杂的偏远地区开展类似找矿工作提供参考案例。

1 地质及地球物理概况

工作区位于澳大利亚新南威尔士州北部,在悉尼市NEE向380 km左右,阿米代尔(Armidale)市东南约87 km处。Chandler河从西南向东北贯穿工作区,河谷两岸地形切割起伏剧烈,植被发育,徒步难以穿越河谷,而矿床(点)主要分布于河谷东面的陡坡上,地形十分陡峭。另外,工作区位于Halls Peak自然保护区中,人烟稀少,后勤补给困难。工作区地层、构造、火山岩及已知矿点分布见图1。

图1

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图1   工作区地质概况

1—第四纪;2—古近纪玄武岩;3—古近纪砂岩、砾岩、泥岩;4—二叠纪页岩、杂砾岩;5—二叠纪砂泥岩 ;6—二叠纪页岩;7—二叠纪粉砂岩、页岩 ;8—二叠纪层状杂砂岩、粉砂岩 ;9—二叠纪层状泥岩、板岩 ;10—二叠纪层状泥岩、砂泥岩、砂岩、杂砂岩;11—石炭纪杂砂岩、砂页岩互层;12—凝灰质杂砂岩、副砾岩;13—凝灰质副砾岩;14—凝灰质砂砾岩;15—碳酸盐岩凝灰质砂岩、页岩;16—流纹状英安质凝灰岩;17—气孔状绿泥石化英安质 -安山质凝灰岩;18—流纹状凝灰岩、次安山岩、流纹岩;19—流纹状凝灰岩,含碎石;20—VTEM工作区;21—已知矿点;22—推测断层;23—实测断层;24—水系

Fig.1   Geological conditions of working area

1—Quaternary;2—Paleogene basalt;3—Paleogene bandstone, conglomerate & mudstone;4—Permian shale & conglomerate; 5— Permian sand-mudstone; 6— Permian shale; 7— Permian siltstone & shale; 8—Permian lamellar conglomerate & siltstone; 9—Permian lamellar mudstine & slate; 10—perimian lamellar mudstone, sand-mudstone, sandstone & conglomerate;11—carboniferous conglomerate & sandstone-shale;12—tuffaceous conglomerate & paraconglomerate;13—tuffaceous paraconglomerate;14—tuffaceous sandstone-conglomerate;15—carbonatized tuffaceous sandstone & shale;16—welded dacitic tuff;17—fumarolic dacitic-andesitic tuff;18—welded tuff, paraandesite & rhyolite;19—welded tuff with rubble; 20—VTEM working area;21—known mineralized occurrence;22—inferred fault;23—measured fault;24—stream


1.1 地层及火山岩

Halls Peak火山岩厚度大约1 000 m,为长英质(主要为流纹岩,少量英安岩和安山岩)火山作用的产物,中 -高钾钙碱性,具有霏细结构、弱斑状结构和少量的流动条带结构的特征,其中黑色/灰色黄铁矿化页岩为区内铜多金属矿赋矿的主要围岩[23]。Degeling等[24]通过已有地球化学资料,认为霍尔斯皮克火山岩产出构造环境可能为大洋岛弧 -薄陆壳至陆源弧。

1.2 构造

三个近似平行的NE向断层(Mickey Mouse断层、Gibsons断层和Khans Creek断层)将该地区从北至南依次分成4个块体:Long Point块体、Halls Peak块体、Gibsons块体和Khans Creek块体(见图1)。NE向断层主要特点包括强烈的破碎、压碎劈理发育及热液蚀变。有专家指出[25],区内NE向断层可能为铜多金属矿成矿提供有利通道。

1.3 已知矿点

工作区内发现6处已知铜多金属矿点,包括Gibsons、Khans Creek、Faints-Firefly、Keys、Mickey Mouse和Sunnyside等(见图1)。其主要地质特征是:①以NE和NW向构造为主导,NE和NW向构造为含矿构造;②存在两种类型的矿化作用,层状和剪切控制的块状硫化物,层状矿体走向NE,剪切控制的矿体走向NW;③区内火山岩发育,以钙碱性为主,有流纹质火山碎屑岩、英安岩、安山岩和杂砾岩等,主要形成于海底环境;④矿石主要为硫化物型,多赋存在黑色页岩中;⑤矿石结构以细粒结构为主;⑥矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等;⑦围岩蚀变主要为硅化、黄铁矿化、碳酸盐化、石英绢云母化和绿泥石化。

1.4 地球物理特征

表1显示了工作区内火山岩和矿石的电、磁性特征参数,从中可见,相比较于其他岩(矿)石,玄武岩的感应磁化强度和剩余磁化强度最强,呈现出强磁、高阻和高极化率特征,在Long Point地区呈大面积产出(见图1)。与之相反,空间位置上与已知矿点有关联的英安质-安山质凝灰岩以及流纹状凝灰岩,表现出弱磁性、低阻、低极化等特征。与玄武岩相比,铅锌矿石呈现较弱磁性,但极化率和电阻率较高。

Table 1   Geophysical characteristics of rocks and minerals from working area

岩石名称感应磁化强度/(4π×10-6 SI)剩余磁化强度/(10-3 A·m-1)极化率/%电阻率/(Ω·m)
变化
范围		几何
平均值		变化
范围		几何
平均值		变化
范围		几何
平均值		变化
范围		几何
平均值
玄武岩713.91~1437.79972.624.10~10.155.452.60~52.627.6012042~2313513728
铅锌矿石11.96~677.7062.320~0.290.025.10~8.706.935354~4341712212
流纹状凝灰岩1.50~22.465.81——0.60~0.800.70392~526454
英安质 安山凝灰岩 2.01~1070.46122.190.01~3.740.32—2.10—533

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2 技术方法

2.1 测量系统

本次航空时间域电磁测量系统为加拿大Geotech Ltd公司研发的最新一代VTEMplus系统,于2010年底研制成功。相比较于其他系统,该系统主要优点如下:①高信噪比,可以提高有效探测深度,可以有效反映地下500 m深度以内的良导体的存在;②发射-接收线圈同轴共面的设置,可以提供对称的电磁异常曲线以支持对板状良导体的近似解释;③低噪的接收线圈以及同轴共面的发射线圈的设置可以为后期三维解释奠定基础;④低频率(标准为30 Hz或25 Hz)可以使得穿透深度更大;⑤较宽的供电时间(7.36 ms)以及更强的感应电磁场(B-field,以下称为B场)能更容易探测到良导体;⑥悬挂直升飞机下,易于野外操作。具体参数见表2和图2。

表2   发射线圈和接收线圈工作参数

Table 2  Working parameters of transmitting loop and receiver

发射
线圈		发射线圈直径:26 m 面积×匝数:2 123 m2
匝数:4 基本频率:25 Hz 电流峰值:190 A
供电时间:7.36 ms 波形:梯形
偶极距峰值:403 506 nIA 离地高度:70 m
接收
线圈		接收线圈直径:1.2 m 面积×匝数:113.04 m2
匝数:100

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图2

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图2   VTEMPlus系统构成

Fig.2   Constitution of VTEMPlus System


2.2 数据采集

野外飞行测量时,测线SN向,电磁测量系统每0.1 s测量一次,GPS和高度计每0.2 s采集数据一次。在进行电磁数据采集时,当发射脉冲停止后0.078~11.458 ms之间从第13道~第48道共计35道测量B场。

为了尽量降低飞行高度并准确反映地下良导体的物探信息,飞行时沿地形起伏飞行,飞行平均离地高度70 m(电磁发射线圈离地高度)。其中测线方向为正SN向,线距100 m,测线99条,测线长度1 120 km;切割线方向为正EW向,线距1 000 m,测线15条,测线长度111 km;总测线公里数为1 231 km。

2.3 数据质量控制及处理

数据质量控制的措施主要包括:B场和dB/dt数据的噪声水平监控、磁场日变改正、偏航、离地高度控制等,其中,B场和dB/dt数据的噪声分别为<0.005 fT/(A·m2)和<0.002 pV/(A·m4)。

参考Prikhodko[26]的方法,利用移动窗口的方法来计算B和dB/dt场的电磁衰减时间常数(Tau)。参考MaxwellTM模型[27]进行视电阻率深度成像(resistivity depth imaging,RDI)和电导率深度成像(conductivity depth imaging,CDI),由于国内现阶段CDI和RDI成像解释技术与国外尚有差距[28,29,30],本文对应CDI和RDI成像的反演计算由 Southern Geoscience Consultants公司[31]协助完成。依据上述结果圈定航磁、航电异常,为下一步靶区优选和评价奠定基础。

3 航电、磁异常场特征分析及异常圈定

由图3可见,区内磁场由EN—WS呈逐渐升高的特征,北东角磁场值最低,东南侧最高,宏观上分别与图1中东北侧为微—无磁性早二叠世浅变质的粉砂岩、砂岩、杂砂岩系及南侧为中—弱磁性二叠纪流纹-安山质火山岩系分布相对应,但东南侧出露微—无磁性石炭纪杂砂岩、泥岩等沉积岩系,显然与磁场特征不符,推测与其下隐伏Halls Peak火山岩有关,同理推测叠加在北西部低磁场的两处NEE、NE向高磁异常带(Long Point地段)极有可能与下伏的磁性玄武岩有关。

图3

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图3   工作区总磁场化极平面

Fig.3   Total Magnetic Polarization Plan for Working Area


由图4可知,区内电磁响应可以分为高值和低值带,其中低背景值带主要分布在工作区的中北部和南部局部地段,主要对应图1中二叠纪和石炭纪的泥岩、砂岩、杂砂岩、页岩等的地层。

图4

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图4   工作区dB/dt时间衰减常数(Tau)等值线平面

Fig.4   Time decay constan of dB/dt (Tau) contour of working area


区内电磁响应高值带主要有三处:一处分布在工作区西北角的近SN高值带,可能与下伏古近纪玄武岩有关;另一处沿Chandler河谷两岸分布的NNE向团块状高值带,其范围覆盖了Keys、Mickey Mouse、Faints-Firefly、Sunnyside以及Gibsons等已知铜多金属矿点,下伏岩性主要为Halls Peak火山岩;第三处是工作区东部和东南角的近NE向条带状高值带,其空间分布可能受Gibsons和Khans Creek断层控制,范围包括了南部的Khans Creek矿点,对应的岩性主要为石炭纪的杂砂岩、页岩以及Halls Peak火山岩。

以上述区内航电、磁场整体分布特征为基础,分别圈定区内航电、磁异常,其中航电异常以第20、25、30、35道的dB/dt数据为基础加以圈定,共圈定航电异常16处,编号为:HPVA_1~HPVA_16;圈定航磁异常9处,编号为:HP_MAG_ANOM01~HP_MAG_ANOM09。此后,笔者对上述异常开展初步检查工作,发现HPVA_11~HPVA_14和HPVA_16等5处航电异常以及HP_MAG_ANOM04、07等2处航磁异常系由圈闭的铁丝网及铁质牛圈等引起,因此对上述航电、航磁异常加以排除。

4 异常研究及靶区优选评价

本文靶区优选评价基本思路是:以典型Sunny-side铜多金属矿点为出发点,系统总结其对应的有效成矿预测要素,然后以典型矿点形成的航磁、电异常为基础,以“类比-求同”为靶区优选评价的指导思路,从中筛选出与典型矿床特征类似的异常作为找矿靶区,并对找矿靶区开展优选工作。

4.1 典型航电异常的研究

测线L10450(位置见图4)横穿HPAV_2异常中心和Sunnyside矿点最北段的古采坑。综合分析该测线的原始测量数据,制作对应的log dB/dt、 不同道感应电磁场(B)的强度、RDI和CDI剖面图(图5),HPAV_2异常和Sunnyside矿点位置见图6。

HPVA_2异常中心对应的第25、30、35道异常呈NE向沿Mickey Mouse断层分布,第20道异常呈NW向展布。第20、25、30、35道异常叠合部位基本覆盖了Sunnyside矿点已知的3处古采坑,异常叠合部位出露的岩性主要为Halls Peak火山岩中的流纹状英安质凝灰岩和凝灰质砂砾岩以及二叠纪的沉积地层。

从图5中可知,HPVA_2异常中心和Sunnyside北端古采坑位置对于的早、中期道(第13~25、25~37道)B场强度明显要高于晚期道(第37~48道),并且在上述2个早期道B场曲线上,上述2处位置的B场强度呈双峰出现。在图5b中,HPVA_2异常中心对应的第13道B场强度>0.4 pV·ms/(A·m4),而Sunnyside北端古采坑对应第13道B场强度大约为0.28 pV·ms/(A·m4)。图5d表明,与L10450测线中其他地段相比,上述2处位置的晚期道B场强度变化不明显,表明该地质体导电性相对较好。

从RDI和CDI反演曲线(图5e、f)来看, Sunnyside北端古采坑地下有2处良导体,其核心部位埋深约为110 m和410 m,对应的电导率对数极值大于2.4;而两处良导体对应的电阻率为50~100 Ω·m,相对于本测线其他地段呈现出低值特征。上述反演显示的浅部良导体埋深与N.N. Dennis[23]对Sunnyside矿体延深深度的预测基本一致。由此可见,VTEM航电异常综合剖面反演结果基本与已知矿点矿体延深情况类似,均为Sunnyside矿体的反映。据此可以认为,VTEM测量结果所圈定的航电异常亦能有效指示工作区内潜在类似的铜多金属矿化。

图5

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图5   测线L10450综合剖面

a—dB/dt对数曲线(第13~48道);b—感应磁场(B场)强度曲线(第13~25道) ;c—感应磁场(B场)强度曲线(第25~37道);d—感应磁场(B场)强度曲线(第37~48道);e—视电阻率深度成像(RDI) ;f—电导率深度成像

Fig.5   Comprehensive profiles of testing line L10450

a—Log dB/dt curve;b—strength of B field (channel 13~25);c—strength of B field (channel 25~37);d—strength of B field (channel 37~48);e—RDI of apparent resistivity;f—CDI of conductivity


4.2 靶区优选评价

综合分析工作区地质环境、典型矿点地质特征、物探异常特征等,总结出本次靶区优选评价的预测要素,见表3。根据表3中各预测要素,重点分析各个航电异常自身结构特征、异常对应的地质背景、矿化蚀变特征、控矿条件、与已知矿点的关系等,参考前人[32]提出的找矿靶区分级标准,总结出本次工作铜多金属矿找矿靶区共计9处,其中Ⅰ类找矿靶区3处(HPVA_2、3、4),Ⅱ类找矿靶区5处(HPVA_1、5、6、7、8),Ⅲ类找矿靶区1处(HPVA_10)。各类找矿靶区及对应的航电、磁异常分布详见图6。

图中HPVA_2、3、4等三处异常,其异常产出早、晚期道异常形状、空间叠合关系较好,从核心到外围,依次为第35、30、25、20道异常;另外,此3处异常基本圈闭或者紧邻已知矿点位置,异常产出Halls Peak火山岩;其次,该3处异常沿区内主要控矿构造产出。据此,将其划分为Ⅰ类找矿靶区。

相对于Ⅰ类找矿靶区,优选出的5处Ⅱ类找矿靶区的早、晚期道异常空间叠合关系相对较差,并且该5处找矿靶区与已知矿点距离相对较远,因此,将HPVA_1、5、6、7、8等5处异常划分为Ⅱ类。

另外,HPVA_10产出位置与Long Point地段的古近纪玄武岩(见图1)盖层吻合,单从HPVA_10自身异常结构来看,早期和晚期道异常空间叠合关系较好,晚期道异常位于核心部位,早期道异常则分布其外围,且CDI和RDI反演结果[32]显示其深部亦有可能存在大范围的良导体,但综合考虑到新近纪玄武岩盖层对深部可能存在有效良导体感应磁场信号的影响和干扰,笔者认为该异常虽有一定找矿希望,但值得进一步研究,因此,本次工作将其归为Ⅲ类找矿靶区。

Table 3   Predicting factors for copper and multi-metals minerals targeting optimization and assessment

预测要素描述内容预测要
素分类
地质
环境		成矿区带新英格兰后造山期岩浆成矿带重要
地层二叠纪的页岩、粉砂岩、杂砂岩,且伴有凝灰质火山岩必要
火山岩晚二叠世到早三叠世(印支期)凝灰质火山岩、安山岩、流纹岩等重要
成矿时代晚二叠世到早三叠世重要
成矿环境重要的成矿环境为海相沉积岩成岩阶段,特别是多次火山活动之间的相对平稳时期必要
构造背景矿床受NE向同生断裂,或其次级断裂(NW—NNE为主)控制,断裂为其含矿热液运移的主要通道必要
矿点
地质
特征		矿物组合黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿及方铅矿为主,可见少量黄铜矿重要
矿石结构构造块状为主,其次为浸染状和网脉状次要
热液蚀变硅化、绿泥石 绿帘石化、绢云母化、千枚岩化等,部分地区还发育黄铁矿化、碳酸盐化 重要
控矿条件晚二叠世到早三叠世含矿热液从构造通道上涌与海水混合成矿。控矿条件主要有NE向同生断裂及其次级断裂和海相沉积岩成岩作用必要
物探
异常
特征		航磁有异常分布表明有岩浆热液活动次要
航电早期道(第20、25道)和晚期道(第30、35道)航电异常位置吻合较好,且异常中心多为晚期道异常,外围则为早期道异常;总体来看,航电异常与已知矿或矿化点空间分布位置较为吻合必要

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图6

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图6   工作区铜多金属矿靶区优选和评价成果

1—第四纪;2—古近系玄武岩;3—古近系砂岩、砾岩、泥岩;4—二叠系页岩、杂砾岩;5—二叠系砂泥岩 ;6—二叠系页岩;7—二叠系粉砂岩、页岩;8—二叠系层状杂砂岩、粉砂岩;9—二叠系层状泥岩、板岩;10—二叠系层状泥岩、砂泥岩、砂岩、杂砂岩;11—石炭系杂砂岩、砂页岩互层;12—凝灰质杂砂岩、副砾岩;13—凝灰质副砾岩;14—凝灰质砂砾岩;15—碳酸盐化凝灰质砂岩、页岩;16—流纹状英安质凝灰岩;17—气孔状绿泥石化英安质-安山质凝灰岩;18—流纹状凝灰岩、次安山岩、流纹岩;19—流纹状凝灰岩,含碎石;20—VTEM工作区;21—已知矿点;22—推测断层;23—实测断层;24—航电异常编号;25—第20道航电异常(dB/dt);26—第25道航电异常(dB/dt);27—第30道航电异常(dB/dt);28—第35道航电异常;29—航磁异常编号; 30—找矿靶区; 31—水系

Fig.6   Final map of copper multi-metals minerals targeting assessment and optimization in working area

1—Quaternary;2—Paleogene basalt;3—Paleogene sandstone, conglomerate & mudstone;4—Permian shale & conglomerate; 5—Permian sand-mudstone; 6—Permian shale; 7—Permian siltstone & shale; 8—Permian lamellar conglomerate & siltstone; 9—Permian lamellar mudstine & slate; 10—Perimian lamellar mudstone, sand-mudstone, sandstone & conglomerate;11—carboniferous conglomerate & sandstone-shale;12—tuffaceous conglomerate & paraconglomerate;13—tuffaceous paraconglomerate;14—tuffaceous sandstone-conglomerate;15—carbonatized tuffaceous sandstone & shale;16—welded dacitic tuff;17—fumarolic dacitic-andesitic tuff;18—welded tuff, paraandesite & rhyolite;19—welded tuff with rubble; 20—VTEM working area;21—known mineralized occurrence;22—inferred fault;23— measured fault;24—numbers of electronic anomalies;25— channel 20 electronic anomalies (dB/dt);26—channel 25 electronic anomalies (dB/dt);27—channel 30 electronic anomalies (dB/dt);28—channel 35 electronic anomalies (dB/dt);29—numbers of magnetic anomalies; 30—metallogenic targets; 31—stream


5 结语

通过以航空时间域电磁测量为核心手段,以与已知矿点“类比—求同”的思路作为工作区铜多金属矿找矿靶区优选评价的指导思想,实现了在地形条件复杂、后勤补给困难、工作条件艰苦的境外偏远地区,快速有效地进行完成扫面工作,并科学高效地圈定优选找矿靶区。

与国内以政府为主导的地质找矿工作不同,境外多以商业性地质找矿为主,由于矿权的时效性、投资方快速见矿的要求、工作区地形条件的限制、安全方面的要求等,导致其找矿不能像国内一样按照工作比例尺由小及大在面上逐次展开,而着重强调点上进行突破。因此,本文工作所采用的“飞行—靶区优选”的找矿思路,一方面能满足商业资本快速见矿和矿权有效的维护的需求,另外一方面,与以传统“地、物、化、遥”为手段的靶区优选和评价工作相比,基本能科学有效地实现在一年内完成“扫面、靶区优选”甚至“见矿”工作,也为在我国地形条件复杂的地区,快速有效实现铜多金属矿靶区优选和评价工作提供可供参考的案例。

The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

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新英格兰造山带为东澳地区重要的矿产省之一,具有良好的金属矿产成矿潜力.文章在总结新英格 兰造山带区域地质背景、构造演化特征及区域矿产分布特征的基础上,初步探讨了在澳洲流行的金矿成矿模式的理论构成,总结了其基本找矿思路,并据此举例分析 了找矿方法技术的进展.希望借此能在某种程度上拓广国内地质找矿人员的思路,为国内地质队伍在澳洲或者国内实现类似矿产找矿突破提供有益的借鉴.

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The northwestern corner of New South Wales consists of the paratectonic Late Proterozoic to Early Cambrian Adelaide Fold Belt and older rocks, which represent basement inliers in this fold belt. The rest of the state is built by the composite Late Proterozoic to Triassic Tasman Fold Belt System or Tasmanides. In New South Wales the Tasman Fold Belt System includes three fold belts: (1) the Late Proterozoic to Early Palaeozoic Kanmantoo Fold Belt; (2) the Early to Middle Palaeozoic Lachlan Fold Belt; and (3) the Early Palaeozoic to Triassic New England Fold Belt. The Late Palaeozoic to Triassic Sydney—Bowen Basin represents the foredeep of the New England Fold Belt. The Tasmanides developed in an active plate margin setting through the interaction of East Gondwanaland with the Ur-(Precambrian) and Palaeo-Pacific plates. The Tasmanides are characterized by a polyphase terrane accretion history: during the Late Proterozoic to Triassic the Tasmanides experienced three major episodes of terrane dispersal (Late Proterozoic—Cambrian, Silurian—Devonian, and Late Carboniferous—Permian) and six terrane accretionary events (Cambrian—Ordovician, Late Ordovician—Early Silurian, Middle Devonian, Carboniferous, Middle-Late Permian, and Triassic). The individual fold belts resulted from one or more accretionary events. The Kanmantoo Fold Belt has a very restricted range of mineralization and is characterized by stratabound copper deposits, whereas the Lachlan and New England Fold Belts have a great variety of metallogenic environments associated with both accretionary and dispersive tectonic episodes. The earliest deposits in the Lachlan Fold Belt are stratabound Cu and Mn deposits of Cambro-Ordovician age. In the Ordovician Cu deposits were formed in a volcanic are. In the Silurian porphyry CuAu deposits were formed during the late stages of development of the same volcanic are. Post-accretionary porphyry CuAu deposits were emplaced in the Early Devonian on the sites of the accreted volcanic arc. In the Middle to Late Silurian and Early Devonian a large number of base metal deposits originated as a result of rifting and felsic volcanism. In the Silurian and Early Devonian numerous SnW, Mo and base metal—Au granitoid related deposits were formed. A younger group of MoW and Sn deposits resulted from Early—Middle Carboniferous granitic plutonism in the eastern part of the Lachlan Fold Belt. In the Middle Devonian epithermal Au was associated with rifting and bimodal volcanism in the extreme eastern part of the Lachlan Fold Belt. In the New England Fold Belt pre-accretionary deposits comprise stratabound Cu and Mn deposits (pre-Early Devonian): stratabound Cu and Mn and ?exhalite Au deposits (Late Devonian to Early Carboniferous); and stratabound Cu, exhalite Au, and quartz—magnetite (?Late Carboniferous). S-type magmatism in the Late Carboniferous—Early Permian was responsible for vein Sn and possibly AuAsAgSb deposits. Volcanogenic base metals, when compared with the Lachlan Fold Belt, are only poorly represented, and were formed in the Early Permian. The metallogenesis of the New England Fold Belt is dominated by granitoid-related mineralization of Middle Permian to Triassic age, including SnW, MoW, and AuAgAs Sb deposits. Also in the Middle Permian epithermal AuAg mineralization was developed. During the above period of post-orogenic magmatism sizeable metahydrothermal SbAu(W) and Au deposits were emplaced in major fracture and shear zones in central and eastern New England. The occurrence of antimony provides an additional distinguishing factor between the New England and Lachlan Fold Belts. In the New England Fold Belt antimony deposits are abundant whereas they are rare in the Lachlan Fold Belt. This may suggest fundamental crustal differences.

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Epithermal gold deposits are highly variable in form, ranging from thin quartz veins to large disseminated deposits, and are located in a variety of geological environments. Consequently, they exhibit a wide range of geophysical signatures. Hydrothermal alteration accompanying these deposits causes pronounced changes in the physical properties of the rocks. Magnetic susceptibility and remanence decrease; the potassium content commonly increases causing an increase in radioactivity; the electrical resistivity changes by up to two orders of magnitude; and the density increases or decreases depending on the nature of the host rock and alteration processes. Airborne magnetic surveys are effective in delineating major structures which may control the locations of epithermal gold deposits, and also in detecting magnetic lows or lat zones resulting from the destruction of magnetite by hydrothermal alteration. Radiometric surveys may detect potassium enrichment accompanying this alteration. Filtering and image-processing techniques are particularly useful in enhancing magnetic and radiometric data to reveal subtle structures and alteration systems. Ground geophysical techniques can play an important in defining drill targets. Well controlled gravity surveys may assist in the delineation of major structures, basement highs and alteration zones. Buried conductive alteration systems can be defined by resistivity, electromagnetic and magnetotelluric methods. Resistive gold-bearing silicified zones and shallow quartz vein systems are commonly detectable by conventional galvanic or inductive resistivity techniques. Geophysical surveys over a number of epithermal gold deposits are presented, including Bimurra-Conway (northeast Queensland, Australia), Gold Ridge (Solomon Islands), Ohui (Coromandel Peninsula, New Zealand), McLaughlin (California, USA), Rhyolite Creek (Victoria, Australia) and Mt Aubrey (New South Wales, Australia). Provided there is a clear appreciation of survey objectives and a good understanding of the changes in physical properties which rocks undergo during hydrothermal alteration, geophysics can make a substantial contribution to epithermal gold exploration.

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航空电磁作为一种高效的地球物理勘查技术手段,其发展在国外(加拿大、澳大利亚等国家)已十分成熟.然而,在我国该项技术仍处于发展当中,在国内目前尚未形成具有实际探测能力的航空电磁系统和解释手段.这一现状严重影响了我国对地形地质条件复杂区域(比如广大西部地区)矿产资源勘查的需求.本文旨在通过系统介绍航空电磁勘查技术中的基础理论、关键技术、仪器系统、数据处理、解释及应用,并对未来我国航空电磁勘查技术的发展提出建议,使读者了解该技术未来发展方向和研究热点,以期该项技术在我国得到快速发展并获得广泛应用.

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为了寻找一种快速、高效的地球物理找矿手段,在我国西部高山地区——青海省五龙沟开展了大比例尺航电示范测量,采用高精度测量和随地形缓起伏飞行的方式获得了区内高质量的航电数据,通过数据处理,结合物性资料分析了示范区的电磁场特征,进行了异常筛选及异常解释工作,结合快速钻探查证实现了示范区找矿工作的"当年飞行、当年查证、当年见矿"的找矿工作新模式的快速突破。从完成的航电调查工作与找矿效果来看,在高山地区开展航电测量具有速度快、精度高、费用低和找矿效果显著等特点,具有广泛的应用前景和推广价值。

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<p>时间域航空电磁系统工作原理是机载发射线圈向地下发射脉冲电磁波，接收线圈观测断电后来自地下低阻体的二次感应电磁场，通过对观测数据进行处理解释达到探测地下低阻体的目的。结合近年来从事时间域航空电磁法探矿数据和资料解释的实践，分别对电力干扰、表层强低阻体、表层弱低阻体和地下低阻体航电异常响应的时间常数<em>&tau;</em>的特征进行了综合分析，总结出以下规律：电力干扰在<em>&tau;</em>图上一般显示为不连续的线性异常，电磁响应呈跳跃状的无规律衰减；低阻异常在<em>&tau;</em>图上一般显示为高值区，电磁响应呈指数衰减，导电性越好规模越大的低阻体衰减越慢。</p>

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<p>介绍了在新疆东天山地区进行地质填图&mdash;&mdash;区分岩性、划分岩浆岩和构造等方面的工作成果。上述成果是在大比例尺高精度航空物探综合测量的基础上,通过综合研究和野外地质&mdash;物化探综合调查取得的。</p>

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高精度航空物探测量能够在复杂地形条件下同时获取均一的高质量航空地球物理多参量数据资料,其两项重要工作内容是进行岩性构造填图和矿产资源远景预测,成果是进行基础地质研究和区域成矿远景预测的重要地球物理资料。笔者以湘东南地区为例,系统地介绍了利用实测高精度航空物探资料进行岩性构造填图及找矿远景预测的过程和成果,解释成果不仅能够直接指导找矿工作,而且能够服务于以后的相关地质专题研究。综合表明即使在地质调查程度相对较高的地区,高精度航空物探调查工作仍能发挥重要作用。

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为推进航空瞬变电磁法在我国浅覆盖区寻找多金属矿的应用，选择在已知火山岩型块状硫化物（VMS）矿区开展航空瞬变电磁法测量试验，结果显示：反演电阻率断面图中低阻异常与勘探剖面探明的矿体十分吻合，反演电阻率剖面400 m处切面和时间常数<em>&#964;</em>圈定的航电异常与主矿区位置一致。证明航空瞬变电磁法在寻找火山岩型块状硫化物矿床中效果显著，值得在该类多金属找矿工作中推广应用。

Luo Y, Zeng Y, Shi Y , et al.

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<p>采用我国自行研制的Y11航空物探(电、磁)综合站, 在胶东地区开展金矿普查, 在圈定岩体和构造破碎带、划分地层界线、圈定金矿成矿远景区、预测找矿靶区等方面, 取得了令人满意的地质效果。</p>

He H, Meng Q M, Man Y L , et al.

The applicaion of airborne geophysical (electric, magnetic) integrated survey to gold exploration in Jiaodong area

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时间域航空电磁、航磁在五龙沟金矿整装勘查区中的应用研究

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五龙沟金矿整装勘查区地处青藏高原中北部,开展地面电磁法难度大.以直升机为平台搭载VTEM系统,在整装勘查区东南缘开展了1∶1万时间域航空电磁、航磁测量,结果显示矿体航电异常明显,呈双峰、高时间常数和低阻特征;同时,矿体处于-60~-40 n T的负磁场梯度带上,周围可见局部升高5~10 n T的低幅磁异常.对该航电异常进行板状体反演,板状体埋深、规模和产状等参数与后续收集到的矿体产状等信息基本一致,表明该方法对已知构造蚀变岩型金矿反映好.结合地质、化探等资料,建立了构造蚀变岩金矿的找矿模型,圈定了靶区6片,其中1片经钻孔验证发现隐伏矿体.时间域航空电磁、航磁对构造蚀变岩型金矿找矿效果好,能克服地面电磁法受制于高海拔、复杂地形等恶劣条件影响的诸多困难,可用于勘查区已知矿区深边部和空白区的＂攻深找盲＂以及其他地区的金及多金属矿勘查工作.

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