0 引言
上宫金矿集区位于豫西熊耳山地区,大地构造位置位于华北陆块南缘,区内构造活动频繁,岩浆活动强烈。自20世纪80年代,河南省地矿局地调一队发现了国内典型的构造蚀变岩型上宫金矿[1,2,3,4,5,6]以来, 矿集区内陆续发现了干树、吉家洼、虎沟、七里坪等多处金矿床,是河南省重要的黄金生产基地。河南省地矿局地矿一院(原地调一队)先后在矿集区开展过不同目的、不同性质、不同比例尺的地球物理勘查,包括激电中梯扫面、激电测深剖面测量、井中激电、可控源音频电磁测量、瞬变电磁测量,取得了一定的成果资料,为深部勘查工程布设提供了一定依据。随着浅部资源的开采,寻找复杂的、深部的矿体难度越来越大,成本也越来越高。广域电磁法[7]具有探测深度大、探测速度快、成本低、分辨率高、抗干扰能力强、精度高等优点[8],适合用于寻找深部金矿床。该方法在上宫金矿集区中的应用,目的是探测区内3 000~5 000 m范围内的深部矿体异常信息,开展新方法试验,提交可供工程验证的找矿靶位,确定研究区内高效勘查技术方法组合。
1 地质概况及地球物理条件
1.1 地质概况
图1
图1
熊耳山地区区域地质图(据文献[11]略修改)
SBF—三宝断裂; MF—马超营断裂; LF—栾川断裂; SDF—商丹断裂; 1—古近系-第四系;2—栾川群;3—官道口群;4—熊耳群;5—太华群;6—正长岩;7—混合花岗岩;8—闪长岩;9—燕山期花岗岩;10—地层界线;11—不整合面;12—断层;13—背斜;14—倒转背斜;15—金矿;16—银矿;17—钼矿;18—研究区范围
Fig.1
Regional geological map of Xiong’ershan area(slightly modified according to literature[11])
SBF—Sanbao fault;Mf-Machaoying fault; Lf—Luanchuan fault;SDF—Shangdan fault; 1—Paleogene-Quaternary system; 2—Luanchuan group; 3—Guandaokou group; 4—Xionger group; 5—Taihua group; 6—Syenite; 7—Mixed granite; 8—Diorite; 9—Yanshanian granite; 10—stratigraphic boundary; 11—unconformity surface; 12—fault; 13—anticline; 14—inverted anticline; 15—gold mine; 16—silver mine; 17—molybdenum mine; 18—scope of study area
区内断裂构造发育,不同时期、不同产状、不同规模的断裂构造均有产出,其中NE、NNE向断裂是研究区内主要含矿构造。NE向康山—七里坪断裂,是由数条近于平行的次级断裂构造组成,为区内金矿的形成提供了导矿和储矿空间。区内矿体严格受断裂构造控制,主要赋存于含矿构造蚀变带内,局部产于其顶、底板蚀变围岩中。
1.2 地球物理条件
本测区电性参数测定采用露头小四极法和泥团法相结合。统计结果见表1。
表1 岩(矿)石电性参数统计
Table 1
| 岩矿石名称 | 件数/块 | 视电阻率/(Ω·m) | |
|---|---|---|---|
| 范围 | 平均值 | ||
| 安山岩 | 42 | 1580.7~12213 | 5214.5 |
| 花岗斑岩 | 41 | 563.6~54139.5 | 5297.7 |
| 闪长岩 | 16 | 1137.4~8786.9 | 3942.5 |
| 片麻岩 | 39 | 250.8~10872.3 | 2847.8 |
| 矿化岩石 | 31 | 256.9~5559 | 1865.6 |
由统计表可知,金矿化岩石多表现为相对低阻,为低阻特征,而围岩的电阻率较高,为高阻特征。目标体与围岩的电性有较为显著的差异,具备广域电磁法测量前提,为本次开展广域电磁法工作和解释奠定了基础。
经研究表明,当岩石经破碎蚀变后,其电阻率比原岩明显降低,构造破碎带、断裂带、矿化带为一条明显低于围岩的电性特征带,反映在视电阻率曲线
上会表现为明显的低阻特征,所以断裂、构造破碎带即显示为低阻特征。但因其岩性的结构、构造、矿物成分有差异等,造成电性不均匀,电阻率变化范围可能较大,一般小于2 000 Ω·m。而当破碎带中的岩石硅化程度较高时,视电阻率曲线则会表现为低阻带中的局部高阻。
2 广域电磁工作方法及质量评述
2.1 工作方法
广域电磁仪器能够测量包括12个频组80个频率(其中7频组和3频组,6频组和2频组,5频组和1频组,4频组和0频组各重叠了一个频率),频率范围8192~0.0098 Hz。本次野外数据采集采用11、9、7、5、3、1频组共40个频点。
2.1.1 仪器对比及相关试验
所有仪器性能良好,标定、一致性误差达到设计和规范要求,仪器在使用过程中性能稳定、一致性较好,所采集得到的资料质量可靠。
根据工区点距试验及干扰等实际情况,本次施工极距一般为40 m,延长线测点极距为100 m。
收发距在12~20 km,均满足信号采集要求,考虑工区地形、交通、地物、勘探深度等因素,最终确定收发距为约17 km。
2.1.2 施工方法
发射站采用180 KVA变压器、整流柜、逆变柜组合供电。接收站采用了三台广域电磁接收机,每台均为8通道,每台接收机可以同时测量8个物理点。采集频率采用低中高频,频率范围0.0117~8 192 Hz。
多台接收机同时测量,均准确记录测点的坐标,以参与视电阻率计算。
2.2 质量评述
2.2.1 广域电磁测点质量评价
本次野外采集的所有测点的有效频点数为40,一个排列最短观测时间为2.1 h,最长观测时间为3.36 h。
通过对野外资料的初步处理,得到了每个测点相应的视电阻率参数曲线,野外采集的资料质量情况良好。 测点曲线形态变化连续,光滑程度高,离差小,曲线形态清楚,无明显扭曲现象。每一测点低频段(1、3频段)采集时间充分,最小叠加次数6次,能充分反映地下各电性标志层。
对于XY模式的频率—电阻率曲线进行质量评价,曲线形态完整,圆滑,无3个不连续点,连续性好,误差小为Ⅰ级点。对完成的233个广域物理点进行质量评价,资料采集质量为Ⅰ级点共208个,优质率为89.27%;Ⅱ二级点25个,占比为10.73%;合格率为100%。
2.2.2 广域电磁法质检
本次广域电磁法勘探共部署测线2条,完成广域电磁法物理点233个,检查点21个,检查率 9.0%,最大相对均根方误差3.29%,最小相对均方根误差1.22%。
为检查广域电磁法采集的数据质量,按照“一同三不同”(不同时间、不同操作人员、不同仪器、同一测点)的要求进行质量检查。在测量工作中,为严格控制数据质量,同一测点进行多次测量,对质量不过关的物理测深点需要进行重复测量。检查点在空间上分布均匀,对于每条测线选取部分检查点,首次测量曲线和检查测量曲线,误差均优于设计目标5%,一致性较好,反映仪器稳定性好,本次野外数据采集质量合格,品质较好,保证了数据质量的可靠性。
3 广域电磁法资料处理与反演解释
3.1 数据处理
3.1.1 数据预处理
数据的预处理是对原始资料的一种再认识过程,它是资料处理过程中必经的一步工作,后续的一切定性与定量解释工作都是建立在这一基础之上进行的。主要为去噪处理、静态校正、数据滤波等[16]。
3.1.2 定性分析
研究区曲线类型以HK型为主,高频(1 000 Hz)H型主要对应着浅部中元古界熊耳群许山组(Pt2x),主要为安山岩类地层,电性特征主要表现为中高电阻。中频(1 000~10 Hz)K型主要对应着新太古界太华群(Arsh),主要为角闪斜长片麻岩类地层,电性特征表现为中低阻特征。
“频率—视电阻率”拟断面图是广域电磁法资料分析和解释中最基本的一种图件,可以定性地了解测线上的电性分布、基底起伏、断层分布、电性层划分等断面特征。横坐标为测线方向,标出了测点位置及点号,纵坐标为频率,以对数坐标表示,由上而下频率变低,利用各测点相应频率上的视电阻率值勾绘等值线图,得到“频率—视电阻率”拟断面图(图2)。
图2
图2
GY33线频率—视电阻率拟断面
Fig.2
Pseudo section of frequency-apparent resistivity of GY33 line
3.2 反演解释
地表实测的广域电磁视电阻率,是地下不同电性介质及构造的综合反映,通过对这些资料的分析认识,根据测区地质、钻孔、地球物理特征规律及一些前期的解释成果,首先假设一个初始的地电模型,并通过一定的数学物理方法,计算出该模型在地表的视电阻率理论值,通过比较实测值与理论值的差异,利用某种算法反复调整地电模型,直至调整后的地电模型理论值与实测值的最小二乘偏差达到最小,这一最终的地电模型就是我们所求的反演成果,它定量给出了不同电性介质在地下的分布规律,反演可以通过人机交互的方法实现。
二维反演是假定大地电性结构为二维的,即地下介质的电性在垂直于勘探剖面的方向上不变,而沿剖面方向和随深度发生变化的一种反演方法。与一维反演相比,二维反演的假设更接近于真实的地电情况,所以二维反演是我们的重点,最终的地质解释是建立在该成果上进行的。
图3为GY33线二维反演电阻率断面,二维反演考虑模型的二维特性,参考了旁侧电性影响横向连续性较好,深度更加真实准确,地层构造特征更加明显,反映了剖面的地质构造特征与结构。
图3
图3
GY33线二维连续介质反演电阻率断面
Fig.3
2-D continuous medium inversion resistivity profile of GY33 line
4 综合地质解释
4.1 解释流程
1) 地质结构研究。以广域电磁法剖面资料为主,结合已有的区域地质资料和地质剖面资料,综合解释研究区地质结构特征。
2) 地层划分。① 地表地质分析:沿线地表露头对剖面分层有直接划分作用。 ② 利用钻孔、电法资料拟定分层:钻孔分布于测线上或处于测线附近,对剖面分层可起到直接标定作用。根据各地层的电性特征,以地电对应关系和电性层沿剖面的横向变化趋势进行追索,确定地层分层界线。
3) 断裂构造研究与识别。① 断裂位置判定: 据剖面上电性断面图上视电阻率等值线扭曲、畸变、垂向梯度带、电性层横向突变、各相邻点曲线类型变异、相位横向不连续等,即为断裂反映。 ② 断裂性质判定: 判定断裂性质时,必须结合本区的区域地质背景,综合分析判断。
4) 目的层分布研究。对二维反演电阻率断面进行相关处理,从二维反演电阻率断面消除区域场,显示同层电性差异,得到相关处理断面图,来探索目的层的分布。
5) 地质—地球物理模型确定 。以地表地质、钻孔作标定,物性参数作桥梁,电法反演断面为依托,建立地质—地球物理模型初始模型。结合已知成果资料,编制平面成果图件,经平面与剖面反复协调和优化,确定最终的地质模型,制作地质解释剖面图。
6) 综合评价研究。在上述研究工作的基础上,利用电磁、钻孔、野外露头等资料,结合区域地质条件、成矿模型,从埋深、厚度等方面综合研究,指出研究区目的层的埋藏和展布特征。
4.2 剖面综合解释
该研究区共布设2条广域电磁法剖面线,均布设在工作区内。测线编号为GY15、GY33,测线平行分布,相距910 m左右,点距一般为40 m,延长线点距为100 m(图4)。其中,GY33测线,点号100~192,方位角317°,点距为40 m;点号192~216,方位角321°,点距为100 m。测线总长度6 km,反演深度4 000 m。
图4
图4
河南省熊耳山上宫金矿集区广域电磁法测线部署
Fig.4
Deployment of wide field electromagnetic survey line in Shanggong gold Ore concentration area, Xiong’ershan, Henan Province
依据二维介质反演剖面图,岩石物性分析资料,并结合矿区地质资料和已知其他地质资料,研究区内断裂构造极为发育,本测线共推断出8条构造破碎带,2条构造蚀变带,构造破碎带其命名分别与矿区地质资料断裂命名相对应,吻合度较高(图5)。
图5
图5
熊耳山上宫金矿集区广域电磁法测量GY33线反演解译综合剖面
Fig.5
Comprehensive profile of GY33 line in Shanggong gold Ore concentration area, Xiong’ershan
本次研究工作,对广域电磁数据进行了系统的数据处理与定量反演计算,证明勘探深度4 000 m以内数据有效,其反演剖面对应已知地质资料,包括对比研究区平面地质资料和经过剖面的12钻孔地质资料,地层分界线清晰,位置吻合,构造破碎带异常直观,位置吻合,表明此矿区广域电磁法应用吻合度较高,效果较好,并结合区内地质、其他物探等资料进行了综合地质解释。
根据反演剖面上的3个主要电性层,推断出区内3个对应的地质体:中低视电阻率电性特征为太华群石板沟岩组片麻岩类(Arsh),中高视电阻率电性特征为熊耳群许山组安山岩类(Pt2x),高视电阻率电性特征为闪长岩侵入岩体。
依据广域电磁法视电阻率拟面图、反演剖面成果图及相关地质资料,在区内共推断划分了8条断裂构造带,2条构造蚀变带。其中GY33线F1、F5两条构造破碎带,延伸长度大,具有较好的深部找矿空间和潜力,在其深部圈定了2处成矿有利区。
5 结论
1) 该矿区广域电磁法应用研究,跟已知地质资料和地质认识吻合较好,探测深度大,说明广域电磁法在该矿区及金属矿的深部勘探具有有较好的应用前景,能有效圈定靶区,达到间接找矿的目的。
2) 该金属矿地质情况较复杂,次级构造发育,目标层厚度小,这些因素都会对物理勘探的解释结果和精度造成不利的影响。
3) 该金矿区,电性异常明显,与已知地质资料吻合度高,但在圈定靶区范围内是否能找到深部金矿,还需要下一步进行钻孔验证。
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豫西上宫构造蚀变岩型金矿成矿过程中的流体—岩石反应
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Fluid-rock interaction during mineralization of the shanggong structure-controlled alteration-type gold deposit in western Henan Province, Central China
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Discussion on the potential resource of Shanggong gold mine in Luoning, Henan Province
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上宫构造蚀变岩型金矿床地质特征及化探找金经验
[J].2范围内进行了1:5万的地球化学水系沉积物测量,按水系划分取样单元,取样本着"小沟多取,支流放稀,大河不管"的原则进行。本次水系沉积物测量的特点是:取样少,控制面积大,速度快,省钱、省人、省物,找矿效果好、经济效益好。本区水系沉积物测量中所发现的金异常,后经异常检查、地质普查评价及钻探验证,确定为一大型构造蚀变岩型金矿床。]]>
Geological characteristics and geochemical gold prospecting achievements in the Shanggong tectonic altered rock type gold deposit
[J].2, 1:50 000 geochemical stream sediment survey was conducted. The sampling units were divided according to the drainage system. The sampling was carried out in accord with the principle "dense sampling in small ditches, relatively sparse sampling in tributaries, and no sampling in main rivers". This stream sediment survey was characterized by less sampling, large controlled area, rapidness, reduction in cost, manpower and material resources, and good ore-prospecting and economic results. Gold anomalies were detected in this stream sediment survey, and subsequent anomaly inspection, geological evaluation and drilling verification led to the discovery of a large-sized tectonic altered rock type gold deposit.]]>
东秦岭上宫金矿成矿流体与成矿物质来源新认识
[J].上宫金矿床位于华北克拉通南缘的熊耳地体之中，是典型的构造蚀变岩型金矿。本文对上宫金矿的同位素地球化学资料进行了系统分析和综合研究，对其成矿物质和成矿流体的来源取得了一些新的认识。氢-氧-碳同位素体系研究表明，成矿流体并非来自燕山期岩浆热液，也不是来自于太华群或者官道口群和栾川群的变质脱水作用，而主要来自深部地幔或者由幔源岩浆所派生，并在成矿的过程中逐渐向大气降水演化。硫-铅-锶同位素体系指示成矿物质为壳幔混合来源，地幔和太华群可能均提供了部分成矿物质。印支期华北与扬子板块发生碰撞对接时导致了强烈的壳幔相互作用，并驱动深部流体向上运移，上宫金矿正是在这种构造背景下形成的。
New understanding of the source of ore-forming material and fluid in the Shanggong gold depodit,east Qinling
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河南祁雨沟金成矿系统辉钼矿Re-Os年龄和锆石U-Pb年龄及Hf同位素地球化学
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Molybdenite Re-Os age and zircon U-Pb age and Hf isotope geochemistry of the Qiyugou gold system, Henan Province
[J].εHf(t) values of -10.50~-14.43 and Hf model ages of 2.57~2.93Ga, indicating that they originated from partial melting of an ancient crust. The granite porphyry is dated to be 134.1±2.3Ma by LA-ICPMS zircon U-Pb method, which is in accordance to the Re-Os isochron age of 135.6±5.6Ma of the molybdenite flakes from the No. 7 breccia pipe. These ages are also consistent with zircon U-Pb ages of the other granites in the Xiong’er terrane, and holistically suggesting that the Qiyugou breccia-pipes emplaced during Early Cretaceous crustal extension-and-thinning following a crust shortening-and-thickening which was caused by the syn-collisional northward A-type subduction along the Machaoying fault. The A-type subduction led to the formation of the Xiong’er Au-dominated ore-province including the Qiyugou Au system, Yanshanian granites and orogenic-type lode deposits.]]>
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