综合物探在新兴都斛铜矿床勘查中的应用

doi:10.11720/wtyht.2024.1101

综合物探在新兴都斛铜矿床勘查中的应用

何俊飞^,

广东省有色地质勘查院,广东广州 510080

Application of comprehensive geophysical prospecting in exploration of the Duhu copper deposit in Xinxing County

HE Jun-Fei^,

Guangdong Nonferrous Metals Geological Exploration Institution, Guangzhou 510080, China

责任编辑: 王萌

收稿日期: 2023-03-14 修回日期: 2023-11-9

基金资助:

广东省省级地质勘查基金“广东省地质勘查与城市地质专项项目”(2019-09)

Received: 2023-03-14 Revised: 2023-11-9

作者简介 About authors

何俊飞(1980-),男,高级工程师,长期从事金属矿地球物理勘查工作。Email:285297190@qq.com

摘要

由于单一物探方法具有多解性,在当前深部找矿中,综合物探方法得到了广泛的应用。在新兴都斛斑岩型铜矿区的地质勘查中,综合使用了高精度磁法和可控源音频大地电磁测深等地球物理方法,推测可控源音频大地电磁测深的中低阻异常和高精度磁法的低缓异常的组合是找矿的重要标志,异常查证取得较好的效果。在1 000 m钻孔中,累积发现178.2 m铜、钼、银、金矿化体,铜的最高品位1.45%。综合物探方法的使用,在粤西斑岩型铜矿床的矿产勘查中具有重要的指导意义。

关键词： 都斛铜矿床; 高精度磁法; 可控源音频大地电磁测深; 斑岩型铜矿

Abstract

Since individual geophysical exploration methods suffer the multiplicity of solutions, comprehensive geophysical prospecting has been extensively applied in deep ore prospecting presently. This study conducted the geological exploration of the Duhu porphyry copper deposit in Xinxing County using multiple geophysical methods such as high-precision magnetic survey and controlled source audio-frequency magnetotellurics (CSAMT). It was inferred that the CSAMT-derived medium-low resistivity anomalies and the low-gentle anomalies derived from the high-precision magnetic survey serve as significant prospecting indicators. Satisfactory results were achieved in follow-up verification of the anomalies. Specifically, copper, molybdenum, silver, and gold mineralized bodies with a cumulative thickness of 178.2 m were identified in a 1 000 m deep borehole, with the highest copper grade of 1.45%. The application of comprehensive geophysical prospecting holds great significance in guiding the exploration of porphyry copper deposits in western Guangdong.

Keywords： Duhu copper deposit; high-precision magnetic survey; controlled source audio magnetotellurics; porphyry copper deposit

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本文引用格式

何俊飞. 综合物探在新兴都斛铜矿床勘查中的应用[J]. 物探与化探, 2024, 48(2): 375-381 doi:10.11720/wtyht.2024.1101

HE Jun-Fei. Application of comprehensive geophysical prospecting in exploration of the Duhu copper deposit in Xinxing County[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(2): 375-381 doi:10.11720/wtyht.2024.1101

0 引言

随着金属矿床勘探深度的不断加大,随之而来对地下构造的探测更加复杂化,单一物探方法因其自身的局限性,难以对地下信息做出合理的解释。因此,综合物探利用目标体的不同物性,充分发挥各自方法的优势,从各自角度对同一目标体进行描述,使解释结果更接近于实际地质情况,减少多解性,为钻探工程的异常查证提供有力依据^[1⇓-3]。广东省铜矿的区域分布严格受区域地质因素控制,在粤西地区主要为矽卡岩型,斑岩型矿床较少,新兴都斛铜矿床高精度磁法和可控源音频大地电磁测深(CSAMT)的成功应用,实现了粤西地区斑岩型铜矿床勘探新的突破^{[4⇓⇓⇓-8]}。因此,综合物探在寻找隐伏斑岩型矿床中发挥着至关重要的作用。

1 矿区地质与地球物理特征

1.1 矿区地质特征

都斛铜矿床位于广东省新兴县东成镇,距县城直距6 km,地处区域华夏系构造吴川—四会构造带与高要—惠来构造岩浆岩带的交接部位^[9]。都斛铜矿区面积约25 km²,为大面积的岩浆岩出露区(图1)。岩浆岩分布广泛,占矿区面积的90%以上,属新兴岩体的一部分,为晚侏罗世侵入体,早期以岩基或岩床状大面积出露,晚期以不规则状小岩株或岩枝小范围出露,并受构造格局的影响,大体呈NE向展布。岩性主要为晚侏罗世花岗斑状黑云母花岗岩和晚白垩世花岗斑岩,从早期到晚期,岩浆总体上反映由酸性向中酸性过渡的特征。

图1

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图1 工作区地质及物探测点分布

1—第四系洪积、坡积物;2—晚白垩世花岗斑岩;3—晚侏罗世花岗斑状黑云母花岗岩;4—钾长石绢云母带(钾化带);5—绢云母绿泥石化带(泥岩化带);6—绿泥石绿帘石化带(青磐岩化带);7—地质推测断裂及编号;8—蚀变岩相分界线;9—CSAMT和高精度磁法重合点;10—高精度磁法测点

Fig.1 The map of geology and geophysical stations arrangement in the area

1—Quaternary diluvium and slope deposit;2—late Cretaceous granite porphyry;3—late Jurassic granophyric biotite granite;4—potassium feldspar sericite zone (potassic zone);5—sericite chlorite zone(mudstone zone);6—chlorite epidote zone(propylitic zone);7—geological prediction faults and numbers;8—boundary lines of altered lithofacies;9—CSAMT and high-precision magnetic method coincidence points;10—high-precision magnetic method points

工作区地层简单,仅西北部晚侏罗世中粒斑状黑云母花岗岩内见有变质砂岩的残留体,其时代属元古宙的南华系大绀山组,另外沿河溪两岸及沟谷有第四系坡积、洪积层分布。

矿区以NE和NW向断裂带为主,规模大且发育最好。断层产生的节理裂隙为铜多金属成矿活动提供了有利的成矿空间。其中NE向构造为吴川—四会深大断裂的次一级构造,从矿区东南面经过,为矿区主要控岩及控矿构造。物探工作以探测NE向隐伏构造为主,兼顾NW向次一级断裂构造。

矿区岩石蚀变强烈,主要出现在小岩体、岩脉周围以及断裂、岩体接触带上,以绢云母化、绿泥石化为主,次有钾化、硅化、绿帘石化,伴随有黄铁矿化和多金属矿化。其中以猪尾山的花岗斑岩体为中心的面状蚀变最为明显,其面积达2 km²左右。水平大致可分为3个矿化蚀变带。

1) 钾长石绢云母带(钾化带):分布于花岗斑岩体中心附近,猪尾山顶的南西侧,带内岩石以花岗斑岩为主,伴有少量石英细脉,伴生钾长石化、绢云母化。本带内伴随有弱的钼矿化。老钻孔中有见到50 m未揭穿,岩性为钾长花岗岩,局部发育有铜多金属矿体。

2)绢云母绿泥石化带(泥岩化带):分布于钾化带外侧,呈环状,带内岩性主要为花岗岩和花岗斑岩。本带地表和钻探揭露发现多条脉状的铜多金属矿化体,次生晕的铜元素含量较高。

3)绿泥石绿帘石化带(青磐岩化带):分布于绢云母绿泥石化带(泥岩化带)的外围,呈环状,花岗岩中的斜长石、黑云母部分蚀变为绿帘石和绿泥石。本带地表发现多条热液脉状的铅锌多金属矿化体^[10⇓-12]。

1.2 地球物理特征

对测区内岩(矿)石做物性测试,主要岩(矿)石的磁性、电性特征见表1。测区内闪长斑岩与其余岩石之间具有明显的磁性差异;岩矿石电阻率大致可分为3类:①多金属矿化岩石为低电阻率,ρ_s均值小于300 Ω·m;②绢云母蚀变岩、闪长斑岩、晚白垩世花岗斑岩为中等电阻率,ρ_s均值为1 000~3 000 Ω·m;③晚侏罗世黑云母花岗岩为高电阻率,ρ_s>4 000 Ω·m。多金属矿(化)体与围岩,晚侏罗世花岗岩体与其他岩石之间具有较明显的电性差异;磁、电性参数表明本区采用磁法、电法寻找隐伏铜多金属矿(化)体,圈定不同期次的岩体和探测断裂构造带具有较好的物性条件^[13⇓-15]。

表1 岩石物性参数

Table 1 Statistics of physical parameters of rocks

岩性名称	标本数	κ/(4π·10^-6SI)	Jr/(10^-3A·m^-1)	电阻率/(Ω·m)	电阻率均值/(Ω·m)
晚侏罗世黑云母花岗岩	32	无磁—微磁	无磁—微磁	2031~18632	4442
晚白垩世花岗斑岩	35	无磁	无磁	1532~16287	3232
闪长斑岩	14	109~1480	41~186	1532~16861	3566
绢云母蚀变岩	11	微磁—弱磁	微磁—弱磁	844~7980	1969
铅锌矿化、黄铁矿化、黄铜矿化	15	微磁—弱磁	微磁—弱磁	82~1362	262

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2 方法技术和仪器选择

为了解测区相对蚀变强弱区和中、浅部相对矿化富集段、深部成矿地质体的物性分布,根据地质构造和矿化分布特征,布置高精度磁法和可控源音频大地电磁法剖面测量^{[16⇓⇓-19]},其中L1~L4线测线方向120°,线距270~420 m,同时做高精度磁法和可控源音频大地电磁法测量,其中可控源音频大地电磁法点距30 m;L5线测线方向30°,做高精度磁法测量,所有高磁点距均为20 m(图1)。

测量使用的仪器为合众思壮“G970Ⅱ动态RTK·GPS”接收机;高精度磁法使用的仪器为捷克SatisGeo公司的PMG-1质子磁力仪;可控源音频大地电磁法测量使用美国 Zonge 公司生产的 GDP32Ⅱ多功能电法仪。电法工作参数:供电距AB =1 038 m,收发距8.06~8.71 km,频率范围1~8 192 Hz,电磁道比2∶1。特别指出由于不同电性地质体(含矿体等目标体)产生感应电流引起的异常磁场,各测点不一样,越是复杂、越是有矿的矿区,相位差别也越大,这就是CSAMT常规应用的8∶1电磁道比容易歪曲阻抗、丢失异常的原因。

3 勘探结果与资料分析解释

据矿区矿床地质特征,本区铜多金属矿化体主要与晚白垩世花岗斑岩体有关,该岩体受后期矿化作用影响,岩石内发育有微脉状、星点—稀疏浸染状黄铁矿和黄铜矿等金属硫化物。其旁侧的晚白垩世花岗闪长斑岩呈指状分支的岩枝穿插于花岗斑岩中,以绢云母化、黄铁矿化为主。蚀变亦以该花岗斑岩体为中心呈面状分布,由内到外分别为钼—铜—铅锌矿化,具有明显的分带特征,表明晚白垩世花岗斑岩体和花岗闪长斑岩脉是本区的主要成矿母岩。

据矿区物性特征,本区多金属矿化体为低电阻率,晚侏罗世黑云母花岗岩为高电阻率,而与铜多金属矿床有关的花岗斑岩、闪长斑岩脉、多金属矿化蚀变带等其他岩石为中低电阻率特征;区域磁场异常主要为磁黄铁矿引起,在多期岩浆热液活动中,热液上涌与围岩发生蚀变交代,磁黄铁矿参与其中,围岩中含量与之减少,磁异常值相对减弱,磁场值相对较低的区域是发生热液蚀变的主要区域。因此分布于晚白垩世花岗斑岩体及其附近的中低电阻率和低磁异常是本区最具找矿意义的物探异常。

3.1 平面高精度磁法异常

图2为测区L1~L5线地面高精度磁法测量的平面等值线。从ΔT平面等值线图可见,ΔT平面异常形态总体上呈NE向带状展布,显示该地带区域构造总体走向为NE方向,与出露的晚白垩世花岗斑岩体走向基本一致。该花岗斑岩体主要分布于20 nT以下的ΔT低磁异常范围之内,异常对应蚀变带的钾化带和泥岩化带,地表和钻探揭露发现多条脉状的铜多金属矿化体,次生晕的铜元素含量较高。花岗斑岩体ΔT异常形态和水平梯度变化大,其周边为相对高磁异常分布,反映花岗斑岩体及其附近地质断裂构造和岩浆活动剧烈,岩浆热液上涌与围岩发生蚀变交代,围岩中的磁黄铁矿等磁性矿物含量与之减少,从而导致其磁异常值相对减弱。上述特征表明花岗斑岩体及其附近地带是本区成矿最为有利的地段。

图2

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图2 高精度磁法异常平面

1—晚白垩世花岗斑岩;2—晚侏罗世花岗斑状黑云母花岗岩;3—钾长石绢云母带(钾化带);4—绢云母绿泥石化带(泥岩化带) ;5—绿泥石绿帘石化带(青磐岩化带);6—晚白垩世花岗斑岩界线;7—蚀变岩相分界线;8—地质推测断裂及编号

Fig.2 The plane anomaly map of high-precision magnetic method

1—late Cretaceous granite porphyry;2—late Jurassic granophyric biotite granite;3—potassium feldspar sericite zone (potassic zone);4—sericite chlorite zone(mudstone zone);5—chlorite epidote zone(propylitic zone);6—boundary lines of late Cretaceous granite porphyry;7—boundary lines of altered lithofacies;8—geological prediction faults and numbers

除NE向带状ΔT磁异常外,L2、L3线也存在NW向带状异常展布的特征,表明尚有NW向构造存在。晚白垩世花岗斑岩体处于上述两个方向构造的交汇部位,推测该岩体受上述两个方向的构造控制。

测区内地质推测的F₁、F₂断裂构造走向与磁异常总体走向一致,但位置和规模均有较大不同,推测磁异常并非由上述断裂引起,在对应的CSAMT剖面异常亦显示F₁、F₂断裂规模较小或异常反映不明显(图3),表明这些断裂可能为规模较小的次级断裂或地质推测位置有偏差。因此,推测本区NE、NW向的带状磁异常为其他规模较大的NE和NW向隐伏构造断裂所致,因受NW向隐伏构造的影响,从而导致CSAMT于L2、L3线形成规模较大的中低阻异常。

图3

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图3 L3线综合物探异常剖面

1—物探推测断裂及编号;2—物探验证孔及方位角;3—老钻孔及编号;4—相对低阻异常界线;5—推测花岗斑岩侵入界线;6—工业铜矿体(Cu≥0.4%);7—低品位铜矿体(0.2%≤Cu<0.4%)

Fig.3 The profile map of comprehensive geophysical anomalies with line 3

1—geophysical prediction faults and numbers;2—geophysical verification hole and azimuth angle;3—old drill holes and numbers;4—boundary lines of relatively low resistance anomaly;5—prediction of granite porphyry intrusion boundary;6—industrial copper ore body (w(Cu)≥0.4%);7—low grade copper body (0.2%≤w(Cu)< 0.4%)

3.2 3线综合物探异常

图3为测区L3线的高精度磁法和CSAMT二维反演综合剖面图。花岗斑岩体出露于1 165~1 645号测点,具有较明显的磁异常反映,异常形态复杂,ΔT_max=46.6 nT,ΔT_min=-0.2 nT,反映有含磁性的岩浆热液构造活动。CSAMT视电阻率表现为向南东倾斜的低阻厚板状体特征,且异常位置及范围与晚白垩世花岗斑岩体基本吻合,表明该低阻异常主要由花岗斑岩体引起。

L2线和L3线剖面的整体电性形态相似,浅部(0~-300 m)由小号到大号测点方向均表现为高—低—高3个电性单元,推测晚白垩世花岗斑岩体在平面上具有连续性和延展性。

在100~1 000号测点剖面的电性结构主要为高阻电性体,其中标高-600 m以上区域呈现高、低阻交错形态,以下区域为高阻分布,形态宽大,推测为早期晚侏罗世的花岗岩体。中浅部为后期晚白垩世的花岗斑岩体和闪长斑岩体倾入,出现NW倾向的F_w1断裂构造及多金属矿化带。

在1 000~2 400号测点之间,分布着规模巨大的低阻电性体,视电阻率值在700 Ω·m以内,形态向SE向陡倾,与两侧的电性体电阻率差异明显,且电阻率曲线密集、陡峭,推测存在SE侵向的F_w2和近乎直立的F_w3断裂构造,形成宽约1.3 km的断裂带。L2线和L3线对应深度均有相似的低阻异常。在该区域低阻异常的两侧,根据电阻率曲线形态,推测断裂构造带F_w2和F_w3在深部具有连续性和延展性。

在1 000~1 800号测点、近地表~-1 100 m标高区间,CSAMT电性剖面出现一个向SE倾斜的带状低阻异常(CSAMT3-1),且深部未封闭,浅部成指状分布,视电阻率值在1~150 Ω·m之间,深部带状异常与浅部的脉状异常相互叠加,形成了较大规模的低阻电性体,验证了斑岩型矿床“上脉下体”的二元空间电性特征。对应的高精度磁法ΔT表现为低缓磁异常,其东侧的老钻孔均见铜铅锌矿脉,但由于钻孔深度有限,铜多金属矿化体均未揭穿,推测CSAMT3-1低阻异常为晚白垩世花岗斑岩体、闪长斑岩体及多金属矿化体综合引起,具有较好的找矿前景。

3.3 4线综合物探异常

图4为测区L4线的高精度磁法和CSAMT二维反演综合剖面图。花岗斑岩体在L4线未出露,磁异常整体表现为低磁,且在400~800号测点之间变化相对明显,ΔT_max=34.4 nT,ΔT_min=9.9 nT,这也是整条测线的极值范围,表明4线均处在含磁性岩浆热液活动范围内。

图4

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图4 L4线综合物探异常剖面

1—物探推测断裂及编号;2—相对低阻异常界线;3—推测花岗斑岩侵入界线

Fig.4 The profile map of comprehensive geophysical anomalies with line 4

1—geophysical prediction faults and numbers;2—boundary lines of relatively low resistance anomaly;3—prediction of granite porphyry intrusion boundary

在平面位置上,L4线的长度对应于L3线的830~2 030号测点,位于测区矿化蚀变带范围内,这与上述的磁异常相对应。L4线整体电性结构与L3线一致,在350号、1 250号测点均出现同样倾向和规模的断裂构造,推测为F_w2和F_w3断裂构造沿NE向的延伸。

400~800号测点深部的带状低阻异常(CSAMT4-1),其倾向和视电阻率值范围也与L3线低阻异常带(CSAMT3-1)类似,但规模相对较小。推测受NW向隐伏构造断裂影响减弱,晚白垩世的花岗斑岩体和闪长斑岩体沿NE向控岩及控矿断裂构造的侵入变缓。

4 钻探验证结果

根据测区综合剖面及高精度磁法平面异常特征,以电性剖面中深部的低阻—中阻对应低缓磁异常范围为重点验证区域,斑岩型铜矿(化)体应处于构造破碎带与深部晚侏罗世花岗岩体过渡带的花岗斑岩体和花岗闪长斑岩脉内。在L3线的1 520测点布置ZK104孔做异常查证(图3),孔深1 000 m,倾角85°。在推测矿化体范围内,于孔深19.5~955.3 m之间圈定品位在0.2%≤w(Cu)<0.4%的铜银矿体21层,品位在w(Cu)≥0.4%的铜银矿体11层;品位在0.2%≤w(Cu)<0.4%的铜钼银金矿体9层,品位在w(Cu)≥0.4%的铜钼银金矿体4层。其中铜银矿体(32层)垂厚130.7 m,铜钼银金矿体(13层)垂厚47.5 m。单样最高品位铜的含量1.45%,平均品味0.4%,单样最高品位银的含量6.86%,平均品位2.64%,并有钼、金等矿化,终孔1 000 m,见晚侏罗世黑云母花岗岩体。含银铜工业矿体为相对中阻(150~500 Ω·m),部分最低阻(8~200 Ω·m),赋矿空间位置主要在外接触带内,部分在花岗斑岩内。含银低品位铜矿体为最低阻(8~200 Ω·m),主要赋矿地质体为含矿花岗闪长斑岩脉。

5 结论

1)高精度磁法利用磁异常能够推测出蚀变岩体的分布和延伸情况,初步确定构造的总体方位。可控源音频大地电磁测深探明了地下电性体的空间分布特征及断裂构造位置,结合地质资料和以往钻探结果,在充分了解矿区成矿因素和构造分布情况后,可为异常查证提供可靠的物探依据。

2)高精度磁法和可控源音频大地电磁测深异常查证在新兴都斛铜矿床的成功,为今后粤西地区斑岩型铜矿床勘探指明了物探方法组合的方向。深部矿化体位置的确定,需要多种方法的联合使用,最大程度地减少多解性。特别在南方地形起伏较大区域,可控源音频大地电磁测深方法的2∶1电磁道比的野外数据采集模式对于减少阻抗歪曲、异常丢失具有良好的实践意义。在今后类似的矿区工作中,物探方法组合和注意要点是可以参考借鉴的。

参考文献

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被引期刊影响因子

[1]

陆桂福, 米宏泽, 刘瑞德,

等.

综合物探在斑岩型银钼多金属矿勘查中的应用

[J]. 物探与化探, 2014, 38(4):835-839.