综合物探方法在好力宝铜矿床的应用

  0  引 言

 

  物探方法在地质找矿工作中一直扮演着重要角色, 并有丰富的文献资料从不同角度对物探在找矿中的实践进行过介绍[ 1 ～ 11] .在我国新一轮找矿“ 攻深探盲”的历史条件下, 物探找矿工作面临着许多新的挑战.为解决复杂地质条件下物探方法寻找隐伏矿体这一问题, 中科院地质与地球物理研究所刘建明学科组在大兴安岭第四纪覆盖区开展了隐伏矿体快速评价浅层地球物理技术的集成和试验, 在20 余个矿床进行了技术试验和工程验证, 探索出了一套以地质为基础的, 多种物探方法手段相结合的, 具有快速、高效、实用等优势的综合物探评价体系.本文以好力宝铜矿床隐伏矿体勘查工作为例, 介绍该综合物探评价体系的实现过程及找矿效果.

 

  1  矿床地质特征

 

  好力宝铜矿床位于内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗天山镇境内, 距旗政府所在地天山镇25 km .

 

  上世纪70 年代地质队曾在矿区东南侧施工一个平峒(PD1)、十余个普查钻孔和多条槽探工程, 并进行了一定工作量的激电测量和铜元素地表化探.由于当时见矿品位低, 资源前景不明, 没有投入后续工作.

 

  区内70 %以上面积为第四系风成黄土, 草原植被发育.矿区西北部和南部分布有二叠纪大石寨组地层, 主要岩性为细碧岩-角斑岩、角砾熔岩、安山岩、晶屑/岩屑凝灰岩和少量含生物碎屑泥晶灰岩,是主要赋矿围岩.矿区东北部主要分布侏罗纪地层,为中侏罗新民组煤系地层及砂砾岩.

 

  矿区及周边岩浆岩发育, 主要为燕山期侵入岩,岩性有斜长花岗岩、斜长花岗斑岩、石英斑岩侵入体, 并发育闪长岩、闪长玢岩和正长斑岩脉等.

 

  区内构造较为发育,以断裂构造为主,主要为NW或NNW 向断裂, 由于覆盖严重, 仅在局部地方见断裂出露.断裂构造包括控矿和破矿断裂, 以破矿断裂最为发育.本次工作中甚低频电磁法(VLF)测量结果也表明本区断裂以NE 和NNW 向共轭断裂为主.

 

  区内主要发育脉状黄铜矿—石英脉型铜矿化, 分布矿区东南部.矿化受断裂构造控制, 矿化带走向与断裂走向一致, 走向NNW, 倾向NE , 倾角大于70°.围岩为隐爆角砾状石英斑岩.石英斑岩体中矿化普遍, 主要为黄铁矿化, 其次为黄铜矿化.黄铁矿呈浸染状分布,黄铜矿多与石英伴生,呈脉状产出.黄铜矿富集处形成矿体, 在矿脉边部斑岩中矿化也发育,Cu 品位一般在0.01 ～ 0 .2%.地表未见原生铜矿化,仅见孔雀石、铜蓝等次生铜矿物, 局部形成次生富集带,Cu 品位可达0.6%.前人钻孔资料显示铜矿化多在200～ 300m 孔深富集, 并形成小矿体.

 

  2  综合物探工作及结果

 

  2 .1  工作思路及技术路线

 

  综合地质资料及实地踏勘分析认为, 好力宝矿床铜矿化为侏罗纪陆相火山作用晚期热液型矿化,可见的矿化系统主要受近N NW 走向的含矿断裂控制.地表可以观察到的呈带状发育的灰红色、紫红色、杂色碧玉状次生硅质岩可能为火山晚期热液沿断裂上升过程中交代英安质凝灰岩而形成的次生硅质岩.地表和平峒中断裂构造控矿现象均清晰可见.

 

  这些基本地质认识为后续综合物探评价体系工作具体仪器方法的选择提供了基本依据.

 

  基于对工作区内地质情况的上述初步认识, 确定了由甚低频电磁仪扫面(VLF)、EH4 电磁测深和激发极化(IP)中梯测深三种技术方法相结合的技术路线:首先采用甚低频电磁仪对整个工作区进行全面普查性扫面, 以查明区内控矿断裂的分布状况.在甚低频扫面确定控矿构造的分布状况后, 采用EH4电磁测深技术进一步探测地表至地下近1000m 深度范围内控矿构造的延伸状况和基本产状.最后, 针对可能的含矿构造系统进行激发极化法测深, 探查控矿构造内金属硫化物的激电效应, 以甄别矿化带的含矿属性.

 

  2 .2  本次物探方法简介

 

  本次物探工作主要采用甚低频电磁仪扫面、EH4 电磁测深和激发极化测深三种技术方法.

 

  甚低频电磁法是一种应用被动场源电磁感应的浅层物探技术, 在地质填图和找矿勘探中国内外已有众多的成功实例[ 11 ～ 13] .甚低频电磁法的物理基础是浅层岩矿石的电阻率差异, 浅层岩矿石的电阻率主要取决于岩石的孔隙度、含水性及其岩石的矿物组分, 当待测地质体与围岩的电性差异愈明显, 测量的异常特征也愈明显.根据前人总结, 构造变形、热液蚀变、金属硫化物充填等都可以导致甚低频低阻异常的反映.实践表明, 该方法不但具有轻便、快速、经济、高效的优点, 而且在隐伏—半隐伏矿体的空间定位预测中应用效果显著.

 

  EH4 电磁仪是由美国EMI 公司和Geomet rics公司联合开发的一套轻便、快速、节能, 人工场源和天源场源相结合的电磁测量系统[ 14 ～ 16] .EH4 属频率域电磁法, 是以地下岩矿石的导电性与导磁性差异为物性前提, 通过发射和接收地面电磁波来进行大地电磁测深, 连续的测深点阵组成地下二维电阻率剖面图像.该仪器的测量频段为10 Hz ～ 100 Hz ,探测深度范围约为10 ～ 1000 m .应用EH4 可以确定已知含矿构造的延深情况, 也可以确定未知区是否存在隐伏断裂以及其产状、规模.

 

  中梯装置的时间域激发极化法是传统电法勘探的一种, 是利用岩(矿)石的导电性、激电性、介电性等物理性质来达到勘探目的, 具有经济、快速、方便等优点.激发极化法勘探中引起激电异常的机制主要是矿铁矿化、石墨化、磁黄铁矿化、黄铜矿化或其它分散的金属矿化, 因此可以有效识别可能的含矿系统, 并可以发现规模较小或埋藏较深的矿体, 确定异常在地下空间的分布, 是金属矿勘查中不可或缺的重要手段.

 

  2 .3  工作部署

 

  地球物理测网的部署, 采用美国T rimble 公司生产的亚米级高精度实时付费差分信号GPS 定位系统实施.为了充分利用前人钻孔资料, 本次测网布置沿用了前人工作的北东70°勘探线布置的方向,并使300 号测线与前人勘探工作的原“好力宝山0号勘探线” 基本重合.测网的主测量点由高精度GPS 以50 m 的水平间距定点, 主测量点之间的物理测点以10 m 为水平间距.野外GPS 测点数据采集采用北京54 坐标系统, 每个测点的数据构成包括经纬度坐标和公里网格坐标以及高程.GPS 坐标数据除用于地球物理测量布网外, 还输入Surfer 软件绘制实测地形及工作部署图.

 

  2 .4  甚低频电磁法扫面

 

  甚低频电磁法扫面的工作部署为沿70°的勘探线方向, 以50 m 线距, 10 m 测点间距布置41 条长度为1700 m 的测线, 共计7011 个测点, 测线总长度69 .7 km , 控制面积3 .4 km2 .

 

  甚低频扫面结果表明, 由41 条测线控制的3 .4 km2的工作区内发现了13 个单体规模较大走向延长大于400 m 的低阻异常体(图2).低阻异常体具有良好的平面分布规律, 总体上近南北走向, 其中1至6 号异常和7 至11 号异常分别构成I 和II 两组NNE 向的异常带, 两组异常带之间呈左阶排列, 异常带内的各异常体之间呈右阶斜列状关系.根据异常带和异常体之间规律性的空间关系, 推测认为工作区内可能存在由左行走滑为主的统一应力场形成的一系列与成矿关系密切的张扭性断裂.地表实地查证表明绝大多数异常带为断裂构造通过的位置, 成矿前景还有待后续物探方法和探矿工程的验证.

 

  2 .5  EH4 电磁测深

 

  根据甚低频扫面工作结果, 选择在成矿前景较好, 并有前人探矿平峒等工作基础的200 线至900线间开展EH4 电磁测深工作.EH4 测深工作的测线方位为70°, 测线间距100 m , 测点间距20 m .为了与前人地质工作相印证并更好的验证甚低频测量的低阻异常, 将与前人“好力宝0 线勘探剖面”位置重合的300 线长度布置为1700 m , 同时为节省工作量, 其余测线长度布置为900 m .为了控制矿化构造系统的具体产状, 在测区南部还部署了两条近北北东向的EH4 测线(NS -01 和NS -02 线).全部EH4 电磁测深工作共11 条测线, 536 个测点, 控制面积约1 km2 .

 

  测深结果表明, EH4 电磁测深结果与甚低频扫面和已知地质现象之间都具有良好的吻合性.通过将200 线至900 线甚低频和EH4 反映的异常带进行对比, 发现尽管甚低频的探测深度比EH4 的探测深度浅, 但二者具有良好的吻合性.两种不同物探方法的良好耦合, 也从不同角度证实了具潜在含矿性的低阻构造带的存在.

 

  从图3 可以确认, 300 线上前人勘探工作中见矿最好的两个钻孔ZK16 和ZK19 见矿位置均位于EH4 探测的低阻带内或低阻带边缘.进一步对比发现其他钻孔的零星矿化位置基本也位于EH4 反映的低阻带内.由低阻异常与已知地质现象的良好吻合我们认为EH4 探测的低阻异常带即为潜在的矿化构造带位置.

 

  2 .6  激发极化法测深

 

  激发极化法测量的测线方位70°, 测线间距50 m , 装置的AB =680 m , MN =20 m , 测线长度860 m , 共4 条测线, 共176 个测点.

 

  根据测深结果断面图, 有如下判断:

 

  (1)高激电异常体具有良好的连续性, 受控于带状构造.在200 线到350 线的780 m 、900 m 和1070 m 位置深部都出现近于直立的高激电异常, 推测认为它们是三条连续的线状激电异常带.这种明显呈带状分布的激电异常, 反映了潜在的金属矿化为带状, 即矿化很可能受带状构造控制.

 

  (2)激电测深与EH4 测深结果良好的对应性预示金属矿化发育.对比300 线的激电和EH4 测深断面图, 在900 m 和1070 m 点位附近的高激电异常与EH4 低阻或中阻异常相对应.这种对应性表明这些异常属于低阻-高激化异常或中阻—高激化异常, 而这两类异常往往是金属矿化发育的特征.

 

  (3)激电异常强度由南向北增强, 指示北部矿化强度高.从南部的200 线到北部的350 线三个激电异常的强度逐渐加强, 说明含矿构造的矿化强度向北逐渐加强.

 

  (4)工业矿化体可能在深部发育.就激电异常强度较高的300 线和350 线而言, 尽管三个激电异常在浅部100 m 范围内也有所表现, 在地表也存在构造蚀变带, 但其激化率太低, 而对应位置的深部则表现更强烈的异常.结合300 线ZK16 钻孔的见矿深度大于200 m 的事实, 我们推测这两个剖面上工业矿化体应发育在200 m 深度以下.

 

  3  工程验证

 

  根据上述甚低频电磁仪扫面、EH4 电磁测深和激发极化法测深等方法对工作区内矿化系统的综合探测, 结合前人钻孔和坑道探矿资料, 在300 线和350 线分别设计了ZK300-1 和ZK350-1 两个验证钻孔, 以针对本次工作中反映的低阻—高          激化(ZK350-1)和中阻—高激化(ZK300-1)两类异常进行工程验证.钻孔验证结果为:

 

  (1)ZK350-1 钻孔在60～ 70 m 深度见到硅化、浸染状黄铁矿的构造蚀变岩, 指示开始见到矿化构造系统;在201 ～ 207 m 见到脉状和浸染状黄铜矿化, 分析结果有3 个样品的Cu 品位大于1 %;向下至340 m 可见到零星的铜矿化和黄铁矿化, 硅化蚀变岩异常破碎, 推断属于构造蚀变岩带.

 

  (2)ZK300-1 钻孔在127 m 开始见到黄铜矿、黄铁矿和方铅矿等金属矿化, 矿化呈星点状、细脉状和网脉状, 在岩芯中断续出现, 连续性较差, 有未矿化的间断, 品位不详.这两个验证钻孔都见到了预期的矿化带, 并见到了工业矿化体, 证明本次采用的综合物探方法在好力宝铜矿床是适用的.

 

  4  结 论

 

  1 .甚低频电磁法、EH4 电磁测深法和激发极化法三种技术方法相结合的综合物探评价体系在好力宝铜矿床寻找隐伏矿体实践中效果显著, 是一个套快速、实用、高效的方法体系;2 .综合物探和工程验证都表明好力宝铜矿床具有良好的找矿前景, 有进一步开展工作的价值;3 .充分研究地质资料, 建立正确的地质认识, 结合实际地质情况选用合适的物探方法并相互结合是成功勘探的前提。