0  引 言

 

  物探方法在地質(zhì)找礦工作中一直扮演著重要角色, 并有豐富的文獻(xiàn)資料從不同角度對(duì)物探在找礦中的實(shí)踐進(jìn)行過介紹[ 1 ～ 11] .在我國(guó)新一輪找礦“ 攻深探盲”的歷史條件下, 物探找礦工作面臨著許多新的挑戰(zhàn).為解決復(fù)雜地質(zhì)條件下物探方法尋找隱伏礦體這一問題, 中科院地質(zhì)與地球物理研究所劉建明學(xué)科組在大興安嶺第四紀(jì)覆蓋區(qū)開展了隱伏礦體快速評(píng)價(jià)淺層地球物理技術(shù)的集成和試驗(yàn), 在20 余個(gè)礦床進(jìn)行了技術(shù)試驗(yàn)和工程驗(yàn)證, 探索出了一套以地質(zhì)為基礎(chǔ)的, 多種物探方法手段相結(jié)合的, 具有快速、高效、實(shí)用等優(yōu)勢(shì)的綜合物探評(píng)價(jià)體系.本文以好力寶銅礦床隱伏礦體勘查工作為例, 介紹該綜合物探評(píng)價(jià)體系的實(shí)現(xiàn)過程及找礦效果.

 

  1  礦床地質(zhì)特征

 

  好力寶銅礦床位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗天山鎮(zhèn)境內(nèi), 距旗政府所在地天山鎮(zhèn)25 km .

 

  上世紀(jì)70 年代地質(zhì)隊(duì)曾在礦區(qū)東南側(cè)施工一個(gè)平峒(PD1)、十余個(gè)普查鉆孔和多條槽探工程, 并進(jìn)行了一定工作量的激電測(cè)量和銅元素地表化探.由于當(dāng)時(shí)見礦品位低, 資源前景不明, 沒有投入后續(xù)工作.

 

  區(qū)內(nèi)70 %以上面積為第四系風(fēng)成黃土, 草原植被發(fā)育.礦區(qū)西北部和南部分布有二疊紀(jì)大石寨組地層, 主要巖性為細(xì)碧巖-角斑巖、角礫熔巖、安山巖、晶屑/巖屑凝灰?guī)r和少量含生物碎屑泥晶灰?guī)r,是主要賦礦圍巖.礦區(qū)東北部主要分布侏羅紀(jì)地層,為中侏羅新民組煤系地層及砂礫巖.

 

  礦區(qū)及周邊巖漿巖發(fā)育, 主要為燕山期侵入巖,巖性有斜長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗斑巖、石英斑巖侵入體, 并發(fā)育閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖和正長(zhǎng)斑巖脈等.

 

  區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育,以斷裂構(gòu)造為主,主要為NW或NNW 向斷裂, 由于覆蓋嚴(yán)重, 僅在局部地方見斷裂出露.斷裂構(gòu)造包括控礦和破礦斷裂, 以破礦斷裂最為發(fā)育.本次工作中甚低頻電磁法(VLF)測(cè)量結(jié)果也表明本區(qū)斷裂以NE 和NNW 向共軛斷裂為主.

 

  區(qū)內(nèi)主要發(fā)育脈狀黃銅礦—石英脈型銅礦化, 分布礦區(qū)東南部.礦化受斷裂構(gòu)造控制, 礦化帶走向與斷裂走向一致, 走向NNW, 傾向NE , 傾角大于70°.圍巖為隱爆角礫狀石英斑巖.石英斑巖體中礦化普遍, 主要為黃鐵礦化, 其次為黃銅礦化.黃鐵礦呈浸染狀分布,黃銅礦多與石英伴生,呈脈狀產(chǎn)出.黃銅礦富集處形成礦體, 在礦脈邊部斑巖中礦化也發(fā)育,Cu 品位一般在0.01 ～ 0 .2%.地表未見原生銅礦化,僅見孔雀石、銅藍(lán)等次生銅礦物, 局部形成次生富集帶,Cu 品位可達(dá)0.6%.前人鉆孔資料顯示銅礦化多在200～ 300m 孔深富集, 并形成小礦體.

 

  2  綜合物探工作及結(jié)果

 

  2 .1  工作思路及技術(shù)路線

 

  綜合地質(zhì)資料及實(shí)地踏勘分析認(rèn)為, 好力寶礦床銅礦化為侏羅紀(jì)陸相火山作用晚期熱液型礦化,可見的礦化系統(tǒng)主要受近N NW 走向的含礦斷裂控制.地表可以觀察到的呈帶狀發(fā)育的灰紅色、紫紅色、雜色碧玉狀次生硅質(zhì)巖可能為火山晚期熱液沿?cái)嗔焉仙^程中交代英安質(zhì)凝灰?guī)r而形成的次生硅質(zhì)巖.地表和平峒中斷裂構(gòu)造控礦現(xiàn)象均清晰可見.

 

  這些基本地質(zhì)認(rèn)識(shí)為后續(xù)綜合物探評(píng)價(jià)體系工作具體儀器方法的選擇提供了基本依據(jù).

 

  基于對(duì)工作區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況的上述初步認(rèn)識(shí), 確定了由甚低頻電磁儀掃面(VLF)、EH4 電磁測(cè)深和激發(fā)極化(IP)中梯測(cè)深三種技術(shù)方法相結(jié)合的技術(shù)路線:首先采用甚低頻電磁儀對(duì)整個(gè)工作區(qū)進(jìn)行全面普查性掃面, 以查明區(qū)內(nèi)控礦斷裂的分布狀況.在甚低頻掃面確定控礦構(gòu)造的分布狀況后, 采用EH4電磁測(cè)深技術(shù)進(jìn)一步探測(cè)地表至地下近1000m 深度范圍內(nèi)控礦構(gòu)造的延伸狀況和基本產(chǎn)狀.最后, 針對(duì)可能的含礦構(gòu)造系統(tǒng)進(jìn)行激發(fā)極化法測(cè)深, 探查控礦構(gòu)造內(nèi)金屬硫化物的激電效應(yīng), 以甄別礦化帶的含礦屬性.

 

  2 .2  本次物探方法簡(jiǎn)介

 

  本次物探工作主要采用甚低頻電磁儀掃面、EH4 電磁測(cè)深和激發(fā)極化測(cè)深三種技術(shù)方法.

 

  甚低頻電磁法是一種應(yīng)用被動(dòng)場(chǎng)源電磁感應(yīng)的淺層物探技術(shù), 在地質(zhì)填圖和找礦勘探中國(guó)內(nèi)外已有眾多的成功實(shí)例[ 11 ～ 13] .甚低頻電磁法的物理基礎(chǔ)是淺層巖礦石的電阻率差異, 淺層巖礦石的電阻率主要取決于巖石的孔隙度、含水性及其巖石的礦物組分, 當(dāng)待測(cè)地質(zhì)體與圍巖的電性差異愈明顯, 測(cè)量的異常特征也愈明顯.根據(jù)前人總結(jié), 構(gòu)造變形、熱液蝕變、金屬硫化物充填等都可以導(dǎo)致甚低頻低阻異常的反映.實(shí)踐表明, 該方法不但具有輕便、快速、經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點(diǎn), 而且在隱伏—半隱伏礦體的空間定位預(yù)測(cè)中應(yīng)用效果顯著.

 

  EH4 電磁儀是由美國(guó)EMI 公司和Geomet rics公司聯(lián)合開發(fā)的一套輕便、快速、節(jié)能, 人工場(chǎng)源和天源場(chǎng)源相結(jié)合的電磁測(cè)量系統(tǒng)[ 14 ～ 16] .EH4 屬頻率域電磁法, 是以地下巖礦石的導(dǎo)電性與導(dǎo)磁性差異為物性前提, 通過發(fā)射和接收地面電磁波來進(jìn)行大地電磁測(cè)深, 連續(xù)的測(cè)深點(diǎn)陣組成地下二維電阻率剖面圖像.該儀器的測(cè)量頻段為10 Hz ～ 100 Hz ,探測(cè)深度范圍約為10 ～ 1000 m .應(yīng)用EH4 可以確定已知含礦構(gòu)造的延深情況, 也可以確定未知區(qū)是否存在隱伏斷裂以及其產(chǎn)狀、規(guī)模.

 

  中梯裝置的時(shí)間域激發(fā)極化法是傳統(tǒng)電法勘探的一種, 是利用巖(礦)石的導(dǎo)電性、激電性、介電性等物理性質(zhì)來達(dá)到勘探目的, 具有經(jīng)濟(jì)、快速、方便等優(yōu)點(diǎn).激發(fā)極化法勘探中引起激電異常的機(jī)制主要是礦鐵礦化、石墨化、磁黃鐵礦化、黃銅礦化或其它分散的金屬礦化, 因此可以有效識(shí)別可能的含礦系統(tǒng), 并可以發(fā)現(xiàn)規(guī)模較小或埋藏較深的礦體, 確定異常在地下空間的分布, 是金屬礦勘查中不可或缺的重要手段.

 

  2 .3  工作部署

 

  地球物理測(cè)網(wǎng)的部署, 采用美國(guó)T rimble 公司生產(chǎn)的亞米級(jí)高精度實(shí)時(shí)付費(fèi)差分信號(hào)GPS 定位系統(tǒng)實(shí)施.為了充分利用前人鉆孔資料, 本次測(cè)網(wǎng)布置沿用了前人工作的北東70°勘探線布置的方向,并使300 號(hào)測(cè)線與前人勘探工作的原“好力寶山0號(hào)勘探線” 基本重合.測(cè)網(wǎng)的主測(cè)量點(diǎn)由高精度GPS 以50 m 的水平間距定點(diǎn), 主測(cè)量點(diǎn)之間的物理測(cè)點(diǎn)以10 m 為水平間距.野外GPS 測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集采用北京54 坐標(biāo)系統(tǒng), 每個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)構(gòu)成包括經(jīng)緯度坐標(biāo)和公里網(wǎng)格坐標(biāo)以及高程.GPS 坐標(biāo)數(shù)據(jù)除用于地球物理測(cè)量布網(wǎng)外, 還輸入Surfer 軟件繪制實(shí)測(cè)地形及工作部署圖.

 

  2 .4  甚低頻電磁法掃面

 

  甚低頻電磁法掃面的工作部署為沿70°的勘探線方向, 以50 m 線距, 10 m 測(cè)點(diǎn)間距布置41 條長(zhǎng)度為1700 m 的測(cè)線, 共計(jì)7011 個(gè)測(cè)點(diǎn), 測(cè)線總長(zhǎng)度69 .7 km , 控制面積3 .4 km2 .

 

  甚低頻掃面結(jié)果表明, 由41 條測(cè)線控制的3 .4 km2的工作區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了13 個(gè)單體規(guī)模較大走向延長(zhǎng)大于400 m 的低阻異常體(圖2).低阻異常體具有良好的平面分布規(guī)律, 總體上近南北走向, 其中1至6 號(hào)異常和7 至11 號(hào)異常分別構(gòu)成I 和II 兩組NNE 向的異常帶, 兩組異常帶之間呈左階排列, 異常帶內(nèi)的各異常體之間呈右階斜列狀關(guān)系.根據(jù)異常帶和異常體之間規(guī)律性的空間關(guān)系, 推測(cè)認(rèn)為工作區(qū)內(nèi)可能存在由左行走滑為主的統(tǒng)一應(yīng)力場(chǎng)形成的一系列與成礦關(guān)系密切的張扭性斷裂.地表實(shí)地查證表明絕大多數(shù)異常帶為斷裂構(gòu)造通過的位置, 成礦前景還有待后續(xù)物探方法和探礦工程的驗(yàn)證.

 

  2 .5  EH4 電磁測(cè)深

 

  根據(jù)甚低頻掃面工作結(jié)果, 選擇在成礦前景較好, 并有前人探礦平峒等工作基礎(chǔ)的200 線至900線間開展EH4 電磁測(cè)深工作.EH4 測(cè)深工作的測(cè)線方位為70°, 測(cè)線間距100 m , 測(cè)點(diǎn)間距20 m .為了與前人地質(zhì)工作相印證并更好的驗(yàn)證甚低頻測(cè)量的低阻異常, 將與前人“好力寶0 線勘探剖面”位置重合的300 線長(zhǎng)度布置為1700 m , 同時(shí)為節(jié)省工作量, 其余測(cè)線長(zhǎng)度布置為900 m .為了控制礦化構(gòu)造系統(tǒng)的具體產(chǎn)狀, 在測(cè)區(qū)南部還部署了兩條近北北東向的EH4 測(cè)線(NS -01 和NS -02 線).全部EH4 電磁測(cè)深工作共11 條測(cè)線, 536 個(gè)測(cè)點(diǎn), 控制面積約1 km2 .

 

  測(cè)深結(jié)果表明, EH4 電磁測(cè)深結(jié)果與甚低頻掃面和已知地質(zhì)現(xiàn)象之間都具有良好的吻合性.通過將200 線至900 線甚低頻和EH4 反映的異常帶進(jìn)行對(duì)比, 發(fā)現(xiàn)盡管甚低頻的探測(cè)深度比EH4 的探測(cè)深度淺, 但二者具有良好的吻合性.兩種不同物探方法的良好耦合, 也從不同角度證實(shí)了具潛在含礦性的低阻構(gòu)造帶的存在.

 

  從圖3 可以確認(rèn), 300 線上前人勘探工作中見礦最好的兩個(gè)鉆孔ZK16 和ZK19 見礦位置均位于EH4 探測(cè)的低阻帶內(nèi)或低阻帶邊緣.進(jìn)一步對(duì)比發(fā)現(xiàn)其他鉆孔的零星礦化位置基本也位于EH4 反映的低阻帶內(nèi).由低阻異常與已知地質(zhì)現(xiàn)象的良好吻合我們認(rèn)為EH4 探測(cè)的低阻異常帶即為潛在的礦化構(gòu)造帶位置.

 

  2 .6  激發(fā)極化法測(cè)深

 

  激發(fā)極化法測(cè)量的測(cè)線方位70°, 測(cè)線間距50 m , 裝置的AB =680 m , MN =20 m , 測(cè)線長(zhǎng)度860 m , 共4 條測(cè)線, 共176 個(gè)測(cè)點(diǎn).

 

  根據(jù)測(cè)深結(jié)果斷面圖, 有如下判斷:

 

  (1)高激電異常體具有良好的連續(xù)性, 受控于帶狀構(gòu)造.在200 線到350 線的780 m 、900 m 和1070 m 位置深部都出現(xiàn)近于直立的高激電異常, 推測(cè)認(rèn)為它們是三條連續(xù)的線狀激電異常帶.這種明顯呈帶狀分布的激電異常, 反映了潛在的金屬礦化為帶狀, 即礦化很可能受帶狀構(gòu)造控制.

 

  (2)激電測(cè)深與EH4 測(cè)深結(jié)果良好的對(duì)應(yīng)性預(yù)示金屬礦化發(fā)育.對(duì)比300 線的激電和EH4 測(cè)深斷面圖, 在900 m 和1070 m 點(diǎn)位附近的高激電異常與EH4 低阻或中阻異常相對(duì)應(yīng).這種對(duì)應(yīng)性表明這些異常屬于低阻-高激化異常或中阻—高激化異常, 而這兩類異常往往是金屬礦化發(fā)育的特征.

 

  (3)激電異常強(qiáng)度由南向北增強(qiáng), 指示北部礦化強(qiáng)度高.從南部的200 線到北部的350 線三個(gè)激電異常的強(qiáng)度逐漸加強(qiáng), 說明含礦構(gòu)造的礦化強(qiáng)度向北逐漸加強(qiáng).

 

  (4)工業(yè)礦化體可能在深部發(fā)育.就激電異常強(qiáng)度較高的300 線和350 線而言, 盡管三個(gè)激電異常在淺部100 m 范圍內(nèi)也有所表現(xiàn), 在地表也存在構(gòu)造蝕變帶, 但其激化率太低, 而對(duì)應(yīng)位置的深部則表現(xiàn)更強(qiáng)烈的異常.結(jié)合300 線ZK16 鉆孔的見礦深度大于200 m 的事實(shí), 我們推測(cè)這兩個(gè)剖面上工業(yè)礦化體應(yīng)發(fā)育在200 m 深度以下.

 

  3  工程驗(yàn)證

 

  根據(jù)上述甚低頻電磁儀掃面、EH4 電磁測(cè)深和激發(fā)極化法測(cè)深等方法對(duì)工作區(qū)內(nèi)礦化系統(tǒng)的綜合探測(cè), 結(jié)合前人鉆孔和坑道探礦資料, 在300 線和350 線分別設(shè)計(jì)了ZK300-1 和ZK350-1 兩個(gè)驗(yàn)證鉆孔, 以針對(duì)本次工作中反映的低阻—高          激化(ZK350-1)和中阻—高激化(ZK300-1)兩類異常進(jìn)行工程驗(yàn)證.鉆孔驗(yàn)證結(jié)果為:

 

  (1)ZK350-1 鉆孔在60～ 70 m 深度見到硅化、浸染狀黃鐵礦的構(gòu)造蝕變巖, 指示開始見到礦化構(gòu)造系統(tǒng);在201 ～ 207 m 見到脈狀和浸染狀黃銅礦化, 分析結(jié)果有3 個(gè)樣品的Cu 品位大于1 %;向下至340 m 可見到零星的銅礦化和黃鐵礦化, 硅化蝕變巖異常破碎, 推斷屬于構(gòu)造蝕變巖帶.

 

  (2)ZK300-1 鉆孔在127 m 開始見到黃銅礦、黃鐵礦和方鉛礦等金屬礦化, 礦化呈星點(diǎn)狀、細(xì)脈狀和網(wǎng)脈狀, 在巖芯中斷續(xù)出現(xiàn), 連續(xù)性較差, 有未礦化的間斷, 品位不詳.這兩個(gè)驗(yàn)證鉆孔都見到了預(yù)期的礦化帶, 并見到了工業(yè)礦化體, 證明本次采用的綜合物探方法在好力寶銅礦床是適用的.

 

  4  結(jié) 論

 

  1 .甚低頻電磁法、EH4 電磁測(cè)深法和激發(fā)極化法三種技術(shù)方法相結(jié)合的綜合物探評(píng)價(jià)體系在好力寶銅礦床尋找隱伏礦體實(shí)踐中效果顯著, 是一個(gè)套快速、實(shí)用、高效的方法體系;2 .綜合物探和工程驗(yàn)證都表明好力寶銅礦床具有良好的找礦前景, 有進(jìn)一步開展工作的價(jià)值;3 .充分研究地質(zhì)資料, 建立正確的地質(zhì)認(rèn)識(shí), 結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況選用合適的物探方法并相互結(jié)合是成功勘探的前提。