綜合地球物理方法在祥霖鋪－土嶺地區圈定隱伏礦體的應用

葉穎穎,楊 濤,李坤鵬

(湖南省地球物理地球化學勘查院, 湖南 長沙 410016)

0 前 言

祥霖鋪矽卡巖型鎢錫多金屬礦床位于南嶺構造帶中段[1],區內已發現有鎢、錫、銀等十多種礦產,32處礦床(點),以鎢、銀、鉍、銅鉛鋅為主的多金屬礦產最為豐富,有大中型礦床8處。礦床主要賦存于中泥盆統棋梓橋組灰巖交代形成的矽卡巖中,礦體受隱伏－半隱伏花崗斑巖接觸帶和層間破碎帶的控制,自巖體往圍巖依次分布,具較明顯的分帶性。

當前祥霖鋪矽卡巖型鎢錫多金屬礦勘探中面臨的具體地質問題有兩個：一是土嶺巖脈群由數個面積較小的巖株組成,最大的巖株出露面積不超過0.35 km2,深部是否有大型隱伏巖基存在;二是進一步確認巖體深部及外圍是否還存在第二找礦空間的重要依據。綜合物探能夠較準確地探測小型巖脈的厚度、位置、延伸情況以及礦脈體的空間展布特征,為鉆孔布設提供有效的地球物理信息支撐。

1 地質條件

如圖1所示,研究區主要出露地層為中泥盆統棋梓橋組、上泥盆統長龍界組,其次是上泥盆統錫礦山組,巖性多以灰巖、白云巖為主[2]。巖漿巖較為發育,土嶺斑巖脈群由31個小巖株近東西向排列產出,受近東西向的傾斜層滑斷裂控制,時代屬晚侏羅世(J3)。單個巖體出露面積300 m2至0.35 km2不等,巖性為花崗斑巖、石英斑巖等,與成礦關系密切。圍巖蝕變為矽卡巖化、大理巖化、角巖化等,其中矽卡巖化與成礦關系密切。巖脈及其接觸帶中見鎢錫銅鉍礦化、鉛鋅礦化及金銀礦化等[3]。

圖1 祥霖鋪—土嶺地區地質概況及CSAMT測線布設

2 方法特點及數據處理

重力資料在圈定隱伏巖體等方面有獨特的作用,所識別的隱伏巖體對于尋找深部隱伏礦具有極為重要的價值。CSAMT是一種人工源頻率域電磁勘探方法[4],克服了天然場源信號微弱性,具有可靠的分辨率、觀測效率高等特點,被廣泛應用于地表1 km內的地質構造和隱伏巖性接觸帶等地質勘查,目前廣泛應用于礦產資源勘探、地質災害等勘探中,并取得良好的效果。

2.1 區域重力場與局部剩余重力的分離

經地形改算后的離散重力數據的布格異常值統一使用Surfer進行網格化,本次1∶5萬布格重力異常數據的區域場求取,采用了滑動平均法,使用4 km×4 km、6 km×6 km、8 km×8 km窗口求取區域重力異常。通過不同窗口尺寸剩余異常圖,結合地質資料進行對比分析,選取了4 km剩余異常圖。

2.2 CSAMT數據處理方法

本次數據處理采用Zong公司配套GDP32多功能電法工作站使用的軟件SCS2D。數據預處理階段主要是堅持原始數據的噪聲和誤差,對其進行編輯。反演算法主要采用圓滑模型反演算法對卡尼亞電阻率及阻抗相位進行迭代計算,確定反演模型的電性分布特征,要求所求的模型圓滑,數據擬合誤差最小,反演中加入了地形數據進行地形改正,最終計算并編繪處模型斷面圖及模型二維有限元正演計算斷面圖[5]。

3 物性特征分析

3.1 密度特征

探測目標體與圍巖之間明顯的物性差異是選擇物探方法的重要前提。研究區巖性密度統計結果見表1。

表1 祥霖鋪—土嶺地區巖石密度測定統計結果

由表1可知,密度低的巖石有花崗巖、花崗斑巖、石英斑巖,密度均小于2.63 g/cm3,是引起本區重力負異常的主要因素。

3.2 電性特征

研究區主要巖性電阻率統計結果見表2。

表2 祥霖鋪—土嶺地區電法物性參數測定結果

由表2可以看出,本區花崗巖具有明顯低的電阻率,白云巖和含碳質灰巖具有明顯高的電阻率,花崗巖與白云巖電阻率相差近10倍。

綜上所述,巖體與圍巖的密度與電性差異能夠引起明顯的重力、電磁異常,利用重力圈定隱伏巖體范圍,CSAMT法劃分巖脈形態以及與圍巖的邊界[6],具有良好的地球物理前提。

4 應用效果分析

4.1 重力圈定巖體邊界

研究區選取窗口半徑為R＝4 km剩余重力異常圖用于圈定隱伏巖體范圍(見圖2),采用剩余重力異常等值線為－0.2×10－5m/s2,結合出露巖株的分布形態,劃分隱伏巖體與圍巖的邊界。土嶺巖脈群主要表現為巖體頂部或周邊有巖脈向上侵入花崗斑巖脈,形成小規模的磨菇狀花崗斑巖體[7]。從重力的角度分析地表出露的土嶺花崗斑巖,應該是一個厚度較小的似層狀體,重力測量結果不支持土嶺地下存在更大的隱藏伏巖體。

圖2 祥霖鋪—土嶺地區R＝4 km剩余重力異常圖

4.2 可控源音頻大地電磁數據處理及推斷分析

選取中部地段8線反演電阻率斷面圖進行解釋分析(見圖3),8線長約2.7 km,沿東西方向布設,測線西段大部分穿越泥盆系棋梓橋組和七里江組地層,巖性多以白云巖、灰巖為主,東段地表出露土嶺花崗斑巖(γπ),長約200 m。

從8線可控源音頻大地電磁測深測量結果來看,電阻率斷面近地表(－300 m高程以上)為高阻和低阻混雜區,與近地表基巖的起伏、第四系覆蓋層的厚度以及斷裂構造的分布有關。

斷面中－東段164～274點,長約1.1 km,具地表中深部有一明顯的低阻層,深度范圍由地表延伸至地下標高－550 m以內,呈長軸狀,整體傾向西,傾角約10°。該低阻帶反演電阻率小于1000Ω,距地表深度由東至西有加深的趨勢。

斷面深部(－550 m高程以下)為明顯高阻區,高阻區中部有一高阻異常中心,反演電阻率高于3000Ω,根部向下延伸超過2 km,超出測線勘探深度,長度貫穿整條測線,規模大,范圍廣。

通過研究區各巖性電阻率特征可知,花崗斑巖具有明顯的低阻特征;且測線東端地表出露有花崗斑巖,根據低阻層的規模、形態,推斷為測線東部低阻層是隱伏花崗斑巖巖株引起的。巖株頂底埋深距地表約100～800 m,傾向西,厚度不超過300 m。

斷面深部(－600 m高程以下)為明顯高阻區,符合白云巖的電阻率特征,結合重力資料可知,土嶺花崗巖西側外圍地區不具備深大隱伏巖基存在的前提,因此推斷為白云巖、灰巖的聯合反映。

4.3 鉆孔驗證

圖4可以看出,8號剖面線共計施工7個鉆孔,由西至東分別為 ZK805、ZK803、ZK802、ZK801、ZK809、ZK808和ZK70,所有鉆孔均見到花崗斑巖巖脈及矽卡巖,隱伏花崗巖脈由地表至地下標高－550 m以內,呈巖株、巖脈侵入地表,傾伏面朝西,巖體厚度薄,不超過300 m,總長度不超過1.2 km。除鉆孔ZK805及ZK808以外,其余鉆孔均見到工業品位鎢礦礦體,以及銅、鉛鋅等其他多金屬礦礦脈。

圖3 8線可控源音頻大地電磁反演電阻率斷面

圖4 8線鉆孔資料及地質剖面

由ZK70、ZK801、ZK805鉆探結果認為魏家鎢礦主要賦存于泥盆系灰巖交代而成的矽卡巖帶內,礦體受隱伏－半隱伏花崗斑巖接觸帶,上部鎢礦礦體呈透鏡體狀,礦體以充填為主,受次級斷裂控制,位于淺地表不超過50 m。

下部礦體主要呈層狀、似層狀,礦體平均厚12.25～123.81 m,品位WO30.164%～0.472%,最大厚度達147.91 m,礦體產狀與巖體產狀基本一致。鉆探結果充分反映了花崗巖脈與鎢錫多金屬礦密切的成因關系和空間關系。

8線CSAMT清晰地反映出位于測線東段(164－274點)的低阻電性層,規模大小、形態特征大部分與鉆孔資料揭示的隱伏花崗巖脈特征基本吻合,少部分中高阻區因巖礦體厚度薄,圍巖干擾過大。整體上看,研究區低阻電性層為燕山期花崗斑巖脈、矽卡巖型鎢錫多金屬礦的綜合反映。

地下標高－550 m以下鉆孔資料顯示主要為泥盆系易家灣組白云巖和碳質灰巖,由電阻率資料可知,研究區白云巖和碳質灰巖電阻率高于10000Ω,高電阻率特征明顯,符合前文推斷的高電阻電性層為白云巖及灰巖的綜合反映。

5 結 語

本次研究區花崗斑巖巖脈電性特征屬于低電阻電性特征,這有悖于湖南省大部分花崗巖為高阻體(例如：錫田巖體等)的基本認識。通過重力測量對祥霖鋪隱伏巖體進行圈定及初步認識：該巖體西部不存在規模較大的隱伏巖基,結合本區地質資料及巖石電性特征,容易正確把握對隱伏花崗巖脈的分析判斷,區分白云巖、灰巖引起的的高阻體引起的干擾。