高原荒漠區矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦勘查技術方法探討

嚴永邦， 郭崑明， 白國龍， 張愛奎， 劉智剛， 奎明娟

(青海省第三地質礦產勘查院，西寧 810029)

0 引言

青藏高原柴達木盆地南緣祁漫塔格鐵、鈷、銅、鉛、鋅、錫、硅灰石(銻、鉍)成礦帶成礦條件優越，是青海省重要的鐵、銅多金屬礦勘查基地之一，到目前為止，已發現大中型矽卡巖-熱液型鐵多金屬礦礦床多處，如野馬泉鐵多金屬礦床、尕林格鐵礦床、它溫查漢鐵多金屬礦床、沙丘鐵多金屬礦床、四角羊鉛鋅礦、卡而卻卡銅鉬鉛鋅鐵礦床、虎頭崖鉛鋅礦床、肯得可克鐵鉛鋅礦床等[1]。在地形地貌上為東昆侖山系的祁漫塔格山、博卡雷克塔格山、沙松烏拉山、布爾汗布達山等所貫通，地勢由山區向盆地中心逐漸降低，山前殘山荒漠區大部分地區沙丘覆蓋。由于荒漠區第四系覆蓋較大，巖石露頭出露少，常規大比例尺地質填圖、化探測量無法施展，效果不佳，找礦效率低。

2000年前，祁漫塔格地區主要依靠磁法(航空及地面磁測)開展以鐵為主的找礦工作，主要以驗證強磁異常為主，高精度地面磁法測量，發揮了重要作用，發現了眾多鐵多金屬礦床[3]。2010年以來，野馬泉地區進行了以重力測量、大功率激電測量為主的1:50 000綜合物探調查，重力測量劃分巖體、地層分布，尋找控礦構造和矽卡巖帶方面作用明顯；激電測量受荒漠區供電條件限制及碳質地層等因素干擾，方法使用有一定局限性。

近年來，通過對青海祁漫塔格多金屬成礦帶典型礦床的研究，確定了該成礦帶典型礦床的礦床類型,建立了構造-巖漿活動演化與礦床關系模式，在區域地質背景和礦床地質特征研究的基礎上,系統地分析了典型礦床的控礦因素及其成因,認為該區是多礦床類型、多成礦系統復合疊加的多金屬成礦帶,具有優越的成礦地質條件與尋找矽卡巖-熱液型-斑巖型鐵多金屬礦床的良好前景；青海野馬泉地區晚古生代—早中生代巖漿作用與成礦研究[4]，認為該區晚古生代—早中生代的成礦，受侵入巖、構造以及圍巖巖性等綜合因素的制約，花崗閃長巖、石英二長閃長巖、二長花崗巖、正長花崗巖，利于形成矽卡巖型鐵多金屬礦床。

在系統成礦理論指導下，以重力、磁法測量為主的方法組合是這種高原荒漠特殊景觀區探礦方法的首選，但目前對高原荒漠區找礦方法組合的總結研究不足，進行系統總結并應用于找礦實踐顯得十分緊迫和必要。筆者通過“青海省祁漫塔格整裝勘查區關鍵科學技術難題研究與示范”所屬子課題“祁漫塔格有效找礦方法組合研究”工作，以野馬泉鐵多金屬礦為例，提出了一套適合高原荒漠區矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦勘查技術組合方法，希望對地質礦產勘查工作有所幫助。

1 礦區地質

礦區第四系廣泛分布，北部荒漠平原區為風成砂、沖洪積物或大面積沙丘，南部殘山區主要為風成砂、殘坡積物。區內零星出露有寒武-奧陶系灘間山群、上泥盆統牦牛山組、上石炭統締敖蘇組及下-中二疊統打柴溝組(圖1)，其中灘間山群和締敖蘇組是礦區主要圍巖地層。礦區構造由于第四系覆蓋和巖漿巖侵吞分布形態不清，根據零星露頭、鉆孔資料和物探推斷結果，NWW向斷層十分發育，為主要控礦構造；NE、NW向斷層為一共軛斷層，在南部及西北部極其發育，為主要的導礦構造。根據物探推斷和鉆孔資料，礦區侵入巖廣泛分布，主要為印支期，侵入巖總體走向NWW-SEE，自SEE向NWW侵入，巖體呈巖株，巖石類型主要有花崗閃長巖、二長花崗巖、石英二長閃長巖，侵入于灘間山群和締敖蘇組中，與成礦關系密切。礦區內變質巖主要有熱變質、接觸變質和熱液蝕變，熱變質主要為碎屑巖的角巖化，接觸變質主要為矽卡巖化，熱液蝕變主要有碳酸鹽化、金云母化、綠簾石化、蛇紋石化和硅化[2-3]。

1.1 成礦特點

根據成因類型將野馬泉鐵多金屬礦床劃分為與三疊紀花崗巖侵入有關，產于巖體與圍巖接觸帶及其附近構造帶中的接觸交代矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦成礦系統。該成礦系統主要是以三疊紀花崗巖侵入所形成的矽卡巖型礦產為代表，三疊紀花崗巖侵入為形成矽卡巖型-熱液型成礦提供了基本條件[4-8]。野馬泉礦床具體表現為：矽卡巖型鐵多金屬礦床產于花崗巖外接觸帶，圍巖多以灘間山群、締敖蘇組碳酸鹽巖(少量中基性火山巖)為主。與鐵多金屬礦化有關侵入巖主要為三疊紀花崗巖，巖體多呈巖株狀，受NWW-SEE向大斷裂控制，在區內形成了一條NWW-SEE向產出的矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦帶[2、4]。

1.2 礦體特征

礦區共發現172條鐵多金屬礦體，主礦體16條，位于接觸帶50 m范圍內，主要分布于M4、M5、M9、M10、M13、M14磁異常區，礦體呈透鏡狀、板狀、似層狀，長度為100 m～2 300 m，一般在300 m～800 m，礦體延伸25 m～2000 m，一般在100 m～800 m。大部分傾向NE，傾角為10°～60°。 M4、M5異常區4條主礦體厚度達21.51 m～35.66 m；主礦體全鐵平均品位為24.52%～47.32%，銅平均品位為0.14%～0.90%，鉛平均品位為0.32%～0.57%，鋅平均品位為1.14%～1.99%，礦體頂板為矽卡巖、大理巖、角巖、結晶灰巖及少量石英砂巖等，底板主要為巖體及矽卡巖、大理巖、灰巖、角巖等[2]。

1.3 礦石質量

礦區大部分礦石均為原生礦，礦石類型較為復雜，可大致分為磁鐵礦礦石、磁鐵礦-黃銅礦礦石、黃銅礦礦石、磁黃鐵礦-磁鐵礦-黃銅礦礦石、磁鐵礦-閃鋅礦礦石、磁黃鐵礦-閃鋅礦礦石、黃銅礦-方鉛礦-閃鋅礦礦石、閃鋅礦-方鉛礦礦石等。

磁鐵礦礦石：礦石多呈它形～半自形粒狀結構，次有交代殘留結構，包含乳滴狀結構等，以浸染狀構造為主，次為致密塊狀、斑雜狀、團塊狀、脈狀等構造。金屬礦物主要為磁鐵礦，磁黃鐵礦、黃鐵礦，閃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等。脈石礦物主要為透輝石、石榴石、硅灰石、綠簾石、方解石、符山石、綠泥石、陽起石等。

1.4 控礦因素

1.4.1 巖體因素

礦區內成礦巖體主要為石英二長閃長巖、花崗閃長巖以及二長花崗巖。其中石英二長閃長巖和花崗閃長巖巖漿分異程度低，起源深度較大，環境富氧，以及巖漿源區強烈的殼幔物質交換作用密切相關，形成了Fe、Pb、Zn礦。而二長花崗巖巖漿分異程度高，巖漿源區以地殼物質貢獻為主，起源深度較淺，氧逸度較低，形成了以Cu為主的多金屬礦[1，4]。

圖1 野馬泉礦區地質礦產圖Fig.1 Geological mineral map of the Yemaquan ore district

1.4.2 圍巖因素

礦區內分布的灘間山群和締敖蘇組巖石化學性質活潑，碳酸鹽巖有效孔隙度高，尤其是成分不純且具有硅化的碳酸鹽巖，對接觸交代非常有利。而硅泥質巖惰性組分高，化學性質不活潑，有效孔隙度低，不利于溶液滲透，且巖石可塑性強，不易破碎，對矽卡巖化和熱液蝕變的進行有一定的阻滯和隔擋作用，往往成為礦體的頂板[1,4]。

1.4.3 構造因素

巖體與灘間山群和締敖蘇組碳酸鹽巖接觸形態對矽卡巖及礦體的形態有明顯地控制作用。尤其在巖體與碳酸鹽巖接觸形成的港灣部位(凹陷帶)礦體產出的礦體連續，厚度大且品位高。

鐵多金屬礦受接觸帶及遠離接觸帶的層間構造或硅鈣面控制。遠離接觸帶的層間構造或灘間山群和締敖蘇組中發育的硅鈣界面部位屬于構造薄弱帶，在巖漿侵入過程中容易破碎，也易形成層間滑動及層間剝離，對接觸交代和熱液交代都非常有利，往往形成遠離接觸帶的熱液型多金屬礦和硫鐵礦。

1.5 找礦標志

礦區鐵多金屬礦找礦標志主要有如下三個方面：

1)印支期花崗閃長巖、二長花崗巖、石英二長閃長巖與灘間山群和締敖蘇組碳酸鹽巖的接觸帶，易形成鐵多金屬礦體，近接觸帶是尋找厚度大、品位高的鐵礦體的有利部位，離開近接觸帶的鐵礦體邊緣是尋找多金屬礦的有利部位[2]。

2)矽卡巖是主要的找礦標志，礦區內矽卡巖可分為鈣鎂矽卡巖和錳矽卡巖二類[9-10]，鈣鎂矽卡巖是尋找鐵銅礦體的主要標志，錳矽卡巖是尋找鉛鋅礦體的主要標志

3)磁異常多由磁鐵礦、磁黃鐵礦引起。強度較高、形態規則的磁異常是尋找鐵礦體的主要標志；礦區內的低緩磁異常與埋藏較深的鐵礦體或者與磁鐵礦、磁黃鐵礦共伴生多金屬礦體有關[2]，是尋找鐵多金屬礦的主要標志。

2 地球物理特征

野馬泉鐵多金屬礦位于高原荒漠區，基巖出露面積少，在勘探過程中開展了1∶50 000地面高精度磁法測量、1∶50 000重力測量、1∶10 000磁法測量、1∶20 000磁法剖面測量等大量物探工作，對指導該區找礦起到了至關重要的作用

2.1 巖礦石磁性特征

根據礦區磁物性結果[2]，磁鐵礦石、磁鐵礦化角巖、磁鐵礦化矽卡巖、磁黃鐵礦化矽卡巖具強磁性。其中磁鐵礦磁性最強，磁鐵礦化角巖、磁黃鐵礦化矽卡巖次之；凝灰巖、輝綠巖、角巖、矽卡巖、英安巖、花崗閃長巖、安山巖及磁鐵礦化碳質灰巖具中等磁性；花崗巖、大理巖、結晶灰巖等其他各類巖礦石弱磁性或無磁性。引起該區磁異常的主要地質體為磁鐵礦礦石及磁鐵礦化、磁黃鐵礦化巖礦石。

圖2 野馬泉地區剩余重力異常地磁異常綜合圖Fig.2 Residual gravity anomalies and geomagnetic anomaly map of the Yemaquan ore district

2.2 巖礦石密度特征

第四紀地層在本區內密度最小，平均1.30×103kg/m3，奧陶紀灘間山群密度較高，平均值為2.83×103kg/m3，石炭紀締傲蘇組地層，其密度值達2.76×103kg/m3，晚泥盆世牦牛山組密度較小，平均值為2.64×103kg/m3。侵入巖密度在2.60×103kg/m3～2.74×103kg/m3之間。各種礦石中，磁鐵礦密度最高，為4.65×103kg/m3，磁黃鐵銅鉛鋅礦石密度相對較小，為3.19×103kg/m3，矽卡巖、包括礦化矽卡巖密度可達3.63×103kg/m3。依據密度測定結果，侵入巖相對圍巖地層密度明顯偏低，密度差異明顯，具備利用重力測量圈定巖體分布范圍、推斷巖體與地層接觸帶的前提條件[12]。

2.3 1∶50 000磁異常特征

根據1∶50 000地面高精度磁法測量成果[2]，野馬泉地區共圈出14處地磁異常(圖2)，總體表現為南北兩條向南突出的弧形異常帶和東南部分布的面型異常區。

北部弧形異常帶總體NWW向展布，基本沿重力梯級帶分布，中部膨大，M7、M8異常為中部膨大區，由一連串串珠狀展布的子異常組成，異常長軸走向一般為NWW向，呈橢圓狀或似橢圓狀，異常強度較高，M4、M7、M8等異常強度超過1 000 nT，M3、M5異常ΔT極大值最高達8 000 nT。

南部弧形異常帶位于西南部，磁異常弧形向南突出，分布密集，走向從礦區中部向西由NE-SW向轉為NW-SE向，沿重力測量劃分出的重力梯級帶分布，與侵入巖體的邊界一致，異常規模均較大，異常曲線圓滑平緩，強度100 nT～3 000 nT，大部分為弱磁異常，部分具深部異常特征.

東南部M13、M14異常呈橢圓狀面狀分布，面積較大，強度較低，梯度緩，異常極大值一般在n×100 nT左右,呈現出范圍較大的低緩異常特征。

2.4 1∶50 000高精度重力測量

根據1∶50 000重力測量結果[12]，野馬泉礦區布格重力異常表現明顯為重力低，異常基本圈閉，邊部等值線密集，重力低異常對應了侵入巖體，重力低背景上局部重力高體現了局部有地層的分布(殘留)重力梯級帶基本反映了巖體與地層的接觸帶，這一特征在剩余重力異常圖(圖2)上反映更加清晰。重力低向重力高過渡變化處重力梯級帶與鉆探驗證的侵入巖體與灘間山群和締敖蘇組地層的接觸帶基本吻合，也是磁異常的主要分布區。在M13、M14磁異常區，剩余重力異常值相對升高，是巖體侵入相對較深，其上有一定厚度的灘間山群和締敖蘇組地層分布，地層與巖體呈上下接觸的關系。上述接觸帶均是異常是成礦的有利部位。

2.5 1∶10 000磁異常特征

經過1∶10 000磁測，將1∶50 000磁異常分解為多個子異常，較為典型的磁異常有M9、M13等[2]。M9異常進一步分解為5個子異常，其中M9-1、M9-3異常規模相對較大，經鉆探驗證后為磁鐵礦引起，共發現有2條主礦體。M9-1異常呈北西西向的橢圓狀，以正值為主，梯度陡，強度高。M9-3異常近東西向分布，是M9異常區形態規則，長度較大，較為連續的異常，正負異常伴生，正異常強度相對較高, 極大值達3 000 nT(圖3)，鉆探驗證結果礦體走向較連續，礦體局部厚大，礦種以鐵為主，其次為多金屬礦體。

圖3 野馬泉礦區M9磁異常平面等值線圖Fig.3 Magnetic measurement contour map of M9 abnormal area in the Yemaquan ore district

圖4 野馬泉地區M13異常1∶10 000磁法測量等值線平面圖Fig.4 Magnetic measurement contour map of M13 abnormal area in the Yemaquan ore district

圖5 M9異常0線反演及驗證結果示意圖Fig.5 Area chart of 0 line inversion interpretation and drilling verification in M9 abnormal area(a)反演；(b)驗證結果

圖6 M13異常84線反演及驗證結果示意圖Fig.6 Area chart of 84line inversion interpretation and drilling verification in M13abnormal area(a)反演；(b)驗證結果

M13為測區內分布范圍最大的一個正磁異常，平面形態為橢圓形，長軸北東-南西向，長約2 400 m，最寬為1 200 m。向東異常趨于尖滅，向西異常幅值降低，異常極大值370 nT。具有典型的低緩弱磁異常特征。通過對M13磁異常進行深部驗證，絕大部分鉆孔見鐵多金屬礦，礦體位于花崗閃長巖體外接觸帶的矽卡巖中，礦體形態隨接觸面變化而變化，南部埋深較淺，一般小于200 m，北部埋深較大一般在300 m～600 m，局部達900 m以上，礦體連續性較好，驗證結果表明低緩異常具有重要的找礦意義。

3 磁異常反演模擬及鉆探驗證

根據礦區磁異常特征，對區內代表強磁異常的M9異常0勘探線剖面和弱緩異常的M13異常84勘探線剖面進行了反演模擬，并進行了鉆探驗證，反演結果和驗證結果對比后(圖5、圖6)，發現反演的礦體形態、產狀和鉆探驗證結果基本一致，僅在礦體尾部稍有差異，反演的礦體厚度比實際驗證結果稍大一些，深度上礦體實際礦體埋深淺一些主要與磁化強度的取值有一定關系，總體來看，反演結果與實際情況較吻合，起到了指導鉆探工作的作用。

在此基礎上，對M9等異常區的其他磁法剖面進行了反演模擬計算。反演模擬結果對布置鉆探工程起到了很好的指導效果，并與鉆探驗證后所見礦體形態基本一致，見礦深度和見礦厚度也具有一定指示意義。

根據上述經驗對野馬泉礦區發現的14處地磁異常進行驗證，12處均由磁鐵礦或磁黃鐵礦引起，并在鐵礦中及鐵礦邊部發現有較好的多金屬礦體。共發現鐵多金屬礦體有172條，據最新統計結果，累計估算銅鉛鋅金屬總量為99.02×104t，鐵礦石量為7 055×104t，礦床規模達到大型[2]。

4 勘查方法技術總結

根據野馬泉礦區成礦特征及數十年找礦過程研究，高原荒漠區矽卡巖型熱液型鐵多金屬礦勘查采用如下的技術組合方法較為有效，并能夠提高找礦成功率、縮短勘查周期[11]。具體過程如下：

1)根據三疊紀與花崗巖有關的矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦成礦系統理論，結合地質背景，中小比例尺航空磁測、重力測量、水系沉積物測量成果，確定矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦成礦遠景區。成礦遠景區的劃分歷年來在柴南緣祁漫塔格地區已做了大量工作并發現礦床點數十處，但仍具有很大的找礦空間。

2)在成礦遠景區內開展1∶50 000重力測量，根據該類礦床主要控礦因素巖體和圍巖存在明顯密度差異的特點，以預測巖體與地層接觸帶為目的，初步圈定巖體范圍和接觸帶的位置。這項工作在野馬泉礦區雖然開展較晚，但對后期的找礦突破仍發揮了重要作用。對矽卡巖型熱液型鐵多金屬礦勘查而言應提前布置。

3)以觀測鐵多金屬礦中所含的磁鐵礦、磁黃鐵礦引起的磁異常為目的，開展1:50 000磁法測量(或利用已完成的磁測資料)，圈定磁異常。

4)將重力圈定的巖體分布范圍和接觸帶位置和磁法圈定的磁異常疊合在一起，結合地質條件進行綜合分析，確定成礦有利地段(或磁異常)。

5)進行1∶10 000地面高精度磁測，進一步縮小靶區，了解磁異常特征，包括異常強度、規模、走向等，初步判定異常性質，推斷引起磁異常的磁性體的埋藏深度、空間三維形態，確定找礦靶區(擬驗證的異常)。

6)根據磁異常的復雜程度，進行1:2 000高精度磁法剖面或面積測量，詳細了解磁異常特征，開展精細解釋工作，進行人機聯合的2.5D或3D反演，定位磁性體的空間位置，確定驗證鉆孔的位置及深度。

7)進行鉆探驗證，在鉆探驗證過程中配合測井工作，根據獲取的已知信息，及時進行異常再解釋工作，不斷修正反演模型，指導鉆探驗證工作。

8)根據勘查階段要求，系統開展鉆探工作，確定礦床或礦體。

概括起來，該方法組合包括以下步驟(具體方法組合及流程如圖7所示)：①根據高原荒漠區矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦典型礦床特征，劃分出該類礦成礦遠景區；②進行1∶50 000重力及1∶50 000高精度磁法測量，圈定成礦有利地段(磁異常)；③進行1∶10 000地面高精度磁測，進一步縮小靶區；④開展1∶2 000磁法剖面測量，進行2.5D或3D反演解釋，定位磁性體的空間位置；⑤利用鉆探進行驗證；⑥確定礦體或礦床。

圖7 方法組合流程圖Fig.7 Flowchart of the method of exploration

利用該方法組合，能克服荒漠區地質觀察、化探測量的困難，快速了解荒漠區磁異常的性質，減小磁異常解釋的多解性，達到較為經濟地尋找矽卡巖型鐵多金屬礦的目的，縮短矽卡巖型-熱液型鐵多金屬礦的勘查周期。

5 結論

以野馬泉礦床的勘查為例，作者在研究礦床特征和地球物理特征的基礎上，總結出了一套適合高原荒漠區矽卡巖型熱液型鐵多金屬礦的有效找礦組合方法，并梳理了勘查方法組合的流程。該方法對高原荒漠區鐵多金屬礦勘查具有經濟、快速、有效的特點，在祁漫塔格地區尤其是柴南緣殘山荒漠區矽卡巖型熱液型礦的尋找具有重要意義。