綜合物化探方法在山西東腰莊綠巖帶型金礦外圍找礦中的應用

陳文韜

(山東省地質科學研究院，國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南 250013)

東腰莊金礦是我國五臺山綠巖帶內產出的典型金礦床，賦存于五臺群臺懷亞群鴻門巖組綠片巖中，受地層控制[1-2]。本次外圍勘查區位于已知礦床西南部，地處1∶5萬Au，Cu水系沉積物橢圓形異常中部，異常強度較大，組分組合復雜[3-4]。同時，已知礦區激電異常西南側并未圈閉，向本區延伸，成礦條件較好。本次工作采用巖石地球化學勘查和電法勘探在勘查區內開展綠巖帶型金礦找礦工作，對有效圈定找礦靶區指導鉆探工作具有重要意義(1)石家莊經濟學院，山西省五臺縣東腰莊金礦礦物學填圖與深部及外圍找礦預查，2010年。。

1 礦區地質概況

該區地層多呈單斜產出，主要出露鴻門巖組和五臺群臺懷亞群蘆咀頭組地層，且由于變形作用強烈大多已發生倒轉。出露巖性主要為絹云綠泥片巖、絹云鈉長片巖、絹云石英片巖等淺變質巖系[5]。

礦區位于韌性剪切帶內五臺“之”字型構造的東南部分，變質作用、剪切變形強烈[6]。已探明的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ號礦體分布受次級韌-脆性、脆性斷裂控制，并被晚期脆性斷裂錯斷。

區內巖漿活動以五臺期火山作用和中-基性淺成巖漿侵入為主，分別形成變質巖原巖和變輝綠巖脈(床)[7-8]。Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ號礦體附近均有大量變輝綠巖脈產出，反映出巖漿活動對礦床形成的影響。

東腰莊金礦床賦存于鴻門巖組淺色變質巖系之中，產出Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ號礦體3個，呈雁行式排列(圖1)，其中Ⅰ號礦體規模較大，呈單斜似層狀和脈狀產出，厚度較大，走向延伸穩定。礦體傾向320°～350°，傾角35°～45°，出露長615 m，受斷層影響，分為東西2個礦段，蝕變礦化強烈，其中浸染狀、微細脈狀黃鐵礦化與礦體分布一致性較高。Ⅱ,Ⅲ號礦體在地表斷續出露且產狀與Ⅰ號礦體相似[9]。礦石的礦物成分詳見表1。

1—第四系沉積物；2—鈉長綠泥片巖；3—絹云鈉長片巖；4—變基性巖床；5—礦體標號；6—金礦化帶；7—金礦體；8—推測金礦化帶；9—隱伏金礦化帶；10—走滑亞斷層；11—正斷層；12—平移斷層；13—斷層；14—構造片巖；15—礦體編號圖1 東腰莊綠巖帶型金礦地質簡圖(據董培培等，2011)

表1 礦石的礦物成分

蝕變呈現分帶現象，由外向內呈對稱分布：碳酸鹽化硅化綠泥石帶—硅化絹云母化黃鐵礦化帶—電氣石黃鐵礦化硅化核。綠泥石化廣泛發育，硅化、電氣石化、黃鐵礦化與金礦化密切相關[10]。

2 地質-地球物理-地球化學找礦模型

地質模型：東腰莊金礦床受韌性剪切帶和“之”字型同斜倒轉復式向斜控制，產出于鴻門巖組淺色變質巖系之中，含礦巖石主要為絹云(綠泥)鈉長片巖和綠泥片巖，具層控特征。礦體多為單斜層狀、似層狀，形態單一，硅化、黃鐵礦化等礦化蝕變強烈。

地球化學模型：1∶5萬水系沉積物Au異常呈環形帶狀分布，具有明顯的濃集中心且覆蓋面積較廣。1∶20萬化探異常中，Au高異常區域可直接指示重點找礦靶區。除Au異常外，Cu和W等多種元素組合異常也是本地區找金的重要標志。

地球物理模型：礦區內金礦化與黃鐵礦化共生，可引起明顯的高極化率異常[11]。圍巖以絹云鈉長綠泥片巖等綠片巖為主，極化率較低。因而，礦化與非礦化激電異常特征具有明顯差異。礦化體ρs中等，與淺色變質巖系地層有一定差異。

3 綜合物化探方法應用

3.1 工作布置

勘查過程分為2個階段：第一階段開展1∶10000巖石地球化學勘查和1∶10000激電中梯測量，大體查明平面異常分布及兩種異常的疊加吻合分布區域。第二階段選取化探異常與激電異常吻合較好的區域進行激電測深，對異常地質體形態、規模、產狀、埋深及變化規律等進行解譯分析，圈定有效找礦靶區，指導下步異常查證工作。

3.2 巖石地球化學勘查

在已知礦床外圍勘查區布置1∶10000巖石地球化學勘查，充分利用已知礦體、采礦坑道和地表露頭等進行系統取樣和分析，尋求發現原生地球化學異常[12-17]。首先在剔除離群樣品后，采用計算法合理確定異常下限值(表2)。

表2 異常下限值確定結果

備注：Au元素含量單位為×10-9；其余元素為×10-6。

然后按如下原則對以異常下限值圈定的異常進行分類：

Ⅰ類：相對面積較大；有明顯的濃集中心；元素組分復雜，分帶明顯；規模大，與可能的大、中型礦床有關；可直接布置詳查工作。

Ⅱ類：面積中等；有濃集中心；元素組分組合較復雜，分帶明顯；規模中等，與可能的中、小型礦床有關；需進一步篩選、評序、擇優檢查。

Ⅲ類：面積較小；有較弱的濃集中心；異常組合元素簡單；規模小，可能屬于分散礦化或高背景巖石引起，但不能完全排除較大的盲礦引起。

Ⅳ類：面積大；無濃集中心。

Ⅴ類：面積小；無濃集中心；元素組分簡單。

通過對東腰莊已知金礦床的類比分析研究，在東腰莊金礦外圍找礦區圈定Ⅱ類異常1處，編號為1。Ⅲ類異常3處，編號分別為2，3，4(圖2)。

1—殘坡積物；2—亞砂土和黏土；3—金礦體；4—絹云綠泥鈉長片巖；5—絹云鈉長(石英)片巖；6—斷層及編號；7—外圍勘查區；8—沖洪積物；9—輝綠巖脈；10—產狀；11—已知礦區圖2 東腰莊金礦外圍找礦區巖石地球化學元素組合異常圖

1號綜合異常：位于礦區中部，異常面積在區內分布最大為0.27km2，整體形態近似橢圓形，主要分布在絹云(綠泥)鈉長片巖之中及礦化蝕變發育地段。異常元素組合為Au-W-Bi-As-Ag-Sb，套合較好，分帶性明顯，異常規模大、強度高，且連續性好，濃度自外圍向中心富集。其中Au單元素異常范圍較大、強度較高，推測與小型金礦體有關。

2號綜合異常：位于礦區北部，異常面積0.16m2，規模較1號異常略小，形態不規則，綜合異常元素組合為Cu-Au-W-Bi-As，異常強度一般且規模中等。

3號綜合異常：位于礦區西南，異常面積0.14km2，異常元素組合為Ag-Sb-Cu-Au-W-Bi-As，異常強度不一且規模較小，各元素異常較為分散，一致性差，無濃集中心。

4號綜合異常：位于礦區南部，異常面積0.18km2，走向NE，規模相對較小、強度不高，異常元素組合為Cu-Au-W-Bi-As-Sb，形態不規則。

3.3 激電中梯測量

首先，本次工作采用對稱小四極法進行了電性參數的測定，測定參數為極化率和電阻率[18-20]，測定結果表明礦石與圍巖之間存在明顯的極化率差異(表3)。

表3 礦區巖(礦)石電性參數測定統計

據山西省第三地質工程勘察院《山西省五臺縣東腰莊金礦區第15勘探線以東部分詳查地質報告》統計修編，2002年。

參照已知礦體地球物理找礦模型，利用礦體與圍巖之間的電性差異，本次電法勘探采用激發極化法在外圍2.0km2勘查區內開展工作，比例尺為1∶10000，測線方向NW315°，垂直于含礦帶及其蝕變礦化帶，網度20m×100m，AB距為1000m，采用雙頻激電中梯裝置進行物探掃面，完成激電中梯剖面測量物理點1070個。

綜合對比分析已知礦體特征、巖石地球化學異常和本次工作異常分布特征，確定以視極化率2.3為異常下限背景值，圈定異常兩處(圖3)。

a—ηs平面等值線圖；b—ρs平面等值線圖圖3 東腰莊金礦外圍勘查區激電異常平面等值線圖

Ⅰ號異常帶：位于測區中部偏西，走向NE，為激電高值異常帶，視極化率異常高達2.7，同時處于中高電阻率異常轉換帶中，呈現中阻、高極化的異常特征。巖石地球化學測量圈定的1號異常與該異常位置基本吻合，建議為重點找礦靶區。

Ⅱ號異常帶：位于測區的北部，呈NE走向，向北延伸至勘查區外，視極化率異常值較高且呈“豌豆”狀分布，視電阻率較低，推測為礦化體所致或北側已知礦體的異常延伸。

3.4 激電測深

依據化探異常和激電異常情況，本次激電測深工作剖面布置在化探1號異常區內，24線和30線129～144點之間，基本覆蓋了區內含礦帶和有利成礦的蝕變礦化帶，采用對稱四極裝置，完成電測深點30個。依據電測深曲線定量解釋結合中間梯度裝置下的ηs和ρs異常分布特征表明，中低阻、高極化異常推測可能為金礦體存在的主要部位，高阻、低極化異常推測為綠片巖反映，低阻、低極化異常推測為第四系反映，輝綠巖脈一般體現中阻、中極化特征。

等值線斷面圖(圖4)顯示，在24線129～143點之間，對應AB/2為20～180m處，存在中低阻、高極化體，二者疊合度較高，可能為金礦體賦存的主要部位。

在30線129～144點之間，對應AB/2為60～440m處，存在中高阻、高極化體，初步推斷為礦致異常(圖5)。

a—24線ηs等值線斷面圖；b—24線ρs等值線斷面圖圖4 東腰莊金礦外圍勘探區24線等值線斷面圖

a—30線ηs等值線斷面圖；b—30線ρs等值線斷面圖圖5 東腰莊金礦外圍勘探區30線等值線斷面圖

3.5 綜合異常分析

化探1號綜合異常不僅規模大、強度高，且連續性好，分帶明顯，主要分布在絹云(綠泥)鈉長片巖之中及礦化蝕變發育地段，與已知Ⅰ號礦體化探異常相似，并且與激電中梯異常分布一致性較高，位于激電中低阻、高極化異常帶內。通過該異常區的激電測深和數據二維反演處理[21]，推測該異常埋深25～250m處存在3個規模不等的串珠狀異常體，總體異常規模長約800～1000m，寬約40～100m，地表對應黃鐵礦(化)帶，推斷該異常可能為礦致異常[22-24]。

4 結論

(1)通過東腰莊綠巖帶型金礦床地質-地球物理-地球化學找礦模型，指出層控性、中阻高極化和Cu，Au等多元素異常，可有效分析成礦有利部位。

(2)蝕變與礦化自內向外呈三級環形分帶，核心的黃鐵礦化和硅化與金礦(化)體關系密切，是重要的找礦標志。

(3)該文將巖石地球化學測量和電法勘探綜合應用到東腰莊綠巖帶型金礦外圍找礦工作中，對異常地質體的形態、規模和大致埋深進行了合理推測，圈定了找礦靶區，有效指導了鉆探工程部署。