綜合物探方法在長白山玄武巖覆蓋區(qū)煙筒砬子金礦區(qū)深部找礦的應(yīng)用

林野，張震，趙玉琢，關(guān)淑艷，孫立偉

吉林省勘查地球物理研究院，吉林 長春 130012

0 引言

吉林長白山玄武巖分布區(qū)位于吉林省東南部,屬遼東—吉南成礦帶的北東段,區(qū)內(nèi)分布有金英大型金礦、荒溝山金礦、小四平金礦、八里溝金礦、松山鐵礦等多個礦床，具有較好的找礦潛力。由于新生代晚期長白山地區(qū)地殼隆起，并大規(guī)模地出現(xiàn)以玄武巖質(zhì)和粗面巖質(zhì)為主的巖漿活動，形成大面積玄武巖被，覆蓋于各時代地層及侵入體之上。在玄武巖蓋層下尋找隱伏礦產(chǎn)資源已是大勢所趨，地球物理勘探深度較大、分辨率高是尋找發(fā)現(xiàn)深部隱伏礦產(chǎn)的有效手段[1]。

本文基于重力、音頻大地電磁測量工作成果，采用多參數(shù)相互約束、精細反演，查明了區(qū)內(nèi)玄武巖蓋層下的三維地質(zhì)成礦背景。結(jié)合地質(zhì)、礦產(chǎn)特征綜合分析，對重點異常區(qū)利用頻譜激電(SIP)、重磁剖面綜合物探勘查成果，圈定成礦有利地段尋找深部隱伏礦產(chǎn)、指導(dǎo)研究區(qū)內(nèi)尋找金英式金礦為下一步找礦等提供有效的參考依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北板塊北緣東段，其發(fā)展演化歷程可歸結(jié)為三個大的地質(zhì)階段，即地槽發(fā)展階段(太古—早中元古代)，準(zhǔn)地臺發(fā)展階段(晚元古代—古生代二疊紀(jì))，濱太平洋大陸邊緣活化階段(三疊紀(jì)—新生代)。新生代以來太平洋板塊的持續(xù)作用，造成大量基性火山噴發(fā)，致使工區(qū)及外圍基本為玄武巖所覆蓋。

研究區(qū)內(nèi)局部出露有新太古代花崗質(zhì)片麻巖,分布于工區(qū)東南部,與元古代老嶺群、青白口系釣魚臺組呈斷層接觸; 古元古代老嶺群珍珠門組大理巖位于研究區(qū)東部,地表被巨厚的釣魚臺組石英砂巖堆積物覆蓋,與新元古代青白口系釣魚臺組呈斷層接觸。釣魚臺組石英砂巖呈北西向展布，傾向南西,赤鐵礦層即位于該石英砂巖底部,在研究區(qū)北西方向出露寒武系饅頭組與青白口系釣魚臺組，呈斷層接觸。中生代火山巖在北西部大面積出現(xiàn)，區(qū)內(nèi)侵入巖不發(fā)育，僅有少量閃長巖脈分布。區(qū)內(nèi)老嶺群和青白口系釣魚臺組是該區(qū)主要的金鐵含礦層位，釣魚臺組以渾江式鐵礦(赤鐵礦)為主[2]，金礦以大型金英金礦(板廟子)為代表[3]，因此研究區(qū)鐵金建造發(fā)育，具備尋找鐵、金礦床的地質(zhì)條件。

2 地球物理場特征

2.1 物性參數(shù)特征

2.1.1 電性特征

地層中石英砂巖、灰?guī)r等均表現(xiàn)為中、高阻、低極化率的電性特征，而花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖、玄武巖為中等電阻率、中等極化率，赤鐵礦石則表現(xiàn)為高阻、高極化率的電性特征有別于區(qū)內(nèi)其他巖性(1)林野，王來云，左雷，等.吉林省撫松縣煙筒砬子一帶金礦預(yù)查報告[R].2018.。

2.1.2 密度特征

最高密度巖石為赤鐵礦石平均為3.66 g/cm3，其次為為大理巖、斜長角閃片麻巖、閃長巖、巖屑晶屑凝灰?guī)r，平均在(2.7～2.88) g/cm3。而灰?guī)r、石英砂巖、玄武巖、凝灰?guī)r、花崗片麻巖一般密度相對較低。

從上述物性參數(shù)特征可以看出，與金英式金礦有關(guān)的含礦層位一般具有低阻，高極化率，高密度物性參數(shù)特點，圍巖為高阻、低極化率，中高密度的物性特征。

2.2 重力剖面異常特征

重力剖面測量顯示對研究區(qū)巖性反映較好，重力高異常主要對應(yīng)老地層青白口系釣魚臺組石英砂巖、老嶺巖群珍珠門大理巖隱伏分布區(qū)，新太古代花崗片麻巖重力異常為中等，漫江組氣孔狀玄武巖呈重力低異常。

研究區(qū)北西側(cè)地表為玄武巖覆蓋，該處反映為明顯的布格重力高，推測下伏為珍珠門組大理巖為基底隆起區(qū)，重力高異常區(qū)為本次工作的重點。研究區(qū)東南側(cè)呈重力低異常，反映原始地貌地勢較低，玄武巖覆蓋厚度相對較大，同時為基底坳陷區(qū)，推測下伏為陸相火山碎屑巖為主，反映中生代火盆地特征。

圖1 撫松縣松山林場一帶綜合地質(zhì)圖

2.3 可控源音頻大地電磁測深

在研究區(qū)內(nèi)北端重點工作區(qū)布設(shè)了可控源音頻大地電磁測深工作，主要目的是了解區(qū)內(nèi)三維成礦地質(zhì)背景。剖面主要穿過漫江組玄武巖、釣魚臺組石英砂巖、珍珠門組大理巖、新太古代花崗片麻巖。

從圖2綜合剖面圖上可以看出，地表高低阻混合帶為漫江組玄武巖，玄武巖下方低阻層為下伏基巖界線。重力高異常對應(yīng)巖性為青白口系釣魚臺組石英砂巖、老嶺巖群珍珠門組大理巖等老地層，氣孔狀玄武巖覆蓋區(qū)重力異常降低。平穩(wěn)負磁場主要反映了石英砂巖、大理巖磁場特征，漫江組玄武巖則表現(xiàn)為正值異常為主的變化劇烈的跳躍場。視電阻率反映地電斷面中石英砂巖為中等電阻率，場態(tài)平穩(wěn)，大理巖表現(xiàn)為中高阻內(nèi)分布有多條低阻帶，低阻帶與地表北西向構(gòu)造大致相對應(yīng)，構(gòu)造多為正斷層，傾向北東，陡傾，表明該處地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。剖面12000點處推測為石英砂巖與珍珠門組大理巖閃長巖接觸部位，為主要的地質(zhì)異常區(qū)，應(yīng)布置重點異常查證工作。

圖2 PM3剖面重、磁、電綜合反演斷面圖

3 異常驗證

據(jù)上述地質(zhì)、重力及可控源綜合剖面成果，確定了石英砂巖、大理巖與閃長巖接觸帶處為地質(zhì)異常區(qū)，布置了頻譜激電異常查證剖面。

零頻電阻率ρ0反演結(jié)果12100點西南側(cè)高阻異常與PM4高阻異常值及形態(tài)基本一致，高阻異常傾向西南，傾角50°，為釣魚臺組石英砂巖。12100點北東側(cè)存在明顯高阻異常顯示，為珍珠門組大理巖。二者接觸帶距地表103 m，存在低阻異常，推測為硅鈣面赤鐵礦化、鉛鋅礦化反應(yīng)。

表1 研究區(qū)巖(礦)石標(biāo)本物性參數(shù)統(tǒng)計表

極化率η反演結(jié)果12100點西南側(cè)地表0 ～56 m為高極化率異常，傾向與高阻異常一致，鉆探結(jié)果顯示為碳質(zhì)砂巖引起。11700～12200點出現(xiàn)高極化率異常且傾向南西，與硅鈣面傾向一致，高極化異常位于大理巖一側(cè)，異常值較高，極大值為4.6%。

圖3 PM3剖面復(fù)電阻率反演斷面圖

在高極化率異常處施工ZK3-1鉆孔，該處硅鈣面熱液蝕變較強，鉛鋅礦化主要見于珍珠門組大理巖、石英砂巖接觸帶附近，與閃長巖脈關(guān)系密切，ZK3-1鉆孔中見有6條鉛鋅礦化蝕變帶。

4 結(jié)論

本次工作是在玄武巖覆蓋區(qū)開展物探找礦方法有效性工作的一種嘗試，通過大比例尺重、磁和CSAMT、SIP電磁組成綜合物探方法，對本次礦產(chǎn)預(yù)查發(fā)揮了重要的作用。

(1)通過大比例尺綜合物探剖面測量，多參數(shù)約束精細反演，清晰的查明了玄武巖覆蓋下地質(zhì)三維環(huán)境，提供找礦有利地段。

(2)利用頻譜激電查明成礦結(jié)構(gòu)面處金屬硫化物富集情況，進一步為鉆孔提供依據(jù)。

(3)鉆探驗證結(jié)果表明硅鈣面附近鉛鋅礦化較普遍，具有一定的成礦前景。結(jié)果證明采用重磁、可控源音頻大地電磁剖面了解三維地質(zhì)成礦背景，重磁、頻譜激電剖面進行異常查證的方法是可行的。