綜合勘查方法在棗莊關(guān)帝廟地區(qū)稀土礦調(diào)查中的應(yīng)用

孟慶旺，曹亞陽(yáng),于露,康一鳴,王珣,姚敏

(山東省物化探勘查院，山東 濟(jì)南 250013)

0 引言

稀土元素用途十分廣泛，除催化劑、冶金和玻璃陶瓷三大傳統(tǒng)領(lǐng)域外，近十余年稀土元素在高新技術(shù)材料中的運(yùn)用飛速發(fā)展，稀土元素已成為發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵元素，需求量逐年遞增，作為國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源，進(jìn)一步開(kāi)展稀土礦的勘查十分必要[1]。

山東省稀土資源儲(chǔ)量約占全國(guó)資源儲(chǔ)量的8%，位居全國(guó)第二，但主要集中在郗山地區(qū)，棗莊薛城關(guān)帝廟研究區(qū)位于郗山稀土礦的東北部，為山東省五大稀土礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)之一。研究區(qū)內(nèi)存在明顯的航空放射性異常，且成礦地質(zhì)條件較為優(yōu)越[2]，通過(guò)地質(zhì)、物化探綜合勘查方法圈定物化探異常，進(jìn)而指導(dǎo)槽探和驗(yàn)證鉆孔的布設(shè)，發(fā)現(xiàn)稀土礦體3條，稀土礦化體18個(gè)，求得稀土礦石資源量45.45萬(wàn)t，稀土氧化物資源量4688.3t，顯示出地質(zhì)物化探綜合勘查方法在稀土礦調(diào)查中的良好應(yīng)用效果[3]。

1 地質(zhì)概況及航空放射性異常特征

1.1 地質(zhì)概況

研究區(qū)處于嶧城凸起西部，由前寒武紀(jì)基底、古生代及中新生代蓋層組成，基底韌性變形，發(fā)育韌性剪切帶，蓋層區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以NE向?yàn)橹鳎浯螢镹W向，斷層主要切穿關(guān)帝廟單元角閃石巖，郗山單元石英正長(zhǎng)巖巖石中裂隙發(fā)育[4](圖1)。

區(qū)內(nèi)地層較為簡(jiǎn)單，僅見(jiàn)第四紀(jì)大站組。巖漿巖發(fā)育，主要為嶧山序列太平頂單元片麻狀中細(xì)粒含黑云花崗閃長(zhǎng)巖，沂南序列靳家橋單元角閃閃長(zhǎng)玢巖，沙溝序列沙溝單元輝石正長(zhǎng)巖，沙溝序列郗山單元石英正長(zhǎng)巖及一些正長(zhǎng)巖巖脈，太平頂沙溝序列關(guān)帝廟單元超基性-基性巖，各組裂隙互相交織呈網(wǎng)脈狀，沿裂隙充填石英脈、正長(zhǎng)巖脈、碳酸鹽脈，目前發(fā)現(xiàn)的稀土礦體即賦存于該巖體中[5]。

1—航放異常等值線(單位：γ)；2—研究區(qū)范圍圖2 薛城地區(qū)航空放射性異常平面圖

1.2 航空放射性異常特征

通過(guò)1∶20萬(wàn)航空放射性測(cè)量資料可知，區(qū)內(nèi)航測(cè)放射性背景值一般在9γ以下，在已知的郗山和關(guān)帝廟稀土礦床上均形成了12γ以上的放射性異常(圖2)，區(qū)內(nèi)具備一定規(guī)模，放射性在12γ以上的異常共有5處，分別為郗山異常、關(guān)帝廟異常、匡山頭異常、東古山異常、東托村異常[6]。

其中郗山異常呈NW向橢圓狀展布，異常中心明顯，規(guī)模大，放射性強(qiáng)度高，峰值達(dá)21γ，面積約5km2，異常形態(tài)好，異常區(qū)已發(fā)現(xiàn)大型稀土礦床，關(guān)帝廟異常呈NE向展布，長(zhǎng)約2.0km，寬約0.8km，最大強(qiáng)度在12γ以上，異常形態(tài)規(guī)則，且多孔見(jiàn)到稀土礦體或稀土礦化體，具有尋找一定規(guī)模的稀土礦床的前景[7]。

2 地球化學(xué)特征

在地質(zhì)填圖的基礎(chǔ)上，首先開(kāi)展土壤地球化學(xué)測(cè)量，其目的是圈定元素異常，為進(jìn)一步工作提供依據(jù)。全區(qū)共圈出單元素異常183處，其中Y元素異常29處，La元素異常28處，Ce元素異常25處，Pr元素異常31處，Nd元素異常19處，Sm元素異常27處，Eu元素異常24處，最終圈定綜合異常3處，其中乙類(lèi)異常2處(AP1、AP2)，丙類(lèi)異常1處(AP3)，最終優(yōu)選找礦意義較大的AP1、AP2異常開(kāi)展異常查證工作。

AP1異常以Ce為主元素，伴生La、Eu、Nd、Pr、Sm、Y等元素的異常，呈近EW走向的不規(guī)則狀展布，且異常元素套合較好，并具內(nèi)、中、外3個(gè)濃度分帶，Ce元素最高含量達(dá)2700.65×10-6，該異常區(qū)處于關(guān)帝廟單元超基性—基性巖、沙溝單元輝石正長(zhǎng)巖和郗山單元石英正長(zhǎng)巖中，異常規(guī)模較大，強(qiáng)度較高，成礦條件較好，異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)2條稀土礦體及數(shù)條稀土礦化體，具有較好的成礦遠(yuǎn)景[8]。

AP2異常以Ce為主元素，伴生La、Eu、Nd、Pr、Sm、Y等元素異常，呈NE走向的不規(guī)則狀展布，異常元素套合較好，并具內(nèi)、中、外3個(gè)濃度分帶，Ce元素最高含量達(dá)3322.7×10-6，該綜合異常與AP1異常具有相似的地質(zhì)條件，且異常高值區(qū)多位于巖體的界線附近，異常區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)1條稀土礦體及數(shù)條稀土礦化體，具有較好的成礦遠(yuǎn)景[9]。

3 地球物理特征

在地質(zhì)、地球化學(xué)測(cè)量基礎(chǔ)上開(kāi)展地球物理測(cè)量，地物化異常相互印證，提高找礦精度。本次工作在高精度磁測(cè)基礎(chǔ)上，開(kāi)展視電阻率聯(lián)剖測(cè)量，其數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，效果較為明顯

3.1 磁場(chǎng)特征

研究區(qū)磁場(chǎng)變化范圍較大，ΔT強(qiáng)度在-800nT～2100nT之間，總體表現(xiàn)為南部較高北部相對(duì)較低的磁場(chǎng)分布特征(圖3)；南部磁場(chǎng)強(qiáng)度較高(Ⅱ區(qū))，ΔT強(qiáng)度主要在300nT～1000nT之間，主要為新太古代晚期嶧山序列太平頂單元含黑云花崗閃長(zhǎng)巖的反映；北部磁場(chǎng)相對(duì)較低(Ⅰ區(qū))，ΔT強(qiáng)度主要在-500nT～500nT之間，且磁場(chǎng)波動(dòng)性較強(qiáng)，主要為中生代燕山晚期沙溝序列巖漿巖的反映[10]。

1—高精度磁測(cè)等值線及注記(單位:nT)；2—稀土礦見(jiàn)礦鉆孔及編號(hào)；3—稀土礦見(jiàn)礦化鉆孔及編號(hào)；4—稀土礦體及編號(hào)；5—磁異常范圍及編號(hào)；6—研究區(qū)范圍圖3 棗莊關(guān)帝廟地區(qū)高精度磁測(cè)ΔT等值線平面圖

局部正磁異常主要位于關(guān)帝廟—李樓村一帶，均位于研究區(qū)北部磁場(chǎng)相對(duì)較低(Ⅰ區(qū))磁場(chǎng)分區(qū)以?xún)?nèi)，相對(duì)明顯的磁異常4處，編號(hào)M1—M4。其中M1磁異常為低緩正磁場(chǎng)特征，ΔT幅值在50nT～350nT，主要為中生代燕山晚期沙溝序列關(guān)帝廟單元細(xì)粒含磷灰石黑云母透輝石巖引起，且異常的梯級(jí)帶附近為稀土礦成礦有利部位，見(jiàn)礦鉆孔(ZK1、ZK2004、ZK2001)均位于該異常100nT～200nT梯級(jí)帶附近[11]。

3.2 視電阻率分布特征

為研究區(qū)電阻率分布、隱伏斷裂特征，開(kāi)展視電阻率聯(lián)合剖面測(cè)量，由圖4可知，關(guān)帝廟地區(qū)視電阻率總體偏低，視電阻率在110～380Ω·m，總體可劃分為相對(duì)高阻區(qū)和相對(duì)低阻區(qū)[12]。相對(duì)高阻區(qū)主要位于F7斷裂—關(guān)帝廟、以及李家樓—沙溝鎮(zhèn)一帶，局部形成規(guī)則的橢圓形或條帶狀相對(duì)高阻，視電阻率在260～380Ω·m，主要由中生代燕山晚期沙溝序列關(guān)帝廟單元細(xì)粒含磷灰石黑云母透輝石巖引起；相對(duì)低阻區(qū)有2處，1處位于推斷斷裂F1以南地區(qū)，視電阻率在160～240Ω·m，主要由中生代燕山晚期沙溝序列郗山單元細(xì)粒霓輝石英正長(zhǎng)巖引起，另1處位于F7斷裂北段地區(qū)，視電阻率在160～220Ω·m，主要由中生代燕山晚期沙溝序列郗山單元細(xì)粒霓輝石英正長(zhǎng)巖和沙溝單元含黑云輝石正長(zhǎng)巖引起[13]。

1—視電阻率等值線及注記；2—稀土礦見(jiàn)礦鉆孔及編號(hào)；3—稀土礦見(jiàn)礦化鉆孔及編號(hào)；4—稀土礦體及編號(hào)；5—勘探線及編號(hào)；6—實(shí)測(cè)/推測(cè)斷裂及編號(hào)；7—研究區(qū)范圍圖4 棗莊關(guān)帝廟地區(qū)視電阻率聯(lián)剖等值線平面圖

1—?dú)埰路e土；2—角閃石巖；3—輝石角閃石巖；4—輝石正長(zhǎng)巖；5—正長(zhǎng)巖；6—稀土礦體；7—稀土礦化體；8—鉆孔剖面位置圖5 棗莊關(guān)帝廟地區(qū)1勘探線地質(zhì)-物探綜合剖面圖

3.3 視電阻率聯(lián)剖特征

研究區(qū)地質(zhì)填圖時(shí)發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造3條(F7、F9、F10)，通過(guò)開(kāi)展視電阻率聯(lián)剖推斷斷裂構(gòu)造4條(F3、F4、F5、F6)，基本了解研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造分布特征，F(xiàn)6斷裂位于研究區(qū)南部，關(guān)帝廟村—黎墟村的南部，為弧形斷裂，為低阻正交點(diǎn)的連線，且交點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)明顯的分離帶，斷裂南側(cè)多為太平頂單元中細(xì)粒含黑云花崗閃長(zhǎng)巖，斷裂北側(cè)為關(guān)帝廟單元細(xì)粒含磷灰石黑云母透輝石巖，推斷該斷裂為以上2種巖性的接觸帶，且接觸帶的傾變化向相對(duì)復(fù)雜；F3斷裂位于研究區(qū)東北部，搬倒井村的北部，亦為弧形斷裂為明顯的低阻正交點(diǎn)和“U”型低阻帶，變換大極距時(shí)，交點(diǎn)向南移動(dòng)，斷裂東側(cè)為郗山單元細(xì)粒霓輝石英正長(zhǎng)巖，斷裂西側(cè)為關(guān)帝廟單元細(xì)粒含磷灰石黑云母透輝石巖，推斷該斷裂為以上2種巖性的接觸帶，推斷斷裂南傾，經(jīng)鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)②號(hào)稀土礦體[14]；F4斷裂位于研究區(qū)西北部，關(guān)帝廟村的東部，呈NE向展布，為低阻正交點(diǎn)的連線，且交點(diǎn)兩側(cè)出現(xiàn)明顯的分離帶，變換大極距交點(diǎn)向北移動(dòng)，斷裂位置為關(guān)帝廟單元細(xì)粒含磷灰石黑云母透輝石巖，推斷斷裂向N傾，經(jīng)鉆探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)①號(hào)稀土礦體[15]。

4 異常的研究與驗(yàn)證

通過(guò)本次稀土礦調(diào)查，關(guān)帝廟地區(qū)共發(fā)現(xiàn)稀土礦體3條，稀土礦化體18個(gè)，求得稀土礦石資源量45.45萬(wàn)t，稀土氧化物資源量4688.3t。所發(fā)現(xiàn)的3條稀土礦體均受斷裂控制，且稀土礦體(含礦化體)上均出現(xiàn)明顯的低阻異常[16]，現(xiàn)以1勘探線(①號(hào)稀土礦體)為例闡述：

5 結(jié)論

通過(guò)地質(zhì)、物化探綜合方法圈定物化探異常，縮小找礦靶區(qū)，最終在關(guān)帝廟地區(qū)發(fā)現(xiàn)稀土礦體3條，稀土礦化體18個(gè)，求得稀土礦石資源量45.45萬(wàn)t，稀土氧化物資源量4688.3t，取得較好的應(yīng)用效果，對(duì)指導(dǎo)該區(qū)稀土礦的找礦具有較好的借鑒意義。

實(shí)踐證明，地質(zhì)、物化探方法相互印證，提高了地質(zhì)解譯的精度，在圈定地物化異常，尋找地質(zhì)構(gòu)造，指導(dǎo)探礦工程的布設(shè)是經(jīng)濟(jì)、有效、快速的手段。不同地區(qū)、不同地質(zhì)條件還可以采用不同的地物化探方法組合，加以靈活應(yīng)用，可起到事半功倍的效果。