河南省嵩縣雷門溝鉬礦物探方法綜合應用與研究

張傳東，靳貝貝，王秋平， 孫軍勝，刁文博

(1.河南省地質礦產勘查開發局第三地質勘查院，河南 鄭州 450000)

(2.河南省金屬礦產深孔鉆探工程技術研究中心，河南 鄭州 450000)

0 引 言

河南省嵩縣雷門溝鉬礦是近年來于東秦嶺—大別成礦帶上發現的一處超大型斑巖型鉬礦床[1-5]，是早白堊世中國東部地區大規模伸展運動的產物之一。區內中生代巖漿活動頻繁，鉬礦多為淺—中淺成相，礦化與巖漿期后熱液活動有關[2]。主要礦石類型有花崗斑巖型、片麻巖型和爆破角礫巖型3類[6]。礦體規模巨大、形態簡單。主要金屬礦物為輝鉬礦和黃鐵礦，呈浸染狀、細脈狀、細脈浸染狀分布在花崗巖體及蝕變圍巖中。利用礦體與圍巖的電性差異，先后開展了激電中梯掃面測量、礦體上方巖石剖面采樣極化率物性測量和連續電導率成像測量等物探工作，本文在綜合分析物探異常特征基礎上，建立了含礦斑巖體高阻低極化-圍巖蝕變帶低阻高極化的地球物理組合模型，可為其它地區找礦提供參考。

1 地質概況

研究區地處熊耳山東南麓，屬華北地層區豫西分區熊耳山小區；大地構造位置屬華北地臺南緣華熊臺隆熊耳山隆斷區東南部的廟溝—木柴關隆斷帶南緣。區內地層、巖漿巖和構造等均受南坡嶺—花山背斜控制，呈近EW向展布。巖漿活動及構造活動具多旋回和多期次活動的特點，金屬礦產豐富(見圖1)。

圖1 河南省嵩縣雷門溝鉬礦區區域地質圖(據文獻[7]修改)

區域內出露地層主要分為變質巖基底(太華巖群片麻巖)和蓋層(熊耳群火山巖系)兩部分。本區位于龍脖—花山復背斜的東南翼，結晶基底變形變質強烈，蓋層斷裂構造發育。

區域內巖漿活動強烈，分布廣泛，集中分布于西部。以晚太古代變質侵入巖和中生代中酸性侵入巖為主，呈巖基、巖墻產出；另有中晚元古代中-基性及正長斑巖脈或小巖株產出。其中，鉬礦多與淺—中淺成相，剝蝕程度低或頂部尚未剝落的燕山期小巖體相關，礦體多產于花崗巖體與太華巖群片麻巖系的內外接觸帶附近。

2 激電測量

本區曾開展1∶10 000激電中梯測量工作，共發現3處異常。其中，一處異常內經地表探槽取樣驗證僅在半個異常區發現鉬礦體，鉆孔驗證深部輝鉬礦化也不強烈。其它兩處探槽取樣驗證均未發現礦體。后期進一步工作證明，礦區內異常皆位于花崗巖體及其邊部的圍巖蝕變帶中。

在區內開展巖礦石標本和礦體上方巖石物性剖面測量工作(見表1)。由表1結果可見：電阻率除石英斑巖很高以外，其它巖性電阻率也有差異，爆破角礫巖和黃鐵礦化等蝕變圍巖電阻率相對較低。在橫切礦區內細-微粒斑狀花崗巖體的物性剖面上，激電效應強度的視極化率ηs曲線呈馬鞍狀，即含礦斑巖體中心低圍巖蝕變帶高，見圖2。

表1 各種巖石電參數結果表

圖2 激電強度效應視極化率曲線示意圖

綜上，區內巖石極化率差異表現較為明顯，花崗斑巖體邊部的圍巖蝕變帶ηs值較高，主礦體對應部分ηs值較低，可作為礦體外圍蝕變帶的找礦標志。

3 放射性測量

因地表覆蓋嚴重，故主要對巖心和探槽進行測量，各種巖石的放射性強度見表2。

表2 巖石放射性強度表

從表2看出：礦區各種巖性的伽馬強度普遍較高，一般30～40γ，變化范圍在25～45 γ之間。礦區內各類巖石的伽馬強度均在正常范圍，未見異常。

4 EH-4法

4.1 工作原理

EH-4連續電導率成像系統是屬于部分可控源與天然場源相結合的一種大地電磁測量系統[7]。其觀測的基本參數為：正交的電場分量(Ex，Ey)和磁場分量(Hx，Hy)。若將地表天然電場與磁場分量的比值定義為地表波阻抗，則在均勻大地背景下，該阻抗與入射場極化無關，只與大地電阻率以及電磁場的頻率有關：

(1)

其中，式(1)Z為頻率，ρ為電阻率，μ為磁導率。由式(1)可以確定出大地電阻率為

(2)

式(2)單位是Ω·m，E的單位是mV/km，H的單位是nT。

水平分層的大地，需要考慮電磁波的大地穿透深度或趨膚深度與頻率的相關性：

(3)

其中，δ為目標深度，單位是m。式(2)計算的電阻率為視電阻率。再一個寬頻帶上測量E和H的值，并計算視電阻率和相位，可以確定出地下巖層的電性結構和地質構造[8-14]。

4.2 地球物理勘探條件

雷門溝鉬礦主要礦石類型為花崗斑巖型、片麻巖型和爆破角礫巖型3類，主要金屬礦物為輝鉬礦和黃鐵礦，呈浸染狀、細脈狀、細脈浸染狀分布在花崗巖體及蝕變圍巖中，物性測量結果表示圍巖蝕變帶電阻率相對較低，即斑巖礦體與蝕變帶圍巖存在電性差異，具備開展連續電導率成像測量試驗地球物理條件，建立電磁電導率異常模型，作為尋找該類礦床的找礦標志。

4.3 工作布置

本次工作所采用的方法為大地電磁測深法，儀器為EH4。物探工作布置在橫勘探線24線、44線、56線、64線、68線和72線上進行(見圖1)，點距20～40 m，共完成大地電磁(EH4)測深點293個。

4.4 成果展示與分析判斷

中生代燕山晚期中酸性侵入體與成礦作用關系密切，如正長斑巖、石英斑巖、花崗閃長斑巖，細-微粒斑狀花崗巖及二長花崗斑巖等；與雷門溝細-微粒斑狀花崗巖體關系密切，形成早于巖體的爆破角礫巖；第四系黃土、砂礫石層和殘坡積物等。其中第四系及各類片麻巖地層電阻率值相對較低；爆破角礫巖電阻率值中等；輝長巖、花崗斑巖、二長花崗斑巖等各類巖體電阻率值相對較高；斷裂構造帶因巖石破碎或含水，其電阻率值明顯降低。

4.4.1 大地電磁測深24線資料分析推斷

由圖3可知，高低阻異常分區明顯，大致顯示3種不同的電性體。

圖3 1∶1 000嵩縣雷門溝礦區24線地質物探綜合剖面圖

(1)低電阻率(1～350 Ω·m)電性體，剖面上低電阻率電性體主要呈似層狀展布，延伸由地表向下約200 m，但在測線中部水平距700～850 m段，高程在0～350 m段存在一鐘乳狀的低阻異常區。

(2)中等電阻率(350～3 000 Ω·m)電性體，該類電性體分布于低電阻率電性體和高電阻率電性體之間，呈圓弧薄層狀，厚約250 m。根據電阻率值大小又可分為中低電阻率(350～1 000 Ω·m)電性體和中高電阻率(1 000～3 000 Ω·m)電性體，后者位于前者的周圍。

(3)高電阻率(3 000～5 500 Ω·m)電性體，剖面上高電阻率電性體主要分布在24線中部，水平距350～1080 m段，高程處于0～630 m之間，呈鐘乳狀、巖筒狀，以及在該高阻區剖面線的兩端各有一鐘乳狀的高阻電性體出現，橫向上高電阻電性體呈對稱柱狀。

根據本次測量的地質剖面巖性變化規律和24橫勘探線剖面圖分析結果如下。

(1)低電阻率異常：主要分布在淺表向下約200 m處，沿地表呈似層狀展布， 順地層起伏，表現出與地表土壤層、殘坡積物分布相一致的特征， 推斷為近地表含水的土壤層引起，且近地表巖石風化破碎嚴重，且黃鐵礦、褐鐵礦、鉬華等硫化物和氧化礦分布，導致其低阻異常。在ZK2421與ZK2408之間低阻異常延伸較深，推測由于該地段處在河溝低洼處，導致其低阻異常向下延伸較深。在ZK2404與ZK2401之間及ZK2407與ZK2411之間低阻異常推測其分別受斷裂構造F10和F12的影響，在其斷裂構造帶及附近，巖石破碎，裂隙發育，導致其低阻異常向下延伸較深，且由圖3可知，該低阻異常均有向南傾斜之趨勢，這與兩斷裂構造的產狀相吻合。另外，在測線中部水平距700～850 m段(高程0～350 m)，存在一鐘乳狀的低阻異常，在其附近由ZK2405孔可知，此孔底部終孔時有冒氣現象發生，故推測該低阻區域受一不明地質體引起，預示可能為地下巖漿上升的通道，或者為地下大的裂隙帶導致其低阻異常。

(2)中等電阻率異常：根據各巖性特征，在中低電阻率(350～1 000 Ω·m)異常值內，其主要巖性為太華巖群的各類片麻巖，電阻率值雖然較低，但由于巖石黃鐵礦化普遍，影響其巖石的導電性，而顯示中低電阻率異常，經鉆探(ZK2412)驗證，其輝鉬礦化較差、不連續或一般；在中高電阻率(1 000～3 000 Ω·m)電性體中，主要巖性為爆破角礫巖，根據本礦床成礦規律，結合勘探線剖面地質資料分析，中高阻異常形狀與剖面圖上爆破角礫巖地質體的形狀大致一致，推斷該中高電阻率異常屬礦致異常，后經鉆探(ZK2405)驗證，主要巖性為爆破角礫巖，且其輝鉬礦化較好，說明該中高阻異常為礦致異常所致。

(3)高電阻率異常：該高電阻率異常在橫向上呈對稱柱狀分布。主要在24線中部，高程處于0～630 m之間，呈鐘乳狀、巖筒狀，以及在剖面線的兩端各有一柱狀的高阻電性體出現，根據各巖性特征，巖體的電阻率較高，推測在高電阻率(3 000～5 500 Ω·m)異常電性體中，主要巖性應為花崗斑巖、二長花崗斑巖等燕山期巖體，后經鉆探(ZK2405)驗證，其地質資料與該高電阻率電性體相吻合，但在其高電阻率異常中，輝鉬礦化較弱或見礦非常差。

4.4.2 大地電磁測深56線資料分析推斷

56線的電阻率普遍偏低，異常區多呈層狀、似層狀、帶狀分布。可大致分為2種不同的電性體。一是低電阻率(1～350 Ω·m)電性體；二是中低電阻率(350～1 000 Ω·m)電性體。根據地質剖面資料、巖石巖性特征及已有物探資料對比分析得出，在低電阻率異常區近地表層位，受土壤、殘坡積物覆蓋及地表巖石風化嚴重、破碎強烈的影響，表現出低阻異常，并非礦化異常所致；另在中低阻電阻率異常區，推測為太華巖群的各類片麻巖，根據各巖性特征及礦區資料類比分析，此區域可能為礦化異常所致。但后經鉆探(ZK5619)驗證，該中低阻異常區未見有輝鉬礦化，因該類巖石黃鐵礦化強烈，降低了巖石的電阻率，而導致中低阻異常，并非輝鉬礦化異常。

4.4.3 大地電磁測深64線資料分析推斷

64線與56線多有相似之處，其電阻率亦普遍偏低，異常區多呈層狀、似層狀，局部見有等軸狀分布。可大致分為2種不同的電性體。一是低電阻率(1～350 Ω·m)電性體；二是中低電阻率(350～1 000 Ω·m)電性體。根據地質剖面資料、巖石巖性特征及已有物探資料對比分析得出，在低電阻率異常區近地表層位，受坡積物覆蓋極易富水，地表巖石破碎強烈，風化嚴重，形成鐵帽及其他黃鐵礦硫化物的影響，表現出低阻異常，而并非礦化異常所致；另在中低阻電阻率異常區，雖經地表槽探控制，地表有一小構造，取樣化驗有金礦化顯示，但后經鉆探(ZK6431)驗證，該中低阻異常區未見有金礦化或輝鉬礦化，推測該中低阻異常并非金礦化或輝鉬礦化所致，多由巖石黃鐵礦化強烈，降低了巖石的電阻率，而導致中低阻異常。

其他幾條大地電磁測深剖面線如44線，68線和72線等，電阻率異常多與56線和64線相似，可大致分為低電阻率異常和中低阻電阻率異常2種不同的電性體。其異常形狀也多呈層狀、似層狀和條帶狀分布。經礦區資料類比分析，多不是輝鉬礦化或金礦化異常所致，可能因受其他硫化礦如黃鐵礦化等影響，而顯示低阻異常，故未再進行鉆探中深部驗證控制。

5 結 論

激電中梯測量在礦體上方未發現明顯異常，但是在礦體外圍接觸帶上有異常存在，表明激電中梯測量在鉬礦化體外圍蝕變帶上有效可行；伽馬測量在礦體上未發現明顯異常；礦體上方巖石剖面極化率測量存在中心低圍巖蝕變帶高的鞍狀異常，EH-4連續電導率成像系統測量高阻對應含礦斑巖體，低阻對應圍巖蝕變帶。綜合分析建立了含礦斑巖體高阻低極化-圍巖蝕變帶低阻高極化的地球物理組合模型，可為其他地區尋找斑巖型鉬礦提供參考。