综合物探方法在湘东川口矿田毛湾矿区钨矿找矿中的应用

南小龙,何友宇,李竹溢,张 欢,姜必广

(湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳 421008)

综合物探方法在湘东川口矿田毛湾矿区钨矿找矿中的应用

南小龙,何友宇,李竹溢,张 欢,姜必广

(湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳 421008)

毛湾矿区位于我国著名的有色金属产地湘东川口矿田钨矿富集区.本文从地质背景、矿区地质特征、岩矿石物性特征等方面入手,并结合地面高精度磁测和 EH4高频大地电磁测量,系统阐明矿区钨矿地质、地球物理特征.初步认为毛湾矿区岩体型钨矿地球物理特征为高正磁异常和低视电阻率值特征.矿区勘查结果表明: 地面高精度磁测和EH4高频大地电磁测量的联合应用,可以快速圈定深部岩体型钨矿化异常体,为后期的钻探工程部署提供有力依据.

地质特征; 地面高精度磁测; EH4高频大地电磁; 毛湾矿区; 川口矿田

川口矿田位于下扬子古陆块南缘、江南古岛弧带、湘东基底残块带、川口南北隆起之南段; 为茶陵－郴州NE向深大断裂与常德－安仁NW向隐伏基底走滑断裂交汇夹持的三角区[1].区域地层出露较齐全,构造－岩浆活动频繁而强烈,褶皱与断裂构造相互叠加、改造和迁就利用,致使区内地质构造及岩浆活动复杂多变,亦为本区钨成矿奠定了较好的地层、构造和岩浆活动的地质基础.川口矿田地处湘东金、银、铜、铅、锌成矿带的南部,是钨、锡、铜、铅、锌、金、银等有色金属成矿的有利地段.

川口矿田主要包括杨林坳、窑木岭、三角潭等多个矿床,经过多年开采,已探明储量基本耗尽,急需寻找新的接替资源[2].2009年～2014年之间,核工业306大队在川口地区开展钨矿整装勘查,发现毛湾、屋背冲、白水等矿(床)点,这些地段的钨矿化类型主要分为石英脉型钨矿、岩体型钨矿[3]和花岗岩型钨矿[4].前人对川口矿田内多个矿床做过较为详细的研究[5～7],且以往研究主要集中在钨矿化特征、矿床成因、成矿机理、控矿构造、矿床地球化学特征、控矿因素及成矿模式等方面,而对川口矿田内地球物理勘探在钨矿找矿中的应用方面研究较少.本文以川口矿田毛湾矿区为例,分析毛湾矿区内不同岩(矿)石物性特征,并对比分析了矿区内的成矿地质特征,采用高精度磁测与高频大地电磁测深(EH4)相结合的方法开展评价工作,并依据评价结果来指导矿区内槽探、钻探等探矿工程的部署.在该方法指导下,区内找矿工作取得重大进展,首次发现蚀变花岗岩型白钨矿.由此可见,高精度磁测法与电磁测深法的综合利用对于寻找深部岩体型盲矿体具有一定的指导作用[8～13].

1 矿区地质概况

1.1 地层

毛湾矿区位于川口矿田的中西部,属川口隆起 NW 翼.区内出露的地层主要有高涧群架枧田组(Pt3j),泥盆系跳马涧组(D2t),棋梓桥组(D2q),佘田桥组(D3s),锡矿山组(D3x),第四系(Q)(图1).

图1 矿区地质概况及物探工作部署1-第四系; 2-锡矿山组; 3-佘田桥组; 4-棋梓桥组; 5-跳马涧组; 6-架枧田组;7-岩前单元花岗岩; 8-细粒花岗岩脉; 9-构造; 10-地质界线; 11-不整合地质界线; 12-EH4测线; 13-高磁测线

1.2 岩浆岩

矿区出露的岩浆岩为中侏罗世岩前单元(J2Y),呈小岩株产出.岩性主要为细中粒二云母二长花岗岩、细中粒白云母二长花岗岩、黑云母二长花岗岩.

1.3 构造

矿区构造主要有褶皱构造和断裂构造.褶皱构造主要为毛湾背斜,轴向 NNW 向,核部出露地层为新元古界高涧群架枧田组(Pt3j)板岩、粉砂质板岩等组成,两翼为泥盆系沉积盖层; 基底与盖层呈明显的角度不整合,且两侧地层产状东翼缓,西翼陡.在背斜的核部,有燕山期花岗岩呈小岩株状侵入,背斜向南倾伏.

矿区断裂构造主要为NE向、NW向断裂,是区内最主要的导矿和储(赋)矿断裂.NE向构造发育,主要产在花岗岩与围岩接触的内接触带; NW 向构造,产于跳马涧组(D2t)与青白口系高涧群架枧田组(Pt3j)不整合面附近,经后期含矿热液充填形成含钨石英脉.

1.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变主要有云英岩化、电气石化、绢云母化、硅化、钾长石化、黄铁矿化、绿泥石化、萤石化等,以云英岩化、钾长石化分布最广,蚀变强度最大.其中云英岩化与钨矿化关系密切.

1.5 矿化特征

区内钨矿化类型主要包括石英脉型和蚀变岩体型.石英脉型为黑钨矿,矿体品位富、矿体长度较大.矿体赋存于高涧群架涧田组板岩、毛湾隆起顶部和边部的断裂带以及附近的云英岩化带中,主要分布在蚀变岩体型钨矿化的上部.蚀变岩体型为白钨矿,钨矿化主要分布于蚀变岩体接触界面附近,赋存于二云母二长花岗岩中.

矿石矿物成分相对较简单,金属矿物有黑钨矿、白钨矿、辉钼矿、黄铁矿及少量的黄铜矿等,黑钨矿和白钨矿为主要的矿石矿物.脉石矿物为石英、方解石、电气石等.

矿石结构主要有自形粒状、半自形一它形粒状结构.矿石构造主要有脉状、块状构造.

2 岩(矿)石物性特征

毛湾矿区内岩(矿)石标本物性参数的测量值见表1.由表1可以看出: 矿区内岩(矿)石的电阻率值可分为高、中、低阻三类,其中高阻有石英脉、花岗岩体、灰岩,电阻率值2134～18542Ω.m; 中等电阻有绢云母板岩和石英砾岩,电阻率值754～974Ω.m; 低阻有矿化花岗岩、石英砂岩,电阻率值216～376Ω.m; 矿化花岗岩磁化率值最高,灰岩次之,其余岩矿石磁化率值都相对较小.

从表1所示各类岩(矿)石标本的电阻率值和磁化率值可以看出,毛湾矿区钨矿化花岗岩体表现为高磁化率低电阻率特征,与中高阻低磁化率、低阻低磁化率围岩具有较大的物性差异,即该区存在开展激电测量的地球物理条件.

表1 毛湾地区岩(矿)石标本物性参数测量结果表

3 技术方法及数据处理

3.1 方法组合

依据矿区成矿地质背景、矿区地质特征及区内岩(矿)石物性特征,选择“常规物探方法+电磁测深法”组合勘探方法,具体为: 地面高精度磁测+电磁测深(EH4).首先开展地面高精度磁测工作,在平面上圈定高磁异常,然后在磁异常和地质成矿有利部位,开展高频大地电磁测深剖面,由浅入深对平面圈定的物探异常进行深部解译,并探索深部异常形态.

3.2 工作部署

首先采用 GSM-19T质子磁力仪对矿区中部岩体及构造出露地段进行地面高磁测扫面,网度100m×20m,测线从南段03线至北段27线共7条,勘探线长均为800m.据高磁扫面圈定的靶区,采用高频大地电磁测深法,厘清矿区内的岩体型钨矿(化)体和隐伏岩体界面,了解岩体型钨矿体在深部的延伸情况及隐伏岩体界面埋深情况,综合利用两种方法预测找矿靶区及成矿有利部位,在 15线展开高频大地电磁测深(EH4),勘探线长930m,测点距20m; 工作部署图如图1所示.

3.3 数据处理

3.3.1 地面高磁数据处理

本次地面高精度磁法测量数据处理日变校正采用GEMLinkW软件进行自动插值处理,正常场改正采用Geomagix软件进行校正处理,高度改正公式计算得到:

其中ΔThi为i号测点地磁场高度改正值; Tei为i号测点正常地磁场值; Δh为i号测点海拔与工区平均海拔之差; R为地球平均半径(6371000m)与工区平均海拔之和.

磁场ΔT值为各点实测磁场值减去日变改正值、地磁场正常场水平梯度改正值和垂直梯度改正值,然后对全区磁场水平作适度调整,最后得到各测点的ΔT磁场值.数据网格化采用 King法,网格间距取 1/4线距,即25m.延拓处理主要为向上延拓,延拓高度按照网格化间距(25m)的整数倍进行.本次延拓高度取100m.

3.3.2 EH4高频大地电磁数据处理

数据处理采用成都理工大学研发的二维反演 MTSoft2D软件进行数据预处理和反演,解译异常原则为: 对剖面反演得到的卡尼亚视电阻率值进行统计,视电阻率值主要集中区间为该剖面视电阻率背景值.根据前人研究成果[14],本次高频大地电磁测深电阻率下限为小于背景值 30%; 剖面视电阻率值梯度变化明显,差异变化一倍以上作为异常参考.

4 成果解译及分析

图2 矿区地面高磁综合成果图

4.1 高精度磁测

地面高精度磁测ΔT平面图(图2)显示在测区的下部出现了一条近似 NNW 向展布的低磁异常区,在低磁异常区出露的地层为高涧群架枧田组(Pt3j),岩性主要为灰绿色、暗灰色条带状绢云母板岩、绿泥石绢云母板岩、含凝灰质砂岩,均为无磁性物质.

测区中部由低磁异常区向高磁异常区过渡,对应出露的岩体为川口岩体(J2Y),岩性主要为中细粒二云母花岗岩,为弱磁性物质.岩体西接触面倾向南西,东北部接触界线被茂密植被覆盖,推测深部有规模较大的隐伏岩体.

初步推测岩浆侵位于高涧群板岩和泥盆系地层中,接触面呈波浪式起伏.由于该岩浆上侵时携带了大量高温含钨热液,在岩体内接触带有利部位形成了蚀变岩体型的厚大钨矿体.因此,岩体内接触带是工作区重点找矿地段.

测区第四系(Q)位于高磁异常区,初步推测深部可能存在较大规模隐伏花岗岩体,花岗岩体中的铁质物质(主要为黑云母)造成磁场强度升高,形成高磁异常区.后经钻孔 ZK1502、ZK1503深部揭露,第四系覆盖层下方为花岗岩体.北部边界处出露的地层为泥盆系跳马涧组(D2t)和棋梓桥组(D2q),其中泥盆系跳马涧组(D2t)岩性主要为砾砂岩和砂岩; 棋梓桥组(D2q)岩性主要为灰岩; 两者磁性相对花岗岩体较弱,均位于低磁异常区.

4.2 EH4高频大地电磁测深

通过 EH4高频大地电磁测深,进一步厘清了矿区隐伏花岗岩体的隐伏情况及其与地层之间的接触关系,结合高精度磁测异常靶区,推测出有利钨成矿部位,指导钻探工程施工,以15线为例.

图3 矿区15线高磁和EH4高频大地电磁测深二维反演综合成果图1-磁异常△T; 2-第四系; 3-架枧田组; 4-棋梓桥组; 5-岩前单元花岗岩; 6-石英脉;7-推测地质界线; 8-钻孔及编号; 9-工业钨矿体; 10-钨矿化; 11-推测钨成矿部位

如图3所示,由地面高磁和 EH4高频大地电磁综合剖面可知: 岩体出露地段Δ T值增高,该测线视电阻率值对比明显,测线中段存在一条跨度约100m近似陡立的低阻带,往深部延伸趋势较好.推测该低阻异常带由岩体型钨矿化或富水引起; 据已有地质资料及 EH4高频大地电磁测深和高精度磁测综合剖面成果推测,成矿有利部位如图3中例11所示的斜方格网圈定的部位.后期在推测异常带及有利成矿部位进行ZK1501、ZK1502、ZK1503、ZK1504、ZK1505、ZK1506、ZK1507钻孔揭露验证,见矿效果良好: 以ZK1504见矿情况为最好,最大连续厚12.70m,平均品位为0.267%,单孔见矿累计厚度70.82m.ZK1505揭露到厚大矿体.单矿体最大厚度25.90m,平均品位0.186%.主要集中在-100～100m标高段; 钻孔 ZK1502现矿化幅度达 250m,主要集中在-100～100m 标高,揭露单层区间矿体最大厚度为26.56m,平均品位为0.272%,呈层状、似层状产出.

5 结论

(1)矿区隐伏花岗岩体能引起较好的ΔT磁正异常,并且经钻孔验证,在圈定的ΔT磁正异常区发现隐伏花岗岩体.

(2)通过高频大地电磁测深工作,能充分了解和掌握矿区深部花岗岩的隐伏情况及分布特征,确定有利成矿部位.钨矿化体空间分布特征与电磁测深推断的异常基本一致,可见高频大地电磁测深法能较好地指导矿区深部找矿工作.

(3)依据岩(矿)石在视电阻率值、磁参数等特征方面的差异,综合应用地面高精度磁测与高频大地电磁测量相结合的方式,对矿区内进行综合研究,可快速圈定矿区深部隐伏花岗岩体的测伏情况及圈定岩体型钨矿化,对于寻找同类型的钨矿床具有重要意义.

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Application of Integrated Geophysical Method to Prospecting for Chuankou Tungsten Deposit in the Eastern Hunan Province

NAN Xiaolong,HE Youyu,LI Zhuyi,ZHANG Huan,JIANG Biguang
(Nuclear Bureau of Hunan Province Nuclear Industry Brigade 306,Hengyang421008,China)

Maowan deposit is located in Chuankou ore field of tungsten enrichment region which is China famous non-ferrous metal origin.We clarified tungsten geology and geophysical characteristics of Maowan deposit from the geological background,deposit geological characteristics,rock and ore physical properties characteristics,and combined with high-precision ground magnetic survey and EH4 high frequency magnetotelluric measurement.It was considered altered granite-type tungsten deposit geophysical has high positive magnetic anomaly and low apparent resistivity values characteristics in Maowan deposit.The exploration results show that we can quickly identify altered granite-type tungsten anomaly body,which provides the effective basis for further prospecting engineering through high-precision ground magnetic survey and EH4 high frequency magnetotelluric measurement.

geological characteristics,high-precision ground magnetic survey,EH4 High frequency magnetotelluric measurement,Maowan deposit,Chuankou ore field

P631 文献标识码: A 文章编号: 1672-5298(2017)02-0061-05

2017-03-27

南小龙(1985 - ),男,甘肃天水人， 〇湖南省核工业地质局三 六大队工程师.主要研究方向: 资源勘查工程