湖南衡阳盆地国庆矿区物化探找矿方法应用效果

郑秀全，幸 武，陆剑宇，祝 兵，孙龙强，戴典文

（湖南省核工业地质局三〇六大队，湖南 衡阳 421008）

1 区域地质概况

本区位于扬子陆块桂湘早古生代陆缘沉降带与华南造山带云开晚古生代沉降带交汇之衡阳盆地北缘，茶恩寺铅锌多金属成矿区。区域性长寿——衡阳——观音阁断裂带穿越矿区中部，沿此断裂往北，有南岳、白石峰燕山早期花岗岩体，往南有堰堪、龙秀桥、泉湖、鸡笼街等花岗岩体。该北东向隆起带区域构造活动强烈，地层缺失多，岩浆活动频繁，多期次构造岩浆活动为多金属元素富集成矿创造了良好的地质条件（图1）。矿区南部有白鹤铺铜矿床、龙秀桥铜矿床、谭子山重晶石铜矿床、招兵山铅锌矿点，北部有界牌高岭土矿床、马迹钠长石矿、马迹铅锌矿床、罗渡铀矿床。是近年来衡阳盆地找矿成果较显著的一条重要北东向成矿带。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要有中元古界冷家溪群第二段（Ptln2），出露于矿区东南侧，为一套深海——半深海相具复理式韵律的板岩、粉砂质板岩、岩屑杂砂岩、凝灰质砂岩、浊积岩等组成的浅变质岩系。古近系百花亭组（KEb）地层为一套红褐、棕褐色巨厚层状砾岩、砂砾岩、含砾长石石英砂岩及含砾钙泥质粉砂岩，具有较典型的洪积扇砾岩—砂砾岩相特征，在本区与下伏中元古界冷家溪地层呈不整合接触，局部构造接触，而该断裂构造正为本区主要控矿构造长寿——衡阳——观音阁深大断裂。

图1 国庆矿区区域地质略图

2.2 构造及矿化特征

断裂构造主体被红层覆盖，断裂构造形成于红盆之前，呈北北东向切入冷家溪群地层（Pt2ln2），控制盆地南东侧的边界，沿走向具膨大收缩特征，在本区内构造宽度一般5m～35m，构造具明显分带性，中部至构造边缘依次为硅化角砾岩、硅化碎裂岩、碎裂岩，黄铁矿、星点状黄铜矿较发育，硅质脉发育，并在硅质中有赤铁矿细脉穿插。红盆之前构造活动较强烈，在该构造下盘冷家溪群第二段（Pt2ln2）地层中形成多条近于平行的次级构造，宽1m～5m不等，呈北东东70°走向、倾向北西，沿走向具膨胀收缩、尖灭再现现象。局部地段硅化强烈，地形标志明显，表现为正地形，断裂沿山脊、山顶分布，大部分地段表现为碎裂岩，控制了本区部分铜、钨矿化点。

表1 各元素变化系数（CV）特征表

表2 各元素、土壤离子电导率以及土壤热释汞异常分带值

2.2 岩浆岩

出露在本区北东部白石峰岩体，为燕山早期第二阶段（γ52-b）侵入，其岩性为细—中粒少斑状二云母花岗岩。西部边缘有混合岩带，宽1km～4.5km，该带岩石呈暗灰色、灰色，普遍具片状、片麻状构造特征。

3 地电化学集成技术剖面测量特征

地电化学提取测量(CHIM)、土壤离子电导率测量（Con）、土壤热释汞测量（RHg）三种地化方法，地电提取Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Cr、Co、Ni、Mo、W共14种元素进行分析测定，由（表1）可知Cu、Mo、Bi元素在本区的分布具有不均匀性，变化幅度大，具有一定的富集趋势。

实际采集元素的含量（或其对数）经过排序处理、统计形成原始数据直方图，剔除高值或低值异常，然后对数据进行分组生成直方图，根据直方图与正态曲线直观对比，选择最佳特征数据，统计出各种元素的背景含量、标准差，最终计算出各成矿相关元素的异常指标（表2）。

对区内样品的元素含量进行聚类分析，选择同类元素组合确定成矿指示元素组合，以距离系数取20时，可将元素划分四类，F1：As-Mo-Sb-Cr-Ni-Co-Pb-Zn-W；F2：Ag；F3：Hg-Au；F4：Cu-Bi。

根据因子分析，F1因子中包含低、中、高温元素，反映了该区域岩浆活动频繁，多期次构造岩浆活动为多金属元素富集成矿创造了地质条件。

根据地电化学测量找矿预测研究圈定的大部分异常晕分布在隐伏构造F1两侧及上盘。地电提取：Cr-Co-Ni-Zn-As-Mo-Sb-W-Pb元素组合平面异常主要分布在隐伏构造F1的附近及上盘，土壤热释汞（RHg）异常和土壤离子电导率（Con）异常分布特征相似，大部分分布于隐伏构造F1下盘。地电提取Hg元素平面异常特征和Au-Ag-Hg元素组合平面异常特征见（图2、图3）

图2 地电提取Hg异常平面图

图3 地电提取Au-Ag-Hg异常平面图

4 可控源大地电磁法测深（CSAMT）测量特征

图3 国庆矿区37线可控源电磁法测深二维反演视电阻率值及解释推断断面图

CSAMT法由发射极至接收机间的距离为5000m，AB=1400m，电流=4A～12A。首先在邻区黑石砣矿区已知地质勘探线基础上布置剖面，点距40m，查清该地质剖面电性结构特征，建立已知地质剖面地球物理模型。通过黑石砣矿区模型并结合本区前期高密度测量、激电测量成果等综合确定本区电性结构特征。根据地电化学测量推测的构造位置及走向，在本区布置、测量了2条长剖面，点距20m、30m不等。

数据反演，对模拟断面象素电阻率进行反复调节，直至计算视电阻率和阻抗相位尽可能紧密的与观测数据拟合并考虑模拟约束条件。SCS2D采用二维有限元算法计算远场CSAMT数据。将视电阻率和阻抗相位反演为平滑模拟断面，是一种表现CSAMT和AMT测量中固有信息的有效途径。因为平滑模拟反演不需要有关地质结构的任何先验信息，观测数据是自动地转换为提供地下图像的电阻率模拟断面图。

从二维反演视电阻率值断面图（图3）可知：剖面浅部横向电阻率变化较大，电阻率值较为不均匀，浅部横向电阻率变化较大，电阻率值较为不均匀，电阻率值在200Ω·m～500Ω·m之间。在点1200m出现一弧形低阻带，该低阻带电阻率10Ω·m～250Ω·m之间变化，推测该弧形低阻带为红盆地层和冷家溪群地层之间的不整合接触界线。推测：120m～1200m，高程-100m～-400m～150m的弧形范围为白垩系地层引起，120m～1200m，高程-450m～-300m～150m以下为冷家溪群板岩引起。在水平距离320m～520m，高程-500m～-350m出现一个往NW向倾斜的极低值异常，推测极低值异常为长寿—衡阳—观音阁断裂引起，构造倾向北西，该构造为控盆构造，而该构造与后期施工的验证钻孔所揭露控制的构造位置基本吻合。

5 结论

（1）中元古界冷家溪群第二段（Pt2ln2）地层之后板块活动，形成张拉构造F1，下盘上升剥蚀，下盘下降，经构造旋回接受沉积形成古近系百花亭组（KEb）地层，由此形成本区的地质特征，浅-深部KEb与Pt2ln2地层成不整合接触，接触面平缓，深部呈构造接触（断裂构造F1）。

（2）通过地电化学集成技术剖面测量和可控源大地电磁法测深（CSAMT）测量的工作方法，结合地质特征及深部钻孔揭露验证结果：在ZK3701孔深389.10m、ZK4501孔深526.70m处均揭露到隐伏含矿构造带F1，且在ZK4501孔中所见构造特征与毗邻黑石坨、盐田桥矿区已揭露的F1含矿构造带具有显著一致性，且有明显赤铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化。最终确认了F1在该区隐伏延深部位、走向、倾向。地电化学集成技术剖面测量和可控源大地电磁法测深对于探测本区红层深部隐伏控含矿断裂构造带（F1）是有效可靠的，为钻探施工提供了有利的依据。

（3）地电化学集成技术剖面测量和可控源大地电磁法测深（CSAMT）测量方法的结合应用方面效果显著，不仅可以推断构造的展布位置，还可以根据元素的富集规律、组合特征及电阻率反演成果预测含矿部位，是整个衡阳盆地隐伏控（含）矿构造及矿山边深部找矿的有效方法和手段。