西南山區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查與找礦技術(shù)研究

西南山區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查與找礦技術(shù)研究

在中國的新礦產(chǎn)資源調(diào)查中，地表下露頭礦越來越少，“深攻深掘”已成為未來勘探的主要發(fā)展方向。然而僅僅依靠傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查手段,尋找隱伏礦、深部礦的難度相當(dāng)大。地球物理方法在礦產(chǎn)資源勘查工作中一直扮演著重要的角色,且一直是尋找隱伏礦、深部礦的主要有效手段,并有很多成功的案例,這已經(jīng)有豐富的文獻(xiàn)資料證明。每種物探方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn),往往一種方法能解決特定的問題,但也存在很多不足之處。特別是在西南山區(qū),很多地方植被覆蓋嚴(yán)重,地形條件復(fù)雜,對(duì)物探手段的應(yīng)用具有一定的限制。因此,針對(duì)不同的工區(qū)條件來選擇合理的物探手段就顯得尤為重要。筆者以中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目——“四川通安—小牛場地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查”為研究平臺(tái),針對(duì)西南山區(qū)的特殊地質(zhì)條件,提出了將重力、航磁、地面高精度磁測(cè)、電法等地球物理手段綜合應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查的工作思路,并重點(diǎn)介紹了地面高精度磁測(cè)和電法的應(yīng)用效果。最后總結(jié)了綜合地球物理方法取得的成果,為進(jìn)一步的工作提出了相關(guān)建議。1古東南角裂谷構(gòu)造及礦化富集期古龍公山區(qū)調(diào)查區(qū)域包括可河、小牛場、大松樹、因民四個(gè)圖幅,在大地構(gòu)造上屬于揚(yáng)子地臺(tái)(Ⅰ級(jí))康滇地軸(Ⅱ級(jí))中段東緣會(huì)理—東川凹陷(Ⅲ級(jí))(圖1)。在漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期中,該區(qū)域經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造巖漿活動(dòng),為本區(qū)銅鐵鉛鋅金等礦床的形成創(chuàng)造了良好的成礦條件在古元古代末期,本區(qū)便開始了古大洋板塊(西部)和古大陸板塊(古揚(yáng)子板塊)間的相互作用,并于區(qū)內(nèi)逐漸形成了弧溝間隙(鹽邊)—巖漿島弧(康滇)—弧后盆地(會(huì)理—會(huì)東)等大地構(gòu)造環(huán)境。弧后盆地主要以沉積作用為主,形成一套以會(huì)理群(昆陽群)為代表的細(xì)碎屑巖(含鈉質(zhì)火山巖)組成的復(fù)理石建造和碳酸鹽巖建造。會(huì)理群(昆陽群)不僅是本區(qū)的礦源層,而且是銅、鉛、鋅、金、鐵等礦床的重要賦礦建造。隨著板塊的碰撞縫合,大陸增生,大陸邊緣向西遷移,本區(qū)轉(zhuǎn)入相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)展階段。至晚二疊世,古揚(yáng)子板塊裂解加劇,本區(qū)開始其大陸裂谷性質(zhì)(攀西裂谷)的演化。也許正是這種裂谷的疊加作用,導(dǎo)致區(qū)內(nèi)礦化富集(Cu、Pb、Zn、Fe、Au、Ni、Pt)。裂谷的形成與演化不但對(duì)與巖漿作用有關(guān)的礦產(chǎn)起了重要作用,而且對(duì)區(qū)內(nèi)熱水沉積成礦作用也起了一定的控制作用。中—新生代,后期構(gòu)造—巖漿—流體的三位一體交代蝕變對(duì)基底的疊加改造成礦作用和區(qū)內(nèi)礦床的形成都具有重要的意義。2研究對(duì)象及方法隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,在新一輪的礦調(diào)工作中,特別強(qiáng)調(diào)地質(zhì)、物探、化探、遙感的新理論、新方法和新手段的使用,各種方法相互結(jié)合,間接找礦和直接找礦并重,地表找礦與尋找盲礦體相結(jié)合,強(qiáng)調(diào)綜合信息找礦和多目標(biāo)找礦。所以在礦產(chǎn)勘查中,綜合物探手段的選取必須結(jié)合工區(qū)的地質(zhì)、化探、遙感等信息。在“四川通安—小牛場地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查”項(xiàng)目中,首先對(duì)工區(qū)的區(qū)域重力特征、區(qū)域航磁特征進(jìn)行了分析研究;然后結(jié)合區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)特征選取了地面高精度磁測(cè)進(jìn)行1∶5萬的掃面工作,充分利用磁法圈定隱伏巖體,推斷隱伏構(gòu)造分布的優(yōu)勢(shì),初步圈定工區(qū)的磁異常區(qū)域,為直接尋找鐵礦和間接尋找金、銅、鉛鋅為主的多金屬礦提供依據(jù);最后根據(jù)工區(qū)多種金屬礦激電異常非常明顯的特征,選取激發(fā)極化法對(duì)各個(gè)磁異常區(qū)進(jìn)行1∶1萬的大比例尺激電工作,查明磁異常與各類地質(zhì)體之間的內(nèi)在聯(lián)系,進(jìn)一步確定異常體的分布范圍,并結(jié)合地質(zhì)信息推斷引起異常的原因。3地球物理方法的綜合應(yīng)用3.1區(qū)域重力和區(qū)域磁強(qiáng)3.1.1通安—區(qū)域重力特征四川省布格重力異常總體特征是重力異常值均為負(fù)值,重力場從東向西逐漸降低。東部最高異常值為-70×10-5m/s2;西部最低值是-490×10-5m/s2。重力異常場在四川中部龍門山形成縱貫全省的梯度帶,在石棉附近,梯度帶分為東、西兩支呈倒轉(zhuǎn)“Y”字型;西支沿大雪山西延,與喜馬拉雅山重力梯度帶相連,東支經(jīng)雷波向南東進(jìn)入云南。通安—小牛場地區(qū)位于川滇南北重力異常區(qū)東、西側(cè)異常梯度帶中間位置,南北向有兩個(gè)比較寬緩的負(fù)值異常;異常值最高-225×10-5m/s2,最低-255×10-5m/s2。異常值變化不大,西部略高于東部,東、西部以寬緩負(fù)異常為主。3.1.2通安—區(qū)域航磁特征四川省處于低緯度地區(qū),受地磁場斜磁化影響,故稱為化極航磁異常。該異常特征分帶明顯,強(qiáng)弱信息一目了然。通安—小牛場地區(qū)位于四川省西南部,主要以低緩、平穩(wěn)的正異常為主,局部存在低緩負(fù)異常。正異常可分為會(huì)東鐵柳—野租及會(huì)東黎蘇坪兩部分,異常值范圍75~300nT;負(fù)異常主要分布在測(cè)區(qū)的東側(cè),異常范圍為-200~20nT。3.1.3淺地表、隱伏斷裂帶重磁異常解釋推斷是研究地質(zhì)構(gòu)造的手段之一。重磁解釋斷裂通常是在等值線平面圖和平面剖面圖進(jìn)行,通過對(duì)重磁異常資料進(jìn)行向上延拓、垂向一階導(dǎo)數(shù)、垂向二階導(dǎo)數(shù)等處理,結(jié)合地質(zhì)資料,可揭示深部構(gòu)造和區(qū)域構(gòu)造格局,推斷較大的淺地表或隱伏斷裂帶,為探討區(qū)域成礦構(gòu)造的控制因素提供依據(jù)。對(duì)重磁異常分析研究后發(fā)現(xiàn),區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造在重力、航磁異常圖上有較為明顯的標(biāo)志。如安寧河和金沙江深斷裂帶,攀枝花、鹽邊、木里大斷裂帶均具有以下共同特點(diǎn):①正、負(fù)重磁異常呈連續(xù)的帶狀展布,正、負(fù)異常的過渡帶走向長度大;②重磁線性異常位于急劇變化的梯度帶間;③重磁異常表現(xiàn)出明顯的分區(qū)性,相鄰的異常在走向、規(guī)模、強(qiáng)度等特征上有顯著的不同分界線;④重磁局部異常有規(guī)律地呈線狀異常帶分布;⑤重磁異常沿走向可急劇中斷、錯(cuò)開、拐折。在了解區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的基礎(chǔ)上,通過分析區(qū)內(nèi)成礦規(guī)律,可選出有找礦前景的調(diào)查區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)調(diào)查。3.2我國長距離磁法的研究3.2.1磁化率的測(cè)試地球物理方法的選擇主要是依據(jù)探測(cè)目標(biāo)體與圍巖之間的物性差異,同時(shí)考慮具體的地質(zhì)條件。從上述區(qū)域地質(zhì)概括可知,調(diào)查區(qū)內(nèi)鐵、銅、鉛、鋅等礦化富集,根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn),磁法對(duì)這些礦種有很好的異常反映;加上區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜,起伏大,局部地形切割劇烈,通視條件差,植被發(fā)育,特別是金沙江兩岸更是地勢(shì)陡峭、溝壑縱橫,因此,筆者認(rèn)為選擇地面高精度磁法勘探,充分發(fā)揮其儀器輕便、操作簡單、受外界影響小且成本低的優(yōu)勢(shì),可以達(dá)到快速圈定礦化區(qū)域的效果。為了進(jìn)一步確定方法的有效性,對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的各種巖(礦)石標(biāo)本進(jìn)行了磁化率的測(cè)試,結(jié)果如表1所示。從表1中看出,粉砂巖、泥灰?guī)r、泥巖、砂巖和白云巖的磁性較低,平均磁化率不超過30×10-6×4πSI;赤鐵礦的平均磁化率為387×10-6×4πSI,具有一定的磁性;而玄武巖、黃鐵礦、安山巖、輝綠巖的平均磁化率均在1200×10-6×4πSI以上,明顯高于區(qū)內(nèi)其他巖性。這說明區(qū)內(nèi)巖(礦)石之間具有明顯的磁性差異,為地面高精度磁法的開展提供了物性前提。3.2.2計(jì)算機(jī)日變觀測(cè)系統(tǒng)磁線外標(biāo)系統(tǒng)磁法掃面的比例尺為1∶5萬,采用WCZ-2型微機(jī)質(zhì)子磁力儀進(jìn)行測(cè)量,觀測(cè)參量為地磁場總場的絕對(duì)值T,計(jì)算并解釋參量為地磁場總場異常ΔT。WCZ-2質(zhì)子磁力儀為重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn),儀器的主要技術(shù)指標(biāo)為:測(cè)量范圍20000~100000nT;測(cè)量精度±1nT;分辨率0.1nT;允許梯度≤5000nT/m,存儲(chǔ)50000個(gè)讀數(shù),帶掉電保護(hù)功能;液晶顯示240×128圖形液晶;接口為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口;工作溫度-10~50℃。磁測(cè)工作按照500m×100m的網(wǎng)度進(jìn)行,測(cè)線方向?yàn)楸蔽鳌蠔|方向(135°~315°),垂直于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造方向。在測(cè)量過程中,凡遇觀測(cè)值變化較大的點(diǎn),點(diǎn)距加密至50m,并重復(fù)測(cè)幾次。數(shù)據(jù)采集過程中,探頭高度統(tǒng)一為1.5m;每一個(gè)工作日,日變觀測(cè)始終始于早校正點(diǎn)觀測(cè)之前,終于晚校正點(diǎn)觀測(cè)之后;觀測(cè)時(shí)儀器操作人員全身去磁;基點(diǎn)、測(cè)點(diǎn)、儀器校正點(diǎn)及日變觀測(cè)均按“地面高精度磁測(cè)技術(shù)規(guī)程”(DZ/T0071-93)的要求嚴(yán)格執(zhí)行。當(dāng)日工作結(jié)束后,對(duì)日變數(shù)據(jù)進(jìn)行圓滑,利用圓滑后的日變數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正。然后利用電子表格,按照公式ΔT=T測(cè)-T0+δT日+δT總計(jì)算測(cè)點(diǎn)的磁場總量異常,式中,ΔT為磁場總量異常;T測(cè)為測(cè)點(diǎn)處觀測(cè)磁場值;T0為基點(diǎn)(日變站)磁場值;δT日為測(cè)點(diǎn)日變改正值;δT總為總基點(diǎn)改正值。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),由于野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集方式為規(guī)則網(wǎng)離散數(shù)據(jù),為了便于數(shù)據(jù)處理,首先將規(guī)則網(wǎng)離散數(shù)據(jù)通過網(wǎng)格化程序(用GoldenSoftwareSurfer軟件)換算為200m×200m的網(wǎng)格化數(shù)據(jù)。為了消除高頻干擾,在數(shù)據(jù)處理前進(jìn)行了正則化濾波,然后再逐步進(jìn)行相關(guān)的化極、延拓、垂向二階導(dǎo)數(shù)等處理。3.2.3區(qū)域地質(zhì)特征依據(jù)整個(gè)測(cè)區(qū)的磁測(cè)ΔT平面剖面圖、ΔT化極平面圖及ΔT垂向一、二階導(dǎo)數(shù)平面圖,結(jié)合物性、地質(zhì)、礦產(chǎn)等有關(guān)資料,在測(cè)區(qū)內(nèi)共圈定29個(gè)局部異常。這里僅截取其中兩個(gè)較為典型的磁異常區(qū)進(jìn)行解釋及推斷,見圖2所示的M4、M8異常區(qū)。依據(jù)地質(zhì)成果,圖2所在區(qū)域內(nèi)主要出露有前震旦系青龍山組、淌塘組、力馬河組,震旦系上統(tǒng)燈影組、觀音崖組,巖性為炭質(zhì)(絹云)凝灰千枚巖、玄武巖、灰?guī)r、炭質(zhì)板巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、角礫巖;礦石礦物有赤鐵礦、黃鐵礦、孔雀石等。把磁背景場的分布特征和本區(qū)地層和侵入巖體結(jié)合起來進(jìn)行分析,區(qū)內(nèi)M4、M8正異常區(qū)主要對(duì)應(yīng)的是礦化白云巖,其磁異常走向與白云巖的展布方向、構(gòu)造方向一致。M4異常形態(tài)不規(guī)則,正異常面積約12km2,其位置剛好與測(cè)區(qū)內(nèi)正在開采的菜園子鐵礦相對(duì)應(yīng),所以M4正異常為菜園子鐵礦所引起。這個(gè)已知點(diǎn)也證明了磁法勘探在找礦中的可行性和有效性。從圖中看,M8異常的面積要比M4異常小,初步推測(cè)這個(gè)異常區(qū)與深部磁性體有關(guān),可能是深部隱伏鐵礦體的反映,可以通過激電法進(jìn)一步驗(yàn)證。3.3激發(fā)極化法3.3.1激發(fā)激電ds法地面高精度磁法作為一種勘探方法而言有它的局限性和多解性,所以在其圈定的異常區(qū)內(nèi),還得結(jié)合其他勘探方法進(jìn)行綜合分析研究才能得出正確的結(jié)論。對(duì)于大區(qū)域的礦產(chǎn)調(diào)查而言,電法的工作特點(diǎn)決定了其不可能進(jìn)行大面積的掃面工作,只能在地面磁法圈定異常的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證工作。對(duì)于工區(qū)內(nèi)的主要礦種——鐵、銅、鉛鋅、金,激發(fā)極化法都有很好的激電異常反應(yīng)。激發(fā)激化法是尋找礦產(chǎn)資源最為有效的一種地球物理勘探方法,它包括時(shí)間域激電和頻率域激電,兩者的物理本質(zhì)相同,但所用技術(shù)不同。時(shí)間域激電由于整套設(shè)備比較笨重,比較適合用于北方平原、丘陵地區(qū);雙頻道激電法具有觀測(cè)速度快、測(cè)量精度高、受電流變化影響小、抗干擾能力強(qiáng)、裝備輕便等優(yōu)點(diǎn),更適合應(yīng)用于西南山區(qū)這種特殊的地質(zhì)條件區(qū)域。筆者以地面磁測(cè)圈定的M8異常區(qū)為例,介紹雙頻激電的應(yīng)用效果。在開展激電工作前,首先對(duì)M8異常區(qū)出露的巖(礦)石進(jìn)行物性測(cè)試,結(jié)果見表2。測(cè)試結(jié)果顯示,黃鐵礦化、赤鐵礦化千枚巖和黃鐵礦化、赤鐵礦化白云質(zhì)灰?guī)r激電效應(yīng)最強(qiáng),其幅頻率(F)最高,平均值達(dá)到了11.3%和9.6%;角礫巖、孔雀石激電效應(yīng)中等,幅頻率平均值分別為3.1%和2.3%;其他巖石激電效應(yīng)均很弱,幅頻率平均值均在2%以下。幅頻率的高低主要與巖(礦)石是否含有金屬硫化物及含量多少、巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造有關(guān)。一般地說,金屬硫化物含量越多,激電效應(yīng)越強(qiáng),幅頻率值就越高。標(biāo)本測(cè)定結(jié)果說明測(cè)區(qū)物性差異明顯,在該區(qū)進(jìn)行激電工作是可行的。3.3.2實(shí)驗(yàn)儀器及方法為了不漏掉有意義的異常,在M8異常區(qū)域進(jìn)行的激電驗(yàn)證工作中,在垂直異常體走向的方向布置了7條測(cè)線,其中4條穿過磁異常體,測(cè)點(diǎn)距為40m,確保每條線至少3個(gè)點(diǎn)在異常體上。儀器使用SQ-3C雙頻道輕便型微機(jī)激電儀;工作裝置采用中間梯度裝置,即AB固定不動(dòng),MN電極在AB中間移動(dòng),逐點(diǎn)觀測(cè)各點(diǎn)位的Fs值及高頻電位差,記錄點(diǎn)取在MN中點(diǎn);選擇中頻段4Hz及4/13Hz的頻組作為工作頻率(據(jù)前人的資料顯示,4、4/13Hz頻組已在全國幾十個(gè)礦區(qū)多種不同類型的礦床上有明顯的Fs異常反應(yīng))。在對(duì)原始數(shù)據(jù)檢查無誤的情況下,將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),根據(jù)數(shù)據(jù)處理軟件和成圖軟件的要求,再將數(shù)據(jù)排列數(shù)據(jù)格式,最后利用軟件繪出工區(qū)的激電異常等值線平面圖、激電異常剖面圖等基礎(chǔ)圖件。3.3.3號(hào)激電異常區(qū)fs圖3所示為M8異常區(qū)的激電異常等值線平面。共發(fā)現(xiàn)激電異常2處,異常由5%以上的Fs值所組成。圖中圈定的Ⅱ異常區(qū)北側(cè)未封閉,形狀不清,總體看為橢圓狀異常,可以考慮將3~7號(hào)測(cè)線往北邊延長,以確定異常范圍的大小。圖中的Ⅰ號(hào)異常是一個(gè)范圍較大的規(guī)則異常體,近似橢圓形(圖中紅色線條圈定部分),主體Fs異常值高于5%,異常區(qū)域有3個(gè)極值中心,其中最大極值達(dá)17.76%。Fs異常處,與之相對(duì)應(yīng)的視電阻率ρs值多在500Ω·m以下,為相對(duì)低阻。從地理位置上看,Ⅰ號(hào)激電異常區(qū)與M8的磁異常區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這一方面驗(yàn)證了磁法勘探的有效性,另一方面說明異常源為含磁性的高極化低阻目標(biāo)體。根據(jù)地質(zhì)專家分析,M8異常區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,斷裂發(fā)育,構(gòu)造熱液成礦作用強(qiáng),成礦地質(zhì)條件非常有利。地質(zhì)專家還根據(jù)地質(zhì)資料及化探資料,在測(cè)區(qū)內(nèi)推斷出了一條帶狀礦化體,其位置正好位與Ⅰ號(hào)激電異常區(qū)吻合(圖4)。激電異常區(qū)主要出露地層為淌塘組和青龍山組,出露巖性主要為白云巖和千枚巖。激電異常區(qū)域大部分與地質(zhì)專家推斷的礦化體范圍相對(duì)應(yīng),這就互相驗(yàn)證了礦化體的存在。從前人的工作可知,Ⅰ號(hào)激電異常區(qū)附近的白云巖中黃鐵礦化、赤鐵礦化強(qiáng)烈,局部見有赤鐵礦巖石;根