黑龙江省东安金矿地球物理勘查应用效果

刘 伟, 余 友, 张秀鸿

(1.中南大学信息物理工程学院,长沙 410083;2.黑龙江省有色金属地质勘查703队,哈尔滨 150300)

黑龙江省东安金矿地球物理勘查应用效果

刘 伟1,2, 余 友1,2, 张秀鸿2

(1.中南大学信息物理工程学院,长沙 410083;2.黑龙江省有色金属地质勘查703队,哈尔滨 150300)

东安金矿为一大型低硫浅成低温热液型金矿床,矿体产于印支晚期碱长花岗岩和早白垩世中酸性火山～侵入杂岩接触部位的强硅化蚀变岩中。在矿床普查和详查过程中,利用高精度磁法确定蚀变矿化带,利用电阻率中梯追索圈定含金强硅化蚀变带,利用对称四极和偶极装置电剖面及高密度电阻率法判断矿体倾向及埋深。获得的物探异常规模大、强度高、结构清晰,高阻异常带、正负磁场过渡带或磁力低区与矿体、矿化体空间位置对应关系良好。根据物探异常布置槽探及钻探工程见矿效果良好,地球物理勘查有效地指导了山地工程施工。

低硫浅成低温热液型金矿 硅化蚀变岩 高精度磁法 电阻率法 东安

L iuW ei,Yu You,Zhang Xiu-hong.Application of geophysical methods to exploration at the Dong’an gold deposit,Heilongjiang Province[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0657-0663.

东安金矿位于黑龙江省逊克县境内,为一大型贫硫低砷浅成低温热液型金矿床(刘伟等,2002;郭继海等,2004)。1998年发现以来,在矿区内先后进行了高精度磁法、多种装置的电阻率剖面法、高密度电法等物探工作。多种物探方法综合运用,确定了金矿(化)体的位置、规模及产状,有效地指导了槽探、钻探等山地工程施工。总结该区物探找矿效果,对于矿区外围物探工作以及寻找同类型金矿床,具有借鉴意义。

1 地质概况

矿床位于松嫩地块和佳木斯地块之间伊春～延寿成矿带的北段,逊克中、新生代火山盆地宝山隆起带北缘(图1)(于建波等,2006)。

矿区蚀变矿化面积约20km2(图2)。北东部出露白垩系下统光华组陆相中酸性火山～侵入杂岩,岩性为流纹岩、流纹质凝灰岩、流纹质角砾凝灰岩、英安岩夹薄层砂岩以及次火山岩相的流纹斑岩、英安玢岩、流纹质隐爆角砾岩,上覆第三系中新～上新孙吴组砂岩、砂砾岩层,厚度几米至几十米。西部为印支晚期中粗粒碱长花岗岩侵入体,是矿体主要的赋矿围岩。燕山中晚期细粒碱长花岗岩、花岗斑岩、闪长玢岩、英安玢岩等侵入于印支晚期花岗岩,呈小岩株、岩脉或岩墙状产出,规模小,常与同时代的中酸性火山岩相伴出现,与成矿关系密切,区内金矿体多与其同空间相伴产出。SN、NNE向压扭性库尔滨壳断裂是区内的控岩、控矿构造,控制着中酸性岩体和矿带的分布,其次级断裂呈SN、NNE、NNW、NE、NW向,多发育于岩体与火山～侵入杂岩的接触部位,为区内的控矿、容矿断裂。金矿(化)体、蚀变带均发育于次级断裂中,矿体与围岩界线清晰(敖贵武等,2004;于建波,2006;苏仁奎等,2006)。

矿区内已发现大小矿体52条(于建波,2006)。主矿体Au(5)号矿体发育于碱长花岗岩与流纹岩、流纹斑岩断裂接触附近的近SN向强硅化蚀变带中,长950m,宽1.0～11.3m,陡倾斜,倾角70°～85°。金地表品位为1.11～8.69g/t,向深部明显升高。

矿石贫硫低砷。金属矿物含量低,总量不到1%,主要有黄铁矿、褐铁矿、自然金以及极少量的银金矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂等。脉石矿物为石英、玉髓、萤石、方解石、绢云母等。矿石结构以它形粒状为主,构造以块状、角砾状、浸染状、网脉状为主,梳状、条带状、齿状、晶簇、晶洞构造发育(刘伟等,2002;敖贵武等,2004;于建波,2006;苏仁奎等, 2006)。

图1 东安金矿及外围区域地质图Fig.1 Regional geologicalmap of Dong’an gold deposit

图2 东安金矿地质略图Fig.2 S implified geologicalmap of Dong’an gold deposit

矿区围岩蚀变普遍而强烈,多沿断裂、隐爆角砾岩带和燕山中晚期小侵入体、次火山岩体附近分布。矿化蚀变分带性明显。如Au(5)号矿体由矿脉向外可分为:①内带为强硅化带,主要为云英岩化、玉髓化、冰长石化、黄铁矿化褐铁矿化、萤石化等;②中带为硅化带,主要为硅化、绿泥石化、绢云母化;③外带为泥化带,主要为高岭土化、水白云母化、绿泥石化。矿体主要赋存于内带。围岩蚀变是主要找矿标志之一,以云英岩化、硅化、玉髓化、冰长石化、黄铁矿化与矿化关系密切。

2 岩(矿)石物性特征和物探工作方法

2.1 岩(矿)石物性特征

区内岩(矿)石磁性(表1)较弱且差异较小,为以感磁为主的中低磁性岩石。相对来说,中酸性火山岩类磁性稍强,花岗岩类次之,强硅化、硅化蚀变岩磁性最弱。磁性强弱主要与岩石中磁铁矿物含量多少有关。在断裂构造破碎带附近,热液活动及蚀变作用造成岩石中磁铁矿磁性减弱或消失,从而使矿化蚀变岩石及金矿石磁性明显降低。

表1 东安金矿床岩(矿)石物性参数统计表Table1 Parameters of physical properties of rocks and ores of the Dong’an gold deposit

岩(矿)石之间电性差异很大。按照电阻率的大小区内岩石可分为三类:强硅化、硅化蚀变岩呈致密块状,为高阻类,电阻率常见值为9540Ωm和2018Ωm,分别为其它岩石的5～10倍和2倍以上;花岗岩类及中酸性火山岩、次火山岩类电阻率中等,常见值为706～1085Ωm,比较平稳,变化不大;砂砾岩空隙较大且富含水分,电阻率最低,常见值为38Ωm。

岩(矿)石中金属硫化物含量极少,幅频率均在2.0%以下,数值较低且差别不大(石耀军等, 2004)。

总之,作为金矿石或金矿化岩石的强硅化、硅化蚀变岩与作为围岩的花岗岩类、中酸性火山岩类相比,具有高阻、低极化和低磁特征,利用高精度磁法和电阻率法寻找含金强硅化蚀变岩或硅化蚀变岩具有良好的物性前提(梁德超等,2000;符超等, 2009)。

2.2 物探工作方法

普查时利用高精度磁法来识别线性断裂破碎带及矿化蚀变带,利用电阻率中梯追索圈定高阻强硅化蚀变岩,工作比例尺为1∶5000,测网网度为50m×10m,测线方位为东西向,大致垂直于矿区主构造方向。磁法使用G856AX型质子磁力仪,电阻率中梯使用SQ-3B型双频激电仪(何继善,2006),电极距AB=900m,MN=40m,一线供电,多线测量。详查时利用电剖面法和高密度电阻率法(白大明, 2000;石耀军,2004;于爱军等,2006)来确定含金高阻强硅化、硅化蚀变岩的位置、产状及埋深,指导工程验证。高密度电法使用DUK-1型高密度电测系统,采用温纳装置,点距5m。复合对称四极、偶极等电剖面法使用WDJD-1型多功能直流激电仪,点距10m。

3 物探应用效果

以主矿体Au(5)号矿体区的物探工作为例。Au(5)号矿体区面积约2km2,地形较平。矿体发育于碱长花岗岩与流纹岩、次流纹斑岩断裂接触附近的近SN向强硅化蚀变带中。一方面,受次火山岩的后期侵入和挤压,Au(5)号矿体及接触带的产状较陡,扭转变化大,20线以南矿体东倾,20～28线之间近于直立,28线以北则发生反转向西倾斜。另一方面,矿区地表被砂砾岩所覆盖,尤其是矿区北部,覆盖厚度较大。这些给圈定矿体分布范围、判断其产状及埋深带来一定难度。物探工作很好地解决了这些地质问题。

3.1 圈定矿体分布范围,判断矿体走向

高磁ΔT异常(图3A)主要有两处磁力高和一处磁力低:西南部磁力高异常值10～150nT,由东向西逐渐升高;北部磁力高异常值10～60nT;磁力低分布在矿区东部,异常值-100～-10nT。磁力高分别为碱长花岗岩和由英安岩所引起,磁力低则与中酸性火山岩发生泥化、绿泥石化等蚀变有关。27～7线之间磁力高与磁力低过渡部位出现的局部小正磁异常,则与脉岩有关。

磁异常对含矿构造破碎带或含矿蚀变岩带具有明显的指示:20线以北,含矿蚀变岩带为两处磁力高所夹磁力低区域,呈NW向,表现为两处正磁场之间的负磁场缝合线,Au(6)、Au(7)、Au(8)、Au(9)号金矿体即赋存于该缝合线靠近英安岩的一侧;20线以南,含矿蚀变岩带处于磁力高与磁力低的过渡带处,即0～30nT异常等值线附近,近SN向,主矿体Au(5)号即赋存在该部位,对应于西侧花岗岩体与东侧次火山岩的断裂接触界面附近。

中梯视电阻率ρs异常(图3B)呈条带状,形态规则。500Ωm以上的高阻异常展布在70～400Ωm低阻背景值之上,异常极大值1100Ωm。长大于1000m,宽100～200m。20线以南走向近SN,20线以北走向约NW20°。异常等值线东侧密集,水平梯度大,反映出高阻体总体上向东倾斜。推断高阻异常由金矿(化)体所引起。槽探、浅井及钻探验证结果,高阻异常由Au(5)号矿体及其矿化范围所引起,500Ωm以上的高阻异常范围基本涵盖了矿(化)体在平面上的投影范围,700Ωm以上高阻异常反映出了厚度较大的金矿体分布地段。

3.2 推断矿体倾向

Au(5)号矿体区地表被砂砾岩所覆盖,且矿体产状陡,倾向变化大,部分地段矿体倾向浅部和深部甚至相反。准确判断矿体倾向为钻探施工提供依据是矿区勘探的关键。

12线以南为砂砾岩浅覆盖区,覆盖厚度1m～2m。矿体埋藏较浅,探槽或浅井即可揭露,倾向容易识别。物探测量结果可辅助地质人员判断倾向,也可为厚覆盖区倾向判断提供参考。以12线为例(图4A),高磁ΔT剖面曲线零值点在398.5号点,其西侧为正磁区,东侧为负磁区。推断正磁区由花岗岩所引起,负磁区由蚀变火山岩、次火山所引起,零值点附近为花岗岩与火山岩断裂接触破碎带位置,即金矿体(强硅化蚀变岩)的赋存位置。中梯ρs剖面曲线不对称,东陡西缓,398号点ρs出现极大值1058Ωm。推断高阻异常由金矿体所引起,矿体向东倾斜,顶部位置在398号点附近。在ρs高阻异常部位和ΔT磁异常零值点附近,TC12-1号探槽于398号点揭露到向东陡倾斜的金矿体,ZK12-1钻孔深部见三层金矿体,累计厚度14.3m,Au平均品位12.0g/t;ZK12-3孔深部也见到品位较高、厚度较大的金矿体。槽探和钻探结果证实了上述物探推断的正确性。

图3 高磁ΔT及中梯ρs等值线平面图Fig.3 Contours of magneticΔT and resistivityρs

12线以北为砂砾岩厚覆盖区,覆盖厚度大于10m,探槽难以揭露到矿体,矿体倾向主要依靠物探异常信息来判断。以20线为例(图4B),高磁ΔT曲线零值点及中梯ρs曲线均反映出强硅化蚀变岩(金矿体)的“矿头”位置在398号点左右,中梯ρs曲线的不对称特征及复合对称四极视电阻率极大值点位移情况均反映出高阻体向东倾斜。ZK20-1号钻孔穿过20m厚的砂砾岩覆盖层后见到了向东倾斜、总厚度77.05m的四层金矿体,ZK20-3号钻孔也见到了4层强硅化或硅化蚀变岩(金矿体或金矿化体)。钻探结果与物探推断相符。

图4 东安金矿12、20和28线地质物探综合剖面图Fig.4 Geological and geophysical integrated profiles along l ines 12,20,and 28 in the Dong’an gold deposit

28线及其以北,矿体倾向由东倾反转为西倾。以28线为例(图4C),高磁ΔT和中梯ρs曲线与南部各勘探线特征基本一致,沿用前述南部各线见矿规律,推断矿体东倾,顶部位置在393～395号点之间。ZK28-1钻孔结果却不理想,穿过厚度21m的砂砾岩后,仅在花岗岩中见到四层较薄的硅化蚀变岩。为查明原因,做了复合对称四极装置和偶极电剖面。复合对称四极小极距极大值点在393号,大极距极大值点在392号;偶极剖面曲线不对称,西陡东缓,出现双峰异常,西侧峰值较高,且随着电极距增大,峰值越远离中心点(393号点),两侧峰值差异也越大。根据偶极和复合对称四极观测结果推断地下高阻矿脉向西倾斜。布置ZK28-2孔再进行验证,穿越砂砾岩后在38～47m处花岗岩体中见第一层金矿体,之后又见到多层强硅化或硅化蚀变岩。证实了金矿体在28线已开始向西倾斜。中梯与对称四极和偶极的观测结果并不矛盾。复合对称四极和偶极剖面探测深度较浅,ρs异常主要反映西倾的浅部矿脉。中梯装置探测深度大,ρs异常是多个小矿脉叠加形成的综合异常,而多个小矿脉相互叠加在一起类似于一个产状东倾的较大高阻脉(图4C中虚线所示)。

3.3 估算矿体埋深

Au(5)号矿体区6～36线做了高密度电阻率法,利用其反演成像结果来判断矿体顶部埋深(白大明,2000;石耀军,2004)。图5为20线反演成像图及其推断地质剖面。中部的红色区域为600Ωm以上的高阻区,反映为金矿体。蓝色区域为65Ωm以下的低阻区,在近地表反映为砂砾岩,在400～405号点下部反映为泥化的火山岩、次火山岩。绿色区域为65～600Ωm之间的过渡区,反映为花岗岩和未蚀变的火山、次火山岩。反演成像图显示出金矿体顶部位置在398号点附近,埋深23m左右。这与实际勘查结果基本吻合。

4 结论

图5 20线高密度电法反演结果Fig.5 Resistivity inversion results along line 20

(1) 东安金矿矿体赋存于强硅化、硅化蚀变岩中,金属硫化物含量极低。矿石与围岩相比具有高阻、低极化、低磁的物性特征。高阻、低磁异常是本区物探的主要找矿标志。利用高精度磁测和电阻率中梯测量可快速圈出金矿(化)体分布地段。

(2) 区内矿体倾向较陡且摆动较大,部分地段浅部和深部矿体倾向甚至相反,矿区地表又多被孙吴组砂砾岩所覆盖,勘查过程中需要准确判断矿体倾向及其埋深。实践证明,综合运用中间梯度、对称四极和偶极电阻率剖面法以及高密度电阻率法等多种装置,综合分析曲线特征可准确地判断出矿体的位置、产状及埋深。

(3) 根据岩(矿)石物性特征,合理选择运用多种物探方法,结合地质资料,对物探异常进行综合解释,是东安金矿物探勘查取得良好效果的关键所在。这对于矿区外围物探工作以及寻找同类型矿床,具有借鉴意义。

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邻近建(构)筑物桩基在施工过程中不仅要承受上部结构产生的竖向荷载，同时可能要承受较大的水平荷载，例如机场航站楼斜拱桩基就要承受上部斜拱产生的巨大水平推力。斜拱桩基产生较大的水平推力会使上层土体产生横向运动，使土体产生一定的附加应力场[3-5]。因此当深基坑施工时，如果附近存在机场航站楼斜拱桩基同时施工，斜拱桩基产生的大水平推力会对深基坑围护结构的变形产生一定的影响。

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Application of GeophysicalM ethods to Exploration at the Dong’an Gold Deposit,Heilongjiang Province

L IU Wei1,2,YU You1,2,ZHANG Xiu-hong1,2
(1.College of Info rm ation Physics Engineering,Central South University,Changsha 410083; 2.No.703Geological Bureau forNonferrousM etal Resources Exploration of Heilongjiang,Harbin 150300)

The Dong’an gold deposit is a large-scale low sulphidation epitheralAu deposit in Heilongjiang Province.It occurs in the inter mediateacidity volcanic-invasion rock and the silicon alternation zone of the late Indo-China epoch alkali-feldspar granite.In the processof general survey and detailed investigation,the mineralized alteration zone is delineated by high-precisionmagnetic survey,the strong silicified gold-bearing alteration zone is identified with the resistivitymethod using central-gradient array,the tendency and depth of ore bodies are judged by the resistivity method based on Schumberger array and dipole-dipole array aswell as the high density resistivitymethod.Large-scale and high-amplitude geophysical anomalies reveal a clear structure.There are good corresponding relations between the low magnetic field or positive and negative magnetic field gradient zones or the high resistivity anomaly zones and ore bodies ormineralization bodies in spatial positions.The result demonstrates that the geophysical prospecting is very effective to guide the trenching and drillingwork,and a large number of ore bodies are found according to the geophysical anomalies.

low sulphidation,epitheralAu deposit,silicon alternation rocks,high-precision magnetic measurement,resistivitymethod,Dong’an

book=7,ebook=420

P618.51

A

0495-5331(2010)04-0657-07

2010-01-22;

2010-06-11;[责任编辑]郑 杰。

刘伟(1966年-),男,中南大学博士生,高级工程师,主要从事金属矿产地球物理勘查与研究工作,Email:ACH703LW@ 163.com。