激电中梯在晶质石墨矿找矿中的应用探讨

2011-09-28解立发杨殿宇孙丽娟

中国非金属矿工业导刊 2011年2期

关键词：集安斜长激电

解立发，杨殿宇，刘吉，杨雷，孙丽娟

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林长春 130033）

激电中梯在晶质石墨矿找矿中的应用探讨

解立发，杨殿宇，刘吉，杨雷，孙丽娟

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林长春 130033）

本文较系统的论述了激电中梯在晶质石墨找矿中的应用。圈定高充电率、低电阻率异常区，指导槽探、钻探施工，揭露、控制矿体，找出有进一步工作价值的有利地段。

激电中梯；晶质石墨；找矿

我国晶质石墨资源分布极不平衡，保有储量的90%集中分布于黑龙江、山东、内蒙古、湖北、河南等省区。吉林省属于晶质石墨短缺省，制约了相关产业的发展，寻找新的大磷片石墨矿产地已迫在眉睫。它对发展吉林省经济，满足可持续发展的需要，振兴东北老工业基地有着十分重要的意义。为此，中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队利用在吉林省集安市清河—财源一带开展的晶质石墨资源潜力评价成果，选择成矿条件较好的集安市泉眼—双兴四队15.78km2范围开展晶质石墨矿普查找矿工作，取得了良好的找矿成果。

1 地质背景

工作区所处大地构造单元为中朝准地台、辽东台隆、太子河—浑江褶断束和清河台穹。

1.1 地层

工作区出露地层有下元古界集安群蚂蚁河组(Pt1m)、荒岔沟组(Pt1h)、大东岔组(Pt1d)及第四系全新统。其中荒岔沟组(Pt1h)为晶质石墨矿赋存层位，主要分布于泉眼—双兴四队一带。

(1) 集安群蚂蚁河组(Pt1m)。

集安群下部地层，工作区南部有局部出露。分3个岩性段(工作区本组未分)。

一段(Pt1m1)：岩性以条痕状钾长均质混合岩为主，顶部为蛇纹岩断裂化白云质大理岩，是区域透辉石、金云母矿赋存层位。

二段(Pt1m2)：岩性特征与一段类似，顶部为蛇纹岩化白云质大理岩，厚度较大而且稳定，是区域主要硼矿赋存层位。

三段(Pt1m3)：浅粒岩、黑云变粒岩为主，局部夹斜长角闪岩、石英岩、电气变粒岩残留体。

(2) 集安群荒岔沟组(Pt1h)。

分3个岩性段，其中一段和三段为区域晶质石墨矿赋存层位。

一段(Pt1h1)：以含石墨变粒岩和斜长角闪岩互层为主，斜长角闪岩有3～5层。变粒岩中石墨局部富集成石墨矿。

二段(Pt1h2)：由含石墨大理岩夹斜长角闪岩组成，岩石组合简单，标志清楚，为荒沟岔组分段和横向区域对比标志。

三段(Pt1h3)：以含石墨变粒岩为主，底部见1～2层斜长角闪岩，夹1～2层薄层大理岩。变粒岩中石墨含量高、片度大，局部富集成石墨矿。

(3) 集安群大东岔组(Pt1d )。

集安群上部地层，以多硅高铝为特征，底部以石英岩为标志，与下伏荒岔沟组平行不整合接触。

(4) 第四系(Q)。

主要分布于山谷及低洼处，主要由腐植土、亚粘土、砂、砾石组成。厚度一般1～15m。

1.2 构造

(1) 褶皱构造。

工作区内主要构造为泉眼沟—虾蠓沟叠加褶皱，是两期褶皱褶异轴异面叠加，形成兰姆赛Ⅱ型干扰格式。构成新月形构造形态(图1)。由一系列同斜褶皱和推覆构造组成，使区内地层层序发生变化。地层总体呈单斜产出，受褶皱构造影响，地层产状变化较大，倾向153～189°，倾角35～50°，局部弯曲变形。

(2) 断裂构造。

工作区内断裂构造较发育，主要断裂构造有：北东向的马蹄沟—复兴屯逆掩断层、性质不明断层F1和F2。

1.3 岩浆岩

工作区内岩浆岩较发育，主要为集安期早元古代斜长花岗岩(γ21)，分布于矿区的北部和中部的鹿圈子沟、山城子一带，呈岩株状侵入荒岔沟组，出露面积不等，以鹿圈子沟和山城子侵入体最大，面积1～3km2，一般为0.20～0.51km2。

斜长花岗岩呈灰白色、白色，中粒花岗结构，交代结构，块状构造，由斜长石、石英、微斜长石及黑母云组成。

岩浆岩为矿床的形成提供了热量，有利于晶质石墨矿床的形成和赋存。

1.4 混合岩化作用

工作区内混合岩化作用较弱，见后期混合长英质岩脉体贯入。呈白色—浅肉红色，中—粗粒结构。主要矿物成分为斜长石70%、石英30%。脉宽0.5～2.6m，长度大于300m，呈脉状产出。

集安群中荒岔沟组(Pt1h)为一套含晶质石墨岩系，岩系中的石墨透辉变粒岩、石墨大理岩、石墨黑云变粒岩和石墨黑云片麻岩为晶质石墨的主要含矿岩石。含矿岩石都经受过1～3期中—深程度的区域变质作用，混合岩化广泛发育，但不太强。

2 激电中梯应用依据

2.1 理论依据

(1) 石墨具有很高的电子导电性。

(2) 与硫化矿体不同，它的化学性稳定，使得近于地表的石墨都是比较完整的，因而能产生很强的自然电场。

2.2 物性参数特征

在工作区探槽内采集了物性标本，并进行测定，因区内露头较少，物性标本采集困难，故此收集了邻区物性资料，并进行了统计，参数特征如下：

(1) 石墨岩(矿)石充电率(M )呈高值出现，电阻率(ρ)呈低值出现，低者仅为几个欧米。

(2) 含石墨岩石，M、ρ值较低。

(3) 其他岩石，M 为中低值，ρ为高值，高出其他岩(矿)石3个级次。

2.3 背景值(Mb)和异常下限(Mx)的确定

(1) 背景值(Mb)的确定。

背景值是测区内ΔV1≥3mV所有点的充电率值相加，除以相加的总点数，本工作区的Mb值为5.2%。

(2) 异常下限(Mx)的确定。

异常下限为Mb+3ε×Mb，ε为均方误差，本工作区的ε值为0.11，从式中求出本工作区的异常下限为6.9%。

应用激电中梯开展晶质石墨找矿，方法、理论依据充分，物理前提明显。区内森林覆盖率高达85%以上，基岩地表出露的较少，矿体在地表未见出露，因此，采用激电中梯圈出高充电率、低电阻率异常区，是一种有效、快捷、经济的方法。

3 应用成果

通过激电中梯工作，在工作区内圈定出高充电率值(＞6.9%)，低电阻率(≤50Ω·m)的异常1处，编号为DHJ-1。

充电率大于6.9%, 电阻率10～200Ω·m的异常6处，分别编号为DHJ-2～DHJ-7，见图2。

3.1 异常的分类原则

(1) 甲类异常：矿异常。充电率异常所处地质环境有利，地表见含石墨矿地层(Pt1h3)，并见到很好的矿化蚀变现象，充电率呈高值，视电阻率呈低值(＜50Ω·m)。

(2) 乙类异常：推断具有一定找矿意义的异常。充电率异常所处地质环境有利，地表见含矿地层(Pt1h3)，有较好的矿化蚀变地段。充电率值较高，视电阻率较低。

(3) 丙类异常：异常性质不明，有进一步工作的异常。异常所处地质环境有利成矿，地表岩石轻微矿化蚀变。电场特征为充电率较高，视电阻率较低。

3.2 异常特征

DHJ-1：甲类异常，该异常面积达1.7km2，均呈高充电率25%，低电阻率≤50Ω·m，该异常内自然电场较强，一般在-100mV以上，该异常内充电率值的规律不强，由于石墨矿的电场场态均呈低阻高极化特征，造成一次场，数值较小，在充电率等值线平面图上对DHJ-1充电率等值线进行了圆滑处理。在异常好的部位施工了槽探，揭露矿体，证实为矿异常。

DHJ-2：丙类异常，异常呈北西向分布，长350m，宽100m。最大充电率值为13.7%，对应的ρ值为97Ω·m。在DHJ-1的南翼，为石墨矿化带的边缘部位，为矿化异常。

DHJ-3：丙类异常，为DHJ-1异常的北翼，最大充电率值为10.2%，对应的ρ值为12Ω·m，走向近北西，面积近0.09km2，为矿化异常。

DHJ-4：丙类异常，异常近东西向，最大充电率值为13.1%，对应ρ值为97Ω·m，处在DHJ-1的南翼。面积可达0.08km2，长600m，宽126m，为矿化异常。

DHJ-5：乙类异常，该异常走向近北西，东侧未能封闭，异常长600m，宽130m，面积可达0.08 km2，最大充电率值为13.1%，对应的ρ值为89Ω·m。该异常贴近DHJ-1的南翼，为石墨矿化所引起的异常。

DHJ-6：甲类异常，异常东侧未能封闭，异常走向为北西向，长400m，宽236m，面积为0.09km2。该异常处于ΔV1≤3mV，ρ值0～50Ω·m，为石墨矿体所引起的异常。

DHJ-7：丙类异常，异常长为600m，宽280m，面积0.17km2。该处是一处独立异常，北侧东侧均未封闭，最大充电率值为9.9%，ρ值为191Ω·m, 为矿化异常。

3.3 异常验证

在主要异常区DHJ-1内共施工探槽5条、钻孔12个，对异常进行了验证。通过工程验证，控制矿体20条，控制矿体长300～1 000m，厚度2.00～26.77m，厚度变化系数0～120.33%，控制矿体倾向延伸45～440m，ZK0001控制矿体45m，ZK1202控制矿体440m，ZK0702控制矿体385m。其中①、③、、4 和号矿体为风化矿石，⑧号矿体为原生矿石，其他矿体既有风化矿石也有原生矿石。矿体平均品位(固定碳含量)2.64%～6.87%，品位变化系数8%～62%。矿体产状与地层产状一致，倾向153～189°，倾角35～64°。①号矿体走向最长1 000m，号矿体倾向延伸最深440m。探求333+3341资源量(矿物量)76.55万t。矿体特征见下表。