辽宁宽甸红石地区硼矿化物化探综合信息分析

辛 良，李金龙，韩宝仁

（1.辽宁省核工业地质局二四一大队，辽宁凤城118100；2.辽宁省核工业地质局，辽宁沈阳110032）

20世纪80年代，辽东地区硼矿勘查工作获得突破性进展，探明了多个大型硼酸盐硼矿床.矿床从发现到勘探过程中的工作以钻探为主，投入钻探工作量很大，资金浪费严重.笔者在宽甸红石地区多金属普查工作中在次生晕异常区中硼成矿有利地段开展物探综合方法，对测量结果进行分析解释，建立本区硼矿化综合信息找矿模式.通过深部揭露工作，见到了硼矿化与硼矿体，物化探工作找矿效果良好，减少了大量钻探工作.

1 地质概况

1.1 地层

工作区内出露地层自下而上主要为辽河群里尔峪岩组、高家峪岩组和大石桥岩组.区内地层分布不稳定，受后期构造作用及混合岩化作用强烈，各组岩石多以残留体形式出露（图1）.

1.1.1 里尔峪岩组（Pt12）

里尔峪组岩性以浅粒岩、变粒岩为主，主要有黑云变粒岩、含磁铁黑云角闪电气变粒岩、电气角闪变粒岩、磁铁黑云变粒岩、混合岩与变粒岩互层及磁铁矿化蛇纹石化大理岩、黄铁浅粒岩、混合岩化变粒岩，局部夹斜长角闪岩及含硼蛇纹石化大理岩等.该组顶部含透闪石蛇纹石化磁铁矿化方解大理岩为含硼层位.该组地层走向近东西或北东向，倾角一般为15～35°，倾向北西或南东.其下伏层位为辽河期混合岩、混合杂岩体.其上覆地层为高家峪组.硼矿化赋存于本组三段的蛇纹石化、透闪石化、磁铁矿化、方解石化白云大理岩中.

1.1.2 高家峪岩组（Pt13）

图1 红石硼矿化区地质略图Fig.1 Geologic sketchmap ofHongshiboron orefieldPt13—高家峪组（Gaojiayu fm.）；Pt12—里尔峪组（Lieryu fm.）；MT+Hb+TuGr—含磁铁矿角闪石电气石变粒岩（magnetite-bearing amphibole-tourmaline granulite）；MGr-FeSGr—混合岩化黄铁变粒岩（migmatized pyritic granulite）；BiGrMTBiGr—黑云变粒岩与磁铁黑云变粒岩（biotite granulite and magnetite biotite granulite）；CalMb—方解石大理岩（calcitemarble）；Mb—大理岩（marble）；BiGr—黑云变粒岩（granulite）；MGr—混合岩化变（浅）粒岩（migmatized granulite）；Gr—变（浅）粒岩（granulite）；Gr+M —变粒岩夹混合岩（granulite with migmatite）；M+Gr—混合岩夹变粒岩（migmatite with granulite）；BiGr-Sch—黑云母变粒岩（片岩）（biotitegranulite/schist）；PlHbGn—斜长角闪片麻岩（plagiogneiss）；PlHb—斜长角闪岩（amphibolite）；BiGn——黑云母片麻岩（biotite gneiss）；PlHbGr—斜长角闪变粒岩（plagio-amphibole granulite）；HbGr—角闪变粒岩（amphibole granulite）；PlHbGn-HbGr—斜长角闪片麻岩与角闪片麻岩（plagiogneissand amphibolegneiss）；MHbGr—混合岩化角闪变粒岩（migmatized amphibolegranulite）；PlHbGn+M—斜长角闪片麻岩夹薄层混合岩（plagiogneiss with migmatite）；PlHbGr-Gr-M—斜长角闪变粒岩浅粒岩混合岩（plagio-amphibole granulite and leucogranulitite）；MBiGr—混合岩化黑云变粒岩（migmatized biotite granulite）；MtBiGr—磁铁黑云变粒岩（magnetic biotite granulite）；M —混合岩（migmatite）；γπ —花岗斑岩脉（granite porphyry dike）；q—石英脉（quartz vein）；1—地层界线（stratigraphic boundary）；2—断裂及编号（fault and code）；3—普通物探工作区（ordinary geophysical prospecting area）

高家峪组地层在本区出露比较广泛，以黑云斜长变（浅）粒岩、片麻岩为主，夹黑云透闪变粒岩、硅线石黑云斜长片麻岩、黑云变粒岩、黑云母片岩、斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、含墨透闪黑云变粒岩等，以普遍含石墨为特征，并据此划分里尔峪组与高家峪组地层的界线.该组地层走向近东西或北东向，倾角一般为15～35°，倾向北西或南东，上覆地层为大石桥岩组.

1.1.3 大石桥岩组（Pt14）

岩相和厚度变化较大，原岩为碳酸盐岩夹钙质及黏土质岩石.该岩组在本区分布较少，仅在工作区的中部分布，主要岩性为灰白色黑云斜长变粒岩及灰黑色透闪黑云片岩、白色透闪方解大理岩、深灰色黑云变粒岩、黑云变粒岩、白色含透闪石方解大理岩夹透闪石岩.地层走向近东西向，倾向南西，倾角一般为20～45°.

1.2 构造

研究区构造发育，表现为褶皱构造和断裂构造.褶皱构造以红石砬子东西走向巨型复背斜为代表，两翼辽河群地层内低序次级褶皱区内断裂构造以鸭绿江断裂的次一级构造为主，多呈北东东向展布，次为北西向，另外还有顺层展布的东西向断裂构造分布.

1.3 岩浆岩及脉岩

工作区内岩浆活动较频繁，各期岩体与脉岩发育，主要有两期：一为元古代侵入岩，二为晚侏罗世侵入岩.

元古代侵入岩位于工作区的北部，主要岩性为黑云母花岗岩、花岗闪长岩、似斑状花岗岩，岩体呈脉状，近北东向展布.

2 地球物理特征

区内岩矿石电性参数如表1中所示.

表1 红石地区电性参数测量统计表Table1 The statisticsofelectric parametersof the rocks in Hongshiarea

2.1 电阻率

高阻岩石有方解大理岩、混合岩与黑云变粒岩，电阻率大于5000Ωm.含铅石英脉岩与斜长角闪岩次之，电阻率大于4000Ωm.中阻岩石为蛇纹石化含硼方解大理岩与混合岩化（变）浅粒岩，电阻率大于2000Ωm.低阻岩石为含墨黑云母片岩与黄铁矿化变粒岩，电阻率低于600Ωm.

2.2 幅频率

黄铁矿化变粒岩与含墨黑云母片岩幅频率较高，变化范围为8.32%～26.69%，含铅石英脉幅频率次之，变化范围为3.54%～17.97%，其余岩石幅频率较低.

2.3 磁化率

里尔峪组磁铁变粒岩磁性由于含磁铁矿多少而磁性变化较大，变化范围为 1 580～502 000（×10-6SI），其他岩石磁性较弱，磁化率变化范围为0～400（×10-6SI）.

从上述物性测定结果可见，硼矿化蚀变岩与围岩物性差异较小，在本区开展普通物探工作找硼矿其物性前提是不具备的.

但本区硼矿化构造蚀变带中多发生蛇纹石化、金云母化、滑石化、硼矿化蚀变现象，构造蚀变带中的各种蚀变现象破坏了岩石的正常结构分布，使岩石结构变的疏松并具有一定韧性，岩石极易碎破，在地下水浸蚀下形成低电阻率构造破碎带.同时构造蚀变带形成过程中严重破坏了岩石弱剩磁及磁化方向，在地面磁力测量平面剖面图上表现为低缓杂乱正负磁场跳变区及负磁场线性带.

在仔细分析硼成矿过程中发生的一系列蚀变现象对岩石物性参数影响变化，通过使用高分辨率物探仪器，采用有效物探工作方法及先进数据处理手段，对深部硼矿体进行预测，对指导找硼矿工作是可行的.

3 硼矿化区物化探异常分析

3.1 地球化学异常

土壤次生晕测量在区内圈出硼、铅、锌、银等多金属异常组合，分布于东西向构造蚀变带（红石砬子复背斜核部）两侧.由构造蚀变带中硼矿化形成的次生晕异常经后期漂移（顺地形）分布于硼矿化构造蚀变带两侧.东侧异常范围较大，走向近南北，异常形态为条带状.该异常强度大，各元素有明显的浓集中心且套合较好.而西侧只在构造蚀变带南部出现小规模硼次生晕异常，东西两侧次生晕异常为本区硼矿化引起，而其范围大小的差异为同一位置硼矿化引起次生晕异常受自然条件影响发生分异结果.因此次生晕异常对硼矿定位应结合硼成矿有利构造部位作为切入点，直接定位只能得到错误结果.

本区硼矿化部位及其外围很大范围内地球化学异常以硼为主，硼化探异常浓集中心明显，同时伴生铅、锌、银复合地球化学异常.

3.2 中梯激电测量视幅频率、视电阻率

视幅频率异常分布于测区西北部、中部及南部（图2）.

西北部分布大面积条带状高视电阻率、高视幅频率激电异常，为高家峪组含石墨地层引起.南部团块状低视电阻率、高视幅频率激电异常为里尔峪组含磁铁变粒岩引起.中部大规模分布东西向条带状低视电阻率、偏高视幅频率激电异常，产于沿东西向分布的蛇纹石化、金云母化、滑石化、硼矿化蚀变带中.激电异常分布杂乱，沿此构造蚀变带呈零星分布.激电异常为构造蚀变带中低阻体引起，为本区硼矿化中梯视幅频率、视电阻率中梯激电特征［1］.低视电阻率、偏高视幅频率激电异常带向东西两侧分布范围较大，长度近1000m.

3.3 地面高精度磁力测量化极ΔT

测区内大面积分布低缓正负磁场（图2），中部分布东西向线性低值负磁场带及磁场变异区，为沿东西向分布构造蚀变带引起2.岩石在发生构造蚀变过程中，破坏了其弱剩磁的正常分布［3］，表现在磁场平面等值图上曲线呈负低值及杂乱跳变分布，负磁场值大于正磁场值，定量解释为构造蚀变带向南倾引起.低值负磁场带及磁场变异区向东西两侧分布范围较大，长度近1000m.

3.4 对称四极电测深反演电阻率

在东西向构造蚀变带中部低视电阻率、偏高视幅频率激电异常处布设一条对称四极视电阻率电测深剖面（图3），测量结果经二维反演后，对应地层埋深断面图可见，地下南北两侧分布为高阻体，中间分布为低阻体，低阻体呈带状近直立分布，向下延深超过200m，低阻带中心埋深近80m.在低阻异常中心靠北布设ZK1号钻孔，在60～120m深度见到三层蛇纹石化、滑石化、碳酸盐化、金云母化、硼矿化蚀变岩.其中63.20～69.20m及71.20～73.20m见到硼矿化，品位为7%～30%.含硼构造蚀变岩在测深反演断面上表现为低电阻率、偏高幅频率特征.在浅部蚀变岩倾向南，在80m左右近直立分布.由于硼矿化部位岩石蚀变较强，破坏了岩石结构及强度，在地下水浸蚀下形成较低电阻率构造带.因此，从对称四极电测深反演剖面上可清楚反映低阻硼矿化带存在，与钻探结果一致.依据本区硼矿化上述电性特征，推测电测深剖面中硼矿化中心位于低阻体中心部位，即ZK1号钻孔向南30m处为硼矿化分布中心位置.

图2 红石硼矿化区地质与物化探测量综合成果图Fig.2 Geology and geophysical-geochemicalsurveyingmap ofHongshiboron orefield（a）—普通物探工作区地质图（geologicmap of theordinarygeophysicalprospectingarea）；（b）—高精度磁力测量化极原平面图（plane view ofhigh precision magnetic survey）；（c）—中梯视幅频率等值线图（contourmap of gradient apparent frequency）；（d）—中梯视电阻率等值线图（contourmap of gradient apparent resistivity）；Pt13—高家峪组（Gaojiayu fm.）；Pt12—里尔峪组（Lieryu fm.）；BiGrMTBiGr—黑云变粒岩与磁铁黑云变粒岩（biotite granulite and magnetitebiotitegranulite）；CalMb—方解石大理岩（calcitemarble）；Mb—大理岩（marble）；BiGr—黑云变粒岩（granulite）；MGr—混合岩化变（浅）粒岩（migmatized granulite）；Gr—变（浅）粒岩（granulite）；Gr+M —变粒岩夹混合岩（granulitewithmigmatite）；PlHbGr—斜长角闪变粒岩（plagio-amphibole granulite）；BiGn—黑云母片麻岩（biotitegneiss）；HbGr—角闪变粒岩（amphibolegranulite）；PlHbGn-HbGr—斜长角闪片麻岩与角闪片麻岩（plagiogneiss and amphibole gneiss）；M —混合岩（migmatite）；γπ—花岗斑岩脉（granite porphyry dike）；q—石英脉（quartz vein）；δμ—闪长玢岩脉（diorite porphyritedike）；ρ—伟晶岩脉（pegmatite dike）；1—地层界线（stratigraphic boundary）；2—断裂（fault）；3—电测深剖面（electricalsoundingprofile）

图3 红石硼矿化区500号物化探地质综合剖面图Fig.3 No.500 geophysicaland geochemicalexploration profile in Hongshiboron orefeild（a）—硼元素含量土壤测量（B contentin soil）；（b）—中梯视幅频率测量（gradientapparent frequency survey）；（c）—中梯视电阻率测量（gradientapparent resistivity survey）；（d）—高精度磁力测量（high precisionmagnetic survey）；（e）—地形地质剖面（terrain and geologicalprofile）；（f）—对称四极电测深二维反演电阻率断面图（electricalsounding profile）；HbGr—角闪变粒岩（amphibole granulite）；M+Gr—混合岩夹变粒岩（migmatitewith granulite）；Gr—混合岩化变（浅）粒岩（migmatized granulite）；PlHbGn—斜长角闪变粒岩（plagio-amphibole granulite）；BiGr-MTBiGr—黑云变粒岩与磁铁黑云变粒岩（biotitegranuliteandmagnetitebiotitegranulite）

4 物化探异常含矿性分析

本区土壤地球化学测量直接反映了硼矿化深部信息，但由于异常随地形漂移，其定位时位置与实际硼矿化位置有一定位移，准确定位应结合硼成矿有利构造部位和物化探特征.而地面电磁法测量反映含矿低阻构造带、偏高激电异常带的存在，对硼矿化含矿性没有直接反映.而电测深工作只反映低阻构造带、偏高激电异常带在地下空间分布形态.因此，物探工作对于深部钻探起到了指导作用，而硼矿化与硼矿体的具体分布与含矿性仍需要深部钻探工作进行确定.

5 地质、地球物理、地球化学综合找矿模式建立与找矿效果

根据辽东地区硼成矿规律与控矿因素，结合物化探电磁场分布特征，建立本区硼矿床地质、地球物理、地球化学综合找矿模式如下.

5.1 地质条件系列

区内存在古元古界辽河群里尔峪组硼富集层，主要岩性为含硼镁石矿化的镁橄榄金云母大理岩的变质岩系、含电气石变粒岩和浅粒岩组成的变质岩系，由一套石英岩、二云片岩、黑云变粒岩夹斜长角闪岩组成变质杂岩组.

构造条件为复背斜和复向斜发育地段，层状混合岩与滑动推覆构造的控矿模型（红石砬子复背斜向西发育地段为已知硼矿床）.

围岩蚀变为蛇纹石化、滑石化、碳酸盐化、金云母化、硼矿化.

在含硼变质建造中，富镁碳酸盐岩及富镁硅酸盐蕴矿层及直接蕴矿岩石（蛇纹岩、白云菱镁岩-菱镁岩）的存在和发育程度，是成矿不可缺少的围岩介质条件.

5.2 地球物理、地球化学系列

蛇纹石-硼镁石型硼矿地面磁力测量磁场值为正负伴生线性带及杂乱分布磁场负低值带，蛇纹石-硼镁石-磁铁矿型硼矿地面磁力测量磁场值呈偏高磁场值分布.中梯激电测量为低视电阻率与偏高视幅频率.电测深反演电阻率反映为低阻线性构造带与偏高激电异常带.在矿化较强烈部位，电阻率相对偏低.地球化学异常以硼为主，硼化探异常有明显的浓集中心，同时伴生铅、锌、银复合地球化学异常.

依据上述建立硼综合找矿模式，推测本区东西部大面积分布硼、铅、锌、银等多金属组合化探异常部位为硼矿形成主要地区.按上述模式布设ZK1号钻孔，钻探结果在60～120m深度见到含硼层位与硼矿化蚀变岩，其中63.20～73.20m见到硼矿化与矿体，其品位为7%～30%，找矿效果良好.

6 结语

实践表明，化探异常并不意味着所有的硼地球化学异常都是硼矿的指示.有利构造部位上的化探异常是寻找硼矿的切入点.在化探复合异常区内，若存在含硼岩石构造层位，那么普通物探异常很有可能为硼矿赋存部位.有时普通物探异常不是十分明显，只有选择有效的物探方法，对实测数据进行数据处理及定量反演，对取得物探成果进行综合分析研究，才能取得深部地质信息.同时物探异常的解释必须结合地质背景与化探异常进行综合分析，才能取得良好的地质效果.

［1］何继善.双频激电法［M］.北京：高等教育出版社,2006.

［2］管志宁，降昌达，申宁华，等.磁法勘探重要问题理论分析与应用［M］.北京：地质出版社,1992.

［3］管志宁，降昌达.勘探地球物理专辑［M］.北京：地质出版社,1993.