郭家沟大型隐伏铅锌矿床的发现与意义

2014-12-19王孝国杨悟平谢建军边祥会席振铢

地质与勘探 2014年5期

王孝国，杨悟平，谢建军，边祥会，席振铢，龙霞

(1.甘肃金徽矿业有限责任公司，甘肃徽县 742300;2.湖南五维地质科技有限公司，湖南长沙 410205;3.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙 410083)

1 矿床发现回顾

郭家沟铅锌矿区位于甘肃省徽县柳林镇，矿床位于西成铅锌矿带(田)的东段，属于洛坝铅锌矿床的东延，在地表无任何矿化显示。从2002年至2011年历时约十年时间，找矿过程可谓艰难。2002年在区内开展了1∶1万激电面积性测量，圈出了1#，2#两个激电异常(图1)，2003年对1#激电异常进行了深部钻探工程验证，施工钻孔1个，孔深311.2 m，在孔深275.6 m至300.45 m见到断层破碎带，岩性为碳质千枚岩，证实异常由碳质千枚岩和断层破碎带所引起;2005年对2#激电异常进行加密测量控制和追索，最终圈定一个长500 m、宽100 m左右，走向近东西的激电异常。同时在该异常中心布置了2个激电测深，解释埋深450 m以下有高视极化率，初步推测该异常可能为铅锌矿体所引起①。2007年在郭家沟东部的江口后沟布置了4条音频大地电磁测深(AMT)剖面。试验结果认为AMT对区分地层岩性及褶皱形态断裂构造是行之有效的;2008年以2#激电异常为中心，布置8条AMT剖面，面积0.6 km2，解释测量结果认为:基本以电阻率以240Ω·m为界，上部小于 240Ω·m的地层为D2a2－2b绢云千枚岩，下部大于240Ω·m的地层为D2a2－2a层的碳酸盐岩，并反演和三维解释出D2a2－2a碳酸盐岩地层顶板，首次展示出了郭家沟铅锌矿的褶皱构造形态;2010年经过对洛坝铅锌矿区铅锌矿体赋存的沉积环境、控矿构造及具体的矿体赋存空间和含矿岩性的分析对比研究，再结合激电异常特征和AMT反演的D2a2－2a碳酸盐岩地层顶板特征和褶皱构造特征，选择成矿最有利地段进行布钻验证，见矿效果较好。到目前为止，基本查明郭家沟铅锌矿床为一大型矿床。该区成矿条件较好，找矿远景有望继续扩大矿床规模。郭家沟铅锌矿发现的矿体均为隐伏矿体，埋深一般都超过300 m，基本查明了隐伏的控矿褶皱构造形态及矿体赋存部位和含矿岩性;基本查明矿体数量、形态、规模、产状和品位变化规律。郭家沟隐伏铅锌矿床的发现，增强了在西成铅锌矿成矿带上寻找隐伏矿体的信心，有利于拓展西成铅锌矿成矿带找矿前景。

图1 郭家沟矿区地质图①Fig.1 Geological map of the Guojiagou ore district①

2 含矿地层与岩性

郭家沟铅锌矿床地处秦岭褶皱系海西褶皱带的东段，即西成铅锌矿带(田)的东段，属洛坝铅锌矿区的东延部位(李英等，1991;朱弟成等，2003;孙矿生等，2005;祝新友等，2005)。矿区内主要出露地层为中泥盆统安家岔组焦沟上层(D2a2－2)的上部层位。参照洛坝铅锌矿区的含矿地层特征，将该地层分为 D2a2－2a和 D2a2－2b，矿区地表主要出露 D2a2－2b地层，为一套浅海－海相沉积的细碎屑夹碳酸盐岩建造，岩性主要有薄层灰岩、叶片状泥质粉晶灰岩、绢云绿泥千枚岩及少量砂岩、炭质千枚岩。期间夹有厚层硅化灰岩透镜体，为赋矿岩石，富集时形成矿体;D2a2－2a分布在矿区标高670 m以下，为一套岛链后沉积的碳酸盐夹细碎屑岩建造。岩性主要有厚层微晶灰岩、含生物碎屑灰岩和硅质岩，局部与绢云千枚岩互层，两者呈整合接触。千枚岩与灰岩接触带的硅化灰岩一侧是赋矿的主要部位(图2)。

3 控矿构造

(1)郭家沟铅锌矿床属于沉积－改造型(热水喷流沉积)矿床(中国矿床发现史，1996;孙省利等，2000;孙省利等，2002;陈光，2002;齐文等，2005;祝新友等，2005;邓海军等，2010;王宝华等，2010)，成矿特征和矿石类型与洛坝矿区完全一致，属于洛坝矿床的东延部分。矿体成群呈近东西向沿原断陷海槽展布，中泥盆世同生长大断裂及其所控制的沉积相是成矿的基础。

图2 郭家沟6线剖面图Fig.2 Geological profile along the prospecting line No.6 in the Guojiagou ore district

(2)黄渚关和人士山－江洛大断裂所控制的秦岭海槽期间的下陷盆地决定了当时的矿床沉积相特征。盆地中的浅海相生物礁滩相含炭碳酸盐岩沉积反应出还原和半还原的封闭和半封闭的沉积环境，是控制矿床的初始环境(王集磊等，1996;王靖华等，2002;王峰等，2004;Ma et al.，2004;林丽等，2006;Zhu et al.，2008)。期间沉积的含炭较高的生物灰岩(礁灰岩)、黑色－灰色硅化灰岩初始含铅锌元素较高，为成矿提供了物质基础。

(3)矿床的分布受局部褶皱构造控制(祝新友等，2006)，控制郭家沟铅锌矿分布的隐覆宽缓短轴背斜应属于洛坝Ⅲ级背斜在走向上出现的又一个局部受力后的隆起。以洛坝Ⅲ级背斜中间隆起，向东西两端侧伏的特征，该背斜轴在走向上应为波浪起伏，形成一系列呈东西走向的小的宽缓短轴背斜，是今后的找矿方向。

探矿工程控制的郭家沟隐伏宽缓短轴背斜位于洛坝Ⅲ级背斜以东1.5 km处。目前控制背斜长度大于3 km，背斜短轴走向100°～110°左右，具有中间宽缓，两端紧宿，并向东西两端侧伏的特征。背斜中间北翼倾角20°，南翼倾角31°;西端北翼倾角60°，南翼倾角 55°;东端北翼倾角 40°，南翼倾角48°。矿区内发现的铅锌矿体严格受背斜轴部控制，矿体呈层状、似层状产出(见图2)

4 地球物理特征

4.1 激电异常特征

4.1.1 1#激电异常特征

异常走向近东西，长度900 m，宽度100～300 m，呈椭圆形态，视极化率最大值为7.86%，并对应有很低的视电阻率异常，最小值为60.24Ω·m。

在1#激电异常区的中心部位，布置了一条偶极测深剖面，随着测深深度的加大，底部有ηs高值出现，在深度100～350 m处，异常最高值达21%，当时推测深部有隐伏矿体存在。经钻探验证，钻孔深度311.20 m，钻孔中岩石均是炭质千枚岩夹薄层泥质及砂质灰岩，钻孔深部的275.60～300.45 m为断层破碎带，此断层破碎带位置与激电测深成果完全一致，说明1#号激电异常属于炭质岩石与断层破碎带的组合异常。

4.1.2 2#激电异常特征

异常长度500 m，宽度100 m，异常走向近东西向，视极化率最大值为10.98%，在异常中心布置激电测深，解释异常体埋藏深度在300～720 m之间，从60 m深度开始，ηs值逐渐增大，到400 m深度达到饱和值，且ηs和ρs值同步增长，同步缩小，二者呈相关关系，推测异常由铅锌矿体引起。

4.2 音频大地电磁测深(AMT)

4.2.1 地层划分

在郭家沟测区布置了8条音频大地电磁剖面测量工作，采用的仪器是EH－4电导率成像仪，从测量成果看，自地表以下约500 m深度各个剖面都是低阻特征，电阻率基本小于180Ω·m，结合地表地质资料推测是泥盆纪中统安家岔组焦沟层(D2a2－2)千枚岩，可见千枚岩焦沟层在郭家沟测区较厚;另外，在大面积的低阻层中有局部电阻率大于180Ω·m的透镜体，结合地质资料，推测其为透镜体灰岩。在低阻层下伏高阻层，其电阻率大于240Ω·m，推测其为泥盆纪中统厚层碳酸盐和石英岩，根据电性变化规律特征，基本上以240Ω·m为泥盆纪中统千枚岩与碳酸岩上下地层的分界线(见图3)。

图3 郭家沟测区泥盆系中统厚层碳酸岩顶板示意图(根据AMT电阻率值推测而得)Fig.3 Roof of the thick middle Devonian carbonatite in the Guojiagou ore district(inferred by AMT resistivity)

4.2.2 推测背斜褶皱

根据上述地层划分原则，泥盆纪中统安家岔组焦沟层(D2a2－2)千枚岩(P)和厚层碳酸盐(Ls)基本是以240Ω·m为界。厚层碳酸盐顶板(Ls)展示了褶皱构造的存在和产状。从立体图中(图3)都可以看出有南北两个背斜，都是近东西走向，南部背斜轴部在120号点附近，北部背斜在170号点附近，背斜核部向西侧伏，北部背斜比南部背斜核部隆起高。北部背斜位置与工程控制(的背斜位置基本相似，略有位移。

5 找矿标志

(1)含矿地层及其岩性组合特征是矿区及外围的最重要的找矿标志。因郭家沟矿区的主要矿体集中分布在中泥盆统安家岔组焦沟层(D2a2－2b)的千枚岩与D2a2－2a厚层结晶灰岩、生物碎屑灰岩、硅化灰岩接触带的硅化灰岩一侧(图3中ZK6－1～ZK6－5为控制钻孔)。

(2)区域性的东西向大断裂为控制泥盆系含矿层沉积的同生断裂，它控制着含矿层位的沉积环境与展布空间。郭家沟矿区含矿带地层就挟持于F1与F5断裂之间，形成一个呈东西向展布的舌状地质构造体，是寻找本类型铅锌矿的直接标志。

(3)该矿区赋矿为硅化灰岩，矿石为含方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等硫化物的硅质岩石，具高电阻率、高激化率地球物理特征。只要在含矿地层内圈出激电异常，视极化率ηs大于3%和视电阻率ρs大于280Ω·m，就可推测是铅锌矿化引起的矿致异常。

(4)矿区内发现与控制的铅锌矿体均为盲矿体，埋深均在350 m以下，矿体受一定地层岩性和构造形态控制，产状较缓，含矿地层、控矿构造均为隐伏地质体，地表无任何迹象表露。AMT法推测成矿带隐伏含矿地层顶板特征和隐伏构造形态，虽在位置和深度上有一定的差异，但仍不失为本区重要的间接找矿标志。

(5)与铅锌矿化有关的围岩蚀变有硅化、铁白云石化、黄铁矿化、碳酸盐化(网脉状)、碎裂角砾岩等，在含矿地层及钻孔中见到上述蚀变，是接近矿体的重要标志。

6 隐伏矿床发现意义

(1)郭家沟隐伏铅锌矿床的发现拓展了该区找矿空间。在已知矿床沿走向上有已知含矿层位存在的地段，经过认真研究分析对比，在沉积盆地存在或已知矿床含矿盆地的延伸带上是今后的主要找矿方向。郭家沟铅锌矿床今后应在已知的隐伏控矿背斜沿走向向东进行找矿，有可能取得更大突破。

(2)郭家沟隐伏铅锌矿床的发现证明选用合适的物探方法是探测深部隐伏矿床的关键，尽管音频大地电磁测深法不能实现直接找矿的目的，但是可以确定深部标志性地层层位以及控矿构造形态，结合地质、化探、激电等其它方法手段实现找矿目的。

(3)郭家沟隐伏铅锌矿床的发现增强了该区找矿信心。通过郭家沟隐伏铅锌矿床的勘查经验认为，在已知成矿带上和已知矿床的走向上，分析地质成矿环境，确定找矿靶区，使用音频大地电磁测深法研究深部含矿层位、控矿构造形态的地球物理特征，大胆进行工程验证，才有望在该成矿带上寻找隐伏矿床。

致谢本文在写作过程中得到了张仲礼高级工程师的指导，在此深表谢意。

［注释］

① 王孝国，杨悟平，谢建军，席振铢.2011.甘肃省徽县郭家沟铅锌矿详查报告［R］.

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