福建省丁家山铅锌矿床地球物理特征及深部找矿前景

2015-09-07谢其锋龚孔成张光梁王少怀

中国矿业 2015年11期

车申，谢其锋，龚孔成，张光梁，王少怀

（1.有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007；2.福州大学紫金矿业学院，福建福州350116）

针对梅仙地区丁家山矿段的铅锌矿前人已经开展过大量的磁法、CR电法、TEM电法、复电阻率剖面测量、测井等多种物探方法，但是，很少有论文对此作相关报道。对梅仙地区丁家山矿段内的各类岩石和矿石的物性参数尚未进行系统的测定，对磁异常区域尚未进行有效的解释，各类电法的有效性和影响因素尚未进行深入的分析研究，多方法的对比印证也未深入开展。因此，本文以系统测定矿区内的各类岩石和矿石的物性参数为基础，利用最新开展的矿床深部测井资料，结合前期的物探工作，探寻岩石物性测试分析数据与测井的异常区对应关系，合理有效地解释磁异常区域，多方法对比分析各类电法的有效性和影响因素，通过可视化技术描述探区深部可能发育的铅锌矿发育的方向、大小、空间分布，为矿区可能存在的深部矿床勘探提供探矿依据。

1 地质概况

福建省梅仙地区丁家山矿段处于华南褶皱系的东部，闽东火山断坳带之次级构造单元周宁－华安火山基底断隆带的中段及闽中古裂谷带的南段［1］。区域出露地层主要为中生代陆相火山岩及碎屑岩，次为中新元古界变质岩。梅仙地区丁家山矿段岩性地层主要由中新元古界龙北溪组（Pt2－3l）和大岭组（Pt2－3dl）变质岩地层组成，为海相火山喷发－溢流产物的浅海相碳酸盐岩与碎屑岩，呈北东向展布，总体表现为一轴向北东的短轴状复式背斜构造［2－3］。周边广泛分布侏罗系梨山组（J1l）和长林组（J3C），为一套中生代陆相火山喷发－沉积岩系，不整合或断层接触覆盖在基底变质岩之上［4］。区内侵入岩主要为燕山晚期的花岗斑岩及石英斑岩，呈北东向岩枝状或岩墙状分布，对丁家山矿田内基底变质岩中的铅锌（银）矿体起热液叠加改造作用［5－8］。

2 工作方法

2.1 井中三分量磁测

井中三分量磁测是以岩矿石的磁性差异为物理基础，通过仪器测定钻孔中的磁场强度和孔壁附近岩矿石的磁化率，了解井旁磁异常及岩矿石磁化率的变化特征，是磁法勘探向钻孔发展的有效勘探磁铁矿床和含磁性矿物多金属矿床的一种有效物探方法。首先通过测定矿区岩石的物性参数并结合钻孔中矿石的磁化率参数和物理场特征分析，确定井中磁异常；其次通过井中实测磁异常，判断矿体的形态、产状和预测矿体的相对位置，为地质勘探和找矿提供依据，以达到找矿和解决其他地质问题的目的。

2.2 井中激电

2.2.1 地－井工作方式的方位测井

地－井工作方式是将供电电极A、B布置在地面，其中A极置于距井口一定距离r处或置于井口（即r＝0m），B极则置于“无穷远”。测量电极 M、N置于井中，M在上，N在下。地－井工作方式的基本特点为：它利用钻孔使测量电极M、N接近矿体，因而能使观测到的矿体激电异常大大增加；同时，它又能通过把A极布置在不同位置上而改变对矿体的极化方向和极化强度［9］。

此次工作选择MN极距为20m，点距为10m，部分段5m。结合信号强度及以往经验选取r＝250m，远极R＝1500m。对各种工作方式的视电阻率、视极化率进行检查测量，检查工作在该项工作结束时，在相同点位或井段上进行，检查点数或井段不少于测量工作量的10%，且检查点不少于5个或检查井段不少于20m。视极化率异常变化剧烈和视电阻率接近零值的井段，检查只确认异常的存在，不参加质量评价，也不计入检查测量工作量。此次工作质检率为14%，合乎规定。

2.2.2 井－地工作方式的供电法测量

井－地方式是将A极置于井内某一选定的深度上，B极在地面“无穷远”处，测量电极 MN布置在地面并沿测线进行测量。国外通常把它又称为沉降电极或埋藏电极法，以区别于地面电法排列。井－地工作方式的观测方法包括横剖面测量、纵剖面测量、向量测量及井－地方式激电测深等，此次采用的观测方式为井－地方式激电测深和井－地方式剖面测量，其作用是发现孔底、井旁盲矿。

此次井－地方式激电测深MN为40m，地面测量点距为40m，供电电极A起始点为井下200m，间距50m；井－地方式剖面测量 MN为50m，网度50×50m。供电电极A位置选取三个，分别为井下200、400、600m。

由于井中激电工作的特殊性，这个钻孔与另个钻孔的观测工作在质量方面关系不大。加之观测后一般都要很快封孔搬迁，不可能再进行重测，因此质量检查或重复观测的精度只能以单孔评定。此次工作的相对误差为3.68%，符合设计精度。

2.3 岩矿石物性分析

本次依据福建省梅仙地区丁家山矿段采集的249块岩矿石标本磁性测定结果（表1），在矿区采集的矿石按照含磁铁矿、磁黄铁矿和黄铁矿为主，对是否富集铅锌进行了依次分类，同时在实验中也兼顾到了氧化铅锌矿石。参与统计的各类岩矿石标本中，以铅锌矿石为主，共203块。

铅锌矿矿石磁性参数测定结果显示，梅仙地区丁家山矿段各类铅锌矿石及绿片岩等均具有磁性，根据它们的磁性值大小，按以下分类来表示其强弱。强磁性：K（Jr）＝n·104×10－5SI（×10－3A／m）；中强磁性：K（Jr）＝n·103×10－5SI（×10－3A／m）；中弱磁性：K（Jr）＝n·102×10－5SI（×10－3A／m）；弱磁或无磁：K（Jr）＝0～102×10－5SI（×10－3A／m）。

梅仙地区丁家山矿段铅锌矿磁性参数统计结果可知，所有含磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿的铅锌矿石具有强磁或中强磁性，其磁化率值K达（n·104～n·103）×10－5SI者，出现率达80%以上，相应地，其剩余磁化强度Jr值达（n·104～n·103）×10－3A／m的，出现率也达到60%以上。说明本区的铅锌矿石大部分具有很强和较强的磁化率及剩余磁化强度，从而使铅锌矿体在地表形成较强且复杂的磁异常特征。而一些磁黄铁矿、绿片岩等也因其磁性矿物含量的多寡、颗粒粗细及矿石结构构造的不同而具有强弱不同的磁性特征，从而造成一些非矿干扰，进一步增加了矿床磁异常的复杂性，从而给磁异常的解释带来困难。至于铅锌矿石与本区其他类岩石，如云母石英片岩、大理岩、花岗斑岩及侏罗系火山岩的磁性差异则十分明显，因此，在本区磁法勘探仍然是寻找铅锌多金属矿的最有效方法。从物性参数分析结果来看，本区的铅锌矿在磁性上可以表现为中强磁性，也可以表现为弱磁性甚至无磁性。

3 讨论

3.1 井中三位分量磁测

由测井成果图可见（图1），钻孔整孔磁性不强，钻孔穿过了一强磁性体。

表1 福建省梅仙地区丁家山矿段矿石磁性参数测量数据表

图2 福建省梅仙地区丁家山矿段某孔磁测井成果图

3.2 地－井工作方式激电测井

由丁家山矿段地－井方式激电井口方位曲线测井曲线图（图2）可知，测井曲线涉及的参数有视电阻率ρs、视频散率Ps、二次场电位差v2、金属因子、相位（高、低频两个）。该地区二次场数值总体较小，从电阻率曲线上看，井口方位上部电阻率较下部电阻率要高，结合地质情况可知上部为铅锌矿层异常所致；结合物性资料可知该地区铅锌矿、磁铁矿、磁黄铁矿（化）地球物理特征为低阻高极化特征，故以低阻高频散率为标志对三个方位划分了多段异常层。井口方位并结合钻孔揭露的地质情况对比分析：160m对应地层为绿帘云母石英片岩；250m为黄铁、磁黄铁矿；320～340m、380～400m段为磁铁矿（化）；465m、530～565为磁黄铁矿（化）值变化明显，这些异常效果与矿床矿石的极化率测量数据具有较好的一致性。结合测深揭露的异常体深度综合分析推断异常层的大致倾向为北西缓倾且越往北西变得越缓，由铅锌矿所致异常对应相位都很低，而磁铁矿、磁黄铁（化）矿所致异常对应相位幅值都较高。

图2 福建省梅仙地区丁家山矿段某孔激电地－井方式测井曲线图

3.3 井－地工作方式激电测深

经过处理后图上标明了异常点位置（黑点）（图3），横向为水平距离（钻孔位置为零点），纵向上为零点地面距离到地下的深度。换算到钻孔深度，图3虚线边标注的深度位置所示，可以看出异常主要集中分布在钻孔上部，异常的距离深度与磁测井、地－井激电测井所划分的异常对应良好，与钻孔揭露的地质情况的一致性较好；在钻孔井旁约750m深约850m处有明显的异常体存在，此处可以作为下步勘探重点区域［10－11］。

图3 福建省梅仙地区丁家山矿段某孔井－地方式激电测深成果图

4 有利勘探区及找矿前景

4.1 井－地工作方式剖面测量预测有利区

经过处理后成果图上圈出了三个异常范围（图4），分别编号为异常1、异常2、异常3，其中异常1对应1线17点，异常2对应4线11－20点，异常3对应1线3、4点。异常1呈现低阻高极化较低相位，异常2、异常3呈现低阻高极化高相位。异常1、异常2异常范围较小，大体为点异常。异常1、异常2都有400m异常幅度增强至600m又减弱回200m异常幅度的现象。异常3为狭长条带状异常，在400m处有向东北方向引申趋势，但至600m又变回向狭长条带状异常。异常3异常值较稳定。

图4 福建省梅仙地区丁家山矿段某井地激电测深异常区预测成果图

对比A极置于200m、600m的电阻率、相位等值线可知，地层随深度增加电阻变大，600m深度后主要为高阻体，依据电阻随深度增加在东北方向逐渐增大判断，岩层倾向为南西方向［12－15］。结合岩性磁性参数数据分析的岩石磁化率与剩磁可知，磁铁矿、磁黄铁（化）矿呈现低阻高极化高相位，铅锌矿呈现低阻高极化较低相位，初步推断异常1可能为铅锌矿，异常2、异常3可能为磁铁矿、磁黄铁（化）矿。初步预测异常1即距钻孔井旁北西方向约785m处深约200～600m处有一异常体存在，可能为铅锌矿，但仅为单点异常，其成矿规模可能不大。

4.2 磁异常方式预测有利区

丁家山矿段矿床化极结果图显示（图5A、图5B），化极前后的正负异常形态和分布基本相似，从化极Za异常的异常中心相对没化极的ΔT异常中心向北有所位移，化极后的正负异常峰值均有所变大，且化极后的负异常基本是围绕在正异常周围。但正异常圈闭的分布来看，矿区各异常的中心分两条带呈串珠状沿北东方向展布，两条带在纵坐标2904000附近由一条东西展布串珠相联。西南方的两个相对较强的磁异常圈闭与丁家山矿体所在位置对应良好。

对化极后的Za异常进行了上延100m、上延400m处理及相应上延高度的垂向二阶导数处理。从Za化极分析的浅源匹配结果（图5C）与上延100m求取的垂向二导异常（图5D）形态来看，两者基本一致，位于西南角的两处与丁家山矿段矿体对应的异常呈分离状态，显示浅部磁源体是分离的。从对数功率谱分析的深源匹配结果（图5E）与上延400m求取的垂向二导异常（图5F）形态来看，两者基本也是一致，位于西南角的两处与丁家山矿段矿体对应的异常虽然还存在各自的小圈闭，但是在较大的范围内已经属于同一圈闭了，显示在深部，引起两异常圈闭的磁源体之间有逐渐靠近并成为一个整体的趋势，从异常形态来看，该磁源体在东北端有向东改变方向延伸一段的可能。

图5 福建省梅仙地区丁家山矿段有利探区预测图

5 结论

梅仙地区丁家山铅锌矿段在同一测区的综合测井井中磁测、地－井激电和井－地激电三种方法圈定的异常段与钻孔已揭露的地质情况对应良好，三种方法之间的吻合度较高。

磁铁矿、磁黄铁（化）矿的地球物理特征为低阻高频散率且对应相位幅值大，而铅锌矿（化）则为低阻低频散率特征且相位小。

结合地－井、井－地方式的井中激电两种方法划分的异常段的具体深度，推测铅锌矿矿体岩层都向西缓倾。结合三种井中物探工作揭露的异常段主要为磁铁矿或磁黄铁矿（化）所致，钻孔西北方向圈出的三个异常带中异常区可能为铅锌矿。研究区深部存在异常圈闭的磁源体之间有逐渐靠近并成为一个整体的趋势，可能东北端矿体向东改变方向延伸结果。

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