豫西洛宁县铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT剖面及找矿意义

梁 涛，邢尚鑫，卢 仁，袁 稳，龚 亮

(1.河南省有色金属地质勘查总院，河南郑州 450052；2.河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室，河南郑州 450052)



豫西洛宁县铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT剖面及找矿意义

梁 涛1, 2，邢尚鑫1, 2，卢 仁1, 2，袁 稳1, 2，龚 亮1, 2

(1.河南省有色金属地质勘查总院，河南郑州 450052；2.河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室，河南郑州 450052)

为获得新的深部找矿靶区，在铁炉坪Ag多金属矿床实施了CSAMT法测深。CSAMT剖面中，高、 中、低电阻率异常体边界清晰、形态各异，高阻异常体具有上、下双层结构，低阻异常体出露较小，多呈孤立形态产出，主要有400m低阻异常体和1400m低阻异常体。高阻异常体被解释为浅部和深部两层岩浆和深部流体活动的产物，推测深部高阻异常体以岩浆体系为主，浅部高阻异常体应是岩浆体系、深部流体体系及围岩硅化蚀变等的综合反映。400m低阻异常体对应于于地表剖面线400m～600m之间的主矿脉，表明它是深部成矿流体的显示，提出1400m低阻异常体为新的深部找矿靶区。

铁炉坪 Ag多金属矿 CSAMT剖面 深部找矿

0 引言

熊耳山西端的沙沟-龙门店Ag多金属矿集区，是河南省最大的Ag金属产地。典型矿床有沙沟Ag多金属矿、月亮沟Ag多金属矿、蒿坪沟Ag多金属矿、铁炉坪Ag多金属矿、龙门店Ag多金属矿等。位于矿集区东部的铁炉坪大型Ag多金属矿床，在经历近20年的开发之后，其资源量持续下降。因此，发现并探明新的金属资源量已经成为亟待解决的问题。在铁炉坪Ag多金属矿开展深部找矿，是解决此问题的有效方法之一。地球物理探测是重要的深部找矿手段，其中可控源音频大地电磁法(Control Source Audio Magnetotellurics，CSAMT)是一种改进型的大地电磁法(Magnetotellurics，MT)，它采用大功率人工场源，具有测量速度快、探测深度大和分辨率高的特点(于昌明，1998)。为此，在铁炉坪Ag多金属矿床开展了CSAMT测深，探讨了其深部找矿的指示意义。

1 地质特征

沙沟-龙门店Ag多金属矿集区地处华北克拉通北缘(图1a)，矿集区内主要出露太古代太华群变质岩系和中元古代熊耳群火山岩系(河南省地质矿产局，1989)，近EW向、NE向、NNE向断裂破碎带在矿集区内极为发育，特别是NE向、NNE向断裂常成群、成带出现(王志光等，1997)。它的另外一个典型构造特征就是发育环形构造，具有大环(弧)套小环(弧)的特征(梁涛等，2011)。矿集区内的岩浆活动以太古代、元古代和中生代三期为主(河南省地质矿产局，1989)，中生代燕山期岩浆活动产物仅为少量的花岗斑岩、爆破角砾岩和花岗细晶岩岩脉以及辉绿岩脉(王志光等，1997；叶会寿，2006；Mao等，2010；梁涛等，2015)。

铁炉坪Ag多金属矿矿区内地层出露单一，仅为太古界太华群变质岩系，岩性以斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、斜长变粒岩等为主，可见条带状及眼球状混合岩。矿区内断裂构造发育，多条近平行的NNE向断裂平行展布，具有规模较大、切割深的特点，它们对矿区内的主要矿化蚀变破碎带具有明显的控制作用，其次为近SN、近EW向和近NW向断裂，具有规模小密集产出的特点(刘灵恩等，2012；王昊等，2014)。铁炉坪Ag多金属矿矿区内岩浆活动较弱，仅出露少量的基性及中-酸性岩脉，主要为辉绿岩、闪长玢岩、细晶岩、二长斑岩及正长岩。

图1 铁炉坪Ag多金属矿床矿脉分布简图Fig.1 Simplified map showing veins distribution of Tieluping Ag-polymetallic deposit a-河南省构造分区简图(据河南省地质矿产局，1989简化)，I-华北克拉通，II-秦岭造山带，F-栾川-确山-固始深大断裂带;b-铁炉坪Ag多金属矿床矿脉分布简图(据刘灵恩等，2012简 化修改)1-银铅矿体；2-CSAMT剖面线；3-与A点距离a-Simplified tectonic map of Henan Province (after Bereau of Geology and Mineral Resources of Henan Provine, 1989), I-North Chian Craton, II-Qinling orogen belt, F-Luanchuan-Queshan-Gushi huge fault; b-Simplified veins distribution map of Tieluping Ag-polymetallic deposit (after Liu et al., 2012)1-silver and lead ore body; 2-CSAMT section line; 3-from point A to

铁炉坪Ag多金属矿矿区内出露规模较大的NNE向密集构造蚀变破碎带(图1b)，其总长度不少于2500m，宽度介于300m～400m。此外，矿区内还发现一系列次级构造蚀变破碎带， 其特征为：(1)规模较小，延长一般不超过400m，主要集中在200m左右，延深一般较大，且易形成富矿；(2)在主构造带上盘多产出有一系列与之近平行的NNE向次级小规模构造蚀变破碎带，而下盘多为近SN向的构造蚀变破碎带；(3)在主构造蚀变-矿化带的南端产出有一系列规模不大、延长不超过400m的 NE向及NW向构造蚀变破碎带(刘灵恩等，2012)。

铁炉坪Ag多金属矿床共圈出31个矿(化)体， 其中包括24个Ag矿(化)体和7个Pb矿(化)体，它们赋存在NNE向、近SN向和NW向构造蚀变破碎带中(刘灵恩等，2012，王昊等，2014)，矿床形成于早白垩世(高建京等，2011)。矿体形态以脉状、透镜状为主，NNE向矿体多具有上贫下富、上薄下厚的特点，高品位厚大矿体的深部具有品位降低、厚度变薄的趋势，SN向或NW 向含矿构造中矿体延长规模偏小，一般200m左右，但它们多为品位较高的富矿体，且延深较大，已控制的最大延深已超过500m(刘灵恩等，2012)。

2 地质体电阻率特征

为有效的开展CSAMT测深工作，在开展野外测量工作之前，系统的收集并测定了铁炉坪Ag多金属矿矿体及矿床周围地质体的电阻率值(表1)。作为直接赋矿地层，太华群变质岩系具有较高的电阻率值，单个样品最高达78222Ω·m，自测38件变质岩样品电阻率的几何均值为15299Ω·m。铁炉坪Ag多金属矿矿区外围的熊耳群火山岩系样品的电阻率介于417～36985Ω·m之间，几何均值为5845Ω·m。矿石样品的电阻率值较低，35件方铅矿矿石和20件多金属矿石电阻率的几何均值分别为16Ω·m和1654Ω·m，自测8件银铅矿石样品的电阻率介于13～32068Ω·m之间，其几何均值为2036Ω·m。23件蚀变岩和79件矿化蚀变岩样品电阻率的几何均值分别为1526Ω·m和2160Ω·m，自测14件蚀变岩样品的电阻率值介于670～31930Ω·m之间，几何均值为5317Ω·m。在铁炉坪Ag多金属矿矿区外围出露规模较大的侵入岩主要为龙脖辉长岩和蒿坪沟花岗斑岩，前者的电阻率值介于255～35000Ω·m之间，它们的几何均值为5877Ω·m，后者11件样品的电阻率值介于1595～17100Ω·m，几何均值为6064Ω·m。此外，矿区内中-酸性岩脉也具有较高的电阻率值。

由此可见，铁炉坪Ag多金属矿矿区内地质体具有较明显的电阻率差异，为实施CSAMT测深提供了必备的物性条件。

表1 铁炉坪矿区及周围岩矿石电阻率统计表Table 1 Statistics of eletrical resistivity of ore and rock samples in Tieluping Ag-polymetallic deposit and adjacent areas

3 CSAMT剖面

3.1 CSAMT方法的基本原理

CSAMT使用地面偶极子或水平线圈作为人工信号源，用来生产可控的电磁波信号，测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，通过不断变换电磁场频率以达到测深的目的，在地面可观测到相互正交的电磁场分量为Ex、Hy、Ey和Hx，进而可以确定介质的卡尼亚视电阻率值，据电磁波的趋肤效应理论计算探测深度，计算公式分别为(1)和(2)：

(1)

(2)

式中(为卡尼亚电阻率，f为频率，h为探测深度。

3.2 仪器与数据采集

铁炉坪Ag多金属矿CSAMT测深数据采集使用美国Zonge公司生产的GDP-32Ⅱ型多功能电法仪，接收机为GDP-32Ⅱ宽带多通道数字电磁接收机，发射机为GGT-10中功率发射机，供电系统为ZMG-10发电机组，功率为10 KW。

在数据采集中，供电偶极距AB为1500 m，接收偶极MN为100 m，测点距50 m，MN与AB平行。CSAMT场源设置地点无高压电线，为尽量减小接地电阻而采取浇灌饱和盐水、增大电极接触面积等措施。数据处理采用与GDP32Ⅱ电法工作站匹配的SCS2D软件。此外，在CSAMT剖面范围内，其与故县水库-全包山EH4测深断面及岩石地球化学剖面(梁涛等，2012a，2012b)相重合。

3.3 CSAMT剖面

铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT剖面见图2a，其中高(卡尼亚电阻率大9000 Ω·m)、 中(卡尼亚电阻率介于9000～1800 Ω·m)和低(卡尼亚电阻率小于1800 Ω·m)电阻率异常体边界清晰、形态各异、规模不等。总体而言，具有如下特征：

首先，高阻异常体具有上、下双层结构。上部高阻异常体整体位于地表和0m标高之间，以1400m低阻异常体为界，可分成东、西两段，西段浅部高阻异常体规模较大，自剖面起点至约1400m处断续相接，东段浅部高阻异常体位于地表以下，约400m标高以浅；下部高阻异常体主要位于0m标高以下，断续分布于整个剖面内，且东部埋深浅而西部埋深大(图2a)。

其次，中阻异常体整体位于地表以下，总体平卧于下部高阻异常体之上，低阻异常体位于其中部及东部，它的东、西两端均向上凸出，东端的突出幅度较小，西端上延至约900m标高处，在约300m标高处分成东、西两枝，西枝近直立，东枝西倾(图2a)。

第三，低阻异常体出露较小，多呈孤立形态产出，如400m低阻异常体呈囊状，位于800m标高以浅，西端厚度大且埋深浅，东端收缩且埋深大；1400m低阻异常体呈近直立的哑铃型，从约800m标高延伸至约0m标高；300m低阻异常体呈带状，产状近直立，出露于标高-1000m以深(图2a)。

第四，电阻异常体形态复杂，如浅部高阻异常体西段整体上呈现倒“山”字形，中阻异常体充填其间，低阻异常体几乎破坏了倒“山”字形的中部连续性，其向上“拱起”高阻异常体的顶部边界，向下“侵入”倒“山”字形结构的中部高阻异常体(图2a)。

最后，矿脉出露位置与低阻异常体显示了对应关系，剖面线400～600m之间为铁炉坪主矿脉通过部位，CSAMT剖面中400～600m之间为400m低阻异常体(图1b和2a)。

4 讨论

4.1 高阻异常体

铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT剖面线在地表主要穿过太华群变质岩系，仅在中部穿过数条地表未见露头的薄脉型Ag多金属矿脉(图1b)，但在地表向下约2km的深度范围内显示了复杂的卡尼亚视电阻率结构。其中，对于地下形态各异、规模不等且具有双层结构的高阻异常体很难用均一的变质岩系地层来解释，它们应包含其它地质单元。

基于岩浆作用过程的MASH模型，Hildreth(2007)认为弧岩浆或深部流体的源区分离、大体积熔浆汇聚、上升和到达地壳底部是一个批式过程，罗照华等(2009)提出地壳中岩浆或者流体的迁移也是一种批式(幕式)过程。在实际地质作用中，MASH模型的4个过程不可能完全的被复制(Hildreth，2007)，即每一个MASH 过程循环的产物(岩浆或深部流体)在物理化学性质方面存在一定的差异，不同的侵位深度即是这些差异的效应之一，早期快速冷却的产物对后期批式上涌的岩浆或者流体运移起到阻碍作用(罗照华等，2011a)，安妥岭斑岩钼矿EH4剖面的透岩浆流体解释较好的诠释了这一过程(梁涛等，2009，2013；梁涛，2010)。

铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT剖面展现了这种岩浆或深部流体批式活动效应，即CSAMT剖面中形态各异、规模不等的双层结构高阻异常体分别对应浅部和深部两层岩浆或深部含矿流体体系活动的产物。在深部的岩浆-流体体系处于未完全固结状态时，批式上涌的后期岩浆或深部含矿流体体系(透岩浆流体)注入其内，一方面，这会导致深部未完全固结的岩浆-流体体系发生二次沸腾及隐爆作用，在压力急剧释放过程中成矿物质得以卸载，或封存于深部岩浆-流体体系内，如赋存于-1000m标高以下的300m低阻异常体很可能为矿体的显示，或就位于深部岩浆-流体体系的顶部；另外一方面，逸出的岩浆或深部含矿流体体系沿构造裂隙高速向浅部运移，随着温度的降低，它在流动性较差的次级构造裂隙内沉淀出造矿矿物，形成构造蚀变岩型的铁炉坪Ag多金属矿床。

不容忽视的是，成矿作用总是与的围岩蚀变紧密共存。铁炉坪Ag多金属矿的近矿围岩蚀变以硅化、绢云母化为主，并具多次硅化蚀变特征，深部可见黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化 绿帘石化、碳酸盐化、高岭土化、褐铁矿化、铁锰矿化及泥化等(郭时然，1995；刘灵恩等，2012)。CSAMT剖面中的岩性以硅化片麻岩为主，与CSAMT剖面中地表出露的高阻异常相匹配。

铁炉坪Ag多金属矿床CSAMT剖面中具有双层结构的高阻异常体应是浅部和深部两层岩浆和深部流体活动的产物，深部高阻异常体在很大程度上应以岩浆体系为主，推测浅部高阻异常体应是岩浆体系、深部流体体系及围岩硅化蚀变等的综合反映。

4.2 低阻异常体

铁炉坪Ag多金属矿床CSAMT剖面中的低阻异常体出露规模较小，主要有呈囊状的400m低阻异常体和近直立的哑铃型1400m低阻异常体(图2a)，从它们的形态来看，很难用断层、构造破碎带、风化堆积以及地下水活动等解释，结合故县水库-全包山EH4测深断面的透岩浆流体解释(梁涛等，2012b)， 铁炉坪Ag多金属矿床CSAMT剖面的低电阻率异常体具有重要的地质找矿指示意义。

呈囊状的400m低阻异常体对应于于地表剖面线400～600m之间为铁炉坪Ag多金属矿床的主矿脉，表明该低阻异常是深部矿体的显示，即深部成矿流体作用的产物。它的顶端及两侧为高阻异常体包围，其凸起部位几乎“顶破”上覆的高阻异常体(图2a)，这表明成矿流体快速向上运移中受到阻挡，并获得有效的“封闭”，成矿物质得以保存并沉淀固结成矿。

铁炉坪Ag多金属矿床的矿脉走向以近NNE向为主，且矿体整体向南侧伏(刘灵恩等，2012)，所以其深部成矿流体的运移方向为自深部向浅部、自西向东和由南及北。1400m低阻异常体呈哑铃型，呈近直立状自约800m标高延伸至约0m标高，它继续向深部延伸至约-200m标高，产状西倾(图2a)。它的两侧均为高阻异常体，它们之间的港湾状形态不仅表明东侧高阻异常体阻挡其继续向东运移，而且显示西侧高阻异常体限制其向上逃逸，同样也获得了有效的封闭。

图2 铁炉坪Ag多金属矿床CSAMT剖面、化探异常图和元素曲线图Fig.2 CSAMT profile and geochemical survey anomaly map of Tieluping Ag-polymetallic deposit and element graph a-铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT测深剖面；b-铁炉坪Ag多金属矿床化探异常图(据杨群周等，2003，2006①；郭保健等，2009②);1-Ag异常等值线；2-Pb异常等值线；3-Cu异常等值线；4-物化探剖面线及与点A距离；c～g-铁炉坪Ag多金属矿床岩石地球化学 剖面(据梁涛等，2012a)a-CSAMT profile of Tieluping Ag-polymetallic deposit； b-Anomaly map of geologic survey in Tieluping Ag-polymetallic deposit area; 1-Ag anomaly contour line; 2-Pb anomaly contour line; 3-Cu anomaly contour line; 4-Section of CSAMT, geochemical survey and distance from A point (after Liang et al., 2012a)； after Yang et al., 2003, 2006①; Guo et al., 2009② (c)-Geochemical rock survey sections in Tieluping Ag-polymetallic deposit (after Liang et al., 2012a)

铁炉坪Ag多金属矿床CSAMT剖面中的低阻异常体应是深部含矿流体的显示，400m低阻异常体与主矿脉对应，1400m低阻异常体具有较大的成矿潜力。

4.3 找矿靶区

地质学完整性+地球物理学不完整性被视为新的找矿确定性标志之一(罗照华等，2009，2011b；梁涛等，2013)。地表出露的地质体结构是完整的，而地球物理深部探测表明其物性结构不完整，这种不一致很可能是成矿作用造成的，因与之相伴的大规模流体活动使得其物性结构发生重大变化，且物性结构的分布型式与透岩浆流体的自组织行为有关。

太古界太华群变质岩系在沙沟-龙门店Ag多金属矿集区内的厚度不低于2500m(河南省地质局，1982③)，铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT剖面应当揭示变化不大的电阻率结构，即地质学完整性+地球物理学完整性。然而，它显示了复杂的电阻率结构，地球物理学不完整性得以显现，与地质学认识不一致。400m低阻异常体与主矿脉的对应不仅验证了成矿流体能够改变围岩物性结构这一推论，而且表明1400m低阻异常体极有可能是矿体的反应，在1400m附近具有化探异常显示(图2b及c～g)，这种匹配关系显著提升其作为优先找矿靶区的重要性。

由此可见，CSAMT剖面中1400m低阻异常体是铁炉坪Ag多金属矿床新的深部找矿靶区。

5 结论

1)铁炉坪Ag多金属矿床的CSAMT剖面中电阻率结构清晰，高、中和低电阻率异常体显示出形态复杂、规模不等的二维形态。

2)CSAMT剖面中的高阻异常体具有上、下双层结构，深部高阻异常体在很大程度上应以岩浆体系为主，推测浅部高阻异常体应是岩浆体系、深部流体体系及围岩硅化蚀变等的综合反映。

3)CSAMT剖面中400m低阻异常体与主矿脉对应，表明低阻异常体应是深部含矿流体的显示，提出1400m低阻异常体为新的深部找矿靶区。

[注释]

① 杨群周, 彭省临, 李忠宝. 2006. 河南省卢氏县寨凹地区铅锌银矿评价报告.河南郑州, 1-100.

② 郭保健, 戴塔根, 黄德志. 2009. 熊耳山西段银多金属矿矿规律及深部成矿预测研究报告.河南郑州. 1-109

③ 河南省地质局. 1982. 河南省洛宁县南部区域地质调查报告(地质部分). 河南郑州, 1-167.

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HenanProvince,Zhengzhou,Henan450052)

CSAMT Profile Through the Tieluping Ag-Polymetallic Deposit in Luoning

County, Western Henan Province and its Implications for Deep Ore Prospecting

LIANG Tao1, 2，XING Shang-xin1, 2, LU Ren1, 2, YUAN Wen1, 2, GONG Liang1, 2

(1.GeneralInstituteofNon-ferrousMetalsGeologicExploration,Zhengzhou,Henan450052;2.KeyLaboratoryofDeepOre-prospectingtechnologyResearchforNon-ferrousMetalsof

In order to find new deep geologic exploration targets, a CSAMT profile was deployed through the Tieluping Ag-polymetallic deposit. On this survey profile, resistivity anomaly bodies show sharp boundaries, different scales and complex shapes. High-resistivity anomalies have an obvious double-layered structure. According to elevations of the localities, low-resistivity anomlies with small sizes and isolated shapes are named 400m and 1400m anomlies, respectively. The high-resistivity anomalies are considered to be the results of active double-layered magma and/or deep fluids reaching the shallower subsurface. The high-resistivity anomalies at depth are likely the product of magma, while the shallower ones should be the compositive product of magma, deep fluids and wallrock alteration. The 400m low-resistivity anormlies correspond to occurrence of main veins between surface lines 400m and 600m in the Tielluping Ag-polymetallic deposit, which may be indicative of deep fluids activity. The 1400m low-resistivity anormly bodies are considered as new deep targets for ore-search.

Tieluping, Ag-polymetallic deposit, CSAMT profile, deep ore prospecting

2015-08-19；

2016-01-28；[责任编辑]陈英富。

国家自然科学基金项目(U1504405)、河南省国土资源厅科技攻关项目(2011-622-25、2011-622-36、2014-06和2016-08)资助。

梁 涛(1979年- )，男，博士，工程师，从事地质矿产勘查及相关研究工作，E-mail: liang20010212@126.com。

P597.3+P612

A

0495-5331(2016)02-0239-07

Liang Tao, Xing Shang-xin, Lu Ren, Yuan Wen, Gong Liang. CSAMT profile through the Tieluping Ag-polymetallic deposit in Luoning County, western Henan Province and its implications for deep ore prospecting [J]. Geology and Exploration, 2016, 52(2):0239-0245