安徽五河金矿整装勘查的重要发现及其地质意义

汪青松， 张家嘉， 张顺林， 朱义坤， 张金会， 郝树曦

(安徽省勘查技术院，合肥 230031)

0 引言

郯庐断裂带是我国东部地区规模巨大的NE向断裂构造体系，全长约2 500 km，南起安徽庐江—山东郯城，经渤海向北分成伊兰—舒兰断裂和敦化—密山断裂。郯庐断裂带控制着我国东部地区众多特大型、大型及中小型金矿床的分布，产生了大量火山-岩浆活动，形成了中国东部规模巨大的NE向金矿成矿带[1]。由北向南，该带依次分布夹皮沟成矿区、丹东—营口成矿区、胶东成矿区、临沂成矿区和下扬子成矿区[2-13]。由于郯庐断裂带大部分为覆盖区，沿其分布的老矿山矿产资源储量严重不足。且以往地质找矿方法单一，难以解决覆盖区成矿模式多样性等问题。开创寻找覆盖区薄层良导体的新方法，建立具有普遍指导意义的成矿、控矿模式，是当前迫切需要解决的问题。本文论述了安徽五河地区地质找矿工作存在的问题及难点，通过开展覆盖区陡倾薄层矿体物探方法识别技术与试验，完善了覆盖区“一选三定四阶段反复循环”的综合找矿模式，创建了继承性断裂控矿模式，实现了五河地区找矿新突破，为郯庐断裂带及覆盖区进一步找矿提供了参考。

1 五河金矿整装勘查概况

1.1 地质背景

五河金矿整装勘查区位于华北陆块东南缘与秦岭—大别造山带交汇部位(图1)，郯庐断裂带呈近SN向穿过整装勘查区中部，西侧为徐淮地块蚌埠隆起，东侧为大别构造带张八岭构造亚带。该整装勘查区位于安徽省蚌埠市东部，皖东北淮河中下游，横跨淮河两岸，为平原和低丘地貌，地表大部分被第四系松散层覆盖，厚度120～160 m。前人在五河地区做了大量地质矿产勘查和科研工作，但未取得重大突破，原因主要为该区大面积被第四系覆盖，缺少有效的找矿方法，基础地质工作程度低，成矿规律和控矿条件研究不够，未建立成矿模式，探矿权、采矿权分割导致该区地质勘查工作不系统。

图1 皖北构造纲要图

1.2 区域地质特征

1.2.1 地层

五河金矿整装勘查区位于华北地层区南缘，包括前青白口纪变质基底、青白口纪—二叠纪沉积盖层和白垩纪以来的陆相盆地沉积，广泛分布第四系松散堆积。变质基底岩系包括新太古代—古元古代五河岩群和中元古代凤阳群，前者是中深变质的片麻岩与大理岩的组合，构成五河金矿整装勘查区的主体。

1.2.2 构造

五河金矿整装勘查区位于近EW向蚌埠复背斜东段与NNE向郯庐断裂带交汇部位，主要由朱顶—石门山断裂、五河—红心铺断裂及董庄—周庄断裂(张八岭断裂)组成。朱顶—石门山断裂是NNE—SN向区域性大断裂，由北向南穿过整装勘查区中心区，西侧上升，出露五河岩群变质岩系，东侧下降，出露白垩纪新庄组红色砂砾岩。五河金矿整装勘查区大致以近SN向五河—红心铺断裂为西界，以近SN向董庄—周庄断裂为东界。

1.2.3 岩浆岩

蚌埠—凤阳—五河地区岩浆活动频繁，岩石类型多样，较早的岩浆活动产物为新太古代蚌埠期造山运动期间，由区域性混合岩化、花岗岩化和重熔岩浆作用形成的混合花岗岩体，并伴有大量伟晶岩脉、花岗岩脉产出。受蚌埠旋回EW向褶皱控制，主要岩体为蚌埠混合花岗岩。燕山晚期NE向断裂导致中-酸性小岩体侵入，但多为不足1 km2的中酸性浅成岩体，受NNE向断裂控制，伴有超基性-中性岩脉出现。喜山期次火山岩体侵入郯庐断裂带内,五河整装勘查区也有新太古代蚌埠期庄子李岩体和燕山期山张家岩体、女山岩体及各类脉岩。

1.2.4 矿产

区域上，各矿床沿2条线集中分布： 一是沿NNE—SN向郯庐断裂带，由北向南分布天井湖金矿、长淮金矿、河口铅金矿、西坂金矿、硖石山金矿、毛山金矿、中家山铅锌矿和上成金矿等； 二是呈近EW向分布的蚌埠复背斜成矿带，主要矿床类型为沉积变质热液改造型铁矿(如马头城铁矿)和热液型铅锌金银多金属矿(如大王府—江山铅锌金多金属矿)。目前，区域上已发现铁、钛、钼、铜、铅、多金属、金、重晶石等矿种，共有矿床(点)30多处。

1.3 找矿突破难点、对策及工作部署原则

1.3.1 找矿突破难点

以往工作成果[14]证明该区具有较大的找矿潜力，但是目前尚未取得找矿突破。该区实现找矿突破存在以下难题：

(1)矿权分散。勘查区探矿权和采矿权数量多、分布密、面积小，勘查范围不能超过探矿权和采矿权边界，探矿深度不能超过采矿权批准的标高。因此，以往找矿工作存在“勘查范围小、勘查深度不超过200 m、勘查视野窄”等弊端，无法从更广的范围和深度上宏观分析成矿地质背景和控矿条件，造成多年找矿工作“只见星星，不见月亮”。

(2)新区找矿。整装勘查区1∶5万区域地质调查和矿产地质调查尚未完成，基础地质工作程度较低，地质结构、构造及控矿条件不清楚，找矿方向不明确。区域成矿规律及找矿模式有待深化和提高，找矿靶区预测优选难度大，难以确定重点勘查区。

(3)覆盖区无磁性金属矿勘查。整装勘查区金及铅锌多金属矿矿体薄、长度短、体积小、无磁性，地面物化探异常的矿源效应小，加之覆盖层的屏蔽作用，缺少有效的矿体定位勘查方法。

1.3.2 找矿突破对策

(1)管理工作创新。实行 “统一部署、统一设计、统一实施、统一规范、统一进度”，实现资料共享，突破矿权界限，解决探矿权分割等行政管理问题。

(2)从基础工作开始，开展全面地质勘查工作。开展区域性综合物化探扫面工作，寻找矿化信息，利用物化探异常进行地层、岩体和构造体系推断解释，查明基岩地质构造特征，调查已知矿床地质特征，研究控矿条件，建立成矿模式。

(3)不断完善找矿模式，循序渐进实现找矿突破。从已知矿区到外围新区，从浅部矿体到深部矿体，由浅入深，循序渐进。以地质成矿理论为指导，应用综合地质物化探勘查手段，分析地质、物化探异常信息，反复进行钻探验证，不断完善找矿模式。

(4)明确主攻方向，突出重点。加强成矿地质背景调查，解析中部大巩山重点勘查区，查明金异常区的地质成因，寻找中酸性隐伏岩体，发现厚大矿体。将矿点密集的大巩山金异常区、已知矿区深部和外围作为优先找矿目标。

1.3.3 工作部署原则

不断完善找矿模式，指导找矿原则，多种勘查方法相结合，突出重点，兼顾一般。普查控制与靶区评价同步进行，新区与老区同步勘查，深部与浅部找矿相结合。

2 找矿成果及潜力评价

2.1 找矿成果

新发现中型矿产地2处。一处为河口铅金矿，已在安徽省矿产资源储量评审中心备案。河口铅金矿333类资源量,总矿石量75.95万t，金总金属量5 912.02 kg(含伴生)，铅总金属量8 765.27 t(含伴生)。其中工业矿体矿石量65.47万t，金金属量5 657.43 kg，Au平均品位10.25 g/t，铅金属量8 524.97 t，Pb平均品位1.42%。低品位矿体矿石量10.48万t，金金属量134.53 kg，Au平均品位1.28 g/t，铅金属量237.15 t，Pb平均品位0.51%[13]。另一处为天井湖金矿，施工16个钻孔，15个钻孔见矿体。由于勘查工作尚未结束，估算3341类资源量，总矿石量193.78万t，金总金属量9 458.27 kg (含伴生)，铅总金属量22 104.52 t (含伴生)。其中工业矿体矿石量174.95万t，金金属量8 923.29 kg，Au平均品位7.55 g/t，铅金属量21 636.52 t，Pb平均品位1.75%。低品位矿体矿石量18.83万t，金金属量227.43 kg，Au平均品位1.75 g/t，铅金属量375.45 t，Pb平均品位0.47%。长淮金矿金金属量3 633.32 kg[15]，方庵金矿普查工作尚未结束。河口铅金矿、天井湖金矿、长淮金矿和方庵金矿的金金属量有望达到大型规模，说明郯庐断裂带(安徽段)存在大型金矿。4个矿床相对位置见图2。

2.2 潜在资源量估算

通过总结五河金矿整装勘查区成矿规律，发现该区重要的找矿标志为NNE向磁异常梯级带。长淮金矿、天井湖金矿、河口铅金矿均位于NNE向磁异常带扭曲部位，矿体位于磁异常梯级带上。结合其他地质、物化探特征，在天井湖—河口一级成矿远景区圈定4个找矿靶区，分别为小杨家金、铅多金属重点找矿靶区(1号)，天井湖—小新庄金、铅多金属重点找矿靶区(2号)，河口—长淮金、铅多金属重点找矿靶区(3号)和西堌堆—东凌金、铅多金属重点找矿靶区(4号)(图2)。

2.2.1 预测方法

结合地质、物化探信息，利用磁异常梯级带圈定了8个找矿靶区(图2)。本文重点论述天井湖—河口一级成矿远景区的资源量，对该远景区内2类靶区进行资源量估算。一类为有矿床(点)分布的靶区(3341类资源量)，另一类为未经钻探验证但与第一类靶区有相似物化探特征的靶区(3342类资源量)。

图2 五河金矿整装勘查区磁异常化极平面图(成矿预测图)

2.2.2 资源量估算

小杨家金、铅多金属重点找矿靶区，施工1个钻孔(编号： ZK8622)，未见矿，但物探异常特征与2号靶区相似，ZK8622钻孔西侧推测为一断层(图3)，故参照2号靶区资源量进行估算。该靶区面积为0.94 km2，估算3342类矿石量为128.28万t，金金属量为6 261.11 kg，铅金属量为14 632.57 t。

天井湖—小新庄金、铅多金属重点找矿靶区，主要有天井湖金矿，3341类矿石量为193.78万t，金金属量为9 458.27 kg，铅金属量为22 104.52 t。天井湖矿区面积为1.42 km2，靶区面积为3.95 km2，天井湖铅金矿资源量估算面积占靶区面积的35.95%。估算该靶区3341类矿石量为539.03万t，金金属量为26 309.51 kg，铅金属量为61 486.84 t。

(a) 视电阻率

(b) 视极化率

图3 五河金矿整装勘查区1号靶区激电测深剖面图

Fig.3 IP sounding profile of No.1 target area in Wuhe integrated exploration gold mine area

河口—长淮金、铅多金属重点找矿靶区，主要有长淮金矿、河口铅金矿及方庵金矿。长淮金矿(111b+122b+333类)总矿石量为51.03万t，金金属量为3 633.32 kg，铅金属量为62 883.96 t，面积为0.31 km2。河口铅金矿(333类)总矿石量75.95万t，金金属量为5 912.02 kg，铅金属量为8 765.27 t，面积为0.83 km2。方庵金矿普查工作仍在继续，初步估算333+3341类总矿石量为18.23万t，金金属量为479.66 kg，铅金属量为2 292.05 t，面积为0.55 km2。3个矿床累计矿石量为145.21万t，金金属量为10 025.00 kg，铅金属量为73 941.28 t，总面积为1.69 km2。该靶区面积为3.95 km2，估算3341类矿石量为348.75万t，金金属量为23 431.21 kg，铅金属量为172 821.34 t。

西堌堆—东凌金、铅多金属重点找矿靶区，主要有4个见矿钻孔，1个矿化钻孔，无矿床，但与3号靶区具有相似的物探异常特征，故参照3号靶区资源量进行估算。该靶区面积为6.17 km2，估算3342类矿石量为544.05万t，金金属量为36 552.69 kg，铅金属量为269 601.29 t。

天井湖—河口一级成矿远景区4个重点靶区资源量估算见表1。经统计，金金属量达92 554.52 kg，目前发现的金金属量仅为19 480 kg，找矿潜力巨大。

表1 天井湖—河口一级成矿远景区资源量估算

3 成矿模式

五河及其周边地区金及铅锌多金属矿床虽产于五河岩群,但不受各组地层控制。岩体为矿床提供了部分热液，但岩体不是最主要的控矿因素，各矿床深部尚未发现大规模岩体。各类矿床均与郯庐断裂带关系密切，特别是NE—NNE向韧、脆性断裂，矿体倾向以SE向为主。

郯庐断裂带是一条应力边界。太平洋板块向欧亚板块俯冲时，郯庐断裂带承受左行压扭应力作用，两侧受牵引力作用，形成了一系列弧形凸向相反的次级构造裂隙，西侧弧形凸向SE，东侧弧形凸向NW。例如，徐宿弧形构造位于华北陆块南缘徐淮地块的淮北断褶带内[16]，与周边的三铺岩体均受郯庐断裂带次级牵引构造带控制。燕山期，太平洋板块进入伸展期，郯庐断裂带处于拉张应力状态，深部岩浆沿郯庐断裂主带及其两侧次级牵引构造裂隙上侵，随之出现大规模燕山期成矿作用。随着拉伸作用的进一步加强，沿郯庐断裂带及其两侧次级牵引构造裂隙带形成断陷盆地。因此，断陷盆地呈弧形条带状，并在郯庐断裂带两侧方向相反(图4)。

郯庐断裂带在各个地质构造活动期均有活动，两侧形成了一系列次级断裂或派生牵引构造。各种含矿热液(岩浆热液、变质热液、构造热液、地下水热液等)均在次级断裂或派生牵引构造裂隙中成矿(图5)。

图4 皖东北地区构造格架示意图

Fig.4 Schematic diagram of the formation of tectonic framework in northeastern Anhui Province

图5 继承性断裂控矿模式图

Fig.5 Ore-controlling mode of inherited faults

郯庐断裂带在早白垩世之前，受左行压扭应力作用影响，两侧形成“X”型共轭剪切节理和韧性剪切带，韧性剪切带继承了郯庐断裂带次级断裂或派生牵引构造带。部分共轭剪切节理在后期构造活动中发展成韧性剪切带，深部含矿流体沿郯庐断裂带次级断裂或派生牵引构造带释放、沉淀，形成矿床。五河地区金矿石中见多期裂纹和含金石英脉拉丝变形，说明继承性构造具有多期活动、多期成矿的特点。

4 找矿模式

五河金矿整装勘查完善了“一选三定四阶段反复循环”的综合找矿模式，体现了“循环渐进式” 的找矿指导思想。将覆盖区综合找矿“221融合”技术体系中的4项工作(2项实物工作和2项创新工作)与4个勘查阶段有机统一，将地质与物探有机结合，体现了“地质理论循环指导，物探技术双重支撑”的综合找矿指导思想(图6)。

图6 “一选三定四阶段反复循环”找矿技术路线图

5 覆盖区找矿新方法

五河金矿整装勘查在“重磁扫面定靶”阶段，不仅应用重磁扫面，还增加了激电中梯扫面。在“综合勘查定位”阶段,不仅应用了现有物探技术，还开展了覆盖区陡倾薄层矿体物探方法识别技术研究工作，积累了寻找薄层无磁性金属矿的经验。为寻找覆盖层下薄层良导矿体，需运用新方法，克服低阻覆盖层屏蔽作用，直接探测来自矿体的信号，在五河地区开展覆盖区陡倾薄层矿体物探方法识别技术研究与试验工作。

进行低频磁电勘探法、地-井充电法和正反向电位法找矿试验，测量供电前后不同频率的磁场和电位，计算磁频散率和电频散率，获得多种磁、电位和频散率异常图。通过提取局部异常信息，进行供电前后局部异常变化对比研究，圈定了矿致异常区，确定了孔位，供钻探验证，为寻找隐伏矿提供了依据，取得了较好的找矿效果。本文以低频磁电勘探法为例介绍了相关研究成果。野外实验采用V8多功能电法系统和用于MT的MTC-50型磁传感器。采用30 kW大功率发电机供电，发射频率为0.015 625～1 Hz的电磁波进行激发，采集地表电场、磁场等数据。分别计算(2 Hz，1/4 Hz)、(2 Hz，1/16 Hz) 、(1/4 Hz，1/16 Hz)、(1/4 Hz，1/32 Hz)、(2 Hz，1/32 Hz)、(1/8 Hz，1/32 Hz)等组对的电频散率和磁频散率。

频散率计算公式为

，

(1)

式中：P为电频散率或磁频散率；fd为低频率值；fg为高频率值。

试验结果表明，(2 Hz，1/32 Hz)、(1/4 Hz，1/32 Hz)、(1/8 Hz，1/32 Hz)磁频散率异常与隐伏矿体对应较好，低频勘探效果较好。

6 结论

(1)郯庐断裂带受左行压扭应力作用，两侧形成一系列的次级断裂或派生牵引构造带，是重要的容矿构造，对指导找矿具有重要的参考意义。

(2)五河地区磁异常梯级带是次级断裂的反映，是该区重要的找矿标志，利用磁异常梯级带可圈定找矿靶区。

(3)低频磁电勘探法、地-井充电法和正反向电位法等找矿新方法，可直接探测来自矿体的信号，为追索矿体提供依据。