综合物化探方法在山西东腰庄绿岩带型金矿外围找矿中的应用

2019-11-04陈文韬

山东国土资源 2019年11期

陈文韬

(山东省地质科学研究院，国土资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室，山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室，山东济南 250013)

东腰庄金矿是我国五台山绿岩带内产出的典型金矿床，赋存于五台群台怀亚群鸿门岩组绿片岩中，受地层控制[1-2]。本次外围勘查区位于已知矿床西南部，地处1∶5万Au，Cu水系沉积物椭圆形异常中部，异常强度较大，组分组合复杂[3-4]。同时，已知矿区激电异常西南侧并未圈闭，向本区延伸，成矿条件较好。本次工作采用岩石地球化学勘查和电法勘探在勘查区内开展绿岩带型金矿找矿工作，对有效圈定找矿靶区指导钻探工作具有重要意义(1)石家庄经济学院，山西省五台县东腰庄金矿矿物学填图与深部及外围找矿预查，2010年。。

1 矿区地质概况

该区地层多呈单斜产出，主要出露鸿门岩组和五台群台怀亚群芦咀头组地层，且由于变形作用强烈大多已发生倒转。出露岩性主要为绢云绿泥片岩、绢云钠长片岩、绢云石英片岩等浅变质岩系[5]。

矿区位于韧性剪切带内五台“之”字型构造的东南部分，变质作用、剪切变形强烈[6]。已探明的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ号矿体分布受次级韧-脆性、脆性断裂控制，并被晚期脆性断裂错断。

区内岩浆活动以五台期火山作用和中-基性浅成岩浆侵入为主，分别形成变质岩原岩和变辉绿岩脉(床)[7-8]。Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ号矿体附近均有大量变辉绿岩脉产出，反映出岩浆活动对矿床形成的影响。

东腰庄金矿床赋存于鸿门岩组浅色变质岩系之中，产出Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ号矿体3个，呈雁行式排列(图1)，其中Ⅰ号矿体规模较大，呈单斜似层状和脉状产出，厚度较大，走向延伸稳定。矿体倾向320°～350°，倾角35°～45°，出露长615 m，受断层影响，分为东西2个矿段，蚀变矿化强烈，其中浸染状、微细脉状黄铁矿化与矿体分布一致性较高。Ⅱ,Ⅲ号矿体在地表断续出露且产状与Ⅰ号矿体相似[9]。矿石的矿物成分详见表1。

1—第四系沉积物；2—钠长绿泥片岩；3—绢云钠长片岩；4—变基性岩床；5—矿体标号；6—金矿化带；7—金矿体；8—推测金矿化带；9—隐伏金矿化带；10—走滑亚断层；11—正断层；12—平移断层；13—断层；14—构造片岩；15—矿体编号图1 东腰庄绿岩带型金矿地质简图(据董培培等，2011)

表1 矿石的矿物成分

蚀变呈现分带现象，由外向内呈对称分布：碳酸盐化硅化绿泥石带—硅化绢云母化黄铁矿化带—电气石黄铁矿化硅化核。绿泥石化广泛发育，硅化、电气石化、黄铁矿化与金矿化密切相关[10]。

2 地质-地球物理-地球化学找矿模型

地质模型：东腰庄金矿床受韧性剪切带和“之”字型同斜倒转复式向斜控制，产出于鸿门岩组浅色变质岩系之中，含矿岩石主要为绢云(绿泥)钠长片岩和绿泥片岩，具层控特征。矿体多为单斜层状、似层状，形态单一，硅化、黄铁矿化等矿化蚀变强烈。

地球化学模型：1∶5万水系沉积物Au异常呈环形带状分布，具有明显的浓集中心且覆盖面积较广。1∶20万化探异常中，Au高异常区域可直接指示重点找矿靶区。除Au异常外，Cu和W等多种元素组合异常也是本地区找金的重要标志。

地球物理模型：矿区内金矿化与黄铁矿化共生，可引起明显的高极化率异常[11]。围岩以绢云钠长绿泥片岩等绿片岩为主，极化率较低。因而，矿化与非矿化激电异常特征具有明显差异。矿化体ρs中等，与浅色变质岩系地层有一定差异。

3 综合物化探方法应用

3.1 工作布置

勘查过程分为2个阶段：第一阶段开展1∶10000岩石地球化学勘查和1∶10000激电中梯测量，大体查明平面异常分布及两种异常的叠加吻合分布区域。第二阶段选取化探异常与激电异常吻合较好的区域进行激电测深，对异常地质体形态、规模、产状、埋深及变化规律等进行解译分析，圈定有效找矿靶区，指导下步异常查证工作。

3.2 岩石地球化学勘查

在已知矿床外围勘查区布置1∶10000岩石地球化学勘查，充分利用已知矿体、采矿坑道和地表露头等进行系统取样和分析，寻求发现原生地球化学异常[12-17]。首先在剔除离群样品后，采用计算法合理确定异常下限值(表2)。

表2 异常下限值确定结果

备注：Au元素含量单位为×10-9；其余元素为×10-6。

然后按如下原则对以异常下限值圈定的异常进行分类：

Ⅰ类：相对面积较大；有明显的浓集中心；元素组分复杂，分带明显；规模大，与可能的大、中型矿床有关；可直接布置详查工作。

Ⅱ类：面积中等；有浓集中心；元素组分组合较复杂，分带明显；规模中等，与可能的中、小型矿床有关；需进一步筛选、评序、择优检查。

Ⅲ类：面积较小；有较弱的浓集中心；异常组合元素简单；规模小，可能属于分散矿化或高背景岩石引起，但不能完全排除较大的盲矿引起。

Ⅳ类：面积大；无浓集中心。

Ⅴ类：面积小；无浓集中心；元素组分简单。

通过对东腰庄已知金矿床的类比分析研究，在东腰庄金矿外围找矿区圈定Ⅱ类异常1处，编号为1。Ⅲ类异常3处，编号分别为2，3，4(图2)。

1—残坡积物；2—亚砂土和黏土；3—金矿体；4—绢云绿泥钠长片岩；5—绢云钠长(石英)片岩；6—断层及编号；7—外围勘查区；8—冲洪积物；9—辉绿岩脉；10—产状；11—已知矿区图2 东腰庄金矿外围找矿区岩石地球化学元素组合异常图

1号综合异常：位于矿区中部，异常面积在区内分布最大为0.27km2，整体形态近似椭圆形，主要分布在绢云(绿泥)钠长片岩之中及矿化蚀变发育地段。异常元素组合为Au-W-Bi-As-Ag-Sb，套合较好，分带性明显，异常规模大、强度高，且连续性好，浓度自外围向中心富集。其中Au单元素异常范围较大、强度较高，推测与小型金矿体有关。

2号综合异常：位于矿区北部，异常面积0.16m2，规模较1号异常略小，形态不规则，综合异常元素组合为Cu-Au-W-Bi-As，异常强度一般且规模中等。

3号综合异常：位于矿区西南，异常面积0.14km2，异常元素组合为Ag-Sb-Cu-Au-W-Bi-As，异常强度不一且规模较小，各元素异常较为分散，一致性差，无浓集中心。

4号综合异常：位于矿区南部，异常面积0.18km2，走向NE，规模相对较小、强度不高，异常元素组合为Cu-Au-W-Bi-As-Sb，形态不规则。

3.3 激电中梯测量

首先，本次工作采用对称小四极法进行了电性参数的测定，测定参数为极化率和电阻率[18-20]，测定结果表明矿石与围岩之间存在明显的极化率差异(表3)。

表3 矿区岩(矿)石电性参数测定统计

据山西省第三地质工程勘察院《山西省五台县东腰庄金矿区第15勘探线以东部分详查地质报告》统计修编，2002年。

参照已知矿体地球物理找矿模型，利用矿体与围岩之间的电性差异，本次电法勘探采用激发极化法在外围2.0km2勘查区内开展工作，比例尺为1∶10000，测线方向NW315°，垂直于含矿带及其蚀变矿化带，网度20m×100m，AB距为1000m，采用双频激电中梯装置进行物探扫面，完成激电中梯剖面测量物理点1070个。

综合对比分析已知矿体特征、岩石地球化学异常和本次工作异常分布特征，确定以视极化率2.3为异常下限背景值，圈定异常两处(图3)。

a—ηs平面等值线图；b—ρs平面等值线图图3 东腰庄金矿外围勘查区激电异常平面等值线图

Ⅰ号异常带：位于测区中部偏西，走向NE，为激电高值异常带，视极化率异常高达2.7，同时处于中高电阻率异常转换带中，呈现中阻、高极化的异常特征。岩石地球化学测量圈定的1号异常与该异常位置基本吻合，建议为重点找矿靶区。

Ⅱ号异常带：位于测区的北部，呈NE走向，向北延伸至勘查区外，视极化率异常值较高且呈“豌豆”状分布，视电阻率较低，推测为矿化体所致或北侧已知矿体的异常延伸。

3.4 激电测深

依据化探异常和激电异常情况，本次激电测深工作剖面布置在化探1号异常区内，24线和30线129～144点之间，基本覆盖了区内含矿带和有利成矿的蚀变矿化带，采用对称四极装置，完成电测深点30个。依据电测深曲线定量解释结合中间梯度装置下的ηs和ρs异常分布特征表明，中低阻、高极化异常推测可能为金矿体存在的主要部位，高阻、低极化异常推测为绿片岩反映，低阻、低极化异常推测为第四系反映，辉绿岩脉一般体现中阻、中极化特征。

等值线断面图(图4)显示，在24线129～143点之间，对应AB/2为20～180m处，存在中低阻、高极化体，二者叠合度较高，可能为金矿体赋存的主要部位。

在30线129～144点之间，对应AB/2为60～440m处，存在中高阻、高极化体，初步推断为矿致异常(图5)。

a—24线ηs等值线断面图；b—24线ρs等值线断面图图4 东腰庄金矿外围勘探区24线等值线断面图

a—30线ηs等值线断面图；b—30线ρs等值线断面图图5 东腰庄金矿外围勘探区30线等值线断面图

3.5 综合异常分析

化探1号综合异常不仅规模大、强度高，且连续性好，分带明显，主要分布在绢云(绿泥)钠长片岩之中及矿化蚀变发育地段，与已知Ⅰ号矿体化探异常相似，并且与激电中梯异常分布一致性较高，位于激电中低阻、高极化异常带内。通过该异常区的激电测深和数据二维反演处理[21]，推测该异常埋深25～250m处存在3个规模不等的串珠状异常体，总体异常规模长约800～1000m，宽约40～100m，地表对应黄铁矿(化)带，推断该异常可能为矿致异常[22-24]。