矿集区深部铅锌矿产资源潜力及地球物理找矿方向

2021-04-19许博文

世界有色金属 2021年3期

许博文

（山东省第一地质矿产勘查院，山东济南 250100）

在我国，矿集区矿产资源富饶，在矿集区中的成矿地质条件一直处于中上水平。全国重要成矿带多以铅锌矿产为主，前人勘查数据显示，在矿集区已累计查明铅锌资源量550X10`t。在过去的20 年中，随着铅锌矿开采技术的不断发展，矿山生产能力在不断提高，导致浅部铅锌资源面临枯竭困境。由于前些年缺乏用于深部和外围勘探的技术手段和资金支持，导致传统的勘探方法对深部勘探效果不佳。然而，近几年来，随着综合物探技术的发展和高精尖技术人才的培养，某些勘探队伍已经多次在1000 多米的埋深处发现了新的隐伏铅锌矿体，与矿集区千层矿床具有相似的成矿背景和矿化特征，两种矿石母岩均为泥盆纪沉积地层。矿体的露头是由折叠结构控制的，铅锌矿体的两个侧翼通常在矿体内紧密闭合，在控制之下，转折端长期处于被斜状态，大多数的矿床都是如此。铅锌矿床的新发现在许多矿集区矿产勘查业界引起了轰动，并为深部找矿提供了方向和宝贵经验。

1 我国矿集区地质背景

在我国矿集区矿产地区，大部分矿石充填区位于造山带的微板块中，该造山带属于晚古生代裂谷带，穿过山丹古缝合线带，并与北秦岭逆冲盖层状结构相邻，矿集区的南部位于晚古生代，隶属隆升带仁板块。经过板块之间的碰撞整合，海西晚期一印支期华北板块，与扬子板块碰撞产生的波动，对于秦岭微板块地质层形成有较大的影响，通过反复的碰撞和推覆，造就了山脉的风光，以及矿层的形成。在中生代，强烈的陆内逆冲推覆通过力的相互作用，将发育中的矿层推向断裂构造中，这种罕见的隆升作用，将矿层地质的初步构造推翻重塑，形成了独特的矿物褶皱和裂纹。并形成沿区域断裂广泛分布的印支期一燕山期中酸性侵入岩。在裂陷沉积盆地基底发育晚期，矿集区总体构造在断裂重塑后，同生断裂基础上发育起来的板块相连接，对冲推覆菱形构造产生了促进作用，另外，它还导致了空盒的深处和大区域的破裂，这是由于外壳，裂缝和褶皱的统一所致，大部分构造线都在西北方向延伸，局部有东西向和东北方向的构造。从该地区裸露的地层表面来看，其成分主要为泥盆纪，其中大部分是浅水变质的滨海-晚辉岩相沉积物，主要表现为自下而上的碎屑岩溢流，形成了泥盆纪中段大芬，砂岩和石英砂岩的混合物。其中，互层变质粉砂岩含量较高，主要为薄砂质灰岩。长的石英，是中泥盆纪古道岭组厚层的一部分，颜色为深灰色，这些块状结晶石灰石通常为结晶色，泥盆纪新洪铺组含碳物质中有大量的千枚岩，一小部分钙质千枚岩，白云岩铁千枚岩等。

2 矿集区铅锌矿产资源潜力

2.1 铅锌成矿规律

古道岭组灰岩和星红铺组千枚岩中，有大量的铅锌矿体，这些矿体位于接触带之中。在石灰石的侧面，有小块的铅锌矿物质[2]。它们也存在于古道岭组石灰岩与兴浑铺组页岩的接触带中，通常它们的体积小且矿化程度小，背斜鞍的控矿结构保存完好及其独特的理化条件，良好的矿质沉淀环境，与有利的矿体就位空间，能够对铅锌成矿产生积极的影响，经常形成厚而高品位的矿体，而含矿结构面的存在往往会沿坡度变化形成厚的矿体。方解石石英脉通常在铅锌矿化带发育，矿脉表现出多阶段侵入特征，与矿体在空间中的位置密切相关。矿体主要位于方解石石英脉附近或平行于方解石石英脉，主要是碳质硅化石灰石，白云岩铁硅化石灰石，在某些地方还有少量硅化千晶石。两组地层接触部位在不同地区和成矿期不同部位的地质结构环境存在差异，很容易引起成矿流体的侵入和成矿作用有利部位的沉积，硅化作用，铁白云石化作用以及成矿过程中发生的其他变化。结果，形成了包含铅锌矿石的岩石。

2.2 物探识别标志

尽管铅锌矿体具有较低的电特性和较高的极化度，但由于其体积小，难以直接检测。一般来说，古道岭组的灰岩具有高电阻率特征，而兴浑铺组的千枚岩一般具有中等至低电阻率。地球物理方法区分了深层高电阻率石灰岩与中层和低电阻率橄榄石之间的边界。根据岩石和矿石电参数的统计测量结果，如表1。

表1 矿集区铅锌矿区岩矿石电性参数表

根据矿石集中区的电性特征，可以得出结论，过去最适合勘探的区域是铅锌矿化，隐蔽的背斜或页岩与石灰石接触区的折叠部分。因此，可以根据地球物理异常推断出的千枚岩与石灰岩边界发生变化的特征，确定可能的含矿位置，从而达到间接勘探的目的。

3 地球物理找矿方向

21 世纪以来，随着浅部铅锌矿体勘查殆尽，矿集区进入深部(隐伏)铅锌找矿阶段[3]，已使用了各种地球物理勘探技术，例如非平稳电磁法，具有受控声源的大地电磁测深，高频大地电磁测深，瞬变的短期电磁法和大面积电磁法，通过物探找矿的流程如图1。

该流程在某铅锌矿区部分地段取得了较好的找矿效果，确定了铅锌矿床位于矿集区深部的铅锌矿带。矿区东西长3.9km，南北宽7km，面积约2.73km，目前，已开采了224.9100 吨矿石和248,336 吨金属矿。目前，该矿的深度小于600m（高度约800m）。为了增加储量，主要采用研究山区的方法，采用了广泛的电磁方法进行了深层勘探。在800m 的高度（对应于700m～1500m 的深度）处的搜索潜力。裸露的地层主要是古道岭组第二岩性段的第二岩性层和第三岩性层以及新浑浦组第一岩性段的第一岩性层。另外，兴浑铺组第二岩性段的第一岩性层和第一岩性段的第二岩性层分别在矿带的南缘和北缘露出。第四纪系统分布在山谷和橄榄石地区。在矿区，闪长达2m～10m，长130m～560m 的闪长岩堤坝，向东北方向渗透入横向断层，大致平行，属于燕山期。总共有8 个闪长岩脉分布在矿区中，通常彼此之间的距离为200m～350m，有的小于50m，它们全部具有脉形，趋势为2970-3250，倾角为790-880。此外，沿多个走向或对角断层贯穿的单个闪长岩堤坝。所有堤防都是矿化后的产品，可切割地层，相交或倾斜穿过矿体。通过比较同一地区的铜矿和岩石矿的电特性，发现存在明显的电差异，这些电差异可能导致视在充电速率和视在电阻率出现明显变化。铅锌矿体具有较低的电阻率和较高的极化特性，会导致较高的视在电荷速度和较低的视在电阻率异常。石灰岩导致低视在电荷率和高视在电阻率异常，而千枚岩表现为背景异常。因此，电地球物理勘探可用于定位深层石灰岩与层晶之间的接触带，确定有利的成矿位置，并达到间接勘探的目的。