南城县蔡田地区金矿成矿地球物理特征及找矿潜力分析

莫子奋

（江西省核工业地质局二六五大队）

蔡田金矿区位于江西省南城县，该区处于钦杭成矿带内、德兴—东乡多金属成矿带南西端，是Au、Ag、W多金属矿产区［1］。区内已发现较大规模的金矿有茅排金矿、徐坊金矿、大窠—厚源银金矿等。近十几年来，在蔡田地区从未停止过金矿找矿地质勘探工作，但由于地质条件复杂，找矿难度大，所以一直没有取得较好的找矿成果。鉴于地球物理方法的探测深度大，有利于在覆盖层厚的地区查明金矿带或控矿构造分布，因此，在新一轮南城县蔡田地区金矿普查中，把地球物理方法作为主要的找矿手段之一，力求取得新的突破。

1 成矿地质背景

1.1 地质背景

工作区处于江西省重要的雩山多金属成矿带中的宜黄Au、Ag、W多金属矿产区，其西部有茅排金矿、相山铀矿田，东部有东乡铜矿、虎圩金铅锌矿、虎形山金铅锌矿等数十个金多金属矿床［2］，该区成矿条件优越（图1）。

区内出露的地层主要为上元古界震旦系尚源群海相沉积碎屑岩，经加里东期区域变质作用形成变质砂岩、混合花岗岩、变粒岩、片麻岩、二云片岩，它们是区内重要的金、银及铅矿源层。其次为古生界寒武系，为一套海相泥砂质、硅质、炭质、钙质及含磷结核的沉积岩；中生界上三叠—下侏罗统为陆相山间盆地，湖泊沼泽相砂岩、页岩夹煤层沉积；上侏罗统为陆相火山—沉积碎屑岩；白垩系为陆相断陷盆地，湖泊相红色砂岩、砂砾岩沉积［3-8］

1.2 研究区地球物理特征

研究区位于宜黄—石塘波动负磁场区的北西侧，为负值磁场区，局部出现正异常，部分地区出现正负相间的线性磁异常带，整体磁场呈现中低不稳定场，主要反映以无磁性震旦系尚源组变质岩为基底的岩性，磁场强度不高，特征不明显。因为岩体消磁较大，该研究区处于负异常区，也可以进一步说明该地区隐伏岩体发育。

处于重力异常为负异常带内转折部分，靠近北部正异常带附近。区内重力变化较大，可见该区深部有隐伏岩体存在，且分布不均匀。

1.3 岩石物性分析

前人的研究报告和岩样物性参数测试（表1）均表明，区内岩性单一，电阻率和极化率之间相差不大，但区内岩石中是否含有矿化物，电阻率和极化率之间有较大的差异。就混合花岗岩而言，无矿化物时电阻率高达49 613Ω·m，极化率仅为2.5%，而含矿化物时电阻率仅为16 257Ω·m，极化率高达5.0%。所以，如果不结合有关地质资料，仅依靠电阻率和极化率的差异来划分异常边界比较困难。

注：以上资料来源于《江西省南城县茅排金矿详查报告》［9］。

从表1可知，含黄铁矿化的标本中，显示出平均极化率高、平均电阻率低的特点，矿区内各类岩石平均电阻率接近。

物性参数分析表明，金矿化带或控矿构造部位与围岩之间均表现出较明显的电性差异，为在研究区开展电法勘探提供了较好的物性条件。

2 方法原理

激发极化法是电法勘探中的主要门类，从激发极化法的原理不难理解，该方法主要用于各种类型金属矿的勘查，一直以来，在金属矿勘查中发挥着重要的作用。在本工作中，主要是利用直流电法及激发极化法。向地下供直流电时，在供电电流不变的情况下，地面2个测量电极间的电位差却随时间而有所变化（一般是变大），并在相当长时间后（几分钟）趋于某一稳定的饱和值。断电后，测量电极间仍存在随时间而减小的微小电位差，并在相当长的时间后（几分钟）衰减趋于零。这种在充电和放电过程中产生随时间而变化的附加电场现象，称为激发极化效应［10-13］。

电测深法是以地下岩（矿）石的电性差异为基础，人工建立地下稳定直流电场或脉动电场，通过逐次加大供电（或发送）与测量（或接收）电极极距，观测与研究同一测点下垂直方向不同深度范围岩（矿）层电阻率的变化规律，以查明矿产资源或解决与深度有关的各类地质问题［14-15］。

工作中，保持观测点不动，而不断改变电极距进行多次观测，随着供电电极距A B的增大，电流分布的范围加深变广，收集到的ρ与η值就反映了该测点周围更深更广范围内电性不均匀的情况，同时要进行多次观测，确保数字稳定性。

中间梯度测量时供电电极AB是固定的，测量电极M N严格在AB中部1/3~2/3的范围内，沿测线逐点移动，观测相邻2点电位差［16］。本次还在离开AB连线两侧（200 m内，小于AB/6）各增加布设2条与之平行的旁测线上进行观测，最终形成正方形测量面积。

3 地球物理资料解释

根据激电中梯测量采集到的有效数据，反演成果如图2、图3所示。由此可知，全区电阻率东北边比西南边低，极化率东北边比西南边高，其中电阻率值最小为364.6Ω·m，极化率异常强度最大可达12%，电阻率和极化率异常走向都为北西向，异常形态呈条带状。本次共圈定5个低阻区和4个高极化率场，其中1号低阻区和1号高极化率异常场重叠，在此地区范围内施工的槽探和钻探均见到工业品位矿体，金矿品位最高达20.26 g/t，钻孔中见到矿化延续性较好。4号低阻区与4号高极化率场重叠，此重叠区主要出露的岩性为尚源群下段（Z1s h1）云母石英片岩、条带状混合花岗岩等，重叠区内施工了探槽，地表矿化现象明显，发现金矿品位最高达5.24 g/t。

根据激电中梯测量的解释成果，再结合本区成矿地质特征，推测4号低阻区和4号高极化率重叠部为1号找矿潜力区，面积约为1.5 km2；1号低阻区和1号高极化率重叠区为2号找矿潜力区，面积约为1.85 km2（图4）。

4 研究区找矿潜力分析

4.1 地球物理—地质综合典型地质剖面分析

选择0号地质勘探剖面线作为地球物理—地质综合典型地质剖面，如图5所示。

从地质钻孔揭露情况和地球物理特征可知，在同类岩性中电阻率随深度变化明显，极化率异常基本分布在构造上盘的灰黑色条带状混合花岗岩中，变质—热液型金矿与之密切相关。地表极化率异常部位岩性基本是黄褐色、灰白色强风化混合花岗岩，风化壳型金矿与之有关。通过对0号线已知地质剖面上电阻率和极化率异常对比分析，可知电性特征可以较好地反应地质构造属性，极化率异常范围与已知矿体圈范围基本一致，表明激电测深方法在该地区使用效果明显，地球物理方法在矿体圈连中，可以起到指导性作用。

经综合系统地研究分析，结合已知矿点，得出该区寻找金矿的地球物理异常标识是低阻高极化。结合矿体地质特征及空间分布特点，得到区内两种类型的金矿在地球物理特性中存在显著的区别：风化壳型金矿地球物理特性是地表风化层中极化率高，异常呈片状，分布与构造无关；变质—热液型金矿地球物理特性是深部构造上盘极化率高，异常呈团块状、鸡窝状。

4.2 地球物理—地质综合推断地质剖面分析

根据0号线地球物理—地质综合典型剖面分析得到的地质、地球物理异常特征，结合3号线地质剖面图进行分析（图6），可推测该处矿体分布与混合花岗岩、极化率异常场分布密切相关，在构造往深部延伸方向存在矿（化）体的可能性不大。浅部矿体以风化壳型为主，分布与极化率异常范围有关，如图6（c）所圈定的位置，呈团块状或体鸡窝状分布。

4.3 找矿潜力综合分析

结合已知地质资料，进一步对该潜力区进行找矿潜力综合分析。预测金矿体分布位置如图7（a）中所示，地表矿体分布在3号线至8号线之间，深约20 m，呈层状分布；深部矿体主要聚中在0号和4号线之间，深度在-70~-150 m，矿体呈不规则形态展布。

通过建立激电三维分布图，结合研究区的地质、地球物理特征，能直观预测矿体分布部位，指导矿区开展地质勘查工作。通过研究表明，研究区浅部风化层中是寻找风化壳型金矿的有利地段，深部F1构造上盘是寻找变质—热液型金矿的有利地段。由此可见，该区找矿潜力非常大，深部矿体分布范围广。

5 结 论

（1）通过激电中梯测量及在重要部位开展激电测深研究工作，圈定5个低阻区、4个极化率异常场和预测两处找矿潜力区，并对区内地质构造进行修正。两处找矿潜力区面积分别约为1.85 km2和1.5 km2。

（2）通过区内地球物理特征和地质特征综合研究，结合成矿要素、矿体特征等因素，进行综合找矿潜力研究。研究结果表明：区内浅部风化层中是寻找风化壳型金矿有利地段，深部F1构造上盘是寻找变质—热液型金矿有利地段，并显示深部找矿潜力前景非常好。同时构建了综合地球物理与地质相结合的找矿模式，为该区及其他同类地区开展地质勘探提供依据。

虽然本次研究结果表明深部找矿潜力非常好，但是由于工作部署原因，只对区内部分地段开展找矿潜力预测研究，对全区找矿潜力预测研究程度不足，建议今后继续投入地球物理工作进行探索。