综合勘查方法在枣庄关帝庙地区稀土矿调查中的应用

2022-06-22孟庆旺曹亚阳于露康一鸣王珣姚敏

山东国土资源 2022年6期

孟庆旺，曹亚阳,于露,康一鸣,王珣,姚敏

(山东省物化探勘查院，山东济南 250013)

0 引言

稀土元素用途十分广泛，除催化剂、冶金和玻璃陶瓷三大传统领域外，近十余年稀土元素在高新技术材料中的运用飞速发展，稀土元素已成为发展高新技术产业的关键元素，需求量逐年递增，作为国家高新技术发展的战略性资源，进一步开展稀土矿的勘查十分必要[1]。

山东省稀土资源储量约占全国资源储量的8%，位居全国第二，但主要集中在郗山地区，枣庄薛城关帝庙研究区位于郗山稀土矿的东北部，为山东省五大稀土矿找矿远景区之一。研究区内存在明显的航空放射性异常，且成矿地质条件较为优越[2]，通过地质、物化探综合勘查方法圈定物化探异常，进而指导槽探和验证钻孔的布设，发现稀土矿体3条，稀土矿化体18个，求得稀土矿石资源量45.45万t，稀土氧化物资源量4688.3t，显示出地质物化探综合勘查方法在稀土矿调查中的良好应用效果[3]。

1 地质概况及航空放射性异常特征

1.1 地质概况

研究区处于峄城凸起西部，由前寒武纪基底、古生代及中新生代盖层组成，基底韧性变形，发育韧性剪切带，盖层区断裂构造发育，以NE向为主，其次为NW向，断层主要切穿关帝庙单元角闪石岩，郗山单元石英正长岩岩石中裂隙发育[4](图1)。

区内地层较为简单，仅见第四纪大站组。岩浆岩发育，主要为峄山序列太平顶单元片麻状中细粒含黑云花岗闪长岩，沂南序列靳家桥单元角闪闪长玢岩，沙沟序列沙沟单元辉石正长岩，沙沟序列郗山单元石英正长岩及一些正长岩岩脉，太平顶沙沟序列关帝庙单元超基性-基性岩，各组裂隙互相交织呈网脉状，沿裂隙充填石英脉、正长岩脉、碳酸盐脉，目前发现的稀土矿体即赋存于该岩体中[5]。

1—航放异常等值线(单位：γ)；2—研究区范围图2 薛城地区航空放射性异常平面图

1.2 航空放射性异常特征

通过1∶20万航空放射性测量资料可知，区内航测放射性背景值一般在9γ以下，在已知的郗山和关帝庙稀土矿床上均形成了12γ以上的放射性异常(图2)，区内具备一定规模，放射性在12γ以上的异常共有5处，分别为郗山异常、关帝庙异常、匡山头异常、东古山异常、东托村异常[6]。

其中郗山异常呈NW向椭圆状展布，异常中心明显，规模大，放射性强度高，峰值达21γ，面积约5km2，异常形态好，异常区已发现大型稀土矿床，关帝庙异常呈NE向展布，长约2.0km，宽约0.8km，最大强度在12γ以上，异常形态规则，且多孔见到稀土矿体或稀土矿化体，具有寻找一定规模的稀土矿床的前景[7]。

2 地球化学特征

在地质填图的基础上，首先开展土壤地球化学测量，其目的是圈定元素异常，为进一步工作提供依据。全区共圈出单元素异常183处，其中Y元素异常29处，La元素异常28处，Ce元素异常25处，Pr元素异常31处，Nd元素异常19处，Sm元素异常27处，Eu元素异常24处，最终圈定综合异常3处，其中乙类异常2处(AP1、AP2)，丙类异常1处(AP3)，最终优选找矿意义较大的AP1、AP2异常开展异常查证工作。

AP1异常以Ce为主元素，伴生La、Eu、Nd、Pr、Sm、Y等元素的异常，呈近EW走向的不规则状展布，且异常元素套合较好，并具内、中、外3个浓度分带，Ce元素最高含量达2700.65×10-6，该异常区处于关帝庙单元超基性—基性岩、沙沟单元辉石正长岩和郗山单元石英正长岩中，异常规模较大，强度较高，成矿条件较好，异常区内发现2条稀土矿体及数条稀土矿化体，具有较好的成矿远景[8]。

AP2异常以Ce为主元素，伴生La、Eu、Nd、Pr、Sm、Y等元素异常，呈NE走向的不规则状展布，异常元素套合较好，并具内、中、外3个浓度分带，Ce元素最高含量达3322.7×10-6，该综合异常与AP1异常具有相似的地质条件，且异常高值区多位于岩体的界线附近，异常区内发现1条稀土矿体及数条稀土矿化体，具有较好的成矿远景[9]。

3 地球物理特征

在地质、地球化学测量基础上开展地球物理测量，地物化异常相互印证，提高找矿精度。本次工作在高精度磁测基础上，开展视电阻率联剖测量，其数据质量可靠，效果较为明显

3.1 磁场特征

研究区磁场变化范围较大，ΔT强度在-800nT～2100nT之间，总体表现为南部较高北部相对较低的磁场分布特征(图3)；南部磁场强度较高(Ⅱ区)，ΔT强度主要在300nT～1000nT之间，主要为新太古代晚期峄山序列太平顶单元含黑云花岗闪长岩的反映；北部磁场相对较低(Ⅰ区)，ΔT强度主要在-500nT～500nT之间，且磁场波动性较强，主要为中生代燕山晚期沙沟序列岩浆岩的反映[10]。

1—高精度磁测等值线及注记(单位:nT)；2—稀土矿见矿钻孔及编号；3—稀土矿见矿化钻孔及编号；4—稀土矿体及编号；5—磁异常范围及编号；6—研究区范围图3 枣庄关帝庙地区高精度磁测ΔT等值线平面图

局部正磁异常主要位于关帝庙—李楼村一带，均位于研究区北部磁场相对较低(Ⅰ区)磁场分区以内，相对明显的磁异常4处，编号M1—M4。其中M1磁异常为低缓正磁场特征，ΔT幅值在50nT～350nT，主要为中生代燕山晚期沙沟序列关帝庙单元细粒含磷灰石黑云母透辉石岩引起，且异常的梯级带附近为稀土矿成矿有利部位，见矿钻孔(ZK1、ZK2004、ZK2001)均位于该异常100nT～200nT梯级带附近[11]。

3.2 视电阻率分布特征

为研究区电阻率分布、隐伏断裂特征，开展视电阻率联合剖面测量，由图4可知，关帝庙地区视电阻率总体偏低，视电阻率在110～380Ω·m，总体可划分为相对高阻区和相对低阻区[12]。相对高阻区主要位于F7断裂—关帝庙、以及李家楼—沙沟镇一带，局部形成规则的椭圆形或条带状相对高阻，视电阻率在260～380Ω·m，主要由中生代燕山晚期沙沟序列关帝庙单元细粒含磷灰石黑云母透辉石岩引起；相对低阻区有2处，1处位于推断断裂F1以南地区，视电阻率在160～240Ω·m，主要由中生代燕山晚期沙沟序列郗山单元细粒霓辉石英正长岩引起，另1处位于F7断裂北段地区，视电阻率在160～220Ω·m，主要由中生代燕山晚期沙沟序列郗山单元细粒霓辉石英正长岩和沙沟单元含黑云辉石正长岩引起[13]。

1—视电阻率等值线及注记；2—稀土矿见矿钻孔及编号；3—稀土矿见矿化钻孔及编号；4—稀土矿体及编号；5—勘探线及编号；6—实测/推测断裂及编号；7—研究区范围图4 枣庄关帝庙地区视电阻率联剖等值线平面图

1—残坡积土；2—角闪石岩；3—辉石角闪石岩；4—辉石正长岩；5—正长岩；6—稀土矿体；7—稀土矿化体；8—钻孔剖面位置图5 枣庄关帝庙地区1勘探线地质-物探综合剖面图

3.3 视电阻率联剖特征

研究区地质填图时发现断裂构造3条(F7、F9、F10)，通过开展视电阻率联剖推断断裂构造4条(F3、F4、F5、F6)，基本了解研究区内构造分布特征，F6断裂位于研究区南部，关帝庙村—黎墟村的南部，为弧形断裂，为低阻正交点的连线，且交点两侧出现明显的分离带，断裂南侧多为太平顶单元中细粒含黑云花岗闪长岩，断裂北侧为关帝庙单元细粒含磷灰石黑云母透辉石岩，推断该断裂为以上2种岩性的接触带，且接触带的倾变化向相对复杂；F3断裂位于研究区东北部，搬倒井村的北部，亦为弧形断裂为明显的低阻正交点和“U”型低阻带，变换大极距时，交点向南移动，断裂东侧为郗山单元细粒霓辉石英正长岩，断裂西侧为关帝庙单元细粒含磷灰石黑云母透辉石岩，推断该断裂为以上2种岩性的接触带，推断断裂南倾，经钻探验证发现②号稀土矿体[14]；F4断裂位于研究区西北部，关帝庙村的东部，呈NE向展布，为低阻正交点的连线，且交点两侧出现明显的分离带，变换大极距交点向北移动，断裂位置为关帝庙单元细粒含磷灰石黑云母透辉石岩，推断断裂向N倾，经钻探验证发现①号稀土矿体[15]。