河南省嵩县雷门沟钼矿物探方法综合应用与研究

张传东，靳贝贝，王秋平， 孙军胜，刁文博

(1.河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院，河南 郑州 450000)

(2.河南省金属矿产深孔钻探工程技术研究中心，河南 郑州 450000)

0 引 言

河南省嵩县雷门沟钼矿是近年来于东秦岭—大别成矿带上发现的一处超大型斑岩型钼矿床[1-5]，是早白垩世中国东部地区大规模伸展运动的产物之一。区内中生代岩浆活动频繁，钼矿多为浅—中浅成相，矿化与岩浆期后热液活动有关[2]。主要矿石类型有花岗斑岩型、片麻岩型和爆破角砾岩型3类[6]。矿体规模巨大、形态简单。主要金属矿物为辉钼矿和黄铁矿，呈浸染状、细脉状、细脉浸染状分布在花岗岩体及蚀变围岩中。利用矿体与围岩的电性差异，先后开展了激电中梯扫面测量、矿体上方岩石剖面采样极化率物性测量和连续电导率成像测量等物探工作，本文在综合分析物探异常特征基础上，建立了含矿斑岩体高阻低极化-围岩蚀变带低阻高极化的地球物理组合模型，可为其它地区找矿提供参考。

1 地质概况

研究区地处熊耳山东南麓，属华北地层区豫西分区熊耳山小区；大地构造位置属华北地台南缘华熊台隆熊耳山隆断区东南部的庙沟—木柴关隆断带南缘。区内地层、岩浆岩和构造等均受南坡岭—花山背斜控制，呈近EW向展布。岩浆活动及构造活动具多旋回和多期次活动的特点，金属矿产丰富(见图1)。

图1 河南省嵩县雷门沟钼矿区区域地质图(据文献[7]修改)

区域内出露地层主要分为变质岩基底(太华岩群片麻岩)和盖层(熊耳群火山岩系)两部分。本区位于龙脖—花山复背斜的东南翼，结晶基底变形变质强烈，盖层断裂构造发育。

区域内岩浆活动强烈，分布广泛，集中分布于西部。以晚太古代变质侵入岩和中生代中酸性侵入岩为主，呈岩基、岩墙产出；另有中晚元古代中-基性及正长斑岩脉或小岩株产出。其中，钼矿多与浅—中浅成相，剥蚀程度低或顶部尚未剥落的燕山期小岩体相关，矿体多产于花岗岩体与太华岩群片麻岩系的内外接触带附近。

2 激电测量

本区曾开展1∶10 000激电中梯测量工作，共发现3处异常。其中，一处异常内经地表探槽取样验证仅在半个异常区发现钼矿体，钻孔验证深部辉钼矿化也不强烈。其它两处探槽取样验证均未发现矿体。后期进一步工作证明，矿区内异常皆位于花岗岩体及其边部的围岩蚀变带中。

在区内开展岩矿石标本和矿体上方岩石物性剖面测量工作(见表1)。由表1结果可见：电阻率除石英斑岩很高以外，其它岩性电阻率也有差异，爆破角砾岩和黄铁矿化等蚀变围岩电阻率相对较低。在横切矿区内细-微粒斑状花岗岩体的物性剖面上，激电效应强度的视极化率ηs曲线呈马鞍状，即含矿斑岩体中心低围岩蚀变带高，见图2。

表1 各种岩石电参数结果表

图2 激电强度效应视极化率曲线示意图

综上，区内岩石极化率差异表现较为明显，花岗斑岩体边部的围岩蚀变带ηs值较高，主矿体对应部分ηs值较低，可作为矿体外围蚀变带的找矿标志。

3 放射性测量

因地表覆盖严重，故主要对岩心和探槽进行测量，各种岩石的放射性强度见表2。

表2 岩石放射性强度表

从表2看出：矿区各种岩性的伽马强度普遍较高，一般30～40γ，变化范围在25～45 γ之间。矿区内各类岩石的伽马强度均在正常范围，未见异常。

4 EH-4法

4.1 工作原理

EH-4连续电导率成像系统是属于部分可控源与天然场源相结合的一种大地电磁测量系统[7]。其观测的基本参数为：正交的电场分量(Ex，Ey)和磁场分量(Hx，Hy)。若将地表天然电场与磁场分量的比值定义为地表波阻抗，则在均匀大地背景下，该阻抗与入射场极化无关，只与大地电阻率以及电磁场的频率有关：

(1)

其中，式(1)Z为频率，ρ为电阻率，μ为磁导率。由式(1)可以确定出大地电阻率为

(2)

式(2)单位是Ω·m，E的单位是mV/km，H的单位是nT。

水平分层的大地，需要考虑电磁波的大地穿透深度或趋肤深度与频率的相关性：

(3)

其中，δ为目标深度，单位是m。式(2)计算的电阻率为视电阻率。再一个宽频带上测量E和H的值，并计算视电阻率和相位，可以确定出地下岩层的电性结构和地质构造[8-14]。

4.2 地球物理勘探条件

雷门沟钼矿主要矿石类型为花岗斑岩型、片麻岩型和爆破角砾岩型3类，主要金属矿物为辉钼矿和黄铁矿，呈浸染状、细脉状、细脉浸染状分布在花岗岩体及蚀变围岩中，物性测量结果表示围岩蚀变带电阻率相对较低，即斑岩矿体与蚀变带围岩存在电性差异，具备开展连续电导率成像测量试验地球物理条件，建立电磁电导率异常模型，作为寻找该类矿床的找矿标志。

4.3 工作布置

本次工作所采用的方法为大地电磁测深法，仪器为EH4。物探工作布置在横勘探线24线、44线、56线、64线、68线和72线上进行(见图1)，点距20～40 m，共完成大地电磁(EH4)测深点293个。

4.4 成果展示与分析判断

中生代燕山晚期中酸性侵入体与成矿作用关系密切，如正长斑岩、石英斑岩、花岗闪长斑岩，细-微粒斑状花岗岩及二长花岗斑岩等；与雷门沟细-微粒斑状花岗岩体关系密切，形成早于岩体的爆破角砾岩；第四系黄土、砂砾石层和残坡积物等。其中第四系及各类片麻岩地层电阻率值相对较低；爆破角砾岩电阻率值中等；辉长岩、花岗斑岩、二长花岗斑岩等各类岩体电阻率值相对较高；断裂构造带因岩石破碎或含水，其电阻率值明显降低。

4.4.1 大地电磁测深24线资料分析推断

由图3可知，高低阻异常分区明显，大致显示3种不同的电性体。

图3 1∶1 000嵩县雷门沟矿区24线地质物探综合剖面图

(1)低电阻率(1～350 Ω·m)电性体，剖面上低电阻率电性体主要呈似层状展布，延伸由地表向下约200 m，但在测线中部水平距700～850 m段，高程在0～350 m段存在一钟乳状的低阻异常区。

(2)中等电阻率(350～3 000 Ω·m)电性体，该类电性体分布于低电阻率电性体和高电阻率电性体之间，呈圆弧薄层状，厚约250 m。根据电阻率值大小又可分为中低电阻率(350～1 000 Ω·m)电性体和中高电阻率(1 000～3 000 Ω·m)电性体，后者位于前者的周围。

(3)高电阻率(3 000～5 500 Ω·m)电性体，剖面上高电阻率电性体主要分布在24线中部，水平距350～1080 m段，高程处于0～630 m之间，呈钟乳状、岩筒状，以及在该高阻区剖面线的两端各有一钟乳状的高阻电性体出现，横向上高电阻电性体呈对称柱状。

根据本次测量的地质剖面岩性变化规律和24横勘探线剖面图分析结果如下。

(1)低电阻率异常：主要分布在浅表向下约200 m处，沿地表呈似层状展布， 顺地层起伏，表现出与地表土壤层、残坡积物分布相一致的特征， 推断为近地表含水的土壤层引起，且近地表岩石风化破碎严重，且黄铁矿、褐铁矿、钼华等硫化物和氧化矿分布，导致其低阻异常。在ZK2421与ZK2408之间低阻异常延伸较深，推测由于该地段处在河沟低洼处，导致其低阻异常向下延伸较深。在ZK2404与ZK2401之间及ZK2407与ZK2411之间低阻异常推测其分别受断裂构造F10和F12的影响，在其断裂构造带及附近，岩石破碎，裂隙发育，导致其低阻异常向下延伸较深，且由图3可知，该低阻异常均有向南倾斜之趋势，这与两断裂构造的产状相吻合。另外，在测线中部水平距700～850 m段(高程0～350 m)，存在一钟乳状的低阻异常，在其附近由ZK2405孔可知，此孔底部终孔时有冒气现象发生，故推测该低阻区域受一不明地质体引起，预示可能为地下岩浆上升的通道，或者为地下大的裂隙带导致其低阻异常。

(2)中等电阻率异常：根据各岩性特征，在中低电阻率(350～1 000 Ω·m)异常值内，其主要岩性为太华岩群的各类片麻岩，电阻率值虽然较低，但由于岩石黄铁矿化普遍，影响其岩石的导电性，而显示中低电阻率异常，经钻探(ZK2412)验证，其辉钼矿化较差、不连续或一般；在中高电阻率(1 000～3 000 Ω·m)电性体中，主要岩性为爆破角砾岩，根据本矿床成矿规律，结合勘探线剖面地质资料分析，中高阻异常形状与剖面图上爆破角砾岩地质体的形状大致一致，推断该中高电阻率异常属矿致异常，后经钻探(ZK2405)验证，主要岩性为爆破角砾岩，且其辉钼矿化较好，说明该中高阻异常为矿致异常所致。

(3)高电阻率异常：该高电阻率异常在横向上呈对称柱状分布。主要在24线中部，高程处于0～630 m之间，呈钟乳状、岩筒状，以及在剖面线的两端各有一柱状的高阻电性体出现，根据各岩性特征，岩体的电阻率较高，推测在高电阻率(3 000～5 500 Ω·m)异常电性体中，主要岩性应为花岗斑岩、二长花岗斑岩等燕山期岩体，后经钻探(ZK2405)验证，其地质资料与该高电阻率电性体相吻合，但在其高电阻率异常中，辉钼矿化较弱或见矿非常差。

4.4.2 大地电磁测深56线资料分析推断

56线的电阻率普遍偏低，异常区多呈层状、似层状、带状分布。可大致分为2种不同的电性体。一是低电阻率(1～350 Ω·m)电性体；二是中低电阻率(350～1 000 Ω·m)电性体。根据地质剖面资料、岩石岩性特征及已有物探资料对比分析得出，在低电阻率异常区近地表层位，受土壤、残坡积物覆盖及地表岩石风化严重、破碎强烈的影响，表现出低阻异常，并非矿化异常所致；另在中低阻电阻率异常区，推测为太华岩群的各类片麻岩，根据各岩性特征及矿区资料类比分析，此区域可能为矿化异常所致。但后经钻探(ZK5619)验证，该中低阻异常区未见有辉钼矿化，因该类岩石黄铁矿化强烈，降低了岩石的电阻率，而导致中低阻异常，并非辉钼矿化异常。

4.4.3 大地电磁测深64线资料分析推断

64线与56线多有相似之处，其电阻率亦普遍偏低，异常区多呈层状、似层状，局部见有等轴状分布。可大致分为2种不同的电性体。一是低电阻率(1～350 Ω·m)电性体；二是中低电阻率(350～1 000 Ω·m)电性体。根据地质剖面资料、岩石岩性特征及已有物探资料对比分析得出，在低电阻率异常区近地表层位，受坡积物覆盖极易富水，地表岩石破碎强烈，风化严重，形成铁帽及其他黄铁矿硫化物的影响，表现出低阻异常，而并非矿化异常所致；另在中低阻电阻率异常区，虽经地表槽探控制，地表有一小构造，取样化验有金矿化显示，但后经钻探(ZK6431)验证，该中低阻异常区未见有金矿化或辉钼矿化，推测该中低阻异常并非金矿化或辉钼矿化所致，多由岩石黄铁矿化强烈，降低了岩石的电阻率，而导致中低阻异常。

其他几条大地电磁测深剖面线如44线，68线和72线等，电阻率异常多与56线和64线相似，可大致分为低电阻率异常和中低阻电阻率异常2种不同的电性体。其异常形状也多呈层状、似层状和条带状分布。经矿区资料类比分析，多不是辉钼矿化或金矿化异常所致，可能因受其他硫化矿如黄铁矿化等影响，而显示低阻异常，故未再进行钻探中深部验证控制。

5 结 论

激电中梯测量在矿体上方未发现明显异常，但是在矿体外围接触带上有异常存在，表明激电中梯测量在钼矿化体外围蚀变带上有效可行；伽马测量在矿体上未发现明显异常；矿体上方岩石剖面极化率测量存在中心低围岩蚀变带高的鞍状异常，EH-4连续电导率成像系统测量高阻对应含矿斑岩体，低阻对应围岩蚀变带。综合分析建立了含矿斑岩体高阻低极化-围岩蚀变带低阻高极化的地球物理组合模型，可为其他地区寻找斑岩型钼矿提供参考。