蠎西寺沟斑岩-矽卡岩型钨钼矿物化探异常特征及找矿模型

2022-09-28杨海涛刘新伟胡西顺门文辉杨文刚

地质与勘探 2022年5期

杨海涛，刘新伟，汪超，牛亮，胡西顺，门文辉，杨文刚

(1.西安西北有色地质研究院有限公司，陕西西安 710054;2.陕西省矿产资源综合利用工程技术研究中心，陕西西安 710054;3.西北有色地质勘查局物化探总队，陕西西安 710068)

0 引言

华北板块南缘的小秦岭地区是我国重要的钼多金属矿集区，已经发现了钼、金、铅锌等众多优势矿产，包括葫芦沟、陈耳、潼关等中型-大型金矿和金堆城、南泥湖、千鹅冲、东沟等十余个大型-超大型钼矿床。前人对矿床地质及地球化学特征、成矿过程研究、区域成矿规律、综合信息找矿模型、远景(深部)预测等各方面进行了深入的研究和讨论(陈衍景等，1991;袁海潮等，2016；程远等，2018；王耀升等，2018；倪云鹏，2019；张翔等，2019；刘诚等，2020；郑向光等，2020；王瑞廷等，2021)。但一直以来，与小秦岭南部毗邻的北秦岭蟒岭岩体西缘地区找矿勘查工作无法取得突破。近些年，随着深部找矿工作的陆续开展，通过综合分析区域成矿背景、构造、岩浆活动及大规模、套合性高-中-低温异常分带特征，认为南台岩体北侧的寺沟地区具有形成钨钼矿床的物源条件和构造空间，确定其为重点找矿区域。自2012年开展工作以来，在1:5万水系沉积物异常成果基础上，运用地质、地球化学、地球物理等多种手段进行综合勘查，在寺沟地区获得较好的物化探异常显示。借助地质信息的有力支撑，结合物化探成果认识，选取有利部位进行钻探验证，在深部控制到厚大的隐伏钨钼矿体，项目取得重大找矿突破。截至目前，初步估算钼潜在资源及以上资源量6万吨，三氧化钨1万吨，达到中型钨钼矿床规模，目前外围勘查工作仍在进行，矿床规模有望进一步扩大。

找矿模型的建立对于指导找矿勘查，特别是诸如寺沟地区此类隐伏矿床的勘查，具有十分重要的意义(李艳军等，2014；王富春等，2016；程红军等，2017；郎兴海等，2017；李惠等，2020；郭俊昌等，2021；张海瑞等，2021)。以寺沟斑岩-矽卡岩型钨钼矿为例，通过对成矿地质背景、成矿规律及物化探异常的研究，总结了矿床的地、物、化综合找矿标志和工作方法流程，建立了蟒岭岩体西缘地区斑岩-矽卡岩型钨钼矿的地质、地球化学、地球物理找矿模型，为同类型矿床勘查提供类比，并进一步优化综合勘查方法的实际应用效果。

1 区域地质

矿区大地构造位置位于黑沟-栾川断裂和商阳关-夏馆断裂之间(图1)。区域地层区划隶属华北地层大区之北秦岭地层分区。区域构造以近东西向为主，北(北)东向、北西向次级构造较发育。区域岩浆活动强烈，岩体形成时代主要为燕山期，矿区所在的北秦岭地区主要岩体有蟒岭岩体、牧护关岩体及中酸性浅成-超浅成小岩体。

图1 北秦岭地区区域地质简图(据卢欣祥，1999)

2 矿区地质特征

矿区主体地层相对简单，主要为中元古界宽坪群四岔口组和广东坪组(图2)，岩性为一套变质海相火山岩、碎屑岩夹碳酸盐岩建造。四岔口组和广东坪组中均见有铅锌金银、锰矿(化)点，寺沟地区广东坪组为钨钼矿赋矿层位，但不是钨钼矿赋矿的必要条件，主要岩性为钠长角闪片岩，夹二云母石英片岩、大理岩等。

图2 寺沟矿区地质及地球化学异常图

区内构造活动强烈，矿区位于潘河宽缓复式背斜北翼。主要的断裂构造有荫沟-闵沟断裂带(F1～F3)、朱坪-范台断裂带(F4～F6)、中山寺断裂带(F7～F9)，早期构造呈近东西向、北西西向展布，后期构造呈北东向、北北西向展布，寺沟地区深部成矿隐伏岩体外围一系列构造是钨钼矿的主要导矿、容矿构造。

区内岩浆活动强烈，主要出露岩体为蟒岭岩体，岩性主要为二长花岗岩，蟒岭岩体西缘地区出露一系列与钼成矿关系密切的中酸性浅成-超浅成小岩体，显示出主岩浆期过后仍有多期岩浆热液活动。寺沟矿区与成矿直接相关的岩浆岩为花岗斑岩，隐爆角砾岩为钼矿主要赋矿岩性，岩石为青灰-杂色，主要由角砾及胶结物组成，角砾成分主要为广东坪组钠长角闪片岩、大理岩、花岗斑岩等，呈棱角-次棱角状，粒度0.4×0.3×0.2～25×30×35 cm不等，局部见少量围岩捕掳体；胶结物多为岩粉、岩屑及热液蚀变矿物，隐爆角砾岩下部可见硅质及少量花岗岩类岩石胶结。

寺沟矿区为一斑岩型-矽卡岩型钨钼多金属矿床，矿区地表及浅部主要发育铅、锌、金、银等矿化，矿体规模较小，深部形成规模较大的隐伏钨钼矿体。目前在大理岩层位及其下部的隐爆角砾岩及蚀变围岩中圈定钼矿体26条，在大理岩层位及其附近圈定钨矿体15条。钨钼矿体呈似层状、板状展布，走向北北东，北西西向缓倾。主要钼矿体长580～1080 m，宽600～720 m，钼品位一般0.03%～0.10%；主要钨矿体长880～1030 m，宽600～780 m，三氧化钨品位一般0.08%～0.15%。

矿石均为原生矿石，主要矿石类型有隐爆角砾岩型矿石、矽卡岩型矿石、钠长角闪片岩型矿石、斑岩型矿石四大类。钼矿石主要金属矿物为辉钼矿、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿及少量闪锌矿、黄铜矿等，脉石矿物有石英、绿泥石、绿帘石、绢云母、长石、方解石等。钨矿石金属矿物主要为白钨矿、黄铁矿，脉石矿物有透闪石、透辉石、绿泥石、滑石、磷灰石、方解石、萤石等。

3 地球化学找矿方法

根据1:5万水系沉积物异常分布情况，结合前期勘查过程中总结的成矿地质认识，部署1:2.5万土壤地球化学测量。测量范围西起星星山-大桃岔一线，东至吊庄-芋子槽一带，剖面南北方向垂直区域主构造线布设，网度为250 m×50 m，查证水系沉积物Ⅰ-乙Mo、Ag、Au及Ⅱ-乙Mo、W、Pb、Au异常，圈定异常优选靶区。

本次土壤地球化学测量共采集样品1122件，分析Au、Ag、As、Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、Bi、W、Sn、Mo等12项元素，经数据处理，共圈定综合异常3处(图2)，编号自东向西分别为：1-甲(1)Mo、W、Au异常、2-乙(3)Mo、W、Ag、Au、As异常和3-丙(2)Pb、Zn、Ag异常。3个综合异常中，1-甲(1)Mo、W、Au异常强度最高，异常三级浓度分带清晰，浓集中心明显，元素套合关系好，其中Mo异常最高值为48.2×10-6，W异常最高值为66.5×10-6。异常呈不规则面状，以W、Mo异常为中心，其外围分布有Pb、Zn、Ag、Au等中低温异常(即3-丙(2)Pb、Zn、Ag异常)，异常高-中低温分带特征明显(图3)。经实地调查，在地表相继发现Au、Ag、Pb、Zn矿体及W、Mo矿体，确定为矿致异常，且深部具有较大的找矿潜力，选定该处为下一步勘查的重点区域。

图3 M13号综合异常元素剖析图

闵沟地区2-乙(3)Mo、W、Ag、Au、As异常整体强度弱于1-甲(1)Mo、W、Au异常，但同样显示出高-中-低温异常水平分带特征，指示深部可能存在隐伏钨钼矿体。

4 地球物理找矿方法

4.1 岩矿石物理性质

利用标本法对区内主要岩(矿)石进行物性测量，表1列出了寺沟钼矿主要岩(矿)石电阻率、极化率参数。表2为根据物性参数建立的物性模型。

表1 寺沟钨钼矿区岩(矿)石电性参数统计特征

矿区内岩(矿)石电阻率参数变化较大，分为低阻、低-中阻、中-高阻和高阻4个等级；其中极化率参数分为弱极化和微极化两个等级，区分度不高。总结发现，隐爆角砾岩和钠长角闪片岩具“中-高阻、微极化”；大理岩具“低-中阻、微极化”；石英脉和钾长花岗岩具“高阻、弱极化”；花岗斑岩和石英斑岩为“高阻、微极化”；花岗闪长岩为“中-高阻、弱极化”；含矿地质体表现的“低阻”特征，与其它岩石的电阻率特征具有明显差异。上述岩石物性特征表明，寺沟矿区具有开展(可控源)音频大地电磁测深的地球物理前提条件。

表2 寺沟钨钼矿区岩(矿)石物性模型

4.2 可控源音频大地电磁测深方法及异常特征

通过对1-甲1 Mo、W、Au异常地表发现的Au、Ag、Pb、Zn矿体进行钻探验证，发现向深部Au、Ag、Pb、Zn矿体尖灭消失，而W、Mo矿体相继出现并控制到较为厚大的矿体，至此矿区找矿方向由寻找浅部金、银、铅锌矿转变为寻找隐伏钨钼矿。为了探索和评价深部成矿空间及找矿远景，由于常规物探方法的探测深度有限(周普红等，2017；朱卫平等，2017)，本次工作选用了具有较强测深能力的可控源音频大地电磁测深方法，在地球化学异常分带中心即W、Mo异常中心布设测深剖面6条，其中5条主剖面垂直于可能控制隐伏成矿岩体展布方向的北北东向构造布设，1条辅助剖面垂直主剖面布设，线距200～600 m，点距50 m，对隐伏钨钼矿体、成矿岩体及其接触带部位进行探索。

选取具有3个深孔验证的7线测深剖面为例，对比物探测深效果。由浅部到深部，断面电性结构表现为高-中-低-中高的分层特征(图4)。地表及浅部高电性体(>4000 Ω·m)主要由广东坪组钠长角闪片岩引起，其中超高电性体(介于7750～12000 Ω·m)经钻探验证为片岩内各类岩脉发育引起；下部的中等电性体(介于300～4000 Ω·m)主要是由发育硅化、(黄铁)绢英岩化等蚀变的钠长角闪片岩引起；低电性体(<300 Ω·m)主要由钨钼矿体或其它金属硫化物引起，推测为有利找矿部位，其与上下中等电性体之间的梯度带位置(介于550～1200 Ω·m)后经钻探验证为大理岩层位；深部的中高电性体(>1000 Ω·m及>4000 Ω·m)主要为强烈蚀变岩及成矿岩体引起。经后期钻探验证反向约束物探反演结果，可更为精确地指示寺沟地区深部仍具有较大找矿空间，目前深部探索工作仍在进行中。

图4 寺沟矿区7线地质(a)、物探(可控源音频大地电磁测

4.3 音频大地电磁测深方法及异常特征

经钻探验证，深部大理岩层位、隐伏钨钼矿的赋存部位与可控源音频大地电磁测深异常基本对应，但深部未控制到成矿隐伏岩体。为进一步验证深部高阻异常(推测隐伏岩体)可靠性，了解深部隐伏岩体分布情况，同时对可控源音频大地电磁的测深能力进行验证。同样选用具有较强测深能力的音频大地电磁测深方法(谭红艳等，2011；高鹏等，2017；荆鹏等，2019；祁民等，2019)，在7线进行对比测量。结果显示，音频大地电磁测深(AMT)与可控源音频大地电磁测深(CSAMT)的电性分层特征一致(图5)，说明本区可控源音频大地电磁测深发现的深部高阻隆起为深部地质体电性的真实反映，其探测深度基本满足矿区探测需要。对比发现，可控源音频大地电磁测深方法圈定的Ⅰ、Ⅱ号异常区细节更为丰富，Ⅲ号低阻异常横向变化反应精度更高。认为可控源音频大地电磁测深方法在寺沟矿区应用效果整体优于音频大地电磁测深方法，且更为经济。

图5 寺沟矿区7线CSAMT(a)、AMT(b)二维反演电阻率断面对比图

经过音频大地电磁测深方法验证及钻孔二次校正，可控源音频大地电磁测深推测的成矿有利区可靠程度进一步提高，物探异常显示寺沟地区深部仍具有较大的找矿潜力空间。可控源音频大地电磁测深方法、音频大地电磁测深方法与钻探验证手段在地质勘查中穿插交替进行，不仅为钻探验证提供了指示作用，同时钻孔内地质信息也对物探反演起到了校正及约束作用，经二次反演校正，有效提高了深部找矿成功率。

5 综合找矿模式、模型

5.1 综合找矿模式

结合寺沟钨钼矿勘查成果，总结并提炼了一套适合本区域隐伏钨钼矿勘查的综合找矿模式(表3)：

表3 寺沟钨钼矿地质-地球化学-地球物理综合找矿模式

(1)初选找矿靶区：根据区域1:5万水系沉积物异常，选取钨钼异常分布范围广、异常强度高的区域作为初选靶区。

(2)缩小找矿靶区：开展1:2.5万土壤地球化学测量，优选矿化富集部位。

(3)查明矿体特征：以土壤地球化学测量钨钼富集异常区为目标，布置岩石地球化学剖面，配合槽探、浅钻等手段查明控岩控矿断裂及矿(化)体的出露特征。

(4)探索深部空间成矿信息：以前期地质认识为基础，布设可控源音频大地电磁测深(视矿区情况选取广域电磁法等其它测深方法，并配合音频大地电磁测深等配套方法)了解深部矿(化)体空间展布情况，进行深部钻探验证并预测找矿潜力。

5.2 综合找矿模型

通过系统总结地质、地球化学、地球物理找矿标志等综合信息，建立了寺沟钨钼矿综合找矿模型(图6)。

(1)地质找矿标志

钼矿体赋存于上、下两层大理岩之间，钨矿体富集于大理岩层位及其附近；岩体的侵入多受北北东向构造控制，其形成对区域构造同样具有继承和改造作用，同时矿体的赋存也受此类导矿构造的制约与控制，赋矿部位中普遍发育的片(层)理、节理、裂隙等微构造，为钨钼矿体的容矿构造；钼矿化与硅化关系最为密切，其次为钾化、磁黄铁矿化，钨矿化与碳酸盐化关系密切。

(2)地球化学找矿标志

以W-Sn-Mo-Bi-Cu-Ag-Au等高温元素组合为主的异常与W、Mo矿化蚀变密切相关。高-中-低温异常分带特征是重要的找矿标志。

(3)地球物理找矿标志

含矿地质体表现为低电阻率异常特征，可控源音频大地电磁测深方法可以初步圈定成矿有利部位，音频大地电磁测深方法可以验证指示隐伏矿体的低阻异常及深部成矿岩体的高阻异常的可靠性。

图6 寺沟钨钼矿床地质(a)-地球化学(b)-地球物理(c)综合找矿模型

6 综合找矿效果分析

21世纪以来，随着各类矿床发现难度不断增大，多学科综合信息找矿方法逐步取代单一找矿方法，成为矿产勘查的主要方法手段。(江少卿等，2014；王瑞廷等，2015；朱文杰等，2015；郎兴海等，2017；鲍中义等，2018；程远等，2018；何鹏等，2018；刘啟能等，2018；邱辉等，2019；邰文星等，2019；李飞等，2020；刘诚等，2020；白德胜等，2021；马晓东，2021)。地质-地球化学-地球物理综合勘查方法的应用，在寺沟隐伏钨钼矿的发现中起到了重要的作用。利用1:5万水系沉积物异常初选找矿靶区，1:2.5万土壤地球化学测量缩小找矿靶区，通过异常查证圈出赋矿部位，进一步查明矿体特征为物探布设提供依据；利用可控源音频大地电磁测深和音频大地电磁测深等方法对深部成矿有利空间进行探索，为钻探工程布设提供信息；钻探获取的地质信息反向校正并约束物探二次反演结果，很大程度上避免了单一地质勘查方法的多解性和局限性，提高了后续勘查指导信息的可靠性。

通过上述综合找矿方法，在寺沟矿区深部发现了埋深>500 m的厚大钨钼矿体，勘查成果表明，物化探方法组合和工作流程选择合理、有效，目前勘查工作仍在进行，下一步将对远景区进行外围物探测深及钻探验证工作。截至目前，估算钼潜在资源及以上资源量6万吨，三氧化钨1万吨，达到中型钨钼矿床规模。利用本文总结的综合找矿方法，在邻区开展勘查工作，揭示邻区具有与本区类似的成矿地质背景及找矿潜力，目前该区勘查工作正在进行。