地物化综合方法寻找隐伏岩体—以广西西大明山隐伏岩体的发现为例

2016-02-05 03:42李赛赛冯佐海贾志强龙明周刘武文彭志勇李扬进
地质与勘探 2016年3期
关键词:化探寒武铅锌矿

李赛赛,冯佐海,付 伟,贾志强,龙明周,刘武文,彭志勇,李扬进

(1.桂林理工大学地球科学学院,广西桂林 541004;2.桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林 541004;3.广西第四地质队,广西南宁 530031)

地物化综合方法寻找隐伏岩体—以广西西大明山隐伏岩体的发现为例

李赛赛1,2,冯佐海1,2,付 伟1,2,贾志强1,2,龙明周3,刘武文3,彭志勇3,李扬进3

(1.桂林理工大学地球科学学院,广西桂林 541004;2.桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林 541004;3.广西第四地质队,广西南宁 530031)

广西西大明山地区是广西重要的整装勘查区之一。区内与岩浆活动密切相关的内生矿床丰富,然而仅在局部地表上发现少量的小型岩脉,区内隐伏岩体的预测研究一直是个热点。文章借助广西大规模地质矿产勘查项目,在成岩成矿理论的指导下,通过对区域地质、地球物理、地球化学及遥感等特征的系统分析,确定了西大明山地区深部隐伏岩体的大致分布范围和埋藏深度。在区内选定了埋藏较浅的隐伏岩体预测靶区,有针对性地采取了高精度的地、物、化等方法圈定隐伏岩体的具体位置,经验证有ZK31901、ZK40004两个钻孔分别在500m和960m以下发现了隐伏的黑云母花岗闪长岩,同时在隐伏岩体上部发现了具有工业价值的罗维钨铋矿床。预测靶区验证钻孔成功发现岩体,不仅为相邻地区的隐伏岩体预测工作提供了典型的范例,而且对西大明山地区成矿系统、矿床成因的研究乃至找矿勘查工作具有重要意义。

隐伏岩体预测 地物化 钻孔验证 西大明山 广西

Li Sai-sai,Feng Zuo-hai,Fu Wei,Jia Zhi-qiang,Long Ming-zhou,Liu Wu-wen,Peng Zhi-yong,Li Yang-jin.Search for hidden rock bodies using geological,geophysical,and geochemical methods: An example from the West Damingshan area of Guangxi Province[J].Geology and Exploration,2016,52(3):0524-0536.

随着矿产勘查程度的提高,寻找隐伏矿体将是未来发展的必然趋势,而识别深部隐伏成矿岩体将是其中的一个关键环节(袁奎荣,1990;金旭东等,2010)。深部隐伏岩体尽管无法直接在地表被观察到,它还是会留下一些信息来引导我们去预测、寻找它。众多地质学者根据已知岩体的产出特征及物理、化学属性,总结出了隐伏岩体预测的地质、地球物理、地球化学及遥感等方法,并应用于实际工作中(李树梁等,1990;袁奎荣等,1992;Cornwelletal.,2001;程志中等,2002;唐将等,2003;郑广如等,2003;杨波等,2005;Prezzietal.,2006;Murthyetal.,2009;陈子万等,2012;费利东等,2012;Louleetal.,2013;Drenthetal.,2015)。在岩体与围岩的接触带部位是寻找与岩浆作用有关的热液矿床的重要部位(王登红等,2009;杜杨松等,2011;李毅等,2013;曾子华等,2015;祝新友等,2015),然而接触带往往是一个不规则的曲面,并不是到处都有矿床、矿体的赋存,较大规模和价值的矿床、矿体只分布和集中在其中的某些特定部位(张德全等,2001;焦彦杰等,2013;唐菊兴等,2013),如超覆体的下方和伞状、蘑菇状、宝塔状侵入体的下方即俗称的“胳肢窝处”往往有规模和价值较大的矿化和矿体赋存。为了获得接触面(即岩体)的形态,运用数值模拟方法(Mahrer,1984;邓军等,2004;王庆飞等,2004;杨瑞琰等,2005;Chengetal.,2011)以及利用物探数据进行三维反演等技术也取得了一定的进展。由于预测信息的差异以及地表工作条件的限制,在不同的地区各种预测方法所起的作用不同,有些地区往往仅适合其中的一种或几种方法进行预测研究。

广西西大明山位于钦杭结合带的西南端(毛景文等,2011;周永章等,2015),是广西重要的多金属成矿区,同时也是广西重要的整装勘查区之一。目前已经开采的有凤凰山大型银矿床、长屯中型铅锌矿床、渌井小型铅锌矿床,其中长屯铅锌矿床已经闭坑;目前正在勘查阶段的弄屯铅锌矿床已经达到大型(图1)。这些矿床均属于西大明山地区具有代表性的热液脉型矿床,矿体主要受断裂构造控制。另外,在西大明山地区还分布有众多的银、铅、锌、钨、铋矿化点。矿床学研究成果表明区内的矿床与岩浆活动具有密切的成因关系(涂伟,2011;雷英凭,2012;柴明春,2015),然而仅在区内局部地表上发现少量的小型岩脉,那么区内深部是否具有隐伏的岩体存在,具体位置何在?这制约了西大明山地区成矿系统、矿床成因的研究及找矿勘查工作。因此,本文在成岩成矿理论的指导下,消化吸收已有区域资料,预测了西大明山地区隐伏岩体的大致分布范围,并选择有利靶区针对性地采取了高精度的地、物、化等方法圈定隐伏岩体的具体位置,施工钻孔进行了验证,同时深部找矿也取得了突破。

1 区域背景

1.1 区域地质背景

1.1.1 区域地层

图1 广西西大明山区域地质及矿产分布图Fig.1 Regional geology and mineral resource distribution of West Damingshan area,Guangxi x1-寒武系小内冲组第一段;x2-寒武系小内冲组第二段;x3-寒武系小内冲组第三段;h1-寒武系黄洞口组第一段;h2-寒武系黄洞口组第二段;h3-寒武系黄洞口组第三段;D1-下泥盆统;D 2-中泥盆统;D3-上泥盆统;Q-第四系;βμ-辉绿岩脉;λπ-石英斑岩脉;q-石英脉;1-背斜轴;2-断层及推测断层;3-地层界线;4-不整合;5-银矿;6-金矿;7-铅锌矿;8-钨铋矿;9-锑矿x1-First Member of Xiaoneichong Formation in Cambrian;x2-Second Member of Xiaoneichong Formation in Cambrian; x3-Third Member of Xiaoneichong Formation in Cambrian;h1-First Member of Huangdongkou Formation in Cambrian; h2-Second Member of Huangdongkou Formation in Cambrian;h3-Third Member of Huangdongkou Formation in Cambrian; D1-Lower Devonian;D 2-Middle Devonian;D3-Upper Devonian;Q-Quaternary;βμ-diabase dikes;λπ-quartz porphyry dikes;q-quartz vein;1-anticline axis;2-fault and inferred fault;3-stratigraphic boundary;4-unconformity interface;5-silver deposit;6-gold deposit;7-lead-zinc deposit;8-tungsten-bismuth deposit;9-antimony deposit

泥盆系(D)主要分布于西大明山周边,少量分布于西大明山和小明山顶峰,与下伏寒武系呈不整合接触,局部为断层接触。下统(D1)以薄层至中厚层状粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩为主,底部为砾岩或含砾砂岩,上部局部夹灰岩或白云岩,厚93m~407m;中统(D2)为厚层至块状灰岩、白云岩及白云质灰岩,局部夹硅质岩条带,厚21m~968m;上统(D3)主要以灰岩、白云岩为主,夹有少量硅质岩,厚93m~778m。

1.1.2 区域构造

区域构造复杂,总体构造线呈EW向,地层强烈褶皱,断裂错综分布。

研究区主体褶皱为西大明山复式背斜,呈短轴状、穹窿状,近EW向延伸。由加里东期褶皱基底和华力西~印支期盖层组成。核部出露寒武系;两翼为泥盆系,岩层倾向相反,倾角大致相当(10°~30°)。褶皱枢纽向东、西两端倾伏,轴面近于直立。基底由数个次级背斜、向斜组成,其枢纽平行斜列,近东西向波状起伏延伸。褶皱多处受到断层的切割破坏,导致褶皱枢纽的错移及地层的缺失。

区域断裂构造发育,按走向分为EW向、NE向、NW向三组。根据断层与地层、断层与断层之间的相互切割关系,EW向及近EW向相对形成较早,多平行于褶皱轴,主要切割寒武系,并受到NE、NW向断层的错移,该组断层至少在加里东期已经形成,具有多期活动的特点;其次为NE向断层组,该组断层切割寒武系、泥盆系以及EW向断层组,并被北西向断层错移;NW向断层则相对形成最晚,其切割研究区内全部地层及前两组断层,具有明显的左行平移性质。

1.1.3 区域岩浆岩

区内岩浆岩出露甚少,以小型的岩脉为主,零星分布于西大明山复式背斜核部及翼部(图1)。

北部屏山一带辉绿岩脉(βμ)发育,侵入于寒武系和泥盆系中,一般长50m~800m,宽18m~50m。围岩蚀变不明显。

西大明山顶峰附近发育有三条石英斑岩脉(λπ)。走向呈NNE、EW向,长20m~40m,宽1m~2m,侵入于寒武系下统小内冲组第二段砂泥岩中。对石英斑岩脉进行单颗粒锆石U-Pb测年,获得了112±1Ma的结果,属于燕山晚期(李泽琴等,1998)。

1.1.4 矿化与蚀变

在西大明山背斜的核部及基底与盖层的接触带附近,形成了银、铅锌、钨鉍、锑等多个内生热液矿(点)床(图1),其中已探明大型银矿床一处(凤凰山银矿)、中型铅锌矿床两处(长屯铅锌矿、弄屯铅锌矿)、小型矿床多处(渌井铅锌矿、姆驮山银矿、平何银矿、那佰铅锌矿、小明山铅锌矿等)。

在西大明山背斜的核部及断裂附近普遍具有硅化、云英岩化、黄铁矿化等蚀变现象。如石英斑岩脉附近见含钨石英脉,并伴有云英岩化、电气石化、黄铁矿化、硅化、角岩化等。

1.2 区域地球物理特征

1.2.1 重力布格异常特征

根据西大明山地区1:100万重力资料(图2),区内整体呈一NEE(近EW)向延伸的低缓布格重力异常,并贯穿全区。局部又细分为两个近SN向延伸的次级异常,其中一条由西大明山主峰附近经过,异常带南北长55km,重力低中心位于西大明山主峰西侧约5km处;另一条由小明山西侧经过,异常带南北长75km,贯穿全区,具有两个重力低中心,一个位于小明山西南25km处,一个位于长屯铅锌矿东南8km处。推测区内的重力低异常是由深部隐伏的花岗岩体引起的,而出露于西大明山顶峰附近的三条石英斑岩脉可能是其浅成的分支脉体。

1.2.2 航磁异常特征

根据西大明山地区1:5万航磁资料,区内分为东、西两个异常群,各异常群均由四个次级异常组成(图3)。对地表采集的岩石样品进行测试,反映岩石呈无磁性或弱磁性,不可能引起地面磁异常强度,应为隐伏的磁性体引起的(朱革非,1989)。

东异常群由四个长轴为SN向的次级异常组成,两两又呈SN向平行及雁列式排列。异常最高值为250γ,最低值为-130γ,且东北侧的凤凰山、渌井两个异常峰值较西南侧的两个高。将该航磁异常群向下延拓1170m深,东北侧的凤凰山、渌井两个次级异常向深部合并为一个磁异常,说明东北侧由浅部的两个磁性体向深部合并为一个磁性体,而且这两个浅部磁性体的埋藏深度应小于1000m;西南侧的西大明山主峰附近已有石英斑岩脉出露,推测其埋深也应小于1000m;渌美次级异常在深部仍有显示,说明其由埋藏较深的磁性体引起。

图2 西大明山地区重力异常等值线平面图(重力单位10-6m/s2)Fig.2 Gravity anomaly contours of West Damingshan(unit 10-6m/s2) 1-正等值线;2-零等值线;3-负等值线1-positive contour;2-zero contour;3-negative contour

西异常群亦由四个次级异常组成,呈环状分布,中心为负值。异常最高值为160γ,最低值为-120γ,小明山南侧的一个次级异常峰值最高。将该航磁异常群向下延拓1600m深,异常群仍为一环状异常,中心为负值。说明该处引起异常的磁性体埋藏较深。

1.3 区域地球化学特征

根据1 ∶20万化探资料,研究区内共圈出凤凰山—罗维、西大明山、渌美、新安—那佰、小明山等多个叠合异常,其异常强度较高,规模较大,异常发育良好,水平分带明显(图4)。这些异常均已证实为矿致异常,各异常内已发现有1~5个矿(点)床。其中,凤凰山—罗维、西大明山、渌美、小明山四个叠合异常与图3中圈定的航磁异常位置相吻合,异常涵盖了W、Bi、Pb、Zn、Au、Ag等由高温至低温的多种元素。新安—那佰异常呈NE向的长椭圆形,沿寒武系与泥盆系之间的断裂接触带分布,异常具中低温元素的组合特征。

利用同位素示踪方法对研究区内的凤凰山银矿、渌井铅锌矿、弄屯铅锌矿的成因进行研究,氢、氧同位素数据说明矿床的成矿流体主要来自岩浆热液,铅、硫、碳同位素数据说明矿床中的硫主要来自于岩浆,金属元素既有岩浆来源的,也有地层来源的(涂伟,2011;雷英凭,2012;柴明春,2015)。

对出露于西大明山主峰附近的石英斑岩(λπ)脉进行岩石微量元素分析,发现其W、Bi、Sn、As、Sb明显偏高,较维氏值高一个数量级,其中Bi高达1万倍,W高达62倍。根据地球化学资料统计,寒武系Ag平均含量为197×10-9,早泥盆系为249×10-9,大大高于地壳丰度值;而且其中的Pb、Zn含量也是地壳丰度值的1~3倍以上,可为Ag、Pb、Zn成矿提供丰富的矿质来源。

图3 西大明山地区航磁△T等值线平面图Fig.3 Aeromagnetic △T contours of West Damingshan 1-正等值线;2-负等值线;3-零等值线1-positive contour;2-negative contour;3-zero contour

图4 西大明山地区地球化学综合异常示意图Fig.4 Geochemical comprehensive anomalies of West Damingshan 1-Sd、Au、Hg、As、Ba、F叠合异常;2-W、Bi、Ag叠合异常;3-Pb、Zn、Cd叠合异常;4-Mn异常;5-银矿;6-金矿;7-铅锌矿;8-钨铋矿1-Sd、Au、Hg、As、Ba、F superimposed anomaly;2-W、Bi、Ag superimposed anomaly;3-Pb、Zn、Cd superimposed anomaly; 4-Mn anomaly;5-silver deposit;6-gold deposit;7-lead-zinc deposit;8-tungsten-bismuth deposit

研究区内的几个化探异常应该是由来自于深部的岩浆热液携带了部分岩浆中的成矿元素,在沿断裂向岩体的顶部及外围运移过程中并活化了围岩地层的部分成矿元素,不同的成矿元素在迁移过程中分别沉淀富集,形成了良好的异常分带。因此,在这几个叠合异常的下部可能有隐伏岩体存在,它为形成地化异常的成矿热液形成提供了必要的热动力及部分成矿元素。

1.4 区域遥感特征

本次遥感解译工作选用具有较高空间分辨率和光谱分辨率的Landsat7号卫星ETM+遥感图像作为主要信息源。

1.4.1 矿化蚀变异常信息提取

对研究区的ETM+遥感影像进行辐射校正、几何校正、镶嵌裁剪、掩膜处理后,选择ETM+1、4、5、7等4个波段进行主成分分析法(PCA),提取羟基矿化蚀变异常信息;选择ETM+1、3、4、5等4个波段进行主成分分析法(PCA),提取铁染矿化蚀变异常信息(图5)。

研究区内的羟基矿化蚀变异常与图4中圈定的地球化学异常基本一致,该异常主要沿断裂分布,并有已知的矿(点)床分布。而铁染矿化蚀变异常主要沿西大明山隆起周边寒武系与泥盆系接触带附近分布,主要与铅锌矿化有关。

1.4.2 构造信息提取

对研究区的ETM+遥感影像进行辐射校正、几何校正后,进行边缘增强处理,解译线性、环形构造(图5)。

区内的环形影像也较发育,多为圆形或椭圆形,按组合关系可分为单环、套环、连环三种。其成因与研究区的岩浆活动有关,其分布及组合受深部隐伏的岩体控制。其中东部凤凰山—渌井一带以套环、链环为主,可能与其下部隐伏的岩株、岩枝有关,反映深部的岩体形态如图5B。中部以单环为主,个体较大,可能是深部隐伏的大型岩体引起的。西部以链环为主,可能为小明山西侧深部隐伏大型岩体的小型岩枝引起的。

图5 西大明山地区遥感解译图(A)及Ⅰ—Ⅰ’推测隐伏岩体剖面示意图(B)Fig.5 (A)Remote sensing interpretation of West Damingshan.(B)Ⅰ—Ⅰ’ cross section of concealed rock mass 1-羟基异常;2-铁染异常;3-环形构造;4-线性构造;5-Ⅰ—Ⅰ’剖面位置;6-花岗岩;7-银矿;8-金矿;9-铅锌矿;10-钨铋矿;11-锑矿1-hydroxyl anomaly;2-iron-stained anomaly;3-ring structure;4-linear structure;5-location ofⅠ—Ⅰ’ section ;6-granite;7-silver deposit;8-gold deposit;9-lead-zinc deposit;10-tungsten-bismuth deposit;11-antimony deposit

研究区内的线性构造主要有EW、NE、NW向三组,不同方向的线性构造具有明显的切错关系,其分布及相互切错关系与区内主要的断裂构造特征基本一致。

2 区域隐伏岩体预测

根据区域重力布格异常资料,推测在西大明山主峰附近和小明山西侧深部具有两个大型的隐伏花岗岩体,它们整体呈近EW向排列,单个岩体的长轴呈SN向。岩体位于西大明山复式背斜的核部。结合区域地质资料分析,它们可能是在加里东期近EW向的断裂带基础上,于燕山晚期与近SN向的断裂构造交汇部位发育而成的。

航磁异常为岩浆侵入体突起部位顶部形成的磁性壳引起的。图3中的8个次级航磁异常是上述两个大型南北向隐伏岩体的岩枝形成的。其中,凰山、渌井及西大明山主峰三处次级异常恰巧位于次级背斜枢纽的倾伏端,其余五个次级异常位于次级背斜的核部,并叠加有断裂活动,是有利的成岩区。凤凰山、渌井及西大明山主峰三个次级异常下部的隐伏岩体埋藏较浅,应该在1000m以内。其余五个次级异常下部的隐伏岩体埋藏较深,均在1000m以上。

地球化学异常与航磁异常基本吻合,在这些异常区内已有已知的矿(点)床分布,同位素示踪方法证明这些异常与岩浆具有直接的成因关系,预示深部有隐伏的岩体存在。同时,遥感解译的蚀变异常也与之相吻合,解译的环形构造与区域重力、航磁资料确定的隐伏岩体相吻合。

综合区域地质、地球物理、地球化学及遥感解译资料,研究区内在西大明山主峰附近和小明山西侧深部具有两个大型的长轴呈SN向的隐伏花岗岩体,在凤凰山、渌井、西大明山主峰、渌美、小明山等处浅部存在有8个隐伏的岩株或岩枝,其中前三两处埋深小于1000m,其余五处埋深可能大于1000m。

3 靶区选取

针对区域资料圈定的8处隐伏岩体预测区,选择隐伏岩体埋深浅、矿化信息较全的地区进行更为详细的地质、物探、化探工作,更为精确地确定隐伏岩体的范围及其凸起部位,并布置一定的钻探工程进行验证,同时这些地质工程也可为找矿勘查工作利用。凤凰山、渌井两处隐伏岩体埋藏小于1000m,向深部合并为一个岩体,该区内北部有凤凰山大型银矿、姆驮山小型银矿,西部有渌井小型铅锌矿,中部地表具有钨铋矿点(图6)。因此,选择凤凰山—渌井地区作为靶区进行查证。

4 综合方法预测与验证

在凤凰山—渌井地区,开展地表地质填图工作,查明区内的岩石、地层、构造等地质特征,为随后的物探、化探工作的布置及成果解译提供地质依据。综合考虑区域上的地质、物探、化探异常特征及探测的深度和精度,采用1:10000高精度磁法测量(网度100m×20m)方法,辅以土壤剖面地球化学测量(点距20m),开展隐伏岩体的精确定位预测。

4.1 地质特征

靶区内出露的地层有寒武系小内冲组、黄洞口组、下泥盆统莲花山组、那高岭组、郁江组,岩性以砂岩、泥岩为主。其中下泥盆统那高岭组、郁江组中局部夹灰岩和白云岩。区内无岩浆岩出露(图6)。

靶区位于西大明山复式背斜北东翼之渌井次级背斜的东部倾伏端。渌井次级背斜控制了区内主要的构造形迹,核部地层为小内冲组第一段,两翼地层为小内冲组第二、三段及黄洞口组。区内断裂有近EW向、NE向、SN向、NW向四组。根据相互切割关系判断其形成先后顺序为:近EW向最早形成,与褶皱轴向一致,具有多期活动的特点,凤凰山银矿、渌井铅锌矿与该组断裂关系密切,其中F12断裂沿次级背斜核部发育,导致背斜北翼地层出露不全;其次为NE向、SN向;而NW向形成最晚,如罗维大断裂(F8)将区内的地层、渌井次级背斜、EW向及NE向断裂左行错开。沿断裂分布有动力变质作用形成的构造角砾岩。

靶区北部沿断裂F1~F5分布有凤凰山大型银矿和姆驮山小型银矿,西部沿断裂F12分布有渌井铅锌矿,中东部罗维大断裂(F8)两侧分布有多处钨铋矿化点,沿F10分布有银铅矿化点(图6)。靶区矿化背景良好。

4.2 1 ∶10000高精度磁测异常特征

经过1 ∶10000高精度磁法测量扫面,在靶区内共发现3个磁异常(图6)。

M1磁异常位于罗维大断裂(F8)的北东侧。正异常整体呈“C”字形,异常强度较高,主要具有两个明显的高值异常中心,极大值为1200nT。负异常主要位于正异常的北侧,异常强度较低,局部极大值可达-540nT。该异常分布区的地层包括小内冲组第二、三段及黄洞口组第一段。异常形态不规则,说明磁异常非地层引起,推测为隐伏岩体引起的。

M2、M3磁异常均位于罗维大断裂(F8)的西南侧。M2磁异常范围较小,正异常呈椭圆状,极大值为980nT。M3磁异常位于M2磁异常的南侧,异常范围较大,异常强度较低,正异常亦呈椭圆状,极大值为580nT。推测为隐伏岩体引起的。

图6 凤凰山—渌井地区地质及物探、化探异常图(据广西第四地质队修编)Fig.6 Map showing geology and geophysical and geochemical anomalies in Fenghuangshan-Lujing area(modified after Guangxi No.4 Geological Team) x1-寒武系小内冲组第一段;x2-寒武系小内冲组第二段;x3-寒武系小内冲组第三段;h1-寒武系黄洞口组第一段;h2-寒武系黄洞口组第二段;D1l-下泥盆统莲花山组;D1n-下泥盆统那高岭组;D1y-下泥盆统郁江组;M1、M2、M3-磁异常编号;H1、H2-化探异常编号;1-地层界线;2-不整合;3-背斜轴;4-产状;5-逆断层;6-平移断层;7-性质不明断层;8-矿体;9-银铅矿化点;10-钨铋矿化点;11-Ag异常范围(异常下限:1×10-6);12-Pb异常范围(异常下限:200×10-6);13-Zn异常范围(异常下限:200×10-6);14-W异常范围(异常下限:100×10-6);15-Bi异常范围(异常下限:20×10-6);16-砂岩;17-长石石英砂岩;18-砂质泥岩;19-泥岩;20-磁测范围;21-见隐伏岩体钻孔;22-剖面位置x1-First Member of Xiaoneichong Formation in Cambrian;x2-Second Member of Xiaoneichong Formation in Cambrian;x3-Third Member of Xiaoneichong Formation in Cambrian;h1-First Member of Huangdongkou Formation in Cambrian;h2-Second Member of Huangdongkou Formation in Cambrian;D1l-Lianhuashan Formation in Lower Devonian;D1n-Nagaoling Formation in Lower Devonian;D1y-Yujiang Formation in Lower Devonian;M1、M2、M3-magnetic anomaly number;H1、H2-geochemical anomaly number;1-stratigraphic boundary;2-unconformity interface;3-anticline axis;4-occurrence;5-reversed fault;6-strike-slip fault;7-unknown fault;8-ore body;9-silver-lead mineralized points;10-tungsten-bismuth mineralized points;11-Ag anomaly range(anomaly threshold:1×10-6);12-Pb anomaly range(anomaly threshold: 200×10-6);13-Zn anomaly range(anomaly threshold: 200×10-6);14-W anomaly range(anomaly threshold: 100×10-6);15-Bianomaly range(anomaly threshold: 20×10-6);16-sandstone;17-feldspar-quartz sandstone;18-sandy mudstone;19-mudstone;20-magnetic survey range;21-drill hole found concealed rock mass;22-location of section

M2正磁异常外围分布有一个宽度较窄的椭圆环状负磁异常带,将M2与M1、M3磁异常分开。环状负异常带北东侧大致沿罗维大断裂(F8)延伸,异常强度较高,极大值可达-900nT。环状负异常带西南侧异常强度较低,极大值可达-660nT。推测该椭圆环状负磁异常带应为隐伏岩体形成后,罗维大断裂(F8)及其次级断裂活动,沿断裂带由于温度、压力的升高以及对磁性矿物的破坏引起的。

4.3 土壤剖面测量异常特征

通过土壤剖面地球化学测量,在靶区内共发现2个地球化学叠合异常(图6)。

H1异常位于罗维大断裂(F8)的北东侧,与M1磁异常重叠。总体呈半圆形,由Pb、Zn、Ag、W、Bi元素组成。W、Bi元素异常基本重叠在一起,异常宽缓,分布于中心区域,与M1磁异常的正异常重叠;其中Bi元素异常范围较W元素异常大;Bi元素异常峰值一般为200×10-6,最大峰值达2000×10-6;W元素异常峰值一般为200×10-6,最大达500×10-6。Pb、Zn、Ag元素异常呈半圆环带状分布于W、Bi元素异常外围,三个元素异常分布既有重叠,又具有一定的分带特征;其中Zn元素异常分布与环带内侧,Pb、Ag元素异常分布于环带异常外侧且大部分重叠,但Ag元素异常更靠环带外侧;Pb、Zn元素异常峰值一般为200×10-6~500×10-6,Ag元素异常峰值一般1×10-6~3×10-6,最大峰值Pb大于3000×10-6,Zn 770×10-6,Ag 6×10-6。异常内已发现有钨铋和银铅矿点各一处。

H2异常位于罗维大断裂(F8)的西南侧,与M2磁异常重叠。总体呈半圆形,由Pb、Zn、Ag、W、Bi元素组成。异常特征与H1异常特征相似,即W、Bi元素异常分布于中心,Zn、Pb、Ag元素异常呈环带状分布于外侧。W、Bi元素异常峰值一般为100×10-6~200×10-6;Pb元素异常峰值一般为100×10-6~500×10-6,最高达2000×10-6;Zn元素异常峰值一般为100×10-6~500×10-6,最高达1000×10-6;Ag元素异常峰值一般1×10-6~2×10-6。异常内已发现有多处钨铋矿点。

4.4 隐伏岩体预测与验证

4.4.1 隐伏岩体预测

靶区内的物探、化探异常均分布于渌井次级背斜的倾伏端,在构造上属于有利的成岩成矿区。

由图6可以明显发现,位于罗维大断裂(F8)两侧的物探、化探异常具有较好地对称性。区内两个半圆形的化探异常具有明显的元素分带特征,由中心向外依次形成W-Bi-Zn-Pb-Ag从高温至低温的成矿元素异常分带,而且各异常环带均延伸至罗维大断裂(F8)突然中止;M1、M2两个正磁异常与H1、H2两个化探异常的中心位置吻合,这两个磁异常正是被罗维大断裂(F8)分隔开。同时,根据地质特征判断,罗维大断裂(F8)具有左行滑动的特征,其滑动特征与其两侧物探、化探异常的错移特征一致。因此,笔者认为两个化探异常在形成之初是一个圆形的同心环状异常,随后被NW向的罗维大断裂(F8)切割成两个半圆形;三个磁异常最初也是一个整体,随后被NW向的罗维大断裂(F8)及其次级断裂切割成三个,断裂通过处形成了狭长带状的负异常。

综合地质、物探、化探资料,预测区内在M1、M2两个正磁异常区下部均有隐伏岩体,它们形成之初为一个岩体,后期被NW向的罗维大断裂(F8)左行错切为两个,高磁异常中心应该是岩体的凸起位置。M3磁异常强度低,异常宽缓,地表无化探异常,其应为M2磁异常下部隐伏岩体向深部的延伸引起的。前述区域航磁异常向下延拓分析中亦证明靶区内深部为一个岩体。

4.4.2 钻探验证

在M1、M2两个正磁异常区布置钻探工程进行验证,结果ZK31901、ZK40004两个钻孔分别发现了隐伏岩体(图7a、7b)。其中,ZK31901钻孔于500m以下均为岩体,500m以上为寒武系砂、泥岩;ZK40004钻孔于在1000m以下全部为岩体,并在960m处发现一小型岩脉插入寒武系。根据岩石手标本及显微镜下矿物学特征确定该隐伏岩体的岩性为细粒斑状黑云母花岗闪长岩。

5 讨论与结论

在西大明山地区隐伏岩体预测方面,前人做了大量的研究工作,主要建立在对区域资料的分析基础上。本次在区域预测成果的基础上,选择靶区并进行详细地地质、物探、化探工作,分析判断隐伏岩体的准确位置,利用钻探工程进行验证,最终发现了隐伏的岩体,证实了预测方法的合理性。

隐伏岩体的岩性为细粒斑状黑云母花岗闪长岩,说明区域上的重力布格负异常是由深部的大型隐伏花岗岩引起的。在隐伏岩体顶部的寒武系中发现有脉状、层状的钨铋矿,矿石中有大量与白钨矿共生的磁黄铁矿、黄铁矿(图7c、7d);并且在岩体样品中发现由少量呈星散浸染状分布的磁黄铁矿、黄铁矿(含量约3%),浅部岩体云英岩化、硅化、绢云母化、绿泥石化。地表发现的磁异常应该主要是由岩体及其顶部地层中的磁黄铁矿引起的。地表的环状元素异常分带应该是由岩浆期后热液蚀变形成的。

在靶区内发现了隐伏的花岗岩体,地表化探工作显示,以该隐伏岩体为中心,由内向外形成W-Bi-Zn-Pb-Ag的异常环带(图6),该环带被罗维大断裂F8左行错开为两个半圆环;同时,经钻探工程将罗维钨铋矿点扩大为具有工业价值的罗维钨铋矿床(目前正在勘查阶段)。该矿床位于隐伏岩体的正上方,在隐伏岩体的西侧和北侧分别分布有渌井铅锌矿床和凤凰山银矿床。这些地质体的分布符合岩浆岩体和矿床组合空间分带的理想模式(岑况等,2012)。因此,笔者认为研究区内的找矿前景良好,今后应该一方面利用地质学理论进一步研究区内的控矿因素及成矿规律;一方面加强区内及其外围的基础地质工作,利用总结出的成矿规律指导找矿工作。

寻找隐伏岩体的主要目的是找矿。有时无法直接预测矿体的准确位置,通过确定控矿因素(如与矿体相关的岩体、控矿构造等)的位置间接找矿,往往会取得事半功倍的效果。

西大明山主峰、小明山、渌美等地与凤凰山—渌井地区在区域地质、物探、化探等方面具有相似的特征,凤凰山—渌井地区隐伏岩体的发现及找矿突破,为前三个地区提供了范例。应该系统搜集以往地质资料,加强地质、物化探、遥感资料及典型矿床的综合研究,选择重点找矿区以大比例尺地质测量、物化探测量以及适量探矿工程为手段,争取在西大明山银铅锌多金属矿整装勘查区取得新的突破。

图7 隐伏岩体照片Fig.7 Photos of concealed rock bodiesa-隐伏岩体岩芯照片(ZK40004);b-隐伏岩体岩芯照片(ZK31901);c-呈脉状、浸染状分布的黄铁矿(Py)、磁黄铁矿(Po);d-钨矿灯下的白钨矿a-core photo of concealed rock mass(ZK40004);b-core photo of concealed rock mass(ZK31901); c-vein and disseminated pyrite(Py),pyrrhotite(Po);d-scheelite under ultraviolet lamp

本次隐伏岩体预测的成功实践表明,遵循循序渐进的原则,按照充分收集、分析已有资料数据→总结各类资料之间的耦合机制及规律→靶区选取→选择合理预测方法→大胆验证的思路是正确的。

致谢:本文受广西矿冶与环境科学实验中心资助。

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Search for Hidden Rock Bodies Using Geological,Geophysical and Geochemical Methods: An Example from the West Damingshan Area of Guangxi Province

LI Sai-sai1,2,FENG Zuo-hai1,2,FU Wei1,2,JIA Zhi-qiang1,2, LONG Ming-zhou3,LIU Wu-wen3,PENG Zhi-yong3,LI Yang-jin3

(1.CollegeofEarthSciences,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541004; 2.GuangxiKeyLaboratoryofHiddenMetallicOreDepositsExploration,GuilinUniversityofTechnology,Guilin,Guangxi541004; 3.GuangxiNo.4GeologicalTeam,Nanning,Guangxi530031)

The West Damingshan district is one of the most important integrated exploration areas in Guangxi Province,which hosts many endogenetic deposits closely related to magmatic activity.While only a few of small dikes are found on the surface,and prediction of subsurface concealed magmatic bodies remains a difficult issue all the time.In this work,under the guidance of diagenetic mineralization theory and contributed by the project of Large-scale Geological and Mineral Recourse Exploration in Guangxi,we have made an integrated analysis of the regional features of geology,geophysics,geochemistry and remote sensing data of this area.The distribution ranges and buried depths of the concealed magmatic bodies in the study area are determined.Shallow buried concealed magmatic bodies are selected as forecast targets to perform high-precision integrated geological,geophysical,and geochemical analysis with the purpose of confirming their specific locations and outlines.The concealed biotite granodiorite body was validated by two boreholes of ZK31901 and ZK40003 below depths 500 m and 960 m,respectively.Moreover,a tungsten bismuth deposit with industrial value was found in the upper level of this concealed magmatic body.In summary,successful finding of hidden rock bodies with drill-verifying in the predicted targets provides a typical example for similar work in adjacent regions,which is also of great significance to research on metallogenic systems,ore genesis and prospecting work in the future.

concealed rock mass prediction,comprehensive geological-geophysical-geochemical methods,drilling verification,West Damingshan,Guangxi

2015-10-19;

2016-03-04;[责任编辑]陈伟军。

广西自然科学基金重点项目(编号:2015GXNSFDA139029)、2013年广西大规模地质矿产勘查项目(编号:桂财预函[2013]116号)和桂林理工大学人才引进科研启动基金项目(编号:002401003374)联合资助。

李赛赛(1983年-),男,博士,讲师,现从事矿田构造和黑色岩系研究。E-mail: lanqi178@163.com。

TE122

A

0495-5331(2016)03-0524-13

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