广西钟山县珊瑚钨锡矿综合地球物理方法勘查

黄理善，敬荣中，曾　晖，王建超，曾高福，裴　超，曹　军

(中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004)



广西钟山县珊瑚钨锡矿综合地球物理方法勘查

黄理善，敬荣中，曾晖，王建超，曾高福，裴超，曹军

(中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004)

为了解决处于资源危机的广西珊瑚钨锡矿深部、边部找矿问题，扩大矿山资源量，在长营岭主采区及外围重磁异常区开展重力补测、地面高精度磁测和可控源音频大地电磁测深(CSAMT)工作，结合地质、物探成果，建立该地区钨锡矿床综合地球物理找矿模式，圈定了矿化蚀变带范围，对含矿、控矿断裂构造带的分布及延深、深部花岗岩分布范围及埋深进行了预测。地球物理工作结果表明，长营岭主采区深部及北东、南西方向仍存在较大找矿空间，该地球物理方法组合可以应用于此类型的钨锡矿找矿工作。

珊瑚钨锡矿；综合地球物理；重力；高精度磁测；CSAMT法

1　引　言

就地球物理方法找金属矿而言，一种方法往往只能解决一个或有限的地质问题，而综合运用多种地球物理方法能获得更多的信息，多种方法互相印证、补充，能解决多个地质问题，是目前老矿山深部、边部找矿常用且有十分有效的技术手段。郝天珧等、于昌明等综合采用高精度磁力、微重力、激发极化及CSAMT方法，建立了百里店地区低磁、高密度、高极化率、低电阻率的综合地球物理找矿模式，给出了研究与预测结果，取得了较好的找矿效果[1，2]。彭朝晖等应用高精度磁法、电阻率剖面法、激发化法等常规地球物理勘查方法对冀东地区太古宙沉积变质铁矿采空区进行综合研究,建立了采空区有效的地球物理勘查组合模型,总结了不同地质环境下各种地球物理方法在该采空区勘探中的适用性和有效性[3]。龚强等综合利用CSAMT法和激电测深在犀牛山铜钼多金属矿勘察中划分岩性及其矿化强度[4]。柳建新等、陈长敬等、张兆芳等、何进等、何俊飞等、陆桂福等，利用综合地球物理方法进行了地热温泉、隐伏断裂、煤田采空区和金属矿产的勘查，取得了显著的勘探效果[5-10]。

2007年全国危机矿山接替资源勘查项目启动，在广西珊瑚钨锡矿区使用了重力、磁法及CSAMT法，利用地面重力测量寻找采矿区外围岩体赋存位置，地面高精度磁测圈定矿区矿化蚀变范围，用CSAMT法查明含矿、控矿断裂构造带(矿脉组)的分布及延深，预测定位隐伏含矿构造(盲矿体)等。在地球物理工作结果基础上，根据矿区较成熟的成矿模式，建立了矿区综合地球物理找矿模型，对采矿区深部及外围进行综合地球物理方法找矿预测。

2　成矿地质背景

广西珊瑚钨锡矿位于桂东北富贺钟(富川县、贺州市和钟山县)钨锡成矿区之中部，富(川)—贺(县)—钟(山)地区地处我国著名的南岭东西向成矿带中段，成矿地质条件良好。矿区出露地层除第四系外，全部为泥盆纪地层。岩性主要有含砾砂岩、泥质粉砂岩、石英砂岩、页状砂岩、白云岩、灰岩、泥灰岩及铁质砂岩等，钨锡矿体赋存在泥盆系中统和下统中。

矿区自西向东以北东向的笔架山断裂(F3)和石灰山断裂(F1)为界划分为三个构造带：

①西部东西向褶皱带位于笔架山断裂以西，葫芦岭至盐田岭一带，构造以葫芦岭为中心，构成了一个以东西向短轴背斜为骨干，并伴有与之有成因联系的、配套的东西向和南北向断裂构造，在两组断裂交汇处是岩体和钨、锡矿化发育部位。

②中部北东向挤压带位于笔架山断裂和石灰山断裂之间的狭长地带。该构造带以断裂为主，褶皱规模较小，主要构造线方向为NNE向，其次为北西向断裂，两组构造交叉发育，构成菱形格状构造体系。该带构造活动强度大，期次多，与成矿关系密切，珊瑚钨锡矿床位于其中。

③东区位于矿区东侧石灰山断裂以东，主要发育一系列轴向近南北向背斜和向斜，并伴有与之有成因联系的近南北向压性纵断裂和近东西向张(剪)性横断裂及NE和NW向斜断裂。该构造区地表尚未发现较强钨锡矿化，仅偶见含方铅矿石英小脉。

矿区内出露的岩浆岩仅有盐田岭花岗岩岩株，珊瑚(长营岭)矿区内尽管未见花岗岩体分布，然而根据矿区地表已发现含钨长石脉，应是深部隐伏花岗岩派生产物。

3　地质—地球物理找矿模式

3.1矿体特征

珊瑚钨锡矿是一个大型的气化高温钨锡石英脉型矿床，矿脉组位于长营岭东坡山麓地带砂、页岩与灰岩接触线附近的岩溶凹地中，矿床上部赋存于中泥盆统东岗岭组灰岩和郁江组砂、页岩内，下部延深至那高岭组页岩和莲花山组砂、页岩中。矿脉充填于走向北北东，倾向南东和北西的剪切裂隙中，矿带延长2 500m，宽600～1 000m，延深达900m以上，全区共有钨锡石英脉700多条，其中工业矿脉200条，属大脉型。脉幅一般0.1～0.8m，最大6.14m，工业矿脉平均脉幅0.42m。平均品位WO3为1.131%、Sn为0.465%。矿体总体形态较为规则和稳定，在空间上主要呈平行密集排列和侧幕状分布两种形式，如图1所示。

3.2岩矿石物性参数特征

矿区岩石及矿石物性参数见表1，其特点可概括为如下几点：

图1　珊瑚矿田隐伏花岗岩体、导矿构造与矿床空间分布关系示意图Fig.1　The relationship diagram of coral mine field buried granite body, ore structure and deposit distribution

1)钨锡石英脉矿石磁化强度和磁化率大于矿田范围内任何岩石，因此，强磁异常是矿化的标志。

2)盐田岭花岗岩具有中等电阻率、低极化率、低密度及微弱磁性的特征，其电阻率范围一般为1 600～3 600Ω·m。

3)脉旁蚀变矿化围岩具有低电阻率、高极化率及中等磁性的特征。一般来说，其电阻率<1 000Ω·m，极化率>30%，磁化强度约(500～3 000)×10-3A·m-1。

4)无蚀变矿化的正常岩石具有高电阻、低极化率及微磁性的特征。一般来说，其电阻率>2 000Ω·m，极化率<1%，磁化强度约为10×10-3A·m-1。

综上所述，应用重、磁和电(磁)方法在珊瑚矿区找矿具有较好的物性基础。

表1　珊瑚矿区岩矿石物性参数统计

备注：①电阻率、极化率数据引自2011年《广西钟山县珊瑚钨锡矿接替资源勘查物探专题成果报告》，极化率测试参数，延时240ms，采样宽度40ms；②磁化率、密度参数数据引自王玉梅《珊瑚钨锡矿田重磁异常特征及成矿预测报告》③κ为磁化率，Jr为剩余磁化强度，M为磁化强度；n为1～9的正整数；

3.3地质—地球物理异常模式

中酸性岩浆活动及隐伏岩体的存在，是珊瑚钨锡矿床形成的主要成矿地质条件，钨锡矿化主要受到北北东向、北西向的断裂构造体系控制，矿脉多产于北北东向断裂带中，平面上成群成带平行排列，其地质—地球物理综合异常模式如下(图2)。

1)地质标志：有隐伏岩体局部凸起、断裂构造迹象、矿化细脉带或矿化蚀变等。

2)地球物理标志：

①本区重力异常主要受隐伏中酸性岩体界面的起伏影响，并与泥盆系盖层的厚薄有关；隐伏中酸性岩体凸起引起局部重力低异常，泥盆系沉积盖层加厚引起局部重力高异常；有一定规模的矿化蚀变体、矿体(高密度)也可能引起局部重力高异常。

②在隐伏花岗岩体上部一定距离内的热变质岩石，分布于有利于磁性物质(磁铁矿、磁黄铁矿等)形成的温度圈内，形成了一个磁性壳层，而由断裂和裂隙构造控制的蚀变矿化磁性体呈脉状叠加在变质磁性岩层之上，形成测区的叠加磁异常，如图2(b)所示。

图2　珊瑚钨锡矿床综合模型及不同剥蚀水平的地球物理标志Fig.2　Coral tungsten tin deposit collective model and different erosion levels of the geophysical signs

③反映控矿、容矿断裂构造带的CSAMT低阻异常，如图2(c)所示。

各类物性体在空间分布上处于不同组合时，其地质、地球物理标志也会改变。图2(a)分别给出了不同剥蚀水平面上的地球物理异常模式，A-A′为剥蚀出露水平，B-B′为隐伏水平。

4　综合地球物理探测结果

4.1采矿区外围重力探测

重力测量在主采区以南黄花村地区进行，主要局部重力异常共有27个(图3),主要为北西向、北东向条带状及短轴状异常；异常面积小，一般在1km2左右,幅值普遍较低，一般在(0.3～-1.0)×10-5m/s2。

根据地质、物性资料综合分析，引起重力异常的地质体大约有4类：

①可能为矿化蚀变体引起的重力高如(G19、G20、G8、G22)；

②可能为地层中灰岩、白云岩等高密度体引起重力高如(G1、G2、G5、G9、G11、G23、G18、G26)；

③可能为花岗岩体凸起引起的重力低(G3、G4、G5、G6、G7、G14、G15、G16、G24、G25)；

④可能为断裂构造破碎带造成岩石破解、风化等引起重力低(G10、G17、G27)。

按珊瑚矿区成矿模型识别，①类矿化蚀变体引起的重力高(G8、G19、G20、G22)属于重力低背景上的局部重力高，其规模较大。异常区带对应有推断断裂通过、交汇，异常为矿化蚀变体引起的概率较高。

4.2高精度磁测

图4为矿区化极ΔT磁异常平面等值线图，磁异常较好地反映了矿区的矿化范围，可划分为M1、M2、M3、M4、M5和M6异常区。矿脉主要分布于M1、M2、M3和M4磁异常东侧，以及M5异常的负异常区，与矿脉集中地段相对应的是呈北东向展布的局部相对高值异常带。受热变质作用而具有一定磁性的地层岩石引起异常一般范围较大，而与矿脉有关的局部异常具有尖峰状，两者有明显区别。在M1、M2、M3、M4和M5大片异常中，同时叠加有少量的钨锡石英矿脉所引起的高值异常。从磁异常分布和矿脉分布的规律来看，在ΔT正异常梯度带、正负过渡带和相对负异常区是找钨锡矿的有利位置。高精度磁测在圈定该类型的矿化蚀变带具有较好的效果[11]。

4.3CSAMT探测

CSAMT法的地质解释主要是以岩石物性差异、地面地质、钻孔资料和区域构造等为依据[12-14]。矿区内脉旁强蚀变矿化岩石具有低电阻率、高极化率的特征，而无蚀变的岩石或热变质弱蚀变岩石具有中等电阻率、低极化率的特征；含水断层或破碎带具有低阻的特征；盐田岭花岗岩具有中等电阻率高极化率特征，电阻率范围一般为1 600～3 600Ω·m。珊瑚钨锡矿床属于典型的高温气化热液钨锡石英脉型矿床，其成矿方式以充填作用为主，根据珊瑚矿田隐伏花岗岩体、导矿构造与矿床空间的分布关系(图1)，建立了矿区剖面地球物理电性模型(图2(c))。地电模型可大致分为4层，从地表往下：第一层为低阻层，电阻率10～100Ω·m，厚10～100m，主要为浮土覆盖层；第二层为高阻层，电阻率1 000～4 000Ω·m，厚约400m，主要为无蚀变围岩；第三层为中低阻层，局部有近似直立带状低阻异常，电阻率范围为10～500Ω·m，主要反映热蚀变岩层、断层及脉旁强蚀变矿化岩石等；第四层为高阻层，电阻率2 000Ω·m以上，为深部岩体。基于上述的矿区地电模型，结合成矿规律、构造信息及钻探结果等，进行矿区CSAMT法资料的地质推断解释。

图3　珊瑚矿区黄花村测区局部重力异常等值线(单位：10-5 m/s2)Fig.3　Local gravity anomaly mapin Huanghua survey of Shanhu mining area

图4　珊瑚矿区化极ΔT磁异常平面等值线(单位:nT)Fig.4　ΔT RTP magnetic anomaly plane contour map in Shanhu mining area

图5　珊瑚矿区11线CSAMT电阻率二维反演和推断与地质勘探对比Fig.5　The 11th line comparison of 2D resistivity inversion result and geological prospecting in coral mining area

4.4测区物探综合异常

高精度磁测圈出了蚀变带范围，圈定了6处磁异常区，估算了各细节场源的似深度及磁性源的性质。值得指出的是，四阶细节场源似深度为1 200m，反映的是较大范围热变质的层状磁性层所引起的异常，该层状磁性体与CSAMT反映的深部层状低阻异常有一定的联系。

CSAMT圈定20处低阻异常：①条带状低阻异常14处，其中NE走向、倾向SE、规模大的D4、D8异常长达1 000～2 000m，最大延深可达标高-800m，D6异常长300m，已证实这3处异常反映了钨锡矿(化)体的空间展布特征，且与磁测推断结果相对应，与已知地质资料有较好的吻合，其余推断为矿(化)异常；②中深部似层状—层状低阻异常4处，其中D16异常东西宽800m、南北长已控制500m、标高-200～-800m、向NW倾斜，规模较大；③深部层状低阻异常2处，均为出现在标高-600～-1 300m的异常，D17异常长宽均在800m以上。②、③类异常推测为硫化物富集带和矿(化)异常。

图6　珊瑚矿区物探综合异常Fig.6　Integrated geophysical anomaly map in coral mining area

4.5工程验证

11线施工2个钻孔，均为坑内钻，如图5(a)所示。ZK11-①倾向297°，倾角77°，位于坑内标高41.04m。在进尺约10～220m(标高31.3～-173.3m)，见到Ⅱ矿脉组，Ⅱ矿脉组区共含石英脉矿脉18条，沿钻孔分布比较均匀，脉体真厚大于1m的有3条，0.5～1m的有6条，0.3～0.5m的有9条；在进尺120～130m(标高-75.9～-85.6m)范围内矿脉更集中且厚大，共见3条脉，单脉真厚达3.94m，矿脉含矿性较好，同时围岩矿化蚀变较强，黄铁矿化、 硅化、萤石化极普遍。

ZK11-②倾向297°，倾角78°，位于坑内标高78.94m。在进尺63m(标高17.3m)开始见到矿化石英脉，63～360m(标高17.3～273.2m)范围，共见到大小石英脉四十多条，沿钻孔分布比较均匀，其中够工业品位的含矿石英脉有10条，另外够边界品位的还有5条。脉幅大多在0.2～0.6m之间，最大为0.99m。

综合分析认为，测线深部仍具有较大找矿空间。

5　结　论

1)利用重力和高精度磁测快速圈定了矿区隐伏岩体的赋存部位及矿化蚀变范围，缩小了找矿范围，确定了找矿靶区。CSAMT探测查明了断裂构造带的深部情况，低阻异常最大延深至标高-900m，在矿区深部找矿仍具有一定空间。深源磁场反映的磁性壳层、非炭质岩层干扰的CSAMT深部似层状和层状低阻异常、推断的隐伏花岗岩体局部凸起，是该区新的重要找矿信息，若经查证，深部找矿则有望取得重要突破。

2)重力和高精度磁测用于圈定隐伏岩体具有快捷、准确的特点，CSAMT法对含矿、控矿构造反应灵敏，重力、高精度磁测和CSAMT方法组合在珊瑚矿区的地球物理找矿工作中取得了一定的成效，所总结的预测定位含钨锡矿断裂构造的综合地球物理方法组合和找矿模式，能应用于本矿区深边部及外围新一轮找矿工作，也能应用于成矿类型相似矿区的矿产资源预测工作。

致谢对参与本项目的中国有色桂林矿产地质研究院有限公司全体物探工作人员及项目评审专家黄启勋教授表示衷心感谢。

[1]郝天珧,江为为.综合地球物理方法在山东百里店地区找寻隐伏金矿中的应用[J].地球物理学报,1998,41(S1):404-413.

[2]于昌明.CSAMT方法在寻找隐伏金矿中的应用[J].地球物理学报,1998,41(1):133-138.

[3]彭朝晖,张家奇,肖金平.综合地球物理方法在冀东铁矿采空区勘查中的应用[J].物探与化探,2007,31(4):354-357.

[4]龚强,陶德益,詹应林,等.综合地球物理勘探在犀牛山铜钼多金属矿勘察中的应用[J].工程地球物理学报,2011,8(2):187-191.

[5]柳建新,郭振威,郭荣文,等.CSAMT和重力方法在狮子湖温泉深部地球物理勘查中的应用[J].地球物理学进展, 2009,24(5):1 868-1 873.

[6]陈长敬,黄理善,罗士新.隐伏断裂勘察中的综合地球物理方法研究[J].工程地球物理学报,2011,8(3):348-353.

[7]张兆芳,李婧,刘海军,等.煤田多层采空复杂区物探综合解释技术的应用[J].物探与化探,2012,36(S1):141-145.

[8]何进,张亚峰,韦建江.煤矿采空区综合地球物理方法探测[J].物探与化探,2012,36(S1):96-101.

[9]何俊飞.可控源音频大地电磁法在凡口铅锌矿中的应用[J].工程地球物理学报,2013,10(6):763-770.

[10]陆桂福,米宏泽,刘瑞德,等.综合物探在斑岩型银钼多金属矿勘查中的应用[J].物探与化探,2014,38(4):835-839.

[11]黄理善,敬荣中,曾晖,等.高精度磁测在某钨锡矿区的应用[J].矿产与地质,2009,23(3):277-281.

[12]何继善.可控源音频大地电磁法[M].长沙:中南工业大学出版社,1990.

[13]石昆法.可控源音频大地电磁法理论与应用[M].北京:科学出版社,1999.

[14]朴化荣.电磁测深法原理[M].北京:地质出版社,1990.

The Application of Integrated Geophysical Methods to Tungsten Tin Mine Prospecting in Zhongshan Shanhui

Huang Lishan，Jing Rongzhong，Zeng Hui，Wang Jianchao，Zeng Gaofu，Pei Chao，Cao Jun

(China Nonferrous Metal (GuiLin) Geology And Mining Co.Ltd., Guilin Guangxi 541004, China)

TosolvetheproblemofcoraltungstentinoredeepprospectinginZhongshan,Guangxiandexpandtheminingresourcesintheprospectingproject,theworkofgravity,high-precisionmagneticsurveyandcontrolledsourceaudio-frequencymagnetotelluric(CSAMT)havebeenadoptedinthemainminingareainChangyinghill,thenintegratedgeophysicalprospectingmodeloftungstentinorebedissetupinthisregion.Themineralizedalterationzoneisdelineated,thedistributionanddeepeningoftheoreandore-controllingfaultedstructurebeltispredicted,andscopeanddepthfordeepgranitedistributionarealsopredicted.Geophysicalworkresultsshowedthemaindeepminingarea,northeastandsouthwestdirectioninChangyinghillstillhavehugeprospectingspace.

coraltungstentinore;integratedgeophysicalmethods;gravity;high-precisionmagneticmeasurement;controlledsourceaudiomagnetotelluric(CSAMT)

1672—7940(2016)03—0374—08

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.022

全国危机矿山接替资源勘查新开项目(编号：200745061)

黄理善(1985-)，男，硕士，主要从事金属矿山地球物理方法的应用与研究工作。E-mail：627006527@qq.com

P631

A

2015-12-09