物化探综合信息找矿方法在萤石矿找矿中的应用

栗克坤, 陈新立, 商朋强, 于雪良, 韩志坤, 魏凡超, 刘增政

(1.中化地质矿山总局河南地质局，郑州 450011； 2.中化地质矿山总局化工地质调查总院，北京 100013)

0 引言

萤石被广泛应用于氟化工、冶金、炼铝、玻璃、陶瓷及水泥工业[1-3],是现代工业部门重要的非金属矿产资源。目前，萤石矿勘查找矿工作逐渐向隐伏矿和深部矿转移，研究隐伏—半隐伏萤石矿找矿方法尤为重要。闽北地区是我国萤石矿主要分布区之一，以往找矿工作多限于地表就矿找矿，对隐伏—半隐伏萤石矿的勘查和研究较少[2-7]。由于物探、化探等方法探测的异常存在多解性[8-9]，隐伏—半隐伏萤石矿找矿效果不理想，采用有效的地物化组合方法寻找隐伏—半隐伏萤石矿是萤石矿勘查的趋势[10-11]。本文应用化探(1∶5万水系沉积物测量和1∶1万地化剖面测量)和物探(高精度磁法测量、视电阻率联合剖面测量和高密度电阻率法测量)等综合信息找矿方法，在福建光泽地区开展萤石矿资源调查，总结寻找隐伏—半隐伏萤石矿的地物化技术方法组合特征，为该区开展下一步隐伏—半隐伏萤石矿找矿工作提供参考。

1 构造地质背景

研究区位于欧亚大陆板块东南缘，濒临太平洋板块。区域大地构造单元(图1)属武夷—云开—台湾造山系(Ⅴ)、华夏陆块(Ⅴ-3)、武夷古弧盆系(Ⅴ-3-1)、光泽—泰宁古弧间盆地(Ⅴ-3-1-2)、司前—光泽燕山期构造岩浆岩带。

V-3-1.武夷古弧盆系； V-3-2.南平—宁化裂谷； V-3-3.桃溪古弧后盆地； V-4-1.闽东沿海岩浆弧； V-7-1.松溪—尤溪蛇绿混杂岩带； V-3-1-1.建宁古弧后盆地； V-3-1-2.光泽—泰宁古弧间盆地； V-3-1-3.浦城—顺昌古弧后盆地

图1 研究区大地构造位置简图[12]

Fig.1Tectonicslocationofthestudyarea

2 矿床地质

2.1 地层

研究区出露的地层(图2)有新元古界下峰组(Pt3x)、中生界上侏罗统长林组(J3c)、下白垩统下渡组二段(K1xd2)和新生界全新统(Qh)。新元古界下峰组为一套区域变质岩系，上侏罗统长林组为火山沉积岩，下白垩统下渡组二段为火山碎屑岩。

1.新元古界下峰组； 2.上侏罗统长林组； 3.下白垩统下渡组； 4.下三叠统焦坑组； 5.志留纪二云正长岩； 6.早侏罗世正长花岗岩； 7.晚侏罗世正长花岗岩； 8.早白垩世花岗闪长岩； 9.花岗斑岩； 10.似斑(少斑)正长花岗岩； 11.地质界线； 12.角度不整合界线； 13.压扭性断层； 14.实测性质不明断层； 15.推测断层； 16.萤石矿(床)点； 17.地物化综合剖面(勘探线剖面)及编号； 18.Ⅰ号萤石矿预测区

图2 研究区地质矿产简图

Fig.2Geologicalmineralssketchofthestudyarea

2.2 构造

研究区断裂发育，以NE向和NNE向断裂为主，是萤石矿的主要控矿构造[13-15]。该区已发现的萤石矿床基本分布于燕山期花岗岩与围岩内外接触带，以及NE向和NNE向断裂破碎带内[16]。

2.3 岩浆岩

研究区主要发育加里东期和燕山期岩浆岩。加里东期岩浆岩为志留纪二云正长花岗岩和二长花岗岩，呈岩基、岩株、岩瘤分布。燕山期岩浆活动强烈，受NE向断裂控制，呈岩基分布，主要为早侏罗世黑云母正长花岗岩和晚侏罗世正长花岗岩，构成司前—光泽燕山期构造-岩浆岩带的主体，与区内萤石矿关系密切。

2.4 矿产

研究区位于浙中—武夷隆起萤石成矿带闽西北萤石矿成矿亚带北部[17]，分布大坑、梅溪、关上、金垄坡、测家山、罗家坑、马尾石、仙人峰和夫人村等萤石矿床(点)20多个，其中大型矿床(点)1个，中型矿床(点)2个。萤石矿床为受断裂控制的中低温热液充填型萤石矿床，矿体呈脉状和透镜状赋存于NE向、近SN向断裂破碎带中，矿体产状与断裂产状一致，倾角为50°～80°。矿体主要为块状、角砾状、条带状和网脉状； 矿石类型主要为石英-萤石型和萤石-石英型，其次为萤石型； 主要矿物为萤石、石英和玉髓，其次为长石和绢云母。围岩主要为花岗岩，其次为新元古界下峰组黑云母斜长变粒岩。围岩蚀变以硅化和绢云母化为主。

3 化探异常特征

3.1 水系沉积物地球化学异常

在前人圈定的1∶20万水系沉积物地球化学测量F异常集中分布区和成矿有利部位[18-19]，开展了1∶5万水系沉积物地球化学测量工作，测区面积为500 km2，共采集样品2 437件，平均点密度为4.87点/ km2。采样介质主要为细砂，少量为淤泥，加工后取-60目的物质作为送检样品。

研究区共圈出9个元素综合异常(图3)，其中6个综合异常源内(HS-29，HS-31，HS-34，HS-40，HS-41，HS-49)发现呈一定规模的萤石矿床(点)； HS-20综合异常源内发现轻微萤石矿化； HS-15综合异常区有萤石矿控矿断裂通过，地表可见硅化蚀变带； HS-22综合异常区地表可见小规模硅化破碎蚀变带。

1.断裂； 2.中型萤石矿床； 3.小型萤石矿床； 4.萤石矿点； 5.萤石矿化点； 6.1∶5万水系沉积物测量综合异常及编号； 7.Ⅰ号萤石矿预测区； 8.地物化综合剖面(勘探线剖面)及编号

图3 研究区1∶5万水系沉积物综合异常分布图

Fig.3Integratedanomalydistributionof1∶50000riversystemsedimentsinthestudyarea

水系沉积物测量区共有18个萤石矿床(点)，其中13个矿床(点)位于含F综合异常源内，3个萤石矿点因位于三级水系边部而无法采取样品，2个规模较小的萤石矿点没有异常显示。此外，同时含F、Ca的综合异常区一般预示有一定规模的萤石矿床(点)，只含F的综合异常区一般预示可能有萤石矿床(点)。

3.2 1∶1万地化(土壤)剖面异常

在水系沉积物地球化学测量结果的基础上，检查水系沉积物综合异常，选择第四系覆盖较好、地表零星可见硅质角砾岩且已有地质资料显示有区域性控矿断裂通过的I号萤石矿预测区(位于3级水系边部，无法采取水系沉积物样品，未圈出水系沉积物异常)开展1∶1万地化(土壤)综合剖面测量，采样点距40 m，样品均采自距地表30～50 cm的B层或C层。样品加工后取-4～+20目的物质作为送检样品。检验结果显示，水系沉积物F、Ca异常具有较好的再现性，新圈出的1∶1万土壤F、Ca等元素综合异常与已知萤石矿床(点)和控矿断裂具有较好的吻合性，尤其F异常对研究区萤石矿床(点)指示最好。

在I号萤石矿预测区圈出了AS-4(F-Ca-Mo-Be)综合异常，呈条带状向北东方向延伸，与区域含矿断裂延伸方向一致，长约2.06 km，宽约0.50 km，面积约0.933 km2(图4)。该综合异常以F异常和Ca异常为主，伴生Mo异常和Be异常，由2个F异常、1个Ca异常、2个Mo异常和2个Be异常组成，其中F异常和Ca异常规模较大、强度较高，Mo异常和Be异常规模较小、强度较低。各元素异常范围、形态和浓集中心完全吻合。F异常和Ca异常强度高，具有内、中、外3个带，F异常峰值高达34 400×10-6。

图4 I号萤石矿预测区AS-4(F-Ca-Mo-Be)综合异常图

Fig.4IntegratedanomalymapofAS-4(F-Ca-Mo-Be)inNo.1fluoriteoreprospectivearea

4 物探异常特征

4.1 物性

4.1.1 磁性

研究区萤石矿围岩主要为花岗岩。物性测量结果显示，相对于花岗岩，萤石矿石和硅化破碎带磁性较低，磁性差异明显，为开展高精度磁法测量提供了地球物理前提。

4.1.2 电性

物性测量结果显示，随着萤石含量增加，研究区萤石矿石电阻率增大，表现为萤石矿石>花岗岩>硅化破碎带，萤石矿石电阻率和花岗岩电阻率接近，硅化破碎带电阻率远低于花岗岩电阻率。

研究区萤石矿主要赋存在断裂膨大部位，硅化破碎带厚度远大于萤石矿体厚度。硅化破碎带与围岩电性差异明显，为开展视电阻率联合剖面测量和高密度电阻率法测量提供了地球物理前提。

4.2 高精度磁法测量异常

高精度磁法测量采用WCZ-1型质子磁力仪，观测参数为总场，测量精度约1 nT，分辨率0.1 nT，按100 m×40 m网格或200 m×40 m网格进行测网布置，每一测点观测总场。

各测点磁异常值ΔT计算公式为

ΔT=T测+T日+T正+T高-T基

，

(1)

式中：T测为测点观测值，nT；T日为日变改正值，nT；T正为正常梯度改正值，nT；T高为高度改正值，nT；T基为总基点磁场值，nT。

针对I号萤石矿预测区AS-4(F-Ca-Mo-Be)综合异常布置了19条高精度磁法测量剖面。在AS-4(F-Ca-Mo-Be)综合异常发育部位圈出了NE向低磁异常带，与地表散落的硅质角砾岩具有较好的吻合性，推测该区存在NE向断裂带(图5)。

1.剖面及编号； 2.实测断层及编号； 3.推测断层； 4.萤石矿(化)点

图5 I号萤石矿预测区高精度磁法测量异常平面图

Fig.5HighprecisionmagneticanomalyprofileinNo.1fluoriteoreprospectivearea

4.3 电阻率法测量异常特征

4.3.1 视电阻率联合剖面法测量异常

视电阻率联合剖面以重庆奔腾WDJD-4直流激电仪为测控主机，供电电瓶为3 个144 V电池箱，测量导线为铜芯导线，测量电极采用直径12 mm×280 mm的铜电极。仪器性能稳定可靠，分别以测量点距MN=20 m、OA=OB=250 m和测量点距MN=10 m、OA=OB=100 m装置参数进行测量，无穷远处基本位于剖面中垂线，距离剖面2 600 m以上。

在I号萤石矿预测区低磁异常带上分别以上述2种装置参数布置9条视电阻率联合剖面。2种装置参数视电阻率ρa、ρb正交点(低阻异常)均显示明显(图6(b))，各剖面正交点连线与高精度磁法测量显示的断裂带基本吻合，正交点连线相对断裂带偏西约50 m，推测断裂带倾向北西(图7)。

其他预测区分别以测量点距MN=20 m、OA=OB=250 m和测量点距MN=10 m、OA=OB=100 m装置参数进行测量。结果显示，测量点距MN=10 m、OA=OB=100 m装置参数对预测区控矿断裂具有较好的指示，测量点距MN=20 m、OA=OB=250 m装置参数对规模较大的控矿断裂(厚度>10 m)具有较好的指示，对规模较小的控矿断裂指示不明显。I号预测区低磁异常带9条视电阻率联合剖面显示，2种装置参数视电阻率ρa、ρb正交点(低阻异常)均显示明显，推测断裂厚度>10 m。

(a)MN=20 m,OA=OB=250 m装置参数 (b)MN=10 m,OA=OB=100 m装置参数

图6 LDH4视电阻率联合剖面测量曲线图

Fig.6CurvegraphsofapparentresistivitycombinedprofilesmeasurementofLDH4

1.视电阻率(A极供电)； 2.视电阻率(B极供电)； 3.ρa、ρb正交点； 4.正交点连线； 5.探槽及编号； 6.钻孔及编号； 7.实测断层； 8.硅质角砾岩带； 9.萤石矿体; 10.剖面及编号

图7 I号萤石矿预测区视电阻率联合剖面测量平面图

Fig.7PlanegraphofapparentresistivitycombinedprofilesmeasurementinNo.1fluriteoreprospectivearea

4.3.2 高密度电阻率法测量异常

高密度电阻率法测量采用二极、三极和温纳装置，对比高密度电阻率法测量的有效性。I号萤石矿预测区LD4和LD5高密度电阻率法测量结果均显示视电阻率联合剖面测量ρa、ρb正交点处存在明显的高低阻界面(倾向约310°，倾角约60°，倾向延伸约130 m)，推测该断裂带倾向约310°，倾角约60°，倾向延伸>130 m。此外，物性测量结果显示，硅化破碎带、硅质角砾岩带电阻率远低于花岗岩，区内萤石矿主要赋存在硅化破碎带膨大部位。钻孔验证发现，控矿断裂及萤石矿体(控制斜深113 m)产状与高密度电阻率法测量剖面的高低阻界面产状基本一致(图8)。

(a) 高密度视电阻率法测量剖面 (b) 勘探线剖面

图8 LDH4高密度视电阻率法测量及勘探线剖面

Fig.8HighdesityresistivitymeasurementandexplorationlineprofilesofLDH4

5 地表检查和钻探验证

综合分析I号萤石矿预测区地物化特征，在预测区开展地表填图，在有利成矿地带施工了4条探槽，2个钻孔进行深部验证。结果显示，控矿断裂破碎带走向为北东向42°，倾向北西，倾角为55°～60°，地表走向延伸约1.2 km，两端被第四系覆盖，垂向上，萤石矿体与F、Ca土壤异常浓集中心吻合。断裂破碎带地表厚10～18.75 m，深部厚度>31.36 m，萤石矿化厚度达29.38 m，主要为硅质角砾岩、碎裂岩和碎粉岩，萤石矿化构造蚀变带深部规模较大(图9)。矿体分布位置与化探异常吻合，矿体形态与物探推断结果一致。

图9 Ⅰ号萤石矿预测区LDH4号勘探线剖面

Fig.9ProfileofexploratorylineLDH4inNo.1fluoriteoreprospectivearea

在I号萤石矿预测区圈出萤石矿体2条、萤石矿化体6条，矿体呈脉状分布于硅化破碎带中，产状与控矿断裂产状一致。矿体延长约350 m，走向为北东向43°，倾向NW，倾角57°。矿体总厚度4.13 m。矿石品位(CaF2)为30.68%～47.57%，平均品位(CaF2)为 40.16%。

矿石呈浅绿色、浅紫红色，少量为紫色。矿石结构为它形-半自形粒状结构和碎裂结构，次为自形结构和碎斑胶结结构； 矿石构造主要为角砾状和网脉状构造，次为块状构造，少量蜂窝状、晶簇状、葡萄状和瘤状构造； 矿石类型有石英-萤石型和萤石-石英型，局部见少量萤石型。

围岩蚀变主要为硅化和绢云母化，次为绿泥石化和高岭土化，其中硅化、绢云母化与萤石矿成矿关系最密切，硅化、绢云母化强度越高、规模越大，萤石矿化强度越高，矿体规模及矿石质量越好。

6 结论

(1)1∶5万水系沉积物地球化学测量、1∶1万地化(土壤)剖面测量圈出的F、Ca等综合异常信息对寻找萤石矿床(点)具有较好的指示，可协助筛选、确定萤石矿找矿目标区。物化探综合找矿方法可协助确定控矿构造的深部延伸情况，适合用于闽北地区隐伏—半隐伏萤石矿的调查评价工作。

(2)通过地物化综合信息找矿方法，在福建光泽地区I号萤石矿预测区新发现萤石矿床1处。在地球化学测量筛选出的萤石矿找矿目标区，物探方法可用于判别是否存在断裂、断裂规模及形态。