综合物探方法在黑山梁钪矿中的应用

谢宇飞

(甘肃省地质调查院，甘肃 兰州 730000)

勘查区属北山山系，为低山丘陵地形，海拔一般多在1500～1700m，最高1768m，最低1400m，相对高差一般小于50m，地形较平缓。

通过对黑山梁钪矿区的大比例尺地质填图、探槽揭露及钻探深部验证，鉴定结果大致确定了区内辉长杂岩体的类型为辉长岩、角闪辉长辉绿岩、斜长角闪石岩、角闪石岩、角闪辉石岩及橄辉岩六种。

依据探槽和钻探化学样分析，结合小体重样分析结果，发现角闪石岩、斜长角闪石岩、角闪辉石岩及橄辉岩中钪含量较高，品位在60-145.17×10-6之间。综合分析，含钪岩性主要为角闪石岩、角闪辉石岩，围岩为中细粒辉长岩、角闪辉长辉绿岩。

1 区域地质背景

1.1 区域地质特征

区域地层隶属塔里木—南疆地层大区，中、南天山—北山地层区，觉罗塔格—黑鹰山地层分区。区域出露地层主要为石炭纪扫子山组，第四系新近系广泛分布，少量石炭纪白山组。石炭纪扫子山组总体为南倾的成层有序单斜层，马鞍山向东到红石山一带由于韧性变形强烈，表现为成层无序。新生代地层分布广泛，主要分布于梭梭泉南、北戈壁等地及山间、山前洼地和现代干河床中。

1.2 区域构造特征

勘查区地处西伯利亚板块和哈萨克斯坦板块结合地带的红石山板块缝合带；以红石山—黑鹰山深大断裂为界，北为西伯利亚板块南缘加里东—华里西期岛弧带，南为哈萨克斯坦板块明水—狼娃山晚古生代岛弧带。黑山梁—骆驼峰断裂带，主要由逆冲断层组成，断层面多倾向南，倾角较陡约60°～70°，带内的石炭纪扫子山组发生强烈韧性变形。沿此断裂带分布的扫子山组基性火山岩发育。

勘查区内成矿条件良好，处在北西西向大断裂带中的黑山梁辉长杂岩体，在多期岩浆活动中，由于岩浆后期热液分异作用和矿物质的再聚集，形成了富含钪金属的超镁铁质岩、角闪石岩和角闪辉石岩等。

2 应用实例

2.1 地球物理特征

区内岩石磁性特征：沉积岩除了变砂岩和硅质岩外均无磁性，一般沉积岩磁化率变化范围κ=19～500×10-5SI。变质岩磁性特征由小到大为角闪片岩-石英片岩-斜长角闪石岩-蚀变辉长岩，由原岩为基性岩浆岩变质的蚀变辉长岩磁化率较大，平均值κ=3705×10-5SI。岩浆岩磁化率从小到大的顺序是：闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩-石英闪长岩-角闪石岩-橄辉岩-角闪辉长岩-角闪辉石岩-辉石岩，总体上岩浆岩从酸性到基性磁化率是逐渐变大的，其中辉石岩几何平均值κ=8297×10-5SI，可以引起较大的磁性异常[1]。

区内岩石极化率特征：沉积岩变砂岩和石英砂岩极化率比较低，极化率η=2%～4%之间。变质岩的极化率从小到大依次为斜长角闪石岩-角闪片岩-石英片岩-蚀变辉长岩，极化率η=2.2%～5%之间。岩浆岩的极化率从小到大依次为橄辉岩-辉长辉绿岩-辉长岩-角闪石岩-角闪辉长岩-辉石岩-角闪辉石岩，极化率η=2.5%～7.7%之间。

区内岩石密度特征：沉积岩变砂岩、石英砂岩和石英岩密度比较低，σ=2.65～2.72 g/cm3之间。变质岩蚀变辉长岩最高，σ=2.90～2.93g/cm3。石英片岩、石英岩密度较低，σ=2.65g/cm3。酸性岩浆岩花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长岩、花岗岩密度居中，σ=2.7～2.85g/cm3。区内基性岩浆岩辉长岩、角闪辉长岩、辉石岩、角闪辉石岩、角闪石岩、辉长辉绿岩的密度较高，σ=2.9～3.2g/cm3。

为配合异常解释，对区内不同地段露头处的各类岩（矿）石进行了系统的采集，并进行了磁化率、极化率及密度参数的测定(表1)。

表1 黑山梁物性参数表

可以看出，角闪辉石岩具高磁、高极化、高密度特性；角闪石岩磁性和极化率低于角闪辉石岩，且密度高于角闪辉石岩。与围岩有着较为明显的差异，通过多方法，多参数综合解释，确定有利成矿部位。

2.2 推断解释

为了快速圈靶区，在调查区布设1:1万高精度磁测工作。圈定主要异常C-1(图1)，呈等轴状正负伴生异常，东西宽约1.1Km、南北宽约1.2Km，异常边界与该处辉长杂岩体的范围相合，异常值范围-7880～6074nT。南部出现大面积的高幅值负异常,该区异常主要分布角闪石岩、斜长角闪石岩、角闪辉石岩、辉长岩、闪长岩等超基性、中-基性岩（脉）体。从磁异常形态、大小、正负分布特征及地质环境分析，推测该异常反映了下部存在侵入岩通道，异常也主要是由侵入岩携带的强磁性物质引起。

为了解释引起高磁异常的原因，配合地质工作，在ZP剖面布设了1:2000的高精度磁测、重力、激电中梯、激电测深工作。根据磁异常曲线圈定出C1、C2和C3三个磁异常 (图 2)。

210点～272点的高磁异常为辉长岩、辉长辉绿岩和角闪辉石岩共同引起。

C1磁异常位于241点～272点之间，异常形态不规则，最大场值与最小场值相差7000nT。C2磁异常位于205点～231点之间，异常曲线为跳跃幅度较小的齿状，磁场最大值与最小值相差2500nT。C3磁异常位于188点～205点之间，异常场值最大值与最小值相差1500nT[2]。重力曲线可以看出，整条剖面的重力场值跳跃不大，在局部重力场曲线中圈定G1重力低异常，该异常位于188点～208点之间，异常形态为一个比较规则的场值变化平缓的契形。

激电中梯测量中圈定出JD-1低阻高极化激电异常。JD-1激电异常位于剖面190点～218点之间，视极化率曲线为一个形态比较规则的波状，波峰两侧相对比较对称，视极化率最大值为6%,视电阻率最小值为500Ω·M，结合激电测深断面(ZP剖面测深断面图190-214点对应ZP剖面综合图190-214点)，DJS-1埋深不大，异常断面为一个具有三个异常中心的似椭圆形，位于AB/2=40m～350m的区域，为一个封闭的低阻高极化异常，CS-1激电测深异常判断岩体倾向为北西向(图3)。分析综合剖面图和物性标本，经过物性测定变质砂岩的磁化率最大可达到56161×10-5SI，C1异常区域的斜长角闪片岩和闪长岩为弱磁性岩石，C1磁异常是由含磁铁矿颗粒的变质砂岩所引起。

在C2和C3磁异常区域进行物性测量发现辉长岩磁化率2382×10-5SI，视极化率3.8%，且与C2位置相对应。角闪辉石岩磁化率1122×10-5SI，视极化率7.7%，且其密度比C3异常周边的角闪石岩密度低[3]。

综上所述推测C2磁异常是由辉长岩岩体所引起。C3磁异常、G1局部重力低异常和JD-1激电异常是由角闪辉石岩岩体所引起的。

3 结论

物探方法在金属矿勘查中，主要利用含矿岩体和围岩的物性差异，选择适当的物探方法综合分析，圈定矿体的位置及走向，能较好的反应矿区含矿岩体范围，在深部矿产勘探中起着重要作用。

(1)在黑山梁地区，结合了地质和化探给出的指示，在角闪辉石岩、角闪石岩中钪含量比较高，利用综合物探方法寻找该岩性达到间接找矿的目的。

(2)高精度磁测圈定的磁测异常是寻找黑山梁钪矿的重要标志，在甘肃黑山梁地区，注重高精度磁测高磁异常正负接触带的查证。

(3)通过大比例尺的高精度磁测、重力与激电、测深异常特征和翔实的物性资料，推断异常的地质因素，综合解释引起异常的原因，减少多解性，为后续工作提供依据。