物探和钻探在矿产勘查中的应用分析

王 超

（江苏省地质矿产局第六地质大队，江苏 连云港 222000）

我队在连云港市临洪口—泗洪“海州式”沉积变质成矿带上，先后发现了锦屏、新浦、陶湾、滥洪等六个中型矿床，累计矿石资源量亿吨以上，潜在矿石资源量尚有2亿余吨。为扩大资源储备，提供资源保障，促进经济发展，近年来我队在滥洪以南地区开展了沭阳县华冲-龙庙地区资源评价、沭阳县陇集-刘集地区调查、宿迁市洋河-仰化地区调查、沭阳县东园地区普查等工作。作为“海州式”矿床的赋存层位，锦屏组埋深一般较大，因此首先采用重力测量、磁法测量、电阻率测深、可控源音频大地电磁测深测量等物探方法圈定锦屏组范围以及矿体（或与矿体密切相关的大理岩）可能的赋存位置，然后通过钻探手段查找矿体。

1 地质背景

研究区位于扬子地台与华北地台碰撞带上，为秦岭—大别造山褶皱带的东延部分，郯庐断裂带东侧，海（州）—泗（阳）断裂西侧。研究区大地构造位置见图1。

图1 研究区大地构造位置图

研究区基底地层为元古代东海群和海州群变质岩系，在断陷盆地中多有中生代白垩系和新生代新近系和古近系分布，第四系覆盖广泛。地层由老至新为：古元古代东海群，岩性主要为黑云斜长变粒岩、白云变粒岩等，经混合岩化可形成混合岩化黑云斜长变粒岩、混合片麻岩等。中新元古代海州群锦屏组，是矿体的赋存层位，呈北东—南西向弧形展布，地层整体倾向南东，仅在锦屏山一带有零星出露，自下而上可划分三个岩性段：第一岩性段，为锦屏组的下部含矿段，主要由细粒磷灰岩、白云石（质）大理岩、斜长绿泥云母片岩等组成；第二岩性段主要由眼球状混合片麻岩等组成；第三岩性段为锦屏组上部含矿段，主要由大理岩、细粒磷灰岩、斜长绿泥云母片岩等组成。中新元古代海州群云台组岩性为白云斜长片麻岩、白云斜长变粒岩、二长变粒岩等。中生代白垩纪王氏组岩性为灰紫、紫红等杂色砂岩和砂砾岩。新生代新近纪宿迁组以灰白色粘结砂层为主。新生代第四系为粘土、中细砂等。

研究区断裂构造比较发育，主要有三组方向的断裂。北东向断裂生成较早，主要有邵—桑断裂；北北东向断裂晚于北东向断裂，有郯—庐断裂和海—泗断裂；北西向断裂推测有徐—高断裂、芝麻坊—高苴断裂和南武断裂。区内由北向南主要有龙苴、沭阳、屠园等凹陷盆地，其中沭阳盆地面积最大，约2500km2，它位于沭阳县城西部，总体呈北东向分布。

岩浆活动在区域上不强烈，岩浆岩在东北部地区分布较多，有元古代侵入的基性岩、超基性岩及其变质的蛇纹岩；中生代燕山晚期二长花岗岩和新生代喜马拉雅期玄武岩。东部地区，岩浆岩分布零星，仅见有规模不大的玄武岩体。在锦屏组中夹有基性火山沉积变质岩，并偶见有基性岩脉穿插。在云台组中原岩为中—基性火山岩和酸性火山碎屑沉积岩。

2 物探应用分析

以往研究区内开展的1:200000重力、1:50000航磁测量等工作，推测了锦屏组的分布范围，提出了一些成矿有利地段。近年来开展的重磁电工作圈定了异常，推测了矿体的赋存位置。

2.1 以往物探成果

2.1.1 岩（矿）石物性特征

根据收集的资料，以往区内物性特征如下：

密度特征（表1）：区内主要有两个密度界面：宏观的界面为第四系或中新生界与下覆元古界变质岩间界面（密度差0.6～0.8×103kg/m3、0.3～0.5×103kg/m3）；微观的界面当锦屏组厚度较大，且埋深相对较浅时，它与顶、底板海州群云台组及东海群朐山组有0.08～0.16×103kg/m3的密度差，锦屏组（含矿层）为一相对高密度层，可通过精细解释加以判别。上述宏观界面则是形成重力高、低异常即“隆”“凹”构造格架的主要原因。

表1 岩（矿）石密度参数统计表

磁性特征：就磁性而言，锦屏组为无—微磁，相对顶底板之上、下的云台组和朐山组不同程度的磁性层，对识别锦屏组是有利的。

电性特征：区内中、新生界与元古界之间有着非常明显的电阻率差异。中、新生界电阻率较低，为几十Ω·m；变质基底是本区的高阻标志层，电阻率大于200Ω·m。

2.1.2 锦屏组地球物理特征

锦屏组分布在正磁场向负磁场过渡的零值线及略偏南的弱负值带内，局部重力高北侧梯度带及翼部扭曲次级异常或梯度带上。地质控矿规律表明，锦屏组赋存于韧性逆推覆体前缘的高起隆起部位，锦屏组顶、底板有一滑移构造层，横向断层发育，在区域左行压扭（剪切）推移下，造成相互间转化扭动，产生局部重力高，伴随二翼扭曲变形，形成次级异常或变向的梯度带。地质实践证明，重力高属“正常”南倾背斜（或推覆前锋为平卧倒转背斜），而翼部牵引、拖曳（以横向断裂为转换边界），锦屏组倾滑推覆（伴随弯流变形加厚），矿体加厚，走向扭曲，是主矿体赋存有利部位。

2.2 近年物探工作情况

近年来研究区内华冲、刘集、仰化等地区开展了重力测量、磁法测量、电阻率测深、可控源音频大地电磁测深测量等物探工作。根据以往资料，锦屏组相对于朐山组和云台组密度较高并且磁性较低，可能赋含矿体的大理岩在锦屏组地层又处于密度较高的位置，并且大理岩在磁性方面表现为无磁，电性方面表现为高阻，根据这些物性特征圈定异常，推断含矿大理岩的赋存位置。现以刘集地区为例，介绍物探工作情况：

刘集地区完成9条磁测剖面、11条重力剖面和3条可控源音频大地电磁测深测量（CSAMT）剖面。磁测数据受房屋，道路，电线等干扰较大，重力数据基本不受此影响，等值线较为圆滑。将剖面重磁数据绘制面积性等值线图，划分出2个局部磁异常M-1和M-2（图2）（M-2为地面干扰引起）、1个局部重力异常G-1（图3）和5个高阻高密度体D1～D5。

图2 磁测△T异常平面等值线图

图3 布格重力等值线图

局部磁异常M-1位于工作区中部，呈北东向分布，幅值约为-50nT，该局部弱磁异常可能为弱磁或无磁地质体所引起。

G-1异常幅值约28×10-5m/s2，异常形态在0-1线与0-2线之间为北东向，在0-1线与1线之间转为近东西向。初步推断G-1异常可能与含矿地层有关，但也不排除为变质地层局部凸起的可能。

在CSAMT剖面的局部高阻（D-1异常、D-2异常）或团块状超高阻（D-3异常、D-4异常、D-5异常）为大理岩等的反应，属成矿有利地段。

图4 0号剖面视电阻率反演断面图

3 钻探应用分析

近年开展的钻探工作主要是对物探圈定的异常进行钻探验证，以及在综合研究物探重磁电测量成果及钻探工作的基础上，综合研究区内锦屏组层位空间展布，布设钻孔查找追索矿体，力争构建横跨锦屏组及上下云台组、朐山组标准剖面，以利于地层对比研究，指导区内找矿工作。

3.1 异常验证和异常再解释

3.1.1 异常验证

以刘集地区为例介绍异常验证情况：对刘集地区物探工作圈定的异常，共布设2个钻孔进行验证（表2），钻孔所见岩性主要为绿色斑点状斜长片岩和斜长绿泥云母片岩，证实了含矿层位锦屏组的存在，并进行了岩性段初步划分，未见矿体。

表2 物探异常验证情况一览表

3.1.2 异常再解释

对刘集地区、仰化地区施工的钻孔进行岩心采样测定其密度（表3）。根据钻孔岩心编录结果，发现锦屏组以高密度的绿色斑点状斜长片岩为主，与前人所测物性结果对比，测得结果密度值比周边地区要高。这可能是导致本区局部重力高异常的主要原因。

表3 密度统计表

经结合最新的钻探成果再次反演表明，区内高阻异常、重力高异常是客观存在的，其是由测线下方变质基底的轻微起伏与深部的高阻高密度体共同作用引起。

3.2 构建标准剖面

滥洪矿区是在沭阳县韩山发现蓝晶石矿以后，通过地层对比，含蓝晶石矿层位属于云台组下段，推测在该区以北应有锦屏组存在。为此，在万山—滥洪布设了一条南北向浅钻剖面，在滥洪地区的戚庄发现了锦屏组含矿地层，而后由点到面开展了戚庄到华冲的普查工作，发现了戚庄、汤庄及华冲三个矿段。

矿体主要赋存于锦屏组第一、第三岩性段中，构成上、下两个含矿段，受古地理及沉积相的制约，具独特的层控特征。已发现的矿体多呈层状、似层状、透镜状，矿体走向长度50m～1500m不等，一般300～400m，倾向延深一般300m～500m，矿体厚2m～30m，矿体产状与围岩一致，倾向60°～145°，倾角25°～60°。除锦屏以外，所有的矿区矿体皆向北东倾伏，侧伏角25°～40°。含矿段岩石组合主要有磷灰岩、大理岩、碳酸盐云母片岩、斜长绿泥云母片岩、白云石英片岩、绿色斑点状斜长片岩、白云斜长片麻岩，这几种岩石相互交替出现，并有明显的沉积韵律，在倾向或走向上有相变现象。根据这些特征，采用钻探方法构建标准剖面，可用于地层对比研究，指导区内找矿工作。但是由于钻探工作量较少，未能对区内锦屏组进行逐层控制，无法准确确定地层层序和构建标准剖面。

4 结论

（1）近年来研究区开展的以物探和钻探为主要手段的矿产勘查工作，大致了解了滥洪矿区以南地区地层分布、产状、基岩埋深情况，部分控制基底地层海州群锦屏组，通过区域成矿条件综合分析研究，总结成矿要素及物探异常特征，圈定了成矿有利地段。

（2）锦屏组中绿色斑点状斜长片岩与大理岩（或矿体）均为高密度岩石，可考虑采用其他物探方法加以区分。

（3）总结多年来找矿经验，区内下一步工作可以在全面研究区域成矿条件及以往重磁测量、地质勘查的基础上，以滥洪矿区成矿模式为指导，采用钻探方法构建标准剖面，查明地层层序及其含矿性。