内蒙古巴嘎巴彦银铅锌多金属矿区物化探勘查效果

王见荥, 李晨晶, 张仲猛, 张 悦, 王 楠, 孙婷军

(1.河北省地球物理勘查院(河北省浅层地热能研究中心),河北 廊坊 065000;2.内蒙古自治区矿产实验研究所,内蒙古 呼和浩特 010000)

0 引言

自20世纪60年代开始,内蒙古自治区锡林郭勒盟正镶白旗开展了大面积小比例尺的地质工作,其后中、大比例尺矿产勘查及科研工作相继开展,取得了较大的找矿成果[1-4]。区域矿产以铅锌矿为主,主要有都比铅锌矿、红光牧场铅锌矿、三面井银铅锌矿、东胡银铅锌矿、毕山银铅矿、查敖包银铅锌矿、昌图锡力锰银铅锌矿等。前人大量研究表明,区域岩浆活动以燕山中晚期的多期次、多旋回为主,成矿条件受岩浆和构造控制,一级成矿要素主要为岩浆型和火山型,二级容矿围岩要素以矽卡岩型、斑岩型、围岩脉型和火山岩型为主[5-7]。热液侵染型多金属矿床有较明显的激电异常特征,故激电测量方法被广泛应用于热液型多金属矿勘探中[8-10],但其无法划分覆盖层以下的地质构造情况及元素浓度分级等,而高精度磁测可有效地划分地层、圈定构造[11-12],化探测量可准确地划分近地表各元素浓度及富集情况。因此,这样的物化探综合方法在寻找隐伏多金属矿的实践中得到应用[13-15]。本文基于正镶白旗巴嘎巴彦银铅锌多金属矿成矿条件,运用物化探综合方法对异常进行圈定,从而定位成矿有利地段,初步建立物化探综合找矿模式,为本地区下一步找矿工作提供理论依据。

1 地质概况

区域大地构造位于华北板块(Ⅰ级)华北板块北部大陆边缘(Ⅱ级)镶黄旗—赤峰火山型被动陆缘(Ⅲ级)镶黄旗-赤峰晚古生代增生陆缘(Ⅳ级)。研究区位于镶黄旗-赤峰晚古生代增生陆缘,多伦复式背斜的南西翼,构造活动强烈,断裂及岩浆活动频繁,形成了以NE向为主,NWW、近EW向为辅的总体构造格局[16-17]。

研究区受第四系浅层覆盖,局部基岩出露,出露面积约0.63 km2,主要地层为上侏罗统玛尼吐组(J3mn)、白音高老组(J3b)及第四系全新统(Qhal+pl)。上侏罗统玛尼吐组为研究区主要地层,分布于研究区中部,为一套中酸性火山岩,岩性主要为英安岩、英安质岩屑晶屑凝灰岩、含火山角砾英安质熔结凝灰岩和英安质火山角砾岩,受燕山晚期白垩纪花岗斑岩侵入,接触带铁锰矿化发育。该岩组地表可见大小不一的铁帽,经取样化验,矿石中矿物成分以闪锌矿、方铅矿及黄铁矿为主,上述矿物在氧化条件下,易于分解,形成褐铁矿化的铁帽,是研究区重要地质找矿标志[18]。

研究区内侵入岩较为发育,以燕山中晚期中酸性岩为主,多受NE和NNW向断裂控制,呈不规则小岩珠产出,主要侵入岩有石英闪长玢岩(J3δομ)、石英二长斑岩(J3ηοπ)、花岗斑岩(Kγπ)、斑状花岗岩(Kπγ)、中细粒花岗岩(Kγ)。区内脉岩以酸性、中性为主(石英正长斑岩脉、闪长玢岩脉,石英脉、萤石脉),主要侵入于侏罗系和白垩系岩体中,受区域断裂构造控制,走向为NE、NNW向(图1)。

图1 研究区地质简图

区域成矿规律研究结果显示,主要矿种有金、银、铜、铅、锌、钨、钼,以银铅锌等中低温矿产为主,矿体多赋存于近EW向压扭性断裂构造中。研究区内铁锰矿化、碳酸盐化、绿帘石化等蚀变,产于白垩纪花岗斑岩与上侏罗统玛尼吐组英安岩压扭性接触带附近,接触面较为平直,是研究区寻找银铅锌的有利依据。

2 地球化学异常特征

研究区各样品分析的元素为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Nb、U、Ab、Sb、Bi、Hg、Cd,其中利用等离子体质谱法(ICP-MS)测定 Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Nb、U、Sb、Bi、Cd,氢化物发生原子荧光法(HG-AFS)测定As、Hg,泡塑吸附-石墨炉无火焰原子吸收法(P-GFAAS)测定Au。各元素的检出限、报出率、标准物质合格率、重复样合格率等各项均达到优秀级要求。

研究区主要的化探异常为1∶5万土壤测量圈定的AP02乙1类异常,为北西走向近椭圆状,面积约0.67 km2,处于M8航磁异常边部。在1∶5万土壤测量成果基础上,部署了1∶1万100 m×40 m网度测线NE15°的土壤化学测量工作。据土壤测量结果,结合元素异常下限、元素组合特征及所处地质背景,将 AP02乙1类异常分解为2AP1、2AP2两处子异常,两处子异常均沿NW向呈宽带状分布。

主要化探异常2AP1,面积0.22 km2,位于研究区中部,组成元素以Ag、Pb、Zn为主,Au、Cu、As、Sb、Cd为辅,元素套合好,具有明显的浓集中心,其形态近似长椭圆形,长轴方向为NWW向(图2)。Ag元素异常面积0.056 km2,具四级浓度分带,极大值为7.14×10-6;Pb元素具三级浓度分带,极大值为1060×10-6,异常面积0.092 km2;Zn元素具二级浓度分带,极大值414×10-6,异常面积0.12 km2。异常位于上侏罗统玛尼吐组英安岩与白垩纪花岗斑岩岩体接触带处,两者呈压扭性逆断层接触,产状12°∠78°,为银铅锌中低温热液成矿元素的有利地段。2AP2组合异常仅Ag元素为二级浓度分带,且范围较小,各元素浓集中心套合较差。

图2 AP1化探异常剖析图

3 地球物理异常特征

3.1 岩石物性特征

根据岩(矿)石物性参数统计,研究区中生界上侏罗统玛尼吐组含火山角砾英安质熔结凝灰岩、英安质岩屑晶屑凝灰岩磁性较高,极化率低,电阻率中高。而侵入岩黑色蚀变岩(矿体)磁性较低,磁化率几何均值为780.3×10-64πSI,极化率高,几何均值为3.2%,电阻率几何均值为1296 Ω·m,表现为低磁、中低阻、高极化率特征。可见,矿(化)体与围岩存在明显的磁性、电性差异,具备开展高精度磁测和激电中梯方法勘查多金属矿(化)体的地球物理前提[19-20]。

3.2 磁异常特征

为进一步查清研究区覆盖层以下地质情况,开展了1∶1万高精度磁法测量工作。为消除斜磁化的影响,对实测总磁场值进行了化极处理,平面形态上研究区主要由北部强磁场区(Ⅰ区)、中西部中等磁场区(Ⅱ区)和东南部磁背景区(Ⅲ区)组成(图3)。区内局部高磁异常主要有C1、C2、C3、C4,其中C1异常对应航磁异常M8异常。

图3 研究区ΔT异常图

向上延拓可以压制浅部干扰,反映出不同深度磁性体的平面特征,而垂向导数可以削减背景场影响,突出浅源异常的边界特征[21-22]。C1磁异常由两个单体磁异常组成,近等轴状,南侧梯度大于北侧,反映磁性体略北倾,随着延拓高度的增加,两个单体异常合并为一,且磁异常中心略向北东偏移,与花岗斑岩侵入岩体位置重合,结合物性标本,该磁异常为玛尼吐组火山岩引起。C2异常位于工作区东北部,形态近葫芦状,异常等值线相对稀疏,由两单体异常组成,向上延拓100 m两个单体异常依然可见,上延200 m时两个单体异常均不存在,说明两个单体异常为不同磁源异常,且埋深较浅,可能受断裂分割所致,推断为隐伏小岩体引起。C3异常位于工作区中部,近等轴状,与玛尼吐组含火山角砾英安质岩屑晶屑凝灰岩出露区基本吻合,异常等值线较密,幅值变化较大,线性特征明显,多个正负单体异常伴生组成,正磁异常多呈条带状、枕状,负磁异常近环状排列,ΔT化极垂向二阶导数平面图显示异常区圈出3个环形子异常,均以负磁异常为中心,正磁异常环绕其分布,推测为埋藏较浅的环形火山机构引起。C4异常位于工作区南部,为近等轴状环形异常,异常等值线相对稀疏,为岩性异常。

根据化极磁异常梯度带、串珠状、带状异常的分布特征,结合垂向二阶导数共推测出14条断裂。其中FC2断裂与Ⅰ号铁锰矿化带位置吻合,位于白垩纪花岗斑岩与上侏罗统玛尼吐组英安岩压扭性接触带处。

3.3 激电异常特征

研究区目标矿(化)体与围岩有明显的电性差异,根据1∶1万激电平面图共圈出6处激电异常,编号为DJ1～DJ6,以DJ1和DJ5两处异常为重点(图4)。

图4 研究区视充电率等值线平面图

DJ1分布在研究区南部,长轴方向近东西,高值异常长约200 m,宽约120 m,视充电率值在9～10 ms之间,具弱充电相对高阻特征;西部亦存在EW向长轴状异常,规模、强度均较小,同样表现为弱充电低阻特征,两者形成线性分布,首尾相连。DJ1异常区属浅覆盖区,零星出露晚侏罗世石英闪长玢岩,处于FC13断裂带之上。经钻孔取样,见厚层银、铅、锌氧化矿体,激电特征表现为中低充电率高电阻率。

DJ5激电异常分布于C1磁异常南侧梯度带上,呈NWW向带状展布,长约900 m,宽约300 m;异常区视充电率等值线密集,异常曲线梯度南侧较北侧陡,反映极化体北倾且倾角较陡,具两个浓集中心,呈“鞍状”分布,其中心部位具弧形特征,为NWW向、NW向高充电异常叠加部位,视充电率值在8～21.9 ms之间,为本区最突出异常。高充电异常位于高阻异常北侧梯度带,对应的视电阻率多在100～1000 Ω·m之间,最高达2230.7 Ω·m,近EW向长椭圆形分布,表现为高充电低阻特征。地表出露玛尼吐组英安岩、白垩纪花岗斑岩,两者为压扭性逆断层接触,接触带发育NWW向Ⅰ号铁锰矿化带,其北西侧内接触带具分枝现象。

4 反演解释与找矿效果

研究区主要化探异常2AP1与激电异常DJ5形态吻合,FC2推断断裂位于高磁异常C1向C3过渡缓冲带处,延NW向从AP1和DJ5异常中心穿过,FC2断裂与地质实测压扭性断裂F1(产状12°∠78°)吻合。P5剖面为研究区AP1综合异常的主要查证剖面,剖面的127、128两点Au、Ag、Pb、Zn、Sb、Cd、As元素均出现高值(图5),w(Ag)>20×10-6,w(Pb)>3000×10-6,w(Zn)=892×10-6。对实测激电测深数据进行初步处理后,利用 Res2dinv 软件进行二维反演,反演断面显示,剖面128点浅地表(0～30 m)视极化率较高(ηs=6.5%),深部较低;而点号120～130测段80 m以下视电阻率出现相对中高阻异常,数值在350～450 Ω·m范围内,产状近直立,与视极化率梯级带对应,表现为低极化相对中高阻异常,为F1断裂反映。

图5 研究区地物化异常剖析图

经ZK1、ZK2两钻孔取样,深部均见银、铅、锌矿化体,矿体真厚度0.88～4.57 m,平均厚度2.72 m。w(Ag)为(3.99～325)×10-6,平均81.61×10-6;w(Pb)为0.21%～1.46%,平均0.655%;w(Zn)为0.10%～0.15%。按工程数量对等的原则对钻孔进行加权平均计算,矿体真厚度为3.61 m,Ag、Pb平均品位分别为76.43×10-6、0.715%。矿化类型为块状、网脉状、角砾状,矿石类型为氧化银铅矿石,以银铅为主,局部伴生锌、金的矿体。深部氧化银铅矿体表现为高阻低极化,而地表及近地表的伴有黄铁矿化的铁锰矿化体表现为低阻高极化,可见激电测深反映断面与钻孔查证结果基本吻合。

5 结论

(1) 2AP1化探异常与DJ1、DJ5激电异常,主要受上侏罗统玛尼吐组英安岩与白垩纪花岗斑岩岩体接触带—压扭性逆断层控制。银铅锌矿化体受燕山晚期岩浆热液控制,多以脉状充填于压扭性裂隙中,研究区一级成矿类型主要为岩浆型,二级容矿类型主要为斑岩型、围岩脉型。

(2) 根据磁异常推测的线型、环形构造,结合区域及研究区地质特征,对侏罗系陆相中酸性火山碎屑岩及NE向主构造派生的NWW向、近EW向次级控矿构造有了进一步认识。

(3) Ⅰ号银铅锌矿化体浅地表伴有黄铁矿化表现为低阻高极化,而深部氧化矿体表现为高阻低极化,激电测深反演结果与矿化体赋存特征相吻合,为研究区钻孔布设提供了有利的依据。

(4) 综合物化探方法在研究区取得了较好的找矿效果,期望该找矿模式能够为该区进行下一步找矿工作指明方向,为邻区寻找类似矿床起到一定的借鉴作用。