物探方法CSAMT在桂北某金矿区深边部找矿预测应用

蒋 卉, 黄理善, 卢见昆, 赵 毅, 王邦民

(中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,广西 桂林 541004)

0 引言

本矿区前人的勘查地质成果为矿区的勘查工作提供了丰富的地质资料和找矿信息,对下一步工作具有重要的指导意义。但由于本区工作条件较困难,区内地质条件、控矿因素较复杂,矿区还存在以下几个主要问题:(1)对区内断层的含矿性及断层与成矿关系研究工作程度不够;(2)含矿断裂构造在深部延深及走向上延伸情况不明;(3)未进行系统的深边部找矿勘查工作及有效的找矿方法技术应用。

根据矿区复杂的地质条件及深边部找矿的目标任务,选择抗干扰能力强、探测深度大、横向分辨率高的可控源音频大地电磁法(CSAMT)为主[1]、结合已有的地质资料及找矿信息进行综合解释[2-3],取得了矿区深边部找矿突破。

1 矿区地质概况

矿区位于次级的马海短轴背斜西翼,出露主要地层为震旦系及南华系,断裂构造发育,NE向剪切构造带控制金成矿和矿体产出[4]。

地层: 区内出露的地层主要为元古界丹洲群(PtD),主要分为三门街组(Pt3s)、拱洞组(Pt3g),南华纪长安组(Nhc)、富禄组(Nhf)、黎家坡组(Nhl)和震旦系陡山沱组(Z2d)、老堡组(Z2l)。区内地层总体向北西倾,为单斜构造。

构造: 矿区的构造形迹主要为断裂,次为褶皱。由于矿区地表大部分为第四系风化土壤覆盖,因此本矿区的构造形迹主要是通过对沟谷或剥土的直接观测及对标志层(地层或矿体)的错动、地层产状的变化等方面推测得出[5-6]。

岩浆岩: 矿区内未见岩浆岩出露。

变质作用及围岩蚀变: 矿区岩石主要岩性为浅变质碎屑岩,主要为变质砂岩、变质泥岩,局部夹板岩千枚岩,岩石发生区域浅变质作用,变质程度较低,发生变质的矿物主要为泥质和长石,蚀变矿物主要为绢云母、绿泥石,少量石英重结晶;矿区金矿化体受NE向的构造和剪切带的控制,区内蚀变主要为热液作用形成的硅化,分布范较广,主要发育于断层破碎带上,呈条带状、透镜状,矿化范围与破碎带范围总体一致,矿化蚀变带的宽度5～30 m,走向延伸超过600 m,蚀变主要为硅化、黄(褐)铁矿化、毒砂化、绢云母化及绿泥石化。

通过实地地质调查,结合已有的地质资料及找矿信息综合研究:

(1)矿区主矿体(Ⅲ1)赋存于南华系富禄组和黎家坡组含砾杂砂岩中,矿体主要受主干断裂NNE向F1断裂带控制;

(2)矿石自然类型为金-黄铁矿(毒砂)蚀变砂岩型,矿床工业类型为少硫化物构造蚀变岩型矿床;(3)矿区内断裂是主要找矿标志;其次与金有关的矿化蚀变主要为硅化、黄铁矿化、毒砂化,沿破碎带伴随硅化(石英脉)、黄(褐)铁矿化、毒砂化等热液蚀变,多种蚀变叠加出现时,更有利于金的富集成矿,是区内重要的找矿标志[6-7]。

2 矿区地球物理特征及方法选择

2.1 矿区地球物理特征

物性标本测试工作选择了具有代表测区岩、矿石物性的标本进行岩石电性测定。测试方式为强迫电流法,获得岩石标本的电阻率参数。本次物探工作野外共测定电性标本55个。地球物理电性参数测定统计结果见表1。

表1 桂北某金矿区岩矿石标本电性参数统计

由表1可知:含石英角砾细砂岩(含黄铁矿化)为高阻;弱硅化砂岩(含黄铁矿化)为中阻,而炭质页岩为低阻。根据本次标本测量结果结合以往物探统计资料可知:勘查区矿化(硅化)岩石与其余岩石间电阻率相差较明显,具备开展可控源音频大地电磁测深的地球物理物性前提。

2.2 CSAMT原理及野外工作方法

2.2.1 方法基本原理

CSAMT法是通过有限长接地导线电流源向地下发送不同频率的交变电流[8],在地面一定范围内测量正交的电磁场分量,计算卡尼亚电阻率公式(1)及阻抗相位公式(2),达到探测不同埋深地质目标体的一种频率域电磁测深方法。

(1)

φEx/Hy=φEx-φHy

(2)

式中:ρ为电阻率(Ω·m);f为频率(Hz);Ex为x方向的电场强度(mV);Hy为y方向的磁场强度(nT);φEx/Ey为阻抗相位,φEx为电场相位,φHy磁场相位,单位均为mrad。

CSAMT法有标量、矢量和张量三种测量方式,测量的各个电磁场分量及坐标系见图1。

图1 CSAMT法测量的电磁场各分量及坐标系

本次工作投入的仪器为GDP-32Ⅱ多功能电磁仪(美国Zonge公司研制生产)。此次工作选择的是GGT-30大功率(30 kW)发射机,工作频率DC～8 kHz,最大输出功率30 kW,最大输出电流30 A,最高输出电压1000 V,关断时间≤125 μs,稳流精度0.1%。

2.2.2 野外工作方法及技术要求

本次野外工作采用远区旁测标量测量工作方式进行测量。观测工作由发射系统和接受系统两部分组成(图2),通过协调发射、接收完成野外观测[9]。

图2 标量CSAMT测量布置的平面示意图

本次CSAMT工作各技术参数:工作频率1～8192 Hz;供电偶极子长度AB>1000 m(AB位置根据测线位置和方位角进行布置);偶极子中心与测线中心偏差<15°;收发距R最小为8 km,最大为10.1 km;基本电流大于4 A,1024 Hz以下频率电流大于7 A。

本次探测选取地表矿化较强、构造控矿特征明显的54线和8线,分别位于矿区的南北,具有典型性。工作布置图见图3。54线剖面长600 m,点距25 m;8线剖面长1775 m,点距25 m。

图3 矿区地质及工程布置图

2.2.3 数据处理及工作质量评价

(1)数据预处理

从野外采集资料后,为提高资料的反演和解释质量,进行数据预处理:数据文件格式转换,飞点处理,静态校正[10]。

(2)工作质量评价

系统检查观测质量: 本次CSAMT测点共计97个,检查观测点数8个,为测量总数的8.2%,并在测区内大体均匀分布,达到设计要求。

全区系统观测精度: 在全区检查观测的数据中剔除明显畸变频点后,以单个物理点为单位,计算各个频点的卡尼亚电阻率或阻抗相位相对误差。本次CSAMT工作卡尼亚电阻率均方相对误差5.03%;大于200 mrad的阻抗相位均方相对误差为3.68%,小于200 mrad的阻抗相位均方误差为32.83 mrad,本次测量结果为Ⅰ级精度。

3 探测成果及找矿预测

3.1 54勘探线

图4为54线物探地质综合图。图4(a)为CSAMT反演及推断图,其中电阻率值范围在n×10 Ω•m～n×104Ω•m之间,浅部电阻率值横向变化较小;随着勘探深度的增大,电阻率值逐渐增大,电阻率异常为明显的纵向延伸特征;根据电阻率等值线形态可以圈定2处异常,分别编号为Ⅰ号异常和Ⅱ号异常。Ⅰ号异常视电阻率较低,位于CSAMT视电阻率剖面215～265 m范围内,异常较连续,倾向NW,异常主体部位宽度约60 m,延深至高程约800 m,延深深度约300 m,推测Ⅰ号低阻异常为炭质页岩引起。Ⅱ号电阻率异常呈高阻,位于剖面265～315 m范围内,异常较连续,陡倾,异常主体部位宽度约100 m,延深较大,结合地质资料推测Ⅱ号高阻异常为强硅化引起。Ⅱ号高阻异常与地表含矿构造(矿化)位置基本一致,且延深至高程500 m以下;高阻异常的特征(强硅化)表明矿体可延深至高程500 m以下。图4(b)为地质剖面图及钻孔异常验证结果图。首先施工了ZK5403、ZK5404两个钻孔,由于都见到了厚大的工业矿体,后又施工了更深的ZK5401、ZK5402两个钻孔,均见到了工业矿体。以最深的ZK5402为例,在高程约840 m处见到了累计厚约10 m、Au品位大于1×10-6的工业矿体。

图4 54线地质物探综合剖面图

3.2 8勘探线

图5为8线物探地质综合图。图5(a)为CSAMT反演及推断图,其中电阻率所反映的异常特征与54线异常特征基本一致。Ⅱ号电阻率高阻异常更宽大,位于剖面750～1050 m范围内,异常较连续,陡倾,异常主体部位宽度约300 m,延深较大,结合地质资料推测Ⅱ号高阻异常为强硅化引起。高阻异常与地表含矿构造(矿化)位置基本一致,且延深至高程100 m以下;高阻异常的特征(强硅化)表明矿体可延深至高程100 m以下。图5(b)为地质剖面图及钻孔异常验证结果图,验证钻孔为ZK801,在高程约960 m处均见到了工业矿体。

图5 8线地质物探综合图

3.3 深部找矿预测

CSAMT探测及钻孔验证结果表明,本矿主矿体(Ⅲ号矿体)受矿区主断裂F1控制,并具胡“带中脉、脉中体”的矿化特点。矿化强度和矿体厚度明显受容矿剪切带的破碎程度制约,构造破碎越强,矿化越好,矿体厚度也越大。沿破碎带伴随硅化(石英脉)、黄(褐)铁矿化等,蚀变超强,矿化富集真好。

54线和8线相距920 m,CSAMT反映的控矿构造特征基本一致,且NE走向上构造带更宽,因此可推测控矿构造在走向上延续性较好,且SW—NE均未封闭;向深部延深较大,54线延深至高程500 m以下,8线延深至高程100 m以下,因此,含矿构造在走向上延伸超1000 m,向深延深超500 m,找矿空间大大拓展,本矿区具有非常好的找矿潜力。

4 结论与建议

(1)在已知含矿构造位置及矿化体上,CSAMT测深结果均显示出电阻率异常,说明采用可控源音频大地电磁测深法在本测区深边找矿,方法选择正确。

(2) CSAMT测深在54线和8线均圈出了中高阻含矿构造异常带,且向深部延深较大。经一系列钻孔验证,在深部均见到了厚大的工业矿体,不仅验证了方法的有效性,也验证了推断解释的准确性。

(3)异常显示控矿构造延深较大,54线延深至高程500 m以下,8线延深至高程100 m以下,而走向上延伸已超1000 m,因此,本矿区具有非常好的找矿潜力。

综上所述,建议对矿区主控矿构造开展进一步的深边部找矿勘查工作,同时开展外围地质物探综合找矿工作,寻找可能存在的平行金矿脉。