遼寧寬甸紅石地區(qū)硼礦化物化探綜合信息分析

辛 良，李金龍，韓寶仁

（1.遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局二四一大隊(duì)，遼寧鳳城118100；2.遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局，遼寧沈陽(yáng)110032）

20世紀(jì)80年代，遼東地區(qū)硼礦勘查工作獲得突破性進(jìn)展，探明了多個(gè)大型硼酸鹽硼礦床.礦床從發(fā)現(xiàn)到勘探過(guò)程中的工作以鉆探為主，投入鉆探工作量很大，資金浪費(fèi)嚴(yán)重.筆者在寬甸紅石地區(qū)多金屬普查工作中在次生暈異常區(qū)中硼成礦有利地段開(kāi)展物探綜合方法，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析解釋?zhuān)⒈緟^(qū)硼礦化綜合信息找礦模式.通過(guò)深部揭露工作，見(jiàn)到了硼礦化與硼礦體，物化探工作找礦效果良好，減少了大量鉆探工作.

1 地質(zhì)概況

1.1 地層

工作區(qū)內(nèi)出露地層自下而上主要為遼河群里爾峪巖組、高家峪巖組和大石橋巖組.區(qū)內(nèi)地層分布不穩(wěn)定，受后期構(gòu)造作用及混合巖化作用強(qiáng)烈，各組巖石多以殘留體形式出露（圖1）.

1.1.1 里爾峪巖組（Pt12）

里爾峪組巖性以淺粒巖、變粒巖為主，主要有黑云變粒巖、含磁鐵黑云角閃電氣變粒巖、電氣角閃變粒巖、磁鐵黑云變粒巖、混合巖與變粒巖互層及磁鐵礦化蛇紋石化大理巖、黃鐵淺粒巖、混合巖化變粒巖，局部夾斜長(zhǎng)角閃巖及含硼蛇紋石化大理巖等.該組頂部含透閃石蛇紋石化磁鐵礦化方解大理巖為含硼層位.該組地層走向近東西或北東向，傾角一般為15～35°，傾向北西或南東.其下伏層位為遼河期混合巖、混合雜巖體.其上覆地層為高家峪組.硼礦化賦存于本組三段的蛇紋石化、透閃石化、磁鐵礦化、方解石化白云大理巖中.

1.1.2 高家峪巖組（Pt13）

圖1 紅石硼礦化區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geologic sketchmap ofHongshiboron orefieldPt13—高家峪組（Gaojiayu fm.）；Pt12—里爾峪組（Lieryu fm.）；MT+Hb+TuGr—含磁鐵礦角閃石電氣石變粒巖（magnetite-bearing amphibole-tourmaline granulite）；MGr-FeSGr—混合巖化黃鐵變粒巖（migmatized pyritic granulite）；BiGrMTBiGr—黑云變粒巖與磁鐵黑云變粒巖（biotite granulite and magnetite biotite granulite）；CalMb—方解石大理巖（calcitemarble）；Mb—大理巖（marble）；BiGr—黑云變粒巖（granulite）；MGr—混合巖化變（淺）粒巖（migmatized granulite）；Gr—變（淺）粒巖（granulite）；Gr+M —變粒巖夾混合巖（granulite with migmatite）；M+Gr—混合巖夾變粒巖（migmatite with granulite）；BiGr-Sch—黑云母變粒巖（片巖）（biotitegranulite/schist）；PlHbGn—斜長(zhǎng)角閃片麻巖（plagiogneiss）；PlHb—斜長(zhǎng)角閃巖（amphibolite）；BiGn——黑云母片麻巖（biotite gneiss）；PlHbGr—斜長(zhǎng)角閃變粒巖（plagio-amphibole granulite）；HbGr—角閃變粒巖（amphibole granulite）；PlHbGn-HbGr—斜長(zhǎng)角閃片麻巖與角閃片麻巖（plagiogneissand amphibolegneiss）；MHbGr—混合巖化角閃變粒巖（migmatized amphibolegranulite）；PlHbGn+M—斜長(zhǎng)角閃片麻巖夾薄層混合巖（plagiogneiss with migmatite）；PlHbGr-Gr-M—斜長(zhǎng)角閃變粒巖淺粒巖混合巖（plagio-amphibole granulite and leucogranulitite）；MBiGr—混合巖化黑云變粒巖（migmatized biotite granulite）；MtBiGr—磁鐵黑云變粒巖（magnetic biotite granulite）；M —混合巖（migmatite）；γπ —花崗斑巖脈（granite porphyry dike）；q—石英脈（quartz vein）；1—地層界線(xiàn)（stratigraphic boundary）；2—斷裂及編號(hào)（fault and code）；3—普通物探工作區(qū)（ordinary geophysical prospecting area）

高家峪組地層在本區(qū)出露比較廣泛，以黑云斜長(zhǎng)變（淺）粒巖、片麻巖為主，夾黑云透閃變粒巖、硅線(xiàn)石黑云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云變粒巖、黑云母片巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、含墨透閃黑云變粒巖等，以普遍含石墨為特征，并據(jù)此劃分里爾峪組與高家峪組地層的界線(xiàn).該組地層走向近東西或北東向，傾角一般為15～35°，傾向北西或南東，上覆地層為大石橋巖組.

1.1.3 大石橋巖組（Pt14）

巖相和厚度變化較大，原巖為碳酸鹽巖夾鈣質(zhì)及黏土質(zhì)巖石.該巖組在本區(qū)分布較少，僅在工作區(qū)的中部分布，主要巖性為灰白色黑云斜長(zhǎng)變粒巖及灰黑色透閃黑云片巖、白色透閃方解大理巖、深灰色黑云變粒巖、黑云變粒巖、白色含透閃石方解大理巖夾透閃石巖.地層走向近東西向，傾向南西，傾角一般為20～45°.

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育，表現(xiàn)為褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造.褶皺構(gòu)造以紅石砬子?xùn)|西走向巨型復(fù)背斜為代表，兩翼遼河群地層內(nèi)低序次級(jí)褶皺區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以鴨綠江斷裂的次一級(jí)構(gòu)造為主，多呈北東東向展布，次為北西向，另外還有順層展布的東西向斷裂構(gòu)造分布.

1.3 巖漿巖及脈巖

工作區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較頻繁，各期巖體與脈巖發(fā)育，主要有兩期：一為元古代侵入巖，二為晚侏羅世侵入巖.

元古代侵入巖位于工作區(qū)的北部，主要巖性為黑云母花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、似斑狀花崗巖，巖體呈脈狀，近北東向展布.

2 地球物理特征

區(qū)內(nèi)巖礦石電性參數(shù)如表1中所示.

表1 紅石地區(qū)電性參數(shù)測(cè)量統(tǒng)計(jì)表Table1 The statisticsofelectric parametersof the rocks in Hongshiarea

2.1 電阻率

高阻巖石有方解大理巖、混合巖與黑云變粒巖，電阻率大于5000Ωm.含鉛石英脈巖與斜長(zhǎng)角閃巖次之，電阻率大于4000Ωm.中阻巖石為蛇紋石化含硼方解大理巖與混合巖化（變）淺粒巖，電阻率大于2000Ωm.低阻巖石為含墨黑云母片巖與黃鐵礦化變粒巖，電阻率低于600Ωm.

2.2 幅頻率

黃鐵礦化變粒巖與含墨黑云母片巖幅頻率較高，變化范圍為8.32%～26.69%，含鉛石英脈幅頻率次之，變化范圍為3.54%～17.97%，其余巖石幅頻率較低.

2.3 磁化率

里爾峪組磁鐵變粒巖磁性由于含磁鐵礦多少而磁性變化較大，變化范圍為 1 580～502 000（×10-6SI），其他巖石磁性較弱，磁化率變化范圍為0～400（×10-6SI）.

從上述物性測(cè)定結(jié)果可見(jiàn)，硼礦化蝕變巖與圍巖物性差異較小，在本區(qū)開(kāi)展普通物探工作找硼礦其物性前提是不具備的.

但本區(qū)硼礦化構(gòu)造蝕變帶中多發(fā)生蛇紋石化、金云母化、滑石化、硼礦化蝕變現(xiàn)象，構(gòu)造蝕變帶中的各種蝕變現(xiàn)象破壞了巖石的正常結(jié)構(gòu)分布，使巖石結(jié)構(gòu)變的疏松并具有一定韌性，巖石極易碎破，在地下水浸蝕下形成低電阻率構(gòu)造破碎帶.同時(shí)構(gòu)造蝕變帶形成過(guò)程中嚴(yán)重破壞了巖石弱剩磁及磁化方向，在地面磁力測(cè)量平面剖面圖上表現(xiàn)為低緩雜亂正負(fù)磁場(chǎng)跳變區(qū)及負(fù)磁場(chǎng)線(xiàn)性帶.

在仔細(xì)分析硼成礦過(guò)程中發(fā)生的一系列蝕變現(xiàn)象對(duì)巖石物性參數(shù)影響變化，通過(guò)使用高分辨率物探儀器，采用有效物探工作方法及先進(jìn)數(shù)據(jù)處理手段，對(duì)深部硼礦體進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)指導(dǎo)找硼礦工作是可行的.

3 硼礦化區(qū)物化探異常分析

3.1 地球化學(xué)異常

土壤次生暈測(cè)量在區(qū)內(nèi)圈出硼、鉛、鋅、銀等多金屬異常組合，分布于東西向構(gòu)造蝕變帶（紅石砬子復(fù)背斜核部）兩側(cè).由構(gòu)造蝕變帶中硼礦化形成的次生暈異常經(jīng)后期漂移（順地形）分布于硼礦化構(gòu)造蝕變帶兩側(cè).東側(cè)異常范圍較大，走向近南北，異常形態(tài)為條帶狀.該異常強(qiáng)度大，各元素有明顯的濃集中心且套合較好.而西側(cè)只在構(gòu)造蝕變帶南部出現(xiàn)小規(guī)模硼次生暈異常，東西兩側(cè)次生暈異常為本區(qū)硼礦化引起，而其范圍大小的差異為同一位置硼礦化引起次生暈異常受自然條件影響發(fā)生分異結(jié)果.因此次生暈異常對(duì)硼礦定位應(yīng)結(jié)合硼成礦有利構(gòu)造部位作為切入點(diǎn)，直接定位只能得到錯(cuò)誤結(jié)果.

本區(qū)硼礦化部位及其外圍很大范圍內(nèi)地球化學(xué)異常以硼為主，硼化探異常濃集中心明顯，同時(shí)伴生鉛、鋅、銀復(fù)合地球化學(xué)異常.

3.2 中梯激電測(cè)量視幅頻率、視電阻率

視幅頻率異常分布于測(cè)區(qū)西北部、中部及南部（圖2）.

西北部分布大面積條帶狀高視電阻率、高視幅頻率激電異常，為高家峪組含石墨地層引起.南部團(tuán)塊狀低視電阻率、高視幅頻率激電異常為里爾峪組含磁鐵變粒巖引起.中部大規(guī)模分布東西向條帶狀低視電阻率、偏高視幅頻率激電異常，產(chǎn)于沿東西向分布的蛇紋石化、金云母化、滑石化、硼礦化蝕變帶中.激電異常分布雜亂，沿此構(gòu)造蝕變帶呈零星分布.激電異常為構(gòu)造蝕變帶中低阻體引起，為本區(qū)硼礦化中梯視幅頻率、視電阻率中梯激電特征［1］.低視電阻率、偏高視幅頻率激電異常帶向東西兩側(cè)分布范圍較大，長(zhǎng)度近1000m.

3.3 地面高精度磁力測(cè)量化極ΔT

測(cè)區(qū)內(nèi)大面積分布低緩正負(fù)磁場(chǎng)（圖2），中部分布東西向線(xiàn)性低值負(fù)磁場(chǎng)帶及磁場(chǎng)變異區(qū)，為沿東西向分布構(gòu)造蝕變帶引起2.巖石在發(fā)生構(gòu)造蝕變過(guò)程中，破壞了其弱剩磁的正常分布［3］，表現(xiàn)在磁場(chǎng)平面等值圖上曲線(xiàn)呈負(fù)低值及雜亂跳變分布，負(fù)磁場(chǎng)值大于正磁場(chǎng)值，定量解釋為構(gòu)造蝕變帶向南傾引起.低值負(fù)磁場(chǎng)帶及磁場(chǎng)變異區(qū)向東西兩側(cè)分布范圍較大，長(zhǎng)度近1000m.

3.4 對(duì)稱(chēng)四極電測(cè)深反演電阻率

在東西向構(gòu)造蝕變帶中部低視電阻率、偏高視幅頻率激電異常處布設(shè)一條對(duì)稱(chēng)四極視電阻率電測(cè)深剖面（圖3），測(cè)量結(jié)果經(jīng)二維反演后，對(duì)應(yīng)地層埋深斷面圖可見(jiàn)，地下南北兩側(cè)分布為高阻體，中間分布為低阻體，低阻體呈帶狀近直立分布，向下延深超過(guò)200m，低阻帶中心埋深近80m.在低阻異常中心靠北布設(shè)ZK1號(hào)鉆孔，在60～120m深度見(jiàn)到三層蛇紋石化、滑石化、碳酸鹽化、金云母化、硼礦化蝕變巖.其中63.20～69.20m及71.20～73.20m見(jiàn)到硼礦化，品位為7%～30%.含硼構(gòu)造蝕變巖在測(cè)深反演斷面上表現(xiàn)為低電阻率、偏高幅頻率特征.在淺部蝕變巖傾向南，在80m左右近直立分布.由于硼礦化部位巖石蝕變較強(qiáng)，破壞了巖石結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，在地下水浸蝕下形成較低電阻率構(gòu)造帶.因此，從對(duì)稱(chēng)四極電測(cè)深反演剖面上可清楚反映低阻硼礦化帶存在，與鉆探結(jié)果一致.依據(jù)本區(qū)硼礦化上述電性特征，推測(cè)電測(cè)深剖面中硼礦化中心位于低阻體中心部位，即ZK1號(hào)鉆孔向南30m處為硼礦化分布中心位置.

圖2 紅石硼礦化區(qū)地質(zhì)與物化探測(cè)量綜合成果圖Fig.2 Geology and geophysical-geochemicalsurveyingmap ofHongshiboron orefield（a）—普通物探工作區(qū)地質(zhì)圖（geologicmap of theordinarygeophysicalprospectingarea）；（b）—高精度磁力測(cè)量化極原平面圖（plane view ofhigh precision magnetic survey）；（c）—中梯視幅頻率等值線(xiàn)圖（contourmap of gradient apparent frequency）；（d）—中梯視電阻率等值線(xiàn)圖（contourmap of gradient apparent resistivity）；Pt13—高家峪組（Gaojiayu fm.）；Pt12—里爾峪組（Lieryu fm.）；BiGrMTBiGr—黑云變粒巖與磁鐵黑云變粒巖（biotite granulite and magnetitebiotitegranulite）；CalMb—方解石大理巖（calcitemarble）；Mb—大理巖（marble）；BiGr—黑云變粒巖（granulite）；MGr—混合巖化變（淺）粒巖（migmatized granulite）；Gr—變（淺）粒巖（granulite）；Gr+M —變粒巖夾混合巖（granulitewithmigmatite）；PlHbGr—斜長(zhǎng)角閃變粒巖（plagio-amphibole granulite）；BiGn—黑云母片麻巖（biotitegneiss）；HbGr—角閃變粒巖（amphibolegranulite）；PlHbGn-HbGr—斜長(zhǎng)角閃片麻巖與角閃片麻巖（plagiogneiss and amphibole gneiss）；M —混合巖（migmatite）；γπ—花崗斑巖脈（granite porphyry dike）；q—石英脈（quartz vein）；δμ—閃長(zhǎng)玢巖脈（diorite porphyritedike）；ρ—偉晶巖脈（pegmatite dike）；1—地層界線(xiàn)（stratigraphic boundary）；2—斷裂（fault）；3—電測(cè)深剖面（electricalsoundingprofile）

圖3 紅石硼礦化區(qū)500號(hào)物化探地質(zhì)綜合剖面圖Fig.3 No.500 geophysicaland geochemicalexploration profile in Hongshiboron orefeild（a）—硼元素含量土壤測(cè)量（B contentin soil）；（b）—中梯視幅頻率測(cè)量（gradientapparent frequency survey）；（c）—中梯視電阻率測(cè)量（gradientapparent resistivity survey）；（d）—高精度磁力測(cè)量（high precisionmagnetic survey）；（e）—地形地質(zhì)剖面（terrain and geologicalprofile）；（f）—對(duì)稱(chēng)四極電測(cè)深二維反演電阻率斷面圖（electricalsounding profile）；HbGr—角閃變粒巖（amphibole granulite）；M+Gr—混合巖夾變粒巖（migmatitewith granulite）；Gr—混合巖化變（淺）粒巖（migmatized granulite）；PlHbGn—斜長(zhǎng)角閃變粒巖（plagio-amphibole granulite）；BiGr-MTBiGr—黑云變粒巖與磁鐵黑云變粒巖（biotitegranuliteandmagnetitebiotitegranulite）

4 物化探異常含礦性分析

本區(qū)土壤地球化學(xué)測(cè)量直接反映了硼礦化深部信息，但由于異常隨地形漂移，其定位時(shí)位置與實(shí)際硼礦化位置有一定位移，準(zhǔn)確定位應(yīng)結(jié)合硼成礦有利構(gòu)造部位和物化探特征.而地面電磁法測(cè)量反映含礦低阻構(gòu)造帶、偏高激電異常帶的存在，對(duì)硼礦化含礦性沒(méi)有直接反映.而電測(cè)深工作只反映低阻構(gòu)造帶、偏高激電異常帶在地下空間分布形態(tài).因此，物探工作對(duì)于深部鉆探起到了指導(dǎo)作用，而硼礦化與硼礦體的具體分布與含礦性仍需要深部鉆探工作進(jìn)行確定.

5 地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)綜合找礦模式建立與找礦效果

根據(jù)遼東地區(qū)硼成礦規(guī)律與控礦因素，結(jié)合物化探電磁場(chǎng)分布特征，建立本區(qū)硼礦床地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)綜合找礦模式如下.

5.1 地質(zhì)條件系列

區(qū)內(nèi)存在古元古界遼河群里爾峪組硼富集層，主要巖性為含硼鎂石礦化的鎂橄欖金云母大理巖的變質(zhì)巖系、含電氣石變粒巖和淺粒巖組成的變質(zhì)巖系，由一套石英巖、二云片巖、黑云變粒巖夾斜長(zhǎng)角閃巖組成變質(zhì)雜巖組.

構(gòu)造條件為復(fù)背斜和復(fù)向斜發(fā)育地段，層狀混合巖與滑動(dòng)推覆構(gòu)造的控礦模型（紅石砬子復(fù)背斜向西發(fā)育地段為已知硼礦床）.

圍巖蝕變?yōu)樯呒y石化、滑石化、碳酸鹽化、金云母化、硼礦化.

在含硼變質(zhì)建造中，富鎂碳酸鹽巖及富鎂硅酸鹽蘊(yùn)礦層及直接蘊(yùn)礦巖石（蛇紋巖、白云菱鎂巖-菱鎂巖）的存在和發(fā)育程度，是成礦不可缺少的圍巖介質(zhì)條件.

5.2 地球物理、地球化學(xué)系列

蛇紋石-硼鎂石型硼礦地面磁力測(cè)量磁場(chǎng)值為正負(fù)伴生線(xiàn)性帶及雜亂分布磁場(chǎng)負(fù)低值帶，蛇紋石-硼鎂石-磁鐵礦型硼礦地面磁力測(cè)量磁場(chǎng)值呈偏高磁場(chǎng)值分布.中梯激電測(cè)量為低視電阻率與偏高視幅頻率.電測(cè)深反演電阻率反映為低阻線(xiàn)性構(gòu)造帶與偏高激電異常帶.在礦化較強(qiáng)烈部位，電阻率相對(duì)偏低.地球化學(xué)異常以硼為主，硼化探異常有明顯的濃集中心，同時(shí)伴生鉛、鋅、銀復(fù)合地球化學(xué)異常.

依據(jù)上述建立硼綜合找礦模式，推測(cè)本區(qū)東西部大面積分布硼、鉛、鋅、銀等多金屬組合化探異常部位為硼礦形成主要地區(qū).按上述模式布設(shè)ZK1號(hào)鉆孔，鉆探結(jié)果在60～120m深度見(jiàn)到含硼層位與硼礦化蝕變巖，其中63.20～73.20m見(jiàn)到硼礦化與礦體，其品位為7%～30%，找礦效果良好.

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，化探異常并不意味著所有的硼地球化學(xué)異常都是硼礦的指示.有利構(gòu)造部位上的化探異常是尋找硼礦的切入點(diǎn).在化探復(fù)合異常區(qū)內(nèi)，若存在含硼巖石構(gòu)造層位，那么普通物探異常很有可能為硼礦賦存部位.有時(shí)普通物探異常不是十分明顯，只有選擇有效的物探方法，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及定量反演，對(duì)取得物探成果進(jìn)行綜合分析研究，才能取得深部地質(zhì)信息.同時(shí)物探異常的解釋必須結(jié)合地質(zhì)背景與化探異常進(jìn)行綜合分析，才能取得良好的地質(zhì)效果.

［1］何繼善.雙頻激電法［M］.北京：高等教育出版社,2006.

［2］管志寧，降昌達(dá)，申寧華，等.磁法勘探重要問(wèn)題理論分析與應(yīng)用［M］.北京：地質(zhì)出版社,1992.

［3］管志寧，降昌達(dá).勘探地球物理專(zhuān)輯［M］.北京：地質(zhì)出版社,1993.