福建省丁家山鉛鋅礦床地球物理特征及深部找礦前景

車 申，謝其鋒，龔孔成，張光梁，王少懷

（1.有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京210007；2.福州大學紫金礦業學院，福建 福州350116）

針對梅仙地區丁家山礦段的鉛鋅礦前人已經開展過大量的磁法、CR電法、TEM電法、復電阻率剖面測量、測井等多種物探方法，但是，很少有論文對此作相關報道。對梅仙地區丁家山礦段內的各類巖石和礦石的物性參數尚未進行系統的測定，對磁異常區域尚未進行有效的解釋，各類電法的有效性和影響因素尚未進行深入的分析研究，多方法的對比印證也未深入開展。因此，本文以系統測定礦區內的各類巖石和礦石的物性參數為基礎，利用最新開展的礦床深部測井資料，結合前期的物探工作，探尋巖石物性測試分析數據與測井的異常區對應關系，合理有效地解釋磁異常區域，多方法對比分析各類電法的有效性和影響因素，通過可視化技術描述探區深部可能發育的鉛鋅礦發育的方向、大小、空間分布，為礦區可能存在的深部礦床勘探提供探礦依據。

1 地質概況

福建省梅仙地區丁家山礦段處于華南褶皺系的東部，閩東火山斷坳帶之次級構造單元周寧－華安火山基底斷隆帶的中段及閩中古裂谷帶的南段［1］。區域出露地層主要為中生代陸相火山巖及碎屑巖，次為中新元古界變質巖。梅仙地區丁家山礦段巖性地層主要由中新元古界龍北溪組（Pt2－3l）和大嶺組（Pt2－3dl）變質巖地層組成，為海相火山噴發－溢流產物的淺海相碳酸鹽巖與碎屑巖，呈北東向展布，總體表現為一軸向北東的短軸狀復式背斜構造［2－3］。周邊廣泛分布侏羅系梨山組（J1l）和長林組（J3C），為一套中生代陸相火山噴發－沉積巖系，不整合或斷層接觸覆蓋在基底變質巖之上［4］。區內侵入巖主要為燕山晚期的花崗斑巖及石英斑巖，呈北東向巖枝狀或巖墻狀分布，對丁家山礦田內基底變質巖中的鉛鋅（銀）礦體起熱液疊加改造作用［5－8］。

2 工作方法

2.1 井中三分量磁測

井中三分量磁測是以巖礦石的磁性差異為物理基礎，通過儀器測定鉆孔中的磁場強度和孔壁附近巖礦石的磁化率，了解井旁磁異常及巖礦石磁化率的變化特征，是磁法勘探向鉆孔發展的有效勘探磁鐵礦床和含磁性礦物多金屬礦床的一種有效物探方法。首先通過測定礦區巖石的物性參數并結合鉆孔中礦石的磁化率參數和物理場特征分析，確定井中磁異常；其次通過井中實測磁異常，判斷礦體的形態、產狀和預測礦體的相對位置，為地質勘探和找礦提供依據，以達到找礦和解決其他地質問題的目的。

2.2 井中激電

2.2.1 地－井工作方式的方位測井

地－井工作方式是將供電電極A、B布置在地面，其中A極置于距井口一定距離r處或置于井口（即r＝0m），B極則置于“無窮遠”。測量電極 M、N置于井中，M在上，N在下。地－井工作方式的基本特點為：它利用鉆孔使測量電極M、N接近礦體，因而能使觀測到的礦體激電異常大大增加；同時，它又能通過把A極布置在不同位置上而改變對礦體的極化方向和極化強度［9］。

此次工作選擇MN極距為20m，點距為10m，部分段5m。結合信號強度及以往經驗選取r＝250m，遠極R＝1500m。對各種工作方式的視電阻率、視極化率進行檢查測量，檢查工作在該項工作結束時，在相同點位或井段上進行，檢查點數或井段不少于測量工作量的10%，且檢查點不少于5個或檢查井段不少于20m。視極化率異常變化劇烈和視電阻率接近零值的井段，檢查只確認異常的存在，不參加質量評價，也不計入檢查測量工作量。此次工作質檢率為14%，合乎規定。

2.2.2 井－地工作方式的供電法測量

井－地方式是將A極置于井內某一選定的深度上，B極在地面“無窮遠”處，測量電極 MN布置在地面并沿測線進行測量。國外通常把它又稱為沉降電極或埋藏電極法，以區別于地面電法排列。井－地工作方式的觀測方法包括橫剖面測量、縱剖面測量、向量測量及井－地方式激電測深等，此次采用的觀測方式為井－地方式激電測深和井－地方式剖面測量，其作用是發現孔底、井旁盲礦。

此次井－地方式激電測深MN為40m，地面測量點距為40m，供電電極A起始點為井下200m，間距50m；井－地方式剖面測量 MN為50m，網度50×50m。供電電極A位置選取三個，分別為井下200、400、600m。

由于井中激電工作的特殊性，這個鉆孔與另個鉆孔的觀測工作在質量方面關系不大。加之觀測后一般都要很快封孔搬遷，不可能再進行重測，因此質量檢查或重復觀測的精度只能以單孔評定。此次工作的相對誤差為3.68%，符合設計精度。

2.3 巖礦石物性分析

本次依據福建省梅仙地區丁家山礦段采集的249塊巖礦石標本磁性測定結果（表1），在礦區采集的礦石按照含磁鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦為主，對是否富集鉛鋅進行了依次分類，同時在實驗中也兼顧到了氧化鉛鋅礦石。參與統計的各類巖礦石標本中，以鉛鋅礦石為主，共203塊。

鉛鋅礦礦石磁性參數測定結果顯示，梅仙地區丁家山礦段各類鉛鋅礦石及綠片巖等均具有磁性，根據它們的磁性值大小，按以下分類來表示其強弱。強磁性：K（Jr）＝n·104×10－5SI（×10－3A／m）；中強磁性：K（Jr）＝n·103×10－5SI（×10－3A／m）；中弱磁性：K（Jr）＝n·102×10－5SI（×10－3A／m）；弱磁或無磁：K（Jr）＝0～102×10－5SI（×10－3A／m）。

梅仙地區丁家山礦段鉛鋅礦磁性參數統計結果可知，所有含磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦的鉛鋅礦石具有強磁或中強磁性，其磁化率值K達（n·104～n·103）×10－5SI者，出現率達80%以上，相應地，其剩余磁化強度Jr值達（n·104～n·103）×10－3A／m的，出現率也達到60%以上。說明本區的鉛鋅礦石大部分具有很強和較強的磁化率及剩余磁化強度，從而使鉛鋅礦體在地表形成較強且復雜的磁異常特征。而一些磁黃鐵礦、綠片巖等也因其磁性礦物含量的多寡、顆粒粗細及礦石結構構造的不同而具有強弱不同的磁性特征，從而造成一些非礦干擾，進一步增加了礦床磁異常的復雜性，從而給磁異常的解釋帶來困難。至于鉛鋅礦石與本區其他類巖石，如云母石英片巖、大理巖、花崗斑巖及侏羅系火山巖的磁性差異則十分明顯，因此，在本區磁法勘探仍然是尋找鉛鋅多金屬礦的最有效方法。從物性參數分析結果來看，本區的鉛鋅礦在磁性上可以表現為中強磁性，也可以表現為弱磁性甚至無磁性。

3 討 論

3.1 井中三位分量磁測

由測井成果圖可見（圖1），鉆孔整孔磁性不強，鉆孔穿過了一強磁性體。

表1 福建省梅仙地區丁家山礦段礦石磁性參數測量數據表

圖2 福建省梅仙地區丁家山礦段某孔磁測井成果圖

3.2 地－井工作方式激電測井

由丁家山礦段地－井方式激電井口方位曲線測井曲線圖（圖2）可知，測井曲線涉及的參數有視電阻率ρs、視頻散率Ps、二次場電位差v2、金屬因子、相位（高、低頻兩個）。該地區二次場數值總體較小，從電阻率曲線上看，井口方位上部電阻率較下部電阻率要高，結合地質情況可知上部為鉛鋅礦層異常所致；結合物性資料可知該地區鉛鋅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦（化）地球物理特征為低阻高極化特征，故以低阻高頻散率為標志對三個方位劃分了多段異常層。井口方位并結合鉆孔揭露的地質情況對比分析：160m對應地層為綠簾云母石英片巖；250m為黃鐵、磁黃鐵礦；320～340m、380～400m段為磁鐵礦（化）；465m、530～565為磁黃鐵礦（化）值變化明顯，這些異常效果與礦床礦石的極化率測量數據具有較好的一致性。結合測深揭露的異常體深度綜合分析推斷異常層的大致傾向為北西緩傾且越往北西變得越緩，由鉛鋅礦所致異常對應相位都很低，而磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦所致異常對應相位幅值都較高。

圖2 福建省梅仙地區丁家山礦段某孔激電地－井方式測井曲線圖

3.3 井－地工作方式激電測深

經過處理后圖上標明了異常點位置（黑點）（圖3），橫向為水平距離（鉆孔位置為零點），縱向上為零點地面距離到地下的深度。換算到鉆孔深度，圖3虛線邊標注的深度位置所示，可以看出異常主要集中分布在鉆孔上部，異常的距離深度與磁測井、地－井激電測井所劃分的異常對應良好，與鉆孔揭露的地質情況的一致性較好；在鉆孔井旁約750m深約850m處有明顯的異常體存在，此處可以作為下步勘探重點區域［10－11］。

圖3 福建省梅仙地區丁家山礦段某孔井－地方式激電測深成果圖

4 有利勘探區及找礦前景

4.1 井－地工作方式剖面測量預測有利區

經過處理后成果圖上圈出了三個異常范圍（圖4），分別編號為異常1、異常2、異常3，其中異常1對應1線17點，異常2對應4線11－20點，異常3對應1線3、4點。異常1呈現低阻高極化較低相位，異常2、異常3呈現低阻高極化高相位。異常1、異常2異常范圍較小，大體為點異常。異常1、異常2都有400m異常幅度增強至600m又減弱回200m異常幅度的現象。異常3為狹長條帶狀異常，在400m處有向東北方向引申趨勢，但至600m又變回向狹長條帶狀異常。異常3異常值較穩定。

圖4 福建省梅仙地區丁家山礦段某井地激電測深異常區預測成果圖

對比A極置于200m、600m的電阻率、相位等值線可知，地層隨深度增加電阻變大，600m深度后主要為高阻體，依據電阻隨深度增加在東北方向逐漸增大判斷，巖層傾向為南西方向［12－15］。結合巖性磁性參數數據分析的巖石磁化率與剩磁可知，磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦呈現低阻高極化高相位，鉛鋅礦呈現低阻高極化較低相位，初步推斷異常1可能為鉛鋅礦，異常2、異常3可能為磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦。初步預測異常1即距鉆孔井旁北西方向約785m處深約200～600m處有一異常體存在，可能為鉛鋅礦，但僅為單點異常，其成礦規模可能不大。

4.2 磁異常方式預測有利區

丁家山礦段礦床化極結果圖顯示（圖5A、圖5B），化極前后的正負異常形態和分布基本相似，從化極Za異常的異常中心相對沒化極的ΔT異常中心向北有所位移，化極后的正負異常峰值均有所變大，且化極后的負異常基本是圍繞在正異常周圍。但正異常圈閉的分布來看，礦區各異常的中心分兩條帶呈串珠狀沿北東方向展布，兩條帶在縱坐標2904000附近由一條東西展布串珠相聯。西南方的兩個相對較強的磁異常圈閉與丁家山礦體所在位置對應良好。

對化極后的Za異常進行了上延100m、上延400m處理及相應上延高度的垂向二階導數處理。從Za化極分析的淺源匹配結果（圖5C）與上延100m求取的垂向二導異常（圖5D）形態來看，兩者基本一致，位于西南角的兩處與丁家山礦段礦體對應的異常呈分離狀態，顯示淺部磁源體是分離的。從對數功率譜分析的深源匹配結果（圖5E）與上延400m求取的垂向二導異常（圖5F）形態來看，兩者基本也是一致，位于西南角的兩處與丁家山礦段礦體對應的異常雖然還存在各自的小圈閉，但是在較大的范圍內已經屬于同一圈閉了，顯示在深部，引起兩異常圈閉的磁源體之間有逐漸靠近并成為一個整體的趨勢，從異常形態來看，該磁源體在東北端有向東改變方向延伸一段的可能。

圖5 福建省梅仙地區丁家山礦段有利探區預測圖

5 結 論

梅仙地區丁家山鉛鋅礦段在同一測區的綜合測井井中磁測、地－井激電和井－地激電三種方法圈定的異常段與鉆孔已揭露的地質情況對應良好，三種方法之間的吻合度較高。

磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦的地球物理特征為低阻高頻散率且對應相位幅值大，而鉛鋅礦（化）則為低阻低頻散率特征且相位小。

結合地－井、井－地方式的井中激電兩種方法劃分的異常段的具體深度，推測鉛鋅礦礦體巖層都向西緩傾。結合三種井中物探工作揭露的異常段主要為磁鐵礦或磁黃鐵礦（化）所致，鉆孔西北方向圈出的三個異常帶中異常區可能為鉛鋅礦。研究區深部存在異常圈閉的磁源體之間有逐漸靠近并成為一個整體的趨勢，可能東北端礦體向東改變方向延伸結果。

［1］豐成友，豐耀東，張德全，等.閩中梅仙式鉛鋅銀礦床礦質來源的硫鉛同位素示蹤及成礦時代［J］.地質學報，2007，81（7）：906－916.

［2］韋德光，揭育金，黃延淦.福建省區域地質構造特征［J］.中國區域地質，1997，16（2）：162－170.

［3］張祥信.閩中地區新元古代馬面山群的形成及構造變形演化研究［D］.北京：中國地質大學（北京），2006.

［4］靳松，張利，鐘增球，等.浙閩地區新元古代變火山巖系巖石地球化學特征及其地質意義［J］.礦物巖石，2008，28（1）：99－107.

［5］徐克勤，王鶴年，周建平，等.論華南噴流沉積塊狀硫化物礦床［J］.高校地質學報，1996（3）：241－256.

［6］葉水泉，倪大平，吳志強.福建省梅仙式塊狀硫化物礦床［J］.火山地質與礦產，1999，14（3）：172－180.

［7］張術根，石得鳳，韓世禮，等.福建丁家山鉛鋅礦區磁黃鐵礦成因礦物學特征研究［J］.礦物巖石.2011（3）：11－17.

［8］袁瑩.福建尤溪丁家山鉛鋅礦區龍北溪組變質巖巖石學特征、原巖恢復及成因探討［D］.長沙：中南大學，2011.

［9］龔孔成，車申，張光梁，等.福建省尤溪縣丁家山鉛鋅礦成礦規律及深部找礦研究［J］.有色金屬：礦山部分，2013，65（4）：37－42.

［10］周兵，顧連興.論梅仙塊狀硫化物礦床的特征及成礦地質環境［J］.礦床地質，1999，18（2）：7－13.

［11］陳小華.福建省丁家山鉛鋅礦床地質特征及成因［J］.福建地質，2000，19（2）：67－65.

［12］李建新，王云，張征.井中激電在新疆彩霞山鉛鋅礦區的應用研究［J］.工程地球物理學報，2011（2）：192－199.

［13］805地質隊.福建省尤溪縣梅仙丁家山礦床深部及其外圍鉛鋅礦普查工作報告［R］.南京：江蘇省有色金屬華東地質勘查局，2007.

［14］華東地質勘查局礦產勘查開發院.福建中部前寒武紀底層中梅仙式鉛鋅（銀）礦床找礦預測研究報告［R］.南京：江蘇省有色金屬華東地質勘查局，1995.

［15］袁小龍，李文堯，李峰，等.滇西大平掌銅多金屬礦地球物理特征及異常模型［J］.物探與化探，2013（5）：817－821.