招平金礦帶陡崖曹家礦區(qū)綜合勘查模型及成礦預測*

孟銀生 張瑞忠 丁衛(wèi)忠 王文國

(1.地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室；2.中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院；3.中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所)

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·地質(zhì)·測量·

招平金礦帶陡崖曹家礦區(qū)綜合勘查模型及成礦預測*

孟銀生1,2,3張瑞忠1,2丁衛(wèi)忠3王文國3

(1.地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室；2.中國地質(zhì)大學(北京)地球科學與資源學院；3.中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所)

招平金礦帶在其長120 km的斷裂帶范圍內(nèi)擁有金資源儲量達1 400余噸之多，其南段蓋層之下為現(xiàn)階段的找礦熱點區(qū)域，但蓋層下的礦化信息難以穿透蓋層到達地表。因而有必要針對性地研究具有測深能力的地球物理方法及其勘查模型，以解決覆蓋區(qū)找礦難題。結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)工作成果，分析并總結(jié)了招平金礦帶巖礦石的物性特征，厘清了控制金礦體賦存因素的綜合地球物理異常表征，確立了金礦體、賦礦構(gòu)造和地球物理性質(zhì)的映射關(guān)系，構(gòu)建了覆蓋區(qū)深部金礦綜合地球物理勘查模型。以陡崖曹家礦區(qū)為例，通過分析招平金礦帶內(nèi)多元地質(zhì)特征，應用多層次地球物理技術(shù)組合探測方法，在蓋層下定位預測了2處金成礦靶區(qū)，且該2處靶區(qū)均得到了鉆孔驗證。綜合研究表明：依據(jù)巖礦石的物性特征和已知金礦體的地球物理異常特征構(gòu)建的覆蓋區(qū)深部金礦綜合地球物理勘查模型，有助于提高陡崖曹家礦區(qū)蓋層下礦體的找礦效率，對于類似地區(qū)找礦工作也有一定的參考價值。

金礦 深部找礦 地球物理異常特征 控礦因素 綜合地球物理勘查模型 成礦靶區(qū) 成礦預測

覆蓋區(qū)深部致礦信息難以穿透蓋層到達地表層，致使分析深部礦體成礦規(guī)律較為困難，降低了找礦效率，提高了找礦成本[1]。針對致礦信息不易獲取的礦體勘查難題，需研究控礦因素的地質(zhì)、地球物理特征，尤其是構(gòu)建具有測深能力的綜合地球物理勘查模型，以實現(xiàn)覆蓋區(qū)隱伏礦體找礦突破[2-7]。本研究以招平金礦帶南段覆蓋區(qū)深部礦體為例，對綜合地球物理勘查流程進行分析，通過分析區(qū)域重、磁場分布特征，確定在招平金礦帶南段的金礦遠景區(qū)(陡崖曹家)進一步開展大比例尺面積磁法測量，并分析不同上延高度磁場特征，推斷出成礦有利地段。從已知到未知、逐步優(yōu)化，利用可控源音頻大地電磁深測法(Controlled source audio-frequency magnetotelluric sounding method,CSAMT)定位預測蓋層下隱伏礦體，并在有效靶區(qū)內(nèi)布設(shè)鉆孔進行驗證。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 地質(zhì)背景

膠東金礦集區(qū)位于華北板塊南緣，南接揚子板塊北緣，區(qū)內(nèi)已探明的金資源儲量使得該區(qū)躋身世界第三大金礦集區(qū)。區(qū)域上由膠北地體和蘇魯?shù)伢w2個構(gòu)造單元組成，被NE—NNE向郯城—廬江斷裂帶、SW向太平洋板片俯沖和NE向蘇魯高壓折返帶包圍(圖1)[8-10]。膠東西北部為該金礦集區(qū)的主要儲備和產(chǎn)出區(qū)。膠西北交錯發(fā)育EW、NW、NE—NNE向等多方向構(gòu)造帶以及郭家?guī)X花崗巖、玲瓏雜巖體、昆崳山大巖體等巖漿巖，出露荊山群、膠東巖群、粉子山群等前寒武紀變質(zhì)巖系，金礦體賦存于變質(zhì)巖和花崗巖接觸帶附近[11-12]。

圖1 膠東金礦集區(qū)大地構(gòu)造位置

1.2 招平金礦帶礦床地質(zhì)特征

招平斷裂帶為膠西北地區(qū)主要的控礦斷裂，該斷裂疊加于深大斷裂之上，南起平度，向北東經(jīng)蓬萊市，最終延伸至海底。該斷裂破碎帶范圍內(nèi)已探明的金資源儲量逾1 400 t，多發(fā)育于玲瓏花崗巖和荊山群、膠東群地層接觸帶附近[8, 13-14]。招平斷裂帶中南段多處為第四系蓋層覆蓋，導致深部礦化信息被屏蔽。該金礦帶內(nèi)金礦體的賦存空間嚴格受各級斷裂控制，即斷裂分支/匯合、產(chǎn)狀發(fā)生變化和空間擴容部位為主要賦礦位置[9, 15-16]。該金礦帶的主斷裂帶內(nèi)及其次級斷裂中發(fā)育的金礦體基本都屬于蝕變巖型金礦體[8, 17]。蝕變巖型金礦主要表現(xiàn)為碎裂改造和熱液蝕變作用形成浸染-細脈狀金礦化[8]。

2 綜合地球物理勘查模型

2.1 巖礦石物性特征

2.1.1 磁性特征

招平金成礦帶內(nèi)的變質(zhì)巖以膠東群齊山組、英莊夼組為主，巖漿巖多為玲瓏花崗巖和郭家?guī)X花崗巖。斷裂帶內(nèi)巖體和斷裂構(gòu)造的磁性差異顯著(圖2)：①齊山組變粒巖內(nèi)含少量黑云片巖、斜長角閃片麻巖和斜長角閃巖，表現(xiàn)為平緩磁場背景中局部高磁場；②英莊夼組以變粒巖、黑云斜長角閃片麻巖為主，夾磁性較強的磁鐵石英巖混合而成，表現(xiàn)為幅值劇烈跳動的磁場；③巖漿巖巖性以中粒二長花崗巖為主，表現(xiàn)為平穩(wěn)高磁場；④斷裂構(gòu)造表現(xiàn)為不同特征的磁場分界線和梯級帶、串珠狀磁異常帶等[18-19]。

圖2 巖礦石磁性特征

2.1.2 巖礦石電性特征

招平金成礦帶內(nèi)不同地質(zhì)體的電性差異較顯著(圖3)，其中高電阻率者主要對應為中粒二長花崗巖，中—低電阻率主要對應為膠東群地層中各類巖石和碎裂巖、角閃巖等。金礦石自身表現(xiàn)為高阻，但其賦存位置為各種碎裂巖和斷層泥等低阻環(huán)境，因此其地球物理找礦標志為低阻背景中的局部高阻[9, 19-20]。

2.2 勘查模型

根據(jù)上述地質(zhì)背景和巖礦石物性分析結(jié)果，對不同尺度控礦因素的地球物理特征進行了研究，構(gòu)建了覆蓋區(qū)深部礦體綜合地球物理勘查模型(圖4)。首先，分析小比例尺重力、磁場分布特征，確立區(qū)域性構(gòu)造、巖體與金礦床賦存空間的關(guān)系；其次，研究面積測量的磁場分布特征，推測次級斷裂帶、巖體和礦化蝕變帶的位置及相對埋深；然后，依據(jù)CSAMT測量成果，預測有利靶區(qū)，定位預測礦體位置；最后，綜合分析研究并布設(shè)驗證鉆孔[21-23]。

圖3 巖礦石電性特征

圖4 覆蓋區(qū)深部礦體綜合地球物理勘查模型

3 綜合地球物理勘查成果

3.1 區(qū)域重、磁異常特征

膠東地區(qū)重、磁異常等值線圖(圖5)顯示，膠北地體與蘇魯?shù)伢w的接觸界線明顯，前者重、磁場主體均為負值異常，后者重力為正異常、磁場為大規(guī)模串珠狀正異常。已知礦體基本分布于重、磁場負值區(qū)域，少數(shù)金礦體分布于重、磁場正負轉(zhuǎn)換帶內(nèi)。招平金礦帶南部恰好處于重、磁異常值正負轉(zhuǎn)換梯度帶內(nèi)，具有較大的深部找礦前景[22]。

圖5 膠東區(qū)域重、磁異常特征

3.2 面積性地球物理異常特征

根據(jù)區(qū)域性地球物理異常特征，圈出了招平金礦帶中南段陡崖曹家某成礦預測區(qū)(圖1)。在預測區(qū)開展了高精度磁法面積測量，以劃分巖性邊界、推測斷裂構(gòu)造、定位預測礦體賦存位置。依據(jù)測區(qū)磁場特征，對磁場△T(圖6(a)分別進行了上延拓20 m(圖6(b))、50 m(圖6(c))、100 m(圖6(d))處理。磁場向上延拓20，50，100 m后，磁場總體由東南至西北逐步均勻升高的趨勢明顯，存在2條界線將磁場分為3個部分。推測區(qū)內(nèi)西北側(cè)深部地質(zhì)體為巖漿巖體(圖中實線橢圓圈定的區(qū)域)，東側(cè)地表為棲霞超單元侵入體(原劃為膠東變質(zhì)巖，圖中虛線橢圓標示)。東南側(cè)深部花崗閃長巖與西側(cè)后期侵入的強磁性花崗閃長巖體在深部交混融合為一體。在測區(qū)東部波狀變化的弱磁場區(qū)內(nèi)，上延后局部正、負磁異常消失，推斷局部正、負磁異常對應為磁性變化較大的超基性巖殘留體或膠東群變質(zhì)巖殘留體。

圖6 陡崖曹家磁法平面等值線

3.3 CSAMT剖面解譯推斷

依據(jù)陡崖曹家礦區(qū)面積性測量成果，預測了2處成礦靶區(qū)，并分別開展了CSAMT剖面測量。根據(jù)勘查流程，對測區(qū)進行了多尺度對比研究，總結(jié)了斷裂帶及蝕變礦化帶的物性異常特征，并定位預測了金礦體成礦靶區(qū)。

2#線剖面長度3.12 km(圖7)，勘探深度1.4 km。200#點/2#線～340#點/2#線，低阻異常范圍較寬；660#點/2#線～740#點/2#線，低阻異常明顯變寬，推斷為斷裂破碎帶局部厚度變大；1060#點/2#線～1120#點/2#線，低阻異常明顯，推斷為斷裂破碎帶局部賦存礦體；1500#線/2#點，低阻異常明顯，推斷為斷裂破碎帶且局部存在礦體；1880#點/2#線～1940#點/2#線，低阻異常明顯，推斷為斷裂破碎帶且局部存在礦體。招平斷裂帶(ZPF)上盤存在F2-1、F2-2、F2-3、F2-4等4條低阻破碎條帶。

8#線剖面長1.92 km(圖8)，勘探深度均為1.4 km。60#點/8#線～120#點/8#線，低阻異常范圍明顯擴大，推斷斷裂空間膨大；600#點/8#線～800#線/8#線，標高-1 220～-1 320 m，深度低阻異常明顯，表征構(gòu)造界面轉(zhuǎn)折，預測該處有礦體賦存。ZPF上盤存在F8-1、F8-2、F8-3等3條低阻破碎條帶。

圖7 2#線CSAMT剖面

圖8 8#線CSAMT剖面

推測200#點/2#線～320#點/2#線、60#點/8#線～110#點/8#線)表征ZPF的展布位置，ZPF平面由陡轉(zhuǎn)緩的部位及其與次級斷裂的交匯部位為礦體賦存的有利部位。據(jù)此在1900#點/2#線(ZK1)、600#點/8#線(ZK2)設(shè)計了鉆探驗證靶區(qū)。ZK1、ZK2鉆孔的設(shè)計鉆探深度分別為-350～-900 m、-350～-700 m。

4 成礦預測靶區(qū)鉆探驗證

(1)ZK1鉆孔。位于2#線1900#，終孔深度1 144.97 m。巖芯特征：①0～-9.80 m段，為砂、亞黏土、砂土組成的第四系；②-9.80～-84.47 m段，為二長花崗巖，較破碎，蝕變強烈；③-84.47～-124.90 m段，主要由長石、石英、絹云母、綠泥石等組成的絹英巖化花崗巖，裂隙發(fā)育，裂隙面發(fā)育高嶺土化和綠泥石化蝕變，無礦化；④-124.90～-154.32 m，為長石、石英、絹云母、綠泥石等組成的絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖，絹云母化、綠泥石化蝕變強烈，裂隙發(fā)育；⑤-154.32～-165.38 m段，由斜長石、角閃石等組成的灰黑色斜長角閃巖，裂隙不發(fā)育；⑥-165.38～-403.30 m段，為二長花崗巖和石英閃長巖、玢巖互層，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙見高嶺土化、綠泥石化蝕變，總體礦化不明顯，巖體接觸界線清晰，其中，-315.29～-335.70 m段夾一層斜長角閃巖，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙偶見不連續(xù)的星點狀、團塊狀黃鐵礦化；⑦-403.30～-466.70 m段，是由斜長石、鉀長石、石英、絹云母、綠泥石及少量黃鐵礦組成的絹英巖化花崗巖，總體絹云母化，蝕變較強，零星見星點狀、團塊狀、細脈狀黃鐵礦；⑧-466.70～-746.92 m段，為二長花崗巖，總體破碎程度較低，蝕變較弱，未見明顯礦化；⑨-746.92～-1 114.80 m段，為絹英巖化花崗巖，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙見高嶺土化、綠泥石化，偶見星點狀黃鐵礦，黃鐵礦多呈浸染狀或沿裂隙面呈細脈狀分布，深部為絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖；⑩-1 114.80～-1 144.97 m段，由石英、斜長石、鉀長石以及少量黑云母、角閃石組成的二長花崗巖，總體較完整，斷續(xù)見硅化、絹云母化、鉀化，與上層呈漸變接觸。

(2)ZK2鉆孔。位于8#線600#測點，終孔孔深791.39 m。巖芯特征：①0～-6.25 m段，為砂、黏土、亞黏土組成的第四系蓋層；②-6.25～-77.12 m段，為灰綠—灰黑色斜長角閃巖，局部裂隙發(fā)育，高嶺土化、綠泥石化蝕變較強；③-77.12～-339.71 m段，為二長花崗巖，局部裂隙發(fā)育，沿裂隙見較強的高嶺土化、綠泥石化蝕變；④-339.71～-736.8 m段，為由鉀長石、石英、絹云母、綠泥石等組成的絹英巖化花崗巖，局部裂隙發(fā)育，其中，-695.1～-698.3 m段夾一層裂隙發(fā)育的閃長玢巖，絹英巖化花崗巖的硅化、鉀化、高嶺土化、絹云母化、綠泥石化蝕呈現(xiàn)出從淺到深蝕變顯現(xiàn)逐漸增強的特征，礦化由不明顯逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾屈c狀、小團塊狀、細脈狀黃鐵礦化；⑤-736.8～-784.4 m段，為斜長角閃巖，巖石裂隙不發(fā)育，斷續(xù)見絹英巖化花崗巖呈脈狀產(chǎn)出，零星見星點狀黃鐵礦；⑥-784.4～-788.8 m段，由鉀長石、石英、絹云母、綠泥石等組成的鉀化花崗巖，鉀化蝕變較強，沿裂隙見絹云母化、綠泥石化，斷續(xù)見細脈狀、星點狀黃鐵礦；⑦-788.8～-791.39 m段，斜長角閃巖。

綜上分析，ZK1鉆孔在-315.29 m處開始斷續(xù)出現(xiàn)黃鐵礦化，-403.30～-466.70 m、-746.92～-1114.80 m段出現(xiàn)明顯礦化；ZK2鉆孔在-339.71 m處開始出現(xiàn)黃鐵礦化，礦化由不明顯逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾屈c狀、小團塊狀、細脈狀黃鐵礦化，-788.8 m處仍依稀可見黃鐵礦化，至-791.39 m處以斜長角閃巖終孔。上述鉆孔驗證情況與本研究綜合地球物理勘查模型的預測結(jié)果基本吻合。

5 結(jié) 語

以招平金礦帶內(nèi)的陡崖曹家礦區(qū)為例，在分區(qū)域成礦地質(zhì)背景、招平金礦帶巖礦石物性特征、金礦體賦存因素的綜合地球物理異常表征的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了覆蓋區(qū)深部金礦綜合地球物理勘查模型，并圈定了2處成礦靶區(qū)。鉆探驗證結(jié)果與本研究預測結(jié)果基本吻合，印證了本研究勘查模型的有效性。

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Integrated Prospecting Model and Metallogenic Prediction of Douyacaojia Mining Area in Zhaoping Gold Belt

Meng Yinsheng1,2,3Zhang Ruizhong1,2Ding Weizhong3Wang Wenguo3

(1.State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources;2.School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences(Beijing);3.Institute of Geophysical &Geochemical Exploration,Chinese Academy of Geological Sciences)

The existing geological prospecting results has proven that more than 1 400 t gold reserves is hosted along and near the fault zone with the length of 120 km in Zhaoping gold belt,the depth area of the southern section of Zhaoping gold belt is the hot spot of prospecting,but under the cover,it is difficult for the mineralization information to penetrate to shallow ground.So,it is necessary to conduct the research work of the geophysical prospecting work with the sounding ability and integrated geophysical prospecting model to solve the prospecting problems under the coverage area.Based on the geological prospecting results,the physical properties of the rocks and ores in Zhaoping gold belt are analyzed,the integrated geophysical anomaly characteristics of the factors that controlling the gold ore-bodies occurrence are clarified,the mapping relationship with geophysical properties and gold ore-bodies and ore-occurrence structures are established,besides that,the deep integrated geophysical prospecting model under the coverage area in Zhaoping gold belt is also established.Taking the Douyacaojia mining area in Zhaoping gold belt as the study example,the multivariate geological characteristics of Zhaoping gold belt is analyzed,the two gold metallogenic target areas are predicted under the coverage area by using the multiple geophysical integrated prospecting techniques, and the two gold metallogenic target areas are verified by drilling.The study results show that the integrated geophysical prospecting model of deep gold deposit under the coverage area based on the physical properties of the rocks and ores and the geophysical characteristics of the known gold ore-bodies are good for improving the prospecting efficiency of the deep of coverage area in Douyacaojia mining area,besides that,the integrated geophysical prospecting model can also provide some reference for the prospecting work of similar ore-bodies.

Gold deposit, Deep prospecting, Geophysical anomaly characteristics, Ore-controlling factors, Integrated geophysical prospecting model, Metallogenic target area, Metallogenic prediction

*國家自然科學基金項目 (編號:41504063)；國家重大儀器專項(編號:B02011YQ05006011)；高等學校學科創(chuàng)新引智計劃項目(編號:B07011)；中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(編號:1212011120202，121201108000150003-02)

2016-09-29)

孟銀生(1981—)，男，工程師，博士，100083 北京市。