湖南衡陽(yáng)盆地國(guó)慶礦區(qū)物化探找礦方法應(yīng)用效果

鄭秀全，幸 武，陸劍宇，祝 兵，孫龍強(qiáng)，戴典文

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇六大隊(duì)，湖南 衡陽(yáng) 421008）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本區(qū)位于揚(yáng)子陸塊桂湘早古生代陸緣沉降帶與華南造山帶云開(kāi)晚古生代沉降帶交匯之衡陽(yáng)盆地北緣，茶恩寺鉛鋅多金屬成礦區(qū)。區(qū)域性長(zhǎng)壽——衡陽(yáng)——觀音閣斷裂帶穿越礦區(qū)中部，沿此斷裂往北，有南岳、白石峰燕山早期花崗巖體，往南有堰堪、龍秀橋、泉湖、雞籠街等花崗巖體。該北東向隆起帶區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，地層缺失多，巖漿活動(dòng)頻繁，多期次構(gòu)造巖漿活動(dòng)為多金屬元素富集成礦創(chuàng)造了良好的地質(zhì)條件（圖1）。礦區(qū)南部有白鶴鋪銅礦床、龍秀橋銅礦床、譚子山重晶石銅礦床、招兵山鉛鋅礦點(diǎn)，北部有界牌高嶺土礦床、馬跡鈉長(zhǎng)石礦、馬跡鉛鋅礦床、羅渡鈾礦床。是近年來(lái)衡陽(yáng)盆地找礦成果較顯著的一條重要北東向成礦帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有中元古界冷家溪群第二段（Ptln2），出露于礦區(qū)東南側(cè)，為一套深海——半深海相具復(fù)理式韻律的板巖、粉砂質(zhì)板巖、巖屑雜砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、濁積巖等組成的淺變質(zhì)巖系。古近系百花亭組（KEb）地層為一套紅褐、棕褐色巨厚層狀礫巖、砂礫巖、含礫長(zhǎng)石石英砂巖及含礫鈣泥質(zhì)粉砂巖，具有較典型的洪積扇礫巖—砂礫巖相特征，在本區(qū)與下伏中元古界冷家溪地層呈不整合接觸，局部構(gòu)造接觸，而該斷裂構(gòu)造正為本區(qū)主要控礦構(gòu)造長(zhǎng)壽——衡陽(yáng)——觀音閣深大斷裂。

圖1 國(guó)慶礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

2.2 構(gòu)造及礦化特征

斷裂構(gòu)造主體被紅層覆蓋，斷裂構(gòu)造形成于紅盆之前，呈北北東向切入冷家溪群地層（Pt2ln2），控制盆地南東側(cè)的邊界，沿走向具膨大收縮特征，在本區(qū)內(nèi)構(gòu)造寬度一般5m～35m，構(gòu)造具明顯分帶性，中部至構(gòu)造邊緣依次為硅化角礫巖、硅化碎裂巖、碎裂巖，黃鐵礦、星點(diǎn)狀黃銅礦較發(fā)育，硅質(zhì)脈發(fā)育，并在硅質(zhì)中有赤鐵礦細(xì)脈穿插。紅盆之前構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈，在該構(gòu)造下盤(pán)冷家溪群第二段（Pt2ln2）地層中形成多條近于平行的次級(jí)構(gòu)造，寬1m～5m不等，呈北東東70°走向、傾向北西，沿走向具膨脹收縮、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。局部地段硅化強(qiáng)烈，地形標(biāo)志明顯，表現(xiàn)為正地形，斷裂沿山脊、山頂分布，大部分地段表現(xiàn)為碎裂巖，控制了本區(qū)部分銅、鎢礦化點(diǎn)。

表1 各元素變化系數(shù)（CV）特征表

表2 各元素、土壤離子電導(dǎo)率以及土壤熱釋汞異常分帶值

2.2 巖漿巖

出露在本區(qū)北東部白石峰巖體，為燕山早期第二階段（γ52-b）侵入，其巖性為細(xì)—中粒少斑狀二云母花崗巖。西部邊緣有混合巖帶，寬1km～4.5km，該帶巖石呈暗灰色、灰色，普遍具片狀、片麻狀構(gòu)造特征。

3 地電化學(xué)集成技術(shù)剖面測(cè)量特征

地電化學(xué)提取測(cè)量(CHIM)、土壤離子電導(dǎo)率測(cè)量（Con）、土壤熱釋汞測(cè)量（RHg）三種地化方法，地電提取Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Hg、Cr、Co、Ni、Mo、W共14種元素進(jìn)行分析測(cè)定，由（表1）可知Cu、Mo、Bi元素在本區(qū)的分布具有不均勻性，變化幅度大，具有一定的富集趨勢(shì)。

實(shí)際采集元素的含量（或其對(duì)數(shù)）經(jīng)過(guò)排序處理、統(tǒng)計(jì)形成原始數(shù)據(jù)直方圖，剔除高值或低值異常，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組生成直方圖，根據(jù)直方圖與正態(tài)曲線直觀對(duì)比，選擇最佳特征數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出各種元素的背景含量、標(biāo)準(zhǔn)差，最終計(jì)算出各成礦相關(guān)元素的異常指標(biāo)（表2）。

對(duì)區(qū)內(nèi)樣品的元素含量進(jìn)行聚類分析，選擇同類元素組合確定成礦指示元素組合，以距離系數(shù)取20時(shí)，可將元素劃分四類，F(xiàn)1：As-Mo-Sb-Cr-Ni-Co-Pb-Zn-W；F2：Ag；F3：Hg-Au；F4：Cu-Bi。

根據(jù)因子分析，F(xiàn)1因子中包含低、中、高溫元素，反映了該區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁，多期次構(gòu)造巖漿活動(dòng)為多金屬元素富集成礦創(chuàng)造了地質(zhì)條件。

根據(jù)地電化學(xué)測(cè)量找礦預(yù)測(cè)研究圈定的大部分異常暈分布在隱伏構(gòu)造F1兩側(cè)及上盤(pán)。地電提取：Cr-Co-Ni-Zn-As-Mo-Sb-W-Pb元素組合平面異常主要分布在隱伏構(gòu)造F1的附近及上盤(pán)，土壤熱釋汞（RHg）異常和土壤離子電導(dǎo)率（Con）異常分布特征相似，大部分分布于隱伏構(gòu)造F1下盤(pán)。地電提取Hg元素平面異常特征和Au-Ag-Hg元素組合平面異常特征見(jiàn)（圖2、圖3）

圖2 地電提取Hg異常平面圖

圖3 地電提取Au-Ag-Hg異常平面圖

4 可控源大地電磁法測(cè)深（CSAMT）測(cè)量特征

圖3 國(guó)慶礦區(qū)37線可控源電磁法測(cè)深二維反演視電阻率值及解釋推斷斷面圖

CSAMT法由發(fā)射極至接收機(jī)間的距離為5000m，AB=1400m，電流=4A～12A。首先在鄰區(qū)黑石砣礦區(qū)已知地質(zhì)勘探線基礎(chǔ)上布置剖面，點(diǎn)距40m，查清該地質(zhì)剖面電性結(jié)構(gòu)特征，建立已知地質(zhì)剖面地球物理模型。通過(guò)黑石砣礦區(qū)模型并結(jié)合本區(qū)前期高密度測(cè)量、激電測(cè)量成果等綜合確定本區(qū)電性結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)地電化學(xué)測(cè)量推測(cè)的構(gòu)造位置及走向，在本區(qū)布置、測(cè)量了2條長(zhǎng)剖面，點(diǎn)距20m、30m不等。

數(shù)據(jù)反演，對(duì)模擬斷面象素電阻率進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，直至計(jì)算視電阻率和阻抗相位盡可能緊密的與觀測(cè)數(shù)據(jù)擬合并考慮模擬約束條件。SCS2D采用二維有限元算法計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)CSAMT數(shù)據(jù)。將視電阻率和阻抗相位反演為平滑模擬斷面，是一種表現(xiàn)CSAMT和AMT測(cè)量中固有信息的有效途徑。因?yàn)槠交M反演不需要有關(guān)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的任何先驗(yàn)信息，觀測(cè)數(shù)據(jù)是自動(dòng)地轉(zhuǎn)換為提供地下圖像的電阻率模擬斷面圖。

從二維反演視電阻率值斷面圖（圖3）可知：剖面淺部橫向電阻率變化較大，電阻率值較為不均勻，淺部橫向電阻率變化較大，電阻率值較為不均勻，電阻率值在200Ω·m～500Ω·m之間。在點(diǎn)1200m出現(xiàn)一弧形低阻帶，該低阻帶電阻率10Ω·m～250Ω·m之間變化，推測(cè)該弧形低阻帶為紅盆地層和冷家溪群地層之間的不整合接觸界線。推測(cè)：120m～1200m，高程-100m～-400m～150m的弧形范圍為白堊系地層引起，120m～1200m，高程-450m～-300m～150m以下為冷家溪群板巖引起。在水平距離320m～520m，高程-500m～-350m出現(xiàn)一個(gè)往NW向傾斜的極低值異常，推測(cè)極低值異常為長(zhǎng)壽—衡陽(yáng)—觀音閣斷裂引起，構(gòu)造傾向北西，該構(gòu)造為控盆構(gòu)造，而該構(gòu)造與后期施工的驗(yàn)證鉆孔所揭露控制的構(gòu)造位置基本吻合。

5 結(jié)論

（1）中元古界冷家溪群第二段（Pt2ln2）地層之后板塊活動(dòng)，形成張拉構(gòu)造F1，下盤(pán)上升剝蝕，下盤(pán)下降，經(jīng)構(gòu)造旋回接受沉積形成古近系百花亭組（KEb）地層，由此形成本區(qū)的地質(zhì)特征，淺-深部KEb與Pt2ln2地層成不整合接觸，接觸面平緩，深部呈構(gòu)造接觸（斷裂構(gòu)造F1）。

（2）通過(guò)地電化學(xué)集成技術(shù)剖面測(cè)量和可控源大地電磁法測(cè)深（CSAMT）測(cè)量的工作方法，結(jié)合地質(zhì)特征及深部鉆孔揭露驗(yàn)證結(jié)果：在ZK3701孔深389.10m、ZK4501孔深526.70m處均揭露到隱伏含礦構(gòu)造帶F1，且在ZK4501孔中所見(jiàn)構(gòu)造特征與毗鄰黑石坨、鹽田橋礦區(qū)已揭露的F1含礦構(gòu)造帶具有顯著一致性，且有明顯赤鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化。最終確認(rèn)了F1在該區(qū)隱伏延深部位、走向、傾向。地電化學(xué)集成技術(shù)剖面測(cè)量和可控源大地電磁法測(cè)深對(duì)于探測(cè)本區(qū)紅層深部隱伏控含礦斷裂構(gòu)造帶（F1）是有效可靠的，為鉆探施工提供了有利的依據(jù)。

（3）地電化學(xué)集成技術(shù)剖面測(cè)量和可控源大地電磁法測(cè)深（CSAMT）測(cè)量方法的結(jié)合應(yīng)用方面效果顯著，不僅可以推斷構(gòu)造的展布位置，還可以根據(jù)元素的富集規(guī)律、組合特征及電阻率反演成果預(yù)測(cè)含礦部位，是整個(gè)衡陽(yáng)盆地隱伏控（含）礦構(gòu)造及礦山邊深部找礦的有效方法和手段。