平果沉積型鋁土礦化探及物探組合找礦有效性分析

王 明，陳遠榮

（1.桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541006；2.湖南有色金屬職業(yè)技術學院，湖南 株洲 412000）

地球化學找礦（簡稱化探）又稱勘查地球化學，它是以基礎地質、地球化學作為理論基礎，通過系統(tǒng)測試（或測試其中某些方面）礦體（礦帶或礦床）周圍三度空間與成礦有關系（時間、空間和成因）的化學元素（包括同位素）的分布分配、組成分帶、存在形式以及與成礦有關的物理化學參數（溫度、壓力、pH和Eh等），并用這些標志進行找礦的一門學科。地球物理找礦（簡稱物探）指通過對于地球物理分布規(guī)律和變化的判斷，探索地球自身的結構，研究各類自然現象所展開的相應的技術方式。物探技術能廣泛運用于地質找礦預測，針對不同的地質對象，物探技術也有所不同，主要有電法、重法、磁法、地震等技術方法。由于不同的礦產物質所呈現出來的物理特征有所差異，所以部分探測者會運用物探技術判斷某些礦產資源的數量、深度和含量，從而判斷礦產資源的開采價值[1]。在找礦難度越來越大的今天，地表埋藏淺、易于開采的礦體越來越少，找礦勘查工作不可避免的走向深部。近年來，地質、地球化學及地球物理等方法的密切配合，對尋找深部隱伏礦體起的作用也越來越大，這大大拓寬了地質找礦的應用場景，也將會在今后的找礦工作中發(fā)揮出更大的作用[2-5]。

1 平果鋁土礦現狀

鋁是世界上僅次于鐵的重要金屬，鋁土礦是金屬鋁的主要原料，其用量占世界鋁土礦總產量的90%以上。據美國礦業(yè)局2018年資料，我國鋁土礦的儲量為47億噸，位居世界第五位，主要分布在山西、河南、貴州和廣西等省區(qū)。廣西西部鋁土礦資源豐富，是我國鋁土礦的重要產地，主要分布在平果、德保、靖西、田東、那坡等地[6]。廣西平果鋁土礦自1958年被發(fā)現以來，前后查明儲量數億噸，找礦潛力巨大。隨著我國經濟的持續(xù)發(fā)展，對資源的需求量持續(xù)增長，大量的堆積型鋁土礦被不斷消耗，為了保證平果鋁土礦的可持續(xù)發(fā)展，開展對平果沉積型鋁土礦找礦勘查工作刻不容緩。前人對平果地區(qū)鋁土礦勘查對象多為堆積型鋁土礦，較少涉及沉積型鋁土礦；另外在勘查技術方法上，多采用常規(guī)地質勘查方法，利用地質、地球物理或地球化學等勘查技術方法，缺少物探和化探的綜合性研究成果。

2 鋁土礦勘查技術方法現狀

目前，對于沉積型鋁土礦的勘查主要還是以傳統(tǒng)地質方法為主，在此基礎上，大量地質技術人員在對沉積型鋁土礦的勘查過程中進行了一系列新方法的嘗試，以地球物理、地球化學（主要使用烴汞氣體測量法）和遙感等方法為主。

2.1 地球化學找礦

20世紀80年代起，許多科學家開始進行有機質在各類礦床成礦中的作用研究，大量研究結果表明有機質的熱演化及其產物對層控礦床的形成有著直接或間接的成因聯(lián)系。吳傳壁和李生郁等學者，曾提出過將有機烴氣測量應用于金屬礦床勘查的設想，初步證明了輕烴氣是找金屬礦的有效指標。隨著地表找礦難度的加大，傳統(tǒng)地球化學找礦越來越難以滿足礦產勘查的需求[7-11]。而烴類氣體，因其揮發(fā)性強、運移距離遠、異常范圍局限而集中、襯度值高等優(yōu)點受到人們的重視，逐漸被用于地質找礦，尤其是隱伏礦床的找礦預測評價。

一些科研院所和高校克服了眾多難題，為了使之由試驗階段推廣到應用階段，開展了一系列方法有效性與應用研究。陳遠榮等通過對數十個典型的金屬礦床進行方法試驗研究后，初步總結了各類金屬礦床在地表烴、汞氣體異常的常見模式。此外，徐慶鴻等歸納出金礦體上有機烴異常特征和模式，并探討了金礦體有機烴的異常來源以及成因模式，結果表明有機烴異常特征及其組分間相關特性能夠有效反映深部隱伏金礦體的賦存空間和成礦規(guī)模。此外，在鏵廠溝金礦、福建邱村金礦、廣西大廠、廣西貴港龍頭山金礦、廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)更莊地區(qū)、遼寧白云金礦等礦區(qū)進行了不同程度的研究工作，豐富和完善了基于烴、汞氣體測量法預測隱伏金屬礦床的基礎理論和實踐應用。

2.2 地球物理找礦

地球物理方法對于尋找深部盲礦，主要是通過對比礦體或含礦巖系與其圍巖的物性差異，從而確定深部礦體的空間分布特征，為后續(xù)設計勘查工程提供依據。陳炳武等在河南省澠池縣雷溝鋁土礦區(qū)運用了EH-4電導率成像系統(tǒng)，結果表明，該系統(tǒng)能夠查明礦區(qū)基巖起伏形態(tài)，指出成礦有利部位，并對埋深作量化對算，能有效指導隱伏鋁土礦的找礦工作；韋勝永等使用音頻大地電磁法和直流電測深這兩種物探方法在鋁土礦找礦應用中做了效果對比研究，取得良好的效果；楊瑞西等，通過重力測量和CSAMT法在河南郁山—禮莊寨地區(qū)進行綜合成礦預測，發(fā)現三條礦體，提交資源儲量5683.02萬噸等。

2.3 遙感找礦

近年來遙感技術手段廣泛運用于多類型礦床的找礦評價。其中，羅允義等通過遙感技術手段成功的對廣西區(qū)域內的鋁土礦進行了綜合成礦預測及資源總量的估算；成功等在豫西沉積型鋁土礦開展了OLI與ETM+數據的對比研究，研究結果表明ETM+遙感影像和OLI遙感影像都能較好提取鋁土礦礦體的蝕變信息，但OLI數據提取的異常信息更加清晰和準確，更能反映出鋁土礦礦體的空間分布情況。

通過用地球化學（烴、汞測量法）和地球物理方法開展找礦工作具體較好的理論和應用基礎。烴、汞測量法大多應用于油氣和各類有色貴金屬的找礦勘探，物探在尋找隱伏礦體方面也是效果良好，遙感也在礦產預測方面取得一點的效果。單獨采用地球化學或地球物理方法尋找沉積型鋁土礦較為普遍，但開展地球化學（烴、汞測量法）和地球物理組合找礦尋找沉積型鋁土礦則較少。

3 平果沉積型鋁土礦應用化探及物探找礦方法分析

隨著平果鋁土礦礦產資源的不斷消耗，其勘探工作一直在不斷推進之中。在地質找礦過程，大多都注重地質勘查工作，而較少涉及沉積型鋁土礦找礦方法的研究，無論是地球化學，還是地球物理的相關研究，都相對較為薄弱。而作者通過查閱資料和野外基礎調查發(fā)現。

3.1 平果沉積型鋁土礦基本特征

平果鋁土礦礦區(qū)地層出露較為齊全，由老到新分別為泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、新近系和第四系，其中以石炭系、二疊系分布最廣。礦區(qū)內巖漿巖出露很少，幾乎可以忽略。含礦層位為上二疊統(tǒng)合山組，直接覆蓋在下二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r侵蝕面上，一般分為二段七層。

3.2 地球化學特征異常

平果鋁土礦形成于海陸邊緣地帶沉積環(huán)境，生物、有機質參與了平果鋁土礦沉積型礦化的成礦作用。在對于平果鋁土礦的成礦環(huán)境探討中，戴塔根等認為其形成于淺海環(huán)境；劉長齡等提出我國硬水鋁石巖溶鋁土礦為生物有機質成礦作用的沉積型鋁土礦；其次腐殖酸能加速成礦母巖以及風化母巖的脫硅和脫鐵，促進了鋁土礦的富集成礦，且貫穿了整個鋁土礦沉積成礦過程。雖然眾口不一，但統(tǒng)一的認識是礦源碎屑物質經多種方式、一定距離的搬運后，于海陸邊緣地帶沉積（偏海相或偏陸相）。而這類沉積環(huán)境為大量生物的生長以及后續(xù)煤層或炭質層的形成提供了基礎條件。

過對整個平果地區(qū)野外基礎調查和對那豆礦區(qū)已有鉆探資料的整理發(fā)現：該區(qū)沉積型鋁土礦的上方存在一層或多層的煤層（煤線）或炭質層，在剖面上由下而上的沉積序列為：灰?guī)r（或膠泥層）—（含鐵）鋁土礦層—煤層（或無）—炭質層（圖1）。

圖1 平果沉積型鋁土礦鉆孔柱狀圖（數據來源：據廣西平果縣那豆礦區(qū)布絨礦段沉積型鋁土礦補充勘探報告圖件修編）

鋁土礦在沉積過程中受到地層和褶皺的控制，一般來說，在具有運移通道和足夠動力的條件下，相對低洼處是沉積物質優(yōu)先沉積的場所。在對那豆礦區(qū)已知的鉆探信息中對比發(fā)現，煤層或炭質層下方周圍確實存在厚薄不一的含礦層，且較厚的煤層或炭質層下方周圍的含礦層大都相對較厚，兩者之間有較好的正相關關系。

3.3 地球物理特征異常

桂西地區(qū)沉積型鋁土礦含礦巖系自上而下存在“煤層、泥巖層、炭質頁巖層、鋁土礦層”或“煤層、泥巖層、炭質頁巖層、鋁土礦層、鐵礦層”物質組成特征，古地理環(huán)境及風化條件不同對桂西成礦影響較大。

由于桂西地區(qū)鋁土礦含礦層位空間構成的組合規(guī)律，含礦巖系中的泥巖、煤層、含炭質泥巖與沉積型鋁土礦屬低阻特性，電性差異不大。但把含礦巖系（層）煤層、泥巖、炭質泥巖及沉積型鋁土礦當成一個電性層看，該層平均電阻率與其上覆或下伏基底灰?guī)r、硅質灰?guī)r電性差10倍以上，這為高密度電阻率法間接找礦提供明顯物性前提。由于其含礦組合的規(guī)律性、鐵礦層、鋁土礦層和泥巖層的磁化率較為穩(wěn)定，其磁化率能明顯地與上覆或下伏基底灰?guī)r、硅質灰?guī)r區(qū)分出來。

4 結論

平果地區(qū)具備了開展地球化學（烴、汞氣體測量）和地球物理（電法、磁法）找礦的條件。地球化學方法通過含礦層與特征層的特定空間對應關系，地球物理方法可以通過礦體與圍巖存在著明顯的磁性、電性差異，從而間接地對其下方的含礦層進行勘查。