综合物化探技术在黄土覆盖区隐伏金矿体预测中的应用.pdf

黄 金 GoL D 2 0 0 5年 第 7期 ／ 第 2 6卷 综合 物化探技 术在黄 土覆盖 区隐伏金矿体 预测 中的应 用 贾长顺 ， 曾庆栋 ， 徐 九 华 ， 于 昌明 1 ． 北京科技大学 土木与环境工程学 院； 2． 中国科学院地质与地球物理研究所 摘 要 黄 土覆盖 区找 矿预 测评 价历 来是地 质 找矿 工作 的难 点 。物化探 方 法具 有效 率 高、 易操 作 、 指 导找 矿针对性 强等特点 ， 多种物化探 方法 可以相互 引证 ， 能有 效 弥补 单一 物化 探 资料难 以合 理解释 的不足 。 以红花 沟金 矿黄土覆 盖区的找矿预 测研 究为例 ， 系统介 绍 了热释 汞量 法和 E H 4连 续 电导率剖 面测量方法从平 面和剖 面的三 维尺度 上对 测 区进 行 综合 探测 的结 果。 实践证 明 。 这一 方法体 系是行之 有效 的。 关键词 红花 沟金矿 ； 隐伏 矿体预测 ； 热释汞 量法 ； E H 4电导率成像 系统 中图 分类 号 P 6 1 8 、 5 1 文 献标 识码 B 文章 编 号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 5 l 0 70 0 0 80 4 1 引 言 近年 来 ， 随着 我 国地质 找矿 事业 的蓬勃 发 展 ， 越 来越多 的矿床 点 陆续被发 现与开采 。而 与此相对 ， 地 表可见 的矿化 线索也越来越 少。近 3 0年来 的找 矿 经验证 明 在 黄土覆盖 区隐伏 一半隐伏 金矿 的找矿 预 测 方面 ， 常规 的地质方法 往往难 以取得好 的效果 。物 化探 方法具有效率 高 、 易 操作 、 指导 找矿 针对 性 强 等 优点 ， 而要快 速准确地 同时获得近地表 和地下一定深 度上 的有效 信息 ， 单 纯某一种物 化 探手段 已不能满 足科研 和生产找矿 实践 中越 来越 高 的对效 率 和精 度 的双重要求 。因此 ， 在 黄土覆盖 区的金矿找矿 预测 中 综合 运用几种物 化探手段 ， 不失为一种 实用高效 的选 择 。 本 文以赤峰市 红花 沟金 矿 床黄 土覆 盖 区找 矿 预 测 为例 ， 综合运用 地质 、 地球化学 、 地球物 理方 法对黄 土覆盖 区进行 成矿 预测研 究 ， 最终 提 出黄 土覆 盖 区下 未知 区 的找矿靶 区及金 成矿远景 区。 2 红 花 沟 金 矿 区概 况 红花沟金矿 床位于华北地 台北缘 内蒙地 轴东段 ， 属大 型石 英脉型 矿床 J 。经过 近几 十年 的地质 调查 、 勘探 和生 产探矿 ， 到 目前 为止已经在红花 沟矿 区发 现 露头 和隐伏 金矿脉近 1 0 0条 ， 这些 矿脉在规 模上 差 别 较大 ， 而且呈 集群 状分 布 。由于 黄土 覆 盖严 重 7 0 ％ 矿 区面积被 风成黄 土 覆盖 ， 矿 体 多为 隐伏 矿体 。矿 区内 出露地层 主要 有 ① 太 古界 变质 岩 系 ， 包 括斜 长 角 闪片麻 岩 、 黑 云斜 长 片麻 岩 、 斜 长角 闪岩等 。变质 岩发 生了强 烈的 混合 岩化 作用 ， 并形 成 混合 花 岗岩 ； ② 中生代 火 山岩 和沉积岩 ， 包 括上侏 罗统 偏酸性火 山 岩 、 火 山碎 屑 岩 、 底 砾 岩 ， 以及 下 白垩 统 流 纹 质凝 灰 岩 、 火 山角砾岩 或集 块岩 。侵 入 岩分 布于 矿 区南 部 ， 为石英 斑岩 岩株 ， 侵 入于 晚太 古代 及 中 生代地 层 中 。 区内脉 岩发 育 ， 主 要 类 型 有 闪 长玢 岩 、 正 长 斑 岩 等 。 含金 石英脉 主要 产 于晚太 古 宙角 闪斜 长 片麻 岩及 混 合岩 中， 主要呈 N N W 向或近 S N向展布 ， 少数 N N E向 或 N E向展 布 。矿 脉 群 总体 分 布受 N W 向断裂 构 造 如 F ， 断裂等控制 见图 1 。其典型特点为矿体规模 小 、 品位 高 。矿床 主要 围岩蚀 变 为绢英 岩化 、 黄铁 矿 化 、 硅化 、 绢云母化 。蚀 变带宽度 一般小 于 2 m。 图 l 红 花 沟金 矿 区矿 脉分 布 图 F l 7 ’ F q 8 一 断 裂 F 广 龙头 山断 裂 F H ～ 红花 沟断 裂 5 8 一 矿 脉及 编号 3 热 释 汞量 法 测 量 及 解 释 汞矿化或 汞异 常对 金矿 的勘 查 有 着重 要 的指示 意义 。汞及其 化合物 的热稳 定性较 差 ， 一 经加热 即可 收稿 日期 2 0 O 4一O l 一2 8 基 金项 目中科 院创新 工程 项 目 K ZC X 3一S W一1 3 8 ； 红 花沟 金矿 资助 作者简介 贸长顺 1 9 7 8 一 ， 男， 辽宁抚顺人 ， 博士研究生 ， 主要从事资源综合利用与环境地质研究； 北京市海淀区学院路 3 0号， 1 0 0 0 8 3 维普资讯 2 0 0 5年第 7期／ 第 2 6卷 分解成 游离汞蒸气 。固体样 品 一般 采用 热释 法 汞量 法 ， 直 接加热 固体样 品 ， 让样 品所 吸附的汞释放 出来 ， 然后用原 子吸收 型测 汞仪测 定 汞浓 度 。该方 法具 有 即时性 、 操作简单 、 快速 、 成本低廉 、 重现性 好等特点 ， 因而应用 前景广阔 。 工作 中使用 的是 R G一1型热 释测 汞仪 。根据 汞 的基 态原子对汞 灯 发射 出 的波 长为 2 5 3 ． 7 n m特 征 辐 射 的选 择性吸收 原 理工 作。仪 器 主要 由热 释炉 和 主 机 两部分组成 ， 采用 “ 化学选 择 性表 面 吸 附” 方 法 ， 排 除 固体样 品热解产 生的干扰气体 ， 从而保 证 了进入仪 器 的气 体 中只有汞及 不构成干扰 的气体 ， 而且 仪器在 测量硫化 物矿石和 烟尘 中 的汞 等性 能方 面也 有 大大 的改善 。在 功 能方 面 ， 除 抗 干 扰 能力 有 突 破 性 进 展 外 ， 其基线稳 定性也 有显 著 改善 ， 并实 现 了与微 机 的 连接 ， 开发 了配 套 的专 用 软 件 ， ， 仪 器 的 整 体 性 能 大为提高 。 3 ． 1 已 知 区测 量 结 果 在红花沟矿 区 3 9线 地表按 1 0 m间距 进行 了样 品 采集 。测量结果见 图 2 。 图 2红 花 沟 金 矿 区 3 9线 土 壤 汞 ■ 测 量 结 果 红花 沟金矿 区 3 9线 地 表 土壤 汞 量 测 量 结 果 表 明 ， 在 剖面 见图 3 左起 7 5 m、 2 0 0 m、 2 6 5 m、 3 5 0 m、 3 8 5 m 附近均存在 较为明显 的汞的异常 ， 总体上可划 为 4个 异 常区 a 、 b 、 C 、 d ， 可能反映 了深部构 造的存在 ， 其 中 a 异 常对应 深部 29号脉 ， 为矿 致异 常 ； b异常 为未 知 异 常 ； C异常 由花岗岩 与变质 岩界面 引起 ； d异 常深 部 可能存在矿化构 造。 3 ． 2未知 区汞量 测量 以红 花沟金矿 H 6 5号脉 测 区 为 例 H 6 5号脉 测 区地 表 为黄 土覆 盖 区 ， 无基 岩 出露 ， 根据矿 区构造分 布规律 及 成矿 规律 分 析认 为 这 一 区 段可能存在 隐伏 含矿 构 造 。在 区内进 行 了 8条测 线 总计 5 0 8个样 品 的汞量 测量 ， 测量结果见 图 3 。 测量 结果 表明 ， 汞量峰值 平均值 为 2 0． 4 3 n g ／ g ， 标 准 偏 差 为 2 2 ． 5 8 ， 最 小 值 为 2 ． 8 3 n g ／ g ， 最 大 值 为 2 5 0． 4 5 n g ／ g 。汞 量 积 分值 平 均 值 为 1 9 ． 5 7 n g ／ g ， 标 准 偏 差 为 2 3． 6 5 ，最 小 值 为1 ． 7 3 n g ／ g ，最 大 值 为 3 0 0． 6 8 n g ／ g 。在汞量测量 平 面等值 线 图上 ， 表现 出明 显 的成 带分 布特 点 见图 3 西南角 两 个 区内异 常值 最大 的异 常 ， 呈单 线 异 常 ， 异 常 宽度 在 8 0 m 左 右 ， 向 南 、 北均无延伸 ， 这 2个异 常可能是 F 断裂 在地 表 的 反 映 。根 据异常强度及 分布特 点 ， 除 F 断裂外 ， 区内 可确 定 A、 B、 c、 D、 E、 F等 6个 异 常 A异 常位 于测 区 东部 ， 总体 上呈 N N E向展 布 ， 异 常延 长约 7 0 0 m， 宽 约 2 0～7 0 m， 由 3个 串珠状 异常组成 ； B异 常位 于测 区 中 偏东 部 ， 总 体 上 呈 N N W 向展 布 ， 异 常 宽 度 较 大 ， 约 1 2 0 m， 延 长 约 8 0 0 m， 由南 北 2个 异 常 组成 ； C异 常 位 于 B异 常东侧 ， 呈 N N E 向展 布 ， 延 长 约 2 O O余 m， 宽 约 2 0～4 0 m； D异 常 位 于 B异 常 西 侧 ， 呈 N N W 向展 布 ， 异 常 强 度 较 大 ， 延 长 约 2 0 0 m， 异 常 宽 度 约 3 0～ 5 0 m； E异 常位 于测 区西 北部 ， 延 长 2 0 0余 m， 宽度 3 0 6 0 m； F异 常较小 ， 为单 点异常 。根据 红 花沟金 矿 区 断裂 控矿 特 点 l- 1 J ， 推测 B异常 可 能 为一 导 矿或 运 矿 构 造引起 ， 而 A、 c、 D异 常则 可 能为 B断裂 的次级 含 矿 断裂构造 引起 。 4 E H4连续电导率剖面成像 系统深部勘察 E H 4电导 率 成像 系统是 由美 国 G E O ME T R I C S和 E MI 公 司联合 生产 的采用 了最新 的数 字讯 号 处 理器 的硬 、 软件装 置 。该 系统 属于部 分可控源 与天然场源 相结合 的一种大 地 电磁测深 系统 ， 代 表 目前 国际上最 为先进 的一种 电磁 法勘探手段 ， 可以确定 已知含矿构 造 的延深 情况 ， 也可 以确 定未知 区是 否存在 隐伏 断裂 及 隐伏 断裂 的产 状 、 规模 。其 观 测 的基本 参 数 为 正 交 的电场分量 E x， E y 和磁 场 分 量 H x， 毋 。如 果 将地 表天然 电场与磁 场 分量 的 比值 定义 为地 表波 阻 抗 ， 那么 ， 在均匀 大地 的情况 下 ， 此阻抗 与入射场极 化 无关 ， 只 与大地 电阻率 以及 电磁场 的频 率有关 Z ／r r p 1 ．zf 1 一i 1 式 中 Z 大地 波阻抗 k V ／ T m ； ． 频率 I - I ； p 电阻率 n m ； 磁 导率 ； i 虚数 符号 。 维普资讯 黄 金 一 ⋯ 一 一 一 鬻一 ’ 一 一 ． 二雾 一 二二一 图 3 红 花 沟金 矿 区 6 5号脉 测 区汞 浓 度 平面 等值 线 图 a 一 峰值 等值 线 图 b 一积 分 等值线 图 通过测 量相互正交 的电场和磁 场分 量 ， 可确定介 质 的电阻率值 ， 计算公 式为 ’ lD l 吾l t， ．2 lD l 百l 式 中 J D 电阻 率 Q n 1 ； E 电场 强度分量 m V ／ k m ； 日磁 场强度分量 n T 。 对 于水 平分层 大地 ， 上述表 达式仍然适用 。但用 它计算得 到的电阻率将 随频率 的改变而变化 ， 因为 电 磁 波 的大地穿 透深度或趋肤 深度 与频率 有关 厂 一 5 0 3 ／ 等 3 ．， 式 中 趋 肤深度 m 。 此时由 2 式 计 算得 到 的 电阻率 为 视 电阻率 ， 在 一 个 宽频带上 测 量 E 和 日， 并 由此 计 算 出视 电阻 率 和相位 ， 可 以确定地下岩层 的 电性结构 和地质构造 。 根据汞 量测量 结果 ， 结合 地 质分 析 ， 在 如 图 3所 示 的位置对 汞量异常进行 了深部解 剖。 测量结 果 见图 4 显 示 了 2个 明显 异常 带 西侧 异 常带西倾 ， 倾 角约 4 5 。 ， 从 浅部延 深至 4 5 0 m左右 ， 异 常宽 度约 2 03 0 m， 视 电阻 率值 变化 于 ／7 , 一8 0 0 1 2 m， 浅部 2 0 0 m 以上 视电 阻率值低 ， 2 0 0 m 以下 视 电阻率 较高 。东部异常 产状 近直 立 ， 延深 大于 6 0 0 m， 视 电阻 率值变化 与西部 带 相似 ， 浅 部 低 ， 深 部值 大 。深部 高 阻区可 能为花 岗岩分 布 区。东 部异 常 与断 裂带 在地 表所推测 的位置相 对应 ， 推测 为 导矿构 造 ； 而西 侧异 常 总体 与区内 已知含矿 构造的分 布特点相似 ， 延伸方 向为 N N W 向 ， 推 测 为 含 矿构 造 。经 矿 山工 程 验 证 ， 探 到 了金矿 脉。 维普资讯 2 0 0 5年第 7期／ 第 2 6卷 目 、 聪 水平距离 ／ m 图 4红花 沟金 矿 6 5号脉 测 区 E H 4电磁 系统 视 电 阻率 测量 等值 线 图 5 结 论 1 汞量 测量是黄土覆 盖区一种有效 的寻找 隐伏 含矿构 造 的地 球 化 学 方法 ， 其探 测 深度 可 在 2 0 m 以 上 。 2 E H 4连续 电导率剖 面成 像系统深部 视 电阻率 测 量 ， 是 揭示黄 土覆 盖 区隐伏含 矿构造 的一种 有效 的 地球物理 方法 ， 可 以确定 隐伏 含 矿构 造 的规 模 、 产 状 及延深 情况 等。 3 综合运用 地质 、 地球化学 、 地球物理 方法对 黄 土覆盖 区、 已知矿 体 深部 及外 围矿 区进行 研 究 ， 遵 循 由已知 到未 知 ， 由 已知推 未知 的科 学 认知 规律 ， 首 先 验证现有 工程控制 区 已知 区 物化探 方 法 应用 的效 果 ， 而后 在 黄 土覆 盖 区 未 知 区 应 用 物 化探 方 法探 测 ， 最终 提 出黄 土覆 盖 区下 未知 区 的找矿靶 区及金 成 矿远景 区。实践证 明 ， 这种工作 方式不仅具 有实际 应 用价 值 ， 而且具有 重要的理论 意义。 [ 参 考 文献 】 ． [ 1 ] 曾庆栋， 陈岩 ， 李国良， 等． 内蒙红花沟金矿构造控矿规律及找矿 方 向[ J ] ． 黄金 科学 技术 ． 2 0 0 3 ， 1 1 5 7一I I ． [ 2 ] 卫 敬 生 。 李 荣 春 ． 应 用于 水文 与工程 地 质 的化 探 新方 法 土壤 吸附 汞地 球化学 测量 [ J ] ． 水 文地 质工程 地 质 ， 1 9 9 9 4 5 55 8 ． [ 3 ] 杨竹溪， 卫敬生。 李荣春 ． R G I 测汞仪软件介绍[ J ] ． 物探 与化探 ， 2 0 0 0。 2 4 2 1 4 6． 1 4 9 ． App l i c a t i o n o f c o mpr e h e n s i v e g e o p hy s i c a l a n d g e o c he m i c a l pr o s pe c t i n g t e c h no l o g y i n f o r e c a s t i n g c o nc e a l e d o r e b o d y o v e r bu r d e n b y l o e s s J i a C h a n g s h u n ， Z e n g Q i n g d o n g ， X u J i u h u a ， Y u C h a n g m i n g 2 1 ． S c h o o l o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g， U n i v e r s i t y o fS c i e n c e a nd T e c h n o l o g y ； 2 ． 胁 “ of G e o lo gy a nd G e 叩 ， C h i nes e A c a d e m y of S c ie n c e s Abs t r a c t I t i s a l wa y s v e r y d i ffi c u l t t o f o r e c a s t c o nc e ale d o r e b o d y i n l o e s s o v e r b u r d e n a 眦． Co mpr e he n s i v e g e o p h y s i c al a n d g e o c h e mi c a l p ros p e c t i n g me t h o d s a r e s u p e r i o r t o o rdi n a r y g e o l o g i c al me thod s i n f o r e c ast i n g c o n c e ale d o r e b o d y ． I n o r d e r t o a c q u i r e e ff e c t i v e i n f o r ma t i o n o n t h r e e - d i me nsi o n al s p a c e ， t h e p a p e r s y s t e ma t i c all y p res e n t s t h e p r o s p e c t i n g r e s u l t u s i n g t h e r ma l - rel e ase me r e u r i me t r y and E H4 c o n d u c t i v i t y i m a g e s y s t e m i n Ho n s h u a g o u g o l d d e p o s i t ． P r a c t i c e s h o w s t h a t the i n t e g r a t e d me thod s a r e v e r y e ff e c t i v e ． Ke y wor ds Ho n g hu a g o u g o l d d e po s i t ； f o r e c ast i n g o f c o nc e a l e d o r e b o dy； t h e r ma l - rel e a s e me r e u rime t r y； EH4 c o nd u c t i v i t y i m a g e s y s t e m 编辑 宿 晓静 } _ { } _ { } } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { 欢迎订阅 简明黄金实用手册 }_{}_{}_{-H I- 该手册 由东北师范大学出版社出版 ， 系统地介绍了我 国黄金科研 、 生产的实践经验和工艺。内容包括 黄金地质 、 岩金矿 、 砂 金矿的找矿与评价； 岩金矿 山地质 ； 岩金 、 砂金开采 金的选矿 、 冶炼 ； 金合金及其加工与金 的再生回收 ； 金银分析 ； 黄金企业生 产 环 境保 护 等 。该 书可 供黄 金 矿 山生 产 工人 、 干 部及 工程 技 术人 员 使 用 ， 也 可 供从 事黄 金 生 产 的 地 质 、 科 研 、 设计 等 部 门 的 工程 技 术 人 员和有 关 院校 师 生参 考使 用 ， 还 可 作 为矿 山职 工技 术 培训 的参 考教 材 。 定 价 简 装本 4 4 ． 0 o元 含 邮费 ， 精 装本 5 8 ． 0 o元 含 邮 费 。 地址 长春市南湖大路 6 7 6 o号长春黄金研究院信息中心 联系人 李跃辉 邮编 1 3 0 0 1 2 电话 0 4 3 l 一5 5 2 9 8 3 8 传真 0 4 3 l 一5 5 2 1 8 6 l 电 子信 箱 i o u ma l c c s r i ． c o rn 维普资讯