湘西金矿沃溪矿区的地质地球物理模型.pdf

￡ 一 第 2 4卷第 4期 2 0 0 0年 8月 ．2 4， No ． 4 AL 】 g ， 2 0 0 0 湘西 金 矿沃溪 矿 区 的地 质地球 物理模 型 盘里， 前伟 多 f o l 中南工业大 学地球 物理勘察 新技术研 究所 ， 湖南 长沙4 1 0 0 8 3 摘要 分析 了湘西金矿沃溪矿区深部找矿有利与不利的地质条件 ， 通过岩矿石标本测试和计算机 数值 模 拟 ， 建 立 了 沃溪 矿 区找 矿 的地球 物理模 型 ， 并提 出 了 ， 有效 的 找矿 方 法组 合 。 关 挺 词 皇 兰 苎；妻 型； 些 堡 塑 型 皇 中圈 分类 号 P 6 3 l 文献标 识 码 A 文章编 号 1 0 0 0 - 8 9 1 8 2 0 0 0 0 4 - 0 3 1 0 - 0 4 湘西金矿位于湖南沅陵县境 内， 其中的沃溪矿床是赋存于元古界板溪群马底驿地层 中的 特大型金锑钨矿床 ， 已有 1 2 0 多年开采历史。随着生产规模的扩大， 矿山保有地质储量不断减 少 ， 开采量 的不足 已严重 影 响到矿 山的可持续 发展 ， 且开采 的主矿 脉在 深部 出现 紧闭型 向斜 ， 其延伸 、 规模无法预料。为缓解矿山压力 ， 湘西金矿与中南工业大学合作开展了沃溪矿区深部 及外 围找矿 工作 。至 1 9 9 7年 ， 工作 取得 突破性 进 展 。应用 可控 源音 频 大地 电磁 法 C S AMT 和近 矿激 电法在开 采矿脉上 部发 现特 富矿 脉 ， 经生 产 坑道探 明 的部分 异 常 ， 仅 金储 量 就 达 2 O 多吨。本文简要地介绍沃溪矿区的地质地球物理条件。 1 矿 区地质特征 湘西金矿在大地构造位置上处于扬子准地台江南地轴南缘的雪峰弧形构造隆起带中段。 沃溪大 型金锑钨矿 床形成 于雪峰 运动 晚期 ， 受 东西 向构造 控制 ， 产于元古 界板溪群 马底 驿组 地 层 的层 同剪切滑动带 中 。矿 区内出露地层 由老 至新 有元古界冷 家溪群和板 溪群 、 白垩 系 、 第 四 系。板溪群不整合于冷家溪群之上， 是矿区内分布最广的地层 ， 可分为上 、 下 2组， 分别为五强 溪组和马底驿组， 两者呈断层接触 岩性主要为深灰色 、 紫红色、 灰绿色巨厚的条带状板岩。 沃溪矿 床赋存于马底 驿组 中段 的 紫红 色绢 云母 钙 质板 岩 中， 从西 向东 、 自上 而下 分 别 有 ， ，Vl ， ， v5 ， 等 6条矿 脉 。这些 矿脉在空 间上按一定 的几何关 系产 出， 受层问断 层 和 节 理裂隙 、 岩相 的控制 。据研 究 ， 各 矿脉无论 在平 面上 还是在 纵 剖 面上 ， 都 呈不等 距 的平 行排 列 。在层脉 与层脉 、 层脉 与支脉之 间 ， 常发 育有 网状 脉 。矿脉 均 由古硅质条 带和含硫 化物石英 组成 ， 其矿化主要有金、 锑 、 钨 3种。矿石矿物包括 自然金 、 辉锑矿 、 白钨矿、 黑钨矿 、 黄铁矿等。 辉锑 矿和黄铁矿 是最重要 的 2种载金矿 物 。 矿床 中强烈的金 、 锑 、 钨矿化 作用导致 强烈 的围岩蚀 变 ， 主要 有褪 色化 、 硅化 、 黄铁矿 化 、 绢 云母 化等 。各种蚀 变叠加 在褪色化 蚀变围 岩之上 ， 发 育在 矿 脉 的两侧 ， 将矿 脉 包 围 ， 成 带 状分 布。蚀变带一般厚 1 ～3 m， 最厚处可达 2 O m。其中褪色化指热液作用使紫红色钙质板岩褪色 为 黄 白色 ， 是 绢云母化 、 黄铁矿 化等 的叠加 ， 它是重要 的找矿标 志 。 收 稿 日期 1 9 9 1 0 - 0 8 盯 m 探一 化吼 M 与忸 探 ＆ 物 S G 1 、 r、 维普资讯 4期 汤 井 田等 湘诬 金矿 沃 溪 矿 区的地 质 地球 物理 模 型 3 1 1 2 岩矿石 电性特征 根据岩矿 石标本测试 和野外 实际观测 ， 沃 溪矿 区各岩矿石 存在较 明显 的 电性差异 表 1 。 需要 说明 的是 ， 标本 电性 参数 和野外 观测 值有 一定 的差异 ， 主要 原 因是 虽然标 本 测定 前在 水 中浸泡 2 4 h以上 ， 但它仍是 局部 的岩 矿石 ， 而野 外观 测结 果所 反 映的是 岩石 整体 状态 以及 其 中孔 隙、 裂隙充填 物等综台 的宏 观 电性 ； 其次标 本 测定 和原 岩所 处 的物理化 学条 件 不 同 ， 而 电 性 参数受湿 度 、 温 度 、 压 力 、 裂隙充填 物 、 裂隙水矿 化度 等 因素影 响较 大 ； 另外 ， 小极 距 的标本 测 量 、 测量 方向等 和实 际野外 观测 也有 较大差别 而影 响结果 的一 致性 ， 所 以 ， 电性 参 数 只能大 致 反应岩矿石 电性 的相对 差别 。 裹 1 矿 区岩 矿石 的 物性 参 数 F／％ p ‘ l 】 ] 岩 矿石 名称 标 本 测 定 实测 F 标 本 测 定 实涮 p ． 标本数 变化范围 常见值 i 典型值 标本散 变化范 围 常见值 典型值 灰色 紫红 色板 岩 1 7 I ～2 4 1 2 0 8～l 0 1 7 3 9 7 ～ 1 8 5 7 1 0 4 7 8 ∞ ～ I 6 0 0 褪 色化 扳岩 1 3 0 4～4 9 2 9 1 6～2 3 1 3 2 ～2 9 8 8 1 1 3 5 5 ∞ ～ I O 0 0 黄铁 矿化 板 岩 2 8 2 8 ～9 3 4 5 6 0～8 0 2 8 4 3 0 ～ 11 8 0 6 7 0 1 ∞ ～6 0 0 白钨 矿 1 5 2 3 ～4 6 3 8 6 0～8 0 1 5 5 呻 ～1 2 7 0 7 2 0 1 ∞ ～7 0 0 辉锑 矿 1 8 4 7 ～1 4 0 9 0 6 0～8 0 1 8 8 0～6 3 6 2 1 3 1 ∞ ～3 o 0 硅化 、 黄铁 矿化板 岩 8 3 3 ～7 0 5 4 3 0～5 0 8 7 0 0 ～21 9 8 1 5 3 4 1 6 0 0～2 O 0 0 构 造角 砾岩 9 1 8～5 4 2 6 2 0～3 0 9 1吣 0 ～2 9 0 8 1 7 2 8 1 5 0 0～2O 0 0 红色砂岩 { I ∞～3 0 0 从表 中看 出 ， 矿 区 围岩 即板 岩 以高 阻低极化 为 特征 ， 含 硫化物 特别 是 矿脉 中硫 化物含 量 丰富并相互 连通 的蚀 变 围岩或 矿石则 以低 阻高极 化为 标志 白垩系 的红 层表 现为低 阻低 极化 ， 是 电法勘 探 中的不 利 因素 ， 但它并 不构成 地质 解释 中 的多解性 ， 仅在 一定 程 度上影 响 电 法 的勘 探深度 。对于硫 化物含 量 较少 的硅化含 金石英脉 ， 则 以中等极 化 、 高阻 为主要特征 。 3 矿床 的地质地球 物理模型 电法 指 电阻率法和激 电法 是寻找 有色金 属 矿 的有效手 段 。然 而 ， 由于湘 西 金矿 沃溪矿 床 矿脉倾斜延 伸 大 ， 2 8平开 采深度距地 表垂直距 离 已达 7 0 0m 左右 ， 且单 层矿脉 厚度 小 ， 平均 仅 1 ～3 m， 在勘探 区内单层 矿脉 的厚 度埋深 之 比小于 1 ％， 远超 过 电法 勘探 的极 限分 辨率 ， 这 是 该 区用 电法 寻找 含矿 层 的不利 因素 。经认 真分 析 ． 沃溪 矿床 具有 如下 的地 质 、 地 球 物 理特 征 。 l矿脉赋 存于元古 界板溪群马 底驿组 板岩 中 ， 围岩岩 性 单一 ， 电性 也 相对 均匀 ， 且 矿 脉顺 层产 出， 地 层倾角平 缓 ， 近似于均匀 各 向同性 层状介 质模 型 ， 是 电磁测深 的理想环境 。 2 ． 矿区 内不存 在炭质地 层 ， 极大地减少 了物 探异 常解 释 中的地 质多 解 性。 白垩系 红 色砂 岩虽 为低阻 ， 但属新地 层 ， 仪在地表 局部 出露 ， 只要仔 细分析 ， 即可排 除它对物探 异常 的干扰 。 3 每层矿脉 两侧具强 烈的蚀 变 ， 特别是 黄铁矿化 强烈 ， 且 黄铁矿化与 金 、 锑品位呈 正相关 。 蚀变带 和矿脉 层在 电性 上具 有相 似性 ， 但与 围岩有 明 显的 电性 差异 ， 构成 电磁 测 深 中重要 、直 接 、 真正 的 目标 体 。 4矿脉和蚀变带具成组产出特点。脉组 中各层脉在空间上呈不等距平行顺层产于马底驿 组地层中。假设单层矿脉及两侧蚀变围岩平均厚度为 5 m， 电阻率为 1 0 0 0 m， 每层脉平均相 维普资讯 物探与化探 2 4卷 距 5 O m， 板岩电阻率为 l 0 0 0 n i“1 1 ， 则以两层矿脉计算 ， 它可等效为一层横 向电阻率约为 3 0 0 n m、 厚度约 6 0 1I 1 的低阻层 ，显然 ， 若矿脉层数增加 ， 等效低阻层的厚度将增加 ， 并在电法勘 探 的分 辨范 围之内 。 5 ． 在层脉 和层脉 、 层 脉与支脉之 间发育 的 网状 脉 ， 因含 丰 富 的硫 化 物 ， 极可 能构成 电流通 道 ， 从而将 深部各 组矿 脉在 电性 上连为一体 ， 成 为更 容 易发现 的低 阻高极化 目标体 。 图 1以水平层状介质为模型 ， 并以四层矿脉为例给出了数值计算结果 ， 可见钡 I 深曲线为典 型 的 H型 ， 即 C S AMT法可 以发现 这种 在空 间上平 行 排 列 的多 层脉 组 ， 且 可从 中频 的低 阻带 上显示 出多 组矿脉层 的存 在 ， 但 显然 它 又不可 能 分辨单 一矿 脉 层位 。实钡I 的 C S AMT法 测深 曲线与此 十分类似 ， 表 明理论 分析 和计 算是 符合 实际地质模 型的 。因 矿脉具有 高极化特 征 ， 激 发极化法是 应该推荐 的普 查方 法。图 2给 出 了边界积 分方程法 的数值计算 结果 。图中表 明 当 2个 供电 电极都位 于地 表时 ， 激 电异 常很 弱 ， 考虑 到矿 区地 电干扰 和测 量误 差 ， 要 发 现埋深 这 样大的单层矿脉是不可能的。但若将供 电电极 A 埋人矿脉层附近， 在地表钡 I 量时， 激 电异常 可增加 3 倍 ， 且地表一次场的减弱提高了二次场的测量精度， 从而可以分辨出矿脉所引起的激 发极 化效应 ， 并可 判断矿脉 的产状 。如果多层矿 脉叠 加 ， 效 果会更佳 。由此提 出 了近矿 激发 的 设想 ， 并 在实验室 和计算机 上作 了模拟 ， 为野 外应用奠 定 了基础 。 图 l 沃溪矿脉组简化模型的测深曲线 图 2 近矿激 电法数值 计算结果 4 结论与建议 通 过上述研究 ， 针对 沃溪 矿区特殊 的地 质地 球物 理条件 ， 建议应用 C S AMT法做 面积 性 测 量 ， 以发现低 阻异常体 ， 并评 价异常体 的埋深和产状 ， 通过 近矿激 电法 ， 可 区分低 阻体 的地 质性 质 ， 并 圈定硫化 物富集 中心 ． 以指导工程 验证 ， 参考文献 [ 1 ] 何继善 可控源音频大地 电磁法[ M]长沙 中南工业大学 出版牡 ， 1 9 9 0 [ 2 ] 扬井田， 何端善． 全区楹电阻率定义的新方法『 ] ]地球物理学报 ， 1 9 9 4 4 维普资讯 4期 扬 井 田等 湘 西金 矿 沃溪 矿 区 的地 质地球 物 理 摸 型 3 1 3 [ 3 ] 汤井 田， 何继善 计算水平磁场分量的新方法 J ]物探与化探计算技术 ， 1 9 9 3 1 [ 4 ] 张振懦 金矿研究[ M]K沙 中南工业 大学出版社， 1 9 8 9 珊GE0L0GI CAL- GEOPHYSI CAL M ODEL OF THE W OXI COLD 0RE DI n UCr I N Ⅵ 砸 _ I RN H UNAN TANG J i n g t i a n， DA1 Q J a n we i I n s t i t u t e o f T e c h o g yf o r 脚 ,, q c a l E p i o r a t i o n． C e n t r a l S o u t h P o l 2 a e c h n i c L r n i s ／ t y， C h a n g S l m 4 1 0 0 8 3，C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， t h e a u t h o r s h a v e a n alyse d t h e f a v o r a b l e a n d u nf a v o r a b l e g m] o g i c al e o n d i t i c t s f o r o r e p r o s p e c t i n g wo r k i n t h e W o x i g 4d o r e d i s t r i c t o f we fs [ e r r l Hu n a n a n d， t h 矾 h r o c k a n d o r e a n a l y s i s a n d c l }i l l [ e r n t tme r i c a l mo d e l i n g． e s t a b l i s h e d a g e o p h y s i c a l o r e r p ms p e c t i n g mod e l f o r t he W o x i g o l d o r e d i s t r i c t ． On s u c h a b g is， t h e e f f e c t i v e o o mb i n a t i o r t s of o r e - p r o s p e c t i ng t e c h n i q u e s a r e p u t f o r wa r d． Ke y wg ll - d e l ect r i c t e s t ； n t t me r i e al mode l i n g； g e o p h y Nc a l mo d e l ； o c c n b i n a t ic a o f t ech n i q u e s 第一 作者 简 介 汤 井 田 1 9 6 5一 ， 男 ， 生 于江 苏省 连 云港 市 。 1 9 9 2年 于 中南 工业 大学 获工 学 博 士学 位 ， 并 留校 任 教 ， 教 授 ， 博 士生 导师 ， 已 发表论 文 5 0余 篇 。 上接 3 0 9页 】 岩性的特点， 单用电阻率法较难分辨低阻成分较多的泥岩与含水岩层， 而结合激发极化法勘 测 ， 则 十分 明显 地反映 出赋水性能 特征 。应 用本方 法可 以较 清 晰地识 别 贫水 、 弱 含水 、 浅层 基 岩裂 隙含 水及基岩 蓄水构造 的特征 ， 并 以此 为依据 布置井 位 ， 指 导地下水 的开采 。 THE ELECTRI C CHARAC TERI STI CS OF LOW ER TRI AS SI C S TRATA AND AN ANALYSI S OF THEI R W A_I ER ABUNDANCES W ANG J u n y e S h a iB u r e a u Hy d r o l o g y Re u r c eE ap l o r a t i o n， T a iy u a n 0 3 0 0 0 1 ， C h i * Ala s t r a e t Th i spap e r dd swi t ht h e e l e c t ric c h a r a c t e ris t i c s o ff o u rt y p o f s t r a ta i nl o we rTria s s i cHe s h a n g g o uFo r ma t ic a ， 也 ， wa t e rd e fi c i e n t s t r a t a， wa t e r - i n s uf fic i e n t s tata． wa t e r - b e a r l ng s h a l l o w s t r a t a a n dwa t e r - b e a r i ngmed i t ma d e e p s t r a ta t a n d t h e f a c t o r s r e s p o r L s i h l e f o r t h e s e c h a r a c t e r i s t i c s This s t u d y i s o f r e ／ e r e c e v a l u e i n s o l v i ng t h e d r i n k ing p r o b l e m o f p m o ] e a n d c a t t l e i n wa t e r - d e f i c i e n t a r e a s Ke y wo r d s L o we r Tr i a s s i c ； e l e c t r i c c } m眦 s t i c s ； wa t e r a b u n d a n 娌 作 者简介 q c { q k 1 9 4 9 一 ， 工学硕 士， 先 后毕 业于 河 北地质学院物探系、 长春地质学院 水文 地质工 程亲， 现 任山西省水文水资源勘测队队长 ， 高级工程师 ， 从事水文地质地球物理勘测工作。 维普资讯