矿区及近外围地球物理测量

矿区地球物理测量~

（一）物探方法试验
根据矿区金矿体主要赋存于NNW向构造破碎带中，金矿石与围岩存在一定的物性差异，本项研究首先对豪岗岭矿段南部矿区已发现含矿构造破碎带的7、15勘探线选择浅层地震勘探、电阻率测深（模拟高密度电测深的方法）、自然a卡测量等物探方法开展试验工作。其目的是：通过对矿区已知含矿构造破碎带的物探方法试验，选择找矿效果明显的物探方法，为矿区及外围寻找隐伏或半隐伏含矿构造破碎带提供依据。
第1期野外共完成了7、15号勘探线的浅层地震勘探，2条剖面总长1700m（其中15线长1100m）；电阻率测深点50个（只限于布设在7线上）；a卡测量点152个（其中15线101个点，7线51点）等物探方法试验研究。
试验结果表明，在浅层地震勘探时间剖面图（图4-1）和电阻率测深曲线断面图（图4-2）上，矿区已知的Tr4、Tr3两条构造破碎带附近看不到明显反映构造破碎带的波组和ρS曲线的电性特征，也找不到明显的目标层波组和ρS曲线。这说明该区地层结构比较复杂，界面两侧的地层波阻抗和ρS曲线差异不大，界面所反映的波组和ρS曲线不清楚。因此认为该区不具备应用浅层地震反射波和电阻率测深ρS曲线去寻找深部构造破碎带的地球物理前提条件。而自然a卡法测量用于追索构造破碎带，具有较好的效果（图4-3）。

图4-1 豪岗岭矿段南部浅层地震勘探时间剖面图

为此，本项研究选择自然a卡法，对豪岗岭矿段中部、南部和北部外围及重烂岭矿段进行了a卡法测量，为寻找隐伏或半隐伏的构造破碎带，进而为今后该区的地质找矿工作部署提供物探依据。
（二）自然a卡法测量工作成果
在抱伦金矿共进行了30条勘探线、网度为200m×10m的自然a卡测量工作。根据各阶段a卡测量成果，结合评价区地质情况，推断区内存在构造破碎带13条。这13条构造破碎带多数呈NNW走向（少数NE向），宽度为40～100m，其中a卡异常圈定的6条构造破碎带与区内的Tr1、Tr2、Tr3（Tr4）、Tr5、Tr11、Tr13等含矿构造破碎带基本一致。自然a卡测量工作为抱伦金矿区新发现含矿构造破碎带提供了很好的线索（表4-1，图4-3）。

图4-2 豪岗岭矿段南部7线电阻率测深ρS曲线断面图

（单位：Ω·m）

图4-3 抱伦金矿及外围自然a卡法测量工作成果图


表4-1 抱伦金矿及外围自然a卡法测量工作成果表


续表

1.激电异常
通过对矿区及外围进行的激发激化剖面测量（邹光华等，1996），在J4号角砾岩体上方圈出了较好的激电异常，异常峰值大于20%。异常形态呈椭圆形（图3-4），长轴走向为NEE，与岩筒长轴方向一致，异常形态与角砾岩体形态也基本吻合，并且向西扩展至岩筒外围，反映角砾岩筒有向西侧伏的趋势。J8号角砾岩体的激电异常也有相似的特征（任富根等，1996）。据此，河南有色矿产地质研究所以极化率大于14%的异常为中心预测矿化角砾岩体取得了明显的效果。

图3-4 祁雨沟金矿区J4号角砾岩体ηs等值线图

2.磁异常特征
对J4号角砾岩体进行的磁测剖面显示，在角砾岩体上方出现比较清晰的负磁异常，其围岩背景值大于500nT，而角砾岩体上方的低值为200nT左右，并相对稳定（唐荣扬等，1994）。角砾岩筒内部因蚀变进而导致角闪石、黑云母等暗色矿物的消失可能是使岩筒磁性降低的重要因素。

在执行全国危机矿山接替资源找矿专项期间，石碌矿区开展了可控源音频大地电磁法(CSAMT)、瞬变电磁法(TEM)与高精度磁测(ΔT)等物探测量工作，其目的是:①查明区内地层、含矿层及控矿构造的分布特征，圈定矿化富集地段，追索和控制矿体分布形态，寻找深部隐伏矿体;②推定深部隐伏岩体分布特征，寻找与深部隐伏岩体有关的隐伏矿体及新的矿化类型;③通过井中物探，配合钻探工程，查明和控制矿体分布特征，寻找孔底和孔旁隐伏矿体，提高钻探工程的找矿效果。

其中，高精度地面磁测的主要任务是配合过去重磁资料，进行综合解释，挖掘深部找矿信息;可控源音频大地电磁法主要任务是圈定1.2km深度范围内岩层、构造，重点是勘查石碌群第六层分布，在地质条件有利时，用于追索隐伏矿体;瞬变电磁法主要任务是发现和追索隐伏矿体，并用于勘查石碌群第六层中上部含炭层(铁、钴、铜矿产的主要赋存岩层)，勘查深度500～1200m;井中三分量磁测主要任务是判断异常源及异常性质，推测盲矿的深度、方向及见矿矿体部位、延伸、范围和厚度。

本次物探工作由广东省地质勘查局地球物理探矿大队采用带多通道数字电磁法探测仪(GDP-32^Ⅱ)完成，投入的主要仪器设备见表9-5。

表9-5 主要仪器设备一览表

一、工作装置

(一)可控源音频大地电磁法(CSAMT)

1.工作装置

采用标量CSAMT测量方式(即测量X方向的电场和Y方向的磁场);频点按加密(按开方2)测量;接收机可利用通道6个，其中5个通道测量X方向的电场、1个通道测量Y方向的磁场;根据公式计算出卡尼亚电阻率，最后分测线进行带地形的二维反演，作出物探剖面成果图，分层平面图和地质解释图。装置如图9-2所示。

图9-2 标量CSAMT测量方式示意

2.工作参数

通过多次现场试验，确定了野外工作参数如下:

发射频率:1～8192Hz;

发射电流:低频段13～21A，中高频段(>1024Hz)>5A;5765～8192Hz>2.5A;

供电偶极子AB:1000～1500m;

收发距R:5.5～9.5km;

叠加次数:16～162384次。

测点距:50m。

(二)瞬变电磁法(TEM)

1.工作装置

根据设计，本次瞬变电磁法试验的工作装置采用中心回线装置，如9-3所示。中心回线装置可以使发射回线框与地质体耦合最大，体积效应最小，分辨率高，点位准确，数据质量高，能更好地反映地下地质体的电性特征等优点。

图9-3 中心回线装置示意图

2.工作参数

通过多次现场试验，确定了野外工作参数如下:

发射频率:4Hz;

发射电流:28A;

发射线框尺寸:100m×100m，单匝;

接收探头及其有效面积:TEM-3型磁探头，有效面积1万m²;

采样间隔:30.5μs;

采样点数:500道;

发射关断时间:200μs;

接收延时:15μs;

叠加次数:对数间隔为256次，算术等间隔为512次。

测点距:50m。

(三)高精度磁测

1.工作装置

石碌矿区1∶1万高精度磁测由四台加拿大GEM Systems Inc.制造的GSM-19T型质子磁力仪作地面磁场总场测量，仪器编号分别为1824，1830，1831和1832号。

2.主要性能指标

GMS-19是进行地磁场测量的第二代标准，具有轻便、可手持、灵敏度高、稳定性好等特点。分辨率为0.01nT，在全温度范围内，绝对精度达到0.2nT。野外正式生产前和仪器经长途运输后，在野外驻地(海南石碌)对仪器的性能指标进行了2次测定。

二、主要特征及成果

通过近两年的工作，广东省地质勘查局地球物理探矿大队主要完成了石碌矿区及近外围物探瞬变电磁法和可控源音频大地电磁法各1200个点、高精度磁测56km(剖面)和33km²(面积)以及磁测井5904.55m等。主要物探测量特征和成果如下。

(一)可控源(CSAMT)主要特征及成果解译

1.卡尼亚电阻率断面特征

1)高频段一般为中低阻(几十至几百Ω·m)、且分布不均匀，主要反映第四系及浅部电性不均匀的岩层。

2)中低频段中、低阻层(几十至几百Ω·m)主要反映了石碌群第六层(QbS⁶)地层，这是主要的含矿地层，所以电阻率较低;高阻层(几百至几千Ω·m)主要为石碌群第四层(QbS⁴)、石碌群第五层地层(QbS⁵)等的反映。

3)中低频内见封闭的低阻圈，呈凹陷型，为石碌复式向斜轴心的部位，这是赋矿的有利部位，极具找矿意义。

4)低频段出现极高阻(>1万Ω·m)是进入过渡带或近区的反映。

5)断面中出现较多垂向“挂面”状的现象，是由于地表电性不均而产生静态位移的反映。

2.阻抗相位断面特征

1)中高频段一般高于400mrad，进入中低频段相位低于400mrad，显示了上部地层电阻率相对下部地层要低。进入低频段后阻抗相位迅速下降，趋于零甚而为负值，是进入过渡区、近区的表现。

2)石碌向斜主轴部位阻抗相位一般高于1000mrad，且中低频段高于高频段，反映向斜轴心底部电阻率较低，是赋矿有利部位。

3.反演电阻率断面特征

1)电阻率断面一般反映上部层位低阻、下部层位高阻的地电断面。另外，石碌群第六层(QbS⁶)、石炭系(C₁)表现为低阻，石碌群第四层(QbS⁴)和第五层(QbS⁵)等表现为高阻。

2)石碌向斜轴部表现为低阻，并有明显的“锅底”状向下延伸。但矿体一般不一定表现为最低电阻率上，主要表现为中低电阻率上。

4.CSAMT异常推断解释

(1)复式主向斜圈定

图9-4为矿区全区CSAMT反演电阻率等标高切片立体图。图9-4中见一NW向的低阻异常带(范围如图中黑色虚线、红色虚线为推断中轴线)。异常带NW侧宽，逐渐向SE收窄;另外，异常带还具上宽下窄的特点。此低阻异常带特征(平面位置与空间特征)与石碌复式向斜表现特征极为吻合，所以CSAMT在大方向上反映了石碌复式向斜的位置、范围、空间形态等特征，尤其是清晰显示了NW向的主向斜轴(如红色虚线)。

(2)对大部分铁(铜钴)矿体有直接指示作用

CSAMT资料识别矿体有3个标志:①阻抗相位局部异常，通常≥800mrad;②在物探推断的石碌复式主向斜轴上;③电阻率见低阻异常。此3个标志为综合标志，缺一不可，而又以阻抗相位异常最为重要，如反映赤铁矿(化)体的CSAMT异常特征是在矿体产出部位的二维反演电阻率较低，一般<200Ω·m(图9-5)。经施工的多个验证钻孔证实，CSAMT对矿体是有重要的指示作用的。

(3)发现一些性质未明的低阻异常

在远离北一矿区的东部(更准确地说是在花梨山白云岩矿采场以东)，CSAMT还发现了几处低阻异常，主要位于勘探线53线、58线和64线上，如图9-4中东部低阻异常处。这些异常经踏勘，地表上见矿化现象，所以说这些低阻异常可能为岩体破碎引起，也可能为矿致异常或其他原因，暂定为性质未明的低阻异常。

5.CSAMT局部异常推断解释

根据上述CSAMT异常特征，圈定了8个CSAMT局部异常，其中CSAMT1，CSAMT2为区中最重要的CSAMT异常。各个异常情况见表9-6，异常平面位置见图9-6。

图9-4 石碌矿区CSAMT反演电阻率等标高切片立体图

图9-5 石碌矿区E11线CSAMT加密磁道一维(a)、二维(b)反演剖面图

表9-6 物探(可控源)异常推断表

续表

(二)瞬变电磁(TEM)主要特征及成果解译

TEM异常表现为3个方面:反映矿体、断裂构造或两者集合体的TEM异常、反映石碌复式向斜主向斜轴的TEM异常、干扰因素引起的TEM异常。

1.反映矿体、断裂构造或两者集合体的TEM异常特征

此类异常主要表现为:TEM电压剖面见正峰值“彩虹”状异常(见图4-26)，电压值有时两侧对称，有时一侧平缓而另一侧陡倾。由于矿区铁多金属矿体、断裂构造均属低阻体，故引起的感应电压较为强烈，幅值大，从而在电压剖面上表现为“彩虹”状的异常形态。如果矿体、断裂构造埋深越浅，则感应电压异常出现越早，反之，则越晚。

2.反映石碌复式向斜主向斜轴

TEM反映的石碌复式向斜主向斜位置、走向等情况与CSAMT所反映的情况相差无几，但在表现形式上却不大相同。TEM在主向斜轴表现的特征主要为:①电压曲线在向斜两翼部位抬升，在轴心部位下降，形态如“锅底”状。此特征在中晚期测道(见图4-26绿色曲线)表现尤为突出。电压曲线表现的这种“锅底”状异常形态与向斜构造极为相似，这可能是由于向斜中石碌群第六层底部硫化物多及岩层破碎并充水而构成厚大的低阻层中，两翼的低阻层较浅，轴部较深。感应电压会首先在较浅的低阻部位(两翼)出现幅值较大的异常，而在相同的时间，由于感应涡流还未到达深部(轴部)低阻层，则感应电压就较弱了;②电压曲线“凹凸”状异常;③电压曲线“凸”状异常。把这些异常从北一矿区向东逐测线串联来，其位置和走向与CSAMT推断的主向斜轴的位置和走向是相同的，如图9-7中的红色虚线。

由于地层电性的特殊性，TEM有时反映不了矿体，但可反映向斜轴部这个主要赋矿部位，对工作亦具指导意义。

3.TEM局部异常推断

根据上述TEM异常特征，主要对局部“彩虹”状峰值异常进行推断，圈定了8个TEM局部异常。各个异常情况见表9-7、异常平面位置见图9-6。

图9-6 石碌矿区物探成果平面图

图9-7 石碌铁矿TEM、ΔT剖面排列与钻孔工程分布图TEM色线条;ΔT黑线条

表9-7 物探(瞬变电磁法)异常推断表

(三)测区磁场特征及地质意义

1.测区磁场特征

图9-8示1∶1万高精度磁测结果。总体测量结果表明，测区以低缓正负异常为主，场值一般在－50～200nT间。全区大致可分为三个磁场区:西南、东低缓磁场区和中北部复杂变化磁场区。

图9-8 石碌矿区磁测ΔT异常平面图

1)Ⅰ区(西南区)。位于测区西侧，大致以46线1831点—34线2600点—25线3000点为界，面积约7km²，异常以低缓正负异常为主、梯度缓，场值一般在－50～200nT间。

2)Ⅲ区(东区)。位于测区东侧，大致以53线1766点—59线3200点—60线4400点—60线6200点一线为界，面积约15km²，异常以低缓正异常为主、梯度缓，场值一般在0～200nT间。

3)Ⅱ区(中北区)。异常位于测区中北部，为正负伴生的复杂变化异常区，异常强度高、梯度陡，ΔT曲线较跳跃，往往呈锯齿状、尖峰状，区内面积约9km²，是测区的主要异常区带。

本区异常以南正北负为主，且正负异常强度都较高，尤其负异常，强度高达负数千nT。正异常区在背景上有高强度条带状异常，部分亦正负伴生;负异常区强度高，呈条带状，走向近东西，部分地段有强正异常伴生。

2.各磁场分区地质意义

1)Ⅱ区为正负伴生的复杂变化异常区，从测区地质平面图来看，Ⅱ区大致与石碌群第六层的范围吻合，从ΔT异常平面图向上延拓200m后作沿测线方向的水平一阶导数来看，经一阶导数处理后的异常分辨率更高且突出了异常体的边部特征，与石碌群第六层的地质界限更加吻合，推断Ⅱ区复杂变化磁场特征是由石碌群第六层引起。石碌群第六层是石碌铁矿赋矿层位，因此通过磁法圈定的石碌群第六层范围是本次工作的主要找矿的远景区。一阶导数平面图见图9-9。

2)Ⅰ区、Ⅲ区磁场分布以低缓磁场为主，从图9-9、图9-10经向上延拓200m，500m滤除地表及浅地表磁性体产生的异常后Ⅰ区磁场基本上以10～150nT的低缓正异常分布，异常等值线稀疏，梯度缓，表明Ⅰ区对应的石碌群第一层至五层地层岩石磁性差异小;Ⅲ区磁场基本上为平稳场，背景值为100nT，表明Ⅲ区对应的花岗斑岩，石炭系白云岩、砂岩，二叠系砂岩、灰岩基本上无磁性差异;同时Ⅰ区、Ⅲ区基本上已无磁异常存在，因此在Ⅰ区、Ⅲ区利用磁法找铁矿不具备前提条件。

图9-9 石碌矿区磁测ΔT向上延拓200m异常平面图

3.局部异常分类及推断解释

1)局部异常圈定。Ⅱ区为复杂变化异常区，区内出现多个局部异常，异常形状多呈椭圆状、等轴状为主。按南小北大、西小东大的顺序，本区局部异常依次编号为CT1～CT21(表9-8)。

2)局部异常分类。根据对引起异常的原因(或对场源)的认识，将局部异常分为以下四类:

图9-10 石碌矿区磁测ΔT向上延拓500m异常平面图

Ⅰ类:地表或近地表已知赤铁矿体引起的磁异常，例如CT3，CT4，CT7，CT8，CT15，CT20，CT21等7个异常。

Ⅱ类:地表或浅部已知赤铁矿体引起的磁异常，例如CT9，CT13，CT17，CT18，CT19等5个异常。

Ⅲ类:赤铁矿和磁性层位共同引起的磁异常，例如CT1，CT2两个异常。

Ⅳ类:推断由浅部赤铁矿或磁性体引起的磁异常，例如CT5，CT6，CT10，CT11，CT12，CT14，CT16等7个异常。

上述四类局部异常推断解释见表9-8。

表9-8 石碌矿区局部磁异常推断解释一览表

续表

续表

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(四)物探综合解释成果

1.地层划分

(1)测区地层划分依据

划分的依据主要是:①地层的磁性强弱;②地层的电阻率高低;③结合地质资料。

(2)地层划分区域

通过物探资料结合地质资料分析，测区的地层划分为3个区域:

1)西区。位于测区西侧，大致以46线1831点—34线2600点—25线3000点为界，面积约8.5km²，为石碌群第一至第五层千枚岩、石英片岩、绢云母石英片岩、石英岩等硅铝质岩石层。物性主要表现为磁性强度无—弱磁性且变化较小，电阻率属中—高阻。

通过前面地面磁测、CSAMT等资料分析，认为:石碌群第六层(QbS⁶)地层主要分布于测区中部，磁测异常为正负伴生的复杂变化异常区，异常强度高，梯度陡，ΔT曲线较跳跃，往往呈锯齿状、尖峰状;磁异常以南正北负为主，正负异常强度均较高，强度高达正负数千nT。且负异常强度大于正异常。正异常区在背景上有强条带状异常，部分正负伴生;负异常区强度高，呈条带状，走向近EW，部分地段有局部异常叠加，其异常的外围边界可能为石碌群第六层(QbS⁶)地层的边界。而CSAMT则表现为，高阻抗相位、低卡尼亚电阻率、二维反演电阻率为低—中低阻等特征。通过综合物探资料分析，石碌群第六层西南部分(正异常区)浅部局部异常呈NW向展布，表明存在NW向地质体;而北东部分，异常大致东西展布，但地面磁场复杂，表明存在不同方向、形态的地质体。从不同高度磁场分析，石碌群第六层由浅到深，展布方向由NW逐步转向东西，ΔT上延至500m后，该层反映为EW。

2)中区。位于测区中部，大致范围见物探成果图(图9-6)，为石碌群第六层(QbS⁶)地层。物性主要表现为:磁性强度中强磁性且复杂变化，电阻率属低—中低阻。

3)东区。位于测区东侧，大致以53线1766点—58线3200点—64线4400点—60线6200点一线为界，面积约16km²。为二叠系和石炭系砂岩、千枚岩、灰岩、白云岩等岩层，南部有花岗斑岩体侵入，物性主要表现为:磁性强度无—弱磁性且变化较小，电阻率属中—高阻。

2.石碌复式向斜主向斜-成矿最有利部位

从物探成果平面图(图9-6)可见，物探推断的石碌主向斜轴大致呈NW—SE向延伸，其向西的延伸为“北一”矿体，已施工的钻孔(ZK1101，ZK1102，ZK1201，ZK1202，ZK1302，ZK1501，ZK1901等孔)见矿情况好，均位于这一向斜轴部及附近(图9-7)。物探异常中，磁异常表现为正负过渡带偏负值段;TEM表现为有下凹、凹中凸;CSAMT表现为低阻异常、高阻抗相位异常;重力有找矿意义异常沿这部位呈近EW向展布，如△G5，△G6，△G7，△G9，△G11等。所以物探推断这一部位为本测区成矿的最有利部位。

3.重点找矿区

(1)找矿区圈定依据

石碌铁矿赋存的位置表现出的物探异常主要有:主矿体范围赋存于中-强磁性、中低电阻率的石碌群第六层地层内;矿体主要位于磁异常位于正负异常极大值之间，一般在零值线附近，且稍偏于负异常一侧;矿体在瞬变电磁法(TEM)异常表现为感应电压强烈，幅值大，在电压剖面上表现为“彩虹”状的异常形态特征;在可控源音频大地电磁法(CSAMT)异常表现为二维反演电阻率较低(一般<200Ω·m)且有阻抗相位异常(大于900mrad);局部有重力异常。

(2)重点找矿区的圈定

根据物探异常特征，结合地质已知资料，圈定了5处重点找矿区，见表9-9和图9-6。

表9-9 物探综合推断找矿远景区一览表

(五)性质不明的局部异常

对于CSAMT7，CSAMT8，TEM7，TEM8号低阻异常，其处于测区西南角鸡心村的石炭系地层、花岗斑岩等岩体中，但相对应测区未见磁异常，也无深孔钻探资料，经地质人员踏勘，总体上未见有价值的矿化现象，所以对这种些低阻异常推断为岩体破碎、裂隙发育引起，但不排除矿致异常。故而把这些低阻异常定为性质不明异常，有待进一步深入研究和钻探验证。

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