東昆侖地區打柴溝金礦地球物理特征及深部找礦預測

喻忠鴻,嚴玲琴,張占雄,李鵬,李鳳廷,付佳

(1.青海省第三地質勘查院,青海 西寧 810000; 2.青海省地質調查局,青海 西寧 810000; 3.青海省海東市自然資源和規劃局,青海 海東 810600)

0 引言

東昆侖成礦帶位于青海省西部的柴達木盆地南緣,屬秦祁昆成礦域,礦產資源豐富,是我國重要的金屬礦成礦區帶之一[1-3]。該成礦帶地質構造作用復雜,主要經歷了早古生代—早泥盆世的原特提斯洋和晚石炭世—晚三疊世的古特提洋兩個俯沖碰撞演化階段,復雜的地質過程形成了多種多樣的礦床種類,造山型金礦床大量發育,具有較大規模和影響的有昆侖河[4-6]、溝里[7-11]和五龍溝[12-14]3個金礦集區。其中五龍溝為東昆侖最重要的金礦集區,眾多地質單位和科研院所對東昆侖的金礦進行了大量的地質調查和科研工作,取得了一些成果和認識,推動了上述礦集區的找礦研究工作。

打柴溝是五龍溝礦集區新近發現的金礦床,金礦探明金的金屬量約25.5 t(截止2019年),Au平均品位4.48×10-6,達到大型規模[15],具有較大的成礦潛力。但該礦區的已有工作集中在地質露頭區域,受第四系覆蓋影響,礦帶向西延展情況不明。本文通過總結近3年打柴溝礦區西延段覆蓋區的激電(IP)和廣域電磁法(WFEM)工作成果,開展深部找礦預測,提出了下一步的找礦方向,以期為類似地質條件下的深部找礦預測提供思路。

1 地質背景

1.1 區域地質背景

1.1.1 區域地質概況

研究區大地構造位置為柴達木準地臺東昆侖北坡北昆侖巖漿弧(圖1),介于昆北斷裂和昆中斷裂之間,屬柴南緣東昆侖(造山帶)Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Au-W-Sn-石棉成礦帶。打柴溝礦區位于五龍溝金礦整裝勘查區,五龍溝地區有巖金溝、螢石溝—紅旗溝和三道梁—苦水泉3大剪切帶,其中在巖金溝剪切帶圈出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ號礦帶,在螢石溝—紅旗溝剪切帶中圈出Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ號礦帶,在三道梁—苦水泉剪切帶中圈出Ⅻ、XIII、XIV礦帶。3大剪切帶控制了五龍溝礦床(點)的分布,研究區位于Ⅻ礦帶北西端。

1—第四紀沖洪積物;2—新元古代丘吉東溝組;3—中元古代長城紀小廟組;4—古元古代金水口巖群;5—晚三疊世鉀長花崗巖;6—早華力西期黑云母二長花崗巖;7—早華力西期蝕變斜長花崗巖;8—早加里東期黑云花崗閃長巖;9—新元古代黑云花崗閃長巖;10—新元古代含暗色包體花崗巖;11—新元古代石英閃長巖;12—基性巖脈;13—黑云母花崗巖脈;14—地質界線;15—走滑斷層;16—實測正斷層;17—推測逆斷層;18—韌性剪切帶;19—金礦床(點);20—多金屬礦點;21—含金蝕變帶及編號;22—礦區位置

1.1.2 區域地球物理特征

1)區域重力異常特征

打柴溝礦區在剩余重力異常(圖2)位于五龍溝低重力異常帶的南部梯級帶上,幅值范圍在(0～3)×10-5m/s2。該重力異常梯級帶走向NWW向,五龍溝Ⅻ蝕變帶在此梯級帶上。

圖2 打柴溝區域剩余重力異常Fig.2 Regional residual gravity anomaly in Dachaigou mining area

2)區域地磁異常特征

圖3是打柴溝礦區地磁異常剖面平面,可以看出,礦區位于正負弱磁異常過渡區域,幅值變化范圍-21～13 nT,顯示出磁場背景區特征,表明區內巖礦石具弱磁性,正負弱異常區分界線反映了礦區區域斷裂構造大致位置。

圖3 打柴溝礦區1∶5萬地磁ΔT異常剖面平面Fig.3 Section plan of 1∶50 000 ΔT geomagnetism anomaly in Dachaigou mining area

1.2 礦區地質概況

礦區出露地層較簡單,主要為古元古代金水口巖群及第四系(圖4)。元古代金水口巖群巖性主要為斜長變粒巖、黑云母斜長片巖、黑云母石英片巖、片麻巖夾矽線絹云片巖、千枚巖、大理巖。原巖為一套中基性火山巖夾碎屑巖及碳酸鹽系,遭受中—深程度變質,以角閃巖相為主,局部達麻粒巖相,區內以構造殘塊形式,沿NW-NNW向展分布,地層中Au元素背景值高,為區內金礦物源層。第四系覆蓋物沿溝谷及低洼地帶分布,主要為洪沖積砂礫石及風成砂土。礦區巖漿活動強烈,巖漿巖廣泛分布,主要為晚三疊世二長花崗巖、正長花崗巖和花崗閃長巖等,呈巖基或巖株狀侵入于金水口群地層中;另有少量脈巖呈零星分布,主要有酸性脈巖、中性脈巖,其中蝕變花崗巖Au元素背景值高。

1—全新統洪沖積;2—更新統洪沖積;3—金水口巖群絹云石英片巖;4—金水口巖群灰巖;5—金水口巖群片巖夾變砂巖夾片麻巖;6—金水口巖群灰黑色黑云斜長片麻巖;7—金水口巖群大理巖;8—金水口巖群灰黑色斜長角閃片麻巖;9—正長花崗巖;10—二長花崗巖;11—花崗閃長巖;12—花崗巖;13—閃長巖;14—斷裂;15—礦帶及編號;16—物探剖面及編號;17—打柴溝礦區

礦區低緩河谷地段以北大面積分布第四系洪沖積砂礫石及風成砂土覆蓋,河谷兩側基巖露頭見有鄰區的NW-NNW向的控礦斷裂構造延伸到本區斷裂性質為逆斷層,產狀較緩,傾角45°～55°,受其影響,主要含金構造破碎帶產狀較緩,為五龍溝地區XII號含礦蝕變帶北西延伸段。

1.3 礦帶特征

礦區主要礦化蝕變帶為Ⅲ和Ⅳ蝕變帶,分別位于區域NW向主斷裂的次級近EW向斷裂構造蝕變帶中。由一組近EW向的韌性剪切帶組成,主礦化帶產于黑云母斜長片巖與片理化細粒閃長巖的接觸斷裂附近,主要以構造角礫巖、碎裂巖充填其中。蝕變帶硅化、褐鐵礦化、炭化現象較為常見。破碎蝕變帶產狀北傾,在350°～30°∠35°～58°之間,長約1 200 m,寬2～20 m不等。礦體呈條帶狀、透鏡狀、脈狀近于平行展布,金礦體受構造蝕變帶控制,礦體產狀與破碎蝕變帶的產狀一致,含礦巖性主要為構造角礫巖、碎裂巖等,礦體的頂、底板為片理化閃長巖、黑云母斜長片巖,主要礦化蝕變有硅化、褐鐵礦化及碳化。其中Ⅳ蝕變帶為區內主要礦帶,規模較大;Ⅲ蝕變帶含礦性較差,規模較小。

1.4 電物性特征

從電物性測定結果看(表1),礦區內與礦化有密切關系的幾種巖石的極化率與圍巖(花崗巖、大理巖、片巖)有較大的差異。含金碎裂巖、構造角礫巖及脈石英的極化率較高,均在3%以上,以構造角礫巖為最高(6.3%),其次為碎裂巖(5.45%)、脈石英(3.45%),應為局部巖石所含黃鐵礦及炭質巖性引起。電阻率方面,碎裂巖、斷層角礫巖呈低電阻率特征,與其他巖石有較明顯的電阻率差異。由此可見,與構造蝕變帶相關的巖石多呈低阻高極化特征,具備開展激電和電磁法工作的物性前提。

表1 打柴溝礦區電物性參數Table 1 Statistical table of electrical and physical parameters in Dachaigou mining area

2 激電異常特征

激發極化法是利用巖、礦石的導電性、激發極化特性差異,觀測和研究人工形成的激發極化場的變化規律,進行找礦和解決其他地質問題的一種人工場源形式的勘查方法[17],廣泛用于有色金屬和貴金屬的礦產勘查。

根據打柴溝金礦Ⅲ、Ⅳ號含礦蝕變帶中黃鐵礦化發育、且金礦化與圍巖炭質關系緊密等特征,在打柴溝金礦已知礦體的8勘探線開展了1∶5 000激電中梯試驗,而后在礦區第四系覆蓋區西延段開展了激電中梯剖面測量5條,方位0°。本次工作點距20 m,供電極距AB=1 200 m,測量極距MN=40 m,供電周期T=32 s,斷電延時200 ms。

2.1 8勘探線已知礦帶異常特征

從圖5和圖6可以看出,8勘探線上已知礦帶Ⅲ、Ⅳ號含礦蝕變帶電異常特征為高低阻、高低極化率轉換帶,極化率在5.5%～12.08%,多集中在8%左右。據電物性標本測定結果,含金碎裂巖、斷層角礫巖及脈石英的極化率較高,含金碎裂巖(1.95%～7.45%,平均5.45%)、斷層角礫巖(3.95%～6.9%,平均6.3%),脈石英(1.95%～5.45%,平均3.45%),周圍巖體和地層的極化率較低(2.1%～2.9%),推測應為蝕變帶內(含金)黃鐵礦及炭質共同引起的。Ⅳ號含礦蝕變帶在傾向方向上表現為低阻異常帶,該異常帶寬度向北延伸400 m,表明Ⅲ、Ⅳ號含礦蝕變帶間為區域斷裂帶位置,熱液活動強烈,黃鐵礦化并伴有炭質層發育引起較大范圍的低阻激電異常,Ⅲ、Ⅳ號含礦蝕變帶就位于區域構造邊界部位。

1—全新統洪沖積;2—更新統洪沖積;3—金水口巖群絹云石英片巖;4—金水口巖群灰巖;5—金水口巖群片巖夾變砂巖夾片麻巖;6—金水口巖群灰黑色黑云斜長片麻巖;7—金水口巖群大理巖;8—金水口巖群灰黑色斜長角閃片麻巖;9—正長花崗巖;10—二長花崗巖;11—花崗閃長巖;12—花崗巖;13—閃長巖;14—斷裂;15—礦帶及編號;16—推斷構造;17—打柴溝礦區

1—全新統洪沖積;2—更新統洪沖積;3—金水口巖群絹云石英片巖;4—金水口巖群灰巖;5—金水口巖群片巖夾變砂巖夾片麻巖;6—金水口巖群灰黑色黑云斜長片麻巖;7—金水口巖群大理巖;8—金水口巖群灰黑色斜長角閃片麻巖;9—正長花崗巖;10—二長花崗巖;11—花崗閃長巖;12—花崗巖;13—閃長巖;14—斷裂;15—礦帶及編號;16—推斷構造;17—打柴溝礦區

2.2 激電異常特征

通過在打柴溝金礦Ⅲ、Ⅳ號含礦蝕變帶西延段第四系覆蓋區內開展的5條1∶5 000激電中梯剖面測量(圖5、圖6)可以看出,低阻高極化異常特征較明顯,視極化率在5%～12%,視電阻率100～400 Ω·m,異常寬度向北延伸380 m,呈現出一個NWW向的低阻高極化異常帶,推斷Ⅲ、Ⅳ號含礦蝕變帶之間區域構造位置往W-NWW向延伸,異常帶邊部的電性異常梯級帶,推斷為Ⅲ、Ⅳ號含礦蝕變帶西延段,如圖5中DF1和DF2位置所示。

3 廣域電磁法異常特征

廣域電磁法是何繼善院士提出來的一種人工源頻率域電磁測深法[18]。該方法既繼承了CSAMT使用人工場源克服場源隨機性的優點,也繼承了MELOS方法非遠區測量的優勢,嚴格定義了適用于全域的計算視電阻率公式,拓展了人工源電磁法的觀測范圍,提高了觀測速度、精度和野外工作效率。該方法在遠區也包括部分非遠區在內的廣大區域進行測量,觀測人工源電磁場的一個分量,采用迭代法計算,便可提取出地下的視電阻率信息,這便是廣域電磁法的基本原理。

打柴溝工區廣域電磁法工作都布置在8線、6線、31線、21GY01、21GY02、21GY03和21GY04線(圖4),方位0°。其中8線布置在已知礦帶上。廣域電磁法采用E-Ex工作模式,收發距9 km,采用4、5、6、7、8、9、11 七個頻組共49個頻點的頻率進行發射和接收,頻率范圍8 192～0.625 Hz。從8線反演成果(圖7)中部出現明顯的低阻異常區,推斷為區域構造破碎帶,主要礦帶Ⅳ號含礦蝕變帶位于推斷的構造帶開口位置,Ⅲ號礦帶位于電阻率變化梯度帶。根據低阻異常形態特征,推斷深部構造帶發育,構造邊界異常特征為高低電阻率梯度帶。兩側高阻結合地質信息推斷為較為完整的片巖或巖體。

1—礦帶;2—礦體礦化體;3—炭質層;4—鉆孔

根據已知礦帶上廣域電磁法異常特征,將8線、6線、31線、21GY01、21GY02、21GY03、21GY04線廣域電磁法成果制作成三維展示(圖8),可以看出,各斷面變化趨勢基本一致,推斷為區域構造帶的低阻異常帶在各斷面均有出現,且向W-NW向延展,反映出區內地質背景構架、構造蝕變帶向W-NW方向的變化趨勢,推斷的區域構造延伸位置與激電一致,表明打柴溝礦區西延段可能存在較連續的成礦空間。

圖8 打柴溝礦區廣域電磁法反演結果三維展示Fig.8 Three-dimensional display of WFEM inversion results in Dachaigou mining area

4 結論

本次打柴溝礦區的物探工作,利用激電和廣域電磁法在已知礦帶西延段進行了研究工作。工作結果表明,已知礦帶在激電異常上位于激電異常邊部——電性梯度帶位置,大面積激電異常推斷為區域構造帶發育區,為區域構造內黃鐵礦化和炭質巖石引起;在廣域電磁法斷面上,區域構造帶表現為大范圍的低阻異常,已知礦帶Ⅳ號蝕變帶異常表現為低阻異常帶開口位置,Ⅲ號蝕變帶位于淺部電性異常梯度帶。

基于已知礦帶的異常特征和西延段幾條平行剖面的物探異常變化規律,高極化低電阻異常向西變化連續穩定,推斷區域控礦構造向W-NWW向延伸穩定,在礦區西延段形成有利的找礦空間。建議后期結合地質成礦規律研究,在高極化低電阻異常段開展深部驗證工作,以期擴大礦區規模。

在打柴溝礦區開展的廣域電磁法等深部物探工作,為深部地質找礦研究工作提供了深部地球物理信息,為尋找有利的成礦空間發揮了物探技術的支撐作用。