張　景， 陳國光， 袁　平， 張　明， 魯勝梅， 張曉東

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇南京210016)

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廬樅盆地泥河礦區(qū)物化探異常特征及意義

張景， 陳國光， 袁平， 張明， 魯勝梅， 張曉東

(中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇南京210016)

摘要：泥河鐵礦位于廬樅中生代火山巖盆地的西北部，是廬樅玢巖型鐵礦的典型代表，是長江中下游成礦帶近年來找礦重大突破之一，具有重要的研究價(jià)值。通過系統(tǒng)研究泥河礦區(qū)物性測量、物探測量及地球化學(xué)測量的實(shí)測數(shù)據(jù)，對該區(qū)物化探異常進(jìn)行定性分析，認(rèn)為根據(jù)該區(qū)重力、磁法及CSAMT異常特征可大致定位地層與賦礦巖體的接觸位置，同時(shí)結(jié)合有機(jī)烴中烷烴和烯烴在礦體上方出現(xiàn)明顯高值異常的特征，可準(zhǔn)確指示隱伏礦體的空間位置，為廬樅地區(qū)尋找隱伏型礦床提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：重力異常；磁異常；地球化學(xué)異常；泥河礦區(qū)；廬樅盆地；安徽

0引言

廬樅盆地位于長江中下游成礦帶下?lián)P子斷陷帶內(nèi)，地處揚(yáng)子板塊北緣，西臨郯廬斷裂帶(周濤發(fā)等，2011)，是長江中下游成礦帶中重要的鐵銅礦礦集區(qū)，先后發(fā)現(xiàn)了羅河、龍橋和沙溪等多個(gè)大中型礦。20世紀(jì)90年代后，該區(qū)的地質(zhì)找礦工作一直沒有大的進(jìn)展，直到泥河鐵礦的重大發(fā)現(xiàn)，又為該地區(qū)深部找礦工作燃起了新的希望。因此，泥河鐵礦具有重要的研究價(jià)值和意義。前人從礦床地質(zhì)特征、成礦年齡、礦床成因和成礦模式等方面對泥河鐵礦床進(jìn)行了研究，系統(tǒng)分析了泥河鐵礦床形成的區(qū)域構(gòu)造背景、控礦因素及重磁異常特征，多以強(qiáng)調(diào)重磁勘探的重要作用為主，但對泥河鐵礦物化探綜合異常特征與礦體空間對應(yīng)關(guān)系以及利用物化探綜合異常指導(dǎo)火山巖覆蓋區(qū)隱伏礦勘查等方面的研究尚不多。

隨著區(qū)域淺部礦的發(fā)現(xiàn)殆盡，深部隱伏礦已成為地質(zhì)勘探找礦的主攻方向。然而，由于深部隱伏礦體在地表的重磁異常指示較弱，如何充分利用物化探綜合異常信息，分離挖掘出更為有效的控礦指示信息，指導(dǎo)隱伏礦體的定位定量預(yù)測，一直是礦產(chǎn)預(yù)測中需要解決的重要問題。以泥河鐵礦為例，通過系統(tǒng)研究礦區(qū)物化探綜合異常特征，揭示隱伏礦床與物化探異常的內(nèi)在關(guān)系，為發(fā)展和深化“泥河模式”提供新的思考，為廬樅火山巖覆蓋區(qū)內(nèi)隱伏礦體的找礦勘查提供借鑒。

1礦區(qū)地質(zhì)概況

泥河礦區(qū)位于羅河鐵礦北東處，構(gòu)造位置位于廬樅火山巖盆地中央隆起帶的北西邊緣。礦區(qū)主要為第四系所覆蓋，零星出露有下白堊統(tǒng)雙廟組，鉆孔深部見有上侏羅統(tǒng)磚橋組，巖性為一套橄欖粗安巖系。礦區(qū)巖層主要呈單斜產(chǎn)出，斷裂構(gòu)造發(fā)育，大多數(shù)斷裂發(fā)育在鐵礦體之上的火山巖中，為成礦前斷裂(趙文廣等，2011)。礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要集中在燕山期，巖漿活動(dòng)具有多期次的特點(diǎn)?；鹕綆r巖石類型較多，主要有中基性、中性、中酸性、中偏堿性。礦區(qū)的侵入巖主要為輝石閃長玢巖、正長斑巖及安山玢巖等。輝石閃長玢巖為泥河鐵礦的主要賦礦圍巖和成礦母巖(吳明安等，2011；周濤發(fā)等，2014)(圖1)。

圖1　廬樅火山巖盆地北部地質(zhì)構(gòu)造圖(據(jù)吳明安等，2011修改)Fig.1　Map showing geology and structures of the northern Lu-Zong volcanic basin(modified from Wu et al., 2011)

2礦區(qū)區(qū)域物化探異常特征

2.1重力異常特征

泥河礦區(qū)位于羅河斷裂東側(cè)北東向重力高值帶與羅河—磚橋東西向重力高值帶交匯處，推測這2條高值帶均為火山巖盆地基底隆起區(qū)。泥河鐵礦重力異常在羅河重力異常東北側(cè)，呈較平緩的NE向展布，向西南方向突出。剩余異常幅度約1.2×10-5m/s2，垂向二次導(dǎo)數(shù)異常圈閉良好，強(qiáng)度大。從物性資料分析，由于磁鐵礦、黃鐵礦、硬石膏礦及輝石粗安玢巖密度遠(yuǎn)大于火山巖密度，故產(chǎn)生的重力局部正異常疊加在基底重力之上，使泥河鐵礦重力異常較為醒目。

2.2磁異常特征

廬樅火山巖盆地外圍為負(fù)磁場異常區(qū)；盆地內(nèi)部為正磁平臺區(qū)，強(qiáng)度一般在800 nT以上，疊加局部磁異常；盆地邊緣為磁異常梯級帶，在盆地邊界附近常伴有串珠狀磁異常，構(gòu)成磁異常帶。

泥河鐵礦正處于盆地邊緣的北東向正負(fù)地磁場交替過渡地帶，東南部的正磁異常區(qū)對應(yīng)著廬樅火山巖盆地的火山巖淺覆蓋區(qū)，西北部的負(fù)磁場異常區(qū)對應(yīng)著火山巖埋藏深度較大的白堊系“紅層”盆地。

2.3地球化學(xué)異常特征

該區(qū)域的地層及巖體中的元素分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律。象山群地層富含Co和B元素；磚橋組下段富Mo元素而貧Cu元素，上段富含Ba元素；浮山組地層中Cu元素的背景值遠(yuǎn)低于其他地層，但Zn、Mo、Co元素在此地層中卻有明顯的次生富集。閃長玢巖中Cu元素含量較高；二長巖中Cu元素和Al元素含量都較高；粗安斑巖中B元素含量低；正長斑巖B元素含量也較低，但Cu元素含量較高，有別于粗安斑巖。

3礦區(qū)物化探異常特征與成礦關(guān)系

3.1礦區(qū)物性特征

區(qū)內(nèi)巖石、礦化巖石及礦石物性參數(shù)及其變化范圍見表1、表2。

表1　廬樅地區(qū)早白堊世火山巖巖芯樣品實(shí)測物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

注：數(shù)據(jù)為長江中下游深部礦勘查方法技術(shù)示范項(xiàng)目實(shí)測

表2　廬樅地區(qū)巖漿巖、礦化巖石及礦石巖芯樣品實(shí)測物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

注：正長巖、二長巖數(shù)據(jù)來自安徽省勘查技術(shù)院；其余數(shù)據(jù)為長江中下游深部礦勘查方法技術(shù)示范項(xiàng)目實(shí)測

雙廟組除底部次生石英巖密度較高(2.728×103kg/m3),總體呈低密度[平均]值(2.57～2.60)×103kg/m3]、低磁(<11.0×10-5SI、<35.0×10-3A/m)、低阻(75.0～450 Ω·m)、低極化(<2.88%)的特點(diǎn)，其中粗安巖密度、磁、電參數(shù)略高。

磚橋組的輝石粗安巖已強(qiáng)烈膏輝巖化蝕變，表現(xiàn)為高密度(2.800 ×103kg/m3)、低磁(16.0×10-5SI、8.40×10-3A/m)、高阻(1 780 Ω·m)、中等極化(6.27%)的特點(diǎn)。

閃長玢巖為超淺層次火山巖體，是泥河鐵礦的主要賦礦圍巖和成礦母巖，呈現(xiàn)出高密度(2.795 ×103kg/m3)、中等磁性(59.0×10-5SI、196×10-3A/m)、中等電阻(203 Ω·m)、低極化(2.87%)的特點(diǎn)。

正長巖一般為低密度(2.580×103kg/m3)、低磁(12.0×10-5SI、6.00×10-3A/m)、高阻(n×103Ω·m)、低極化(<2%)。二長巖較正長巖密度略高(2.620 ×103kg/m3)、磁性略強(qiáng)(32.0×10-5SI、7.00×10-3A/m)，電阻略低(n×103Ω·m)、極化稍高(3.50%)。

磁鐵礦石的物性特點(diǎn)是密度極高(3.580×103kg/m3)、磁性極強(qiáng)(3 500×10-5SI、52 368×10-3A/m)、電阻率低(24.0 Ω·m)、極化高(75.0%)。黃鐵礦層電阻率一般40.0～80.0 Ω·m，磁化率(1 200～2 500)×4π×10-6SI，與上述火山巖、侵入巖及成礦圍巖有明顯的物性差異。

3.2地球物理異常特征

3.2.1礦床磁異常特征通過1∶1萬高精度磁法測量，發(fā)現(xiàn)泥河礦區(qū)地磁(ΔT)異常明顯地由東南部的正磁場區(qū)和西北部的負(fù)磁場區(qū)組成(圖2)。正磁場區(qū)等值線彎曲密集，異常規(guī)模小，因地處火山巖覆蓋區(qū)，異常曲線分布零亂，磁場強(qiáng)度較弱，多在100～200 nT之間，正異常最大值為350 nT；負(fù)磁場區(qū)等值線較平直且稀疏，背景值為-350 nT。其中，-400 nT等值線圈閉為北東向長方形，長2.4 km，寬0.6～0.8 km(盧冰等，1990)。磁異常最小值為-550 nT，有2個(gè)負(fù)異常中心。由于泥河礦區(qū)原始磁場的正磁場強(qiáng)度弱且規(guī)模較小等因素，僅通過正磁異常難以直接指導(dǎo)找礦。

圖2　泥河礦區(qū)地磁(ΔT)異常圖Fig.2　Map showing magnetic anomalies (ΔT) in the Nihe mine

對原始磁異常(ΔT)進(jìn)行化極處理后，中部出現(xiàn)了形態(tài)相對規(guī)則、呈北東走向的正異常，中心強(qiáng)度達(dá)500 nT以上，主異常區(qū)長2.4 km，寬約0.6 km，與礦體水平投影一致。測區(qū)西北部的負(fù)異常區(qū)的幅值減小，形態(tài)改變，而東南部仍為正負(fù)異常交替的雜亂磁場區(qū)，有近南北向條帶狀分布趨勢，反映了礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造分布的特征(圖3)。

圖3　泥河礦區(qū)地磁(ΔT化極)異常圖Fig.3　Map showing magnetic (ΔT reduction to the pole) anomalies in the Nihe mine

圖4　泥河礦區(qū)布格重力異常分布圖(據(jù)吳明安等，2011修改)Fig.4　Map showing Bouguer gravity anomalies in the Nihe mine(modified after Wu et al., 2011)

3.2.2礦床重力異常特征泥河礦區(qū)處于北東向羅河—霍家院子重力梯級帶上(汪青松等，2012)，寬大的重力梯級帶是區(qū)域性大斷裂的反映，該梯級帶位置和方向恰與地質(zhì)上確認(rèn)的缺口——羅河北東向區(qū)域大斷裂吻合，是區(qū)內(nèi)重要的控巖和控礦構(gòu)造。通過1∶1萬高精度重力測量，發(fā)現(xiàn)重力高異常的東南側(cè)等值線稀疏且雜亂，近南北走向；北西側(cè)等值線密集且規(guī)整(圖4)。重力高異常中心等值線相對平緩。由于重力高異常兩側(cè)分別為火山巖分布區(qū)和紅層分布區(qū)，且火山巖分布區(qū)地層密度較大，而白堊系“紅層”盆地地層密度小，所以在兩者之間形成了北東向的梯級帶，該梯級帶使重力高中心偏離泥河礦體在地面的投影范圍。

3.2.3CSAMT剖面為研究泥河鐵礦床電性特征，沿5號勘探線貫穿泥河鐵礦主礦體布置了CSAMT法剖面測量。剖面長2 480 m，方位約139°。電阻率斷面圖顯示斷面為二元電性結(jié)構(gòu)，200 Ω·m等值線將斷面分為上下兩部分，電阻率上低下高(圖5)。

圖5　泥河礦區(qū)5線CSAMT勘查電阻率斷面圖Fig.5　Profile of CSAMT prospecting resistivity along Line 5 in the Nihe mine

泥河鐵礦主體位于閃長玢巖頂部巖體內(nèi)接觸帶上，該部位附近具有強(qiáng)烈的礦化、蝕變、破碎等地質(zhì)現(xiàn)象。根據(jù)區(qū)域物性特征及區(qū)域地質(zhì)特征，CSAMT法電阻率斷面-400 m左右的電性界面應(yīng)為次生石英巖化蝕變亞帶，該蝕變帶巖石以石英為主要礦物，局部發(fā)育有黃鐵礦和黃銅礦化；-600～-700 m左右的高低阻電性異常過渡帶為硬石膏化蝕變亞帶，主要蝕變礦物為白色或淺肉紅色硬石膏，局部硬石膏富集形成硬石膏礦體(趙文廣等，2011)。2007年施工的ZK0501孔在600 m左右見閃長玢巖巖體，680 m左右見磁鐵礦體，也較好地對應(yīng)了此處高低阻電性異常過渡帶。

CSAMT法對該類型礦床的主要作用還是以尋找閃長玢巖與火山巖的巖性界面為主，另外，由于礦體部位蝕變礦化特征的變化，反映在電性上也是快速變化，對礦體定位亦造成了一定的干擾，雖然通過CSAMT法已經(jīng)基本確定了閃長玢巖巖體頂部的大致深度，但若要準(zhǔn)確定位礦體的空間位置還需結(jié)合其他勘查手段。

3.3地球化學(xué)異常特征

由于烴氣體組分具有揮發(fā)性強(qiáng)、遷移距離垂直向上、性質(zhì)穩(wěn)定、易被土壤吸附的特征(郭坤一等，2013)，為了研究泥河礦區(qū)有機(jī)烴指標(biāo)異常強(qiáng)度和形態(tài)與礦體的賦存空間和成礦規(guī)模的對應(yīng)關(guān)系，在綜合分析泥河礦區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，沿5號勘探線布置了1條土壤樣品采樣剖面線，剖面長度為3.1 km。

泥河地區(qū)土壤有機(jī)烴統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：其組分主要為甲烷，質(zhì)量體積為0.769～31.969 μL/kg，平均值3.851 μL/kg(表3)。次要組分為乙烷和乙烯，質(zhì)量體積分別為0.009～5.573 μL/kg和0.006～3.977 μL/kg。變異系數(shù)>1，數(shù)據(jù)離散度高。

表3　泥河工區(qū)土壤有機(jī)烴統(tǒng)計(jì)結(jié)果

注：體積質(zhì)量單位為μL/kg；“-”表示未檢出

5線土壤酸解烴剖面顯示，有機(jī)烴異常與礦體和斷裂之間有密切關(guān)系。在磁鐵礦體上方主要形成了丙烷、正丁烷、異丁烷和乙烯異常，其中丙烷、正丁烷、異丁烷和礦體上方顯示很好的異常特征，空間位置對應(yīng)關(guān)系非常好；乙烯異常主要對應(yīng)于礦體構(gòu)造斷裂上方。其他烴類也在斷裂及礦體上方顯示高含量，總的來說，礦體北東側(cè)黃鐵礦體上方存在烷烴類和烯烴類的綜合異常；礦體邊部南西斷裂構(gòu)造上方，形成了含量較高、種類較多的有機(jī)烴異常(圖6)。

圖6　泥河礦區(qū)5線物化探綜合異常剖面圖Fig.6　Profiles showing integrated geophysical and geochemical anomalies along Line 5 in the Nihe mine

3.4綜合異常特征指導(dǎo)找礦

綜上所述，泥河礦區(qū)存在明顯的物化探綜合異常，而物化探異常的復(fù)合部位往往都與礦化有著密切聯(lián)系。結(jié)合區(qū)域成礦模式和成礦背景，綜合分析物化探異常信息，會使找礦勘查工作事半功倍。

根據(jù)泥河礦區(qū)磁異常范圍與重力異常范圍，可優(yōu)選出重磁異常高值疊加最好的區(qū)域作為異常驗(yàn)證的大致范圍；其次根據(jù)有機(jī)烴測量的結(jié)果(圖6)，可在烷烴類異常最大值對應(yīng)的位置附近部署鉆孔(如ZK0509、ZK0503、ZK0505)。

從實(shí)際鉆探結(jié)果來看，鉆孔ZK0509、ZK0503、ZK0505均見有一定厚度的礦體，其中ZK0505孔和2007年泥河部署的第一鉆ZK0501孔都為礦體厚度最大的位置，且磁鐵礦體主體的賦存位置都在650～1 000 m之間，ZK0505處黃鐵礦化較ZK0501更強(qiáng)烈。

3.5泥河有機(jī)烴異常與礦床空間對應(yīng)分析

礦床在形成過程中，多會伴有烴類及其他氣體組分產(chǎn)出，這些烴類氣體會隨著構(gòu)造裂隙向上遷移，在礦床的上方形成異常。

泥河鐵礦主礦體上方的構(gòu)造斷裂為烴類氣體向上遷移的主要通道，構(gòu)造斷裂上方的烴類異常較其他部位更為明顯(圖6)，由于構(gòu)造斷裂與礦體有一定的夾角，泥河礦區(qū)有機(jī)烴異常與泥河鐵礦主礦體空間位置基本對應(yīng)，但稍有偏離。

在實(shí)際應(yīng)用中，如果某處存在明顯的重磁電異常，且地表的巖石和土壤中的有機(jī)烴含量達(dá)到一定規(guī)模，那么在此處構(gòu)造斷裂的走向上或者傾向上極有可能有礦體出現(xiàn)，利用這一規(guī)律可快速預(yù)測定位隱伏礦體。

4找礦意義

泥河礦區(qū)重、磁、電及地球化學(xué)異常特征與隱伏礦體空間位置對應(yīng)關(guān)系的研究，對在廬樅火山巖盆地開展礦產(chǎn)勘查工作具有指導(dǎo)意義。

首先，充分了解工作區(qū)的地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化探背景，熟知區(qū)內(nèi)典型礦床的成礦模式，查明與成礦有關(guān)的層位和巖體。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大比例尺面積性地磁和重力測量，在異常明顯部位開展大比例尺高精度地磁、重力剖面測量(覃永炎等，2007)。若工作區(qū)覆蓋層較薄，礦體埋深位置較淺，重力異常、磁法異常通常能直接指示礦體位置。但隨礦體埋深的增加，重磁異常的指示逐漸變?nèi)?，此時(shí)輔以CSAMT和地球化學(xué)測量，其中CSAMT法能反映較大深度范圍內(nèi)賦礦巖體的分布狀況，可用來定位地層與賦礦巖體的接觸位置。而有機(jī)烴中烷烴類和烯烴類在礦體上方易顯示高值異常，根據(jù)重、磁、電異常，在完成深部構(gòu)造斷裂產(chǎn)狀推測的基礎(chǔ)上，進(jìn)而可較準(zhǔn)確地指示隱伏礦體的空間位置，同時(shí)利用物探軟件技術(shù)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和物性特征做好正、反演工作，最后在成礦有利部位進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。

5結(jié)論

通過泥河礦區(qū)物探(重力、磁法、電法)測量及地球化學(xué)測量等工作的研究，認(rèn)為在廬樅火山巖覆蓋區(qū)開展礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，首先要充分了解區(qū)域成礦規(guī)律、區(qū)域地質(zhì)背景以及區(qū)域物化探異常，在此基礎(chǔ)上綜合分析該區(qū)已開展的多種勘探手段所反映的各類異常特征，根據(jù)不同類型異常反映的客觀信息，找出綜合異常的最佳濃集部位加以驗(yàn)證。

其次，有機(jī)烴測量以往多用于找尋銅、金、鉛鋅等礦床，而此次在泥河礦區(qū)的有機(jī)烴異常與鐵礦體亦呈現(xiàn)了較好的空間對應(yīng)關(guān)系。今后在類似鐵礦找礦靶區(qū)開展地質(zhì)調(diào)查工作時(shí)，除關(guān)注重磁異常外，有機(jī)烴測量所反映的異常也應(yīng)加以重視。

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Geophysical and geochemical anomalies of the Nihe mine in the Lu-Zong Basin and their prospecting significance

ZHANG Jing, CHEN Guoguang, YUAN Ping, ZHANG Ming, LU Shengmei, ZHANG Xiaodong

(Nanjing Center of China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China)

Abstract：The Nihe iron mine, located in the northwest of the Lu-Zong Mesozoic volcanic basin, is representative of the Lu-Zong porphyrite iron mines, and is also a great prospecting breakthrough in the middle and lower reaches of the Yangtze River metallogenic belt in recent years, with important research value. With systematic study of physical measurements, geophysical prospecting and geochemical survey data, this study qualitatively analyzed the geophysical and geochemical anomalies in this area. It is considered that gravity data, magnetic data and CSAMT anomalies can help to roughly locate the contact position between the strata and the ore-bearing rocks. Furthermore, the conspicuous high-value anomalies of hydrocarbons and olefins on top of the ore bodies can indicate the accurate spatial position of concealed ore bodies. This provides a new approach of prospecting concealed ore deposits in the Lu-Zong area.

Keywords：gravity anomaly; magnetic anomaly; geochemical anomaly; Nihe mine; Lu-Zong Basin; Anhui Province

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.156

收稿日期：2015-06-30；修回日期：2015-08-10；編輯：陸李萍

基金項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“長江中下游深部礦勘查方法技術(shù)示范”(1212010781014)

作者簡介：張景(1982—)，男，助理研究員，碩士，礦物巖石礦床專業(yè)，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與研究工作，E-mail： zjhfut@163.com

中圖分類號：P631； P622+.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-3636(2016)01-0156-07