汪青松， 張家嘉， 張順林， 朱義坤， 張金會， 郝樹曦

(安徽省勘查技術(shù)院，合肥 230031)

0 引言

郯廬斷裂帶是我國東部地區(qū)規(guī)模巨大的NE向斷裂構(gòu)造體系，全長約2 500 km，南起安徽廬江—山東郯城，經(jīng)渤海向北分成伊蘭—舒蘭斷裂和敦化—密山斷裂。郯廬斷裂帶控制著我國東部地區(qū)眾多特大型、大型及中小型金礦床的分布，產(chǎn)生了大量火山-巖漿活動，形成了中國東部規(guī)模巨大的NE向金礦成礦帶[1]。由北向南，該帶依次分布夾皮溝成礦區(qū)、丹東—營口成礦區(qū)、膠東成礦區(qū)、臨沂成礦區(qū)和下?lián)P子成礦區(qū)[2-13]。由于郯廬斷裂帶大部分為覆蓋區(qū)，沿其分布的老礦山礦產(chǎn)資源儲量嚴(yán)重不足。且以往地質(zhì)找礦方法單一，難以解決覆蓋區(qū)成礦模式多樣性等問題。開創(chuàng)尋找覆蓋區(qū)薄層良導(dǎo)體的新方法，建立具有普遍指導(dǎo)意義的成礦、控礦模式，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。本文論述了安徽五河地區(qū)地質(zhì)找礦工作存在的問題及難點(diǎn)，通過開展覆蓋區(qū)陡傾薄層礦體物探方法識別技術(shù)與試驗(yàn)，完善了覆蓋區(qū)“一選三定四階段反復(fù)循環(huán)”的綜合找礦模式，創(chuàng)建了繼承性斷裂控礦模式，實(shí)現(xiàn)了五河地區(qū)找礦新突破，為郯廬斷裂帶及覆蓋區(qū)進(jìn)一步找礦提供了參考。

1 五河金礦整裝勘查概況

1.1 地質(zhì)背景

五河金礦整裝勘查區(qū)位于華北陸塊東南緣與秦嶺—大別造山帶交匯部位(圖1)，郯廬斷裂帶呈近SN向穿過整裝勘查區(qū)中部，西側(cè)為徐淮地塊蚌埠隆起，東側(cè)為大別構(gòu)造帶張八嶺構(gòu)造亞帶。該整裝勘查區(qū)位于安徽省蚌埠市東部，皖東北淮河中下游，橫跨淮河兩岸，為平原和低丘地貌，地表大部分被第四系松散層覆蓋，厚度120～160 m。前人在五河地區(qū)做了大量地質(zhì)礦產(chǎn)勘查和科研工作，但未取得重大突破，原因主要為該區(qū)大面積被第四系覆蓋，缺少有效的找礦方法，基礎(chǔ)地質(zhì)工作程度低，成礦規(guī)律和控礦條件研究不夠，未建立成礦模式，探礦權(quán)、采礦權(quán)分割導(dǎo)致該區(qū)地質(zhì)勘查工作不系統(tǒng)。

圖1 皖北構(gòu)造綱要圖

1.2 區(qū)域地質(zhì)特征

1.2.1 地層

五河金礦整裝勘查區(qū)位于華北地層區(qū)南緣，包括前青白口紀(jì)變質(zhì)基底、青白口紀(jì)—二疊紀(jì)沉積蓋層和白堊紀(jì)以來的陸相盆地沉積，廣泛分布第四系松散堆積。變質(zhì)基底巖系包括新太古代—古元古代五河巖群和中元古代鳳陽群，前者是中深變質(zhì)的片麻巖與大理巖的組合，構(gòu)成五河金礦整裝勘查區(qū)的主體。

1.2.2 構(gòu)造

五河金礦整裝勘查區(qū)位于近EW向蚌埠復(fù)背斜東段與NNE向郯廬斷裂帶交匯部位，主要由朱頂—石門山斷裂、五河—紅心鋪斷裂及董莊—周莊斷裂(張八嶺斷裂)組成。朱頂—石門山斷裂是NNE—SN向區(qū)域性大斷裂，由北向南穿過整裝勘查區(qū)中心區(qū)，西側(cè)上升，出露五河巖群變質(zhì)巖系，東側(cè)下降，出露白堊紀(jì)新莊組紅色砂礫巖。五河金礦整裝勘查區(qū)大致以近SN向五河—紅心鋪斷裂為西界，以近SN向董莊—周莊斷裂為東界。

1.2.3 巖漿巖

蚌埠—鳳陽—五河地區(qū)巖漿活動頻繁，巖石類型多樣，較早的巖漿活動產(chǎn)物為新太古代蚌埠期造山運(yùn)動期間，由區(qū)域性混合巖化、花崗巖化和重熔巖漿作用形成的混合花崗巖體，并伴有大量偉晶巖脈、花崗巖脈產(chǎn)出。受蚌埠旋回EW向褶皺控制，主要巖體為蚌埠混合花崗巖。燕山晚期NE向斷裂導(dǎo)致中-酸性小巖體侵入，但多為不足1 km2的中酸性淺成巖體，受NNE向斷裂控制，伴有超基性-中性巖脈出現(xiàn)。喜山期次火山巖體侵入郯廬斷裂帶內(nèi),五河整裝勘查區(qū)也有新太古代蚌埠期莊子李巖體和燕山期山張家?guī)r體、女山巖體及各類脈巖。

1.2.4 礦產(chǎn)

區(qū)域上，各礦床沿2條線集中分布： 一是沿NNE—SN向郯廬斷裂帶，由北向南分布天井湖金礦、長淮金礦、河口鉛金礦、西坂金礦、硤石山金礦、毛山金礦、中家山鉛鋅礦和上成金礦等； 二是呈近EW向分布的蚌埠復(fù)背斜成礦帶，主要礦床類型為沉積變質(zhì)熱液改造型鐵礦(如馬頭城鐵礦)和熱液型鉛鋅金銀多金屬礦(如大王府—江山鉛鋅金多金屬礦)。目前，區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)鐵、鈦、鉬、銅、鉛、多金屬、金、重晶石等礦種，共有礦床(點(diǎn))30多處。

1.3 找礦突破難點(diǎn)、對策及工作部署原則

1.3.1 找礦突破難點(diǎn)

以往工作成果[14]證明該區(qū)具有較大的找礦潛力，但是目前尚未取得找礦突破。該區(qū)實(shí)現(xiàn)找礦突破存在以下難題：

(1)礦權(quán)分散?？辈閰^(qū)探礦權(quán)和采礦權(quán)數(shù)量多、分布密、面積小，勘查范圍不能超過探礦權(quán)和采礦權(quán)邊界，探礦深度不能超過采礦權(quán)批準(zhǔn)的標(biāo)高。因此，以往找礦工作存在“勘查范圍小、勘查深度不超過200 m、勘查視野窄”等弊端，無法從更廣的范圍和深度上宏觀分析成礦地質(zhì)背景和控礦條件，造成多年找礦工作“只見星星，不見月亮”。

(2)新區(qū)找礦。整裝勘查區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查尚未完成，基礎(chǔ)地質(zhì)工作程度較低，地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及控礦條件不清楚，找礦方向不明確。區(qū)域成礦規(guī)律及找礦模式有待深化和提高，找礦靶區(qū)預(yù)測優(yōu)選難度大，難以確定重點(diǎn)勘查區(qū)。

(3)覆蓋區(qū)無磁性金屬礦勘查。整裝勘查區(qū)金及鉛鋅多金屬礦礦體薄、長度短、體積小、無磁性，地面物化探異常的礦源效應(yīng)小，加之覆蓋層的屏蔽作用，缺少有效的礦體定位勘查方法。

1.3.2 找礦突破對策

(1)管理工作創(chuàng)新。實(shí)行 “統(tǒng)一部署、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一實(shí)施、統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一進(jìn)度”，實(shí)現(xiàn)資料共享，突破礦權(quán)界限，解決探礦權(quán)分割等行政管理問題。

(2)從基礎(chǔ)工作開始，開展全面地質(zhì)勘查工作。開展區(qū)域性綜合物化探掃面工作，尋找礦化信息，利用物化探異常進(jìn)行地層、巖體和構(gòu)造體系推斷解釋，查明基巖地質(zhì)構(gòu)造特征，調(diào)查已知礦床地質(zhì)特征，研究控礦條件，建立成礦模式。

(3)不斷完善找礦模式，循序漸進(jìn)實(shí)現(xiàn)找礦突破。從已知礦區(qū)到外圍新區(qū)，從淺部礦體到深部礦體，由淺入深，循序漸進(jìn)。以地質(zhì)成礦理論為指導(dǎo)，應(yīng)用綜合地質(zhì)物化探勘查手段，分析地質(zhì)、物化探異常信息，反復(fù)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，不斷完善找礦模式。

(4)明確主攻方向，突出重點(diǎn)。加強(qiáng)成礦地質(zhì)背景調(diào)查，解析中部大鞏山重點(diǎn)勘查區(qū)，查明金異常區(qū)的地質(zhì)成因，尋找中酸性隱伏巖體，發(fā)現(xiàn)厚大礦體。將礦點(diǎn)密集的大鞏山金異常區(qū)、已知礦區(qū)深部和外圍作為優(yōu)先找礦目標(biāo)。

1.3.3 工作部署原則

不斷完善找礦模式，指導(dǎo)找礦原則，多種勘查方法相結(jié)合，突出重點(diǎn)，兼顧一般。普查控制與靶區(qū)評價(jià)同步進(jìn)行，新區(qū)與老區(qū)同步勘查，深部與淺部找礦相結(jié)合。

2 找礦成果及潛力評價(jià)

2.1 找礦成果

新發(fā)現(xiàn)中型礦產(chǎn)地2處。一處為河口鉛金礦，已在安徽省礦產(chǎn)資源儲量評審中心備案。河口鉛金礦333類資源量,總礦石量75.95萬t，金總金屬量5 912.02 kg(含伴生)，鉛總金屬量8 765.27 t(含伴生)。其中工業(yè)礦體礦石量65.47萬t，金金屬量5 657.43 kg，Au平均品位10.25 g/t，鉛金屬量8 524.97 t，Pb平均品位1.42%。低品位礦體礦石量10.48萬t，金金屬量134.53 kg，Au平均品位1.28 g/t，鉛金屬量237.15 t，Pb平均品位0.51%[13]。另一處為天井湖金礦，施工16個鉆孔，15個鉆孔見礦體。由于勘查工作尚未結(jié)束，估算3341類資源量，總礦石量193.78萬t，金總金屬量9 458.27 kg (含伴生)，鉛總金屬量22 104.52 t (含伴生)。其中工業(yè)礦體礦石量174.95萬t，金金屬量8 923.29 kg，Au平均品位7.55 g/t，鉛金屬量21 636.52 t，Pb平均品位1.75%。低品位礦體礦石量18.83萬t，金金屬量227.43 kg，Au平均品位1.75 g/t，鉛金屬量375.45 t，Pb平均品位0.47%。長淮金礦金金屬量3 633.32 kg[15]，方庵金礦普查工作尚未結(jié)束。河口鉛金礦、天井湖金礦、長淮金礦和方庵金礦的金金屬量有望達(dá)到大型規(guī)模，說明郯廬斷裂帶(安徽段)存在大型金礦。4個礦床相對位置見圖2。

2.2 潛在資源量估算

通過總結(jié)五河金礦整裝勘查區(qū)成礦規(guī)律，發(fā)現(xiàn)該區(qū)重要的找礦標(biāo)志為NNE向磁異常梯級帶。長淮金礦、天井湖金礦、河口鉛金礦均位于NNE向磁異常帶扭曲部位，礦體位于磁異常梯級帶上。結(jié)合其他地質(zhì)、物化探特征，在天井湖—河口一級成礦遠(yuǎn)景區(qū)圈定4個找礦靶區(qū)，分別為小楊家金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)(1號)，天井湖—小新莊金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)(2號)，河口—長淮金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)(3號)和西堌堆—東凌金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)(4號)(圖2)。

2.2.1 預(yù)測方法

結(jié)合地質(zhì)、物化探信息，利用磁異常梯級帶圈定了8個找礦靶區(qū)(圖2)。本文重點(diǎn)論述天井湖—河口一級成礦遠(yuǎn)景區(qū)的資源量，對該遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)2類靶區(qū)進(jìn)行資源量估算。一類為有礦床(點(diǎn))分布的靶區(qū)(3341類資源量)，另一類為未經(jīng)鉆探驗(yàn)證但與第一類靶區(qū)有相似物化探特征的靶區(qū)(3342類資源量)。

圖2 五河金礦整裝勘查區(qū)磁異常化極平面圖(成礦預(yù)測圖)

2.2.2 資源量估算

小楊家金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)，施工1個鉆孔(編號： ZK8622)，未見礦，但物探異常特征與2號靶區(qū)相似，ZK8622鉆孔西側(cè)推測為一斷層(圖3)，故參照2號靶區(qū)資源量進(jìn)行估算。該靶區(qū)面積為0.94 km2，估算3342類礦石量為128.28萬t，金金屬量為6 261.11 kg，鉛金屬量為14 632.57 t。

天井湖—小新莊金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)，主要有天井湖金礦，3341類礦石量為193.78萬t，金金屬量為9 458.27 kg，鉛金屬量為22 104.52 t。天井湖礦區(qū)面積為1.42 km2，靶區(qū)面積為3.95 km2，天井湖鉛金礦資源量估算面積占靶區(qū)面積的35.95%。估算該靶區(qū)3341類礦石量為539.03萬t，金金屬量為26 309.51 kg，鉛金屬量為61 486.84 t。

(a) 視電阻率

(b) 視極化率

圖3 五河金礦整裝勘查區(qū)1號靶區(qū)激電測深剖面圖

Fig.3 IP sounding profile of No.1 target area in Wuhe integrated exploration gold mine area

河口—長淮金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)，主要有長淮金礦、河口鉛金礦及方庵金礦。長淮金礦(111b+122b+333類)總礦石量為51.03萬t，金金屬量為3 633.32 kg，鉛金屬量為62 883.96 t，面積為0.31 km2。河口鉛金礦(333類)總礦石量75.95萬t，金金屬量為5 912.02 kg，鉛金屬量為8 765.27 t，面積為0.83 km2。方庵金礦普查工作仍在繼續(xù)，初步估算333+3341類總礦石量為18.23萬t，金金屬量為479.66 kg，鉛金屬量為2 292.05 t，面積為0.55 km2。3個礦床累計(jì)礦石量為145.21萬t，金金屬量為10 025.00 kg，鉛金屬量為73 941.28 t，總面積為1.69 km2。該靶區(qū)面積為3.95 km2，估算3341類礦石量為348.75萬t，金金屬量為23 431.21 kg，鉛金屬量為172 821.34 t。

西堌堆—東凌金、鉛多金屬重點(diǎn)找礦靶區(qū)，主要有4個見礦鉆孔，1個礦化鉆孔，無礦床，但與3號靶區(qū)具有相似的物探異常特征，故參照3號靶區(qū)資源量進(jìn)行估算。該靶區(qū)面積為6.17 km2，估算3342類礦石量為544.05萬t，金金屬量為36 552.69 kg，鉛金屬量為269 601.29 t。

天井湖—河口一級成礦遠(yuǎn)景區(qū)4個重點(diǎn)靶區(qū)資源量估算見表1。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，金金屬量達(dá)92 554.52 kg，目前發(fā)現(xiàn)的金金屬量僅為19 480 kg，找礦潛力巨大。

表1 天井湖—河口一級成礦遠(yuǎn)景區(qū)資源量估算

3 成礦模式

五河及其周邊地區(qū)金及鉛鋅多金屬礦床雖產(chǎn)于五河巖群,但不受各組地層控制。巖體為礦床提供了部分熱液，但巖體不是最主要的控礦因素，各礦床深部尚未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模巖體。各類礦床均與郯廬斷裂帶關(guān)系密切，特別是NE—NNE向韌、脆性斷裂，礦體傾向以SE向?yàn)橹鳌?/p>

郯廬斷裂帶是一條應(yīng)力邊界。太平洋板塊向歐亞板塊俯沖時，郯廬斷裂帶承受左行壓扭應(yīng)力作用，兩側(cè)受牽引力作用，形成了一系列弧形凸向相反的次級構(gòu)造裂隙，西側(cè)弧形凸向SE，東側(cè)弧形凸向NW。例如，徐宿弧形構(gòu)造位于華北陸塊南緣徐淮地塊的淮北斷褶帶內(nèi)[16]，與周邊的三鋪巖體均受郯廬斷裂帶次級牽引構(gòu)造帶控制。燕山期，太平洋板塊進(jìn)入伸展期，郯廬斷裂帶處于拉張應(yīng)力狀態(tài)，深部巖漿沿郯廬斷裂主帶及其兩側(cè)次級牽引構(gòu)造裂隙上侵，隨之出現(xiàn)大規(guī)模燕山期成礦作用。隨著拉伸作用的進(jìn)一步加強(qiáng)，沿郯廬斷裂帶及其兩側(cè)次級牽引構(gòu)造裂隙帶形成斷陷盆地。因此，斷陷盆地呈弧形條帶狀，并在郯廬斷裂帶兩側(cè)方向相反(圖4)。

郯廬斷裂帶在各個地質(zhì)構(gòu)造活動期均有活動，兩側(cè)形成了一系列次級斷裂或派生牽引構(gòu)造。各種含礦熱液(巖漿熱液、變質(zhì)熱液、構(gòu)造熱液、地下水熱液等)均在次級斷裂或派生牽引構(gòu)造裂隙中成礦(圖5)。

圖4 皖東北地區(qū)構(gòu)造格架示意圖

Fig.4 Schematic diagram of the formation of tectonic framework in northeastern Anhui Province

圖5 繼承性斷裂控礦模式圖

Fig.5 Ore-controlling mode of inherited faults

郯廬斷裂帶在早白堊世之前，受左行壓扭應(yīng)力作用影響，兩側(cè)形成“X”型共軛剪切節(jié)理和韌性剪切帶，韌性剪切帶繼承了郯廬斷裂帶次級斷裂或派生牽引構(gòu)造帶。部分共軛剪切節(jié)理在后期構(gòu)造活動中發(fā)展成韌性剪切帶，深部含礦流體沿郯廬斷裂帶次級斷裂或派生牽引構(gòu)造帶釋放、沉淀，形成礦床。五河地區(qū)金礦石中見多期裂紋和含金石英脈拉絲變形，說明繼承性構(gòu)造具有多期活動、多期成礦的特點(diǎn)。

4 找礦模式

五河金礦整裝勘查完善了“一選三定四階段反復(fù)循環(huán)”的綜合找礦模式，體現(xiàn)了“循環(huán)漸進(jìn)式” 的找礦指導(dǎo)思想。將覆蓋區(qū)綜合找礦“221融合”技術(shù)體系中的4項(xiàng)工作(2項(xiàng)實(shí)物工作和2項(xiàng)創(chuàng)新工作)與4個勘查階段有機(jī)統(tǒng)一，將地質(zhì)與物探有機(jī)結(jié)合，體現(xiàn)了“地質(zhì)理論循環(huán)指導(dǎo)，物探技術(shù)雙重支撐”的綜合找礦指導(dǎo)思想(圖6)。

圖6 “一選三定四階段反復(fù)循環(huán)”找礦技術(shù)路線圖

5 覆蓋區(qū)找礦新方法

五河金礦整裝勘查在“重磁掃面定靶”階段，不僅應(yīng)用重磁掃面，還增加了激電中梯掃面。在“綜合勘查定位”階段,不僅應(yīng)用了現(xiàn)有物探技術(shù)，還開展了覆蓋區(qū)陡傾薄層礦體物探方法識別技術(shù)研究工作，積累了尋找薄層無磁性金屬礦的經(jīng)驗(yàn)。為尋找覆蓋層下薄層良導(dǎo)礦體，需運(yùn)用新方法，克服低阻覆蓋層屏蔽作用，直接探測來自礦體的信號，在五河地區(qū)開展覆蓋區(qū)陡傾薄層礦體物探方法識別技術(shù)研究與試驗(yàn)工作。

進(jìn)行低頻磁電勘探法、地-井充電法和正反向電位法找礦試驗(yàn)，測量供電前后不同頻率的磁場和電位，計(jì)算磁頻散率和電頻散率，獲得多種磁、電位和頻散率異常圖。通過提取局部異常信息，進(jìn)行供電前后局部異常變化對比研究，圈定了礦致異常區(qū)，確定了孔位，供鉆探驗(yàn)證，為尋找隱伏礦提供了依據(jù)，取得了較好的找礦效果。本文以低頻磁電勘探法為例介紹了相關(guān)研究成果。野外實(shí)驗(yàn)采用V8多功能電法系統(tǒng)和用于MT的MTC-50型磁傳感器。采用30 kW大功率發(fā)電機(jī)供電，發(fā)射頻率為0.015 625～1 Hz的電磁波進(jìn)行激發(fā)，采集地表電場、磁場等數(shù)據(jù)。分別計(jì)算(2 Hz，1/4 Hz)、(2 Hz，1/16 Hz) 、(1/4 Hz，1/16 Hz)、(1/4 Hz，1/32 Hz)、(2 Hz，1/32 Hz)、(1/8 Hz，1/32 Hz)等組對的電頻散率和磁頻散率。

頻散率計(jì)算公式為

，

(1)

式中：P為電頻散率或磁頻散率；fd為低頻率值；fg為高頻率值。

試驗(yàn)結(jié)果表明，(2 Hz，1/32 Hz)、(1/4 Hz，1/32 Hz)、(1/8 Hz，1/32 Hz)磁頻散率異常與隱伏礦體對應(yīng)較好，低頻勘探效果較好。

6 結(jié)論

(1)郯廬斷裂帶受左行壓扭應(yīng)力作用，兩側(cè)形成一系列的次級斷裂或派生牽引構(gòu)造帶，是重要的容礦構(gòu)造，對指導(dǎo)找礦具有重要的參考意義。

(2)五河地區(qū)磁異常梯級帶是次級斷裂的反映，是該區(qū)重要的找礦標(biāo)志，利用磁異常梯級帶可圈定找礦靶區(qū)。

(3)低頻磁電勘探法、地-井充電法和正反向電位法等找礦新方法，可直接探測來自礦體的信號，為追索礦體提供依據(jù)。