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多梯度测深在刁泉银铜矿上的研究及应用

发布时间:2016-05-03 点击数:352

案例详情


多梯度测深在刁泉银铜矿上的研究及应用

本站原创转载请注明出处 日期:2016年3月20日

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1项目概况

本矿区为老矿山项目,属于危机矿山,主要任务是通过综合地质、地球物理勘探等多方法勘查,探明现有矿脉及查找新的盲矿体。根据甲方要求的目标任务,本次勘探工作任务为通过大功率激电测深方法,结合地质分析,确定岩体、矿体的形态、规模、产状和埋深等特征;根据实际需求本次工作工完成7条激电测深剖面,共90个测深点。


山西省灵丘县刁泉银铜矿位于灵丘县北东方向,约47km处的刁泉村一带,行政区划隶属于山西省灵丘县柳科乡,矿区范围地理坐标为东经:114°2858-114°3021″,北纬:39°3108 -39°3206″。从矿区经柳科、孙庄至灵丘县城路程53km,有柏油路相通,灵丘北到北京270km,南至太原330km,有省级公路和京原铁路相通,交通甚方便。矿区地处中低山区,标高1620-2086m,相对高差466m左右。区内地形地貌复杂,切割强烈,沟谷纵横。

2矿区概况

2.1矿区地质特征

本区大地构造位置位于华北断块、燕山断块(YII)西端广灵-蔚县块坳的南部,以唐河断裂为界与燕山断块内的涞源块隆相接。在漫长的地质历史时期中,本区经历了多次构造运动,形成了不同方向、不同等级和不同性质的构造,在空间上控制着不同地史时期的地层、岩浆岩及矿产的分布,形成了与中酸性岩浆活动有关的金属成矿远景区,本区隶属于五台-恒山金银多金属成矿区六棱山-白北堡-枪头岭矿带中的刁泉矿田。区域地层从太古界、元古界、古生界、中生界到新生界均有出露,其中古生界是区内出露面积最大的地层,广泛分布在矿区东南及中北部,寒武系地层与成矿关系最为密切。区域构造以NWNEN向断裂发育为主要特征,集中分布于凤凰山、刁泉、小彦、南坑一带。区内岩浆活动以燕山期为主,强烈而频繁,形成了广泛分布的中酸性喷出岩和侵入岩,区内矿床多产于花岗岩类浅成岩体之中或内外接触带中,均与火山-次火山热液作用有关,区内已发现有CuAgPbZnMoAuFe和沸石、珍珠岩等金属、非金属矿产多处。

1)地层

矿区处于峡峪界-四角台背斜的北西翼,呈单斜产出。地层总体走向30°-50°,倾向NW,倾角10°-50°。由老到新出露有蓟县系、青白口系、寒武系、奥陶系、侏罗系及第四系。由于受刁泉岩体的影响,在岩体边部200-500m范围内产生了不同程度的大理岩化、角岩化,致使地层划分标志不明显或消失。

2)构造

区内断裂和褶皱构造不发育,以接触带构造为主,。

矿区位于峡峪界-四角台背斜的北西翼,该背斜控制了地层的分布和区域构造格架,区内地层总体上呈单斜产出,倾向NW

矿区内仅发育有两条断裂,在北部见一条规模较小的近N向逆断层,中部见有一条NE向断裂,该断裂规模较大,斜切刁泉岩体的东部,推测应为成矿前断裂,成矿后可能又有活动,对岩体和矿带有轻微的错断。

接触带构造主要为刁泉岩体接触带构造,分布于矿区中北部,长约3.4km,平面上岩体呈环形分布,剖面上(垂向上)呈“S”形,其向岩体内凹陷处即凹兜部位为刁泉银铜矿体的主要赋存部位。此外在接触带或内接触带赋存有金、铁、钼等伴生有益元素或矿体。

3)岩浆岩

矿区内岩浆岩活动强烈,以燕山期刁泉岩体为主,另外在矿区西北部出露有中生代的火山角砾岩、凝灰岩、流纹岩等。局部还出露有煌斑岩、辉长岩及闪长玢岩等脉岩。

刁泉岩体位于矿区的中心部位,在平面上呈近圆形,直径900m,面积0.7km2,形态呈马蹄形,主要岩性由花岗斑岩、石英斑岩组成,局部分布有辉石闪长岩、黑云母花岗岩。岩体与围岩接触带内发生强烈的矽卡岩化,刁泉银铜矿即赋存在其中。

4)围岩蚀变

由于岩浆喷侵而伴随热液活动,使围岩遭受不同程度的变质作用。变质作用包括两个方面:一是热变质,主要是寒武系围岩发生大理岩化和角岩化;二是交代蚀变作用,其强度及产物则随围岩性质及距离接触带的远近而异。蚀变分带总的趋势从岩体到围岩可分为以下几个带:

未蚀变的石英斑岩、花岗斑岩、黑云母花岗岩带:主要金属矿化为辉钼矿化,多充填在岩体边部的陡倾斜裂隙和石英脉中。

内蚀变带:黑云母花岗岩、辉长岩具矽卡岩化、碳酸盐化等,局部地段发育有钾化、硅化及少量绿泥石化,带宽0-20米。主要金属矿化为辉钼矿化,多充填在岩体边部的陡倾斜裂隙和石英细脉中。

矽卡岩带:发育在接触带部位,主要由透辉石钙铝石榴石矽卡岩、绿帘石矽卡岩、钙铝石榴石矽卡岩组成,带宽2-60m不等。银、铜矿体主要赋存于此带中。

矽卡岩化大理岩带:发育在外接触带,主要由透辉石化、钙铝石榴石化大理岩组成,带宽0-50m不等,局部见有银、铜矿体赋存。

大理岩、角岩带:发育在外接触带外侧,其蚀变类型随围岩性质不同而异,灰岩重结晶具大理岩化,页岩则不同程度角岩化,白云岩则大理岩化或蛇纹石化,此带宽100-500m不等。

2.3矿床地质特征

1)矿体特征

刁泉银铜矿床属于与侵入岩浆岩有关的接触交代-热液矿床,矿体形态、产状受接触带的形态和空间位置控制。以往查明刁泉银铜矿床含11条矿体,其中以×号矿体为主矿体,分布范围波及整个接触带。2012年老矿山接替资源勘查新发现×号银铜矿体及×号钼矿体。

2)矿石特征

1)矿物组成

本区铜矿石中含29种金属矿物和16种非金属矿物。铜矿物以孔雀石、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、蓝铜矿为主,含微量赤铜矿、自然铜、黑铜矿和硫铋铜矿等;银矿物主要为辉银矿、自然银及硫碲铜银矿,其次有硒银矿、金银矿、辉铜银矿和银黝铜矿等;金则以金银矿-银金矿矿物形式产出。其它肉眼可见的金属矿物有黄铁矿、白铁矿、硬锰矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、钛铁矿、碲铋矿和磁黄铁矿等。非金属矿物主要为石榴石、方解石、白云石等,其它还有透辉石、阳起石、石英、云母及粘土矿物等。

2)矿石结构、构造

矿石结构有他形不等粒、包含、固溶体分离、镶边、交代、网脉状、碎裂、放射状及叶片状结构等。矿石的构造主要为条带状、团块状、细脉浸染状、角砾状、胶状和蜂窝状构造等。

4)矿石类型

根据野外观察及室内分析结果,矿区银铜矿体矿石自然类型按矿物组合可分为孔雀石-辉铜矿-斑铜矿-银矿矿石、黄铜矿-磁铁矿矿石、黄铁矿-黄铜矿矿石3种。52号矿体矿石自然类型为黄铁矿-黄铜矿矿石。

孔雀石-辉铜矿-斑铜矿-银矿矿石

斑铜矿、辉铜矿是矿石中的主要铜矿物之一,呈不规则状嵌布于脉石矿物中;银矿物主要以自然银、辉银矿、硒银矿、金银矿等呈不规则粒状嵌布于辉铜矿及脉石矿物中。

黄铜矿-磁铁矿矿石

黄铜矿是矿石中的主要原生矿物,呈不规则状嵌布于脉石矿物中。与磁铁矿常紧密共生。当磁铁矿颗粒细小时,多保留原生矿物状态,当磁铁矿颗粒粗大时,常次生蚀变为孔雀石、斑铜矿及辉铜矿。

黄铁矿-黄铜矿矿石

黄铁矿主要呈不规则状嵌布于脉石矿物中,多呈自形或半自形晶,常见其包裹黄铜矿,包体多呈乳滴状。

银铜矿体的矿石工业类型可划分为银铜矿石、银铜铁矿石、银铜金矿石、银铜铅锌矿石、铜矿石、铁矿石6种工业类型,52号矿体的矿石工业类型为银铜金矿石。钼矿体的矿石工业类型为辉钼矿石。

2.4地球物理特征

刁泉银铜矿区岩矿石标本电性参数统计结果见表2-1

2-1 刁泉银铜矿区岩矿石标本电性参数测定表

标本岩性

块数

极化率范围(%

电阻率范围(Ω.m

平均电阻率(Ω.m

备注

磁铁矿

4

2.214

0.23.9

2.1

矿石

斑铜矿

5

7.715

120290.6

187.4

矿石

矽卡岩

35

0.29.4

1076.76756.9

3125.6

围岩

矽卡岩化大理岩

19

0.52.8

13778.237852.9

20787.0

围岩

黑云母花岗岩

34

0.53.9

602.91123.5

934.9

围岩

花岗斑岩

5

0.21.5

2101.53434.7

2634.1

围岩

大理岩

21

0.31.2

17387.890627.7

41297.0

围岩

角岩

22

0.31.7

1907.182731.6

58539.5

围岩

奥陶系灰岩

4

0.81.2

32471.238344.7

36344.7

围岩

从表2-1可以看出,研究区内磁铁矿电阻率2.1Ω.m,斑铜矿电阻率187.4Ω.m,矽卡岩平均电阻率3125.6Ω.m,黑云母花岗岩934.9Ω.m,花岗斑岩2634.1Ω.m,而灰岩,角岩,大理岩等围岩的电阻率分别为36344.7Ω.m58539.5Ω.m41297.0Ω.m。可见侵入岩与围岩电阻率差异较大,可以利用电阻率参数划分出高阻围岩和低阻侵入体的界线;而矿体电阻率比侵入岩和围岩低几个数量级,根据低阻异常可以推断含矿区间,同时,斑铜矿与岩体、围岩的极化率差异明显,表现为高极化特征,这些都为电法工作开展提供了很好的理论依据。

3方法技术

3.1多梯度测深装置

根据任务要求和现场踏勘结果,本次激电测深工作采用多梯度装置,测深装置各点设计最小AB600m,最大AB5000m,分56个极距完成。施工方法如图3-1所示:

3-1 多梯度测深装置示意图

3.2 RTK测地工作

本次测地工作根据矿山已知坐标点按设计书要求对每一个测量点做RTK高精度GPS定位,AB供电点使用手持GPS定位,手机GPS参数根据已知点进行了校正,校正后手持GPS坐标系统采用西安80坐标系统,手持GPS参数Delta X:-×mDelta Y: ×mDelta Z×m、中央经线E114O

3.3物性测定

1、标本采集

本次物性标本采集,重点采集了矿体、矿化体的标本,采集了大量具有代表性的岩芯标本,地面采集点均匀分布于所研究地质体的露头上,标本具有代表性。分别采集了大理岩31块、花斑岩4块、花岗斑岩29块、花岗岩29块、煌斑岩7块、辉长玢岩8块、角岩29块、矿石()29块、闪长岩29块、矽卡岩35块,标本总量达到214

2、标本测定

本次测定方法采用电法专用物性标本架测量,以饱和硫酸铜溶液作接触介质,供电及测量电极插在其中,标本浸水时间12小时后开始测定。

3、质量检查方法与精度

激电参数测定工作的质量评定是采用一种岩性测定的全部标本检查观测结果来衡量。即用基本观测结果统计出来的常见值与检查观测结果统计出来的常见值,其平均相对误差不得超过20%,选作进行检查观测的某一种岩性标本数量,应达到测定标本总数的10%

4 资料处理及解释

4.1测量资料处理

1、观测数据整理

⑴、原始数据整理在野外数据采集过程中,严格执行规范及设计要求。每天收工后运用激电仪器自带回放软件将数据及时回放到计算机中,数据存成文本格式,所有原始资料每天都由班组负责人员进行检查和验收,验收合格后作为正式原始资料保存。

⑵、对最终的合格资料,及时编绘了各种成果草图,以便指导下一步野外工作和进行资料的综合研究。

⑶、对方法试验、质量检查、岩石标本物性参数测定等资料,及时做了整理并编绘相应表格、图件作为资料研究的质量指标。

⑷、野外工作期间按阶段进行了原始资料编录,以及加工编制各种表册、图件、电子文档及光盘。作为上交的原始资料,做了统一整饰、装订和编目。各类数据资料册都有相应的说明。

2、数据复算

对经计算得到的参数都做了认真的检查复算,对发现的问题做了及时改正。

3、物性资料整理

本次工作根据勘查方法进行了相关物性测量工作,测得的物性资料与本工区以往的物性资料共同作为本次物探测量成果的推断解释依据。

4.1.2二维剖面反演解释

1.电法处理软件

本次2D反演软件使用的是马来西亚GEOTOMO公司M.H.LOKE开发的RES2DINV X32直流电法处理系统。该反演程序是建立在抑制平滑度最小平方法的基础之上的。

2.重磁处理系统

本次重磁数据处理,采用的是中国地质大学(北京)与航遥中心共同研制的重磁处理系统MASK系统。

4.1.3图件绘制

图件绘制采用功能比较强大的专业绘图软件。平面图的绘制采用Surfer13、和MAPGIS6.7,剖面图的绘制采用Grapher11。同一类图形的编制采用统一的格式,其中大幅面的附图采用MAPGIS软件的*.mpj格式,小的插图中平面图文件格式为*.srf,剖面图文件格式为*.grf

所有图件的配色均采用规范,统一的标准。用冷色调表示低值或原始数据,用暖色调表示高值或质量检查数据,在绘制平面图时,除了考虑图形要精确的反映物探测量信息外,还考虑了图件的色彩搭配和过渡,使得图件能清晰、直观地反映测量的结果。

4.1.4综合研究

本项目开展的综合研究工作有:标本物性参数测试、方法有效性试验、数据的统计计算、异常的反演、各类图件制作、异常的解译等几方面。

在开展工作前,对剖面设计的地区,进行了简单的路线地质踏勘工作,大致了解了区内地质背景,同时采集了必要的物性参数测试标本。根据前期综合研究和以往地相似矿区的经验,选择了合理的工作参数。物探工作完成后,与单位地质专家进行了充分的意见交换。

4.2电阻率特征及解释推断

根据物性测定结果,矿区内侵入岩和围岩之间电阻率和极化率存在明显差异,矿体与围岩之间电阻率和极化率电性差异更大,矿区内围岩主要是黑云母花岗岩、花岗斑岩、矽卡岩、大理岩,银铜矿体和其他金属矿化主要产于矽卡岩岩体中或侵入岩内带中。物性测定的统计结果显示,花岗岩(矿化)类侵入岩主要呈低电阻,大理岩呈高电阻,矽卡岩或含矿矽卡岩的电阻率介于侵入岩(矿化)与大理岩之间呈中高阻显示。后文中花岗岩与侵入岩都表示为矿化的花岗岩和矿化的侵入岩。从该矿区的已知地质资料分析,该矿区的银铜矿属于矽卡岩型的矿床类型,该矿区的矿体主要赋存与侵入岩与大理岩接触带中的矽卡岩中,利用岩性的物性差异对工区内的物探成果图进行仔细分析可以较准确的找出侵入岩、大理岩、矽卡岩的电性界线、划分出岩体分布情况,为进一步找矿提供可靠靶区。4.2.1中间梯度

本次工作并未设计中间梯度扫面工作,但采用的中间梯度测深装置,鉴于该装置特性,部分工作与中间梯度扫面方式一致,将部分测线中AB/2等于2500m的梯度数据提取单独做中间梯度扫面处理,视电阻率图及视电阻率平面剖面图图如图4-14-2所示:

4-1 中间梯度视电阻率图

4-2 中间梯度视电阻率平面剖面图

如图4-1及图4-2中所示,中梯扫面视电阻率数据,分别从测线L51L55L57L59L61中装置系数AB=5000M的数据中提取,各剖面按200m的线距平行排列,测线方向都为1200。通过成像处理,视电阻率成像效果良好,结合物性特征及以往的地质工作成果,能从图中电性结构差异中,较为清晰的分辨出大理岩与花岗岩类的平面分布情况,推测视电阻率范围在550欧姆米~900欧姆米之间呈低电阻(4-1中蓝色区域)显示的为侵入岩引起,推测视电阻率范围在1500欧姆米~2000欧姆米之间呈高电阻率(图4-1中红色区域)显示的为大理岩引起,图4-1900欧姆米~1500欧姆米的黄绿色区域推测为岩性接触带。根据电性差异推测出岩性界限及断裂构造特征。

推断成果如图4-3所示:

4-3 中间梯度扫面推断图

如图4-3所示,推测红色区域为花岗岩或其他花岗岩类,蓝色区域为大理岩,推测在大理岩区域类存在断裂F1;鉴于该矿区为典型的矽卡岩型矿床,大理岩与各类侵入岩的接触带、断裂处应作为找矿的重点研究区域。


4.2.2中梯测深L51线

1、剖面概况

中梯测深剖面L51线起点坐标X=×××Y=×××;终点坐标X=×××, Y=×××,测线全长400m,测点数11个,点距40m,测线方向约为120o。原始断面与反演断面详见图4-4

2、地质概况

从已知的地质资料获知,该剖面的西北部主要以大理岩为主,中部出露的为矽卡岩且矿体也蕴含在矽卡岩内,部分侵入岩穿插在大理岩与矽卡岩直接,西南部是以花岗斑岩为主的侵入岩,含少量石英斑岩、闪长岩等。

3、异常特征及推断解释

从图5-6反演断面图中可以看出测点51-28点处,处于西北部电阻率范围1200欧姆米~5000欧姆米的高阻区与东南部电阻率范围100欧姆米~800欧姆米的低阻区之间,推测该点处于岩性接触带,结合已知的地质物性资料,高阻区域可能是大理岩引起,低阻区域可能是花岗斑岩等侵入岩引起。在标高1600米以上,测点号51-24点至51-28点区域内,中低阻或中高阻梯级带区域(电阻率范围820欧姆米至1200欧姆米之间)与已知地质剖面成矿区域高度吻合,推测该梯级带可能为矽卡岩成矿带,由于已知高阻体的西北部中低阻区域已见矿,推测高阻体的东南部与低阻体接触的中高阻接触带也为矽卡岩区域,推断详情见图4-44-5 L51中梯测深综合断面图内的推断断面图。




4-4 L51中梯测深综合断面图1


4-5 L51中梯测深综合断面图2



4.2.3中梯测深L55线

1、剖面概况

原中梯测深剖面L55线起点坐标X=×××Y=×××;终点坐标X=×××, Y=×××,测线全440m,测点数12个,点距40m,测线方向约为120o。后经与甲方、监理方专家探讨后,在原剖面两侧各延伸8个测深点;测线西北方向受军事雷达站影响,延伸长度有限,该方向延伸的点距设置为20m,东南方向不受影响,点距依然为40m,延伸后L55线的总测点数为28个。原始断面与反演断面详见图4-6

2、地质概况

从已知的地质资料获知,剖面的西北部主要为大理岩;中部黑云母花岗岩、矽卡岩、大理岩交替出现且矿体也蕴含在矽卡岩内;东南部以花岗斑岩为主,有少量第四系黄土覆盖。

3、异常特征及推断解释

从图4-6中反演断面图可以看出标高1800m以上,测点55--1255-4电阻率范围为100欧姆米~800欧姆米的区域,根据已知的地质资料推测该处为奥陶系大理岩引起;测点55-455-28电阻率范围为1500欧姆米~6000欧姆米,标高1300m以上的高阻闭合区域,推测为寒武系大理岩引起,该区域的垂向范围比较大,从地表到标高1300m处,延伸大约550m,同时标高1600m1800m的区域存在一电阻率范围为300欧姆米~500欧姆米的闭合低阻区域,推测该低阻区为黑云母花岗岩引起,该低阻区域被高阻区呈“C”字形半包围状,推测为黑云母花岗岩通过断裂构造侵入到大理岩岩体,有成矿的可能性。测点55-2855-48范围内,标高1750m以上的区域,电阻率范围为1000欧姆米~3000欧姆米,从图上看为中高阻组合电性体,推测该区域的中阻部分为矽卡岩,高阻部分为大理岩。测点55-2855-80范围内,电阻率范围100欧姆米~600欧姆米的区域,该区的深部并为闭合且范围较大,推测为侵入岩岩体引起。测点55-1255-36范围内,电阻率范围为600欧姆米~1500欧姆米的区域,推测为大理岩与侵入岩岩体的接触带引起,推测为矽卡岩,找矿有利地段,鉴于矿区的矿床特征,该矽卡岩区域应当特别重视,通过综合研究后钻探验证。测点55-565580范围内,电阻率范围为1000欧姆米~2000欧姆米的闭合区域,根据已知的资料,推测该区域为石英斑岩引起。推断详情详见图4-6 L55线中梯测深综合断面。



图4-6 L55线中梯测深综合断面

图4-7 重磁电综合剖面

5.结论与建议

从野外工作成果中可以看出采集的电法数据完全真实可靠,RTK定点位置可靠。细致的野外工作为后期数据资料处理提供了有力的支持,从后期各剖面成像及反演情况看,各剖面的异常与中梯扫面成果吻合;通过重磁电综合勘探分析各反演推断图与中国冶金地质总局第三地质勘查院提供的地质剖面图呈高度吻合,完全能够相互佐证,证明本次勘探工作是成功的,为矿区下一步钻探工作提供了有力依据。

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