多金属矿地质特征及高精度磁法应用_史良乾.pdf

50矿产资源Mineral resources多金属矿地质特征及高精度磁法应用史良乾，马冬，王国润摘要：当前多金属矿产的地质找矿已经成为发掘矿产资源的重点，对地质经济问题有着直接的影响。因此对多金属矿的地质特征以及多金属矿的找矿前景进行深入分析与总结。本文以青海省某矿区项目为例，为配合项目地质工作的开展，在区内同时进行1 50000水系沉积物测量及高精度磁法测量工作，查明区内的地球物理和地球化学特征。关键词：磁法；高精度磁测；解释推断矿物资源是指通过长期时间的地质变迁，所产生的一类可被人们广泛使用的地质资料或自然矿藏资源，包括可燃有机、非金属材料、金属材料等种类，是一类重要的不可再生资源。特别是金属矿物化学，它已被广泛应用在环境科学、农业和工业等的各个领域中。因为特殊的地质结构、气候条件和地质原因，不同品位的金属矿藏都会出现在各种矿井中，所以许多矿井都有多个金属矿藏的存在，就叫做多金属矿。如果想要对多金属矿产资源实现比较科学合理的找矿、矿产研究和开发利用，就需要通过比较深层次的对多金属矿的地质矿产特点加以探讨，进而确定对多金属矿产的找矿方法及其找矿远景。1 多金属矿的地质特征多金属矿往往具备区域地球化学特性、地区重力场特性和地区磁场特性等地理性状，存在着不规则的三角状等异常情况，其中规模较大的异常元素是Ag、Mo、W等金属元素，而在这些反常金属元素中的最主要异常金属元素则为Mo，而这个金属元素的反常往往会和Pb、W、Cu等元素的反常有着复杂的关系，而Pb、Ag生成的元素则会显示出有着相似的浓集中心的特点，而剩余的异常浓集地区则往往呈现出相对离散的表现特点。这些因素反常中大部分的反常点都超过了百分之五十的浓幅分位数值，而且每种反常均会体现出显著的三级浓分带性并且最重要的因素反常也均会体现出反常点数量稠密、程度大、峰值高等特点。地区重力场特点指的是，根据矿物范围内的压力布格反常的现象，能够在矿物区分化出一个较大的压力阶梯带，除此之外还可能区分出多个次级的压力阶梯带，而各个压力阶梯带中间往往存在着较为均匀的压力最低数额区，而通过这些阶梯带中都出现了地区内深大的断裂所反映的迹象，并且通过对地球物理探矿资源和现有的金属矿物资源进行耦合分析，就能够判断地区构造和多金属矿藏之间存在着紧密的关联。区域磁特征所指出的，是多金属矿产地区最容易产生航磁的异常。这种反常的现象就是会产生许多航空磁力测量异常带，而航空磁力测量异常带产生的原因大部分因素都在于不同时期的侵入岩活动而导致的。其中，最主要的航空磁力测量反常带往往发生于高强度异常集中区，而这些地区的碳元素组成又非常复杂，同时存在着硬度显著降低的特点，同时化探现象与磁性异常所圈定的银、钨、铜、锌、铅、钼等异常呈现出互相吻合的特点，由此也可确定多金属矿化现象与航空磁力测量反常之间存在着密切的关系。2 高精度磁勘探的原理据 磁法勘测，地面磁法勘测是在地面观察地下介质磁力不同引发的电磁改变的一项地球物理学勘査方法。带有磁力的各类岩（矿）石以及一些磁力物质，因为存在着不同的残余磁力和感应磁力，能产生一定的磁力异常，并叠加到正常地磁场上。利用仪器检测，可以深入研究地磁异常的特点，从而实现科学找矿以及处理一些地质问题的目的。据 地面高精度磁测技术规程，高精度磁法勘探是指磁总误差小于或等于5nT的磁测工作。主要用于弱磁性目标物的勘查以及隐伏磁性体在地表产生的弱磁异常研究等工作。按照工作目的需要以及根据矿点情况、现场地质地球物理特征以找出符合磁测技术条件的矿藏、岩石地层、控矿结构、或涉及蚀变的岩石等为磁测目标物，以发挥精确磁测技术在构造调查、地貌填图、直接和间接找矿、矿区勘查等的功能。磁力勘测设计时应当按照地磁测的具体任务，明确测点范围：探测区域范围内应当保持勘探结果基本轮廓完好，且周边有相当面积的正常作为工作场背景。测网的布设：测线间距应当超过图规模性上一厘米的直径，并确保在最少有意义地质体上有一个测线经过，其测点间距也应当确保在测线上最少有三个连续的测点，可反映异常。3 青海省某矿区项目地质特征3.1区域地质特征工作区域横跨了华北地块和华南地块的拼合区域。大地构成位上，北靠秦祁昆造山脉之雪峰大布尔汗布达造山亚带，中部地跨青藏区之北特提斯华力西印支造山系之布青山积石山华力西中期褶皱带之昌马河印支褶皱带，南临巴颜喀拉造山带之北巴颜喀拉造山亚带（按青海省地质局，2003年）。其中，布青山积石山褶皱带和昌马河褶皱带，合并后统称为布青山蛇绿混合岩带，北靠东伎乐南混合岩带，南至西巴颜喀拉山造山带，大地构造环境复杂。该区岩层发育，从元古界至第四系土壤岩层都有不同的分布，尤以古代-中元古代和显生宙土壤岩层为主。因本区北西向断层结构发育，岩层分布受构造制约强烈，且持续性不好，故总体而言呈现北西-南东向断块状出现。3.2测区地球化学特征从元素相对于青海全省水系沉积物各元素平均含量值的相51矿产资源Mineral resources对富集系数来看，Ag、Sn、Bi、Y、Nb、Mo、La、W、Pb、Th、U的相对富集系数在0.8 1.2之间，为背景类元素；As、Cr、Co、Cu、Zn的相对富集系数在1.2 1.5之间，为高背景元素；Au、Sb、Hg、Ni的相对富集系数大于1.5，为富集元素。从元素的分异程度来看，Sn、Co、Cu、Zn、Y、Nb、La、Pb、Th、U的变异系数小于0.5，在调查区内呈均匀性分布；Ag、As、Mo的变异系数在0.5 0.8之间，为弱分异型元素；Sb、Bi、Cr、W变异系数在0.8 1.2之间，为强分异型元素；Au、Hg、Ni变异系数大于1.2，为极强分异型元素。从元素叠加强度来看，叠加强度值小于1.5的元素有Co、Cu、Zn、Y、Nb、La、Pb、Th、U，为同生型元素；D值在1.53.5之间的元素有Ag、Sn、As、Sb、Bi、Cr、Mo、W，为改造型元素；D值在3.5 7.0之间的元素有Ni，为叠加型元素；D值大于14的元素有Au、Hg，为极强叠加型元素。从元素矿化强度（I）来看，调查区16个元素中矿化强度排列在首位的为Co0.071、其次为Ni0.02、Zn0.015、Cu0.014，其余元素的矿化系数均小于0.01。从元素的蚀变矿化强度（Kq）来看，Au的蚀变矿化强度最大，为 6173.67，其次为 Hg3031.21、Sb1917.71、Cr1350.59。说明这四个元素的蚀变矿化强度最强烈。一般而言，元素在地质体中越富集，才能为成矿提供一定的成矿物质；变异系数较大，说明元素含量在地质体中的分布具有不均匀性；叠加强度则反映了元素在地质成矿过程中经过多期次成矿作用叠加的强度；矿化系数与蚀变矿化强度越大，则成矿越有希望。据此，按照数理统计中“集合”中“交集”的概念，综合分析认为调查区的主要成矿元素为Cr、Ni，其次为Au、Hg、Sb。由于调查区内Au的极值点和浓集中心位于第四系冲洪积物（Qhpal）内，故调查区内Au的矿化程度及成矿潜力还需进一步查明。3.3地球物理特征3.3.1区域航磁异常特征根据1 50万青海航磁异常图，工作区航磁异常形态特征分区性明显，以马尼特布青山一线以北西向南东向梯级异常带为界，以南为平静负异常区，形态不规则，但总体呈北西向，磁异常低缓，变化不大；以北航磁异常表现为北西向展布线性梯级正异常，磁异常强度不大，峰值不高，同样呈现为低缓异常。正负异常基本与巴颜喀拉山构造单元与布青山蛇绿混杂岩带界线一致，也代表了不同块体之间的岩石物性差异变化，工作区内大面积低缓航磁异常也与区内欠发育火山岩有关。3.3.2区域重力异常特征根据青海省1 50万布格重力异常图资料，工作区区域重力异常显示幅值很大的负值。异常等值线总体呈北西南东向，与区域构造线方向一致，重力异常值最高可为-1210-5m/s-2-1610-5m/s-2，区域上总体呈断续团块异常展布，基本反映了较薄的洋壳两侧俯冲的低重力异常结果，反映了工作区内中间地壳薄，两侧地壳变厚的趋势。工作区位于重力正负异常过渡带上，符合区域矿床的一般分布规律，所以工作区重力异常与大地构造及矿产关系密切。3.3.3测区磁性特征对采集的全部物性标本测定了磁化率、剩余磁化强度二个物性参数。磁性参数分别按地质单元和岩性进行统计分析。对标本数大于30件的统计单元绘制频率曲线的方法进行统计。对标本数小于30件的统计单元用几何平均的方法计算其平均值，并统计其最大值和最小值。（1）按岩性统计磁化率和剩余磁场强度基本符合对数正态分布。超基性岩（蛇纹岩）磁性参数分布分为明显的两个母体。（2）各侵入岩中基性-超基性岩基本呈强磁性，磁化率平均值中超基性岩磁性最强，其次为闪长岩、花岗斑岩，其平均值较高，且变化范围较大。磁化率最高大于5000010-64SI，剩余磁化强度大于90000010-3A/m。（3）沉积岩类一般为无磁或弱磁性，如砂岩、板岩、砾岩、灰岩等；随着变质程度加深，磁性有增强的趋势，斜长角闪片（麻）岩等磁性逐渐增强。斜长角闪片（麻）岩磁化率最大为4673.810-64SI、剩余磁化强度超过130010-3A/m。（4）按地层单元统计，各地层单元的磁化率和剩余磁化强度变化不大，但地层由新（E3）至老（Pt1J）总体呈现磁化率逐步增高的趋势。4 高精度磁测工作方法及技术4.1测网布置按照1 5万区域地质调查、区域地球化学调查、区域地球物理调查技术规范及XXX关于加强成矿带1 5万区调工作的通知等有关要求，在系统收集和综合分析已有地、物、化、遥、矿产等资料基础上，采用数字填图技术，开展1 5万区域地质调查、水系沉积物测量和地面高精度磁法测量，系统查明区域地层、岩石、构造等特征和地球物理、地球化学特征，突出构造、岩性及矿化地质体表达。完成1 5万区域地质矿产调查、高精度磁法测量、水系沉积物测量各1065km2。4.2测地工作测点高程及平面坐标采用便携式GPS接收机测定，采用1980国家大地坐标系统，1985国家高程基准。仪器型号为LegendH，GPS接收机的性能检测分别于每年开工前和完工后各进行一次，对投入生产的GPS接收机的定位精度进行检测。具体检测方法为：在不二个已知三角点上用GPS接收机进行单点定位，每台仪器接收观测不少于10个（三维坐标）数据，然后进行数据统计并依据统计数据进行改正。4.3高精度磁测工作4.3.1仪器噪声测定选择驻地附近磁场平稳且不受人文干扰影响的地区，将6台仪器进行噪声测定：各台仪器探头之间相对距离大于20m，使6台仪器（完工后为5台）同时做日变观测，观测时达到秒一级同步，采集时间距离为5s。4.3.2主机一致性检测对用于生产的所有仪器，为确定其主机性能，用同一个探52矿产资源Mineral resources头，不同主机轮换进行基站模式观测，最后用各个主机的观测结果绘制曲线来衡量主机一致性。4.3.3探头一致性检测所有探头的一致性进行测定，方法如下：首先将成套仪器所配探头编上号，然后用两台仪器作秒级同步日变观测。其中台站型仪器及一个探头固定不变，即以此为准进行比较。另一台仪器分别轮换同其余几台个探头相联结，并注意换探头时主机不能关机，各探头位置应尽量一致，调谐场值预先选好保持不变。每个探头读数三十余次以上，而后分别求出相应与台站仪器读数的差值，并计算各差值数组的算术平均值，比较这几台个平均值，即可判断探头的一致性。4.3.4现场校验测区内选择观测点数不少于50个，其中少数点处于较强的异常场上，对所有投入生产的6台（或5台）仪器进行了观测。计算总均方误差。经计算2013年开工前1.97nT、完工后0.39nT；2014年开工前0.41nT、完工后0.70nT均小于设计均方误差的即3.33nT。4.3.5探头高度试验为尽量减少地表磁性不均对磁测结果造成的误差，在正式开工前选择典型剖面作探头高度分别为1.4m、1.9m、2.35m、2.8m四个不同高度的试验。除探头高度为1.4m局部地段受地表磁性不均有影响外，其余三个高度受表层磁性不均影响较小，考虑野外施工的安全及方便本次磁测工作选定探头高度为1.9m。4.4数据整理4.4.