第六章综合地质地球物理方法

256第六章综合地质地球物理方法第一节不同勘探阶段的综合地质地球物理方法一、成矿远景预测阶段矿产勘查中要解决的首要问题是到什么地方去找矿，为此首先要选择成矿的远景靶区。地质、地球物理及地球化学人员通过地质调查与地球物理、地球化学测量获得的资料研究区域的构造、矿源层、成矿规律、成矿环境和成矿条件，预测成矿的远景区。（一）地质任务1．成矿的地质前提研究在评价固体矿产成矿区的远景时，要研究岩浆控制条件、地层条件、岩性条件、地球化学条件及地貌条件等。其中主要的是岩浆、构造和地层控制条件，而区域和深部地质构造是控制全局的。已知与超基性岩紧密相关的矿床有铬、铂、金刚石和磷灰石等；与基性岩共生的矿床有钛磁铁矿和硫化镍矿；与中性和酸性火成岩有关的矿床有钨、锡、钼、铜、铅、锌、金、铀与石英等。区域性和深部地质构造控制着成矿区、成矿带、矿田和矿床的位置。在成矿区的划分时，区域性和深部地质构造有很重要的作用。断裂带是岩浆侵入的通道，褶皱与大断裂交叉处往往是控制成矿的远景区。在评价内生矿区时，岩浆和构造控制是主要的；而在评价海相沉积矿床时，地层及构造控制则是主要的。前寒武纪是最古老和规模最大的鞍山式铁矿的成矿时期；震旦纪是宣化式铁矿的成矿时期；上泥盆纪是宁乡式铁矿的成矿期；奥陶纪是灰岩侵蚀面上的中石炭纪底部的山西式铁矿的成矿期；二叠纪是涪陵式铁矿的成矿期。铀矿、锰矿、铜矿、铝土矿等都受地层控制；有些内生矿床受不透水盖层的控制，如汞矿。锑矿、多金属矿。2．含矿性标志在确定成矿远景区时，除了要考虑成矿的地质前提外，远景区内还应有含矿性标志存在。凡能直接间接证明被评价地区地下存在着矿产的任何地质、地球化学、地球物理或其他因素，都可算作含矿性标志。成矿作用的直接标志有：○1天然或人工露头（矿产露头）上的矿产显示；○2有用矿物和元素的原生晕和分散晕区；○3有用矿物和元素的次生机械晕、岩石化学、水化学、气体和生物化学晕、晕区和分散流；○4地球物理异常；○5古探矿遗迹和矿产标志。成矿作用的间接标志包括：○1蚀变的近矿围岩；○2矿化的矿物和伴生元素；○3历史地理和其他间接资料。（二）地质、地球物理与地球化学综合预测成矿远景区矿产在地壳中的分布受各种成矿条件的控制，不同类型矿床，其成矿控制条件不同，研究的重点也不同，如内生矿床着重研究岩浆岩、构造以及围岩岩性条件，沉积矿床应着重研究地层、岩性、岩相和构造条件，风化矿床还应研究风化作用条件，对各类砂矿主要研究地貌条件，对变质矿床要研究变质作用条件。1．地质、遥感与物探结合查明构造条件257收集测区的地质、地球化学和地球物理区测成果资料，特别是遥感、航磁资料，了解测区的构造骨架，在此基础上对主要构造形迹进行地质测量和地球物理调查，确定各种构造组合关系，为成矿预测提供构造条件依据。重磁异常形态轮廓、分布范围、幅值及梯度变化等特征与区域构造单元之间大致有这样的规律：重力髙带往往反映为古生界以下老地层的隆起带、背斜褶皱带、断块凸起或地垒、结晶基底的凸起等；磁异常则反映结晶基底的变化、岩浆活动和断裂等。重磁异常的以下特征可作为断裂构造存在的依据：○1重磁异常等值线的梯级带；○2呈线状伸展的等值线两侧，重磁异常的主要特征（如异常轴走向、异常值变化的幅度和梯度、圈闭异常的形态特征等）存在明显差异；○3等值线出现有规律的同形扭曲或突然转折；○4在某一方向上出现一系列局部圈闭，俗称“串珠状异常带”。2．地质、地球物理与钻探结合进行地层与岩性研究研究成矿的地层前提，不仅对沉积矿床而且对内生矿床预测也是有效的。因为对具体的成矿区来说，矿产常常产出在相当窄的地史时期或地层区间。例如中哈萨克斯坦，最盛产矿的成矿期是晚海西期的钨和铜矿化作用，在乌拉尔绝大多数铜硫化物矿显示与志留纪—早泥盆纪范围内一个狭窄的地层有关。在测区有露头地区进行地质填图，建立测区标准地层剖面。在覆盖地区可以应用地球物理方法研究地层与岩性。应该根据测区的主要岩性特征选择地球物理方法，通常在沉积岩为主的地区应以电法和地震法为主；在火成岩和变质岩广泛分布的地区，应以磁测和重力方法为主。在有钻孔的地区应投入电法。(三)成矿远景区划分应用地质、地球物理、地球化学对测区的成矿地质前提与含矿标志进行综合评价后，可圈定有远景的成矿区。根据矿床的工业价值以及成矿前景评价不同，成矿远景区可划分为明显有工业价值的成矿区，地表有良好找矿标志的远景区，以及地表具有微弱和不明显找矿标志的待研究区。以鄂东南地区大型铁、铜矿床为例。据文献记载和目前出土文物证实，早在春秋战国时期，就曾在鄂东南地区进行过采冶。解放后，在这一地区做了大量的地质调查研究工作，编制了铁矿成矿规律及预测图，鄂东南区域地质图，大比例尺地质图，及大量矿产普查勘探工作。物探在该区进行了大比例尺航空磁测，还编制了异常分布图，及几个主要岩体地质磁测综合图等。通过大量的地质和物探工作，在本区提交了铁、铜、钴、银、金等十余种矿产储量报告。其中有大型铁矿床和大型铜矿床，以及中小型铁矿床、铜矿床。目前鄂东南地区，已成为我国铁、铜等矿产资源的重要产地之一。鄂东南地区地面磁测中的明显异常经检查见矿效果良好，而航磁异常检查得还不够，这些航磁异常中还可能找到矿。该区地质和物探工作者进行了以下工作，有的已取得成效，有的正开展研究：○1研究磁异常极大值附近的次级低缓磁异常及剩余磁异常，找到了深部矿和已知矿附近的盲矿；○2研究岩体北缘接触带负异常中的相对升高部位，并找到了盲矿；○3排除叠加场，如安山岩、辉绿岩等的干扰，从中分辨出矿异常；○4在各岩体之间研究寻找深大盲矿体等。再以辽宁昭盟北部地区大型铁（锡）矿床为例。区内出露地层较发育的是二叠系和侏罗系中、上统，其次为志留系。中、上石炭系和白垩系局部出露，第三系玄武岩呈零星小块分258布，第四系广布区内西南部、北东河谷两侧也有分布。区域构造主要为新华夏系和华夏系。从西到乌兰浩特北面有一条北东向的隐伏深断裂。二叠系海相火山喷发强烈，矿化地层为一套浅海相碎屑岩夹灰岩，其中大理岩、结晶灰岩及其上覆和下伏钙质碎屑岩矿化现象更好。从黄岗到甘珠尔庙一带，地表见一些小的铁矿露头、或矿化点，而且有磁异常带，有的磁异常处有矿化点。仅在黄岗到富林140km长的地带，就分布有C-5-1等18个航、地磁异常，有可能构成一个铁、铜、多金属找矿区，是一个有待研究的地区。1964年对一个长达14km，maxT约为8000nT的6M航磁异常，进行了地面磁法检查见图6-1-1。1：50000比例尺地面磁测圈定了异常范围和走向方向，异常断续延长为14km，宽100～600m，形态规则，Z异常强度一般在1000nT左右。异常位于花岗岩与晶屑凝灰岩及大理岩的接触带上，绝大部分为第四系所覆盖，仅见有矽卡岩及磁铁矿的零星露头。经地质勘探证实为一大型铁（锡）矿床，并伴生有大量锡、钨、铜、铅、锌等元素。类似情况者，可以划分地表具有微弱和不明显找矿标志的待研究区。图6-1-1辽宁昭盟6M航磁异常二、区域性普查找矿阶段矿产普查是根据普查地区的具体情况，运用成矿地质理论和综合技术方法，开展寻找矿产资源的工作。矿产普查是在成矿预测的远景区内开展工作，因此普查区域应具有成矿地质条件及其存在含矿标志。矿产普查需要对区域成矿地质条件、区内矿产和物化探异常等找矿标志进行综合研究，总结矿产形成和分布规律，圈出进一步找矿远景地段，指明找矿方向。同时通过对工作区内已知的和新发现的矿点及物化探异常的检查，选择有希望的矿区和矿点，作为矿区评价或勘探的后备基地。在绝大多数情况下，矿床不是孤立出现，而是群集为矿田。矿田是构造上统一的局部地壳地段，包含几组在空间上接近的矿床。单个矿床及分隔矿床的无矿地段，可看作矿田的非均质单元，它们在这一构造层次上自成体系。应用地球物理方法研究矿田构造，矿田在矿体构造中的位置是由地壳上部结构特点，即由地壳和上地壳产出的构造断块决定的。许多矿田位于地壳断裂与不同级别和方向的区域构259造断裂的交接或交错部位的构造中。应用地球物理方法查明断裂，研究断裂构造关系有利于矿田的发现，例如山东胶东招掖金矿带上用电阻率联剖装置，扫描400多平方千米，圈出了大小断裂构造17条。通过研究各构造断裂间关系，指出了蚀变岩型金矿成矿的大致范围和赋存空间，为招掖金矿带的发现做出了重要贡献。三、矿床勘探阶段（一）矿床勘探的任务矿床勘探是在矿点评价的基础上，对最有工业价值的矿床，合理地应用各种有效手段和方法，对矿床全面系统地进行勘探和研究，详细查明矿床赋存的地质规律、矿石质量、数量及其空间分布、矿石的加工技术条件和开采技术条件等，最终完成国家下达的矿产储量任务并提交合乎矿山企业建设设计要求的地质勘探报告。简单说，勘探的任务就是查明矿床的质和量及采、选、冶条件，向矿山建设设计提供必需的矿产资源和地质基础资料。（二）勘探阶段物化探方法的综合应用1．物化方法在矿床勘探阶段的综合应用（1）结合矿床特点，在某些覆盖较薄的矿体上利用地质、物化探等综合手段，可代替部分地表探矿工程，进行地表矿体圈定。（2）应用物化探等综合手段与探矿工程密切配合，可研究矿体深部的变化情况。例如在某些条件下可用物化探测定矿体的产状、埋深、延深、规模，指导矿床深部勘探工程布置，提高探矿工程的见矿率与地质效果，可以适当放稀勘探工程间距，节省探矿工程工作量。（3）利用综合探矿手段，追索圈定深部矿体及寻找盲矿体（指导盲矿体的勘探有某些独到之处，是其他手段无法相比的）。2．物化探综合方法勘探矿体效果（1）预测矿体形态，提高设计工程见矿率。TL山矽卡岩型铜铁矿床，主要盲矿体呈透镜状及不规则状产出。矿体主要由黄铜矿、磁铁矿和黄铜矿、斑铜矿、磁铁矿两种矿石类型组成。在勘探初期，根据重力、磁法及电测深资料，配合个别钻孔，反复推断剖面上的矿体截面形态与产状，结合充电法的资料，初步确定了矿体沿走向的长度（图6-1-2）。经钻孔揭露证实，原来以综合方法推断的矿体形态、产状和矿体边界是正确的。物探成果为勘探工程设计与布置提供了重要依据，提高了设计钻孔的见矿率，节省了探矿工程的工作量。（2）预测矿体边界和中心部位，指导探矿工程布置。一般在矿区评价阶段或勘探初期，当探矿工程间距较稀的情况下，很难准确地确定矿体延伸边界，而利用物探测井方法或化探方法，可以有效地推断矿体尖灭点和矿体中心，指导探矿工程的布置。如安徽某铁矿采用磁测井方法确定矿体边界比地质推断法准确，应该根据ZK6测井结果，确定钻孔间距，控制矿体边界，而不应按等间距向南布置钻孔，这样可以节省钻探的工作量。因ZK6所见矿体厚度较大，故地质推断矿体南延较远，又据地表磁异常估算矿体南延也可达图6-1-2TL山某矿体物探地质综合剖面图260200m，但井中磁测表明矿体主要部分在ZK6钻孔以1－含铜矽卡岩；2－铜铁矿；3－花岗闪长北，并推算矿体向南延伸小于30～40m。以后在ZK6岩；4－电测深s等值线；5－第一次推钻孔之南120m处布置ZK10钻孔验证，证实果然无断矿体边界；6－第二次推断矿体边界；7矿。据ZK10钻孔测井资料计算，矿体南端尖灭点距－第三次推断矿体边界；8－钻孔ZK10钻孔94m，与ZK6钻孔的计算结果十分吻合。垂直磁化30.0410/JAm又如江苏M山重磁异常区经过化探工作，用专门剖面研究与热液矿化有关元素的分布和其比值特征。从岩石地球化学剖面说明：225()/()eeTFFOTiOVO和25/eTFVO异常反映了矿体的中心部位，为指导探矿工程的布置和矿体的圈定提供了重要依据。3．探测深部盲矿与漏矿目前井中磁测是探测深部磁性盲矿体的主要方法之一。由于浅矿在地表引起的异常较大，而深矿则很小。所以，从地面总异常中很难区分出深部异常，磁测井可以深入地下，测出矿体侧旁异常，从而发现深部盲矿或避免漏矿。在勘探初期，对于变化较大的透镜状或囊状矿体，即使按一定网距布钻，也会存在漏矿，井中磁测则可以弥补这一缺陷。如图6-1-3所示，在地面异常中心打了ZK81钻孔，揭露主矿体后，接着布了ZK85与ZK83钻孔控制矿尾，但均未见矿。然而经过ZK83孔井中磁测后，却获得可复合Z异