晴隆大厂锑矿位于扬子地块西南缘黔— 滇— 桂地台型沉积相区、黔西南坳陷带北部的金、锑、汞、铅锌成矿区, 测区主要出露的地层由老到新为: ①二叠系茅口组(P₂m), 由一套浅海相灰岩、燧石条带灰岩、白云质灰岩及白云岩组成; ②大厂层(P₂d), 由石英蚀变岩、蚀变黏土岩和变余玄武岩组成的一套硅化蚀变岩, 是区内锑矿的控矿含矿层位; ③峨嵋山玄武岩组(P_2-3em), 为一套发育于茅口组与龙潭组之间的基性喷出岩; ④二叠系龙潭组(P₃l), 由一套砂页岩、黏土岩为主夹灰岩、泥灰岩和煤层组成; ⑤三叠系夜郎组(T₁y), 由一套钙质黏土岩、碎屑灰岩、黏土岩组成; ⑥第四系, 为残坡积含碎石亚黏土、亚砂土、砂土。其中, 茅口组第三段(P₂m³)、大厂层(P₂d)、峨嵋山玄武岩组(P_2-3em)、龙潭组第一段(P₃l¹)与区内优势矿产— — 锑矿关系较为密切(图1)^[12]。

图1

Fig.1

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	图1 研究区地质略图及物探测线布设Fig.1 Research area geological map and geophysical line layout

研究区及其邻区内断裂构造发育, 主要呈NE向, 其次为近NEE向, 断层均以高角度出现(一般大于60° ), 主要有青山镇断层(F₁₃)。区内褶皱构造较发育, 主要有黑山箐后坡背斜、放马坪背斜。

研究区矿床类型属黔西南低温热液型锑矿床, 根据大厂锑矿矿体开采揭露情况, 矿体主要产于二叠系大厂层, 少量产于龙潭组二段。大厂锑矿田矿床的形成主要受层位、岩性、构造、古喀斯特地貌、玄武岩、围岩蚀变等因素控制, 而同时具备上述条件的区段是富集工业锑矿体的有利部位。

岩(矿)石的电性差异是开展电法工作的前提条件, 也是进行电法勘探地质解释的基础。鉴于研究区地质矿产情况, 对本区出露的8组岩(矿)石采测电性参数, 采用对称小四极实地测定, 其电性特征测定结果如表1所列。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 岩(矿)石电性参数统计 Tab.1 Rock (ore) electrical parameter statistics 地层 岩性 电阻率ρ /(Ω · m) 极化率η /% 范围 平均值 范围 平均值 Q 覆土 35.43~ 67.01 51.69 0.86~1.44 1.01 T1y 砂岩 158.68~1 334.56 497.07 0.53~1.49 1.07 P3l 砂、页岩 43.80~823.32 318.17 0.17~3.44 1.48 P3l 蚀变灰岩 995.96~2 208.59 1 541.18 0.76~1.57 1.60 P2-3em 玄武岩 914.19~4 035.4 2 235.60 0.44~2.19 1.71 P2d 锑矿蚀变带 582.93~1 412.46 903.84 1.89~6.17 5.28 P2d 蚀变岩体 847.49~2 291.48 1 892.57 1.51~4.97 2.92 P2m 灰岩 1 135.01~4 201.49 2 587.56 0.27~2.32 1.26

表1 岩(矿)石电性参数统计 Tab.1 Rock (ore) electrical parameter statistics

从表1中的电性参数可知, 区内出露的岩(矿)石极化率按大厂层蚀变岩体至峨嵋山玄武岩体至龙潭组蚀变灰岩、砂岩至茅口组灰岩、夜郎砂岩、第四系覆土排序依次递减, 大厂层锑矿蚀变带极化率约5.28%为测区最高值, 第四系覆土极化率最低为0.86%。区内出露的岩(矿)石电阻率按灰岩至蚀变岩体至砂、页岩至覆土排序依次降低, 灰岩电阻率值最高, 平均值达2 587.56 Ω · m, 覆土电阻率值最低, 为51.69 Ω · m。

根据地质任务及地质特征, 结合实测物性资料, 夜郎组砂岩地层、龙潭组砂页岩地层及第四系覆土总体表现为低阻低极化特征, 茅口组灰岩地层、峨嵋山玄武岩地层表现为高阻低极化特征, 大厂层表现为中高阻中极化特征。由于岩石因构造活动破碎并伴随不同程度的吸水(或充水), 跟围岩比较表现为低电阻率或相对低电阻率。结合成矿条件, 含矿岩体表现为中阻或中低阻高极化特征, 电性差异明显, 具备开展激电工作的前提条件。

激发极化法(induced polarization, IP)是以地壳中不同岩石、矿石的激电效应差异为物质基础, 通过观测与研究人工建立的直流或交流激电场的分布规律进行找矿和解决地质问题的一组电法勘探方法。

在直流激电法中, 岩矿石的极化率η 是充电时间T与放电取样时间t的函数, 即

η(T, t)=ΔU2(t)ΔU(T)×100%, (1)

式中: Δ U(T)为供电时间T的总场电位差, mV; Δ U₂(t)为断电后t时刻的二次场电位差, mV。

在西方国家通常用充电率m描述岩石、矿石的激发极化性质, 其定义为

m(t)=∫t1t2ΔU2(t)dtΔU(T), (2)

式中: m为充电率, ms; Δ U(T)为供电时间T的总场电位差, mV; t₁、t₂为二次场Δ U₂(t)衰减的时间间隔, ms。

根据地质设计方案, 黑山箐矿点的2个工作区共布设7条平行激电中梯剖面, 测线方位为NW— SE, 大致垂直构造走向。激电中梯供电极距AB=1 600 m, 测量极距MN=40 m, 点距20 m, 供电时间T根据野外试验选定为8 s, 供电电流3~6 A。为了查明激电中梯重点异常区地层电性垂向变化及极化体空间展布情况, 在6线80~128号测点之间按 40 m点距布设13个测深点, 采用对称四极测深装置。

激电工作采用加拿大生产的V8多功能电法仪, 采用的充电率参数为newmont充电率(单位为mV/V), 实测数据应用随机配置软件及自编程序进行处理。

北测区共划分出1个充电率异常区(JD1)和2条电性层分界线(J1、J2), 推测2条断裂(破碎)带(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 北测区激电中梯平面综合解释图Fig.2 Comprehensive interpretation of IP intermediate gradient plane in the north of study area

(1)图2(a)为北测区视充电率等值线平面图, 从图中可知, 该区南部及北部皆表现为低充电率异常特征, 中部表现为高充电率异常特征, JD1高充电率异常位于5线92~100号和6线86~124号测点间, 幅值在30~50 mV/V之间变化。

(2)图2(c)为南测区视电阻率等值线平面图, 该区电阻率异常特征总体表现为中北部高阻、南部低阻异常。J1、J2电性层分界线位于测区中部, 呈倒“ L” 型分布, 大致穿L5-96、L6-84号测点及L6、L7线102~138号测点之间。推测断层位于测区中部, NE向展布, Fw-1大致穿L5-110、L6-102、L7-94号测点, 存在向测区外延伸趋势, Fw-2大致穿L6-138、L7-140号测点。

(3)对比图2中(a)、(c)图, 结合地质、物性等资料, 测区中部、北部(J1、J2以北及以东区域)高阻异常推测为峨嵋山玄武岩、大厂层蚀变岩、茅口组灰岩引起; 南部低阻、相对低阻异常推测为龙潭组砂页岩引起, 其中6线108~136号测点间相对高阻异常推测为龙潭组底部灰岩引起。物探综合推断地质解释见图2。

(4)对比图2(b)和图2(d), 物探推测的电性层分界线与地层分界线基本吻合, J1、J2为峨嵋山玄武岩地层与龙潭组砂页岩地层大致分界线; 物探推测断层Fw-1位于低阻、相对低阻异常带上, 为新发现断层, 推测为深部隐伏的断层, 断层Fw-2位于高阻与低阻之间的渐变梯度带上, 与地表地质断层F₁₁相对应。

(5)激电异常JD1规模比较大, 呈带状, 有向测区外延伸趋势, 且位于断层Fw-1上, 综合测区地质、物性、物探异常特征及探矿工程见矿情况等信息, 根据锑矿成矿条件, 推测高极化低阻异常JD1为黄铁矿体或黄铁矿化岩体引起。

为查明异常体下方岩体电性垂向变化及空间展布情况, 于6线80~128号测点间布设激电测深。激电测深断面圈出3处高极化异常(JD2~JD4)、划分出2条电性层分界线(J3、J4)和4条断层、破碎带(Fw-3~Fw-6)(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 北测区激电测深断面综合解释图Fig.3 Comprehensive interpretation of IP sounding section in the north of study area

(1)图3(a)为激电中梯视电阻率、视充电率曲线图, 从图中可看出, 视电阻率曲线在90、100、118号测点出现不同等次低阻异常, 说明下方存在不同规模的低阻构造; 视充电率曲线在94~96、100~116号测点之间存在不同等次的高充电率异常, 说明其下方存在不同规模的高极化岩体。

(2)图3(b)为激电测深视充电率断面图, 从图中可知, 该断面总体表现为低充电率异常特征, 在92、100~116号测点下方存在3处圈闭的高充电率异常(JD2、JD3和JD4), 幅值在36~59 mV/V之间变化, 其中异常JD3规模最大。

(3)图3(c)为激电测深视电阻率断面图, 电性层分界线J3位于80~116号测点下方深度10~60 m不等, J4位于120~128号测点下方深度50~90 m不等。物探推测断层Fw-3大致位于84号测点下方, 延伸200 m左右, Fw-4、Fw-5和Fw-6位于100~120号测点下方, 呈“ H” 型展布。

对比激电中梯剖面曲线与激电测深断面, 两者反映构造、高极化岩体的位置完全吻合。

(4)图3(d)为激电测深综合推断地质解释图, 对比图3(b)、(c)、(d), 结合地质、物性、激电异常特征等信息, 物探推测的电性层分界线与地层分界线基本吻合, 即J3、J4为峨嵋山玄武岩地层与龙潭组砂页岩地层大致分界线; J3、J4界面上部低阻异常, 推测为龙潭组砂页岩引起, 其中局部相对高、中阻异常推测为龙潭组灰岩引起; J3、J4下部高阻异常推测为峨嵋山玄武岩层、大厂层蚀变岩层和茅口组灰岩层引起。物探推测断层Fw-3处于低阻异常带上, 可能为茅口组灰岩中的岩石破碎、溶蚀; Fw-4处于陡倾斜低阻、相对低阻异常带上, 为隐伏断层, 规模比较大, 有向深部延伸趋势, 与Fw-6存在一定关系; Fw-6处于相对低阻异常带上, 推测为岩石破碎带; Fw-5处于同向弯曲的低阻异常带上, 根据断层两边电性层分界线特征(间断、左高右低)及地层规律, 推测Fw-5为逆断层, 且与地表地质断层相对应。

(5)综合测区地质、物性、物探断面异常特征及探矿工程见矿情况等信息, 高极化异常体JD3处于Fw-4、Fw-6断层(破碎带)上; 高极化体JD4处于Fw-5断层底部边缘; 根据锑矿成矿条件, 高极化体JD3 、JD4推测为黄铁矿体或黄铁矿化岩体, 高极化体JD2为孤立异常, 性质不明; 断层Fw-4可能为隐伏的导矿构造; Fw-5、Fw-6推测为容矿构造。

综合北测区激电中梯与激电测深结果, 结合地质特征, 激电测深断面推测的断层Fw-4与Fw-1为同一断层, 高极化异常JD1为JD2、JD3和JD4在地面上的综合反映, JD1与JD2、JD3、JD4为同源异常, 根据锑矿成矿条件及物性资料, 与断层Fw-4相关的构造以及与大厂层交叉部位及其周围(大厂层内), 且具有高极化特征, 其含矿可能性比较大。

为了检验激电法勘查大厂锑矿的有效性及推断结果的精确性, 综合地质、物探推断结果以及工程地质条件等情况, 于6线108号测点附近钻孔, 孔深153 m, 0~6 m为龙潭组砂页岩层, 6~53 m为峨嵋山玄武岩层, 53~62 m为大厂层, 见黄铁矿及黄铁矿化岩体(与物探中阻高极化异常体对应), 62~153 m为茅口组灰岩层。对比钻孔资料与物探推断成果, 两者地层分界线以及见矿部位基本吻合。