分析與 探索: 福建省丁家山鉛鋅礦床地球物理特征及深部找礦前景
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作者：張毅
針對梅仙地區(qū)丁家山礦段的鉛鋅礦前人已經(jīng)開展過大量的磁法、CR電法、TEM電法、復(fù)電阻率剖面測量、測井等多種物探方法，但是，很少有論文對此作相關(guān)報道。對梅仙地區(qū)丁家山礦段內(nèi)的各類巖石和礦石的物性參數(shù)尚未進行系統(tǒng)的測定，對磁異常區(qū)域尚未進行有效的解釋，各類電法的有效性和影響因素尚未進行深入的分析研究，多方法的對比印證也未深入開展。因此，本文以系統(tǒng)測定礦區(qū)內(nèi)的各類巖石和礦石的物性參數(shù)為基礎(chǔ)，利用最新開展的礦床深部測井資料，結(jié)合前期的物探工作，探尋巖石物性測試分析數(shù)據(jù)與測井的異常區(qū)對應(yīng)關(guān)系，合理有效地解釋磁異常區(qū)域，多方法對比分析各類電法的有效性和影響因素，通過可視化技術(shù)描述探區(qū)深部可能發(fā)育的鉛鋅礦發(fā)育的方向、大小、空間分布，為礦區(qū)可能存在的深部礦床勘探提供探礦依據(jù)。
1地質(zhì)概況
福建省梅仙地區(qū)丁家山礦段處于華南褶皺系的東部，閩東火山斷坳帶之次級構(gòu)造單元周寧一華安火山基底斷隆帶的中段及閩中古裂谷帶的南段。區(qū)域出露地層主要為中生代陸相火山巖及碎屑巖，次為中新元古界變質(zhì)巖。梅仙地區(qū)丁家山礦段巖性地層主要由中新元古界龍北溪組(Pt231)和大嶺組( Pt2-3 dl)變質(zhì)巖地層組成，為海相火山噴發(fā)一溢流產(chǎn)物的淺海相碳酸鹽巖與碎屑巖，呈北東向展布，總體表現(xiàn)為一軸向北東的短軸狀復(fù)式背斜構(gòu)造。
周邊廣泛分布侏羅系梨山組(Jil)和長林組(J3C)，為一套中生代陸相火山噴發(fā)一沉積巖系，不整合或斷層接觸覆蓋在基底變質(zhì)巖之上。區(qū)內(nèi)侵入巖主要為燕山晚期的花崗斑巖及石英斑巖，呈北東向巖枝狀或巖墻狀分布，對丁家山礦田內(nèi)基底變質(zhì)巖中的鉛鋅（銀）礦體起熱液疊加改造作用。
2工作方法
2.1 井中三分量磁測
井中三分量磁測是以巖礦石的磁性差異為物理基礎(chǔ)，通過儀器測定鉆孔中的磁場強度和孔壁附近巖礦石的磁化率，了解井旁磁異常及巖礦石磁化率的變化特征，是磁法勘探向鉆孔發(fā)展的有效勘探磁鐵礦床和含磁性礦物多金屬礦床的一種有效物探方法。首先通過測定礦區(qū)巖石的物性參數(shù)并結(jié)合鉆孔中礦石的磁化率參數(shù)和物理場特征分析，確定井中磁異常；其次通過井中實測磁異常，判斷礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀和預(yù)測礦體的相對位置，為地質(zhì)勘探和找礦提供依據(jù)，以達到找礦和解決其他地質(zhì)問題的目的。
2.2井中激電
2.2.1 地一井工作方式的方位測井
地一井工作方式是將供電電極A、B布置在地面，其中A極置于距井口一定距離r處或置于井口（即r- Om），B極則置于“無窮遠”。測量電極M、N置于井中，M在上，N在下。地井工作方式的基本特點為：它利用鉆孔使測量電極M、N接近礦體，因而能使觀測到的礦體激電異常大大增加；同時，它又能通過把A極布置在不同位置上而改變對礦體的極化方向和極化強度。
此次工作選擇MN極距為20m，點距為lOm，部分段Sm。結(jié)合信號強度及以往經(jīng)驗選取r-250m，遠極R=1500 m。對各種工作方式的視電阻率、視極化率進行檢查測量，檢查工作在該項工作結(jié)束時，在相同點位或井段上進行，檢查點數(shù)或井段不少于測量工作量的10%，且檢查點不少于5個或檢查井段不少于20m。視極化率異常變化劇烈和視電阻率接近零值的井段，檢查只確認異常的存在，不參加質(zhì)量評價，也不計入檢查測量工作量。此次工作質(zhì)檢率為14%，合乎規(guī)定。
2.2.2 井一地工作方式的供電法測量
井-地方式是將A極置于井內(nèi)某一選定的深度上，B極在地面“無窮遠”處，測量電極MN布置在地面并沿測線進行測量。國外通常把它又稱為沉降電極或埋藏電極法，以區(qū)別于地面電法排列。井-地工作方式的觀測方法包括橫剖面測量、縱剖面測量、向量測量及井一地方式激電測深等，此次采用的觀測方式為井一地方式激電測深和井一地方式剖面測量，其作用是發(fā)現(xiàn)孔底、井旁盲礦。
此次井一地方式激電測深MN為40m，地面測量點距為40m，供電電極A起始點為井下200m，間距50m;井一地方式剖面測量MN為50m，網(wǎng)度50×50m。供電電極A位置選取三個，分別為井下200、400、600m。
由于井中激電工作的特殊性，這個鉆孔與另個鉆孔的觀測工作在質(zhì)量方面關(guān)系不大。加之觀測后一般都要很快封孔搬遷，不可能再進行重測，因此質(zhì)量檢查或重復(fù)觀測的精度只能以單孔評定。此次工作的相對誤差為3.68%，符合設(shè)計精度。
2.3巖礦石物性分析
本次依據(jù)福建省梅仙地區(qū)丁家山礦段采集的249塊巖礦石標本磁性測定結(jié)果（表1），在礦區(qū)采集的礦石按照含磁鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦為主，對是否富集鉛鋅進行了依次分類，同時在實驗中也兼顧到了氧化鉛鋅礦石。參與統(tǒng)計的各類巖礦石標本中，以鉛鋅礦石為主，共203塊。
鉛鋅礦礦石磁性參數(shù)測定結(jié)果顯示，梅仙地區(qū)丁家山礦段各類鉛鋅礦石及綠片巖等均具有磁性，根據(jù)它們的磁性值大小，按以下分類來表示其強弱。強磁性：K (Jr) =n·l04×10-5 SI(×10-3 A/m)；中強磁性：K(Jr)=n·l03×10-5 SI(×10-3 A/m)；中弱磁性：K(Jr)=n·l02×10-5 SI(×10-3 A/m)；弱磁或無磁：K(Jr)=0～102×IO-s SI(×10 3A/m)。
梅仙地區(qū)丁家山礦段鉛鋅礦磁性參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果可知，所有含磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦的鉛鋅礦石具有強磁或中強磁性，其磁化率值K達(n·l04～n·l03)×10-5SI者，出現(xiàn)率達80%以上，相應(yīng)地，其剩余磁化強度Jr值達(n·l04～n．l03)×10-sA／m的，出現(xiàn)率也達到60%以上。說明本區(qū)的鉛鋅礦石大部分具有很強和較強的磁化率及剩余磁化強度，從而使鉛鋅礦體在地表形成較強且復(fù)雜的磁異常特征。而一些磁黃鐵礦、綠片巖等也因其磁性礦物含量的多寡、顆粒粗細及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同而具有強弱不同的磁性特征，從而造成一些非礦
干擾，進一步增加了礦床磁異常的復(fù)雜性，從而給磁異常的解釋帶來困難。至于鉛鋅礦石與本區(qū)其他類巖石，如云母石英片巖、大理巖、花崗斑巖及侏羅系火山巖的磁性差異則十分明顯，因此，在本區(qū)磁法勘探仍然是尋找鉛鋅多金屬礦的最有效方法。從物性參數(shù)分析結(jié)果來看，本區(qū)的鉛鋅礦在磁性上可以表現(xiàn)為中強磁性，也可以表現(xiàn)為弱磁性甚至無磁性。
3討論
3.1井中三位分量磁測
由測井成果圖可見（圖1），鉆孔整孔磁性不強，鉆孔穿過了一強磁性體。
3.2地井工作方式激電測井
由丁家山礦段地井方式激電井口方位曲線測井曲線圖（圖2）可知，測井曲線涉及的參數(shù)有視電阻率ps、視頻散率Ps、二次場電位差v2、金屬因子、相位（高、低頻兩個）。該地區(qū)二次場數(shù)值總體較小，從電阻率曲線上看，井口方位上部電阻率較下部電阻率要高，結(jié)合地質(zhì)情況可知上部為鉛鋅礦層異常所致；結(jié)合物性資料可知該地區(qū)鉛鋅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦（化）地球物理特征為低阻高極化特征，故以低阻高頻散率為標志對三個方位劃分了多段異常層。井口方位并結(jié)合鉆孔揭露的地質(zhì)情況對比分析：160m對應(yīng)地層為綠簾云母石英片巖；250m為黃鐵、磁黃鐵礦；320～340m、380～400m段為磁鐵礦（化）；465m、530～565為磁黃鐵礦（化）值變化明顯，這些異常效果與礦床礦石的極化率測量數(shù)據(jù)具有較好的一致性。結(jié)合測深揭露的異常體深度綜合分析推斷異常層的大致傾向為北西緩傾且越往北西變得越緩，由鉛鋅礦所致異常對應(yīng)相位都很低，而磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦所致異常對應(yīng)相位幅值都較高。
3.3井一地工作方式激電測深
經(jīng)過處理后圖上標明了異常點位置（黑點）(圖3)，橫向為水平距離（鉆孔位置為零點），縱向上為零點地面距離到地下的深度。換算到鉆孔深度，圖3虛線邊標注的深度位置所示，可以看出異常主要集中分布在鉆孔上部，異常的距離深度與磁測井、地一井激電測井所劃分的異常對應(yīng)良好，與鉆孔揭露的地質(zhì)情況的一致性較好；在鉆孔井旁約750m深約850m處有明顯的異常體存在，此處可以作為下步勘探重點區(qū)域。
4有利勘探區(qū)及找礦前景
4.1 井一地工作方式剖面測量預(yù)測有利區(qū)
經(jīng)過處理后成果圖上圈出了三個異常范圍(圖4)，分別編號為異常1、異常2、異常3，其中異常1對應(yīng)l線17點，異常2對應(yīng)4線11-20點，異常3對應(yīng)1線3、4點。異常1呈現(xiàn)低阻高極化較低相位，異常2、異常3呈現(xiàn)低阻高極化高相位。異常l、異常2異常范圍較小，大體為點異常。異常1、異常2都有400m異常幅度增強至600m又減弱回200m異常幅度的現(xiàn)象。異常3為狹長條帶狀異常，在400m處有向東北方向引申趨勢，但至600m又變回向狹長條帶狀異常。異常3異常值較穩(wěn)定。
對比A極置于200m、600m的電阻率、相位等值線可知，地層隨深度增加電阻變大，600m深度后主要為高阻體，依據(jù)電阻隨深度增加在東北方向逐漸增大判斷，巖層傾向為南西方向。結(jié)合巖性磁性參數(shù)數(shù)據(jù)分析的巖石磁化率與剩磁可知，磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦呈現(xiàn)低阻高極化高相位，鉛鋅礦呈現(xiàn)低阻高極化較低相位，初步推斷異常1可能為鉛鋅礦，異常2、異常3可能為磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦。初步預(yù)測異常1即距鉆孔井旁北西方向約785m處深約200～600m處有一異常體存在，可能為鉛鋅礦，但僅為單點異常，其成礦規(guī)�？赡懿淮�。
4.2磁異常方式預(yù)測有利區(qū)
丁家山礦段礦床化極結(jié)果圖顯示(圖SA、圖5B)，化極前后的正負異常形態(tài)和分布基本相似，從化極Za異常的異常中心相對沒化極的ΔT異常中心向北有所位移，化極后的正負異常峰值均有所變大，且化極后的負異�；臼菄@在正異常周圍。但正異常圈閉的分布來看，礦區(qū)各異常的中心分兩條帶呈串珠狀沿北東方向展布，兩條帶在縱坐標2904000附近由一條東西展布串珠相聯(lián)。西南方的兩個相對較強的磁異常圈閉與丁家山礦體所在位置對應(yīng)良好。
對化極后的Za異常進行了上延lOOm、上延400m處理及相應(yīng)上延高度的垂向二階導(dǎo)數(shù)處理。從Za化極分析的淺源匹配結(jié)果（圖5C）與上延lOOm求取的垂向二導(dǎo)異常（圖5D）形態(tài)來看，兩者基本一致，位于西南角的兩處與丁家山礦段礦體對應(yīng)的異常呈分離狀態(tài)，顯示淺部磁源體是分離的。從對數(shù)功率譜分析的深源匹配結(jié)果（圖5E）與上延400m求取的垂向二導(dǎo)異常（圖5F）形態(tài)來看，兩者基本也是一致，位于西南角的兩處與丁家山礦段礦體對應(yīng)的異常雖然還存在各自的小圈閉，但是在較大的范圍內(nèi)已經(jīng)屬于同一圈閉了，顯示在深部，引起兩異常圈閉的磁源體之間有逐漸靠近并成為一個整體的趨勢，從異常形態(tài)來看，該磁源體在東北端有向東改變方向延伸一段的可能。
5 結(jié) 論
梅仙地區(qū)丁家山鉛鋅礦段在同一測區(qū)的綜合測井井中磁測、地一井激電和井一地激電三種方法圈定的異常段與鉆孔已揭露的地質(zhì)情況對應(yīng)良好，三種方法之間的吻合度較高。
磁鐵礦、磁黃鐵（化）礦的地球物理特征為低阻高頻散率且對應(yīng)相位幅值大，而鉛鋅礦（化）則為低阻低頻散率特征且相位小。
結(jié)合地一井、井一地方式的井中激電兩種方法劃分的異常段的具體深度，推測鉛鋅礦礦體巖層都向西緩傾。結(jié)合三種井中物探工作揭露的異常段主要為磁鐵礦或磁黃鐵礦（化）所致，鉆孑L西北方向圈出的三個異常帶中異常區(qū)可能為鉛鋅礦。研究區(qū)深部存在異常圈閉的磁源體之間有逐漸靠近并成為一個整體的趨勢，可能東北端礦體向東改變方向延伸結(jié)果。
6摘要：
福建省梅仙地區(qū)丁家山礦段鉛鋅礦近年來做過大量地球物理工作，本文以不同鉆孔中礦石標本磁性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立礦床礦石物性參數(shù)與測井數(shù)據(jù)關(guān)系，通過井中三分量磁測、井中激電方式圈定丁家山鉛鋅礦的磁異常帶。丁家山鉛鋅礦礦體巖層向西緩傾，異常段是由于磁鐵礦、磁黃鐵礦（化）所致，而鉆孔西北方向圈定的三個異常帶中異常區(qū)為鉛鋅礦所致，與實際地質(zhì)情況相吻合。因此本地球物理方法在判斷和描述研究區(qū)深部發(fā)育的鉛鋅礦規(guī)模、空間分布，具有較好的應(yīng)用價值，為礦山存在的深部礦床勘探提供依據(jù)。
