AMT和地电化学测量法在川西雅江木绒锂矿区深部找矿中的研究及应用.pdf
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1、第 59 卷 第 4 期2023 年 7 月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol.59 No.4July,2023AMT和地电化学测量法在川西雅江木绒锂矿区深部找矿中的研究及应用岳大斌1,刘攀峰2,廖兴健1,陈加中1,李杰伟2,杨青松2,杨秀娟1(1.四川省第三地质大队,四川成都 611730;2.桂林理工大学地球科学学院,广西桂林 541006)摘 要 川西木绒锂矿区位于雅江穹窿群北东部、甲基卡稀有金属矿田西部外围,有良好的稀有金属成矿前景,但受限于高原地区地形切割深、第四系覆盖层厚,常规物化探方法(土壤测量、大功率电法测量)找矿效果不佳。本文通过在雅江木绒锂矿区进
2、行地电化学测量与AMT测量相配合的综合研究,探寻一套适合于深切割地区深部找矿的技术组合,为在该区域内寻找同类型矿床提供技术方法支撑。通过实验研究,地电化学测量结果显示在500 m以浅Li元素及伴生元素的组合异常对深部锂矿(化)体有良好的指示作用;AMT测量方法的电阻率曲线梯度带能够反映脉状矿化体、伟晶岩的产出部位及大致埋深;通过钻孔验证发现两者异常与矿(化)体位置耦合度非常高,证明该综合手段对深部找矿具有实际意义,可降低找矿风险;同时在矿区外围开展找矿预测,圈定两处找矿靶区,为下一步找矿工作指明方向。关键词地电化学 AMT测量 深部找矿 花岗伟晶岩 木绒锂矿床 雅江 川西中图分类号P612 文
3、献标识码A 文章编号0495-5331(2023)04-0760-14Yue Dabin,Liu Panfeng,Liao Xingjian,Chen Jiazhong,Li Jiewei,Yang Qingsong,Yang Xiujuan.Research and application of AMT and geo-electrochemical measurements in deep prospecting of the Murong lithium deposit in Yajiang,western Sichuan ProvinceJ.Geology and Exploratio
4、n,2023,59(4):0760-0773.0 引言甲基卡稀有金属矿集区是我国重要的稀有金属矿床集中产出地,前人工作多集中在甲基卡、容须卡穹隆之中,并在甲基卡地区取得了丰硕的找矿成果。但该地区的勘查手段均为传统常规的找矿方法,主要集中在地表或中浅部的找矿工作(付小方等,2019;马圣钞等,2020;刘善宝,2020)。而且川西锂矿勘查手段简单,钻孔大多深度不超过300 m(许志琴等,2020),有必要针对高原地区地形切割严重、第四系覆盖厚等特点,探索一套高效的深部找矿技术组合。音频大地电磁测量法(AMT)是一种广泛用于大深度测深的地球物理方法,易于在电磁干扰程度不高的深切割地区开展工作(冯兵
5、等,2014;王孝国等,2014;张森森等,2015;保善东等,2021;岳大斌等,2021;严新泺等,2021;黄建乐等,2021)。为了修正周围其它场源的干扰,在外部干扰比较大的地方,通常也可使用可控源音频大地电磁(CSAMT)来进行深部物理异常的探测工作(石昆法等,2001;于泽新等,2009;梁涛等,2016)。虽然地球物理探矿手段众多,但多解性始终存在,直接影响深部找矿doi:10.12134/j.dzykt.2023.04.006收稿日期 2023-02-20;改回日期 2023-05-24;责任编辑 宗兆建。基金项目 国家自然科学基金项目(编号:42203067)、广西自然科学基
6、金项目(编号:2022GXNSFBA035548、2021JJA150037)、广西中青年能力提升项目(编号:2022KY0261)及四川省地质矿产勘查开发局科技项目(编号:SCDZ-KJXM202306)联合资助。第一作者 岳大斌(1969 年-),男,1988 年毕业于昆明地校,地质调查与找矿专业,高级工程师,主要从事深部找矿工作。E-mail:。通信作者 刘攀峰(1990年-),男,副教授,博士,硕士研究生导师,从事勘查地球化学、表生地球化学及地电化学找矿研究。E-mail:。岳大斌760岳大斌等:AMT和地电化学测量法在川西雅江木绒锂矿区深部找矿中的研究及应用第 4 期的成功率。地电化
7、学测量是利用地球物理手段获取地球化学信息的一种非常规综合找矿手段,在人工电场的作用下提取与成矿相关的金属微粒(罗先熔等,1989),达到寻找隐伏金属矿的目的,已被广泛地应用于各种地貌覆盖区的找矿工作,并取得了较好的找矿效果(文美兰等,2011;珠江建等,2011;刘延斌等,2018),其缺点就是无法定量确定矿致异常体的深度。本次应用地电化学测量和AMT测量,对川西木绒锂矿区的找矿成效进行探讨,同时在矿区深边部开展找矿预测,以期取得更大找矿突破。1 区域及矿区地质特征木绒锂矿床位于松潘-甘孜-甜水海造山带(图1a),是三叠纪末期昆仑地体、羌塘地体和扬子陆块碰撞的产物,其因产出多个大型-超大型硬岩
8、型锂矿(甲基卡、李家沟、党坝、措拉、烧碳沟等)而受世人瞩目(许志琴等,2018,2020;付小方等,2021)。在大规模印支期滑脱逆冲收缩事件之后,发生晚印支期至燕山期大量地壳重熔“S”型花岗岩侵位,使冷地壳转变为热地壳,出现以上升的深熔花岗岩体为中心的“热隆”构造(许志琴等,1992),在松潘-甘孜造山带形成了广泛分布不同类型的穹隆构造群,雅江穹隆群主要以穹状构造为主,由甲基卡穹窿、容须卡穹窿、瓦多穹隆和长征穹隆构造组成(图 1b),木绒锂矿区位于甲基卡稀有金属矿田西部外围,探矿权面积仅 0.56 km2。区内主要分布三叠系上统新都桥组二段板岩与变质粉砂岩、第四系残坡积物和洪积物(图 2),
9、位于瓦多背斜南翼。区内总体构造为单斜构造,以小型压扭性断层为主,未见大型褶皱。矿体呈顺层产出,向北东侧伏,矿体平均产状为 1311726487。围岩为三叠系上统新都桥组二段砂板岩、变砂岩,地层产状141159,倾角7387。矿区顺层的劈理构造发育,将原始地层的沉积层理湮灭,在野外工作中只能通过对原始成岩物质颜色和组分变化来辨识地层产状。由于第四系覆盖层广泛发育,地表仅见含稀有金属的伟晶岩脉零星出露,且规模较小,长度仅100150 m,出露宽度12 m,为浅部分支,深部复合的单体矿体。目前勘探工作控制锂矿体两条(号、-1号),-1号矿体为号矿体的分支矿体。号矿体长800 m,矿体最大斜深1080
10、 m,矿体厚1.12139.82 m,平均厚 35.2 m,矿体倾向 131172、倾角 6487。矿石自然类型为钠长石锂辉石型,工业类型属花岗伟晶岩型。探获控制+探明+推断的Li2O总资源量约 104.5 万吨,Li2O 平均品位 1.62%。矿体在地表具分支现象,往深部复合为单一巨大脉体,为倾向延深大于走向长度的矿体,其勘探深度远远超过川西地区的其他稀有金属矿床,矿体深部尚未完全控制。探明后 Li2O 资源量已经超过甲基卡的X03脉88.55万吨Li2O资源量(付小方等,2019),创造了单矿体资源量最大的亚洲记录。2 物化探方法及采样分析2.1 音频大地磁测深音频大地磁测深(AMT)测量
11、测量AMT测量是一种探测精度高、探测深度适中(8001200 m)、仪器轻便、受地形影响小的物理探矿方法,其原理是利用天然场源,以电阻率的差异来区分岩性及构造体,并依据电阻率阻值大小及在地下的展布形态来识别地下地质体的空间分布和性质。通过对断面电性信息的分析,可以确定地电断面的性质。本次使用加拿大凤凰公司生产的V8多功能电磁观测系统,其AMT部分包括1台V8-6R多功能电法仪、1台RXU-3ER盒子(辅助采集站)和2根AMTC-30磁探头。观测系统见图3,该套仪器设备系统性能稳定、状态良好,仪器各项参数均符合要求。在木绒锂矿区P34和P38剖面按20 m间距布设大地电磁测深测点,在河谷地带有弃
12、点,P30线北端由于有高压输电线通过,其长度小于地电化学测量P30线。采用陈小斌研发的MT-Pioneer软件(MTP 6.0)进行数据处理和二维反演(陈小斌等,2004)。2.2 地电化学测量地电化学测量地电化学测量是深穿透地球化学方法之一,其理论是利用地质体中的深部成矿物质,经原电池、微观原电池分解,产生电化学溶解并在多种营力作用下(地下水作用、压力泵机制、地气流和电化学作用等)发生迁移,通过电提取、电吸附作用将金属成晕物质聚集从而发现矿致地电异常,达到寻找隐伏矿的目的。本次运用桂林理工大学罗先熔教授团队自主研发的独立供电偶极子地电提取装置,装置包括供电电源、提取电极和吸附介质层(罗先熔等
13、,2008a,2008b)。整个采样流程简单,具体见图 4。在矿区共布设5条采样线(图2),点距20 m,共采集地电提取泡塑样品111件。在中国有色桂林矿产研究院测试中心采用ICP-MS分析Li、Be、Cs、Rb、Nb、Ta、U、Th等11种元素。761地质与勘探2023 年图1 松潘-甘孜-甜水海造山带构造简图(a)及雅江穹隆群空间分布图(b)(据许志琴等,2018和注释修改)Fig.1 Schematic tectonic map of the Songpan-Ganze-Tianshuihai orogenic belt(a)and spatial distribution of the
14、 Yajiang dome group(b)(modified from Xu et al.,2018 and Note)1-三叠纪深海沉积岩;2-古生代沉积岩;3-其它构造单元;4-逆冲断层;5-缝合线;6-走滑断层;7-矽线石带;8-十字石带;9-红柱石带;10-石榴石带;11-黑云母带;12-穹隆构造;13-花岗岩;14-角岩带;15-变质相带界线;16-锂矿矿集区位置;17-劈理产状;18-遥感解译的环形构造;19-木绒矿区位置;-大红柳滩;-杂乌龙;-可尔因;-雅江穹隆群;-打枪岩窝;KKF-喀喇昆仑断裂;ALTF-阿尔金断裂;LMS-龙门山断裂;WKL-ANAMQS-东昆仑-阿尼玛
15、卿缝合线;JSJS-金沙江缝合带1-Triassic abyssal sedimentary rocks;2-Paleozoic sedimentary rocks;3-other tectonic units;4-thrust faults;5-suture lines;6-strike-slip faults;7-sillimanite facies;8-granatite facies;9-andalusite facies;10-garnet facies;11-biotie facies;12-dome;13-granites;14-hornstone zonation;15-bou
16、ndary of metamorphic facies;16-location of lithium ore concentration area;17-cleavage occurrence;18-circular structure from remote sensing interpretation;19-location of Murong deposit;-Dahongliutan;-Zawulong;-Keeryin;-Yajiang dome group;-Daqiangyanwo;KKF-Karakunram fault;ALTF-Altyn Tagh fault;LMS-Lo
17、ngmenshan fault;EKL-ANAMQS-East Kunlun Anyemaqen suture zone;JSJS-Jinshajiang suture zone762岳大斌等:AMT和地电化学测量法在川西雅江木绒锂矿区深部找矿中的研究及应用第 4 期图2 木绒矿区地质及采样布置简图Fig.2 Simplified map showing geology and sampling location in the Murong deposit1-第四系残坡积物;2-新都桥组二段;3-锂矿体;4-含铌钽花岗伟晶岩脉;5-钻孔控制的锂矿体的投影线;6-地质界线;7-地电化学测量剖面;
18、8-AMT测量剖面;9-AMT测量异常体地表投影线1-Quaternary residual slope deposits;2-second section of Xinduqiao Formation;3-lithium ore bodies;4-granitic pegmatite dikes with Nb-Ta mineralization;5-projection lines of ore bodies from drilling holes;6-geological boundary;7-geo-electrochemistry measurement profiles;8-AMT
19、 measurement profiles;9-projection lines of anomalies from AMT measurements图3 V8多功能电磁观测系统简图Fig.3 Simplified diagram of V8 multifunctional electromagnetic observation system763地质与勘探2023 年图4 地电提取装置及采样流程图Fig.4 Schematic diagram of geoelectric extraction device and flow diagram of sampling3 找矿应用成效由于P18P
20、26线均有高压线通过,严重干扰了V8系统观测数据的准确性。为了验证AMT测量在寻找花岗伟晶岩脉体的适用性,首先选择没有外部电磁干扰、而且浅部见矿效果不好的P30线进行试验,测量点距20 m,在河谷地段有弃点。P26线锂矿体在控制深度大于800 m,不通过河谷地带,地形条件相对较好,土壤较为发育,工作时弃点相对较少,是作为验证地电化学方法适用性较为理想的勘查线。3.1 音频大地磁测深音频大地磁测深(AMTAMT)测量测量3.1.1 矿区代表性岩石的物理特征矿区代表性岩石的物理特征表1统计了矿区各类岩石的磁化率和电阻率参数。结果显示区内各类岩石的磁化率均低,总体来说是花岗伟晶岩由于含有大量石英、长
21、石等抗磁性矿物,具逆磁性导致其磁化率为负,而变质砂板岩中由于后期变质产生少量的长英类矿物,也具有负磁性的特点(罗孝宽和郭绍雍,1991)。位于矿体外接触带的角岩类矿物由于其变质后长英质矿物有所增加,也具有负磁性特征。总体来说,花岗伟晶岩、变质砂板岩和角岩具有微弱的负磁性,在找矿勘查中可以认为该三类岩石的磁化率为零,这与甲基卡矿集区的伟晶岩可以引起低磁异常,而正常场或相对高异常应是由片岩(赋矿围岩)引起的,有着明显区别(杨荣等,2017)。岩石的电阻率参数表明木绒矿区主要岩层的电阻率差异较大,角岩在伟晶岩顶底板产出,一般厚几十厘米,因此矿区的电性层大致可分为伟晶岩和变质砂板岩两层。表1 木绒矿区
22、内代表性岩石磁化率和电阻率参数统计表Table 1 Statistical parameters of magnetic susceptibility and electrical resistivity for representative rocks in the Murong deposit岩性伟晶岩砂板岩角岩样品个数314435磁化率(10-5SI)最小值-83.2-32.2-63最大值3.8-2.050.8平均值-15.2-6.1-4.9样品个数313232电阻率(m)最小值93942378765最大值2062032791875平均值14644115998433.1.2 AMTAMT
23、方法可行性试验方法可行性试验经过使用MT-Pionner 6.0进行反演(图5),P30剖面视电阻率特征整体较均匀,表现为层状产出,浅部低阻层与第四系覆盖层对应,局部高阻体为出露板岩所致;P30剖面上电性特征可分为上下三个电性层,呈K型特征,上部相对中阻层为海拔+2800 m至地表,厚约200 m,电阻率以n103n104 m为特征。中部相对高阻层从海拔+2800+2600 m,厚约200 m,电阻率以n104n105 m为特征。下电性层为相对低阻层,从海拔+2600+2000 m,厚约600 m,电阻率大于n102 m为特征。在 P30 线上可以圈出两处异常体(1、2),ZK3001、ZK3
24、002和ZK3004为控制的号锂矿体浅部施工的钻孔,在三个钻孔中,矿体为相互平行的三条细脉,有尖灭的趋势。为了验证该物探异常的深部地质情况,施工了 ZK3006 和 ZK3008(图 5)。764岳大斌等:AMT和地电化学测量法在川西雅江木绒锂矿区深部找矿中的研究及应用第 4 期ZK3006 见矿厚 130 m,Li2O 品位 0.6%2.16%,平均1.64%。ZK3008 见 矿 厚 100 m,Li2O 品 位 0.72%2.23%,平均 1.61%。钻探成果显示 AMT 测量反演成果能有效分辨出花岗伟晶岩位置和深度,并与实际钻孔施工控制的矿体对应位置吻合。号锂辉石矿体位于视卡尼亚电阻率
25、异常梯度带上,并与实际的地质勘查成果完全对应。这与前人实践成果中的视电阻率曲线上的突变部位是脉状地质体的产出部位相吻合(黄利军等,2006;牛洪斌等,2016;曹创华等,2022;冯军等,2022)。花岗伟晶岩锂辉石矿体的电性特征在海拔+2300 m以上非常明显。而在海拔+2300 m以下,由于河谷地段的弃点,导致在矿体在海拔+2300 m以下的地段的电阻率形态特征有所弱化。图5 P30线AMT反演综合剖面图Fig.5 Comprehensive profile of AMT inversion for line P301-锂矿体;2-钻孔;3-验证钻孔;4-推测物探异常体;5-物探异常体编号
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