【doc】 辽宁省瓦房店地区金刚石原生矿找矿信息研究

【doc】 辽宁省瓦房店地区金刚石原生矿找矿信息研究 辽宁省瓦房店地区金刚石原生矿找矿信息 研究 第20卷第4期 2005年12月 地质找矿论丛V0I.20No.4 DeC.2005 辽宁省瓦房店地区 金刚石原生矿找矿信息研究 付海涛 (1.东北大学资源与土木工程学院,沈阳110014;2.辽宁省地质矿产勘查局,沈阳110032) 摘要:瓦房店地区位于辽宁省南部,是中国重要的金刚石产区.从2O世纪7O年代发现金伯 利岩以来,该区已发现111个金伯利岩脉(管),原生金刚石矿储量占全国总储量的一半以上.经 过多年开采,金刚石探明储量逐渐减少,急需寻找新的资源.文章在总结以往找矿成果的基础上, 对航磁,遥感影像,区域重力,化探,重砂资料,进行找矿信息综合分析,提出了新的工作思路,确定 了新的找矿靶区. 关键词:瓦房店;金刚石;原生矿;找矿信息;辽宁省 中图分类号:P612;P619.241文献标识码:A文章编 号:i001—1412(2005)04—0281—05 任何矿床都会有一些可被识别的或被探测到的 指示其存在的信息,这些信息有些是直接的,有些是 间接的,但不是所有的信息都能在找矿阶段加以利 用,在找矿过程中也不可能利用到所有的信息.所 以,研究哪些信息能更有效地指导矿产勘查,对提高 找矿成功率具有十分重要的意义.辽宁省瓦房店地 区是我国金刚石原生矿重要产地之一,探明储量占 我国金刚石储量的一半以上,属金伯利岩型金刚石 原生矿,因其出产的金刚石品质好,宝石率高而享誉 国内外.随着开发利用工作的不断深入,急需寻找 新的资源.作者通过对区内地质,矿产,区域化探, 航磁,区域重力,遥感,水系重砂等资料进行综合分 析,提出了在本区寻找金刚石原生矿的新认识,并在 验证靶区工作中取得了初步成果. 1金刚石原生矿地质特征 1.1区域地质特征 研究区出露的地层主要有太古界片麻岩,分布 在本区的东南部;中上元古界出露面积较大,有青白 口系的钓鱼台组,南芬组,桥头组,震旦系的长岭子 组,南关岭组,甘井子组,古生界有寒武系馒头组和 张夏组,沿沟谷有新生界第四系分布. 本区岩浆岩极少,仅在东北部出露一个闪长岩 体.此外,有一些规模很小的,与金伯利岩在空间展 布上相伴产出的煌斑岩,辉绿岩,橄榄辉绿岩及橄榄 玄武岩脉,分布于成矿带边缘或穿切金伯利岩体. 本区断裂构造与褶皱构造均有发育.断裂构造 主要有近SN向,NW向,NE向3组,金伯利岩体与 NE向断裂有关;褶皱构造现为褶皱轴为NW向 的复式褶皱,以及一些微型盆地,但地层产状仍很平 缓,一般倾角5.,1O.,局部达到25.,3O..所有地层 总体上呈SW向倾斜.区内出露金伯利岩的地层层 位最高为寒武系馒头组,最低为青白口系南芬组,大 部分金伯利岩体侵位于青白口系地层之中(图1). 1.2金伯利岩空间展布规律 瓦房店地区已发现的金伯利岩以岩脉为主,岩 管大约占岩体总数的1/5.区内主要金刚石原生矿 床有3处,即3O号岩管,42号岩管和由50,51,68, 74号岩管组成的头道沟矿区(以5O号岩管为主). 已发现的金伯利岩体呈3个NE向的带状分布,? 矿带岩体较多,主要金伯利岩体有3O号,42号岩管; ?矿带岩体略少,主要金伯利岩体有5O号岩管;? 矿带岩体较少,尚未发现有工业意义的岩管. 1.3矿床基本地质特征 1.3.1矿床地质特征 头道沟矿区是本区最着名的金刚石原生矿矿区, 收稿El期:2004-12-06;修订日期:2004—12—14 作者简介:付海涛(1959一),男,辽宁西丰人,教授级高级工程师,1982年毕业于长春地质学院金属物探专业,现为东北大学矿产普查与勘探 专业在职博士研究生,主要从事…3S技术在地勘工作中的应用研究及成矿预测工作. 282地质找矿论丛2005正 图1瓦房店地区地质简图 Fig.1Geologica1sketchofWafangdianarea 1.第四系2.寒武系张夏组3.寒武系馒头组4.震旦系甘井子组5.震旦系 南关岭组6.震旦系长岭子组7.青白口系桥头组8.青白口系南芬组9.青 白口系钓鱼台组1o.太古代片麻岩l1.闪长岩12.断层及编号13.地层界 线14.原生金刚石矿带及编号15.头道沟矿区16.袁家沟靶区17.人工重 砂采样位置及编号18.金伯利岩管及编号 位于瓦房店市西南,矿区出露地层为青白口系桥头 组,岩性为石英砂岩夹页岩及砂质页岩.除组成矿 区的50,51,68,74号岩管外,还有5条金伯利岩脉. 岩管的长轴方向为NEE一近EW向,倾向SE,倾角 75.,85..岩性为金伯利岩.平均品位为29.8, 462mg/m,68号岩管品位最高.该矿床金刚石质 地优异,宝石级金刚石最高占年度产量的7O以上. 1.3.2矿床地球化学特征 本区金伯利岩岩石化学特征表现为,(SiOz)一 般34左右,K2O>Na2O,A12O3>(K2O+Na2O). 在金伯利岩分布区,可出现Ni,Cr,Co,V,Ti,Nb, Zr,REE,Sc,Sr,Ba等元素丰度较高,可作为普查金 伯利岩的指示元素. 1.3.3矿床地球物理特征 头道沟矿区在1/5万航磁图上位于EW向展布 的磁异常梯度带上,没有明显的局部异常,仅见局部 有极微弱的磁场扰动,变化幅度小于10nT.在地面 磁测图上,?Z异常50nT等值线与岩管形态,边界 相吻合. 以往地质工作回顾 2.1以往找矿历程 1965年,辽宁省开始金刚石找矿工作.1971 年,辽宁省区调队在开展1/20万复县幅地质调查 时,在复县(现瓦房店市)石灰窑地区发现 含金刚石金伯利岩体.从1972年起,辽 宁省第六地质大队先后多次开展金刚石 普查找矿工作.在瓦房店地区共发现金 伯利岩体l11个.其中,岩管24个. 2.2以往找矿工作 辽宁省金刚石找矿工作方法基本上 是采用水系重砂测量先行,根据水系重砂 异常布设地面磁测,检查磁异常,地表地 质工作,深部钻探等重型山地工程这样的 工作程序.以往所发现的金伯利岩体基 本上都是采用这种方法发现的.但随着 工作不断深人,这种方法也显露出某些局 限性. 由于过于依赖重砂异常,以往的工作 主要集中在瓦房店以西,炮台以北,杨家 以东的区域之内.F1,F2断裂束的西南 几百平方千米的地区,由于重砂异常较 少,基本未进行过系统的寻找金刚石的工作. 3金刚石找矿综合信息分析 3.1地质信息分析 金伯利岩一般产于前寒武纪古老地台区,分布 于深大断裂构造的次级断裂中,呈岩管,岩脉或岩墙 沿断裂成群成带产出.瓦房店地区的金刚石原生矿 均为金伯利岩型,分布特征符合一般金伯利岩的分 布规律,但已知金伯利岩的分布范围仅占本区有利 于寻找金伯利岩区域的很小一部分,还有相当大的 可工作空间.已发现的金伯利岩体绝大部分位于地 层层位相对较低的南芬组和桥头组地层中,只有少 数几个岩体位于寒武系地层中.而出露于寒武系地 层中的金伯利岩体,都在古生界地层的断块中.西 南部层位较高的地段,是寻找隐伏或半隐伏矿的有 利地段. 3.2区域地球化学信息分析 根据金伯利岩的地球化学特点,在1/20万区域 化探数据中选择Cr,Ni,Nb,Co,La,Ti,V,Th,Sr, As,Sb,Hg,P,Zr,Ba,Si等16种元素作为金伯利岩 的指示元素,采用球套合模型进行克里格分析,计算 出各元素剩余异常.根据绘制的剩余异常图,头道 沟矿区为Cr,Ni,Nb,Co等4种元素组合异常,1,2, 3号岩管群为Cr,Ni,Co,V等4种元素组合异常, 0l2345678 l23456789lllllllll 回回团回团固回团圆回团[【]团回国囡回 第2O卷第4期付海涛:辽宁省瓦房店地区金刚石原生矿找矿信息研 究283 106号岩管Cr,Nb,Co,V等4种元素组合异常.由 于1/20万区域化探的样品比较稀疏,大部分金伯利 岩体出露面积又较小,所以,其余的岩管或岩脉则没 有明显异常显示.除Cr,Ni,Nb,Co,V元素外,其他 元素对反映金伯利岩均没有明显的作用. 利用MAPGIS软件中的空间分析模块,对剩余 异常区作相交分析,(:r,Ni,Nb,Co等4种元素剩余 异常相互套合的异常有9处,其中一处反映已知的 5O号岩管,即头道沟矿区;全区共圈出33处Cr,Ni, Nb,Co,V等5种元素中3种元素以上相互套合的 异常.在这33个异常中,5元素组合的有13个,4 元素组合的有12个,3元素组合的有8个. 参考判别金伯利岩是否含金刚石时所采用的多 元素计算方法,定义了一个判别参数R一(Cr+ Ni)./[(O.1Ti+V)×(Nb+Zr+Sr)].在岩石地球 化学分析结果中,含金刚石的金伯利岩R>8,不含 金刚石的金伯利岩R<2.也就是说,可以利用R的 相对高低,将R作为一个判别参数来参与评判化探 异常在寻找金伯利岩方面的意义.通过计算,在33 个组合异常中,有16个异常与R剩余异常相套合. 其中,包括头道沟矿区和1,2,3号岩管群. 此外,在33个异常中有7个异常与KO/NaO 比值剩余异常套合.已知岩体中,仅有1,2,3号岩 管群有异常,头道沟矿区K.0/NaO比值高于背景 值,未达到异常下限. 3.3区域地球物理信息分析 3.3.1航磁信息分析 瓦房店地区进行过不同比例尺的航磁测量工 作,通过分析认为,1/5万航磁资料是既能反映全区 磁场信息又能反映地质体分布规律的磁测资料. 在1/5万航磁图上(图2),瓦房店地区的磁场总 体上是相对稳定的,场值变化不大,全区磁场变化范 围小于200nT,主要反映基底近EW向展布的特 征.磁场值?T呈中间高,南北两侧逐渐降低的趋 势.在元古界和古生界分布区,磁场较平稳;太古界 片麻岩区磁场有些局部变化;磁场的变化主要与断 裂构造有关.在10nT间隔的平面等值线图上,可 以看到区内存在一组SN向和一组NE向断裂构造 所引起的磁场扰动.这两组断裂与金伯利岩的分布 有密切的联系,主要金伯利岩体均出露在SN向和 NE向断裂的交汇处附近.根据磁场特征,东部的 SN向断裂(F3)为深断裂(金州断裂),该断裂为控岩 断裂.在其西侧有多条与之平行的SN向断裂,并 将基底切割成几个断块.本区NE向断裂晚于SN 向断裂,在东北部磁场反映得尤为明显,NE向磁场 梯度带阻断了SN向梯度带. 图2瓦房店地区航磁异常图 Fig.2MagneticanomlyinWafangdianarea 1.?T正值2.?T零值3.?T负值,等值线间隔:10nT 4.金伯利岩管及编号 3.3.2区域重力信息分析 区域重力测量的布格异常图与航磁图所反映的 信息基本相同.但重力布格异常图更清晰地反映了 NE向构造信息.根据1/20万区域重力测量原始数 据点按0.5毫伽间隔勾绘的布格异常等值线图,主 要的金伯利岩管大都在NE向展布的布格异常等值 线受SN向构造影响而转弯处附近.已发现的金伯 利岩体主要分布在布格重力异常NE向梯度带的北 东段,该梯度带向南西仍有很长延伸,而且在向南西 延伸部分也有一些受SN向断裂影响而出现的等值 线弯曲现象(图3). 图3瓦房店地区布格重力异常图 Fig.3BuguregravityanomlyinWafangdianarea 1.重力高2.重力低3.等值线注记,单位:毫伽 4.金伯利岩管及编号 284地质找矿论丛2005焦 3.4遥感影像信息分析 遥感影像数据对金伯利岩具有一定的反映能 力,本区利用TM遥感数据合成的假彩色图像间接 反映了5O号等岩管的位置.图4左图中环状影像 即为头道沟矿区,中间的小环为51,68,74号3个岩 管位置,5O号岩管位于环状影像边部的小环内.除 头道沟矿区外,42号岩管也在一个小的环状影像上. 但其他已知岩管则没有清晰的影像异常,3O号岩管 等均未能在遥感影像上判读出环状影像或其他影纹 异常.在未知区有与头道沟矿区相似的环状影像. 图4金伯利岩岩体遥感影像 Fig.Remotesensingimageofkimberlite 左:头道沟矿区遥感影像右:袁家沟地区遥感影像 图s瓦房店地区环状影像解译图 Fig.5Interpretationmapofringstructures . inWafangdianarea 本区各类环状影像众多,遥感数据经处理后,可 以判读的环状影像i00多处(图5),有的环状影像较 清晰,有的在处理后的遥感影像上仅表现为模糊的 环状影像.环状影像主要分布在西南部,局部环环 相扣,构成环状影像密集区.通过野外检查,环状影 像大多为微型盆地,盆地边部的地层向环内倾斜. 头道沟矿区位于环状影像密集区的边部.在环状影 像密集区还有一处规模较大,向北突出的弧状影像 带,其中一段与F1,F2断裂束相对应. 除环状影像异常外,TM4,TM5波段遥感影像 数据对较大的5O号,42号岩管具有一定的反映能 力,影像上呈深色调的影纹. 3.5重砂异常信息分析 本区开展过多次水系重砂测量工作,但重点工 作区在头道沟矿区以东,以北地区.根据全区的水 系重砂测量结果,铬铁矿异常大致呈NE向带状展 布(图6),横贯全区,与布格重力异常NE向梯度带 位置基本一致,5O号,42号岩管有明显的铬铁矿重 砂异常,3O号岩管没有铬铁矿异常;镁铝榴石和金刚 石异常点明显少于铬铁矿异常,主要分布在地层层 位相对较低的南芬组和桥头组地层中.全区共有5 处金刚石重砂异常,只有头道沟矿区发现了原生金 刚石矿. 图6瓦房店地区水系重砂铬铁矿异常图 Fig.6Riversedimentchromiteanomly 4金刚石原生矿找矿方向及靶区选择 4.1找矿方向 经过30多年的找矿工作,在寻找金刚石原生矿 方面积累了大量资料和找矿经验.同时,因找矿方 法单一,限制了找矿效果,采用综合信息找矿将会取 得更为理想的找矿效果. 4.1.1浅部矿找矿方向 所谓浅部矿是指那些地表出露的含金刚石金伯 利岩体.以重砂指示矿物作为首选依据的已工作区 域内仍有很大的可工作空间.在青白口系地层区, 遥感影像异常,航磁及重力异常,区域化探异常等均 可作为浅部矿的找矿依据,重新认识该区域内的找 矿信息,采用新的方法技术和新的思路寻找金伯利 岩,还会有新的收获. 4.1.2隐伏矿找矿方向 所谓隐伏矿是指那些被地表土壤覆盖,或有上 第20卷第4期付海涛:辽宁省瓦房店地区金刚石原生矿找矿信息研 究285 伏地层覆盖的含金刚石金伯利岩体.由于以往工作 中过多地注重水系重砂异常的作用,而指示矿物对 隐伏矿的指示作用又较弱,所以隐伏矿的找矿空间 更大.震旦系地层及古生界地层区,环状遥感影像 异常区,航磁及重力异常区等可作为隐伏矿的找矿 依据,通过综合信息分析,采用深探测手段会扩展寻 找金伯利岩的空间. 4.2找矿靶区 找矿靶区建立在综合信息分析的基础上才会提 高成功率.任何一种信息都不是万能的,虽然都有 其指示作用,但也都有其局限性.分别从信息源中 提取有用的部分,然后再加以综合,就会大大缩小找 矿靶区的范围.本区在以往的找矿过程中,重砂异 常资料已得到了充分利用,所以在提出新的找矿思 路时,应将重砂资料作参考之用,适当提高其他信息 所占的比重. 研究区带圈出7处综合异常找矿靶区,首选袁 家沟靶区.该区位于头道沟矿区西南15km,环状 影像密集.航磁异常显示,该区存在一组SN向隐 伏断裂带,而且断裂带内还充填有磁性略高于其两 侧地层的地质体.NE走向的布格重力异常等值线 在该处明显出现转弯现象,说明该SN向断裂带具 有一定的切割深度.该区出露地层为震旦系长岭子 组,南关岭组,甘井子组,寒武系馒头组地层.地层 层位高于5O号岩管所处地层层位,是寻找隐伏金伯 利岩体的有利区域. 通过地面高精度磁测,袁家沟靶区在局部负地形 中发现异常强度与5O号岩管相似,总体走向为NE向 的磁异常2O多处,这些磁异常与Cr,Ni,Co,Nb,KzO/ Na2O比值,判别参数R等化探异常套合.磁异常区 内出露震旦系南关岭组灰岩,未见能引起磁异常的岩 体或地层.在异常区发现角砾成分为南关岭组灰岩 的隐爆角砾岩,对其胶结物采集人工重砂,发现有粒 度非常小的金伯利岩原生及次生矿物,如:锆石,金红 石,磷灰石,磁铁矿,石榴石,褐铁矿,白钛石,黄铜矿, 方解石等,现正对该区做进一步的工作. 5结论 瓦房店地区是我国重要的金刚石原生矿产区, 经过30多年的工作,该区发现了一大批金伯利岩体 和多处金刚石原生矿矿床.但重砂异常先行的勘查 技术路线在寻找隐伏矿方面受到一定的限制,除水 系重砂测量能提供金刚石原生矿找矿信息外,区域 化探,区域重力及航磁资料都有一些可利用的找矿 信息.1/20万区域化探资料对重要矿床具有一定的 指示作用,Cr,Ni,Nb,Co,V等元素化探异常可以 作为确定找矿靶区的一个参考因素.航磁和重力异 常信息可以在分析对成矿有重要控制作用的隐伏断 裂构造方面起重要作用.随着遥感技术和遥感数据 解译技术的不断提高,遥感影像资料在寻找金伯利 岩及金刚石原生矿方面将会起到越来越大的作用. 瓦房店地区在寻找金刚石原生矿方面,仍有很 大的找矿潜力,特别是在寻找隐伏矿方面潜力更大. 致谢:本文在写作过程中得到了辽宁省矿产勘 查院卢崇海先生,辽宁省第六地质大队郭阳春先生 的大力帮助,在此表示衷心的感谢. 参考文献: [1]王仲会.金刚石成矿模型与勘查方法EM].北京:地质出版社 1998. [23王世称,陈永良,夏立显.综合信息矿产预测理论与方法EM] 北京:科学出版社,2000. [33刘燕君.遥感找矿的原理和方法[M].北京:冶金工业出版社 1991. (下转第290页) 29O地质找矿论丛2005年 [8]MandebrotBB.Stochasticmodelsforearth’srelief,theshape andthefractaldimensionofthecoastlines,andthenumber—area ruleforislands,ProEJ].NationalAcademyofScience.USA 3828. i975,72,3825— [9]MandebrotBB.Fractals:forms,chanceanddimension[J].W H.Freeman,SanFrancisco.1977,10(5):33. FRACTALCHARACTERISTICSOFORE.CONTROLLINGFAULTS INXIAZHUANGURANIUMOREFIELD LIShe,GUANTai’yang,PANJia-yong”.CAOShuang-lin’ (1.DepartmentofEarthSciences,EastChinaInstituteofTechnology,Fuzhou344000,China: 2.InstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofscience.;,Guiyang550002,China; 3.StateKeyLaboratoryforMineralDepositsResearch,NanjingUniversity,Nanjing210093,China) Abstract:Spatialdistributioncharacteristicsoftheore—controlingfaultsin Xiazhuanguraniumorefield arestudiedbyusingfractaltheoryinthispaper.Theresultsshowthatthespatialdistributionareinself- similaritystatisticallyandthedistributionregularitycanbequantitaivelydescribedbyfractaltheory. Throughutilizationofgridchartmethod,thefractaldimensionsofspatialdistributionofore-controling faultarecalculated.Inaddition,propertiesoffractaldimensionindifferentsub-areaarecomparedand physicalsignificanceoffractaldimensionisexploredinthispaper.Realdatumcomputationshowsthat griddingcountingnumbe. rcorrelatestothescaleverywellwithacorrelationcoefficientofmorethan0. 99. Keywords:Xiazhuang;fractal;fractaldimension;ore—controlingfault;spa tialdistribution (上接第285页). STUDYONTHEPRIMARYDIAMONDORESEARCHINFORMATiON FORWAFANGDIANAREA,LIAONIf,lGPROVINCE FuHai-tao,0 (1.CollageofResourcesandCivilEngineeringofNortheastUniversitytShenyang110014,China; 2.LiaoningGeologicalExplorationBureau,Shenyang110032.Chin口l Abstract:Wafangdianregion,inthesouthernofLiaoningprovince-isanimportantproducerofdiamond inChina.From1970’s,thereare111kimberhteveinsorpipestohavebeenfound.Asmuchashalf.of Chineseoriginaldiamondreservesarelocatedthere.Afterexploitationformanyyears-thediamondre— servesproveddecreases.Itisnecessarytoprospectnewresource.Throughanalysisinformationofpros— pectingofregionalgeochemicalsurvey,regionalgravitationalsurvey,regionalgemwashingssurvey,aero— magneticsurveyandremotesensingdataltheauthorputsforwardanewideaforprospectingoforiginaldi— amondanddeterminessomenewtargetareaonsummingupthepreviouswork. Keywords:Wafangdian;diamond;originaloreiinformationofprospecting:Liaoningprovince