内蒙古格鲁其堆山铅锌银矿物化探异常特征及地质意义

马德锡; 李大海; 范俊杰; 张志勇; 吴新光

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2506124

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (26) :11161-11170 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2506124

天文学、地球科学

内蒙古格鲁其堆山铅锌银矿物化探异常特征及地质意义

马德锡 ¹^,² ,
李大海 ³ ,
范俊杰 ¹^,² ,
张志勇 ⁴ ,
吴新光 ¹^,²

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Abnormal Characteristics of Lead Zinc Silver Mineral Geochemical Exploration in Geluqiduishan, Inner Mongolia and Its Geological Significance

MA De-xi ¹^,² ,
LI Da-hai ³ ,
FAN Jun-jie ¹^,² ,
ZHANG Zhi-yong ⁴ ,
WU Xin-guang ¹^,²

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摘要

为实现内蒙古格鲁其堆山矿区找矿取得突破,综合利用磁法、音频大地电磁法、高密度电法、便携式X射线荧光法等综合地球物理方法进行探测。探测发现,正负伴生磁异常反映了层间滑脱断裂构造,高磁异常反映花岗侵入岩展布,矿化带(体)整体分布于滑脱断裂构造的东南侧,呈弱磁或无磁性;电法联合断面高阻异常带反映花岗侵入岩沿北东向展布、延深大且范围有从西南向北东变宽的趋势,电阻率梯级带反映了次级断裂构造;地球化学异常及综合分析认为,深部侵入岩与成矿关系密切,岩体与围岩接触带发育断裂构造及次级断裂构造,岩体周边的矿化(体)或者矿脉沿断裂构造运移储存,部分出露地表。综合物化探在该隐伏的多金属矿区提供了与找矿关系密切的断裂构造及岩体分布、矿化元素富集区,为成矿规律研究及找矿方向提供了重要指导。

Abstract

In order to achieve a breakthrough in mineral exploration in the Geluqiduishan mining area of Inner Mongolia, comprehensive geophysical methods such as magnetic method, audio magnetotelluric method, high-density electrical method, and portable X-ray fluorescence method were used to prospect. The coexisting magnetic anomalies indicate interlayer slip fault structures, while high magnetic anomalies reflect the distribution of granite intrusive rocks, and mineralized zones (bodies) are distributed as a whole on the southeast side of slip fault structures, showing weak or no magnetism. The high resistance anomaly zones in the joint electrical resistivity sections reveal that the granitic intrusive rocks extend along a NE-trending direction, with a trend of widening from southwest to northeast. The resistivity gradation zones reflect secondary fault structures. Geochemical anomalies and comprehensive analysis suggest that deep intrusive rocks are closely related to mineralization, with fault structures and secondary fault structures developed along the contact zones between the intrusive bodies and surrounding rocks. Mineralization (bodies) or veins around the rock mass migrate and store along the fault structures, with some exposed on the surface. The integrated geochemical and geophysical exploration provided critical fault structures, intrusive body distribution, and enrichment zones of mineralizing elements closely related to prospecting in this concealed polymetallic mining area, offering important guidance for mineralization law research and prospecting directions.

Graphical abstract

关键词

格鲁其堆山 / 铅锌银矿床 / 物化探异常 / 高密度电法

Key words

Geluqiduishan / lead zinc silver deposit / physical and chemical exploration anomalies / high-density electrical method

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马德锡, 李大海, 范俊杰, 张志勇, 吴新光. 内蒙古格鲁其堆山铅锌银矿物化探异常特征及地质意义[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(26): 11161-11170 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2506124

MA De-xi, LI Da-hai, FAN Jun-jie, ZHANG Zhi-yong, WU Xin-guang. Abnormal Characteristics of Lead Zinc Silver Mineral Geochemical Exploration in Geluqiduishan, Inner Mongolia and Its Geological Significance[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(26): 11161-11170 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2506124

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内蒙古东部地区大地构造位置处于西伯利亚板块东南大陆边缘的东乌旗-扎兰屯火山型被动陆缘及二连-贺根山板块对接带,南侧是华北板块北部大陆边缘的锡林浩特火山型被动陆缘^[1-2]。这一地质地理位置使得该区域的构造活动复杂多变,发育有北东向、北北东向、东西向和南北向多组断裂,这些断裂带为成矿提供了有利条件,也是该区的主要控矿构造^[3]。其中北东向断裂倾向南东,这些断裂构造广泛存在于内蒙古东乌旗的铅锌矿床、暖格哈尔金矿床和额尔古纳格鲁其堆山铅锌银等多个铅锌银矿床中,这些矿床的形成往往受到该方向构造运动的强烈影响。该地区的地层出露复杂,主要出露有泥盆系、侏罗系、第三系和第四系等多个地层单元,这些地层的存在和特征对成矿物质的运移、保存和富集起到了关键作用。该区岩浆活动也相对活跃,主要类型有黑云母花岗岩、花岗斑岩脉、闪长玢岩脉以及石英脉等。近年来,在内蒙古东北部先后发现了得尔布尔铅锌矿床、比利亚、东珺、静岭铅锌银矿床,2014年,1∶20 000地球化学异常及工程揭露中发现了格鲁其堆山铅锌银矿床,但找矿未快速取得实质性突破^[4-6],主要原因如下。

(1)成矿类型没有确定。根据现有地质调查及研究成果,从围岩岩性来看,地表已经发现的铅锌矿脉主要赋存在大理岩中,那么该区成矿是不是沉积型的,从矿体赋存围岩的地质序列来看,铅锌矿脉主要分布在震旦系下统中(Ze1),且北部有花岗岩体出现,成矿是否与岩体有关系,成矿类型是否为接触带矽卡岩型,该区成矿受地层、岩体、还是构造控制,诸多学者对此做过研究,但结论说法不一,这制约了找矿工作的深入和突破。

(2)物化探综合研究不够。该区的1∶10 000地面高精度磁法工作圈定了多处磁异常,根据异常解译出线性构造和弧形构造。磁异常推断的线性构造没有其他物探方法工作的异常表现,缺少综合方法对比分析。另外该区开展的可控源音频大地电磁测深、激电扫面圈定了异常,但电法异常特征与实际的地质情况也相差较大,较为连续的激电异常分布在已见Pb、Zn、Ag矿脉的一侧,并不与矿脉重合,物探研究缺乏系统性和综合性,没有深入研究异常与矿体关系的问题^[7]。

因此,在已有研究基础上,现开展高密度电法、音频大地电磁法、便携式X射线荧光法,通过多方法异常综合分析解释,从而为成矿规律与找矿方向提供重要参考,以期加速找矿突破进程。

1 区域及矿区地质特征

额尔古纳成矿带已发现的矿产主要有Au、Ag、Cu、Mo、Pb、Zn等有色和贵金属矿产,格鲁其堆山铅锌银矿区位于额尔古纳地块中部,矿区出露地层主要为新元古界(Pt3)、志留系(S)、石炭系(C)、白垩系(K)、第四系地层(Q);构造表现为褶皱和断裂构造,走向以北东向为主;侵入岩主要包括黑云母花岗岩和黑云母二长花岗岩^[8]。矿区内共发现Ⅱ和Ⅺ两条矿带共9条铅锌银矿体,分别为Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、C-4、Ⅱ-5、Ⅱ-6、Ⅺ-1、Ⅺ-2、Ⅺ-3号矿体,其中Ⅱ-1、Ⅱ-2号矿体产出在G-HT-2化探号异常中,Ⅺ-1号矿体产出在G-HT-Ⅺ异常中;矿床围岩蚀变以中-低温蚀变为主,矿床成因类型初步认为是中低温热液矿床。矿体主要产于细中粒黑云母花岗岩和糜棱岩化中细粒黑云母花岗岩,少量产在早石炭世变质砂岩中,金属矿化主要为方铅矿﹑闪锌矿﹑黄铁矿﹑黄铜矿﹑孔雀石,脉石矿物为石英﹑萤石。矿石自然类型以原生矿为主,氧化矿不发育。矿石工业类型为方铅闪锌硫化物型铅锌矿石,脉石矿物主要为石英、方解石、白云石、萤石、重晶石等。矿石结构主要为不等粒晶粒结构,矿石构造主要以块状、浸染状、角砾状为主,其次为团块状稀疏浸染状等构造。共生矿物组合主要为方铅矿和闪锌矿,根据分析结果,矿石中有益组分为Pb、Zn、Ag为伴生^[9-10]。格鲁其堆山铅锌银矿区研究位置、区域构造、地层、岩浆岩及矿床分布如图1所示。

2 地球物理特征

2.1 岩矿石电性特征

开展综合物化探工作之前,首先通过收集资料对区域地球物理特征进行了研究,从而为后续物探资料解释提供参考^[11]。

(1)格鲁其堆山邻近的阿多得里呀山锌铅矿标本电性测试结果:①火山岩、花岗岩、砂岩及大理岩类岩石视极化率一般在1%~2%,电阻率在2 000~3 600 Ω·m;②炭质板岩、铅锌矿石、黄铁矿化类岩石极化率最高,一般在10%左右,且对应为600~1 000 Ω·m低电阻特征^[12-13]。

(2)原武警黄金第三支队在格鲁其堆山矿区的标本电性测试结果:①岩石电性差异较大,大理岩、石英脉为高阻岩石,电阻率平均在740~1 130 Ω·m;花岗岩、角砾岩、闪长岩电阻率中等,电阻率平均值在400~600 Ω·m;变质砂岩与千枚岩电阻率较低,平均值为200~300 Ω·m;②矿石(化)类电阻率较低,一般为n×10⁰~n×10² Ω·m,其中致密块状矿石电阻率相比浸染状矿石电阻率更低为n×10 Ω·m,构造蚀变带、断裂破碎带含矿化水,电阻率一般为n×10² Ω·m。铅锌矿石电阻率最低,电阻率变化区间在20~1 140 Ω·m,平均值为109 Ω·m;③千枚岩虽比铅锌矿石电阻率高,但其电阻率随其含炭质增高而降低,最低达50 Ω·m,且千枚岩在测区规模大,故在地表易形成与矿(化)异常相似的干扰异常(非矿异常),炭质千枚岩引起的低阻异常(伴有激电异常)一般范围较大,具一定规模,但分布与地层走向一致,据此可大致将其与矿致异常进行区分;④区内岩体大都分布在中高阻(500~700 Ω·m)背景场中,其中有两种与控矿和赋矿有关的岩石异常,即中、低阻构造破碎带和矿化蚀变带异常^[14]。

2.2 电性特征分析总结

据以上两个区代表性物性参数分析结果,对测区岩矿石参数概括以下几点认识:①黄铁矿化、铅锌矿(化)类硫化物岩矿石激发极化和电性特性与围岩存在较大差异;②火山岩、变质岩、侵入岩类岩石呈高阻低极化特征,且彼此间的电性差异不大;③千枚岩、炭质板岩呈低阻高极化特征,与硫化物类岩石电性差异不大,易形成较大的干扰异常;④铅锌矿石与黄铁矿同属热液活动产物,且极化差异不大,在空间上具有同位性,因而可以利用激发极化参数圈定黄铁矿类矿化区,从而缩小寻找铅锌矿的范围。因此,格鲁其堆山矿区利用电法测量的电阻率结合极化率(充电率)发现和追索构造破碎带和矿化蚀变带,圈定Pb、Zn、Ag等多金属成矿靶区,从而研究成矿规律,有较充分的地球物理前提^[15-17]。

3 综合物化探工作部署

3.1 物化探部署条件分析

矿区发现的以Ⅱ号矿带为主体的多条铅锌矿脉,品位较高,然而随着探矿工作的进一步深入,矿脉深部复杂多变甚至消失,找矿方向不明,常规地质方法已经难以解决问题,因此在该区部署综合物化探方法开展找矿研究,为深部找矿、成矿规律研究提供信息。格鲁其堆山矿区属干旱草原地理景观,地形相对平坦,地表有一定的土壤覆盖,局部地段覆盖层可达1~2 m,具有开展物化探工作的良好条件,直流电法工作接地电阻低,能够采集到高质量的数据^[18]。该区经济发展落后,高压线等人文干扰小,开展电磁法也具有良好的物理前提,因此重点在已有地面高精度磁法、化探异常基础上以Ⅱ号矿化带为中心部署高密度电法、音频大地电磁测深和便携式X荧光测量工作,通过物化探异常综合解释,从而进一步研究成矿类型、矿床成因,分析成矿和找矿前景。

3.2 物化探工作部署

物探测量测线布置如图2所示。测线主要布置在以矿区Ⅱ号矿带为中心的区域,测线方位150°,测线测点小号在西北方向,大号点在东南方向,高密度电法布设平行等距测线7条,分别为Gmd_00、Gmd_07、Gmd_15、Gmd_23、Gmd_31、Gmd_47线,单条测线61个测点,点距10 m,测线长600 m。音频大地电磁布设平行等距测线7条,分别为Eh_16、Eh_08、Eh_00、Eh_07、Eh_15、Eh_23、Eh_31线,单条测线51个测点,测量点距20 m,测线长1 000 m。便携式X射线荧光法在重点剖面布设2条,其中X_07线50个测点,点距10 m,剖面长500 m, X_23线测量60个点,点距10 m,测线长600 m,测线位置分别与高密度电法Gmd_07和Gmd_23测线重合。

4 物化探综合异常研究分析

4.1 地球化学测量及异常特征分析

矿区1∶20 000土壤地球化学测量圈定组合异常多处,命名为C-HT-1、C-HT-2等^[19],如图3所示。土壤异常多具外、中、内带,多元素套合较好,浓集中心明显;指示元素以Pb、Zn为主,Ag、Cu、Mo、As、Sb次之,其中G-HT-2、G-HT-11、G-HT-13号异常为甲1类异常,G-HT-2组合化探异常范围最大。各组合异常长轴方向总体走向基本为北东-北东东向,表明本区矿化蚀变总体受北东向构造控制,其中走向为北东东向的G-HT-2号异常经查证发现Ⅱ号矿带走向为北东65°,因此,本区土壤化探异常分布特征总体受北东—北东东向构造控制,也表明成矿可能主要受北东向和北北东向构造控制。

4.2 地面磁测异常特征分析

分别以正磁异常2 000 nT和负磁异常-800 nT为异常上下限对研究区1∶10 000地面高精度磁法磁异常进行提取后绘制磁场异常等值线图如图4所示,磁异常沿研究区呈北东向带状展布。正负伴生磁异常呈北东向长轴状,且负异常把正异常由中部分开成两部分,东边正磁异常为西陡东缓,且与地面出露花岗岩体重合,推测为深部岩体引起,西边正磁异常范围较窄^[20-21];根据整体磁异常特征推测该处负磁异常位置为深部断裂反应,断裂就是已有的两个地层分界的层间滑脱断裂,但是断裂的西南延伸位置与已有资料认识有差异。断裂构造、花岗侵入岩及相应的高强度磁异常,表明深部岩浆活动、构造运动共同作用,使得在构造的上盘即东南方向成矿。

4.3 高密度电法异常特征分析

为了更准确分析和解释高密度电法异常,对异常进行了电阻率低阻异常的平面圈定和充电率(极化率)异常的平面投影,电阻率联合剖面如图5所示,充电率异常联合剖面如图6所示。

图5中红色虚曲线代表推断解释的低阻断裂(带)F1的平面展布,断裂的延伸方向主体为北东向,结合单剖面异常特征可知,断裂(带)F1倾向南东,且在不同剖面的位置不同,表明断裂(次级断裂)的不连续性以及宽度变化的特点。充电率联合剖面中,统计7条线的充电率均值为219.4 ms,因此以充电率200 ms为异常下限,进行充电率的异常平面投影如图6所示,对比地质图中II号矿化带及矿体位置,可见矿区的II号矿脉均处在推测断裂F1的南侧,充电率异常为不连续展布的北东向异常带,表明矿化组分沿低阻断裂及裂隙运移充填,形成了充电率异常。

4.4 音频大地电磁异常特征分析

图7为矿区的6条音频大地电磁测深视电阻率反演联合断面图,结合地表地质资料^[22],对测量成果进行研究分析,断面中部的高阻异常可能为深部侵入的花岗岩脉(γ),花岗岩脉与地表的北部出露的花岗岩(γ)为同一侵入岩,花岗岩脉延伸方向与地表矿脉延伸方向一致,为北东向,花岗岩脉南东方向与围岩存在明显的界面,界面如图7中黑色虚线所示,北西方向界面不明显。岩脉从西南向东北,范围逐渐变宽,且在Eh_08附近呈花岗岩岩体。断面顶部不均匀高电阻率异常反映岩脉顶部岩支,且岩支多为隐伏状态,岩脉顶部位置主要是Ⅱ号矿带位置,由此认为成矿与深部岩体关系密切,该区岩体深部产状为平缓,岩脉浅部产状较陡,岩脉的东北端平缓岩体,与该区地层产状一致。根据音频大地电磁测量电阻率异常解释成果分析,该区深部成矿与深部岩体关系密切,主要分布在岩体与围岩地层接触面,Ⅱ号矿带的南东侧深部成矿前景更好,且主要是深部隐伏矿体。

4.5 便携式X射线荧光异常特征分析

便携式X射线荧光测量分别在勘探线23线和07线布设两条测线X_23和X_07,两条测线处理结果元素异常曲线如图8和图9所示。图8为X_07线X射线荧光测量多元素含量曲线图,Ⅱ号脉处在测线的300 m位置,对比多元素曲线图可见,在180~340 m区间,Mn、Zn、W、Cu元素有较明显高含量值,对比X荧光测线部署图可知,该段也正是Ⅱ号矿化带位置,所以测量结果反映出在矿化带和矿脉出露位置有元素含量高值。同时在测线的400~490 m处还有Mn、Zn、W元素含量高值出现,所以据已知对比情况推测该段元素异常高值处对应有矿化或者隐伏的矿化带存在。

图9为X_23测线X射线荧光法测量多元素含量曲线图。由图9可见,在240~440 m有Mn、Zn、Pb、W、As元素高值异常,该条测线的300 m位置也正是Ⅱ号矿带位置,所以测量结果也在矿化带和矿脉位置出现了多金属元素含量的高值,所以X_23线测量结果同样反映了矿化带及矿脉的位置。

4.6 地质意义探讨

结合综合物探异常分析,内蒙古格鲁其堆山铅锌银矿床中,岩浆活动不仅提供了成矿的热源,而且可能作为成矿元素的来源区。岩浆侵入的热动力条件,同时伴随构造运动,侵入岩与围岩地层相互作用,矿化组分在岩体地层接触带富集储存,构造运动导致地层升降剪切等运动形成断裂带和次级断裂带,部分成矿物质沿断裂带及次级断裂带运移出露地表形成矿化蚀变带和矿脉,成矿作用与岩浆活动具有时空一致性,由此构建矿区成矿模式如图10所示,可见较大规模富有前景的矿体应该在已有矿(化)体深部侵入岩与地层围岩接触带上。

5 结论

内蒙古格鲁其堆山矿区的物化探异常特征及其地质意义的综合研究,可得出以下结论。

(1)格鲁其堆山矿床的形成受岩浆和构造活动双重制约,具有低温热液矿床特征。中酸性浅成侵入体与铅锌银矿床具有密切的时空关系,指示了成矿作用可能与这些岩浆活动密切相关。

(2)物化探异常为成矿规律研究及寻找深部矿床提供了重要线索。综合地质背景、地球物理异常以及地球化学异常分析,可以有效地圈定找矿靶区并缩小靶区,并指导找矿。

(3)内蒙古格鲁其堆山铅锌银矿床深部侵入岩的边部成矿前景可能更好。地球物理和地球化学异常的综合应用及分析对格鲁其堆山矿产资源的评价和开发具有重要的科学指导意义。

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原文顺序 | 出版日期 | 本文引用

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