物探綜合方法在多金屬礦勘查中的應用研究

王昊辰

摘要：根據有關統計資料，金屬礦地質找礦的成功率呈逐年下降的趨勢，造成找礦成功率下降的原因主要表現在：忽視對以往資料的收集研究，綜合研究不夠深入；地表出露礦已基本找完，找礦對象主要為隱伏和深埋藏礦；低品位礦（如斑巖型礦）和一些貴金屬礦其礦石與巖石的差別小；方法技術選擇不當，交通困難地區的找礦難度加大；礦石與圍巖的物理性質差別縮小，礦體引起的異常不明顯，各種干擾相對增強：礦體埋深增大，礦體在地表引起的異常嚴重衰減，干擾有時超過有用異常，因而不易識別異常的存在。鑒于這樣的情況，物探方法的應用就起到了很關鍵的作用，地球物理勘探（或稱為勘查地球物理）簡稱“物探”，它是地球物理學應用于探測地下地質構造和尋找有用礦產方面的一個分支，是綜合性地質調查的重要組成部分。在內蒙古興安盟阿爾山市管轄范圍內某測區火龍溝，該處于大興安嶺有色金屬成礦帶上，具備有利的成礦環境條件，在本測區從2009年到2015年間，做了很多工作，也取得了一定成果，本文在介紹此測區以往工作情況的同時，以具體情況為例探討在勘查工作中利用磁法、電法、音頻大地電磁測深等物探方法，對于驗證以往勘查資料，圈定靶區的作用及效果。

一、研究的目的與意義

近年來，中國國內有色金屬產量和對礦產品需求量快速增長。國內有色資源供應不足的狀況還將長期持續下去。中國有色資源的資源儲量結構呈現出“三多三少”的特征。一是儲量、基礎儲量少，資源量多，在查明的資源儲量中，儲量占18.9%，基礎儲量占36.3%，資源量占63.7%；二是經濟可利用的資源儲量少，經濟利用差或無法確定的資源儲量多，經濟可利用的占三分之一，經濟利用差或無法確定的占三分之二；三是探明的資源儲量少，控制和推斷的資源儲量多，達到探明程度的僅占10.6%，控制的占43.6%，而推斷的占45.8%。由于數十年我國對已經探明的礦體或資源大肆的開采和經濟的高速發展導致探明的資源高強度消耗，以及加上勘查的投入的不足，找礦工的難度在不斷的加大，一般常規的找礦的方法已經面臨著非常嚴峻的挑戰.出現，各個企業都在想方設法的尋求解決方法和加大力度尋找礦體資源的力度。目前，根據已有的資料顯示，我國已有的金屬礦等資源幾乎都正在開采和挖掘，其都幾乎是淺部已探明的金屬礦資源，尋找新的金屬礦就顯得尤為重要.

二、礦區地質情況

1.地層

本礦區出露的地層主要有古生界二疊系下統大石寨組、中生界侏羅系上統瑪尼吐組、白音高老組及第四系全新統等。

（1）二疊系下統大石寨組（P1d）

區域上將該組地層在區域上劃分為三個巖性段，即由下至上依次為碎屑（P1d1）巖段，火山碎屑夾中性火山巖段及（P1d2）蝕變安山巖段（P1d3）。本礦區僅出露大石寨組二、三巖段，其巖性特征如下：

①大石寨組二巖段（P1d2）：主要巖性以流紋質角礫巖屑凝灰巖為主，分布于礦區西北部，下與白音高老組不整合接觸。巖石灰黑色，角礫巖屑凝灰結構，局部假流紋構造，巖石主要由角礫、巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫：多呈棱角狀，輪廓較清楚，長軸定向分布，主要由英安財、流紋質玻屑凝灰巖、流紋巖、灰巖等組成，大小多在2mm～13mm之間。巖屑：多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，成分基本同角礫，大小多在0.1mm～2mm之間。晶屑：多呈棱角狀、少數階梯狀，主要由蝕變長石等組成，大小多在0.05mm～1mm之間。玻屑和火山塵：二者均已脫玻呈霏細狀長英質礦物、粘土類礦物等，分布于上述碎屑之間，玻屑多呈弧面棱角狀，大小多在0.1mm以下，局部玻屑呈拉長的弧面棱角狀，彼此熔結繞過碎屑分布，顯示假流紋構造。

②大寨組三巖段（P1d3）：主要巖性以玄武質安山巖為主，分布于礦區北及北西部，大致呈北東走向，部分被侏羅紀花崗巖侵蝕分割。巖石呈灰色或灰綠色，斑狀結構、基質：交織結構，間粒結構。巖石主要由斑晶和基質組成，沿巖石中的裂隙或裂紋，次生的石英、綠簾石等分布其中。斜長石：半自形板狀，絹云母化、土化，雙晶、環帶構造可見，長軸大致定向分布，大小多在0.2mm～0.65mm之間。角閃石：柱狀，簾石化，具鐵質暗化邊，少數顆粒閃石解理可見，大小多在0.3mm～1.2mm之間。基質成分：大小<0.2mm的半自形板條狀、針狀，土化、絹云母化，雙晶可見的斜長石半定向分布，在其構成的間隙中，分布有柱狀蝕變角閃石，隱晶質物質、少量不透明礦物（粒狀，主要為鐵礦物等，大小多在0.05mm以下）等，構成交織結構、間粒結構。斑晶成分：斜長石<5%；角閃石：<5%左右?；|成分：斜長石：<80%左右。隱晶質物質：<5%；角閃石：<3%左右。不透明礦物2%左右。

（2）侏羅系

①瑪尼吐組（J3mn）：在本礦區中部僅出露侏羅系上統瑪尼吐組上部安山巖段（J3mn2），其巖性以杏仁狀安山巖為主。

巖石灰色或灰黑色，斑狀結構，基質為交織結構，杏仁狀構造。巖石主要由斑晶和基質組成，巖石中出現了約占巖石整體5%左右的橢圓狀、不規則狀的杏仁體，杏仁體主要由次生的石英、綠泥石等組成，大小多在0.2mm～4.5mm之間。斑晶成分：斜長石：半自形板狀，裂紋發育，分布不均的絹云母化、弱土化，雙晶可見，大小多在0.2mm～0.75mm之間。角閃石：柱狀，斷面六邊形，綠泥石化，并且被不透明鐵礦物交代，大小多在0.3mm～0.75mm之間。基質成分：大小<0.25mm的半自形板條狀、土化、絹云母化，雙晶可見的斜長石（半自形-雜亂分布），在其構成的間隙中，分布有隱晶質物質、不透明礦物（粒狀，主要為鐵礦物等，大小多在0.05mm以下）等，構成交織結構。

②白音高老組（J3b）：本礦區大面積出露白音高老組上巖段（J3b2），其主要巖性有流紋質含角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖、英安質含角礫巖屑凝灰巖、蝕變英安巖等。

流紋質含角礫玻屑晶屑熔結凝灰巖：巖石含角礫玻屑晶屑塑變結構，假充流紋構造。巖石主要由角礫、巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫：多呈次棱角狀，輪廓較清楚，主要由英安巖等組成，大小多在2mm～3mm之間。巖屑：多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，主要由英安巖等組成，大小多在0.2mm～2mm之間。晶屑：多呈棱角狀，少數階梯狀，主要由蝕變長石、石英、少量蝕變黑云母等組成，大小多在0.05mm～4mm之間。玻屑和火山塵：二者均已脫玻呈霏細狀長英質礦物、粘土類礦物等，分布于上述碎屑之間，玻屑多呈拉長的弧面棱角狀，彼此熔結繞過碎屑分布，顯示假流紋構造。

英安質含角礫巖屑凝灰巖：巖石呈灰黑色，含角礫巖屑凝灰結構，主要由角礫、巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，主要由英安巖、安山巖、凝灰巖等組成，大小多在2mm～5mm之間。巖屑多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，成分基本同角礫，大小多在0.2mm-2mm之間。晶屑多呈棱角狀，主要由蝕變長石、少量石英、蝕變黑云母等組成，大小多在0.05mm～1mm之間。玻屑和火山塵均已脫?；述殸铋L英質礦物、粘土類礦物等。分布于上述碎屑之間，玻屑多呈弧面棱角狀，大小多在0.15mm以下。成分含量角礫10%左右；巖屑60%左右；晶屑<20%；玻屑和火山塵<10%。

英安巖：巖石斑狀結構、基質：微粒一微晶結構，球粒結構。巖石主要由斑晶和基質組成。斜長石：半自形板狀，弱土化，雙晶可見，大小多在0.25mm～0.65mm之間。鉀長石：半自形一它形板狀，弱土化，大小多在0.2mm-2mm之間。黑云母：片狀，大小多在0.5mm左右?；|成分：主要由不規則狀、橢圓狀，輪廓較清楚的共結體顆粒（由放射狀生長的長英礦物組成，具十字消光者為球粒，共結體顆粒大小多在在0.1mm～0.75mm之間）和分布于共結體顆粒之間的大小<0.05mm的微粒一微晶長英礦物、鱗片狀云母類礦物、不透明鐵礦物等組成。

2.構造

由于本礦區覆蓋較嚴重，地表構造形跡較難觀察，但通過對礦區地質踏勘路線調查得到初步認識：

（1）本區燕山期侵入巖大致北東展布，反映出區域北東向構造體系對燕山期侵入巖的控制作用。

（2）礦區地層分布表現出北老南新的特點，在礦區范圍內表現為一單斜構造，也許在區域更大范圍內是一復合褶皺的一翼。

（3）礦區內局部見有次級構造形跡，如在AP3及AP5異常分別發現蝕變破碎帶，寬30mm～70m，長200m以上，該蝕變破碎帶地表Pb、Ag礦化有不同程度反映。

（4）在AP3、AP4號異常內鉆孔（底部見到花崗巖）

可能火山巖下部有隱伏巖體的侵入，同時相伴之有隱伏構造的存在，該構造為成礦期控礦構造，還是成礦期后破壞構造，有待以后進一步研究查明。

三、數據采集

1.物探剖面布設

1：5千物探綜合剖面布設

（1）1：5千高精度磁測和激電中梯剖面測量布設點距為20m，音頻大地電磁測深和直流激電測深剖面點距一般為40m，個別為20m。

（2）測線方向均以設計方向布設，先放樣后定測。每個測點在實地均應插竹樁，并在竹樁上標明點號，以便物探測量工作和質量檢查。

（3）以“華測X91”GPS雙頻接收機實時動態（RTK）方式施測，基準站發送RTK信息，流動站配合物探作業。

1：5千磁法剖面測量

（1）嚴格按照《地面高精度磁測技術規程》（DZ/T0071-93）進行野外施工，觀測參數為總磁場強度T。

（2）工作儀器為捷克產的PMG-1型質子磁力儀。

1：5千激電中梯剖面測量

（1）嚴格按照《時間域激發極化法技術規范》（DZ/T0070-93）進行野外施工，觀測參數為視充電率和視電阻率。

（2）工作儀器為加拿大產的GDD直流激電儀。

（3）采用激電中梯短導線工作裝置，供電極距AB=3500米，觀測極距MN=80米，觀測范圍不超過AB距離的三分之二地段，觀測點距為20米，供電周期32s，延時lOOms，積分時間80ms。

2.激電測深

（1）嚴格按照《時間域激發極化法技術規范》（DZ/T0070-93）進行野外施工，觀測參數為視充電率和視電阻率。

（2）工作儀器為加拿大產的GDD直流激電儀。

（3）采用對稱四極測深裝置，最大的AB供電極距為3500米，點距一般為40m，個別為20m，供電周期32s，延時lOOms，積分時間80ms。

3.音頻大地電磁測深

（1）工作儀器為加拿大產的V8多功能電法儀。

（2）本次工作使用頻率為1Hz～10400Hz，采集時間為50～60分鐘。電偶極距為40m。

4.物性采集與測定

（1）標本采以鉆孔巖芯和地表出露巖石相結合；

（2）磁參數采用高斯第一位置測定，觀測項目為的磁化率和剩余磁化強度兩項物性參數。

（3）電性參數采用泥團法架法測定，觀測項目為視電阻率ps和視充電率M兩項物性參數。

四、結論

本次工作以原工作成果為依據，在已知礦體開展了1：5000磁、電綜合剖面工作（P4、P5），在此基礎上在P5的132點至160點布設了激電測深及音頻大地電磁測深測量，以構建地質一地球物理模型，同時達到探查深部地質環境目的。

P4、P5線穿過勘查區小好森溝3條鉛鋅礦體，該區域上以往系統施工有幾個鉆孔，因此布置了2條物探地質物探綜合剖面，在已知礦體上尋找規律，指導未知異常上的找礦工作。在實測2條綜合物探剖面上，各剖面磁異常、視充電率和視電阻率強度上有所差異，但總體變化趨勢基本一致，且在礦體位置均呈現低電阻率、高充電率、高磁異常特征。

在收集研究以往資料基礎上，通過以上工作結合地質資料和物性統計結果，初步總結以下幾點火龍溝勘查區的地質-地球物理找礦標志（地質-地球物理模型）：

（1）根據工程驗證情況，在礦化較集中的部位，與巖漿熱液相關的如硅化、碳酸巖化等蝕變表現較強，礦化均位于巖體外接觸帶地段，因此本區鉛鋅銀鉬多金屬礦化與侏羅紀花崗巖、閃長巖期后巖漿活動密切相關，應屬于巖漿熱液型礦床。

（2）礦體有明顯的激電異常，反映為高充電率，低電阻率特征。視充電率為45ms～80ms，視電阻率為200Ω·m～1800Ω·m。激電異常是主要找礦標志。

（3）磁異常和礦體基本對應，異常值為100nT～200nT。因為基性巖體等影響，磁異常雖不能作為直接找礦標志，但磁異常的附近若同時存在激電異常，則有礦體存在，所以磁異?？勺鳛殚g接找礦標志，配合激電異常進行綜合分析。

（4）音頻大地電磁測深反演斷面圖與礦體及地質內容（含礦構造破碎帶）吻合的較好，礦體上對應的卡尼亞電阻率為低阻，值在100Ω·m～1800Ω·m之間。音頻大地電磁測深可以尋找容礦構造，作為間接找礦標志。

P0、P1、P2、P3剖面位于測區中西部，沿北東向平行布設。4條綜合剖面的激電異常較微弱且變化不大，僅為30ms-40ms，石英脈等巖脈以及接觸帶導致視電阻率和磁異常曲線上下跳動。

針對在102點～134點之間出現的中高阻高極化區域布設了激電測深和音頻大地電磁測深工作。測線中部地表有花崗巖和石英脈出露，由物探地質綜合剖面圖推測深部高阻為花崗巖體，測線在標高550m～750m，120～200點之間花崗巖與安山巖的接觸部呈高阻高極化異常。該線高極化異常均位于燕山期花崗巖與侏羅系白音高老組地層的接觸部，易形成角巖帶。次火山巖及成礦流體沿構造斷裂充填，形成有意義的工業礦體。

綜上所述，根據本次在火龍溝勘查區的物探工作取得了以下主要成果：

a.勘查區小好森溝礦（化）體具有低電阻率、高極化率、弱磁特征，可引起高阻、高極化高磁組合異常。

b.勘查區一號溝頭有利成礦區（如P2的102點-122點）呈現高阻高極化特征，推測有隱伏礦體。