地球物理勘查方法在銅鎳礦床深部找礦中的應用

徐忠平　徐楊

摘 要： 隨著礦產勘查開發工程的不斷深入，在地表（500m以上）幾乎難以找到大型或超大型的金屬礦床。在充分收集研究前人工作成果的基礎上，以基性—超基性巖型銅鎳礦為主攻目標，進行深部銅鎳礦產資源的勘查開發。近年來地球物理勘查方法技術的不斷發展，探測深度和精度不斷提高，使得深部尋找礦產資源得以實現，可以為深部礦產資源勘查開發提供指導信息。近年來的實踐表明，地球物理勘探在深部礦產資源勘查開發上不斷取得重要成效。

關鍵詞： 銅鎳礦床； 深部找礦； 地球物理勘探； 地震； 井中瞬變電磁法； 重力

當前全國探明的資源量并不能表示全國礦產金屬資源量的全部，因為地表以下深部的礦產資源尚未查明。基于現階段地球物理探測技術、開采技術的發展水平，在我國資源勘查開發利用中將深部金屬礦產勘查的深度范圍確定為（500～2000m）的第二深度空間[1]的理念具有重要的科學和實踐意義。

基于現代成礦理論的研究和分析，成礦的深層過程[2]和有利空間是一種頗具戰略意義的找礦新理論，在地下5～10km的深度范圍正好是地殼內外動力作用的復合場，也是多種成礦要素發生突變與耦合的轉折地帶，適于大量巖漿運移、熱液礦床的產出[2]。通過對一些成礦區（帶）的綜合研究，一個大型熱液成礦系統的垂直延伸可達4～5km或更深[3]。表明在地殼中較大的深度范圍內存在有利的空間和條件大量賦存金屬礦床的，因此對于來自深度脈源和深部成礦的銅鎳礦床來說，實施地球物理勘探方法來有效查明深部礦產資源的勘查開發利用具有巨大的潛力。

1. 礦區概況及地質背景

新疆羅布泊一帶某銅鎳礦區的銅鎳礦礦體產于北東向延伸的向斜構造巖體邊緣。基性—超基性雜巖帶為同一超單元不同巖漿侵入次以涌動侵位方式為主形成的復式侵入雜巖，可進一步劃分為三個侵入期次，第一侵入次出露有蘇長巖、輝長巖、橄欖蘇長巖、橄欖輝長巖等，第二侵入次出露有橄欖巖、單輝輝橄巖，第三侵入次出露單輝橄輝巖。各個雜巖體受深大斷裂的控制，產出空間和巖相分異程度及特征相似，雜巖體的發源、形成、就位、演化發展及成礦具有統一性，特別是新發現西部的雜巖體具有似層狀的韻律變化特征，并且存在褐鐵礦化和孔雀石化，又為在該帶上尋找含鉑鈀的銅鎳礦開辟了新的方向（圖1）。目前該礦區最大探測深度已經達到1557m，在深部仍然能夠見到大量浸染狀鎳、銅硫化物，屬于較典型的第二深度空間的礦產賦存區。

2. 地球物理方法在深部找礦中的應用效果

經過多年的分析研究認為礦區銅鎳礦化分布和基性—超基性火山巖雜巖體具有相關性。隨著礦區礦產開發的需求，開展深部找礦擴大礦區資源儲量，查明礦區的深部構造與基性—超基性火山巖雜巖體的底板深度，就成為一個急需解決的問題。對于在淺地表處實施常規的依靠地表線索開展的地球化學、地質等地勘方法在該區實現找礦已十分困難，利用具有探測深度大、精度高的現代地球物理方法如：地震和高精度重力測量方法，聯合反演綜合利用便成為該礦區深部找礦的重要途徑。

在礦區開展高分辨率反射地震剖面：道間距20m點距、可控震源掃頻為20～60Hz、覆蓋60次；開展高頻地震剖面：道間距20m點距、可控震源掃頻范圍30～90Hz、覆蓋120次；開展高精度重力測量剖面：點距20m，布格異常總精度控制在50微伽。后期經過對地震數據的靜校正、動校正、疊加、偏移等數據方法處理和對重力數據的地形、高度、布格改正等數據方法處理，取得較好的剖面成果圖。

依據已知鉆孔和地震發射界面確定的不同巖體層位深度及地表不同巖體分界延展界面等約束條件，建立地下重磁聯合反演模型（圖1中的A-A′剖面）結果如（圖2）所示：

由該圖可見，礦區深部構造表現出明顯不對稱的特征，同時從北部反映不同層位巖性底板的反射界面上看，構造走勢相對平緩起伏不大整體南傾，表明北山是由向南傾斜的底板花崗巖、片麻巖、基性—超基性雜巖體及沉積巖組成的。仔細觀察可以發現其中構造走勢發生變化的現象，即表示在賦存基性—超基性雜巖體部位附近的沉積巖層位被斷層隔斷，底板層位的巖層繼續向南延伸，延伸深度可達5千m。

3. 結論

通過聯合反演結果提供了豐富的地下地質構造單元信息，分別劃分出礦區地表下方各層位厚度及其底板界面深度信息，基本查明礦區深部構造分布及埋深情況，并從中找出礦體賦存的有利部位。在此基礎之上，開展在已知的鉆孔中開展井中瞬變電磁法勘探（DHEM）（圖3），結合鉆孔資料輔證聯合反演推斷的準確性。經過數據處理結果顯示在1000m～1500m深度圈定明顯的低阻異常帶，表明存在良導體，經過分析認為異常部位為賦礦部位，布鉆孔1-6驗證，在地下600m～1280m間找到了高品位礦體，實現深部找礦的目標。

通過聯合反演結果提供了豐富的地下地質構造單元信息，分別劃分出礦區地表下方各層位厚度及其底板界面深度信息，基本查明礦區深部構造分布及埋深情況，并從中找出礦體賦存的有利部位。在此基礎之上，開展在已知的鉆孔中開展井中瞬變電磁法勘探（DHEM）（圖3），結合鉆孔資料輔證聯合反演推斷的準確性，并且直接定位礦體埋深深度及埋藏部位，實現尋找礦區深部礦產資源的有效技術組合，對實現礦區深部找礦具有重大意義。

當然，在深部礦產資源的勘察開發利用中，由于控礦構造及生成過程等因素存在各種差異，面對探測深度要求越來越大和精度要求越來越高的新形式，必須加強改善、升級和開發新型的地球物理勘查儀器和設備，加強正、反演理論和深部找礦信息的提取與處理技術的研究，開發對深部找礦具有針對性和實用性的軟件系統[4]。同時深入研究不同的地質目標體，有針對性的選擇和開展大深度、高精度的地球物理勘探方法，并與地質、化探工作手段相結合，加強綜合研究逐步實現最接近實際的解釋推斷效果，才能實現找礦目標。

參考文獻（References）：

[1] 滕吉文.強化開展地殼內部第二深度空間金屬礦產資源地球物理找礦、勘探和開發[J].地質通報.

[2] 翟裕生.鄧 軍， 王建平， 等. 深部找礦研究問題[J].礦床地質.

[3] 裴榮富.翟裕生，張本仁.深部構造作用與成礦[M].北京地質出版社.

[4] 滕吉文.中國地球物理儀器和實驗設備研究與研制的發展與導向[J].地球物理學進展.