綜合物探在新疆恰勒什海地區(qū)的應(yīng)用

胡尊平，李延清，薛曉峰，陳實

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 地質(zhì)概況

圖1 工作區(qū)1∶5萬地質(zhì)概況Fig.1 1:50000 generalgeology of study area

工作區(qū)位于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦-準噶爾板塊結(jié)合部位，主體位于哈薩克斯坦-準噶爾板塊，準噶爾盆地北西緣。出露地層有泥盆系、石炭系、二疊系、古-新近系和第四系（圖1）。工作區(qū)侵入體大小不一，多呈巖株、巖枝、巖脈狀，按巖性分類，以中酸性巖為主，基性-超基性巖較少。變質(zhì)巖不發(fā)育，變質(zhì)地質(zhì)體主要為中泥盆統(tǒng)北塔山組、上石炭統(tǒng)恰其海組、下二疊統(tǒng)卡拉崗組等。變質(zhì)作用類型以區(qū)域變質(zhì)作用為主，次為動力變質(zhì)作用、接觸變質(zhì)作用，局部有氣液變質(zhì)作用。

2 綜合物探工作及成果

2.1 3種物探方法的選用

據(jù)本區(qū)地質(zhì)、地球物理特征，進行高精度磁法掃面，利用直流激電中梯和激電測深方法重點驗證。高精度磁測具輕便、快捷、高效等優(yōu)點，適合大區(qū)域面積測量，可配合地質(zhì)工作進行地層界線劃分、巖性段區(qū)分、構(gòu)造蝕變帶識別、巖體圈定等，還可配合重力、電法資料的分析解釋用于間接找礦[1]。直流激電中梯方法是一種快速評價成礦靶區(qū)是否存在有利礦化體的有效手段，主要是結(jié)合工作區(qū)成礦地質(zhì)背景，圈定對成礦有利異常，觀測參數(shù)為視電阻率(ρs)和視極化率(ηs)[2]。對可能的含礦構(gòu)造系統(tǒng)進行激電測深方法，該方法采用對稱四級裝置，為MN/AB=1/10的等比裝置，最大AB距為2 000 m，測量深度400 m。主要目的是探查控礦構(gòu)造內(nèi)金屬硫化物激電響應(yīng)，查明目標異常體的空間分布情況。本次電法使用儀器為一套WDFZ-5測量系統(tǒng)，采用5kW發(fā)電機經(jīng)整流為直流電進行供電，可滿足工作要求。

2.2 地球物理特征

表1 巖（礦）石磁性參數(shù)統(tǒng)計表Table 1 Magnetism parameter statistics table of rocks

表2 巖（礦）石電性參數(shù)統(tǒng)計表Table 2 Electrical parameter statistics table of rocks

調(diào)查區(qū)巖石出露較少，多為第四系覆蓋，本次共測得標本612塊(表1，表2)，其中，磁性測定采用PMG-2型質(zhì)子磁力儀，測定方位選用高斯第二位置。結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)黑云母花崗巖、二長花崗巖和褐鐵礦化硅質(zhì)巖為強磁性礦物，磁化率最高達3 373×4π×10-6·SI（κ），剩余磁化強度最大達4 382×10-3A/m，屬強磁性體,若有一定規(guī)模,地面會引起強度較大磁異常。其余巖石基本以弱磁性為主。本區(qū)主要控礦巖性體為砂巖和變質(zhì)砂巖，呈弱磁特征，故磁測工作主要以了解區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)體的磁性特征、斷裂構(gòu)造和巖性分界等為目的。

表2顯示，區(qū)內(nèi)砂巖和變質(zhì)砂巖呈低阻、高極化特征，視極化率最大值為22.5%，視電阻率最小值為185～365 Ω·m；細晶花崗巖、褐鐵礦化砂巖、黑云母花崗巖等巖石呈中低阻和中等極化特征，視極化率最大值為6%～10%，視電阻率最小值145～910 Ω·m；其余巖石呈中高阻、低極化特征，視極化率最大值一般小于4%，視電阻率最小值464～3 120 Ω·m。由物性資料可知，控礦巖性體與圍巖有較大物性差異，對開展物探工作提供了有利物性基礎(chǔ)。目標礦體應(yīng)為一套低磁，磁化率0～100 nT、中低阻，視電阻率變化范圍400～1 000 Ω·m、高極化（視極化率一般高于5%）的地質(zhì)體。

2.3 地面高精度磁測

本次地面高精度磁測工作部署為20°方向,垂直于地質(zhì)構(gòu)造走向,以500 m線距,100 m點距布設(shè)105條總長1 530 km測線,共計17 011個測點，面積約695 km2[3]。

圖2 磁異常等值線平面圖Fig.2 Contour line plan of magnetic anomaly

縱觀全區(qū)磁異常等值線平面圖(圖2),通過對磁異常分布特征和地質(zhì)資料綜合分析，在工作區(qū)圈出5個磁異常靶區(qū),自西向東分別為I、II、III、IV和V異常區(qū)，圈定局部磁異常23個，分別為DC1、DC2、……、DC23，推斷斷裂構(gòu)造8條，編號為FW1、FW2……FW8。結(jié)合磁異常等值線平面圖、地質(zhì)資料和遙感影像圖分析,做出以下初步解釋：工作區(qū)磁異常總體呈NW向帶狀展布，與工作區(qū)區(qū)域構(gòu)造線相同，主體磁力異常特征明顯，分別對應(yīng)工作區(qū)中出露面積大的地層單元、侵入巖體或覆蓋區(qū)。分區(qū)界線的劃分主要根據(jù)正負磁異常分界線結(jié)合區(qū)域地質(zhì)圖中地層界線大致劃分。Ⅰ區(qū)位于工作區(qū)南西部，屬弱磁場特征，磁異常梯度由SW向NE展布，SW側(cè)為負磁異常。該區(qū)出露二疊系卡拉崗組，為弱磁性地層，地面勘查中發(fā)現(xiàn)有孔雀石化線索，為控礦有利部位；II區(qū)位于工作區(qū)南西部，屬較強正磁場，北側(cè)伴生負磁異常，磁異常平面形態(tài)為嵌套式環(huán)狀，環(huán)狀異常中心呈平穩(wěn)異常特征，四周推斷有斷裂構(gòu)造。由于此區(qū)多為第四系覆蓋，只在南部出露少許中粗粒黑云母花崗巖，巖性磁化率最高值達2 078×4π×10-6·SI（κ），推斷該區(qū)磁異常為后期侵入巖體引起，外側(cè)局部磁力高是中酸性火山巖所致，低背景場為周圍無磁性地層的反映；III區(qū)位于工作區(qū)中南部，異常平面形態(tài)為半圓狀，向南延出圖幅外，未圈閉。屬北負南正伴生的磁場特征，異常中心呈平穩(wěn)異常特征。異常區(qū)南部正磁異常多為第四系覆蓋，只在北部和南部局部高值異常區(qū)出露有中粗粒黑云母花崗巖及二長花崗巖，此兩種巖性普遍磁化率值較高，最高達3 373×4π×10-6·SI（κ）。踏勘中未發(fā)現(xiàn)有中基性或超基性巖體存在，故推斷該區(qū)正磁異常為含磁性中酸性花崗巖體引起。異常北部為半圓弧狀的負磁異常區(qū)，與南部正磁異常呈鋸齒狀接觸，位置與出露的石炭系恰其海組吻合，該區(qū)域內(nèi)出露地層為一套正常沉積巖，屬弱無磁性地質(zhì)體，巖性主要為淺變質(zhì)粉砂巖、砂巖、細砂巖互層為主。Ⅳ區(qū)位于工作區(qū)中部，以0～-100nT負磁場為主，屬負磁場特征，異常區(qū)呈NW向條帶狀展布。該區(qū)大部分覆蓋為第四系，難見露頭，推測與恰其海組弱無磁性地層有關(guān)。V區(qū)位于工作區(qū)北東角，走向為NW向，向北向東未閉合，屬低緩平靜的正磁場特征，以正異常為主，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征推斷為泥盆紀北塔山組引起。此區(qū)發(fā)現(xiàn)的礦化線索有鉛銀礦化、錳礦化、褐鐵礦化、孔雀石化、黃鐵礦化等，礦化蝕變強烈，主要集中在有基巖出露的DC17號磁異常處，為控礦有利部位。

結(jié)合地質(zhì)資料和磁測成果可看出，磁異常分布特征反映區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)體磁性特征、斷裂構(gòu)造和巖性分界等信息，磁異常形態(tài)分布與整個工作區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相吻合，印證了磁法工作的有效性。

2.4 大功率激電中梯

大功率激電中梯工作儀器為重慶奔騰公司生產(chǎn)的WDFZ-5型大功率激電儀，使用裝置類型為中間梯度。選擇在地表礦化較好及構(gòu)造斷裂帶位置進行若干條大功率激電剖面測量，據(jù)該礦區(qū)巖礦石電性特征，低阻、高極化、弱磁異常是下一步工作重點部位。

I區(qū)的DC1異常因控礦地層磁性特征明顯，地表礦化較好，發(fā)現(xiàn)多處孔雀石化，故布設(shè)6條激電剖面，測線方位角15°。剖面結(jié)果顯示（圖3），視極化率ηs背景值約2%，變化范圍0.2%～8.6%，平均值3.8%；視電阻率ρs背景值約70 Ω·m，變化范圍28～286 Ω·m，平均值73 Ω·m；磁異常△T背景值約0 nT，變化范圍-51～92 nT，平均值28.3 nT。整條剖面物探特征明顯，對應(yīng)巖性主要為二疊系卡拉崗組。視極化率最大值8.6%，對應(yīng)凝灰質(zhì)砂巖，次為視極化率6.8%對應(yīng)中厚層砂礫巖。推斷激電異常主要由地下低阻、高極化的含硫化物礦體引起。

圖3 DC1異常402線綜合物探剖面圖Fig.3 Complex geophysical prospecting of 402 line,DC1 abnormity

V區(qū)DC17異常布設(shè)6條激電剖面，測線方位角23.5°。剖面結(jié)果顯示（圖4），視極化率ηs背景值約6%，變化范圍1.5%～14.3%，平均值9.2%；視電阻率ρs背景值約150 Ω·m，變化范圍33～1 028 Ω·m，平均值312 Ω·m；磁異常△T背景值約0nT，變化范圍-15～175 nT，平均值41.8 nT。對應(yīng)巖性主要為變質(zhì)砂巖、粉砂巖，從視極化率異常曲線上看，視極化率異常變化明顯，由南至北逐漸升高，到第四系時視極化率降低為背景場。激電剖面呈低阻、高極化、低磁特征，物探特征較明顯。視極化率值最大14.3%，對應(yīng)含礦凝灰質(zhì)粉砂巖，與出露礦化蝕變破碎帶位置吻合。地表見含鉛銀礦化石英脈。視電阻率值變化較明顯，出現(xiàn)在巖性分界面處。認為該剖面中低阻、高極化、低磁異常帶即為致礦異常，具較好找礦前景。

2.5 大功率激電測深

為了解工作區(qū)低阻高極化弱磁異常體在地下空間分布狀態(tài)，確定埋藏深度,結(jié)合地質(zhì)和激電剖面成果資料，分別在DC1和DC17異常區(qū)布設(shè)20個和10個激電測深點，點距50 m，測量裝置選用對稱四極測深裝置。

從DC1異常402線測深成果圖中看出（圖5），自156至196號點之間，深度200 m左右，有一低阻高極化異常體存在，視極化率在4%以上，最大值7%，推斷上頂埋深為130 m，視電阻率小于60 Ω·m，推斷下底界面達350 m，異常體寬約400 m，地表對應(yīng)為粉砂巖、砂巖，見孔雀石化，推測為含硫化物礦體引起。216至241號點之間存在一向下延伸較大的低阻高極化地質(zhì)體，極化率在4%以上，最大值6%，視電阻率小于65 Ω·m，上頂埋深30 m，下底埋深400 m，寬約250 m，向下仍具延伸，地表為巖性體與地層構(gòu)造接觸部位，部分為第四系所覆蓋，未見礦化。推斷為成礦有利位置。

圖4 DC17異常1502線綜合物探剖面圖Fig.4 Complex geophysical prospecting of 1502 line,DC17 abnormity

圖5 DC1異常402線激電測深斷面圖Fig.5 Electrical sounding of induced polarization cross section of 402 line,DC1 abnormity

從DC17異常的1502線測深成果圖中可看出（圖6），深度150 m左右，有一低阻高極化異常體，視極化率在8%以上，最大值11%，推斷上頂埋深50 m，視電阻率小于500 Ω·m，異常體向下延出測量范圍，沿測線方向?qū)捈s400 m，結(jié)合地質(zhì)資料和磁異常劃分的斷裂構(gòu)造，推測該異常為構(gòu)造帶內(nèi)礦體引起。20號點處見鉛銀礦化、孔雀石化，整條剖面地表見有黃鐵礦化。

圖6 DC17異常1502線激電測深斷面圖Fig.6 Electrical sounding of induced polarization cross section of 1502 line,DC17 abnormity

圖7 DC1異常402線探槽銅礦化Fig.7 Copper mineralization of coastean in 402 line,DC1 abnormity

2.6 工程驗證

據(jù)地面高精度磁測、大功率激電中梯和激電測深等方法對工作區(qū)內(nèi)礦化系統(tǒng)的綜合探測,結(jié)合地質(zhì)資料、遙感影像和實地勘察驗證[4]，在402線和1502線布設(shè)了多條槽探工程，主要布設(shè)在低阻高極化弱磁異常段。402線物探驗證結(jié)果（圖7）,地表揭露后見兩條銅礦化蝕變帶，寬約150～200 m，長約3.8 km，銅礦化體寬約10～70 cm，主要賦存于下二疊卡拉崗組凝灰質(zhì)砂巖、砂礫巖中，礦化斷續(xù)出現(xiàn)，礦化單一，為孔雀石化。孔雀石多呈薄膜狀產(chǎn)出，浸染狀次之，局部見有輝銅礦，品位0.1%～0.37%。1502線物探驗證結(jié)果揭露（圖8），新發(fā)現(xiàn)1條鉛銀礦（化）體，寬約0.3 m，長約120 m，礦化體產(chǎn)于二疊紀花崗巖外接觸帶，含礦巖石為石英脈，礦體呈陡傾斜順層或切層產(chǎn)出，礦體走向約150°，產(chǎn)狀近于直立，主要礦化有毒砂、方鉛礦，化學(xué)樣Pb含量0.34%，Ag含量13.3×10-6，Au含量0.08×10-6，As含量191 677×10-6。圍巖As含量659×10-6～3 141×10-6。

3 結(jié)論

（1）圍巖與巖體物性差異是綜合物

探方法開展的基礎(chǔ)。高極化、中低阻、弱磁（或磁異常梯度帶）是本區(qū)找礦首選部位，應(yīng)重點研究，加強地質(zhì)勘探。

圖8 DC17異常1502線探槽鉛銀礦化Fig.8 Pb-Zn mineralization of coastean in 1502 line,DC17 abnormity

（2）高精度磁測工作在了解區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)體磁性特征、斷裂構(gòu)造、巖性分界及對半隱伏、隱伏巖體范圍進行了圈定，具良好的效果。

（3）激電中梯測量對圈定成礦有利地段具良好效果。激電測深方法主要用于了解目標礦體地下空間分布位置、特征及埋藏深度。

（4）高精度磁測和激電中梯及激電測深的勘查方法組合，在尋找隱伏金屬硫化物礦床方面具獨特優(yōu)勢，其特點是經(jīng)濟、簡便、快捷，及測量參數(shù)多，可有效降低物探解譯的多解性。