內蒙古維拉斯托礦區隱伏礦體大功率激電綜合找礦勘查

占文鋒 王 強 劉太福

（北京工業職業技術學院建筑與測繪工程學院，北京100042）

維拉斯托銅鋅多金屬礦為巖漿熱液礦床，地表及淺部為氧化礦，氧化帶深度為基巖下13.5 m，深部及隱伏礦為硫化礦[1]。礦區出露地層單一，地表基本為第四系覆蓋，零星出露下元古界錫林郭勒雜巖黑云斜長片麻巖，采用地表勘查手段難以查明深部斷裂構造及礦產資源空間展布情況。前人對維拉斯托礦床地質、成礦構造、成礦流體、礦石特征、成礦年代學等方面進行了卓有成效的研究[2]。然而，覆蓋區深部找礦面臨探測深度大、干擾噪聲強、精度要求高、深部成礦規律認識難等挑戰，往往導致地質信息獲取存在較大困難[3]。因此，在覆蓋區深部隱伏礦體定位預測中，亟需開展具有“透視”能力的綜合地球物理勘查，以期提高隱伏礦床（體）勘查效率[4-7]。本研究結合區域地質資料、磁測資料和鉆孔資料，對激電掃面、剖面和測深數據分別進行解譯和反演，綜合厘定區內深部構造及其與隱伏礦體的關系，進而選定找礦靶區，實現準確定位區內隱伏礦體。

1 區域地質背景與成礦特征

維拉斯托銅鋅多金屬礦床位于興蒙造山帶東緣，主要為古生界褶皺基底，其間鑲嵌前寒武系結晶基底[8]。區內成礦條件優越，礦床與巖漿活動關系密切[9-10]，熱液成礦活動存在多期性，高、中、低溫成礦元素均可見到[11]，與成礦活動密切相關的主要是海西期中酸性巖體和燕山期花崗巖（圖1）[12-13]。礦區除了廣泛分布第四系外，相間出露下元古界錫林郭勒雜巖黑云斜長片麻巖、侏羅系下統中粒花崗巖、石炭系石英閃長巖和二長花崗巖。區內地層走向36°～61°，傾向NW，傾角45°～70°，受后期動力變質作用影響，區內褶曲變形強烈。其中，下元古界錫林郭勒雜巖厚度大于917 m，為礦體的主要賦存層位，是典型的隱伏礦床。

礦區褶皺和斷裂構造發育，斷裂以NE向為主，規模大，形成于華力西期，發展于燕山期，具有多期活動性質，構成了區內的基本構造格架；其次為NW、NNE和EW向斷裂[14-15]，形成時代不一。NW向斷裂屬隱伏張性斷裂，是含礦熱液運移的通道，NEE向斷裂為“S”狀壓扭性斷裂，規模沿走向及傾向變化，是區內的主要控礦構造[16]。各斷裂相互交匯構成了近網格狀的構造格局[17]，控制著區內巖漿巖的分布[18-20]，也控制著礦體賦存[21]。維拉斯托脈狀銅鋅多金屬礦沿斷裂分布于片麻巖中[22-23]，礦體不連續，呈透鏡狀，一般厚度為1～2 m，最寬處厚約10 m，產狀變化較大，總體近EW走向，礦體在NE與NW向產狀變化處（尤其是NW方向上）厚度變大，品位增高[24]。

2 地球物理特征

2.1 磁性特征

本研究前期共采集了6類巖性共174件物性標本，用GSM-19T質子磁力儀在高斯第二位置測定了標本的磁化率和剩余磁化強度，測定結果見表1。由表1可知：輝長巖磁化率及剩余磁化強度較大，其余5類巖性磁化率及剩余磁化強度差異較小，無明顯的磁性變化。

本研究采用GSM-19T質子磁力儀開展地面高精度磁法測量，點距20 m，線距100 m，全部數據核對無誤后繪制了磁場強度等值線圖（圖2）。研究區磁場強度整體趨勢較平緩，T值變化小（56 386～56 430 nT），但測區東西兩側仍顯示兩條高值圈閉，沿NE向展布，且西側較東側完整，局部可見NW向展布的串珠狀圈閉。

2.2 電性特征

?

本研究電性測試巖樣采集于露頭，結合以往實測資料（表2）分析可知：圍巖、侵入巖、構造巖（包括蝕變的）以及氧化礦不會產生激電異常，其視極化率均低于4%；黃鐵礦（化）、鉛鋅礦（化）、閃鋅礦（化）和塊狀含硫化物的礦體是引起異常的主要原因，其視極化率高于4%；具有黃鐵礦化、鉛鋅礦化、閃鋅礦化的圍巖，侵入巖，構造巖具有中—低阻反映，其視電阻率約1 000 Ω·m，未礦化圍巖的視電阻率基本大于1 000 Ω·m（除硅化、綠簾石化、綠泥石化構造巖外），大部分甚至大于2 000 Ω·m（圖3）。因此，當隱伏礦體埋深不太大，且相對埋深具有一定規模時，地表能夠觀測到的激電異常，主要為黃鐵礦化、鉛鋅礦化、閃鋅礦化和塊狀的含硫化物礦體所引起，如要尋找錫礦石，應主要研究中等極化、中阻值異常，而褐鐵礦化花崗巖表現為低視極化率、高視電阻率，與圍巖電性差異不大，區分困難。

根據現有鉆孔揭露的區域地層情況，礦體上部地層由淺至深依次為黑云母斜長巖、中粗粒花崗巖及各類構造巖，礦體直接頂板地層為黑云斜長片麻巖，裂隙處可見星點狀黃鐵礦、黃銅礦化；礦體直接底板地層為硅化、綠簾石化黑云斜長片麻巖，其下為中粗粒閃長巖、花崗巖。礦體與頂底板電性差異大，具備了開展激電探測和資料解譯工作的基本前提。

3 研究區實測激電資料分析

3.1 研究區視電阻率、視極化率平面分析

在現場試驗的基礎上，設置AB=1 500 m、MN=40 m，最大有效觀測段1 000 m，最大旁測距200 m，供電周期32 s，供電時間 8 s，通斷比1∶1，延時 200 ms，子樣寬度40 ms。采用激電中梯裝置，大功率短導線方式測量，極距40 m，點距20 m。4組視極化率采樣寬度分別為40、80、160、320 ms，疊加1次。本研究繪制的視極化率ηs、視電阻率ρs平面圖如圖3所示。

劃分激電異常時首先要確定視極化率的背景值，在劃分激電異常時，大面積低而穩定的ηs值可作為正常背景值，其基本取決于離子導電巖層的極化率。異常強度劃分標準取決于背景值大小和穩定性、ηs值觀測精度以及異常的置信度。結合上述研究區巖（礦）樣電性參數分析，并借鑒礦區以往激電工作經驗，本研究確定區內視極化率異常下限為4%～5%。

?

研究區視極化率、視電阻率呈點狀或串珠狀分布，顯示出兩條SN向高極化率、高電阻率條帶，整體呈NNE走向，局部NNW走向，平面上呈“S”形展布，具有壓扭性特征，近于平行排列，構成了區內的基本格局。其間可見明顯的NE向、NW向展布的高值條帶相互交織，構成了近網格狀構造格局，網格節點位置為視極化率、視電阻率高值點，推斷為礦體富集的主要區位。

根據上述分析，研究區異常可劃分為東、西兩個條帶，其沿南北方向可進一步劃分為4個異常區。其中，1號異常南北長約600 m，東西寬約400 m，視極化率為5%～8%，峰值可達10%，視電阻率為750～1 500 Ω·m，表現為高極化、中高阻特征；2號異常南北延伸長約700 m，東西寬約600 m，視極化率一般為5%～7%，峰值可達8%，視電阻率為750～1 250 Ω·m，表現為高極化、中高阻特征；3號異常、4號異常位于研究區東側，北側3號異常較寬，南側4號異常較窄，形態均較規則，視極化率一般為4%～6%，3號異常的視極化率高于4號異常，表現為中高阻特征。4處異常地表均有第四系覆蓋，出露有下元古界錫林郭勒雜巖黑云斜長片麻巖，地表部分可見礦化蝕變帶，是成礦的有利部位，綜合推斷該類異常是多金屬硫化物礦致異常，與黃鐵礦伴生或共生。

3.2 研究區視極化率、視電阻率剖面分析

根據研究區激電掃面及地表發現的礦化蝕變情況，布設了L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10共 10 條剖面測線。其中，L8、L9、L103 條測線相互平行，方位120°，位于1號異常與4號異常之間，地表可見明顯的礦化蝕變帶。根據3條剖面所在位置（圖3）及各剖面的視極化率、視電阻率曲線（圖4）可知，西側總體表現為高極化、中—低電阻率特性，東側總體表現為中等極化、中電阻率特性，局部表現為高極化；L10線測深剖面圖反映出中等極化、中等電阻率特征，局部出現的相對高視極化率峰值位于測線平距1 800 m處，反映地質體中心在地面的投影點處于測線平距1 800 m位置。

L1、L2、L3、L44條剖面方位為90°，剖面位置出露二長花崗巖及黑云斜長片麻巖，激電工作確定極化體的頂板埋深約 350 m。L5、L6、L73條剖面方位為80°，激電工作顯示整條剖面曲線視極化率值都較高，視電阻率西側有高阻值顯示，東側為中等阻值，總體表現為高極化、中高阻特性。

3.3 L10線視電阻率、視極化率剖面分析

在上述分析的基礎上，在L10線1 700～1 900點段內采用對稱四極不等比測深裝置布置了6個測深點，點距40 m，即1 700、1 740、1 780、1 820、1 860、1 900點，布極方向沿測線方向。其中，MN/2為1、5、20 m，AB/2最大為1 000 m，最小為3 m，點距不等，其余測量參數與中梯裝置一致。

L10線實測視極化率、視電阻率等值線擬斷面如圖5所示。分析該圖可知：縱向上由淺到深，視極化率、視電阻率由低到高，淺部表現為低視極化率、低視電阻率特征，隨著深度的增加，視極化率、視電阻率逐漸增大，兩者的變化規律具有一致性。總體上，視極化率極值位于測線平距1 760～1 780 m、深度（AB/2）700～800 m的范圍內，視電阻率極值位于測線平距1 780～1 800 m、深度（AB/2）800～1 000 m的范圍內。

3.4 電測深曲線特征

根據L10測線6個測深點數據，繪制了各點的視電阻率電測深曲線和視極化率測深曲線，其中1 700號、1 860號點的測深曲線如圖6所示。

通過綜合分析各點的測深曲線及電性剖面可知：測線平距1 700～1 900 m區段內視極化率低于4%，視電阻率為100～1 500 Ω·m，屬于中—低水平。AB/2＜100 m范圍內，視極化率低于1.5%，視電阻率低于500 Ω·m。視極化率大于2%所對應的深度（AB/2）超過200 m，最深（AB/2=1 000 m）處視極化率為3%～4%，視電阻率約1 500 Ω·m。東西兩側測深曲線略有不同，西側整體表現為A型，東側表現為KH型，顯示多層地電結構特征，結合區域鉆孔資料，構建了區域地層地電模型（圖7），以進行后續反演計算。

4 視電阻率、視極化率反演分析

為獲得更加真實的地下電性空間結構特征，對L10線的電測深數據分別進行了一維和二維數據反演，并繪制了反演視極化率、視電阻率等值線剖面圖。

4.1 一維反演分析

一維反演假設研究區為水平層狀結構，反演結果依賴初始模型。各測深點單獨反演后，通過Surfer軟件插值后繪制的等值線剖面圖（圖8），與實測視極化率、視電阻率擬斷面圖（圖5）具有相似性，表現為極化率、電阻率層狀分布，且具有隨深度增加而逐漸增大的特征。本研究反演分析采用迭代算法，抑制了體積效應，使反演的異常范圍更加清晰明確。根據對圖8的分析，L10測線視極化率、視電阻率中心點位于測線平距1 780 m處，深度約80 m。

4.2 二維反演分析

本研究二維反演采用有限元法，測點各單元之間通過線函數建立聯系，通過建立泛函數方程求解極值，將求解結果繪制成圖（圖9）。因此，二維反演結果與實測結果、一維反演結果均有差別，異常區范圍更加突出。根據二維反演極化率、電阻率剖面圖分析，極化率中心點位于測線平距1 720、1 760、1 780 m處，最大埋深超過90 m，該兩處電阻率約1 000 Ω·m，與前述分析結果基本相同。

經過對比發現，極化率極大值實測深度（AB/2）為700～800 m，若按照AB/8～AB/6換算，其實際埋深為175～267 m，與鉆孔ZK0003揭露情況基本吻合。而一維反演極值深度約80 m，二維反演深度約90 m，深度偏淺。究其原因可能是礦體上部高阻地層的屏蔽作用；反演軟件默認的最大反演深度一般為AB/8～AB/6，雖然結合鉆孔資料多次調整層厚度，但效果不明顯。

雖然三者深度不同，但異常體在平面上所處位置基本吻合，為測線平距1 760～1 780 m，這對于選定找礦靶區及指導鉆孔布設具有重要意義，但見礦的準確深度需結合地質資料、鉆孔資料、實測電測深資料和一維、二維反演結果進行綜合厘定。

5 成礦有利區位分析

通過分析研究區地面高精度磁異常、視極化率及視電阻率異常的范圍和形態，并對找礦潛力較大的礦化蝕變帶或找礦潛力較大的物探異常區進行激電剖面、激電測深工作，共圈定了4個異常靶區（圖10）。本研究靶區鉆孔布設時考慮了以下幾個方面因素：①根據研究區地質特征分析，區內重復、相間分布有下元古界錫林郭勒雜巖群、石炭系地層、下侏羅統地層，根據地層間的新老關系及分布特征可以判斷，研究區為一復式褶皺，軸向NE向，褶皺向斜核部殘留有石炭系或下侏羅統地層，背斜軸部遭受剝蝕出露下元古界錫林郭勒雜巖群，由于礦體主要賦存于雜巖群內，且考慮到礦體賦存深度，將鉆孔布設于褶皺構造的背斜軸部雜巖群內，兩鉆孔連線方位為NW向，基本垂直于褶皺軸向；②考慮到1號、2號靶區內的4處明顯的蝕變帶，鉆孔布設位置靠近蝕變帶或蝕變帶延伸方向上；③布設在電阻率約1 000 Ω·m、視極化率約4%的疊加范圍內，并結合各測線視極化率、視電阻率特征點所在地面的投影點及附近位置布設鉆孔；④盡量布設在已有的激電測線上，以便于后期勘查剖面驗證。

根據上述鉆孔布設要點，在區內施工了兩處鉆孔ZK0002、ZK0003（圖11），ZK0002鉆孔位于1號靶區內，于225.24 m深處見到0.1 m厚鉛鋅礦化體，礦體與上部3.1 m厚構造破碎帶直接接觸，底板為6 m厚含黃鐵礦化黑云斜長片麻巖，推斷此處異常并非由礦化體引起，而是由礦體頂板破碎帶與底板黑云斜長片麻巖之間存在的物性差異引起的。ZK0003鉆孔位于4號靶區內，于158.9 m深處始見鉛鋅礦體，礦體厚度為2.9 m，與上部黑云斜長片麻巖直接接觸；于163.94 m深處見第二層鉛鋅礦體，礦體厚度為6.1 m，與分析結果較為吻合，對各靶區下一步鉆孔布設具有重要的指導意義。

6 結論

（1）內蒙古維拉斯托礦區圍巖、侵入巖、構造巖（包括蝕變的）以及氧化礦不會產生激電異常，其視極化率均低于4%，視電阻率基本大于1 000 Ω·m（除了硅化、綠簾石化、綠泥石化構造巖外），甚至大于2 000 Ω·m；黃鐵礦（化）、鉛鋅礦（化）、閃鋅礦（化）和塊狀的含硫化物的礦體是引起異常的主要原因，其視極化率高于4%，其視電阻率約1 000 Ω·m，呈高極化、中—低阻反映，可作為研究區激電異常劃分的依據。

（2）研究區視極化率、視電阻率呈點狀或串珠狀分布，顯示出兩條南北向高極化率、高電阻率條帶，整體呈NNE走向，局部NNW走向，平面上呈“S”形展布，顯示壓扭性特征，近平行排列，構成了區內的基本格局。其間可見明顯的NE向、NW向展布的高值條帶，相互交織，構成了近網格狀構造格局，網格節點位置為視極化率、視電阻率高值點，推斷為礦體富集的主要區位。基于以上特征，測區異常可劃分東西兩個條帶，沿南北方向可進一步劃分為4個異常區。

（3）通過詳細分析研究區地質資料、鉆孔資料、地面高精度磁異常、視極化率及視電阻率異常的范圍、形態，共圈定了4個異常靶區。通過布設鉆孔驗證，見礦效果較好，對于各靶區后續鉆孔布設具有重要的指導意義。