綜合物探方法在大興多金屬礦勘查中的應用

曲鵬志，潘月棟，楊京勛，劉明輝，金哲洙

吉林省第六地質調查所，吉林 延吉 133001

0 引言

大興位于吉林省延吉市東北部，行政區劃隸屬延吉市依蘭鎮，屬侵蝕構造低山區，溝谷縱橫，地形切割較深，區內基巖出露不佳，只有在切割深的溝谷處及山脊上見少量的出露，其它地段均被植被覆蓋。

在地表獲得的線索比較有限和找礦方向逐步向深部隱伏礦體開展的趨勢下，綜合物探方法具有較好的勘探優勢，能提供有效的勘探線索[1-2]。在國內外，綜合物探方法越來越多地被應用于勘查地下隱伏礦體。文章分別使用不同物探方法對勘查區進行了勘查，工作程度由淺至深，由平面至斷面，獲得了勘查區較豐富的異常信息。

1 地質及地球物理背景

1.1 地質背景

志留系五道溝群分布在勘查區中部，以變質砂巖、粉砂巖為主夾有安山巖、英安質火山巖；東北部見一處大理巖，呈殘留體產出。

中生代時期，我國東部地區地殼運動頻繁而劇烈，表現為多期次、大面積的花崗巖類的侵入及火山活動和各種形式的構造變形，這給鉛鋅礦成礦作用帶來了“機遇”，各種圍巖脈型、矽卡巖型、斑巖型和陸相火山巖型礦床紛紛形成[3]。

區內侵入巖發育，在區域內大面積分布。區內出露的巖漿巖主要有早侏羅世中細粒堿長花崗巖主要分布在東部，呈大面積巖基產出；花崗閃長巖主要分布在西部、北部，呈帶狀產出，展布范圍較廣。

區內的斷裂構造不發育，主要有北東向斷裂、北西向斷裂。斷裂構造具多期次活動的特點。

物探勘查區覆蓋大面積的五道溝巖群變質砂巖、粉砂巖、大理巖，并涵蓋一定范圍的早侏羅世花崗巖及閃長巖。物探測線方位角150°，線距100 m，點距20 m，布設如圖1所示。

圖1 勘查區地質圖及物探測線布設Fig.1 Geological conditions and geophysical survey line layout in the exploration area1.沖洪積物、礫石、亞砂土、亞黏土；2.五道溝巖群:變質砂巖、粉砂巖為主,夾有安山巖、英安質火山巖；3.五道溝巖群:大理巖；4.早侏羅世:中細粒堿長花崗巖；5.早侏羅世:中細粒花崗閃長巖；6.閃長玢巖脈；7.正長斑巖脈；8.二長花崗巖脈；9.石英脈；10.斷層；11.推測斷層；12.磁法測量范圍；13.激電中梯測量范圍；14.激電測深17線

1.2 地球物理背景

各類巖(礦)石磁性測定結果見表1。變質砂巖磁性最強，磁化率平均值5 447×4π×10-6SI；剩余磁化強度平均值2 725×10-3A/m。黃鐵礦化矽卡巖的剩余磁化強度最大，平均值4 160×10-3A/m。

表1 巖(礦)石物性參數常見值一覽表Table 1 Common physical parameters of rocks/ores

大理巖、閃長巖、板巖、閃長玢巖、片麻巖、蝕變巖、花崗巖磁性中等，磁化率平均值介于(900～3 500)×4π×10-6SI區間，剩余磁化強度平均值介于(90～770)×10-3A/m區間。

英安巖、石英脈、閃鋅礦磁性較弱，磁化率平均值處于700×4π×10-6SI以下，剩余磁化強度平均值處于260×10-3A/m以下。

不同類型巖(礦)石存在磁性差異，巖石蝕變、礦化后磁化強度明顯變小。

從各類巖(礦)石電性測定結果看，測區物性極化率平均值處于1.17%～2.65%區間，石英脈極化率最高；變砂巖、大理巖、閃長巖、蝕變巖、花崗巖、黃鐵礦化矽卡巖極化率處于1.80%以上；板巖、閃長玢巖、片麻巖、英安巖、閃鋅礦極化率處于1.80%以下。

測區物性電阻率平均值處于500～6 600 Ω·m區間，閃長玢巖和蝕變巖電阻率最低；變砂巖、大理巖、閃長巖、英安巖、石英脈、黃鐵礦化矽卡巖電阻率處于3 000 Ω·m以上；板巖、片麻巖、花崗巖、閃鋅礦電阻率處于3 000 Ω·m以下。

黃鐵礦是近礦產物，對尋找鉛鋅礦具有重要的指示作用。但電性結果顯示黃鐵礦化矽卡巖、閃鋅礦等金屬硫化物并沒有較高的極化異常，因此不排除多個或多層極化體疊加、極化異常變化幅值較大、分布不均等情況[4-5]。

2 高精度磁測

利用GeoIPAS將磁測數據進行化極后[6]，圈定異常C1，如圖2。異常長軸方向呈北東向展布，控制長度2 700 m左右，其為大范圍的低磁性異常區，邊界線為高低磁值梯度帶，異常南東側梯度較陡，界線清晰。

圖2 ΔT磁異常剖面圖(a)、化極等值線平面圖(b)Fig.2 ΔT magnetic anomaly profile(a)，isogram map of reduction to the pole(b)

異常北西側交替出現相間跳躍式磁場，場區之間分界明顯，ΔT變化范圍一般在-500～600 nT之間；緊鄰C1異常南東側為梯度較陡的正磁場，呈北東向展布，區內ΔT極大值大于2 200 nT；測區南東側為大范圍低磁場，ΔT變化范圍一般在-50～50 nT之間。由物性結果可知，區內變砂巖磁性最高，與其它巖性存在明顯的磁性差異。因此推斷緊鄰C1異常南東側的高磁值區是由變砂巖引起的。

將磁測數據進行上延50 m和垂向一階導處理，如圖3。異常北側化極后磁性0值區特征表現為北東向展布，相間跳躍式交替出現，因此推斷該區線性構造分布較多，線性分區即代表了構造的展布特征；而上延50 m后，可見異常北西側整體呈現低磁異常，正北側仍呈現相間的正負磁值區，因此推斷，正北側地質體或構造下延深度較深，且具有一定規模，為F1構造帶。

圖3 磁異常上延50 m等值線平面圖(a)、垂向一階導等值線平面圖(b)Fig.3 Magnetic anomaly isogram map of upward continuation 50 m(a)、first vertical derivatives(b)

異常南東側，上延50 m后高磁值異常中心融合，顯示變砂巖下延具有一定規模；一階導后東側顯示兩條較明顯的北東向展布的0值區[7]，為F2構造帶。

異常北東側，上延50 m后高低磁值中心均出現融合，分界線仍舊十分明顯，且梯度較陡，據一階導0值線推斷為構造帶F3，呈北西向展布，下延深度較深，在北西方向變砂巖的產出及C1異常的邊界受該構造帶控制。

3 激電中梯

根據磁測結果，布設激電中梯測量范圍，覆蓋異常明顯的磁性梯度帶。根據中梯測量結果，劃分出3處異常區域，編號分別為J1、J2、J3。其中，J1位于磁測異常C1北側，J2、J3位于磁測異常C1區內(圖4)。

圖4 激電中梯視極化率等值線平面圖(a)、視電阻率等值線平面圖(b)Fig.4 IP intermediate gradient isogram map of apparent polarizability(a) ，apparent resistivity(b)

J1為北東向展布的高極化低電阻條帶狀區域，走向50°左右，控制長度940 m左右，短軸長度180 m左右。視極化率極大值大于6.0%，視電阻率梯度較陡，電性接觸特征明顯，極小值小于100 Ω·m，整體位于花崗閃長巖體內。

J2為不規則囊狀的高極化低電阻區域，長軸呈北東向展布，控制長度980 m左右，短軸380 m左右。視極化率極大值大于6.0%，視電阻率極小值小于100 Ω·m，整體位于五道溝巖群內。

J3為北東向展布的高極化低電阻條帶狀區域，走向65°左右，控制長度660 m左右，短軸長度200 m左右。電性梯度較陡，接觸特征明顯，視極化率極大值大于9.0%，極小值小于100 Ω·m，整體位于五道溝巖群內、變砂巖的巖性分界線附近。

4 激電測深

綜合磁測和激電中梯結果，布設激電測深17號線，覆蓋磁測異常范圍C1，并穿過中梯確定的三個異常J1、J2、J3，點距40 m，測量長度1 680 m，最大AB極距為4 000 m。采用的極距參數如表2所示。

表2 激電測深AB和MN節點一覽表Table 2 IP sounding nodes of AB and MN m

使用為思激電測深反演軟件對測量結果進行反演處理，斷面經驗視深度AB/6，結果如圖5a、圖5b所示。將磁法異常和激電中梯異常的平面位置展布于激電測深測量結果的斷面圖上，結合激電測深反演斷面圖的電性特征綜合進行推斷，結果如圖5c所示。

磁法測量異常C1較好地反映了五道溝巖群分別與花崗閃長巖、變質砂巖的巖性分界線(圖5d)，測深結果中，分界線整體北西向傾，傾角62°左右。五道溝巖群整體表現為高極化低電阻特征，似共軛斷層形態，與圍巖的電性接觸特征較明顯。

圖5 17號線磁法中梯剖面圖(a)、激電測深反演極化率斷面圖(b)、反演電阻率斷面圖(c)、綜合推斷斷面圖(d)Fig.5 Magnetic and IP intermediate gradient profile(a)、IP sounding section of inversion polarizability(b)、inversion resistivity(c)、comprehensive inference (d)of Line 17

垂向一階導確定的F1構造帶在激電測深結果圖上總體表現為一個向南東方向傾斜的正斷層，該斷層穿過花崗閃長巖與五道溝巖群，下延深度較深，傾角130°左右。由于斷層的上盤下移，使淺部的花崗閃長巖與五道溝巖群的巖性接觸面出現階梯狀形態，這也是磁法垂向一階導推斷出F1構造帶和激電中梯測量結果在北部推斷出J1、J2兩個異常的主要原因。

激電中梯確定的J3異常在測深結果中表現的異常特征最為明顯，展布于測線1 000～1 200 m區間，視深度80～280 m左右，為不規則囊狀、似葫蘆狀的高極化低電阻區域，反演極化率極大值大于15.0%，反演電阻率極小值小于150 Ω·m。異常位于低磁值、低電阻率的梯度帶上，位于極化率陡增區段，處于五道溝巖群內與變質砂巖的交界帶附近，勘查應基本符合“穩定砂體+構造抬升+氧化還原”的準則[8]，推斷為測深異常JS1。

5 結論

通過磁法測量，可有效劃分巖性接觸界線C1，確定地下構造F1在地表的展布特征。依據磁法圈定的異常范圍，通過激電中梯測量，可獲得淺地表平面電性特征，圈定異常J1、J2、J3，均呈高極化低電阻特征。采用激電測深，獲得了經驗視深度600 m范圍內的地斷面電性特征，并綜合磁法及激電中梯結果較好的推斷了地斷面信息，認為JS1(即中梯異常J3)呈現的低電阻率、高極化率激電異常、磁異常是矽卡巖型礦床的重要找礦標志[9]，建議鉆探對該異常區域進行驗證。綜合應用結果表明，綜合物探方法在尋找與地下隱伏礦床有關的線索中具有較好的效果。