綜合物探方法在馬鬃山地區金礦普查中的應用

張 星，劉陳龍，丁志軍，肖 剛

（1.甘肅省有色地質調查院，甘肅 蘭州 730000；2.中陜核工業集團二一一大隊有限公司，陜西 西安 710000）

馬鬃山地區為中國西北地區一處重要的金及多金屬礦集中區，具有良好的找礦前景（呂海濤，2015），以往專家學者對該地區的礦床特征、成礦地質特征、控礦規律及找礦標志等方面進行了全方位的研究（陳晶晶，2016；李元茂，2020；殷偉旭，2020），但是大紅泉地區周邊的地質工作投入較少，特別是針對斷裂構造控制的含金脈型礦床研究。傳統的激電方法在尋找金屬礦床方面發揮了非常重要作用，找到了一大批多金屬礦（李小平，2012；喬禎等，2017；孫仁斌等，2017；蒙凱等，2018）。此次以Au為主的區域化探綜合異常(Hs-15)上布置激電中梯和激電測深剖面，查明了區內平面電性分布特征和深部構造及巖體的傾向，進而通過地表探槽圈定了III-1號金礦體，金礦體長度約230m，寬度0.80m～2.10m，通過鉆探深部發現三層礦體，厚度0.95m～2.12m，品位變化范圍1.06～20.14×10-6。本次以大紅泉地區物探工作獲得的認識，對后續本該地區進一步工作提出了建議，助以后金屬礦的高效勘查。

1 地質簡況

測區周邊地層較為發育，但出露單元較簡單。地層主要為下石炭統白山組中巖段（C1bs2）、新近系苦泉組（N2k）和第四系（Q）(見圖1)。下石炭統白山組地層空間上呈東西向帶狀分布，傾向80°～110°，傾角58°～75°。局部被石炭世巖漿巖分割，形成大小不等形態各異的殘留體狀。巖石類型復雜多樣，主要有安山質凝灰巖（C1bs2atf）、流紋質凝灰巖（C1bs2rtf）、英安質凝灰巖（C1bs2τtf）、安山巖（C1bs2a）、英安巖（C1bs2λ）、流紋斑巖（C1bs2λπ）、火山角礫巖（C1bs2vb）和少量硅質板巖等，新近系苦泉組（N2k）主要分布于測區北部，走向近南北，厚度變化較大，主要巖性為泥巖、砂質泥巖等。地表大部分被第四系坡積物及洪、沖積物覆蓋，只在溝谷地帶及陡坎處零星出露。第四系主要分布于溝谷和地勢低洼地帶。

圖1 地質圖

構造區帶上，測區在雙尖山-躍進山復背斜南翼，受后期構造-巖漿作用的影響，該背斜只零星出露。在區域上僅表現為單斜構造，由石炭系下統火山碎屑巖組成，傾向南西，傾角50°～70°，在單斜構造中層間小褶曲發育。褶皺構造不發育，主要控巖控礦構造以斷裂構造為主，區內成礦主要受斷裂構造嚴格控制，以北東-東向斷裂構造為主，其既是導礦構造又是容礦構造，其派生的次及斷裂構造為主要的容礦構造。其次，北東向、北西向的壓扭性斷層構造裂隙亦是區內的控礦構造。斷裂構造具有繼承性、多期性，成礦亦隨之具有多期次的特點，早期多為構造-蝕變巖性金礦石，晚期則為巖構造裂隙充填的石英脈型金礦石。礦（化）體的展布受控于韌性剪切帶伴生的次級斷裂構造。巖漿巖主要有早石炭世中細粒花崗閃長巖(C1γδ)、晚石炭世中細粒二長花崗巖(C2ηγ)、中二疊世中粒二長花崗巖(P2ηγ)、晚二疊世中粒二長花崗巖(P3ηγ)、輝綠巖脈(βμ)。

2 地球物理特征

本次在開展工作前，對測區周邊采集的160塊標本進行了電性參數測量，并統計了巖礦石標本的幅頻率和電阻率的幾何平均值。標本測量儀器選用繼善高科生產的SQ-3C輕便型激電儀，測量方法采用泥團法，測量結果如下表（表1）。

表1 巖（礦）石標電性參數統計表

根據上表統計結果，工區內出露面積較大的二長花崗巖和花崗閃長巖視幅頻率幾何平均值分別為1.77%和1.9%，視電阻率分別為752.7Ω·m和809.2Ω·m；以巖脈形式出露的輝綠巖視幅頻率均值在1.16%，視電阻率均值397.6Ω·m；含礦石英脈視幅頻率均值為8.22%，視電阻率均值710.7Ω·m。前三者視幅頻率均值都小于2%，說明工區內視幅頻率背景值強度屬中等水平，含礦石英脈在全區最高，40塊標本測量中視幅頻率最大值達31.36%，幾何平均值與其它三種巖性差異顯著，容易引起高極化異常；視電阻率除輝綠巖視電阻率值較小外，其他三種差異不大。綜合物性分析認為，含礦石英脈具有超高極化特征，區內具備開展地球物理工作的前提。

3 激電中梯測量

3.1 儀器設備

工作所采用的儀器設備為北京大地華龍科技有限責任公司生產的DJF-10A型大功率智能發射機和DWJ-3B型數字直流激電接收機以及蘭州地震局生產的固體不極化電極，此外還有發電機、整流電源、導線、電極、通訊設備、測試儀表和檢修工具等輔助設備。每次工作前都對導線進行了漏電檢查，確保施工期間不漏電，同時對供電電極采取了加鹽水和多打電極的辦法降低供電電極接地電阻，盡可能使用小電壓大電流供電。

3.2 剖面布設

激電剖面布設在化探Hs-15綜合異常上，共7條，位置見圖2。每條剖面長度均為360m，方位角345°，點距10m，線距80m。根據方法有效試驗結果確定了采集參數：AB=800m，MN=40m，點距10m，延時100ms,供電周期16s,測量范圍在AB中心2/3處。

3.3 解釋

在激電中梯剖面視極化率和視電阻率曲線圖中，視極化率值普遍較低，視極化率ηs最大值為2.78%，最小值為0.77%，一般值在0.97～1.67%之間；視電阻率ρs最大值為1666.6（Ω·m），最小值為190.9（Ω·m），一般值集中在370～790（Ω·m）之間，視電阻率值普遍較高。由圖2可見，測區大面積被巖體覆蓋，西南角只有少量第四系出露，巖體主要由花崗閃長巖和二長花崗巖組成，巖體局部零星分布著多條斷裂構造和破碎蝕變帶，其中測區內成礦主要受斷裂構造控制，由于構造活動強烈，裂隙發育和含礦礦物不均勻的影響，在視極化率曲線圖中并未表現出較高的激電異常，主要以低緩異常為主，本次以1.6%圈定了2處高極化異常，編號為IP01和IP02，異常分別在DPM04線的1380～1410點和DPM06線的1350～1410點，經踏勘檢查發現兩處異常位置均為花崗閃長巖，周圍無任何干擾，推測兩處異常均由礦化引起。

圖2 測區工作布置圖

圖3 視極化率和視電阻率曲線圖

測區視極化率值普遍較低，剖面圖中低緩異常很難被識別出來，為并進一步研究區內電性特征在平面空間的分布規律以及局部低緩異常的位置、分布范圍等特征，本次使用克里格網格化技術將剖面數據進行網格化，并繪制平面等值線圖（圖4）。在視極化率等值線圖中，等值線主要為帶狀分布，且東西向為主，北東向、北西向為輔，視極化率帶狀異常推測為脈狀金礦化帶引起。后期經地表探槽TCIII1-1、TCIII0-3、TCIII0-1揭露結果顯示，分別在DPM02線1410點、DPM03線1390～1400點間和IP01異常位置發現了金礦體，礦體厚度為0.84m～3.53m，平均厚度約為1.51m，Au品位為1.38～24.85x10-6，平均品位為5.73x10-6。TCIII1-2揭露結果顯示，礦體未向DPM02線西側延伸；東側礦體被斷裂F2截斷，經探槽TCIII2-1和TCIII2-1揭露，礦體未向東側延伸。本次發現的金礦體多受斷裂構造控制，礦體呈北東向延伸展布，含礦巖性主要為石英脈，輝綠玢巖和鉀長花崗巖。礦體圍巖為淺變質的火山巖或鉀長花崗巖。

圖4 視極化率等值線圖

圖5 視電阻率等值線圖

4 激電測深

4.1 儀器設備

使用的儀器設備為繼善高科生產的SQ-3C輕便型雙頻激電儀，該儀器通過同時接收高頻電位差、低頻電位差，自動計算并顯示視幅頻率和高、低頻電位差，可根據所選擇的野外工作裝置自動計算視電阻率，具有抗干擾能力強，受電流變化影響小、觀測速度快等顯著特點，廣泛用于勘查金、銀貴金屬和銅、鉛、鋅等有色金屬礦產資源。除此之外，還配有發電機、整流電源、導線、銅電極等輔助設備。

4.2 測線布設

為探查斷裂構造和金礦體在深部延伸、形態及其變化規律，本實施了一條三極測深測深剖面。激電測深測線與DPM03線重合，長度相同，都為360米，剖面位置見圖2。本次選用單極—偶極測量裝置激電測深方法，供電極距最大500m，最小20m，測量極距MN20m，點距10m，供電點B設測線垂直方向2.6公里外。發送機和接收機經試驗選用2頻點，即高頻4Hz，低頻13/4Hz。測線橫穿大紅泉東Ⅲ-1號金礦化帶（破碎蝕變帶），其中Ⅲ-1礦體位于測線1400號點。

4.3 解釋

圖6 DPM03線地質物探綜合剖面圖

DPM03線三極測深反演斷面圖如下圖6所示，圖中橫軸為點號（也是距離），縱軸為高程，單位為米。視極化率和視電阻率反演斷面圖中等值線主要呈陡立狀，反應了地下深部巖體的分界面和構造的分布情況，同時向小號點傾斜反應了構造和巖體的傾斜方向。在視極化率ηs斷面圖中，在1360點到1410點和1500點到1540點出現高極化異常，極大值分別為5.83%和5.36%，異常深度約在10m和55m，同時該兩處異常在視電阻率斷面圖中表現為低阻特征，異常對應較好，屬于典型的低阻高極化異常，推斷含礦蝕變帶或金礦體引起。在視電阻率斷面圖中，在1290號點到1490號點，深度1660m～1760m，視電阻率呈“M”狀，由于地表出漏的全部是花崗閃長巖，根據地表已發現的破碎蝕變帶事實，推測該異常由破碎蝕變帶引起。

根據槽探已發現的線索和測深資料的推斷結果，為探查III-1號金礦體深部探查礦體延伸情況，在1370點附近設計了鉆孔ZKIII4-1（圖6c），設計孔深92.5m，方位角345°，傾角75°。鉆孔結果顯示，礦體厚度、傾向較為穩定，最大控 制 斜 深80.74m，在 孔 深76.30m～77.66m、77.66m～78.82m、78.82m～80.74m處見三層目標含礦層構造蝕變帶（Ⅲ-1號礦體）及構造破碎帶，破碎蝕變帶呈褐紅色和灰褐色，主要由花崗閃長巖碎塊、二長花崗巖碎塊、石英網脈組成，石英脈兩側黃鐵礦化較為發育。鉆探結果與視極化率和視電阻率中推斷的異常位置在橫向上相近，深度上有較大的差異，原因分析認為是由于淺部破碎帶產生的高極化低阻異常產生的“屏蔽”作用，將整個異常周圍的極化率抬升，深部異常處于梯度帶上。

5 結論

（1）馬鬃山地區多為戈壁荒漠，植被稀少，水系不發育，因此。采用土壤/巖屑測量獲得的綜合異常有較大的研究意義，本次發現的金礦體是以Au為主的Cu、As、Sb、Ag、Hg等元素綜合異常，經過物探剖面，地化剖面、槽探等工作手段揭露了一條金礦體，并查明了金礦體的走向、分布范圍以及構造特征等。

（2）大紅泉地區視極化率異常與背景值差異不明顯，如采用激電剖面的工作方式，將難以取得較好的勘探效果，建議使用面積性工作方式，文中將剖面數據網格化后，利用東西向條帶狀分布的電性特征推斷的礦化帶走向與實際礦體走向相符；物性測定結果顯示，測區內金礦體視電阻率與圍巖差異較小，且都為高祖特征，難以利用取得的視電阻率異常直接推斷其與金礦化帶之間的關系，視電阻率梯度變化和異常特征更多的是對巖性和構造變化的間接反應。

（3）槽探和鉆探結果顯示，礦（化）體的展布受控于韌性剪切帶伴生的次級斷裂構造，且深度延深較穩定。