膠西北焦家—倉上地區深部地球物理探測綜合應用

王玉　尹召凱　王君偉

摘要：近幾年，為配合深部找礦工作，在膠東地區開展了大量的物探工作，取得了明顯的探測效果。焦家—倉上地區雖開展過大量鉆探工作，并對地殼深部進行揭露，但覆蓋面小，無法全面掌握地質信息。在前人成果的基礎上，進一步開展了高精度重力剖面、高精度磁法剖面、MT重磁電聯合反演、CSAMT、二維地震等綜合物探工作，通過對所得結果互相驗證并結合鉆探揭露，較全面地提取了焦家—倉上地區深部地質、構造等信息，構建了三維地質模型，確定了深部找礦靶區，為下一步深部找礦工作提供了方向及可靠依據。

關鍵詞：深部找礦；靶區；綜合物探；膠西北；重磁電聯合反演；三維地質模型

中圖分類號：TD15 P618.51文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2023）07-0055-06doi：10.11792/hj20230708

引 言

膠西北作為膠東地區主要的金礦床產地，開展過大量的物探研究工作且方法多樣。其中，可控源音頻大地電磁測量（CSAMT）、大地電磁測量（MT）、頻譜激電測量（SIP）3種方法配合高精度重磁開展的工作較多。從以往工作解釋結果及后續驗證情況來看，CSAMT具有抗干擾能力較強、經濟高效特點，雖然橫向分辨能力較好，但縱向分辨能力較差。焦家—倉上地區地勢平坦，巖體主要組成為早前寒武紀變質巖系和玲瓏花崗巖，多屬于中高阻覆蓋，數據處理若舍棄場源影響的低頻段，反演深度可達2 km，但在焦家—倉上地區西側及北側臨近海域，受海水倒灌影響，會產生一定低阻屏蔽作用。整體來看，該方法對沿測線方向的電阻率變化比較敏感，對淺部分辨率高，向深部分辨率逐漸降低，適合識別淺部成礦結構面，對追索已知構造沿走向延伸及探索淺層覆蓋下構造淺部特征具有較好效果，工作中常配合高精度重磁進行聯合反演；MT技術具有勘查深度大、橫向分辨能力較強、施工靈活、不受高阻屏蔽影響等特點，多適合推斷解釋成礦結構面及其深部變化特征，也可以輔助研究電性結構。以往試驗應用效果顯示，該方法在焦家—倉上地區5 km深度以淺探測方面具有較好的應用效果，尤其是焦家—倉上地區南部，三山島—倉上斷裂、萊（州）龍（口）斷裂上下盤巖性不同，且電性差異明顯，該方法可在一定程度上解釋這2條斷裂深部結構特征，該結果可為深部找礦工作提供支撐。

1 地質背景

膠東地區位于華北克拉通東南部，其南部和東部是中國中央造山帶被郯廬斷裂左行切割后向北錯移的部分——蘇魯超高壓變質帶，其西部被郯廬斷裂截切與華北克拉通的魯西地塊鄰接，其北部與遼吉地塊隔海相望。膠東半島結晶基底為前寒武紀變質巖系，受華北克拉通破壞影響，膠東地區于中生代發生了強烈的構造巖漿活動，廣泛發育各種侵入巖、火山巖、斷陷盆地、斷裂及金礦床。根據前寒武紀基底和中生代地質構造特征，膠東地區被劃分為膠北隆起、威海隆起和膠萊盆地3個大地構造單元（見圖1）［1-2］。

自西向東，膠東地區可劃分為7個成礦帶。其中，萊州西部、招遠—平度、牟平—乳山、膠萊盆地東北緣等4個成礦帶以金成礦作用為主，為膠東地區金礦的集中分布區［3］。金礦床的分布受區域性近東西向基底構造和北東向、北北東向構造帶的復合控制，同時受到前寒武紀地層的影響［4］。膠東地區西北部三山島斷裂、焦家斷裂、招平斷裂等控制著絕大部分超大型、大型金礦床的產出［5］。

2 研究區地球物理特征

研究區巖（礦）石電性參數統計結果見表1。由表1可知，巖石的電阻率較原巖在破碎蝕變后顯著降低，反映在電阻率曲線上呈現為清晰的低阻響應；當巖石在破碎帶中的硅化程度較高時，在巖石的電阻率曲線上會表現出低阻帶中的局部高阻。在富水條件下呈現低阻反映的蝕變花崗巖，在巖體內部可對斷裂進行有效分割。巖體與膠東巖群地層接觸帶的電場表現為電阻率的高、低突變（巖體高，膠東巖群低），形成變異型梯度帶［6］。

花崗巖和花崗閃長巖的極化率低且穩定，極化率一般低于6 %；變質巖則更高，極化率普遍低于4 %。但是，巖體經礦化蝕變后，極化率明顯增加，通常超過7 %，且具有強烈蝕變礦化的富礦則更高，極化率達到20 %以上，是正常巖石極化率的4～5倍［7］。

3 綜合地球物理應用

3.1 重力特征

研究區重力場具體表現為沿海北東向布格重力高，寺口—村里集、平里店—寺口布格重力具有低異常特征（見圖2-a））。研究區重力場特征反映了構造格架以北東向展布為主的地質特征，變質巖系與侵入巖體的展布規律及分布范圍受區域北東向構造控制［8］。研究區重力梯級帶規模大，并以北東向為主，反映了構造方向以北北東向—北東向為主，且斷裂兩側巖性具有明顯的密度差異。研究區金礦床（點）處重力異常總體表現為重力梯級帶。

3.2 磁場特征

研究區磁場總體表現為波動雜亂的低緩負磁場背景中的串珠狀線性升高磁異常帶（見圖2-b）），其巖性主要為變輝長巖、英云閃長質片麻巖等，在各種巖性中所含的鐵磁性礦物和結構差異很大，從而導致磁性極不均勻，如變輝長巖、英云閃長質片麻巖［9-12］。

黃山館—下丁家一帶的雜亂串珠狀磁力高異常，磁場強度峰值分別為250 nT、50 nT、370 nT，反映變質巖內的不同巖性。弱磁性玲瓏巖體、郭家嶺花崗巖體在研究區內分布范圍廣，會引起平緩的低磁異常。寺口—村里集布格重力低異常、平里店—寺口布格重力低異常對應平緩磁力低背景場中的數條北東向長條狀、串珠狀磁力高異常，磁場強度峰值分別為50 nT、170 nT、8 nT［13-17］。

3.3 重磁電聯合反演

本次在研究區開展了可控源音頻大地電磁測深（CSAMT），布置了2條剖面L483、L467。此外，在研究區進行了MT、重磁綜合物探剖面（Y2剖面）測量及二維地震（見圖3），旨在了解斷裂深部產狀及地質體結構特征，重、磁、電綜合剖面與地震剖面測線角度較為一致，可對比分析。

4 斷裂解釋

1）根據CSAMT反演綜合推斷圖（見圖4）及二維地震剖面（見圖5），DZF3斷裂反射波地表未控制，反射波呈兩正一負特征，同相軸較連續，能量較強，地震反射波組特征明顯，易于對比解釋。DZF3斷裂在走向上與三山島斷裂平行，位于三山島斷裂東約200 m，走向為北東向，傾向南東，斷裂空間賦存特征與三山島斷裂相似；斷裂縱向延伸超過2 800 m。

2）2條CSAMT剖面均位于焦家—倉上斷裂（CSAMT中編號F1）南部。焦家—倉上斷裂淺部及深部由鉆孔483ZK602、483ZK603、483ZK1、459ZK601、458ZK1控制，鉆孔位于該斷裂走向拐彎的南部，從所做剖面結果看，這2條剖面具有較高的一致性，推斷焦家—倉上斷裂都在2 800號點變緩，上盤老地層總體較厚，符合已知成礦規律，列為找礦靶區（見圖6）。

3）斷裂可根據大地電磁測深電阻率反演等值線圖中等值線密集的垂向高低阻過渡帶，結合重磁異常曲線的相對低值區及過渡帶推斷出，在Y2推斷地質剖面圖上推斷了5條斷裂（見圖6-c））。

Y2F1斷裂傾向北西，傾角較陡，基本產于早前寒武紀變質巖系和中生代玲瓏花崗巖的接觸帶內，并有向深部延伸的趨勢。該斷裂傾角有上陡下緩趨勢，呈現鏟式構造特征，局部呈舒緩波狀展布。結合已有鉆孔資料，可斷定該斷裂為三山島—倉上斷裂。大地電磁測深電阻率反演等值線圖顯示，Y2F2斷裂為垂向凹陷，傾角較陡，大于60°，傾向南東，深部延伸較大，有與Y2F1斷裂交會的趨勢。Y2F3斷裂在淺部大地電磁測深電阻率反演等值線圖中表現為低阻凹陷特征，而重磁異常曲線表現為明顯低值區。推斷該斷裂為西由斷裂，淺部產于粉子山群和早前寒武紀變質巖系接觸帶，深部切割了早前寒武紀變質巖系，總體傾向南東，傾角較陡，且隨深度的增大，存在與三山島—倉上斷裂交會的趨勢，交會深度約4 500 m。Y2F4斷裂在大地電磁測深電阻率反演等值線圖中表現為垂向錯段，傾向北西，傾角較陡，深部與Y2F5斷裂交會。Y2F5斷裂在該剖面地表未出露，大地電磁測深電阻率反演等值線圖中顯示為高低阻過渡帶，基本沿早前寒武紀變質巖系與玲瓏花崗巖展布，傾向北西，傾角約30°，結合區域地質資料，認為該斷裂可能是萊（州）龍（口）斷裂的南沿部分，于-4 500 m標高與三山島—倉上斷裂交會。

4）由圖6可知，所推斷的Y2F1斷裂為三山島—倉上斷裂，該斷裂上陡下緩，總體呈鏟式構造特征，上盤為大面積的前寒武系變質巖系，下盤為高阻的玲瓏花崗巖。該斷裂總體沿接觸帶展布，局部地段呈舒緩波狀特征。而二維地震剖面（見圖5）顯示，其宏觀特征與Y2剖面重磁電綜合解釋成果相似，DZF3斷裂即為三山島—倉上斷裂，該斷裂傾角從淺至深總體呈變緩趨勢，推斷該斷裂傾角由陡變緩的位置可作為深部找礦靶區。

5）根據圖6推斷，三山島—倉上斷裂上盤為低阻層，結合研究區巖體特征，該低阻層應以早前寒武紀變質巖系為主，最低標高低于-4 000 m，明顯低于研究區北段早前寒武紀變質巖系的底界，顯示該巖體的底界具有自北向南逐漸變深的趨勢。

5 三維地質模型

在充分收集研究區以往物探、地質勘查資料的基礎上，通過綜合地球物理探測，揭露深部地質體和構造特征，建立焦家—倉上地區三維地質模型（見圖7），為下一步地質工作提供方向及可靠依據。

6 結 論

1）三山島—倉上斷裂傾角從淺至深總體呈變緩趨勢，認為該斷裂傾角由陡變緩的位置可作為深部找礦靶區。

2）通過對焦家—倉上地區進行綜合地球物理探測等工作，揭露深部地質體和構造特征，建立焦家—倉上地區三維地質模型。

3）焦家—倉上地區礦體嚴格受斷裂控制，已查明的礦體主要與三山島—倉上斷裂、萊（州）龍（口）斷裂密切相關，絕大多數礦（化）體產于早前寒武紀變質巖系與玲瓏花崗巖接觸帶內。三山島—倉上斷裂、萊（州）龍（口）斷裂多沿早前寒武紀變質巖系與玲瓏花崗巖接觸帶展布，局部產于玲瓏花崗巖內，識別地球深部地質體分布及精細刻畫構造形態特征對下一步找礦工作意義重大。

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Comprehensive application of deep geophysical exploration in Jiaojia-Cangshang area of Northwest Jiaodong

Wang Yu1，2，3，Yin Zhaokai1，2，3，Wang Junwei1，2，3

（1.No.6 Geological Team of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources;2.MNR Technology Innovation Center for Deep Gold Resources Exploration and Mining;3.Shandong Provincial Engineering Laboratory of Application and Development of Big Data for Deep Gold Exploration）

Abstract：In recent years，a large amount of geophysical work has been carried out in the Jiaojia-Cangshang area of the Jiaodong region to support deep exploration and has achieved a prominent effect.Although a significant amount of drilling work has been conducted and deep crustal information has been revealed in the Jiaojia-Cangshang area，the coverage is limited，and a comprehensive understanding of the geological information is lacking.Based on previous research，high-precision gravity profiles，high-precision magnetic profiles，MT gravity-magnetic-electric joint inversion，CSAMT，and 2D seismic surveys were further conducted to comprehensively understand the deep geological and structural information in the Jiaojia-Cangshang area.These results were validated and combined with drilling data to construct a three-dimensional geological model.Target areas for deep exploration were identified，providing direction and a reliable basis for the next step of deep exploration work.

Keywords：deep exploration;target areas;comprehensive geophysics;Northwest Jiaodong;gravity-magnetic-electric joint inversion;three-dimensional geological model

收稿日期：2023-04-10；? 修回日期：2023-04-30

基金項目：山東省地礦局地質勘查與科技創新項目（KY202105）；山東省地礦局科技創新項目（KY201916）；廣東省科技計劃項目（2020B1212060055）

作者簡介：王 玉（1988—），女，工程師，碩士，從事地球物理深部探測研究與應用工作；E-mail：691314065@qq.com

*通信作者：尹召凱（1988—），男，高級工程師，從事地球物理深部探測研究與應用工作；E-mail：yin_zk@126.com