地球物理測井技術在銅鎳多金屬礦區中的應用

隨著我國經濟的持續發展，對礦產資源的需求不斷增加。然而，地表及淺部礦產資源日益枯竭，深部找礦已成為當前礦產勘查的主要方向。青海省都蘭縣銅鎳多金屬礦區作為我國重要的銅鎳資源基地之一，其深部找礦潛力巨大。但深部礦體普遍具有埋藏深、構造復雜、勘查難度大等特點，傳統地質填圖方法在深部勘查中受到諸多限制。地球物理測井技術能夠通過測量巖礦體的物理性質差異，獲取巖性、構造和礦化信息，在深部礦產勘查中具有獨特優勢。

1 區域地質概況

研究區位于青海省都蘭縣北部，處于祁連造山帶中段南緣，大地構造位置屬于柴達木地塊北緣。區內地形以中低山丘陵為主，海拔 2800～3500m 。區域構造發育NW向和NE向兩組主干斷裂，其中NW向斷裂為控礦主導構造。

區內地層主要由元古代變質巖系和古生代沉積巖系組成。巖槳巖以基性-超基性巖體為主，呈巖席狀或似層狀產出，主要巖性為輝長巖、橄欖輝長巖和純橄巖。成礦作用主要與中生代巖漿活動有關，形成了以銅鎳硫化物為主的多金屬礦化。礦體主要賦存于基性一超基性巖體中，呈層狀、似層狀或透鏡狀產出。

2 地球物理特征

2.1 密度特征

研究區內不同巖性密度差異明顯，從酸性到超基性巖，密度呈遞增趨勢。超基性巖體中橄欖巖密度最大，平均密度 3.15g/cm³ ;純橄巖次之，平均密度 3.08g/cm³ ;輝長巖平均密度 2.95g/cm³ ;閃長巖平均密度 2.82g/cm³ 。變質巖系中片麻巖和片巖的密度相對較低，平均密度 2.70～2.75g/cm³ 。含礦巖石的密度變化主要受礦化類型和礦化強度控制，其中含磁黃鐵礦化的輝長巖密度明顯高于未礦化輝長巖（可達 3.20g/cm³ 以上);含鎳黃鐵礦化的橄欖巖密度增幅更大，局部可達 3.35g/cm³ 。這種密度異常主要是由于硫化物礦物（磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦)本身具有較高的密度，其充填和交代作用使原巖密度顯著增加。此外，蝕變作用對巖石密度也有重要影響，綠泥石化和蛇紋石化會導致密度降低，而硅化則使密度略有升高。

2.2 磁性特征

區內巖石磁性特征與巖性類型和礦化蝕變關系密切。基性-超基性巖體具有較強的磁性，其中橄欖輝長巖磁化率最高，平均值達 3850×10^-5SI ；純橄巖磁化率次之，平均值為 2980×10^-5SI ；普通輝長巖磁化率相對較低，平均值為 1850×10^-5SI 。這種差異主要由巖石中磁鐵礦含量不同所致。變質巖系磁化率普遍較低，片麻巖和片巖的磁化率一般小于500×10^-5SI 。礦化作用對巖石磁性影響顯著，磁黃鐵礦化導致巖石的磁化率升高，而鎳黃鐵礦化則使巖石的磁化率相對降低。蛇紋石化過程中會形成次生磁鐵礦，使蝕變巖石的磁化率明顯增強，局部可達 4500×10^-5SI 以上。此外，區內巖石的剩磁強度與磁化率呈正相關關系，但剩磁方向較為分散，反映了多期構造運動的影響。

2.3 電性特征

巖石的電性參數主要包括視電阻率和激發極化率。基性-超基性巖體的電阻率普遍較低，橄欖巖平均電阻率為 850Ω?m ，輝長巖平均電阻率為 1200Ω?m 變質巖系電阻率相對較高，片麻巖電阻率可達 3000～ 5000Ω?m， 。礦化帶的電性特征最為顯著，含硫化物礦化帶具有低電阻率和高極化率的雙重特征。其中，致密塊狀硫化物礦體的視電阻率低至 50～200Ω?m 而極化率可高達 25%～35% 。浸染狀-網脈狀礦化帶的電阻率為 300～800Ω?m ，極化率一般為 15% ~25%^[1] 。通過對比分析發現，極化率參數對硫化物礦化的響應最為敏感，可作為尋找隱伏礦體的重要指標。

3數據采集與處理

3.1 測井儀器與技術

本次測井工作采用DigiLOG-Ⅲ數字化測井系統，該系統具有高精度、強抗干擾和多參數同時測量的特點。系統主要由地面設備（主機、絞車、控制器)和井下設備(各類測井探頭)組成。測井探頭包括密度探管（DENG-01）、磁性探管（MAG-02）、電法探管(ELE-03)和自然伽馬探管（GAM-01)等。測井系統采樣精度可達 0.01m ，數據采集過程實時顯示和存儲，保證了原始數據的質量。

3.2測井參數選擇

根據研究區銅鎳硫化物礦體的物性特征及其與圍巖的物性差異，經過多次試驗比選，確定了最優測井參數組合（見表1)。

表1測井參數及技術要求

3.3數據采集過程

本次測井工作共完成15個鉆孔，累計進尺4526m 。測井前對鉆孔進行了處理，包括孔內清洗、下管固壁等。

所有測井數據經過系統標定轉換為實際物理

量，并進行了測井曲線的接頭處理、井深校正等預處理工作。

4測井響應特征分析

4.1 巖性劃分

通過對研究區15個鉆孔測井數據的系統分析，結合鉆探取心資料，發現區內主要巖性包括輝長巖、橄欖輝長巖、純橄巖、閃長巖和變質巖等[2]

通過大量測井數據統計分析發現，輝長巖作為區內主要賦礦巖性，具有典型的低視密度、低視電阻率、高磁化率和高視極化率的組合特征。閃長巖則表現為低視密度、中等視電阻率、中等磁化率和中低視極化率的組合特征，反映了其較低的鐵鎂質礦物含量。輝石巖由于結晶程度較高，顯示出高視密度、中等視電阻率、中等磁化率和低視極化率的組合特征。石英脈因其成分單一，呈現中高視密度、低視電阻率、低磁化率和中低視極化率的組合特征。輝石閃長巖作為過渡性巖石，具有低視密度、高視電阻率、低磁化率和中低視極化率的特點。

4.2 礦化帶識別

研究區礦化帶主要賦存于輝長巖中。通過系統的測并資料分析，發現礦化帶具有顯著的“三高一低\"物性組合特征，即高視極化率、高磁化率、高視密度及低視電阻率。這種組合特征與硫化物礦化類型及其賦存狀態密切相關，可作為識別隱伏礦體的重要標志[3]。

礦化帶的測井響應強度與礦化程度呈明顯的正相關關系。強礦化帶主要表現為極化率異常，振幅最大，可達圍巖背景值的3~4倍；其次是磁化率異常，主要反映磁黃鐵礦的富集程度；視密度異常則與礦化物充填程度相關。視電阻率的降低主要受控于導電性硫化物礦物的含量，但也易受構造破碎帶和地下水的影響[4]，因此在解釋時需要結合其他參數綜合分析（見表2）。

弱礦化帶雖然異常振幅相對較小，但仍可通過多參數曲線的綜合分析進行識別。特別是在厚大礦體的邊部，往往發育漸變的蝕變帶，這些區域在測井曲線上表現為漸變的異常過渡帶，對圈定礦體邊界具有重要意義。

這些巖性在測井曲線上的差異性響應，為非取心段巖性的準確劃分提供了可靠依據。特別是在礦化蝕變發育的區段，通過測井曲線的綜合分析，可以較好地識別原生巖性，為成礦地質條件研究提供基礎資料。

表2主要巖性測井響應特征統計表

4.3 測井曲線響應特征

圖1所示為研究區典型鉆孔的綜合測井曲線，清晰地展示了不同巖性段和礦化帶的測井響應特征。從曲線形態看，礦化帶一般呈現出明顯的尖峰狀或臺階狀異常，這與礦化的突變性特征相對應。而圍巖段則多表現為平緩的基線特征，僅在巖性接觸帶處出現漸變的過渡帶。

圖1典型鉆孔測井綜合曲線

通過對大量鉆孔資料的分析，共識別出5個主要礦化帶。這些礦化帶均具有典型的“三高一低”特征。值得注意的是，不同礦化帶的測井異常強度存在差異，這主要反映了礦化強度的空間變化。同時，礦化帶的厚度與測井曲線異常的延伸范圍具有良好的對應關系，為精確圈定礦體邊界提供了依據。

5 結論

地球物理測井技術在銅鎳多金屬礦區的應用有效識別了主要礦化帶的物性特征，揭示了礦化帶在視密度、視電阻率、磁化率和視極化率等參數上的顯著異常。礦化帶普遍表現為高密度、高磁化率、高極化率和低電阻率的“三高一低”特征，為深部礦體的精準識別提供了可靠依據。巖性測井特征分析顯示，不同巖性在測井參數上具有明顯差異，測井數據能夠有效區分巖性類別及礦化類型。測井方法的應用提升了礦產勘查的精度，為隱伏礦體的圈定提供了科學依據，為后續找礦提供了重要技術支撐。

參考文獻：

[1］沈立軍，朱裕振，李雙，等.地球物理測井在金屬礦深部找礦中的應用[J].測井技術，2021，45(4)：431-438.

[2］劉曉斐.地球物理測井在金屬礦深部找礦中的應用[J].世界有色金屬，2023(16)：62-64.

[3］朱義坤，趙景懷，繆旭煌，等.綜合物探方法在蚌埠隆起金多金屬礦勘查中的應用：以懷遠雙溝勘查區為例[J].華東地質，2023，44(1):82-92.

[4］楊玲，曹蔚杰.論測井曲線在地層劃分及標志層識別方面的應用：以某礦區補勘地質報告為例[J].現代鹽化工，2024，51(4):116-117，122.