物探綜合方法在多金屬礦勘查中的應(yīng)用研究

王昊辰

摘要：根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，金屬礦地質(zhì)找礦的成功率呈逐年下降的趨勢，造成找礦成功率下降的原因主要表現(xiàn)在：忽視對以往資料的收集研究，綜合研究不夠深入；地表出露礦已基本找完，找礦對象主要為隱伏和深埋藏礦；低品位礦（如斑巖型礦）和一些貴金屬礦其礦石與巖石的差別小；方法技術(shù)選擇不當(dāng)，交通困難地區(qū)的找礦難度加大；礦石與圍巖的物理性質(zhì)差別縮小，礦體引起的異常不明顯，各種干擾相對增強(qiáng)：礦體埋深增大，礦體在地表引起的異常嚴(yán)重衰減，干擾有時(shí)超過有用異常，因而不易識(shí)別異常的存在。鑒于這樣的情況，物探方法的應(yīng)用就起到了很關(guān)鍵的作用，地球物理勘探（或稱為勘查地球物理）簡稱“物探”，它是地球物理學(xué)應(yīng)用于探測地下地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)方面的一個(gè)分支，是綜合性地質(zhì)調(diào)查的重要組成部分。在內(nèi)蒙古興安盟阿爾山市管轄范圍內(nèi)某測區(qū)火龍溝，該處于大興安嶺有色金屬成礦帶上，具備有利的成礦環(huán)境條件，在本測區(qū)從2009年到2015年間，做了很多工作，也取得了一定成果，本文在介紹此測區(qū)以往工作情況的同時(shí)，以具體情況為例探討在勘查工作中利用磁法、電法、音頻大地電磁測深等物探方法，對于驗(yàn)證以往勘查資料，圈定靶區(qū)的作用及效果。

一、研究的目的與意義

近年來，中國國內(nèi)有色金屬產(chǎn)量和對礦產(chǎn)品需求量快速增長。國內(nèi)有色資源供應(yīng)不足的狀況還將長期持續(xù)下去。中國有色資源的資源儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出“三多三少”的特征。一是儲(chǔ)量、基礎(chǔ)儲(chǔ)量少，資源量多，在查明的資源儲(chǔ)量中，儲(chǔ)量占18.9%，基礎(chǔ)儲(chǔ)量占36.3%，資源量占63.7%；二是經(jīng)濟(jì)可利用的資源儲(chǔ)量少，經(jīng)濟(jì)利用差或無法確定的資源儲(chǔ)量多，經(jīng)濟(jì)可利用的占三分之一，經(jīng)濟(jì)利用差或無法確定的占三分之二；三是探明的資源儲(chǔ)量少，控制和推斷的資源儲(chǔ)量多，達(dá)到探明程度的僅占10.6%，控制的占43.6%，而推斷的占45.8%。由于數(shù)十年我國對已經(jīng)探明的礦體或資源大肆的開采和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展導(dǎo)致探明的資源高強(qiáng)度消耗，以及加上勘查的投入的不足，找礦工的難度在不斷的加大，一般常規(guī)的找礦的方法已經(jīng)面臨著非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn).出現(xiàn)，各個(gè)企業(yè)都在想方設(shè)法的尋求解決方法和加大力度尋找礦體資源的力度。目前，根據(jù)已有的資料顯示，我國已有的金屬礦等資源幾乎都正在開采和挖掘，其都幾乎是淺部已探明的金屬礦資源，尋找新的金屬礦就顯得尤為重要.

二、礦區(qū)地質(zhì)情況

1.地層

本礦區(qū)出露的地層主要有古生界二疊系下統(tǒng)大石寨組、中生界侏羅系上統(tǒng)瑪尼吐組、白音高老組及第四系全新統(tǒng)等。

（1）二疊系下統(tǒng)大石寨組（P1d）

區(qū)域上將該組地層在區(qū)域上劃分為三個(gè)巖性段，即由下至上依次為碎屑（P1d1）巖段，火山碎屑夾中性火山巖段及（P1d2）蝕變安山巖段（P1d3）。本礦區(qū)僅出露大石寨組二、三巖段，其巖性特征如下：

①大石寨組二巖段（P1d2）：主要巖性以流紋質(zhì)角礫巖屑凝灰?guī)r為主，分布于礦區(qū)西北部，下與白音高老組不整合接觸。巖石灰黑色，角礫巖屑凝灰結(jié)構(gòu)，局部假流紋構(gòu)造，巖石主要由角礫、巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫：多呈棱角狀，輪廓較清楚，長軸定向分布，主要由英安財(cái)、流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、流紋巖、灰?guī)r等組成，大小多在2mm～13mm之間。巖屑：多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，成分基本同角礫，大小多在0.1mm～2mm之間。晶屑：多呈棱角狀、少數(shù)階梯狀，主要由蝕變長石等組成，大小多在0.05mm～1mm之間。玻屑和火山塵：二者均已脫玻呈霏細(xì)狀長英質(zhì)礦物、粘土類礦物等，分布于上述碎屑之間，玻屑多呈弧面棱角狀，大小多在0.1mm以下，局部玻屑呈拉長的弧面棱角狀，彼此熔結(jié)繞過碎屑分布，顯示假流紋構(gòu)造。

②大寨組三巖段（P1d3）：主要巖性以玄武質(zhì)安山巖為主，分布于礦區(qū)北及北西部，大致呈北東走向，部分被侏羅紀(jì)花崗巖侵蝕分割。巖石呈灰色或灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)：交織結(jié)構(gòu)，間粒結(jié)構(gòu)。巖石主要由斑晶和基質(zhì)組成，沿巖石中的裂隙或裂紋，次生的石英、綠簾石等分布其中。斜長石：半自形板狀，絹云母化、土化，雙晶、環(huán)帶構(gòu)造可見，長軸大致定向分布，大小多在0.2mm～0.65mm之間。角閃石：柱狀，簾石化，具鐵質(zhì)暗化邊，少數(shù)顆粒閃石解理可見，大小多在0.3mm～1.2mm之間?；|(zhì)成分：大小<0.2mm的半自形板條狀、針狀，土化、絹云母化，雙晶可見的斜長石半定向分布，在其構(gòu)成的間隙中，分布有柱狀蝕變角閃石，隱晶質(zhì)物質(zhì)、少量不透明礦物（粒狀，主要為鐵礦物等，大小多在0.05mm以下）等，構(gòu)成交織結(jié)構(gòu)、間粒結(jié)構(gòu)。斑晶成分：斜長石<5%；角閃石：<5%左右。基質(zhì)成分：斜長石：<80%左右。隱晶質(zhì)物質(zhì)：<5%；角閃石：<3%左右。不透明礦物2%左右。

（2）侏羅系

①瑪尼吐組（J3mn）：在本礦區(qū)中部僅出露侏羅系上統(tǒng)瑪尼吐組上部安山巖段（J3mn2），其巖性以杏仁狀安山巖為主。

巖石灰色或灰黑色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為交織結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造。巖石主要由斑晶和基質(zhì)組成，巖石中出現(xiàn)了約占巖石整體5%左右的橢圓狀、不規(guī)則狀的杏仁體，杏仁體主要由次生的石英、綠泥石等組成，大小多在0.2mm～4.5mm之間。斑晶成分：斜長石：半自形板狀，裂紋發(fā)育，分布不均的絹云母化、弱土化，雙晶可見，大小多在0.2mm～0.75mm之間。角閃石：柱狀，斷面六邊形，綠泥石化，并且被不透明鐵礦物交代，大小多在0.3mm～0.75mm之間?；|(zhì)成分：大小<0.25mm的半自形板條狀、土化、絹云母化，雙晶可見的斜長石（半自形-雜亂分布），在其構(gòu)成的間隙中，分布有隱晶質(zhì)物質(zhì)、不透明礦物（粒狀，主要為鐵礦物等，大小多在0.05mm以下）等，構(gòu)成交織結(jié)構(gòu)。

②白音高老組（J3b）：本礦區(qū)大面積出露白音高老組上巖段（J3b2），其主要巖性有流紋質(zhì)含角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、英安質(zhì)含角礫巖屑凝灰?guī)r、蝕變英安巖等。

流紋質(zhì)含角礫玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r：巖石含角礫玻屑晶屑塑變結(jié)構(gòu)，假充流紋構(gòu)造。巖石主要由角礫、巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫：多呈次棱角狀，輪廓較清楚，主要由英安巖等組成，大小多在2mm～3mm之間。巖屑：多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，主要由英安巖等組成，大小多在0.2mm～2mm之間。晶屑：多呈棱角狀，少數(shù)階梯狀，主要由蝕變長石、石英、少量蝕變黑云母等組成，大小多在0.05mm～4mm之間。玻屑和火山塵：二者均已脫玻呈霏細(xì)狀長英質(zhì)礦物、粘土類礦物等，分布于上述碎屑之間，玻屑多呈拉長的弧面棱角狀，彼此熔結(jié)繞過碎屑分布，顯示假流紋構(gòu)造。

英安質(zhì)含角礫巖屑凝灰?guī)r：巖石呈灰黑色，含角礫巖屑凝灰結(jié)構(gòu)，主要由角礫、巖屑、晶屑、玻屑和火山塵組成。角礫多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，主要由英安巖、安山巖、凝灰?guī)r等組成，大小多在2mm～5mm之間。巖屑多呈棱角狀，輪廓較清楚一較模糊，成分基本同角礫，大小多在0.2mm-2mm之間。晶屑多呈棱角狀，主要由蝕變長石、少量石英、蝕變黑云母等組成，大小多在0.05mm～1mm之間。玻屑和火山塵均已脫玻化呈霏細(xì)狀長英質(zhì)礦物、粘土類礦物等。分布于上述碎屑之間，玻屑多呈弧面棱角狀，大小多在0.15mm以下。成分含量角礫10%左右；巖屑60%左右；晶屑<20%；玻屑和火山塵<10%。

英安巖：巖石斑狀結(jié)構(gòu)、基質(zhì)：微粒一微晶結(jié)構(gòu)，球粒結(jié)構(gòu)。巖石主要由斑晶和基質(zhì)組成。斜長石：半自形板狀，弱土化，雙晶可見，大小多在0.25mm～0.65mm之間。鉀長石：半自形一它形板狀，弱土化，大小多在0.2mm-2mm之間。黑云母：片狀，大小多在0.5mm左右?；|(zhì)成分：主要由不規(guī)則狀、橢圓狀，輪廓較清楚的共結(jié)體顆粒（由放射狀生長的長英礦物組成，具十字消光者為球粒，共結(jié)體顆粒大小多在在0.1mm～0.75mm之間）和分布于共結(jié)體顆粒之間的大小<0.05mm的微粒一微晶長英礦物、鱗片狀云母類礦物、不透明鐵礦物等組成。

2.構(gòu)造

由于本礦區(qū)覆蓋較嚴(yán)重，地表構(gòu)造形跡較難觀察，但通過對礦區(qū)地質(zhì)踏勘路線調(diào)查得到初步認(rèn)識(shí)：

（1）本區(qū)燕山期侵入巖大致北東展布，反映出區(qū)域北東向構(gòu)造體系對燕山期侵入巖的控制作用。

（2）礦區(qū)地層分布表現(xiàn)出北老南新的特點(diǎn)，在礦區(qū)范圍內(nèi)表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造，也許在區(qū)域更大范圍內(nèi)是一復(fù)合褶皺的一翼。

（3）礦區(qū)內(nèi)局部見有次級(jí)構(gòu)造形跡，如在AP3及AP5異常分別發(fā)現(xiàn)蝕變破碎帶，寬30mm～70m，長200m以上，該蝕變破碎帶地表Pb、Ag礦化有不同程度反映。

（4）在AP3、AP4號(hào)異常內(nèi)鉆孔（底部見到花崗巖）

可能火山巖下部有隱伏巖體的侵入，同時(shí)相伴之有隱伏構(gòu)造的存在，該構(gòu)造為成礦期控礦構(gòu)造，還是成礦期后破壞構(gòu)造，有待以后進(jìn)一步研究查明。

三、數(shù)據(jù)采集

1.物探剖面布設(shè)

1：5千物探綜合剖面布設(shè)

（1）1：5千高精度磁測和激電中梯剖面測量布設(shè)點(diǎn)距為20m，音頻大地電磁測深和直流激電測深剖面點(diǎn)距一般為40m，個(gè)別為20m。

（2）測線方向均以設(shè)計(jì)方向布設(shè)，先放樣后定測。每個(gè)測點(diǎn)在實(shí)地均應(yīng)插竹樁，并在竹樁上標(biāo)明點(diǎn)號(hào)，以便物探測量工作和質(zhì)量檢查。

（3）以“華測X91”GPS雙頻接收機(jī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）方式施測，基準(zhǔn)站發(fā)送RTK信息，流動(dòng)站配合物探作業(yè)。

1：5千磁法剖面測量

（1）嚴(yán)格按照《地面高精度磁測技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0071-93）進(jìn)行野外施工，觀測參數(shù)為總磁場強(qiáng)度T。

（2）工作儀器為捷克產(chǎn)的PMG-1型質(zhì)子磁力儀。

1：5千激電中梯剖面測量

（1）嚴(yán)格按照《時(shí)間域激發(fā)極化法技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0070-93）進(jìn)行野外施工，觀測參數(shù)為視充電率和視電阻率。

（2）工作儀器為加拿大產(chǎn)的GDD直流激電儀。

（3）采用激電中梯短導(dǎo)線工作裝置，供電極距AB=3500米，觀測極距MN=80米，觀測范圍不超過AB距離的三分之二地段，觀測點(diǎn)距為20米，供電周期32s，延時(shí)lOOms，積分時(shí)間80ms。

2.激電測深

（1）嚴(yán)格按照《時(shí)間域激發(fā)極化法技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0070-93）進(jìn)行野外施工，觀測參數(shù)為視充電率和視電阻率。

（2）工作儀器為加拿大產(chǎn)的GDD直流激電儀。

（3）采用對稱四極測深裝置，最大的AB供電極距為3500米，點(diǎn)距一般為40m，個(gè)別為20m，供電周期32s，延時(shí)lOOms，積分時(shí)間80ms。

3.音頻大地電磁測深

（1）工作儀器為加拿大產(chǎn)的V8多功能電法儀。

（2）本次工作使用頻率為1Hz～10400Hz，采集時(shí)間為50～60分鐘。電偶極距為40m。

4.物性采集與測定

（1）標(biāo)本采以鉆孔巖芯和地表出露巖石相結(jié)合；

（2）磁參數(shù)采用高斯第一位置測定，觀測項(xiàng)目為的磁化率和剩余磁化強(qiáng)度兩項(xiàng)物性參數(shù)。

（3）電性參數(shù)采用泥團(tuán)法架法測定，觀測項(xiàng)目為視電阻率ps和視充電率M兩項(xiàng)物性參數(shù)。

四、結(jié)論

本次工作以原工作成果為依據(jù)，在已知礦體開展了1：5000磁、電綜合剖面工作（P4、P5），在此基礎(chǔ)上在P5的132點(diǎn)至160點(diǎn)布設(shè)了激電測深及音頻大地電磁測深測量，以構(gòu)建地質(zhì)一地球物理模型，同時(shí)達(dá)到探查深部地質(zhì)環(huán)境目的。

P4、P5線穿過勘查區(qū)小好森溝3條鉛鋅礦體，該區(qū)域上以往系統(tǒng)施工有幾個(gè)鉆孔，因此布置了2條物探地質(zhì)物探綜合剖面，在已知礦體上尋找規(guī)律，指導(dǎo)未知異常上的找礦工作。在實(shí)測2條綜合物探剖面上，各剖面磁異常、視充電率和視電阻率強(qiáng)度上有所差異，但總體變化趨勢基本一致，且在礦體位置均呈現(xiàn)低電阻率、高充電率、高磁異常特征。

在收集研究以往資料基礎(chǔ)上，通過以上工作結(jié)合地質(zhì)資料和物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，初步總結(jié)以下幾點(diǎn)火龍溝勘查區(qū)的地質(zhì)-地球物理找礦標(biāo)志（地質(zhì)-地球物理模型）：

（1）根據(jù)工程驗(yàn)證情況，在礦化較集中的部位，與巖漿熱液相關(guān)的如硅化、碳酸巖化等蝕變表現(xiàn)較強(qiáng)，礦化均位于巖體外接觸帶地段，因此本區(qū)鉛鋅銀鉬多金屬礦化與侏羅紀(jì)花崗巖、閃長巖期后巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，應(yīng)屬于巖漿熱液型礦床。

（2）礦體有明顯的激電異常，反映為高充電率，低電阻率特征。視充電率為45ms～80ms，視電阻率為200Ω·m～1800Ω·m。激電異常是主要找礦標(biāo)志。

（3）磁異常和礦體基本對應(yīng)，異常值為100nT～200nT。因?yàn)榛詭r體等影響，磁異常雖不能作為直接找礦標(biāo)志，但磁異常的附近若同時(shí)存在激電異常，則有礦體存在，所以磁異?？勺鳛殚g接找礦標(biāo)志，配合激電異常進(jìn)行綜合分析。

（4）音頻大地電磁測深反演斷面圖與礦體及地質(zhì)內(nèi)容（含礦構(gòu)造破碎帶）吻合的較好，礦體上對應(yīng)的卡尼亞電阻率為低阻，值在100Ω·m～1800Ω·m之間。音頻大地電磁測深可以尋找容礦構(gòu)造，作為間接找礦標(biāo)志。

P0、P1、P2、P3剖面位于測區(qū)中西部，沿北東向平行布設(shè)。4條綜合剖面的激電異常較微弱且變化不大，僅為30ms-40ms，石英脈等巖脈以及接觸帶導(dǎo)致視電阻率和磁異常曲線上下跳動(dòng)。

針對在102點(diǎn)～134點(diǎn)之間出現(xiàn)的中高阻高極化區(qū)域布設(shè)了激電測深和音頻大地電磁測深工作。測線中部地表有花崗巖和石英脈出露，由物探地質(zhì)綜合剖面圖推測深部高阻為花崗巖體，測線在標(biāo)高550m～750m，120～200點(diǎn)之間花崗巖與安山巖的接觸部呈高阻高極化異常。該線高極化異常均位于燕山期花崗巖與侏羅系白音高老組地層的接觸部，易形成角巖帶。次火山巖及成礦流體沿構(gòu)造斷裂充填，形成有意義的工業(yè)礦體。

綜上所述，根據(jù)本次在火龍溝勘查區(qū)的物探工作取得了以下主要成果：

a.勘查區(qū)小好森溝礦（化）體具有低電阻率、高極化率、弱磁特征，可引起高阻、高極化高磁組合異常。

b.勘查區(qū)一號(hào)溝頭有利成礦區(qū)（如P2的102點(diǎn)-122點(diǎn)）呈現(xiàn)高阻高極化特征，推測有隱伏礦體。