地球物理方法在羅布泊型鉀鹽礦勘查中的可行性研究

王 飛

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局地球物理探礦隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011）

1 羅布泊鉀鹽礦地質(zhì)特征

羅北超大型鉀鹽礦床處于羅北凹地第四系沉積地層中，為大型含鉀鹵水礦床。羅北凹地為新生的斷陷盆地連續(xù)分布Q1～Q4沉積地層，表層全新統(tǒng)Q4出現(xiàn)鉀鹽鎂礬、光鹵石等；上更新統(tǒng)Q3、中更新統(tǒng)Q2，巖性主要為鈣芒硝、石膏，夾有雜鹵石等礦物，呈互層結(jié)構(gòu)。第四紀(jì)初為咸水環(huán)境，到中更新世中晚期演化為鹽湖環(huán)境。鉀鹽礦床賦存在Q3和Q4層位中，儲(chǔ)鹵層巖石成分以鈣芒硝為主，石膏及石鹽為次。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)非常強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造發(fā)育。第四紀(jì)以來，塔里木盆地西部抬升，東部地區(qū)即羅布泊一帶發(fā)生沉降，羅布泊成為塔里木盆地河流及古湖水的匯集區(qū)，為多種可溶性鹽類和鉀鹽的形成奠定了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 羅布泊鉀鹽礦地球物理特征

密度特征：礦床位于第四系Q3和Q4層位中，深部以元古代-古生代地層為基底。第四系Q3和Q4巖石密度介于1.50×103kg/m3～2.60×103kg/m3之間，元古代-古生代地層巖石密度介于2.50×103kg/m3～2.90×103kg/m3之間，鉀鹽礦石的密度更低，為1.9×103kg/m3～2.0×103kg/m3之間，鉀鹽礦石或地層與深部基底地層具有0.5×103kg/m3以上的密度差異，利用這種密度差異，開展重力勘探將會(huì)取得較好的效果。

電性特征：礦區(qū)地層電性差異較大，第四系地層巖石電阻率在20Ω·M～500Ω·M之間，第四系砂礫卵石層電阻率相對較高較高；元古代-古生代地層巖石電阻率一般在700Ω·M～10000Ω·M，隨著深度的增大而增大，與上部第四系地層形成鮮明對比。開展勘探深度較大的電法具有較好的地球物理前提。

3 物探工作部署思路

羅布泊鉀鹽礦石或者賦礦地層與深部基底地層具有明顯的密度差異，在重力負(fù)異常區(qū)及剩余重力異常圖上的重力低或以重力低為主的區(qū)域，是尋找鉀鹽礦的有利部位，以此來圈定找礦靶區(qū)。

鉀鹽礦石或者賦礦地層與深部基底地層具有0.5×103kg/m3以上的密度差異，利用重磁正演分析不同基底埋深所能引起的地面重力異常，基底巖石密度取2.50×103kg/m3，鉀鹽礦石或者賦礦地層密度取1.80×103kg/m3，基底埋深分別取200m、500m、800m、1000m、1500m，正演點(diǎn)距50m，正演結(jié)果如下。

表1 不同基底埋深正演重力異常值

給定具有一定密度差異的地質(zhì)模型，地表將會(huì)引起較強(qiáng)的布格重力異常。實(shí)際工作中，將采集的高精度地面重力數(shù)據(jù)，經(jīng)過反演，可得到第四系與基底的界面起伏形態(tài)、識(shí)別構(gòu)造信息等，為找礦提供依據(jù)。

CSAMT是電磁法的一種，主要特點(diǎn)是用人工控制的場源做頻率測深，對于尋找低阻體賦存部位、劃分深部地質(zhì)構(gòu)造具有明顯的優(yōu)勢。羅布泊鉀鹽礦地層電性差異較大，開展CSAMT具有較好的地球物理前提。在地面高精度重力測量的基礎(chǔ)上，實(shí)施可控源音頻大地電磁法，驗(yàn)證基底起伏形態(tài)，圈定構(gòu)造位置及展布方向。

4 應(yīng)用效果

以敦煌盆地為例，說明重力測量和CSAMT測量在圈定構(gòu)造和劃分基底起伏形態(tài)中的應(yīng)用效果。

L-03剩余重力低異常東西向展布，以-5mGal等值線衡量，東西長41km，南北寬5km～11km，為敦煌盆地的反映。在南部的紅柳溝凹陷，布設(shè)一條南北向長27km的重力、CSAMT綜合剖面，目的是大致查明區(qū)內(nèi)地層分布狀況，推斷斷裂構(gòu)造，劃定其傾向及延伸特征等，查明深部巖礦石電性及密度特征，劃分基底起伏形態(tài)，為后續(xù)工程布設(shè)提供依據(jù)。

134點(diǎn)～196點(diǎn)出現(xiàn)相對重力高，長6.2km，剩余重力極大值為：1.8×10-5m/s2，異常區(qū)為第四系覆蓋，推斷為基底隆起；282號(hào)～326號(hào)點(diǎn)之間為相對重力高，長3.8km，剩余重力極大值為：1.4×10-5m/s2，異常區(qū)為第四系覆蓋，據(jù)此推斷該重力低為基底隆起；300號(hào)～380號(hào)點(diǎn)之間出現(xiàn)明顯重力低，長7.5Km，剩余重力極小值為：-1.6×1010-5m/s2，異常區(qū)為第四系覆蓋，北側(cè)剩余重力陡然抬升，推斷該重力低為基底凹陷，沉積層較厚，北側(cè)可能有隱伏斷裂構(gòu)造。

圖1 剩余重力異常及CSAMT測量2D反演電阻率斷面圖

CSAMT二維反演斷面圖，地電斷面具有垂向分層橫向分塊的特點(diǎn)，大體可分為3層。從地表向下N-J3線以上電阻率高低相間變化為第一電性層，電阻率20Ω·M～250Ω·M，厚度500m～800m，與下部帶狀低阻電性層以密集電阻率等值線分隔。推測為第四系和第三系蓋層的反映。N-J3線與J3-J2線之間為電阻率較低的第二電性層，埋深600m～1000m，地電斷面橫向變化不大，推測為侏羅系龍風(fēng)山群地層等引起。J3-J2線與J1-P線為近水平層狀分布的第三電性層，埋深在1000m～1200m左右，地電斷面在橫向變化不大，縱向電阻率逐漸增大，電阻率變化在40Ω·M～400Ω·M，推測為侏羅系赤金堡群下巖組地層引起。J1-P線以下為第四電性層，埋深在1200m以下，地電斷面橫向變化不大，縱向電阻率逐漸增大，接觸面起伏不定，呈丘陵?duì)顦?gòu)造。推測為二疊系中巖組地層。在360號(hào)點(diǎn)附近，在高低阻電性接觸帶上同時(shí)為重力梯級(jí)帶，剩余重力值為一個(gè)明顯的下降回升趨勢，推測為隱伏的斷裂構(gòu)造。

淺部第一層為第四系和第三系蓋層，埋深約500m左右；第二層為侏羅系龍風(fēng)山群巖層，埋深范圍約500m～1000m左右；第三層為侏羅系赤金堡群下巖組巖層，埋深范圍約1000m～1200m左右；第四層為二疊系巖層，埋深在1200m以下，為凹陷基底。重力低值凹陷異常與可控源音頻大地電磁測深低阻凹陷相吻合，凸起高值異常與可控源音頻大地電磁法測深基底高阻體相吻合。

5 結(jié)論

對于現(xiàn)代鹽湖型鉀鹽礦，進(jìn)行遠(yuǎn)景調(diào)查評(píng)價(jià)的時(shí)候，采用重力結(jié)合可控源音頻大地電磁測深法可以較快速、準(zhǔn)確地獲取深部低密度體和低電阻率地質(zhì)體的分布變化情況，為下一步重點(diǎn)靶區(qū)的確定，提供有力的支持。