西藏幫浦東段—笛給鉛鋅礦區(qū)CSAMT異常特征與深部找礦預(yù)測

陳小龍, 高坡,程順達(dá)，王曉青，羅可

(西藏金和礦業(yè)有限公司，西藏 拉薩 851400)

0 引言

西藏幫浦東段—笛給鉛鋅多金屬礦床位于岡底斯成礦帶東段，該成礦帶是我國最重要的資源接續(xù)基地之一，在區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)了雄村銅金礦、驅(qū)龍銅鉬礦、甲瑪銅多金屬礦、幫浦斑巖鉬礦、亞貴拉—沙讓—洞中拉鉛鋅鉬礦等[1]，礦區(qū)成礦背景十分優(yōu)越。該礦區(qū)前期已開展了地質(zhì)填圖、化探、地面高精度磁法測量、激電中梯測量、遙感、鉆探等勘查工作，在淺部取得了較好的勘查效果[2]，探獲了可觀資源量。然而，隨著礦業(yè)開采，淺部資源量較少，深部開拓成為趨勢，礦區(qū)深部的礦產(chǎn)情況亟待查明。因此，采用了CSAMT開展深部勘探工作。

本文在研究礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征的基礎(chǔ)上，研究了礦體及圍巖的地球物理特征，依據(jù)CSAMT工作成果對礦區(qū)深部開展找礦預(yù)測，對于區(qū)域上該類型礦床深部找礦具有較好的借鑒意義。

1 地質(zhì)概況及地球物理特征

1.1 自然地理概況

幫浦東段—笛給鉛鋅多金屬礦位于西藏拉薩市墨竹工卡縣EN方向,礦區(qū)有簡易公路12 km至墨竹工卡—直孔公路，交通便利。

該礦區(qū)位于念青唐古拉山脈東端，屬高山深切割區(qū)，海拔4 726～5 341 m，相對高差615 m，具有坡度大、海拔高、高差大的特點。礦區(qū)第四系松散堆積物較發(fā)育，一半山坡上密灌叢生，一半山坡上為腐殖土覆蓋或為寒凍風(fēng)化形成的碎石覆蓋。區(qū)內(nèi)氣候惡劣，屬典型的高原山區(qū)荒漠型氣候。礦區(qū)河流幫達(dá)浦為常年地表徑流，為礦山主要的供水水源地，幫達(dá)浦向北西匯入拉薩河。

1.2 地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層主要為二疊系下統(tǒng)洛巴堆組(P1l)、二疊系中統(tǒng)旁那組(P2p)、古近系古新統(tǒng)典中組(E1d)及第四系(Q)(圖1)。

1—第四系殘破積與沖洪積;2—第四系殘坡積;3—第四系沖洪積;4—古新統(tǒng)典中組第一巖性段:凝灰?guī)r、角礫巖、安山巖；5—古新統(tǒng)典中組第二巖性段: 安山巖、角礫巖;6—二疊系中統(tǒng)旁那組:片巖夾少量石英巖;7—二疊系下統(tǒng)洛巴堆組：大理巖、凝灰質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖;8—英安巖;9—黑云母二長花崗巖;10—喜山早期中細(xì)粒閃長巖;11—石英斑巖;12—礦體位置及編號;13—地質(zhì)界線;14—推斷斷層位置及編號;15—采樣位置及編號;16—笛給礦區(qū)范圍;17—幫浦東段礦區(qū)范圍;18—CSAMT測線及編號;19—驗證鉆孔1—Quaternary broken plot and alluvial product; 2—Quaternary residual slope product; 3—Quaternary alluvial products; 4—the first lithologic section of the Dianzhong group: tuffite，volcanic breccia，andesite; 5—the second lithologic section of the Dianzhong group: andesite，volcanic breccia; 6—Upper Permian Pangna group: a small amount of quartzite schist; 7—Lower Permian Luobadui group: marble、tuffaceous slate、carbonaceous slate ; 8—dacite; 9—biotite monzonitic granite; 10—Early Himalayan medium-fine-grained diorite; 11—quartz porphyry; 12—ore body location and number; 13—geological boundaries; 14—infer fault location and number; 15—pick up the sample taken by location and number; 16—Digei mining area; 17—mining area in the east section of Bangpu; 18—the scope and measuring line of the work of CSAMT; 19—verification drilling圖1 幫浦東段—笛給鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological diagram of the lead-zinc deposits in eastern Bangpu—Digei

下二疊統(tǒng)洛巴堆組分布于礦區(qū)中部，呈EW向條帶狀分布，受后期火山噴發(fā)活動的影響，地層的連續(xù)性較差，產(chǎn)狀紊亂。洛巴堆組又劃分為4個巖性段：安山質(zhì)火山角礫熔巖、流紋巖、大理巖和板巖夾粉砂巖，該組地層為幫浦礦區(qū)的主要賦礦層位[8]。

二疊系上統(tǒng)旁那組呈EW向展布，與古近系典中組中的凝灰?guī)r交替出現(xiàn)；巖性主要為片巖夾變質(zhì)砂巖、板巖，厚度約150 m。

古近系古新統(tǒng)典中組分布于礦區(qū)北、東部的大部分地段，覆蓋于下二疊統(tǒng)洛巴堆組地層之上，與其為角度不整合接觸或斷層接觸；根據(jù)該套地層巖性，又可分為第一段安山質(zhì)火山角礫熔巖、第二段安山巖。該組地層是笛給礦區(qū)的主要賦礦層位，幫浦礦區(qū)的次要賦礦層位。

礦區(qū)內(nèi)絕大部分地段均被第四系覆蓋，其成因類型眾多，巖性特征各異。礦區(qū)內(nèi)沿溝谷發(fā)育沖、洪積物，在坡麓發(fā)育坡積物，在山坡地帶發(fā)育殘坡積物，在礦區(qū)較低洼平緩地帶有冰磧物，殘坡積物中局部可見鉛鋅礦轉(zhuǎn)石。礦區(qū)位于麥隆崗—旁那斷裂帶上，構(gòu)造發(fā)育以斷裂為主，褶皺次之，次級裂隙與礦化關(guān)系密切。由于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力以SN向擠壓為主，因此形成以EW向構(gòu)造線為主的構(gòu)造格架，SN、NE向構(gòu)造為次級構(gòu)造。

火山巖在礦區(qū)二疊系地層和古近系地層中均較發(fā)育。其中，二疊系火山巖主要出現(xiàn)在早期，為中酸性火山碎屑巖及熔巖；古近系古新統(tǒng)典中組火山巖在本區(qū)較發(fā)育，出露于礦區(qū)大部分地區(qū)，主要見有氣孔狀安山巖、粗面巖、凝灰?guī)r、火山角礫熔巖等。礦區(qū)侵入巖相主要是在幫浦礦區(qū)的東部、南部錯木拉二長花崗巖體，巖性為中粗粒二長花崗巖巖體，沿F1斷層侵位并與洛巴堆組大理巖接觸形成構(gòu)造破碎帶熱液充填和矽卡巖型鉛鋅礦體。

礦區(qū)內(nèi)中生代、古生代的絕大部分地層屬低級變質(zhì)的淺綠片巖相，主要是絹云母—綠泥石帶。圍巖蝕變以線型蝕變(沿斷裂)為主，具有典型的熱液型礦床的蝕變特征。

1.3 電性特征

為全面了解礦區(qū)地層巖(礦)石的導(dǎo)電與激電特征，在收集以往電性測定成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合2016年實測的電性標(biāo)本208塊統(tǒng)計結(jié)果，2017年在礦區(qū)地表巖性出露部位、鉆孔巖心中又采集標(biāo)本307塊，并采用加拿大產(chǎn)GDD-SCIP型電性參數(shù)測試儀開展了標(biāo)本測定工作[8]。所有標(biāo)本的測試結(jié)果匯總見表1所示。

根據(jù)表1的標(biāo)本統(tǒng)計結(jié)果可知：①含礦巖類(鉛鋅礦化、黃鐵礦化、銅礦化)的極化率較高(一般>4%)，具有中高極化率特征；氧化礦的極化率一般較低，主要是因為其鐵質(zhì)成分被氧化為褐鐵礦，硫質(zhì)成分減少；②圍巖極化率一般在4%以下，而凝灰?guī)r、英安斑巖、安山巖顯示具有中等極化率；③各類礦石電阻率一般在660 Ω·m以下，圍巖電阻率一般在1 600 Ω·m以上；④炭質(zhì)板巖具有中低阻、中高視極化率特征，是區(qū)內(nèi)典型的找礦干擾體；⑤根據(jù)礦區(qū)激電測井資料可知，礦區(qū)鉛鋅礦(化)體的極化率主要集中在2%～5%，黃鐵礦化體及純大脈狀鉛鋅礦石主要集中在3.5%～6%；以方鉛礦和閃鋅礦為主，伴生黃鐵礦組成的塊狀硫化物礦石極化率在7%左右，較高的極化率段(>10%)由黃鐵礦引起，多表現(xiàn)為純塊狀黃鐵礦或塊狀黃鐵礦加稀疏浸染狀鉛鋅礦?？梢?，礦區(qū)的鉛鋅礦化視極化率要稍低于黃鐵礦(化)體，尋找鉛鋅礦(化)體應(yīng)以中高極化率為主。由以上分析可知，區(qū)內(nèi)礦(化)體具有低阻、高極化特征，與其他巖石物性差異明顯，具備電法勘探的地球物理前提。

表1 幫浦東段—笛給礦區(qū)巖礦石物性參數(shù)特征

2 方法技術(shù)

2.1 野外數(shù)據(jù)采集

CSAMT[3-5]是興起于20世紀(jì)70年代的一種頻率域電磁測深方法。它使用大功率的人工場源,可大大提高觀測信號強(qiáng)度,具有垂向與橫向分辨率高、穿透高阻能力強(qiáng)、對低阻反映敏感、受地形影響小、抗干擾能力強(qiáng)、勘探深度大和施工效率高等優(yōu)點，其測量方式包括水平電偶源CSAMT有標(biāo)量、矢量和張量3種。本次工作采用標(biāo)量測量方式，即利用單一場源觀測多個電場和共用一個磁場分量。

為保證數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，在正式生產(chǎn)前，進(jìn)行了相應(yīng)的現(xiàn)場實驗工作。最終選擇的工作頻率為1～8 192 Hz，收發(fā)距9.2～10.0 km，供電極距AB=1.21 km，供電電流2～26 A，接收極距MN=40 m。

為保證發(fā)射信號的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，現(xiàn)場選擇土壤潮濕處布設(shè)供電電極，A、B極處各挖10個坑埋設(shè)鋁板(約0.7 m× l m)，坑深一般為1.0～1.3 m，相鄰坑距一般為0.5～3 m；同時，在坑底澆泡和鹽水，滲濾約0.5 h，鋪上泥漿，然后鋪上鋁板，在鋁板上涂上泥漿，壓實坑土，保證接地良好，最后用引線將所有的極坑并接，見圖2。

為保證接收信號的可靠性，提高信噪比，現(xiàn)場采用不極化電極接收，并土壤接觸良好，澆水壓實；使接地電阻一般小于2 kΩ，基巖裸露區(qū)域的接地電阻小于10 kΩ。同時，磁棒的方位采用羅盤定位，誤差小于1°，并采用1 m長水平尺確定水平。電極連線、磁棒連線及其他電纜均盡量避開放置，應(yīng)沿地壓實，防止晃動干擾。

圖2 場源電極埋設(shè)與接收極罐的現(xiàn)場照Fig.2 Site photo of the buried electrode of the field source and the receiver tank

2.2 數(shù)據(jù)處理

CSAMT卡尼亞電阻率僅可利用遠(yuǎn)區(qū)數(shù)據(jù)計算，過渡區(qū)和近區(qū)數(shù)據(jù)無法利用，限制了其深部勘探效果。為了能充分利用CSAMT采集數(shù)據(jù)中的過渡區(qū)和近場數(shù)據(jù)，達(dá)到增加CSAMT探深的目的，本次采用磁場強(qiáng)度Hy計算全區(qū)視電阻率[6-7]，利用數(shù)值求解法求取全區(qū)視電阻率的數(shù)值解，計算公式為：

全區(qū)視電阻率的計算通常有兩種方法：校正系數(shù)法和等效法。等效法的基本思想就是把復(fù)雜的地電結(jié)構(gòu)等效為一個均勻半空間模型，通過在均勻半空間下場值與視電阻率之間的關(guān)系式，由場值計算得到視電阻率值。根據(jù)計算方法的不同，等效法又可以分為插值法和迭代法，插值法相對精度低，速度較快，迭代法精度高，但是倘若數(shù)據(jù)質(zhì)量差，收斂很慢。

逐步搜索法是數(shù)值計算中經(jīng)典的求取非線性方程解的方法，其思想是先給定一個方程的近似解，然后采用一定的步長逐步趨近與真值，直到滿足給定的精度為止。本文采用逐步搜索法求解全區(qū)視電阻率，步驟如下：

1) 首先，任取一系列依次增大的電阻率初值ρ0，求得G(ik1r)[7]，再將其和磁場值分別帶入上式中，得到一系列新的電阻率ρ1。

3) 采用黃金分割線法在區(qū)間[a,b]上進(jìn)行搜素，將區(qū)間[a,b]上按照黃金分割的方式所取的值不斷賦給ρ0，按照步驟(1)求得ρ1，直到滿足|(ρ0-ρ1)/ρ0|<ε(ε為期望求取的視電阻率精度)，則停止搜索，ρ1作為該頻點處的全區(qū)視電阻率。

3 物探成果及綜合解釋

3.1 Hy全區(qū)視電阻率特征及解釋

本次CSAMT剖面按照100 m×40 m的測網(wǎng)敷設(shè)，共完成物理點373個，計算全區(qū)視電阻率數(shù)據(jù)42 840個。反演使用軟件為商用SCS2D，卡尼亞電阻率反演有效數(shù)據(jù)標(biāo)高4 000 m，全區(qū)反演電阻率有效數(shù)據(jù)標(biāo)高3 000 m，相比之下全區(qū)視電阻率增加了1 000 m的有效探深，完整地反映了深部大規(guī)模超級低阻體的全貌(圖3)。

將探測區(qū)的導(dǎo)電特性劃分為4個異常區(qū)，即高阻區(qū)R1、R2、R3和低阻區(qū)R4。結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征及巖(礦)石的導(dǎo)電特征，R1高阻區(qū)電阻率峰值達(dá)10 000 Ω·m，往南未封閉，地表對應(yīng)錯木拉二長花崗巖體，推斷R1異常是由二長花崗巖引起。

R2高阻區(qū)最小寬度680 m，最大寬度980 m，從西往東有增大趨勢，發(fā)育標(biāo)高在4 500 m以上，電阻率幅值達(dá)10 000 Ω·m，存在局部線性低阻帶或局部高阻帶。主要巖性為大理巖、安山巖、凝灰?guī)r夾少量火山角礫巖，其中大理巖兩側(cè)界面與找礦關(guān)系密切，所以在該局部高阻體部位的兩側(cè)是找礦的重點部位。

R3高阻區(qū)最小寬度140 m，最大寬度720 m，電阻率幅值最高達(dá)10 000 Ω·m，呈面狀分布，往北、東未封閉，局部夾小規(guī)模低阻帶。地表出露典中組凝灰?guī)r、安山巖、角礫巖以及旁那組片巖夾少量石英巖。推斷該異?？傮w由典中組和旁那組地層引起，局部夾小規(guī)模低阻帶為次級斷裂或裂隙引起。

R4為大規(guī)模超級低阻區(qū)，其南北向長1 000～1 400 m，東西向長800 m，往西、南均為封閉，發(fā)育標(biāo)高最高為地表，最低為3 000 m，中心標(biāo)高4 000 m，具有三度體特征，規(guī)模較大，電阻率最低200 Ω·m，異常規(guī)模從東往西具有增大趨勢，頂面埋深和底面標(biāo)高由東往西有減小趨勢(圖3)，表明低阻區(qū)異常主體在190線以西。在190～220線，該低阻異常近地表部位對應(yīng)角礫巖區(qū)，以往地表物探勘查資料顯示其具有低磁、低阻、中低視幅頻率特征，異常西部化探存在Cu、Pb、Zn綜合異常，地表發(fā)現(xiàn)多處礦化點，鉆孔在該異常頂部的角礫巖中多處見鉛鋅礦，主要為斷層控礦。通過測定礦區(qū)西部與礦區(qū)毗鄰的幫浦銅鉬礦區(qū)斑巖體物性參數(shù)發(fā)現(xiàn)，該區(qū)含礦斑巖體亦為低磁、低阻、中低視幅頻率。依據(jù)兩區(qū)物性參數(shù)和R4向西發(fā)展趨勢，推斷該大規(guī)模超級低阻體與幫浦銅鉬礦區(qū)斑巖體同源，亦為含礦斑巖體，為礦區(qū)鉛鋅多金屬成礦提供礦物質(zhì)來源，含礦熱液浸位過程中在次級構(gòu)造或兩組構(gòu)造交匯部位沉淀、析出、富集成礦；含礦熱液浸位過程中在構(gòu)造作用下同時擠壓地層，形成角礫巖，角礫巖裂隙即為容礦空間。根據(jù)以上分析，綜合推斷該低阻區(qū)的中淺部為含礦角礫巖，深部為含礦斑巖體，二者之間電性差異小，無法區(qū)分。

圖3 Hy全區(qū)視電阻率反演電阻率斷面Fig.3 Resistivity inversion of Hy full-region apparent resistivity anomaly diagram

3.2 成礦模型

根據(jù)以往研究成果[8-12]，結(jié)合本次CSAMT的勘探結(jié)果，認(rèn)為：①笛給礦區(qū)的地層古近系古新統(tǒng)典中組(E1d)比幫浦礦區(qū)東段的地層新，其礦體主要為浸染狀或細(xì)脈狀，多與斷裂帶有關(guān)，具有明顯的低溫、低壓特征；②激電異常呈大型面狀展布，表明典中組(E1d)屬于高硫型的蓋層，在高硫型蓋層之下或存在矽卡巖型鉛鋅礦床，具有較大的找礦空間；③磁異常顯示在深部存在隱伏巖體，推斷其期次和幫浦礦區(qū)東段南部錯木拉巖體同期，為喜山期；④在幫浦礦區(qū)東段深部存在隱伏含礦斑巖體，與幫浦銅鉬礦區(qū)斑巖體同源，深部斑巖體為區(qū)內(nèi)成礦提供礦物質(zhì)來源，斑巖體之上的次級構(gòu)造提供了容礦空間，形成熱液充填、交代型鉛鋅礦，在“硅鈣面”即巖體與碳酸鹽巖接觸部位形成矽卡巖型鉛鋅礦。幫浦銅鉬礦區(qū)斑巖體和礦區(qū)深部斑巖體為區(qū)內(nèi)成礦提供礦物質(zhì)來源,這兩個部位也是找礦的重點部位。

綜上所述，幫浦東段—笛給礦區(qū)屬于斑巖—矽卡巖—熱液脈型鉛鋅礦床(圖4)。

3.3 深部找礦預(yù)測

依據(jù)CSAMT勘探成果和礦床成礦模型開展深部成礦預(yù)測： R4大規(guī)模超級低阻體與西部幫浦銅鉬礦區(qū)斑巖體為一體，形成區(qū)內(nèi)主要的熱源中心，為鉛鋅多金屬成礦提供礦物質(zhì)來源，亦為區(qū)內(nèi)尋找含礦斑巖體的重要位置；R4大規(guī)模超級低阻體在幫浦東段與笛給礦區(qū)結(jié)合部位的第四系地層出露部位存在大規(guī)模角礫巖，角礫巖裂隙中的鉛鋅多金屬礦物質(zhì)由R4深部斑巖體提供，角礫巖裂隙即為容礦空間；二疊系地層中CSAMT反演電阻率發(fā)現(xiàn)的線性低阻帶、高低阻過渡部位反映了次級斷裂的存在(圖5)，皆為尋找鉛鋅多金屬礦的有利部位，倘若這些異常位于大理巖兩側(cè)，則以尋找矽卡巖型鉛鋅多金屬礦為主要目標(biāo)。綜上所述，認(rèn)為礦區(qū)深部具有較大的找礦潛力，布置了ZK1601、SKN201鉆孔開展異常驗證工作(圖6)。

圖4 礦床模型示意Fig.4 Schematic diagram of the deposit model

圖5 210線、250線的Hy全區(qū)視電阻率反演電阻率斷面Fig.5 Profile inversion anomaly diagram of Hy full-region apparent resistivity of 210 line and 250 line

4 鉆孔驗證

ZK1601鉆孔驗證結(jié)果顯示，井深136.2～143.1 m為鉛鋅礦化體，礦體之下為大理巖；反演電阻率斷面圖顯示鉛鋅礦化體部位存在線性低阻帶，礦體傾向與低阻帶傾向一致，下部高阻體為大理巖。

SKN201鉆孔驗證結(jié)果顯示，井深420 m以上為二疊系凝灰?guī)r，局部存在蝕變凝灰?guī)r；反演電阻率結(jié)果在此處夾有局部低阻，該局部低阻反映的是蝕變凝灰?guī)r。鉆孔驗證在427.4～530 m為凝灰?guī)r和角礫巖互相交叉產(chǎn)出，存在5層鉛鋅礦化體，礦體產(chǎn)于角礫巖裂隙和破碎帶中，且在終孔530 m處礦體并未封閉；反演電阻率結(jié)果均顯示礦化體產(chǎn)于高低阻過渡帶部位。

鉆孔驗證結(jié)果證實了對于R4大規(guī)模超級低阻體推斷的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步佐證了找礦模型的可靠性，充分表明了幫浦東段—笛給鉛鋅多金屬礦床深部找礦潛力巨大，極大提振了開拓礦區(qū)深部的信心。在ZK1601和SKN201驗證成功后，為了節(jié)約資金，ZK2001未再做驗證。

圖6 210線Hy全區(qū)視電阻率反演電阻率斷面與鉆孔驗證結(jié)果Fig.6 Line 210 profile inversion anomaly diagram of Hy full-region apparent resistivity and borehole verification diagram

5 結(jié)論

結(jié)合鉆探驗證結(jié)果研究，CSAMT異常高低阻梯級帶反映的次級斷裂是尋找熱液脈型鉛鋅礦的主要位置，同時，巖體與碳酸鹽巖接觸部位是矽卡巖型鉛鋅礦的主要位置，同時也說明了CSAMT數(shù)據(jù)利用Hy全區(qū)視電阻率特征及解釋成果的可靠性。依據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和地質(zhì)、礦體特征，結(jié)合物探異常特征，修改了本區(qū)的成礦模型，認(rèn)定本區(qū)為斑巖—矽卡巖—熱液脈型鉛鋅礦床，為礦區(qū)下一步的深部找礦預(yù)測提供了科學(xué)依據(jù)。

在利用水平磁場Hy計算全區(qū)視電阻率過程中存在著一個場值對應(yīng)多個視電阻率的現(xiàn)象，這種情況下通過迭代可能難以確定視電阻率值。文中采用人機(jī)交互的方式，當(dāng)求解視電阻率存在2個根時，采用手動方式選擇根的取值范圍，求取出視電阻率。該問題是利用水平磁場Hy計算全區(qū)視電阻率后期研究的主要方向。