綜合物探方法在大興多金屬礦勘查中的應(yīng)用

曲鵬志，潘月棟，楊京勛，劉明輝，金哲洙

吉林省第六地質(zhì)調(diào)查所，吉林 延吉 133001

0 引言

大興位于吉林省延吉市東北部，行政區(qū)劃隸屬延吉市依蘭鎮(zhèn)，屬侵蝕構(gòu)造低山區(qū)，溝谷縱橫，地形切割較深，區(qū)內(nèi)基巖出露不佳，只有在切割深的溝谷處及山脊上見(jiàn)少量的出露，其它地段均被植被覆蓋。

在地表獲得的線索比較有限和找礦方向逐步向深部隱伏礦體開(kāi)展的趨勢(shì)下，綜合物探方法具有較好的勘探優(yōu)勢(shì)，能提供有效的勘探線索[1-2]。在國(guó)內(nèi)外，綜合物探方法越來(lái)越多地被應(yīng)用于勘查地下隱伏礦體。文章分別使用不同物探方法對(duì)勘查區(qū)進(jìn)行了勘查，工作程度由淺至深，由平面至斷面，獲得了勘查區(qū)較豐富的異常信息。

1 地質(zhì)及地球物理背景

1.1 地質(zhì)背景

志留系五道溝群分布在勘查區(qū)中部，以變質(zhì)砂巖、粉砂巖為主夾有安山巖、英安質(zhì)火山巖；東北部見(jiàn)一處大理巖，呈殘留體產(chǎn)出。

中生代時(shí)期，我國(guó)東部地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)頻繁而劇烈，表現(xiàn)為多期次、大面積的花崗巖類的侵入及火山活動(dòng)和各種形式的構(gòu)造變形，這給鉛鋅礦成礦作用帶來(lái)了“機(jī)遇”，各種圍巖脈型、矽卡巖型、斑巖型和陸相火山巖型礦床紛紛形成[3]。

區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，在區(qū)域內(nèi)大面積分布。區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要有早侏羅世中細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖主要分布在東部，呈大面積巖基產(chǎn)出；花崗閃長(zhǎng)巖主要分布在西部、北部，呈帶狀產(chǎn)出，展布范圍較廣。

區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造不發(fā)育，主要有北東向斷裂、北西向斷裂。斷裂構(gòu)造具多期次活動(dòng)的特點(diǎn)。

物探勘查區(qū)覆蓋大面積的五道溝巖群變質(zhì)砂巖、粉砂巖、大理巖，并涵蓋一定范圍的早侏羅世花崗巖及閃長(zhǎng)巖。物探測(cè)線方位角150°，線距100 m，點(diǎn)距20 m，布設(shè)如圖1所示。

圖1 勘查區(qū)地質(zhì)圖及物探測(cè)線布設(shè)Fig.1 Geological conditions and geophysical survey line layout in the exploration area1.沖洪積物、礫石、亞砂土、亞黏土；2.五道溝巖群:變質(zhì)砂巖、粉砂巖為主,夾有安山巖、英安質(zhì)火山巖；3.五道溝巖群:大理巖；4.早侏羅世:中細(xì)粒堿長(zhǎng)花崗巖；5.早侏羅世:中細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖；6.閃長(zhǎng)玢巖脈；7.正長(zhǎng)斑巖脈；8.二長(zhǎng)花崗巖脈；9.石英脈；10.斷層；11.推測(cè)斷層；12.磁法測(cè)量范圍；13.激電中梯測(cè)量范圍；14.激電測(cè)深17線

1.2 地球物理背景

各類巖(礦)石磁性測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。變質(zhì)砂巖磁性最強(qiáng)，磁化率平均值5 447×4π×10-6SI；剩余磁化強(qiáng)度平均值2 725×10-3A/m。黃鐵礦化矽卡巖的剩余磁化強(qiáng)度最大，平均值4 160×10-3A/m。

表1 巖(礦)石物性參數(shù)常見(jiàn)值一覽表Table 1 Common physical parameters of rocks/ores

大理巖、閃長(zhǎng)巖、板巖、閃長(zhǎng)玢巖、片麻巖、蝕變巖、花崗巖磁性中等，磁化率平均值介于(900～3 500)×4π×10-6SI區(qū)間，剩余磁化強(qiáng)度平均值介于(90～770)×10-3A/m區(qū)間。

英安巖、石英脈、閃鋅礦磁性較弱，磁化率平均值處于700×4π×10-6SI以下，剩余磁化強(qiáng)度平均值處于260×10-3A/m以下。

不同類型巖(礦)石存在磁性差異，巖石蝕變、礦化后磁化強(qiáng)度明顯變小。

從各類巖(礦)石電性測(cè)定結(jié)果看，測(cè)區(qū)物性極化率平均值處于1.17%～2.65%區(qū)間，石英脈極化率最高；變砂巖、大理巖、閃長(zhǎng)巖、蝕變巖、花崗巖、黃鐵礦化矽卡巖極化率處于1.80%以上；板巖、閃長(zhǎng)玢巖、片麻巖、英安巖、閃鋅礦極化率處于1.80%以下。

測(cè)區(qū)物性電阻率平均值處于500～6 600 Ω·m區(qū)間，閃長(zhǎng)玢巖和蝕變巖電阻率最低；變砂巖、大理巖、閃長(zhǎng)巖、英安巖、石英脈、黃鐵礦化矽卡巖電阻率處于3 000 Ω·m以上；板巖、片麻巖、花崗巖、閃鋅礦電阻率處于3 000 Ω·m以下。

黃鐵礦是近礦產(chǎn)物，對(duì)尋找鉛鋅礦具有重要的指示作用。但電性結(jié)果顯示黃鐵礦化矽卡巖、閃鋅礦等金屬硫化物并沒(méi)有較高的極化異常，因此不排除多個(gè)或多層極化體疊加、極化異常變化幅值較大、分布不均等情況[4-5]。

2 高精度磁測(cè)

利用GeoIPAS將磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行化極后[6]，圈定異常C1，如圖2。異常長(zhǎng)軸方向呈北東向展布，控制長(zhǎng)度2 700 m左右，其為大范圍的低磁性異常區(qū)，邊界線為高低磁值梯度帶，異常南東側(cè)梯度較陡，界線清晰。

圖2 ΔT磁異常剖面圖(a)、化極等值線平面圖(b)Fig.2 ΔT magnetic anomaly profile(a)，isogram map of reduction to the pole(b)

異常北西側(cè)交替出現(xiàn)相間跳躍式磁場(chǎng)，場(chǎng)區(qū)之間分界明顯，ΔT變化范圍一般在-500～600 nT之間；緊鄰C1異常南東側(cè)為梯度較陡的正磁場(chǎng)，呈北東向展布，區(qū)內(nèi)ΔT極大值大于2 200 nT；測(cè)區(qū)南東側(cè)為大范圍低磁場(chǎng)，ΔT變化范圍一般在-50～50 nT之間。由物性結(jié)果可知，區(qū)內(nèi)變砂巖磁性最高，與其它巖性存在明顯的磁性差異。因此推斷緊鄰C1異常南東側(cè)的高磁值區(qū)是由變砂巖引起的。

將磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行上延50 m和垂向一階導(dǎo)處理，如圖3。異常北側(cè)化極后磁性0值區(qū)特征表現(xiàn)為北東向展布，相間跳躍式交替出現(xiàn)，因此推斷該區(qū)線性構(gòu)造分布較多，線性分區(qū)即代表了構(gòu)造的展布特征；而上延50 m后，可見(jiàn)異常北西側(cè)整體呈現(xiàn)低磁異常，正北側(cè)仍呈現(xiàn)相間的正負(fù)磁值區(qū)，因此推斷，正北側(cè)地質(zhì)體或構(gòu)造下延深度較深，且具有一定規(guī)模，為F1構(gòu)造帶。

圖3 磁異常上延50 m等值線平面圖(a)、垂向一階導(dǎo)等值線平面圖(b)Fig.3 Magnetic anomaly isogram map of upward continuation 50 m(a)、first vertical derivatives(b)

異常南東側(cè)，上延50 m后高磁值異常中心融合，顯示變砂巖下延具有一定規(guī)模；一階導(dǎo)后東側(cè)顯示兩條較明顯的北東向展布的0值區(qū)[7]，為F2構(gòu)造帶。

異常北東側(cè)，上延50 m后高低磁值中心均出現(xiàn)融合，分界線仍舊十分明顯，且梯度較陡，據(jù)一階導(dǎo)0值線推斷為構(gòu)造帶F3，呈北西向展布，下延深度較深，在北西方向變砂巖的產(chǎn)出及C1異常的邊界受該構(gòu)造帶控制。

3 激電中梯

根據(jù)磁測(cè)結(jié)果，布設(shè)激電中梯測(cè)量范圍，覆蓋異常明顯的磁性梯度帶。根據(jù)中梯測(cè)量結(jié)果，劃分出3處異常區(qū)域，編號(hào)分別為J1、J2、J3。其中，J1位于磁測(cè)異常C1北側(cè)，J2、J3位于磁測(cè)異常C1區(qū)內(nèi)(圖4)。

圖4 激電中梯視極化率等值線平面圖(a)、視電阻率等值線平面圖(b)Fig.4 IP intermediate gradient isogram map of apparent polarizability(a) ，apparent resistivity(b)

J1為北東向展布的高極化低電阻條帶狀區(qū)域，走向50°左右，控制長(zhǎng)度940 m左右，短軸長(zhǎng)度180 m左右。視極化率極大值大于6.0%，視電阻率梯度較陡，電性接觸特征明顯，極小值小于100 Ω·m，整體位于花崗閃長(zhǎng)巖體內(nèi)。

J2為不規(guī)則囊狀的高極化低電阻區(qū)域，長(zhǎng)軸呈北東向展布，控制長(zhǎng)度980 m左右，短軸380 m左右。視極化率極大值大于6.0%，視電阻率極小值小于100 Ω·m，整體位于五道溝巖群內(nèi)。

J3為北東向展布的高極化低電阻條帶狀區(qū)域，走向65°左右，控制長(zhǎng)度660 m左右，短軸長(zhǎng)度200 m左右。電性梯度較陡，接觸特征明顯，視極化率極大值大于9.0%，極小值小于100 Ω·m，整體位于五道溝巖群內(nèi)、變砂巖的巖性分界線附近。

4 激電測(cè)深

綜合磁測(cè)和激電中梯結(jié)果，布設(shè)激電測(cè)深17號(hào)線，覆蓋磁測(cè)異常范圍C1，并穿過(guò)中梯確定的三個(gè)異常J1、J2、J3，點(diǎn)距40 m，測(cè)量長(zhǎng)度1 680 m，最大AB極距為4 000 m。采用的極距參數(shù)如表2所示。

表2 激電測(cè)深A(yù)B和MN節(jié)點(diǎn)一覽表Table 2 IP sounding nodes of AB and MN m

使用為思激電測(cè)深反演軟件對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行反演處理，斷面經(jīng)驗(yàn)視深度AB/6，結(jié)果如圖5a、圖5b所示。將磁法異常和激電中梯異常的平面位置展布于激電測(cè)深測(cè)量結(jié)果的斷面圖上，結(jié)合激電測(cè)深反演斷面圖的電性特征綜合進(jìn)行推斷，結(jié)果如圖5c所示。

磁法測(cè)量異常C1較好地反映了五道溝巖群分別與花崗閃長(zhǎng)巖、變質(zhì)砂巖的巖性分界線(圖5d)，測(cè)深結(jié)果中，分界線整體北西向傾，傾角62°左右。五道溝巖群整體表現(xiàn)為高極化低電阻特征，似共軛斷層形態(tài)，與圍巖的電性接觸特征較明顯。

圖5 17號(hào)線磁法中梯剖面圖(a)、激電測(cè)深反演極化率斷面圖(b)、反演電阻率斷面圖(c)、綜合推斷斷面圖(d)Fig.5 Magnetic and IP intermediate gradient profile(a)、IP sounding section of inversion polarizability(b)、inversion resistivity(c)、comprehensive inference (d)of Line 17

垂向一階導(dǎo)確定的F1構(gòu)造帶在激電測(cè)深結(jié)果圖上總體表現(xiàn)為一個(gè)向南東方向傾斜的正斷層，該斷層穿過(guò)花崗閃長(zhǎng)巖與五道溝巖群，下延深度較深，傾角130°左右。由于斷層的上盤下移，使淺部的花崗閃長(zhǎng)巖與五道溝巖群的巖性接觸面出現(xiàn)階梯狀形態(tài)，這也是磁法垂向一階導(dǎo)推斷出F1構(gòu)造帶和激電中梯測(cè)量結(jié)果在北部推斷出J1、J2兩個(gè)異常的主要原因。

激電中梯確定的J3異常在測(cè)深結(jié)果中表現(xiàn)的異常特征最為明顯，展布于測(cè)線1 000～1 200 m區(qū)間，視深度80～280 m左右，為不規(guī)則囊狀、似葫蘆狀的高極化低電阻區(qū)域，反演極化率極大值大于15.0%，反演電阻率極小值小于150 Ω·m。異常位于低磁值、低電阻率的梯度帶上，位于極化率陡增區(qū)段，處于五道溝巖群內(nèi)與變質(zhì)砂巖的交界帶附近，勘查應(yīng)基本符合“穩(wěn)定砂體+構(gòu)造抬升+氧化還原”的準(zhǔn)則[8]，推斷為測(cè)深異常JS1。

5 結(jié)論

通過(guò)磁法測(cè)量，可有效劃分巖性接觸界線C1，確定地下構(gòu)造F1在地表的展布特征。依據(jù)磁法圈定的異常范圍，通過(guò)激電中梯測(cè)量，可獲得淺地表平面電性特征，圈定異常J1、J2、J3，均呈高極化低電阻特征。采用激電測(cè)深，獲得了經(jīng)驗(yàn)視深度600 m范圍內(nèi)的地?cái)嗝骐娦蕴卣?，并綜合磁法及激電中梯結(jié)果較好的推斷了地?cái)嗝嫘畔ⅲJ(rèn)為JS1(即中梯異常J3)呈現(xiàn)的低電阻率、高極化率激電異常、磁異常是矽卡巖型礦床的重要找礦標(biāo)志[9]，建議鉆探對(duì)該異常區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)證。綜合應(yīng)用結(jié)果表明，綜合物探方法在尋找與地下隱伏礦床有關(guān)的線索中具有較好的效果。