物探技術(shù)在布敦烏拉隱伏礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用效果

劉永祥， 劉福勝， 王 欣， 韓曉陽， 謝 磊

(1.內(nèi)蒙古礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，呼和浩特 010020； 2.中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司，北京 100040)

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)

布敦烏拉礦區(qū)位于大興安嶺南段的錫林浩特-霍林郭勒成礦亞帶(圖1)[1]。大興安嶺南段主要出露地層為二疊系、中生界及少量的中志留統(tǒng)—下泥盆統(tǒng)和石炭系。二疊系是大興安嶺地區(qū)發(fā)育最為廣泛的地層，具有面積廣，厚度大，巖性復(fù)雜等特征。下二疊統(tǒng)以海相沉積和海陸交互相沉積為主，上二疊統(tǒng)以陸相沉積為主并伴有火山巖。自早侏羅世開始，區(qū)域內(nèi)逐漸形成受斷裂控制的斷陷盆地；中侏羅世出現(xiàn)火山噴發(fā)，至晚侏羅世火山噴發(fā)活動(dòng)最為強(qiáng)烈，形成大量酸性熔巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖。該區(qū)現(xiàn)今的構(gòu)造格架主要形成于燕山期，以北東、東西、北西向斷裂為主，并控制了本區(qū)晚中生代巖漿活動(dòng)和多金屬成礦作用[2-4]。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)

區(qū)內(nèi)出露地層比較簡(jiǎn)單，除廣覆的第四系外，主要出露侏羅系白音高老組(J3b)，詳見圖2。

圖1 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖(引自文獻(xiàn)[1])Figure 1 Regional geological and mineral resources sketch (after reference [1])

白音高老組分布于礦區(qū)東南部，為礦區(qū)內(nèi)地表出露面積最廣的地層。出露地層一般傾向北西270°～330°，傾角40°～70°的單斜地層。在鉆孔揭露的深部，由于受沉積環(huán)境(古地貌)的影響，局部地層產(chǎn)狀(流紋產(chǎn)狀)較陡。該組地層按成分及含礦性不同大致可分為紋質(zhì)火山角礫巖段、紫色流紋巖段、流紋質(zhì)凝灰?guī)r三個(gè)巖性段。

礦區(qū)北東向裂隙(節(jié)理)比較發(fā)育，傾角較陡，多近于直立。局部裂隙較密集，可以組成節(jié)理密集帶。礦區(qū)內(nèi)白音高老組地層由于受斷裂、裂隙構(gòu)造的影響，大部分已破碎、帶內(nèi)巖石常具綠泥石化、高嶺土化蝕變及鉛鋅礦化，目前已發(fā)現(xiàn)的礦體均產(chǎn)于流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r經(jīng)地質(zhì)作用形成的構(gòu)造破碎帶中。構(gòu)造破碎帶內(nèi)碎裂巖(tr)裂隙發(fā)育，角礫呈棱角狀，顯示出構(gòu)造張性特征。

圖2 布敦烏拉多金屬礦區(qū)地質(zhì)及激電中梯測(cè)量點(diǎn)位圖Figure 2 Budun Ul polymetallic ore area geological map and IP intermediate gradient survey point positions

2 地球物理特征

2.1 巖(礦)石物性特征

從礦區(qū)巖(礦)石電性測(cè)定結(jié)果看，方鉛礦表現(xiàn)為高極化相對(duì)中低電阻特征，與圍巖有明顯的極化率差異，利用大功率中梯激電尋找隱伏硫化物多金屬礦(化)體具備良好的地球物理前提(表1)。

2.2 激電異常特征

大功率激電是一種有效的礦產(chǎn)勘查方法，具有分辨率高、經(jīng)濟(jì)、快速、方便等優(yōu)點(diǎn)[3-12]。本次測(cè)量?jī)x器采用美國Zonge公司生產(chǎn)的30kW大功率發(fā)射機(jī)組和GDP32型多功能電法儀接收機(jī)，供電極距AB=3000m，測(cè)量點(diǎn)距MN=20m，最大旁測(cè)距離500m。

表1 布敦烏拉礦區(qū)巖(礦)石電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征

礦區(qū)激電異常分布較有規(guī)律，相對(duì)高視充電率異常呈北東走向，視電阻率異常也呈北東走向。兩組構(gòu)造(F1、F2)與區(qū)域地質(zhì)顯示的區(qū)域構(gòu)造走向大致相同。雖然視充電率值較低，但背景值更低，約為4ms，為弱極化異常(圖3)。視電阻率總體呈現(xiàn)北西低，南東高的趨勢(shì)，北西段地表是第四系沙土礫石低電阻覆蓋層，南東出露的是安山玄武巖高電阻，中部區(qū)段視電阻率呈多條高低相間的條帶異常帶，對(duì)應(yīng)構(gòu)造破碎帶中的碎裂巖(tr)帶。按照激電異常特征以及與視電阻率的組合關(guān)系，在勘探區(qū)內(nèi)圈定1處激發(fā)極化率異常區(qū)，將其編號(hào)為DJ。DJ異常位于測(cè)區(qū)的中部，總體走向近45°，長(zhǎng)度約890m，寬度約520m，位于兩構(gòu)造(F1、F2)之間。

圖3 布敦烏拉礦區(qū)視充電率Ms等值線平面圖Figure 3 Apparent chargeability (Ms) isogram in Budun Ul ore district

3 找礦效果

3.1 異常解釋

從激電異常和視電阻率異常之間的對(duì)應(yīng)位置關(guān)系對(duì)比來看，異常位于F1和F2間的構(gòu)造碎裂巖帶部位，由于構(gòu)造碎裂巖帶中具強(qiáng)硅化，蝕變等，其電性特征為中低交錯(cuò)電阻特征。視充電異常率峰值11.8ms，視電阻率數(shù)值范圍為100～250Ω·m。依據(jù)地質(zhì)及土壤地球合學(xué)異常對(duì)應(yīng)位置關(guān)系，推測(cè)DJ激電異?？赡転榈V致異常。

為了進(jìn)一步解剖DJ激電異常，采用了具有勘探深度大、穿透高阻層能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)快速等優(yōu)點(diǎn)的可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)法[13]。在DJ激電異常區(qū)共布置了4條可控源音頻大地電磁測(cè)深剖面(圖4)，對(duì)異常及其深部的電性特征、含礦構(gòu)造進(jìn)行了研究對(duì)比。

圖4 布敦烏拉礦區(qū)可控源音頻大地電磁測(cè)深點(diǎn)位布置圖Figure 4 CSAMT sounding points layout in Budun Ul ore district

對(duì)取得的測(cè)深數(shù)據(jù)進(jìn)行畸變剔除及預(yù)處理,計(jì)算卡尼亞視電阻率和相位，對(duì)地表電性結(jié)構(gòu)橫向不均勻造成的靜態(tài)效應(yīng)進(jìn)行校正，然后進(jìn)行CSAMT一維圓滑反演。CSAMT一維圓滑反演方法采用卡尼亞電阻率和阻抗相位聯(lián)合，反演結(jié)果為電阻率-深度曲線[14-15]。圖5為320和340線大功率激電視電阻率與視充電率剖面及可控源音頻大地電磁測(cè)深反演電阻率綜合圖，視電阻率曲線起伏展布與反演電阻率高低非常吻合，清楚地展示了構(gòu)造展布和第四系厚度的變化情況。依據(jù)電阻率等值線突變和疏密特征，推斷了傾向北西，走向北東的F1和F2斷裂。由于受構(gòu)造控制，兩條斷層之間存在破碎、強(qiáng)硅化、角礫巖、含水及脈巖等，致使構(gòu)造帶內(nèi)反演電阻率呈現(xiàn)高低相間分布。具體表現(xiàn)為視充電率多峰異常，對(duì)應(yīng)電阻率為高低起伏跳躍，視電阻率變化100～250Ω·m。

圖5 布敦烏拉礦區(qū)電法勘查綜合剖面圖Figure 5 Budun Ul ore district electric prospecting integrated section

根據(jù)上述對(duì)比分析結(jié)果，結(jié)合巖(礦)石物性參數(shù)特征，推斷:①相對(duì)高視充電率異常和視電阻率異常均呈北東走向，與區(qū)域地質(zhì)顯示的區(qū)域構(gòu)造走向大致相同。②視充電率異常幅值在6～8 ms，但背景值更低，約為4ms，雖然為弱極化異常，但激電異常特征與視電阻率的組合關(guān)系密切，視電阻率呈多條高低相間的條帶異常帶，對(duì)應(yīng)構(gòu)造破碎帶中的碎裂巖(tr)帶。③在綜合電法剖面圖上視充電率異常表現(xiàn)為多峰異常，對(duì)應(yīng)斷面圖反演電阻率為高低跳躍展布，應(yīng)為礦致異常。

3.2 鉆探驗(yàn)證

鉆探揭露DJ激電異常為礦致異常。依據(jù)布敦烏拉礦區(qū)勘探線(圖6)與其對(duì)應(yīng)的電法勘探剖面圖來看，高阻異常邊緣部位和低阻區(qū)的相對(duì)高阻異常部位為礦體位置，說明礦化帶具有較強(qiáng)的熱液蝕變、硅化，可以此作為CSAMT推斷礦體的主要依據(jù)和標(biāo)志。

圖6 布敦烏拉礦區(qū)勘探線剖面圖Figure 6 Budun Ul ore district prospecting line section

綜合礦區(qū)地球物理和地質(zhì)資料，圈定一處綜合激電異常DJ。該異常呈北東向展布，位于測(cè)區(qū)中部，長(zhǎng)890m，寬520m。該綜合異常由于受銀金屬硫化物礦化影響表現(xiàn)出較高的視充電率，同時(shí)由于巖石硅化蝕變強(qiáng)烈表現(xiàn)出具有相對(duì)較高的視電阻率的地球物理特征。成礦熱液帶來的成礦元素的富集形成了Ag、Pb、Zn多金屬礦，后期在圈定的DJ激電異常上共布置勘探孔42眼，其中41眼見礦，見礦率達(dá)97.6%，發(fā)現(xiàn)以銀為主并伴生Pb、Zn、Cd、Ga的多金屬礦床，估算資源儲(chǔ)量(121b+122b+333)礦石量523.93萬噸，銀金屬量859.84噸，平均品位Ag 164.11×10-6。物探方法取得了良好的地質(zhì)找礦效果。

4 結(jié)語

布敦烏拉礦區(qū)多金屬礦體賦存于斷裂構(gòu)造控制的蝕變巖帶中，其中金屬硫化物多呈浸染狀、細(xì)脈浸染狀、脈狀網(wǎng)脈狀產(chǎn)出。礦體富金屬硫化物會(huì)導(dǎo)致視充電率異常；強(qiáng)烈的硅化則導(dǎo)致視電阻率升高，故該區(qū)呈帶狀的高視充電率、相對(duì)中高視電阻率異常往往顯示硅化、銀鉛鋅礦化體的存在，礦體均產(chǎn)于高阻異常邊緣部位，還有低阻區(qū)的相對(duì)高阻異常部位，因此可以把此物探異常特征作為推斷礦體的重要依據(jù)，也是本區(qū)重要的間接找礦標(biāo)志。