隱伏巖漿型銅鎳礦空—地—井協(xié)同勘查技術(shù)體系

黃旭釗，范正國，何敬梓，2，葛藤菲，2，王思潯，滿毅，王鵬，李軍，王恒

(1.中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083; 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球物理與信息技術(shù)學(xué)院, 北京 100083； 3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第六地質(zhì)大隊，新疆 哈密 839000)

0 引言

我國正處于對能源和礦產(chǎn)資源需求的高速增長階段，隨著勘查程度的提高，深部找礦成為重大國家戰(zhàn)略需求，勘查工作重點正向覆蓋區(qū)轉(zhuǎn)移，其中淺覆蓋區(qū)找礦日漸成為找礦突破的關(guān)鍵部位[1]。隨著地球物理勘探方法和技術(shù)手段的不斷發(fā)展和革新，越來越多的物探方法投入到隱伏礦床勘探中[2]，從最初的重磁法勘探到大地電磁法，到航空地球物理勘探和地—井瞬變電磁勘探，再到目前開始應(yīng)用的高分辨率淺層地震勘探，工作平臺也從地面擴展到航空和鉆孔中，工作方法已多元化，并正在向空—地—井聯(lián)合勘探方向發(fā)展。因此，在同一找礦區(qū)域、不同勘查階段，如何適時開展不同的勘查工作，以及如何配合、協(xié)調(diào)等從而大大降低找礦成本，提高找礦效果和效率，顯得尤為重要，也是目前地球物理勘探需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

新疆若羌縣啟鑫一帶作為典型覆蓋區(qū)，具有較好的巖漿型銅鎳礦成礦條件，前期開展了一定的地質(zhì)和地球物理工作[3-5]。筆者通過開展適用于覆蓋區(qū)深部礦產(chǎn)資源探測的、具有大探測深度及高分辨率的綜合航空地球物理探測技術(shù)，以及與航空地球物理配套、有效的地面和井中地球物理方法技術(shù)，總結(jié)、形成了隱伏巖漿型銅鎳礦不同找礦階段的最佳方法技術(shù)組合，從而建立了空—地一體化深部礦產(chǎn)快速勘查技術(shù)體系。該勘查技術(shù)體系豐富了覆蓋區(qū)找礦方法技術(shù)，特別是對隱伏巖漿型銅鎳礦勘查找礦有一定的借鑒和示范意義。

1 研究方法及技術(shù)路線

巖漿型銅鎳礦的成礦規(guī)律研究表明，超基性侵入巖是巖漿硫化物型銅鎳礦床的重要含礦建造[6]。前人總結(jié)認(rèn)為其地球物理異常可以概括為“三高一低”，并提出“基性—超基性雜巖體+高磁、高重、高極化、低電阻”為核心的地質(zhì)—地球物理找礦模型，再配合Cu、Ni、Co化探組合異常，這對尋找?guī)r漿型銅鎳礦找礦具有指導(dǎo)意義[7]。筆者通過近年的找礦實踐發(fā)現(xiàn)，通過精細(xì)的重磁聯(lián)合反演、CSAMT和TEM反演等綜合物探技術(shù),可以判斷基性-超基性巖深部延伸和礦體賦存部位，指導(dǎo)鉆探部署[5,8]，在此基礎(chǔ)上，形成了空—地—井協(xié)同勘查技術(shù)體系。

通常,按照勘查目的將找礦劃分為3個階段，即找礦遠(yuǎn)景區(qū)確定階段、找礦靶區(qū)優(yōu)選階段和礦產(chǎn)勘查階段，一般按照時間順序,由找礦遠(yuǎn)景區(qū)確定階段→找礦靶區(qū)優(yōu)選階段→礦產(chǎn)勘查階段依次開展工作?？蓪嵤┑暮娇?、地面、井中勘探方法眾多，合理部署即建立一套協(xié)同勘查技術(shù)體系是非常必要的?？铡亍畢f(xié)同勘查技術(shù)體系中，“空”指航空地球物理調(diào)查技術(shù)，“地”指地面地球物理、地球化學(xué)和地質(zhì)調(diào)查技術(shù)，“井”指槽探、鉆探、坑探等探礦工程和測井技術(shù)。協(xié)同指需要各種方法技術(shù)和組織工作的合理組合，遵循精度與經(jīng)濟適宜的原則布置工作，不平均使用工作量。力求以最小的經(jīng)濟投入，取得最好的勘查效果。

1.1 構(gòu)建協(xié)同勘查技術(shù)體系的基本思路

1.1.1 協(xié)同勘查的基本原則

協(xié)同勘查首先需遵循的基本原則是能有效降低找礦成本，提高找礦效果和效率，即協(xié)同有序、可實施、有效果、多參數(shù)、不重復(fù)、經(jīng)濟合理。

協(xié)同有序：指在工作的不同階段、不同實施主體、不同技術(shù)方法組合之間遵循總體部署、按照先后順序配合得當(dāng)。

可實施性：指協(xié)同勘查方法可在通常地理、地形、氣候條件下應(yīng)用于任一個覆蓋區(qū)。

有效果：指協(xié)同勘查方法中的任一種方法均可反映出巖漿熔離型銅鎳礦的某種地質(zhì)、地球物理特征。

多參數(shù)：指在同一地區(qū)、同一勘查階段優(yōu)選出2種及以上的有效勘查方法，作為相互約束、互為補充的技術(shù)組合。

不重復(fù)：每種勘查方法要從不同側(cè)面提供巖漿型銅鎳礦的地質(zhì)、地球物理找礦信息。

經(jīng)濟合理：協(xié)同勘查方法性價比合理。

1.1.2 協(xié)同勘查的組成

協(xié)同勘查技術(shù)體系通過技術(shù)協(xié)同和組織協(xié)同實現(xiàn)。按照策劃過程和實施方案，協(xié)同勘查技術(shù)體系又可細(xì)分為縱向協(xié)同和橫向協(xié)同，它們屬于技術(shù)協(xié)同和組織協(xié)同的組成部分。

技術(shù)協(xié)同：以巖漿熔離型銅鎳礦為對象，以各勘查階段目標(biāo)為導(dǎo)向，分別施以航空物探、地面物探、井中勘探手段，在每個階段充分發(fā)揮不同勘查方法和配套的數(shù)據(jù)處理和解釋方法的技術(shù)優(yōu)勢，為達(dá)成同一勘查目的，構(gòu)建共同協(xié)作、互為補充和約束的勘查方法技術(shù)組合。

組織協(xié)同：為了完成同一目標(biāo)，由兩個或兩個以上的具有領(lǐng)域知識和經(jīng)驗的、一定的問題求解能力的實施主體，通過一定的信息交換和相互協(xié)同機制，分別施以不同的勘查任務(wù)共同完成這一目標(biāo)。

縱向協(xié)同：體現(xiàn)串行協(xié)同原理，指對同一勘查階段或不同勘查階段順序進(jìn)行的實施主體的分配與管理。同一勘查階段內(nèi)，不同勘查方法技術(shù)之間需要有機地統(tǒng)籌、但又不能固定不變，既要充分發(fā)揮各自優(yōu)勢、又要充分發(fā)揮組合效果；不同勘查階段的勘查方法技術(shù)使用也不是一成不變的，如探礦工程，不一定必須要到驗證階段才使用，只要有足夠的依據(jù)，在工作初期(遠(yuǎn)景區(qū)選擇)就可以使用。

橫向協(xié)同：體現(xiàn)并行協(xié)同原理，指為了提高工作效率和找礦效果，根據(jù)需求，將不同勘查方法技術(shù)或不同勘查階段協(xié)同在一起工作，如航空物探與地面物探的協(xié)同工作、地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查與物探調(diào)查的協(xié)同工作等。

1.2 地球物理勘查技術(shù)方法選擇依據(jù)

1)航空物探勘查技術(shù)選擇依據(jù)：①適用于覆蓋區(qū)的，在通常地理、地形、氣候條件下可實施的航空物探勘查技術(shù)；②適用于找礦遠(yuǎn)景區(qū)確定階段的航空物探勘查技術(shù)；③具有較好的物性條件，可快速反映出巖漿熔離型銅鎳礦的某種地球物理特征，通過航空物探勘查方法圈定間接目標(biāo)物——超基性巖體或直接目標(biāo)物——含礦超基性巖體；④能夠多參數(shù)相互約束、相互補充。

2)地面物探勘查技術(shù)選擇依據(jù)：①適用于覆蓋區(qū)，在通常地理、地形、氣候條件下可實施；②適用于找礦靶區(qū)優(yōu)選階段；③可通過地面物探勘查方法驗證航空物探勘查方法所圈定的間接目標(biāo)物——超基性巖體或直接目標(biāo)物——含礦超基性巖體，獲取礦化信息。

3)井中物探勘查技術(shù)選擇依據(jù)：① 能夠?qū)Τ詭r體或含礦超基性巖體(礦體)進(jìn)行空間定位；②能夠獲取地下巖(礦)層物性信息，為定量計算和三維地質(zhì)—地球物理建模提供必要的約束條件。

1.3 有效地球物理勘查方法技術(shù)

通過新疆若羌縣啟鑫示范區(qū)所實施的空—地—井勘查方法技術(shù)，確定了巖漿型銅鎳礦有效勘查方法技術(shù)。

1)航空地球物理有效勘查方法技術(shù)，包括：①高精度、大比例尺航磁ΔT測量；②航空電磁TEM測量；③航磁、重力2.5D聯(lián)合反演技術(shù)；④ 3D物性反演技術(shù)，包括：3D視磁化率反演、3D視密度反演、3D航磁總模量視磁化率反演、3D歸一化磁源強度視磁化率反演；⑤三維視密度差和視磁化率融合與地質(zhì)建模技術(shù)；⑥基于重磁數(shù)據(jù)智能融合的深部地質(zhì)建模技術(shù)；⑦基于人機交互反演的隱式3D地質(zhì)建模技術(shù)。

2)地面地球物理有效勘查方法技術(shù)，包括：①高精度、大比例尺地磁ΔT測量；②大比例尺地面重力測量；③地面激發(fā)極化面積測量；④ 地面CSAMT測量；⑤地面地球物理剖面精測(包括磁法、重力、激發(fā)極化測深、CSAMT測量)；⑥電阻率、極化率換算方法；⑦CSAMT一維反演技術(shù)；⑧航磁、重力2.5D聯(lián)合反演技術(shù)；⑨3D物性反演技術(shù)，包括：3D視磁化率反演、3D視密度反演、3D航磁總模量視磁化率反演、3D歸一化磁源強度視磁化率反演；⑩地質(zhì)建模技術(shù)，包括基于重磁反演結(jié)果智能融合的深部地質(zhì)建模技術(shù)、基于人機交互反演的隱式3D地質(zhì)建模技術(shù)。

3)井中有效勘查方法技術(shù)，包括：①井中磁化率測量；②井中密度測量；③井中TEM測量。

2 快速協(xié)同勘查技術(shù)體系框架及勘查技術(shù)組合

2.1 技術(shù)體系框架

空—地—井協(xié)同勘查技術(shù)體系如圖1所示，它是在多種能源礦產(chǎn)協(xié)同勘查體系研究基礎(chǔ)上而建立的[9-14]。整體結(jié)構(gòu)按照勘查目的劃分為3個階段，每個階段根據(jù)目標(biāo)部署勘查方法，但不同階段之間根據(jù)實際需求，可局部、有效地插入到其他階段中。整個技術(shù)體系依托縱向協(xié)同和橫向協(xié)同提供全方位支撐。每個勘探階段依據(jù)縱向協(xié)同支持，技術(shù)協(xié)同負(fù)責(zé)采取最優(yōu)的方法技術(shù)組合，組織協(xié)同保障其正常進(jìn)行；橫向協(xié)同主要負(fù)責(zé)不同勘查階段之間的協(xié)同，技術(shù)協(xié)同根據(jù)實際需求，將后續(xù)勘查階段的某種方法技術(shù)，在某個時間點插入到前一個或某個勘查階段，或前期勘查階段的數(shù)據(jù)和成果復(fù)用到后續(xù)勘查階段，組織協(xié)同協(xié)調(diào)各實施主體關(guān)系，保障其高效、有序進(jìn)行。

2.2 快速協(xié)同勘查技術(shù)組合

2.2.1 找礦遠(yuǎn)景區(qū)確定階段協(xié)同勘查技術(shù)

找礦遠(yuǎn)景區(qū)主要依據(jù)深大斷裂、基性-超基性雜巖體、Cu、Ni化探組合異常、航磁異常、重力梯度帶和航磁梯度帶來劃分。此階段航空地球物理勘查起主要支撐作用，可以快速、有效地、經(jīng)濟地達(dá)到該階段目標(biāo)。涉及的基礎(chǔ)資料主要為：填圖比例尺不小于1∶20萬的地質(zhì)礦產(chǎn)資料、測量比例尺不小于1∶20萬的區(qū)域化探資料、測量比例尺不小于1∶5萬的航磁ΔT調(diào)查資料和測量比例尺不小于1∶20萬的地面重力調(diào)查資料。因此，基礎(chǔ)技術(shù)組合為：1∶20萬地質(zhì)礦產(chǎn)填圖+1∶20萬區(qū)域化探測量(可選)+1∶5萬航磁ΔT測量+1∶20萬重力測量。

2.2.2 找礦靶區(qū)優(yōu)選階段協(xié)同勘查技術(shù)

找礦靶區(qū)優(yōu)選主要依據(jù)重力、磁場和極化率的高異常以及電阻率低異常，簡稱“三高一低”模式。獲取“三高一低”基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要分階段、高效有序進(jìn)行，航空地球物理勘探作為排頭兵首先開展工作，確定重點異常區(qū)；在此基礎(chǔ)上，地面的地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查、地球物理調(diào)查和地球化學(xué)調(diào)查同時跟進(jìn)，開展工作。

1)航空地球物理勘查技術(shù)組合：測量比例尺不小于1∶2.5萬的航磁ΔT搭載航空TEM電磁測量，在覆蓋不嚴(yán)重的地區(qū)，若同時缺少填圖比例尺大于及等于1∶20萬地質(zhì)資料，可考慮開展測量比例尺不小于1∶2.5萬的航空伽馬能譜測量，飛行高度參照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

2)數(shù)據(jù)處理包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理和位場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，參照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。當(dāng)剩磁較大且磁化方向與總場方向角度較大時，需要求取總場模量或歸一化磁源強度，作為3D視磁化率反演的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。航空TEM電磁數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括電阻率換算和極化率換算。航空伽馬能譜數(shù)據(jù)處理技術(shù)包括K、U、Th聚類分析和地質(zhì)單元航空伽馬能譜核素含量統(tǒng)計分析。

3)開展定性和定量解釋，重點是區(qū)分基性、超基性巖體以及含礦超基性雜巖體引起的異常。航磁定性解釋方法參照《磁測資料應(yīng)用技術(shù)要求》[15]，定量解釋方法主要包括：2.5D航磁ΔT和梯度聯(lián)合反演、2.5D航磁ΔT和分量聯(lián)合反演、歐拉反褶積法計算巖體頂面埋深、3D物性反演。航空TEM電磁定量解釋即航空電磁一維反演。在解釋過程中，可進(jìn)行必要的野外物性補充測量，或進(jìn)行地面踏勘和三級異常查證，發(fā)現(xiàn)蝕變礦化可挖探槽，取標(biāo)本和化學(xué)樣進(jìn)行化驗、鑒定。

4)綜合解釋，確定重點異常區(qū)范圍。

5)在重點異常區(qū)，部署地質(zhì)、地面地球物理、地球化學(xué)勘查工作，技術(shù)組合：不小于1∶1萬的地質(zhì)草測、不小于1∶1萬的地面重力測量、不小于1∶1萬的激電測量、不小于1∶1萬的CSAMT測量(可選)、不小于1∶1萬的TEM電磁測量(可選)、不小于1∶1萬或1∶2.5萬的巖石(屑)或土壤化探面積測量(局部可開展1∶5 000或1∶1萬比例尺的剖面測量)。

6)地面地球物理勘探同步安排物性測量，包括磁化率、密度、電性、能譜測量(可選)，盡可能保證相同點位采集物性數(shù)據(jù)；有條件可采集巖心的磁化率、密度、電性數(shù)據(jù)。對于磁化率不小于2 000×10-5SI的地方，需采集巖石定向標(biāo)本，送實驗室進(jìn)行剩磁測定。

7)開展地面數(shù)據(jù)處理，參照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。對于重力測量，當(dāng)區(qū)域場與局部異常疊加較嚴(yán)重時，需作剩余異常處理,計算時濾波波長根據(jù)局部異常規(guī)模確定。

8)綜合開展定性、定量解釋，對礦致異常實施淺鉆和槽探，取樣進(jìn)行物性測定、巖(礦)石鑒定和地球化學(xué)分析。

9)以槽探和淺鉆物性數(shù)據(jù)和電法反演剖面為約束條件，利用航磁數(shù)據(jù)和地面重力數(shù)據(jù)，進(jìn)行3D重磁物性建模。

10)根據(jù)地質(zhì)、地球物理、化探綜合特征，開展找礦潛力研究，優(yōu)選找礦靶區(qū)。

2.2.3 礦產(chǎn)勘探階段協(xié)同勘查技術(shù)

礦產(chǎn)勘探階段即工程驗證階段，按照精測→鉆探→取樣化驗、井中測量→精細(xì)反演→再驗證的基本思路開展工作。

1)在重點找礦靶區(qū)布置地質(zhì)—物探綜合精測剖面，以確定鉆孔位置，可選擇直接驗證或2.5D精細(xì)聯(lián)合反演之后再進(jìn)行驗證。2.5D重磁聯(lián)合反演計算以激電測深反演剖面進(jìn)行約束進(jìn)行，確定含礦巖體形態(tài)、埋深，布置鉆孔。

2)直接驗證可根據(jù)實際情況選擇鉆探或坑探。

關(guān)于民眾抗?fàn)幷蔚难芯?，國?nèi)外學(xué)界在抗?fàn)幮纬傻臋C理、社會抗?fàn)庮愋?、抗?fàn)幍男再|(zhì)與動因、抗?fàn)幍闹卫磉壿嫷确矫婢纬闪素S富的學(xué)術(shù)成果。西方學(xué)界主要集中于從國家政權(quán)特性、國家政策制度、公民權(quán)利三個視角考察社會抗?fàn)幍挠绊慬3]?？v觀國內(nèi)學(xué)界，拓展以國家為中心的理論分析范式，成為學(xué)者們探究社會抗?fàn)巻栴}的共識之一，其中，國家政體差異、國家代理人角色、國家能力(財政/強制/組織)、政府應(yīng)對策略均是理解中國社會抗?fàn)幨录年P(guān)鍵變量[4]。

3)取樣品化學(xué)分析確定巖體含礦性，同步進(jìn)行巖心物性測量。也可開展井中TEM，圈定礦體范圍或發(fā)現(xiàn)旁側(cè)盲礦體。

4)在鉆孔驗證結(jié)果的約束下，再次進(jìn)行2.5D重磁聯(lián)合反演。以此結(jié)果作為約束條件，再次利用大比例尺重、磁數(shù)據(jù)開展3D地球物理-地質(zhì)建模，確定深部找礦有利區(qū)，提供鉆孔位置。

5)再次驗證，并計算資源量，提交礦產(chǎn)地。

3 應(yīng)用實例

現(xiàn)通過在新疆北山啟鑫地區(qū)開展巖漿型銅鎳礦勘查的應(yīng)用實例來簡述空—地—井協(xié)同勘查技術(shù)體系的建立過程。找礦遠(yuǎn)景區(qū)確定階段協(xié)同勘查技術(shù)與找礦靶區(qū)優(yōu)選階段協(xié)同勘查技術(shù)有許多相似之處，僅測量精度要求有所不同，限于篇幅不再贅述。

3.1 巖漿型銅鎳礦地質(zhì)特征

研究巖漿型銅鎳礦的成礦地質(zhì)條件、成礦特征，是確定不同勘探階段和不同勘探目標(biāo)所應(yīng)實施的地球物理技術(shù)的前提條件。

新疆若羌縣啟鑫雜巖帶處于塔里木板塊東北緣新疆北山古生代裂谷構(gòu)造帶核部，屬于北山構(gòu)造巖漿巖帶。區(qū)內(nèi)出露地層為古元古界敦煌巖群，侵入巖發(fā)育，基性—超基性至酸性巖類均有出露，巖漿活動具多期次、多類型特征，白山深大斷裂在區(qū)內(nèi)規(guī)模最大。啟鑫基性—超基性雜巖帶形成于晚古生代碰撞后拉伸的大陸裂谷環(huán)境，并經(jīng)多次活化，雜巖帶長40.3 km，寬6.1～12.2 km，呈NE向帶狀展布，走向嚴(yán)格受白山深大斷裂的控制，帶內(nèi)多個雜巖體在深部可能聯(lián)通。啟鑫雜巖體平面形態(tài)呈NE向橢圓狀，侵入于古元古代敦煌巖群中，雜巖體主要由輝長巖、橄長巖、橄輝巖、輝橄巖、橄欖巖等巖相構(gòu)成，其中占主要成分的輝長巖呈深灰色—綠灰色，輝長結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖漿硫化物型銅鎳礦建造主要分布于啟鑫雜巖體的北東部及西部的輝橄巖中，受構(gòu)造控制[16]。啟鑫雜巖體賦存的銅鎳礦與新疆北山地區(qū)的紅石山—筆架山基性—超基性雜巖帶內(nèi)的紅石山大型鎳礦、蠶西鎳礦、紅石山東鎳礦等鎳礦[17-19]，以及坡北雜巖帶中的坡一超大型鎳礦、坡十大型鎳礦等[20]有類似的地質(zhì)、礦床特征(圖2)。因此，該基性-超基性雜巖帶可成為直接或間接尋找?guī)r漿型銅鎳礦床的目標(biāo)區(qū)，具有尋找銅鎳礦床的潛力。

3.2 找礦靶區(qū)優(yōu)選階段協(xié)同勘查技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 航空地球物理調(diào)查

在啟鑫遠(yuǎn)景區(qū)實施了1∶1萬的航磁ΔT、航磁梯度、航磁三分量、航空伽馬能譜和航空電磁TEM測量，通過分析圈定了啟北找礦靶區(qū)，圖3為啟鑫遠(yuǎn)景區(qū)部分成果圖件。

3.2.2 地質(zhì)測量

3.2.3 地面地球物理調(diào)查

對啟北找礦靶區(qū)實施了1∶1萬比例尺的地面磁法、重力、激電面積測量，1∶1萬比例尺的CSAMT測量，同步還開展了物性測量。根據(jù)綜合分析優(yōu)選出2處重點找礦靶區(qū)，進(jìn)行了綜合剖面測量，并布置了相應(yīng)的鉆孔，如圖4所示。多數(shù)見礦鉆孔處于局部弱磁異常邊部、剩余重力異常高的邊部、低阻區(qū)和中等視極化率。

a—航磁ΔT立體陰影圖；b—航磁垂向梯度立體陰影圖；c—航磁垂向分量立體陰影圖；d—航空電磁TEM第0道立體陰影圖；e—航空伽馬能譜總道立體陰影圖；f—推斷巖性構(gòu)造圖,白色框為啟北找礦有利區(qū)范圍;1—推斷超基性侵入巖；2—推斷以負(fù)磁場為特征的基性侵入巖；3—推斷以正磁場為特征的基性侵入巖；4—推斷橄欖蘇長巖、輝石橄長巖、輝長輝綠巖；5—推斷弱磁性橄欖輝長巖；6—推斷閃長巖；7—推斷二疊紀(jì)酸性侵入巖；8—推斷二疊系紅柳河組；9—推斷石炭系干墩組；10—推斷古元古界敦煌巖群；11—推斷斷裂a—shadow map of aeromagnetic ΔT; b—shadow map of aeromagnetic vertical gradient; c—shadow map of aeromagnetic vertical component; d—shadow map of the 0th track of airborne electromagnetic (TEM); e—shadow map of total trace of airborne gamma spectrum; f—inferred lithologic structure map, the white frame is the range of favorable prospecting area in Qibei; 1—inferred ultrabasic intrusive rock; 2—infer basic intrusive rocks characterized by negative magnetic field; 3—infer basic intrusive rocks characterized by positive magnetic field; 4—inferred olivine norite, pyroxene olivine and gabbro diabase; 5—inferred weakly magnetic olivine gabbro; 6—inferred diorite; 7—inferred Permian acid intrusive rock; 8—inferred Hongliuhe formation of Permian; 9—inferred Carboniferous Gandun formation; 10—inferred Paleoproterozoic Dunhuang rock group; 11—inferred fracture圖3 啟鑫遠(yuǎn)景區(qū)部分成果圖件Fig.3 Part achievement maps of Qixin prospecting area

a—地磁ΔT等值線平面圖；b—剩余重力等值線平面圖；c—視電阻率等值線平面圖；d—視極化率等值線平面圖a—ground magnetic ΔT contour map; b—residual gravity contour map; c—apparent resistivity contour map; d—apparentpolarizabilitycontour map圖4 啟北找礦靶區(qū)綜合物探成果Fig.4 Comprehensive geophysical map of Qibei prospecting target area

3.2.4 地面地球化學(xué)調(diào)查

在啟北找礦靶區(qū)開展了1∶5萬比例尺的地球化學(xué)測量。區(qū)內(nèi)雜巖帶以鎳、鉻元素強度高，銅、鈷相對較低，元素套合較好，濃集中心明顯。銅異常幅值為270×10-6，鎳異常幅值為1 434×10-6，鈷異常幅值為118×10-6，鉻異常幅值為1 496×10-6；異常形態(tài)呈不規(guī)則的近似月牙狀，異常面積大，走向與區(qū)內(nèi)橄欖輝長巖一致，呈NNE向。鎳、銅具有內(nèi)帶和外帶。

3.2.5 3D地球物理建模

啟鑫地區(qū)雜巖體受剩磁影響反磁化現(xiàn)象嚴(yán)重，表現(xiàn)為強烈負(fù)磁異常，這給直接利用航磁ΔT場進(jìn)行三維反演帶來極大困難，因此，為了消除剩磁的影響，通過該區(qū)1∶1萬比例尺的實測航磁三分量數(shù)據(jù)計算了航磁總模量(圖5a)，將其作為磁化率反演的數(shù)據(jù)源，采用3D航磁總模量視磁化率反演得到磁化率網(wǎng)格模型；重力數(shù)據(jù)采用1∶5萬比例尺的地面布格重力數(shù)據(jù)，以4 km波長高通濾波求取的剩余異常，將此剩余異常作為重力反演數(shù)據(jù)(圖5b)，采用UBC-GIF剩余重力的三維物性反演得到視密度差。從視總磁化強度模量和視密度的三維數(shù)據(jù)體中，提取6條剖面所在位置地下的垂直切片(斷面)數(shù)據(jù)，然后采用物性數(shù)據(jù)融合技術(shù)得到各斷面的視磁化率和視密度融合結(jié)果。4950剖面為通過視密度(圖6a)和視磁化率(圖6b)融合處理，劃分出的11類物性體(圖6c)，各類物性體的視磁化率和視密度如表1所示，該剖面可以作為2.5D精細(xì)反演的初始模型[8]。

3.3 礦產(chǎn)勘探階段協(xié)同勘查技術(shù)

3.3.1 地面地球物理剖面精測

布置了多條綜合物化探剖面，位置如圖4所示。4號剖面上施工探槽TC3和鉆孔ZK4-1、ZK4-2、ZK4-3，見Ni2號礦體，賦礦巖性為輝橄巖。4號綜合剖面上重力高和弱磁異常對應(yīng)，根據(jù)CSAMT視電阻率斷面圖推斷，輝長巖呈塊狀高阻，超基性巖相穿插其中，該剖面有南北2個熱液通道，北部的巖漿通道離地表礦體較近，深度為0～200 m，南部巖漿通道規(guī)模較大，深度在500～800 m，推測2個通道為礦漿來源(圖7)。

圖5 3D地球物理反演源數(shù)據(jù)Fig.5 3D geophysical inversion source data

圖6 4950剖面所在截面視密度(a)、視磁化率(b)及其斷面融合分類結(jié)果(c)Fig.6 Apparent density(a), apparent susceptibility (b) and fusion classification result(c) of cross section 4950

3.3.2 探槽、淺鉆調(diào)查

啟北靶區(qū)施工鉆孔5個，目的是對地表礦體進(jìn)行追索，其中鉆孔ZK4-2、ZK4-3控制了礦體，見鎳工業(yè)礦1層、硫化鎳貧礦2層。礦體呈板狀，走向53°，傾向155°，傾角約51°～58°。平面上礦體長370 m，剖面礦體延伸為354 m。

表1 4950剖面所在截面視磁化率與視密度融合分類

3.3.3 地球物理測井

對ZK4-2進(jìn)行了磁三分量和激電測井，結(jié)果見圖8。激電測井視電阻率及視極化率曲線整體變化相對較大，視電阻率常見值為10～200 Ω·m，視極化率常見值為0.3%～4%?？咨?50～160 m見一相對低阻高極化異常，視電阻率25 Ω·m，視極化率11%。該異常對應(yīng)鎳礦化層，由于鎳礦化層較薄，磁三分量測井曲線上所反應(yīng)出的礦體延伸信息不明顯。

3.3.4 井中地球化學(xué)

ZK4-2中硫化鎳礦層段顯示Cu、Co、Ni元素同高。

圖7 啟鑫勘查區(qū)4線綜合剖面成果Fig.7 Comprehensive section results of line 4 in Qixin exploration area

3.3.5 3D地球物理-地質(zhì)建模

將鉆孔物性、CSAMT反演和數(shù)據(jù)融合剖面，作為2.5D精細(xì)反演剖面的初始模型，對啟鑫雜巖體開展系列剖面2.5D精細(xì)反演。根據(jù)地球物理反演結(jié)果，結(jié)合地表地質(zhì)填圖、鉆探資料，在Geomodeller平臺上構(gòu)建3D隱式地質(zhì)模型，確定了賦礦圍巖(輝橄巖)的空間位置，如圖9所示。

圖8 啟鑫勘查區(qū)ZK4-2孔測井曲線Fig.8 Logging curve of hole ZK4-2 in Qixin exploration area

圖9 啟鑫雜巖體三維地質(zhì)模型Fig.9 Three dimensional geological model of Qixin complex

3.3.6 驗證結(jié)果

通過地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)及探礦工程等工作，初步查明了基性-超基性巖體的空間分布特征，并發(fā)現(xiàn)了銅鎳礦體7條。成礦地質(zhì)體定位預(yù)測結(jié)果，啟北基性-超基性巖體的找礦預(yù)測標(biāo)志較好。地質(zhì)-地球物理三維建模結(jié)果，基性-超基性巖體向下延伸超過3 000 m且規(guī)模大，估算潛在資源量(334？)：工業(yè)礦石資源量4 485萬t，鎳金屬資源量27.19萬t，低品位礦石資源量6 774萬t，低品位礦石鎳資源量25.31萬t。目前，根據(jù)探礦工程，探求資源量(333+334？)礦石量380.13萬t、鎳金屬10 103 t，伴生Cu金屬2 334 t、鈷708 t。

4 結(jié)論

本技術(shù)體系通過在新疆啟鑫地區(qū)的航空、地面、井中勘查示范應(yīng)用，證明對隱伏巖漿型銅鎳礦勘查有效，對其他具有類似地質(zhì)成礦條件的區(qū)域隱伏巖漿型銅鎳礦勘查具有重要參考價值。

1)找礦遠(yuǎn)景區(qū)選擇階段的基本勘查技術(shù)組合為：填圖比例尺1∶20萬的地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查+測量比例尺1∶20萬的區(qū)域化探調(diào)查+測量比例尺1∶5萬的航磁ΔT調(diào)查+測量比例尺1∶20萬的區(qū)域重力調(diào)查。

2)找礦靶區(qū)優(yōu)選階段的基本勘查技術(shù)組合為：測量比例尺1∶1萬的航空電磁TEM調(diào)查+測量比例尺1∶5萬的航磁ΔT調(diào)查+填圖比例尺1∶5萬的地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查+測量比例尺1∶5萬的區(qū)域化探調(diào)查+測量比例尺1∶5萬的區(qū)域重力調(diào)查+地質(zhì)—地球物理建模。

3)礦產(chǎn)勘探階段的基本勘查技術(shù)組合為：激電、CSAMT等地面地球物理精測→槽探、鉆探工程→取樣化驗、井中測量→精細(xì)反演、地質(zhì)—地球物理建模。

4)數(shù)據(jù)精細(xì)處理與3D物性反演、2.5D人機交互反演是戈壁荒漠覆蓋區(qū)銅鎳礦空—地—井協(xié)同快速勘查的重要方法技術(shù)，應(yīng)貫穿全過程。

5)本次示范所實施的勘查方法技術(shù)未全部覆蓋，技術(shù)體系的建立有一定局限性，如大地電磁測深、時間域三維激電測深等方法有待在今后的工作中進(jìn)一步試用、完善。

6)任何一種地球物理方法均受地形和環(huán)境等因素所限制，該技術(shù)體系屬于示范研究的總結(jié)成果，尚未在更多覆蓋區(qū)實驗，需要在具體實施中考慮各方法的適用性。