膠西北焦家—倉(cāng)上地區(qū)深部地球物理探測(cè)綜合應(yīng)用

王玉　尹召凱　王君偉

摘要：近幾年，為配合深部找礦工作，在膠東地區(qū)開展了大量的物探工作，取得了明顯的探測(cè)效果。焦家—倉(cāng)上地區(qū)雖開展過大量鉆探工作，并對(duì)地殼深部進(jìn)行揭露，但覆蓋面小，無法全面掌握地質(zhì)信息。在前人成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了高精度重力剖面、高精度磁法剖面、MT重磁電聯(lián)合反演、CSAMT、二維地震等綜合物探工作，通過對(duì)所得結(jié)果互相驗(yàn)證并結(jié)合鉆探揭露，較全面地提取了焦家—倉(cāng)上地區(qū)深部地質(zhì)、構(gòu)造等信息，構(gòu)建了三維地質(zhì)模型，確定了深部找礦靶區(qū)，為下一步深部找礦工作提供了方向及可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：深部找礦；靶區(qū)；綜合物探；膠西北；重磁電聯(lián)合反演；三維地質(zhì)模型

中圖分類號(hào)：TD15 P618.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2023）07-0055-06doi：10.11792/hj20230708

引 言

膠西北作為膠東地區(qū)主要的金礦床產(chǎn)地，開展過大量的物探研究工作且方法多樣。其中，可控源音頻大地電磁測(cè)量（CSAMT）、大地電磁測(cè)量（MT）、頻譜激電測(cè)量（SIP）3種方法配合高精度重磁開展的工作較多。從以往工作解釋結(jié)果及后續(xù)驗(yàn)證情況來看，CSAMT具有抗干擾能力較強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)高效特點(diǎn)，雖然橫向分辨能力較好，但縱向分辨能力較差。焦家—倉(cāng)上地區(qū)地勢(shì)平坦，巖體主要組成為早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系和玲瓏花崗巖，多屬于中高阻覆蓋，數(shù)據(jù)處理若舍棄場(chǎng)源影響的低頻段，反演深度可達(dá)2 km，但在焦家—倉(cāng)上地區(qū)西側(cè)及北側(cè)臨近海域，受海水倒灌影響，會(huì)產(chǎn)生一定低阻屏蔽作用。整體來看，該方法對(duì)沿測(cè)線方向的電阻率變化比較敏感，對(duì)淺部分辨率高，向深部分辨率逐漸降低，適合識(shí)別淺部成礦結(jié)構(gòu)面，對(duì)追索已知構(gòu)造沿走向延伸及探索淺層覆蓋下構(gòu)造淺部特征具有較好效果，工作中常配合高精度重磁進(jìn)行聯(lián)合反演；MT技術(shù)具有勘查深度大、橫向分辨能力較強(qiáng)、施工靈活、不受高阻屏蔽影響等特點(diǎn)，多適合推斷解釋成礦結(jié)構(gòu)面及其深部變化特征，也可以輔助研究電性結(jié)構(gòu)。以往試驗(yàn)應(yīng)用效果顯示，該方法在焦家—倉(cāng)上地區(qū)5 km深度以淺探測(cè)方面具有較好的應(yīng)用效果，尤其是焦家—倉(cāng)上地區(qū)南部，三山島—倉(cāng)上斷裂、萊（州）龍（口）斷裂上下盤巖性不同，且電性差異明顯，該方法可在一定程度上解釋這2條斷裂深部結(jié)構(gòu)特征，該結(jié)果可為深部找礦工作提供支撐。

1 地質(zhì)背景

膠東地區(qū)位于華北克拉通東南部，其南部和東部是中國(guó)中央造山帶被郯廬斷裂左行切割后向北錯(cuò)移的部分——蘇魯超高壓變質(zhì)帶，其西部被郯廬斷裂截切與華北克拉通的魯西地塊鄰接，其北部與遼吉地塊隔海相望。膠東半島結(jié)晶基底為前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系，受華北克拉通破壞影響，膠東地區(qū)于中生代發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造巖漿活動(dòng)，廣泛發(fā)育各種侵入巖、火山巖、斷陷盆地、斷裂及金礦床。根據(jù)前寒武紀(jì)基底和中生代地質(zhì)構(gòu)造特征，膠東地區(qū)被劃分為膠北隆起、威海隆起和膠萊盆地3個(gè)大地構(gòu)造單元（見圖1）［1-2］。

自西向東，膠東地區(qū)可劃分為7個(gè)成礦帶。其中，萊州西部、招遠(yuǎn)—平度、牟平—乳山、膠萊盆地東北緣等4個(gè)成礦帶以金成礦作用為主，為膠東地區(qū)金礦的集中分布區(qū)［3］。金礦床的分布受區(qū)域性近東西向基底構(gòu)造和北東向、北北東向構(gòu)造帶的復(fù)合控制，同時(shí)受到前寒武紀(jì)地層的影響［4］。膠東地區(qū)西北部三山島斷裂、焦家斷裂、招平斷裂等控制著絕大部分超大型、大型金礦床的產(chǎn)出［5］。

2 研究區(qū)地球物理特征

研究區(qū)巖（礦）石電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。由表1可知，巖石的電阻率較原巖在破碎蝕變后顯著降低，反映在電阻率曲線上呈現(xiàn)為清晰的低阻響應(yīng)；當(dāng)巖石在破碎帶中的硅化程度較高時(shí)，在巖石的電阻率曲線上會(huì)表現(xiàn)出低阻帶中的局部高阻。在富水條件下呈現(xiàn)低阻反映的蝕變花崗巖，在巖體內(nèi)部可對(duì)斷裂進(jìn)行有效分割。巖體與膠東巖群地層接觸帶的電場(chǎng)表現(xiàn)為電阻率的高、低突變（巖體高，膠東巖群低），形成變異型梯度帶［6］。

花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖的極化率低且穩(wěn)定，極化率一般低于6 %；變質(zhì)巖則更高，極化率普遍低于4 %。但是，巖體經(jīng)礦化蝕變后，極化率明顯增加，通常超過7 %，且具有強(qiáng)烈蝕變礦化的富礦則更高，極化率達(dá)到20 %以上，是正常巖石極化率的4～5倍［7］。

3 綜合地球物理應(yīng)用

3.1 重力特征

研究區(qū)重力場(chǎng)具體表現(xiàn)為沿海北東向布格重力高，寺口—村里集、平里店—寺口布格重力具有低異常特征（見圖2-a））。研究區(qū)重力場(chǎng)特征反映了構(gòu)造格架以北東向展布為主的地質(zhì)特征，變質(zhì)巖系與侵入巖體的展布規(guī)律及分布范圍受區(qū)域北東向構(gòu)造控制［8］。研究區(qū)重力梯級(jí)帶規(guī)模大，并以北東向?yàn)橹?，反映了?gòu)造方向以北北東向—北東向?yàn)橹?，且斷裂兩?cè)巖性具有明顯的密度差異。研究區(qū)金礦床（點(diǎn)）處重力異常總體表現(xiàn)為重力梯級(jí)帶。

3.2 磁場(chǎng)特征

研究區(qū)磁場(chǎng)總體表現(xiàn)為波動(dòng)雜亂的低緩負(fù)磁場(chǎng)背景中的串珠狀線性升高磁異常帶（見圖2-b）），其巖性主要為變輝長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖等，在各種巖性中所含的鐵磁性礦物和結(jié)構(gòu)差異很大，從而導(dǎo)致磁性極不均勻，如變輝長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖［9-12］。

黃山館—下丁家一帶的雜亂串珠狀磁力高異常，磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值分別為250 nT、50 nT、370 nT，反映變質(zhì)巖內(nèi)的不同巖性。弱磁性玲瓏巖體、郭家?guī)X花崗巖體在研究區(qū)內(nèi)分布范圍廣，會(huì)引起平緩的低磁異常。寺口—村里集布格重力低異常、平里店—寺口布格重力低異常對(duì)應(yīng)平緩磁力低背景場(chǎng)中的數(shù)條北東向長(zhǎng)條狀、串珠狀磁力高異常，磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值分別為50 nT、170 nT、8 nT［13-17］。

3.3 重磁電聯(lián)合反演

本次在研究區(qū)開展了可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT），布置了2條剖面L483、L467。此外，在研究區(qū)進(jìn)行了MT、重磁綜合物探剖面（Y2剖面）測(cè)量及二維地震（見圖3），旨在了解斷裂深部產(chǎn)狀及地質(zhì)體結(jié)構(gòu)特征，重、磁、電綜合剖面與地震剖面測(cè)線角度較為一致，可對(duì)比分析。

4 斷裂解釋

1）根據(jù)CSAMT反演綜合推斷圖（見圖4）及二維地震剖面（見圖5），DZF3斷裂反射波地表未控制，反射波呈兩正一負(fù)特征，同相軸較連續(xù)，能量較強(qiáng)，地震反射波組特征明顯，易于對(duì)比解釋。DZF3斷裂在走向上與三山島斷裂平行，位于三山島斷裂東約200 m，走向?yàn)楸睎|向，傾向南東，斷裂空間賦存特征與三山島斷裂相似；斷裂縱向延伸超過2 800 m。

2）2條CSAMT剖面均位于焦家—倉(cāng)上斷裂（CSAMT中編號(hào)F1）南部。焦家—倉(cāng)上斷裂淺部及深部由鉆孔483ZK602、483ZK603、483ZK1、459ZK601、458ZK1控制，鉆孔位于該斷裂走向拐彎的南部，從所做剖面結(jié)果看，這2條剖面具有較高的一致性，推斷焦家—倉(cāng)上斷裂都在2 800號(hào)點(diǎn)變緩，上盤老地層總體較厚，符合已知成礦規(guī)律，列為找礦靶區(qū)（見圖6）。

3）斷裂可根據(jù)大地電磁測(cè)深電阻率反演等值線圖中等值線密集的垂向高低阻過渡帶，結(jié)合重磁異常曲線的相對(duì)低值區(qū)及過渡帶推斷出，在Y2推斷地質(zhì)剖面圖上推斷了5條斷裂（見圖6-c））。

Y2F1斷裂傾向北西，傾角較陡，基本產(chǎn)于早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系和中生代玲瓏花崗巖的接觸帶內(nèi)，并有向深部延伸的趨勢(shì)。該斷裂傾角有上陡下緩趨勢(shì)，呈現(xiàn)鏟式構(gòu)造特征，局部呈舒緩波狀展布。結(jié)合已有鉆孔資料，可斷定該斷裂為三山島—倉(cāng)上斷裂。大地電磁測(cè)深電阻率反演等值線圖顯示，Y2F2斷裂為垂向凹陷，傾角較陡，大于60°，傾向南東，深部延伸較大，有與Y2F1斷裂交會(huì)的趨勢(shì)。Y2F3斷裂在淺部大地電磁測(cè)深電阻率反演等值線圖中表現(xiàn)為低阻凹陷特征，而重磁異常曲線表現(xiàn)為明顯低值區(qū)。推斷該斷裂為西由斷裂，淺部產(chǎn)于粉子山群和早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系接觸帶，深部切割了早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系，總體傾向南東，傾角較陡，且隨深度的增大，存在與三山島—倉(cāng)上斷裂交會(huì)的趨勢(shì)，交會(huì)深度約4 500 m。Y2F4斷裂在大地電磁測(cè)深電阻率反演等值線圖中表現(xiàn)為垂向錯(cuò)段，傾向北西，傾角較陡，深部與Y2F5斷裂交會(huì)。Y2F5斷裂在該剖面地表未出露，大地電磁測(cè)深電阻率反演等值線圖中顯示為高低阻過渡帶，基本沿早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系與玲瓏花崗巖展布，傾向北西，傾角約30°，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，認(rèn)為該斷裂可能是萊（州）龍（口）斷裂的南沿部分，于-4 500 m標(biāo)高與三山島—倉(cāng)上斷裂交會(huì)。

4）由圖6可知，所推斷的Y2F1斷裂為三山島—倉(cāng)上斷裂，該斷裂上陡下緩，總體呈鏟式構(gòu)造特征，上盤為大面積的前寒武系變質(zhì)巖系，下盤為高阻的玲瓏花崗巖。該斷裂總體沿接觸帶展布，局部地段呈舒緩波狀特征。而二維地震剖面（見圖5）顯示，其宏觀特征與Y2剖面重磁電綜合解釋成果相似，DZF3斷裂即為三山島—倉(cāng)上斷裂，該斷裂傾角從淺至深總體呈變緩趨勢(shì)，推斷該斷裂傾角由陡變緩的位置可作為深部找礦靶區(qū)。

5）根據(jù)圖6推斷，三山島—倉(cāng)上斷裂上盤為低阻層，結(jié)合研究區(qū)巖體特征，該低阻層應(yīng)以早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系為主，最低標(biāo)高低于-4 000 m，明顯低于研究區(qū)北段早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系的底界，顯示該巖體的底界具有自北向南逐漸變深的趨勢(shì)。

5 三維地質(zhì)模型

在充分收集研究區(qū)以往物探、地質(zhì)勘查資料的基礎(chǔ)上，通過綜合地球物理探測(cè)，揭露深部地質(zhì)體和構(gòu)造特征，建立焦家—倉(cāng)上地區(qū)三維地質(zhì)模型（見圖7），為下一步地質(zhì)工作提供方向及可靠依據(jù)。

6 結(jié) 論

1）三山島—倉(cāng)上斷裂傾角從淺至深總體呈變緩趨勢(shì)，認(rèn)為該斷裂傾角由陡變緩的位置可作為深部找礦靶區(qū)。

2）通過對(duì)焦家—倉(cāng)上地區(qū)進(jìn)行綜合地球物理探測(cè)等工作，揭露深部地質(zhì)體和構(gòu)造特征，建立焦家—倉(cāng)上地區(qū)三維地質(zhì)模型。

3）焦家—倉(cāng)上地區(qū)礦體嚴(yán)格受斷裂控制，已查明的礦體主要與三山島—倉(cāng)上斷裂、萊（州）龍（口）斷裂密切相關(guān)，絕大多數(shù)礦（化）體產(chǎn)于早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系與玲瓏花崗巖接觸帶內(nèi)。三山島—倉(cāng)上斷裂、萊（州）龍（口）斷裂多沿早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系與玲瓏花崗巖接觸帶展布，局部產(chǎn)于玲瓏花崗巖內(nèi)，識(shí)別地球深部地質(zhì)體分布及精細(xì)刻畫構(gòu)造形態(tài)特征對(duì)下一步找礦工作意義重大。

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Comprehensive application of deep geophysical exploration in Jiaojia-Cangshang area of Northwest Jiaodong

Wang Yu1，2，3，Yin Zhaokai1，2，3，Wang Junwei1，2，3

（1.No.6 Geological Team of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources;2.MNR Technology Innovation Center for Deep Gold Resources Exploration and Mining;3.Shandong Provincial Engineering Laboratory of Application and Development of Big Data for Deep Gold Exploration）

Abstract：In recent years，a large amount of geophysical work has been carried out in the Jiaojia-Cangshang area of the Jiaodong region to support deep exploration and has achieved a prominent effect.Although a significant amount of drilling work has been conducted and deep crustal information has been revealed in the Jiaojia-Cangshang area，the coverage is limited，and a comprehensive understanding of the geological information is lacking.Based on previous research，high-precision gravity profiles，high-precision magnetic profiles，MT gravity-magnetic-electric joint inversion，CSAMT，and 2D seismic surveys were further conducted to comprehensively understand the deep geological and structural information in the Jiaojia-Cangshang area.These results were validated and combined with drilling data to construct a three-dimensional geological model.Target areas for deep exploration were identified，providing direction and a reliable basis for the next step of deep exploration work.

Keywords：deep exploration;target areas;comprehensive geophysics;Northwest Jiaodong;gravity-magnetic-electric joint inversion;three-dimensional geological model

收稿日期：2023-04-10；? 修回日期：2023-04-30

基金項(xiàng)目：山東省地礦局地質(zhì)勘查與科技創(chuàng)新項(xiàng)目（KY202105）；山東省地礦局科技創(chuàng)新項(xiàng)目（KY201916）；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2020B1212060055）

作者簡(jiǎn)介：王 玉（1988—），女，工程師，碩士，從事地球物理深部探測(cè)研究與應(yīng)用工作；E-mail：691314065@qq.com

*通信作者：尹召凱（1988—），男，高級(jí)工程師，從事地球物理深部探測(cè)研究與應(yīng)用工作；E-mail：yin_zk@126.com