铁锌矿床物探异常特征及勘查实例

吴新刚， 陆桂福， 杨亚斌

(中国地质科学院　地球物理地球化学勘查研究所， 廊坊　065000)



铁锌矿床物探异常特征及勘查实例

吴新刚， 陆桂福， 杨亚斌

(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所， 廊坊065000)

摘要：隐伏矿产勘查是我国现今的主要任务。内蒙古东乌旗查干敖包铁锌矿床，是在寻找铁矿过程中发现磁异常，然后利用大功率激电圈定矿区矿化体范围及构造展布，进而利用可控源音频大地电磁测深法反演电阻率断面图，推测地下岩石电性特征、地质结构、构造产状、矿(化)体的赋存空间，通过钻探验证，发现深部大中型热液型铁锌矿床。这一找矿方法组合模式在该区取得了较好的找矿效果，同样该方法组合也可用于其他地区，为其他类似地区矿产勘查起到参考作用。

关键词：大功率激电； 可控源音频大地电磁测深； 隐伏矿产

0引言

电磁法是金属矿产勘查中常用的地球物理方法,其原理是利用地壳中各种岩(矿)石之间的电性及磁性差异来发现探测目标体。它是基于观测电磁场空间分布，研究勘查区岩层、地质构造及金属硫化物分布，达到间接找矿目的。矿体形成一般与岩浆岩侵入、围岩岩性、断裂构造密切相关，矿体与围岩之间有明显电性或磁性差异。一般情况下，热液型有色金属矿体或含矿(化)构造破碎带呈低电阻特征，并且具有较强的极化效应，因此，发现激发极化异常是寻找深部隐伏矿(化)体非常有效的方法[1-2]。可控源音频大地电磁测量通过反演电阻率断面，能够发现地下深部地层的地电结构，分析构造产状，进而推测矿(化)体的规模、产状及赋存空间，为钻孔布设指示方位[3-5]。内蒙古查干敖包铁锌矿是以勘查铁矿为目的发现的大中型铁锌矿体，根据物性资料，锌矿极化率较低，其找矿难度较大，该铁锌矿是利用综合电磁法勘查成果，结合地质资料布置钻探发现的一中大型铁锌矿。由于矿区的第四系覆盖广泛，加之电性差异较小，给找矿增加了难度，本铁锌矿的发现是综合电磁法勘查在隐伏区的成功范例之一。

1矿区地质及地球物理特征

研究区位于天山——内蒙古中部——兴安地槽区兴安北槽褶皱带之东乌珠穆沁旗早华力西地槽褶皱带，构造线总体呈北东向展布。该区带已发现的主要矿种有铁、锌、银、金、钼、铋、铜、锰、萤石、珍珠岩、石灰岩、煤等，其中以朝不楞铁锌多金属矿床为代表。已开采的矿点有朝不楞铁矿、吉林宝力格银矿、乌兰陶勒盖小型铜矿、额尔登陶勒盖铜矿，以及石灰窑锰矿点等多处金属矿点。

1.1矿区地质

测区地质如图1所示。区内地表大面积为第四系覆盖，岩石出露基本分布在山脊，区内变质作用主要表现在岩浆侵入围岩地层后，由于温度升高引起热变质作用，以及岩浆岩携带的各种矿物组分，在晚期析出进入围岩中以成接触交代变质作用形成矿化[6]，主要表现是侵入岩与碳酸岩接触带的矽卡岩化。矿区矽卡岩地层出露面积较大。矽卡岩分布形态受地质构造带控制，为似层状。石榴石矽卡岩带界线较清楚，其他矽卡岩界线不明显，分带不清。

1-砾石砂质粘土、腐植土　2-安山斑岩、石英粗纱岩3-暗灰绿色安山岩　4-石榴石矽卡岩　5-透辉石矽卡岩　6-绿帘石矽卡岩　7-磁铁矿石及编号　8-见矿钻孔及编号　9-物探测点号图1　测区地质和测量点位图Fig．1　Area geology and survey points the bitmap

区内断裂构造大致可分为北东，北北东和北西向三组，其中以北东向最为发育。从产生的时代看，北东向断层多发一在古生界地层中，而北西向和北北东两组断层多发生在中生界地层中，即北东向断裂形成于加里东和华力西期，北西向和北北东向断裂形成于燕山期。有些断层活动具有明显的继承性和多期性。从断层性质看，北东和北北东向断层多为逆断层，规模较大，而北西向断层为平推断层，规模较小，破坏了北东向构造的完整性。

该矿床与铁、锌矿关系密切的次生矿化为褐铁矿化、黄铁矿化，上述矿化是该区重要的直接找矿标志，具有较强极化异常。其次本区地表风化剥蚀较强，地表观察构造形迹较困难。因此，测区深部地质构造特征、矿化体分布形态及范围是通过地磁异常、视极化率和低视电阻异常来发现，结合可控源音频大地电磁测深反演电阻率断面成果，推测处矿体可能的赋存空间，达到间接找矿的目的。

1.2地球物理特征

电法资料解释是根据岩矿石电阻率和极化率的相对变化，结合已知地质资料进行综合推断。由表1可以看出：区内围岩均为相对高电阻、低极化特征；矿石为相对中低电阻高极化特征。根据以往找矿经验,矿(化)体多赋存在构造带或围岩接触带部位，并且矿体具含金属硫化物，极化率就相对较高。

表1　测区岩矿石电性参数统计表

研究区内矿(化)体与围岩具有电性差异，且矿石具极化率高的特征,开展电法勘查具备物性前提。

2勘查方法及仪器选择

依据测区地质特征，布置了磁法和中梯激电面积测量工作，测线垂直构造与岩性展布方向，其方位角为300°，网度为100 m×20 m。目的是查明岩体和构造展布情况与矿(化)体分布范围。

各方法特点为：①高精度磁法对发现磁性矿体具有很好的指示作用；②激电中梯对发现低阻、高极化地质体具有显著优势；③可控源音频大地电磁测深具有勘探深度大、分辨率高等优点[7]。三种物探方法组合测量，结合地质资料，通过研究对比，确定构造及岩体分布情况，查明深部地质构造，圈定矿(化)体的空间赋存范围，为钻探工程提供可靠依据[8]。

测点定位使用仪器为RTK GPS接收机；磁法测量使用仪器为高精度刃口式磁力仪；综合电法测量仪器使用美国Zonge公司生产的GDP32Ⅱ多功能电法工作站[9-10]。

3勘查结果及资料分析解释

图2为工作区地面高精度磁法测量磁异常平面等值线图。由图2可见，测区内磁异常可大致分为三个区域：①△Z—1磁异常呈似椭圆状，位于测区东南部，最高值大于4 000 γ，异常主轴走向为北东向，此磁异常对应地质图1的岩性为石榴石矽卡岩中含磁铁矿石部位，应为矿致异常；②△Z—2磁异常呈多个较为零散的似圆状、椭园状分布于矿区北西部，最高值达1 000 γ，连续性较好。此磁异常对应地质图为矽卡岩与第四系覆盖的接触部位，应为隐伏岩体的反映，在此处推断一断层F1；③△Z—3磁异常位于测区中西部，呈似圆状。最高值8 000 γ，磁异常强度高，异常明显，其异常形态和强度与△Z—1磁异常类似，应为隐伏矿(化)体的磁异常。

图2　测区磁法测量化极等值线平面图Fig．2　Area of magnetic measurement measured contour plan

图3　时间域激电中梯视充电率平面剖面图Fig．3　Test area in the time domain IP ladder 　　charge rate plane section

图3为测区激电中梯勘查视充电率平面剖面图，图4为测区激电中梯勘查视电阻率平面剖面图。由图3、4可知，视充电率和视电阻率异常形态呈北东走向，与研究区岩性分布和地质构造带相吻合。图3显示视充电率异常分为三组，其编号命名为JD1、JD2和JD3，都呈北东向带状趋势展布。视充电率异常位于高视电阻率异常一侧，说明其视充电率异常位于构造带接触部位，形成相对中阻高激化异常特征，且此三处激电异常带与磁异常带吻合。为了查明异常的性质，特布置了CSAMT测深勘查工作。

图4　时间域激电中梯视电阻率平面剖面图Fig．4　Test area in the time domain IP ladder apparent resistivity section plane

这里主要研究JD1激电异常，JD1异常区布置了两条CSAMT测深剖面，85和95线(图5)。由图5(a)可知，视充电率(Ms)在128至140点间为一规则的激电异常区段，异常向北西倾斜，反映矿(化)体倾向为北西，对应的视电阻率为一中低阻带，推测为一构造接触带部位。由图5(b)可知，在测点120至140之间其电性等值线特征为一北西倾向的中低阻带，应为一次级构造带的显示，且低阻带有下延趋势，由此推测了一条倾向北西的断裂构造，命名为F2。在114点有一隐伏高阻岩体，推测为基岩顶隆起的岩脉，显示其主构造为南东倾向，产状陡立，命名为F1断裂，此断裂应为热液运移进入次级构造成矿的主通道。对比激电中梯视电阻率异常，其形态和可控源音频大地电磁测深反演电阻率等值线形态基本一致，结合视充电率剖面推测矿(化)体富集在次级断裂构造带与围岩接触带部位，建议布设钻孔对物探异常验证，钻孔位置及编号见图5。

图5　测区85线电法勘查综合剖面图Fig．5　The district 85 line electric prospecting composite profile(a)时间域激发极化剖面；(b)CSAMT反演电阻率断面

图6为测区95线勘查综合断面图。由图6(a)可知，视充电率(Ms)在132至144点间为一激电异常区段，其剖面曲线圆滑规则。对比85线与95线激电视充电率剖面形态有所区别，95线激电异常变的陡立且窄，说明矿(化)体较85线埋深浅。其曲线形态反映的矿(化)体为倾向北西，对应的视电阻率为一相对中低阻带。由图6(b)可知，在测点128至142间其反演电阻率等值线特征为一北西倾向且倾角较缓的中低阻带，应为一构造带的显示，且低阻值有向北西向向下延伸趋势，推测该处存在倾向北西的次级构造带存在，命名为F2断层，应为赋存矿(化)体构造带。在100点至112点有一高阻体，应为隐伏岩体的显示，推测此处有一构造带，其产状陡立，倾向东南，命名 为F1断裂，此断裂应为热液运移进入次级构造的主通道。对比激电中梯异常，视电阻率形态和可控源音频大地电磁测深反演电阻率等值线形态基本一致，结合视充电率剖面推测矿(化)体富集在次级断裂构造带与围岩接触带部位，建议布设钻孔对物探异常验证(图6)。

图6　测区95线电法勘查综合剖面图Fig．6　The district 95 line electric prospecting 　composite profile(a)时间域激发极化剖面；(b)CSAMT反演电阻率断面

4综合解译和钻探验证结果

△Z—2磁异常，推测其为隐伏岩体的反映，此处激电异常为JD2，异常形态宽缓，幅值偏小，推测为构造带含少量黄铁矿化引起，图5(b)、图6(b)显示，在112点处存在一构造带，高阻体为岩体的显示，推测其为围岩，其产状陡立，倾向东南，和地质图对应为一岩性接触带部位，综合勘查结果推测测区主断裂走向为北东，倾向东南；△Z—1和△Z—3磁异常位于矽卡岩体含磁铁矿部位，对应激电异常为JD1和JD3，其激电异常规则且窄立，图5(b)、图6(b)显示，反演电阻率等值线特征为一北西倾向且倾角较缓的中低阻带，应为一含矿(化)构造带的显示，且低阻值有向北西向向下延伸趋势，其走向北东，倾向北西。结合地质资料推测深部热液沿主断裂构造侵入，富集在次级构造带部位，与围岩产生接触交代变质作用在构造破碎带与围岩接触带部位形成矿(化)体。

为了验证物探勘查结果，结合地质资料首先在85和95线各布置了ZK109和ZK2钻孔，钻探结果见到了厚大且品位高的铁锌矿体，验证了物探异常在隐伏矿勘查中的重要性和有效性。钻探结果如图7所示。

最终此矿体由11个见矿钻孔控制，分布于85～95线，查明了矿体形态和产状，与物探异常推断的结果一致。800 m～1 140 m标高范围内，矿体以锌为主，铁次之，矿体长200 m，矿体倾向306°～320°，平均倾向311°，倾角为30°～52°，平均为37°； 锌矿体厚度为0.81 m～32.6 m，平均为10.43 m，平均品位为4.97%；铁矿体厚度为0.81 m～23.45 m，平均为6.25 m，铁平均品位为29.89×10%。矿体呈似层状，透镜状，沿走向及倾向均有分支复合现象。

图7　勘探线钻探剖面图Fig．7　Drilling prospecting line section(a)85勘探线；(b)95勘探线

5 结语

在研究区铁锌隐伏矿体勘查中，综合物探勘查是矿体发现最有效的方法，①使用高精度磁法和激电中梯方法实施面积性测量工作，发现磁异常、视极化率异常及视电阻率分布特点，基本查明了测区岩性分布范围和构造展布特征；②依据视极化率异常形态，布置可控源音频大地电磁测深方法查明测区构造和岩体的空间分布情况，结合地质和其他已知物化探资料，推测了矿体可能赋存空间，为工程验证提供依据。

研究区最先布设的钻孔ZK109和ZK2孔完全依据物探测量推测结果布置，经验证在深部发现了铁锌矿体，后续钻孔钻探结果不断扩大了矿区铁锌矿储量。物探勘查在本区铁锌矿勘查起到了关键作用。研究区JD3异常和JD1异常形态近似，且处于同一控矿构造带上，应具有很好的找矿前景，是进一步矿体勘查的良好场所。

研究区铁锌矿发现过程表明，电磁综合测量方法效果十分显著，磁法、激电中梯测量快速发现异常，缩小了勘查靶区；可控源音频大地电磁测深测量结果，不仅查明了深部地质构造特点，还推测了矿体可能赋存空间。综合测量结果精准的布设了钻孔位置，为发现深部隐伏铁锌矿体起到了关键作用。同样这一找矿方法组合模式易可用于其他地区，为其他类似地区矿产勘查起到参考作用。

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收稿日期：2015-11-03改回日期：2016-03-23

基金项目:国家重大科学仪器设备开发专项(2011YQ05006011)

作者简介：吴新刚(1967-)，男，高级工程师，主要从事地球物理研究与勘查工作，E-mail：wuxingang@igge.cn。

文章编号：1001-1749(2016)03-0347-06

中图分类号：P 631.2

文献标志码：A

DOI：10.3969/j.issn.1001-1749.2016.03.09

The anomaly characteristics of the geophysical prospecting and exploration examples for iron and zinc ore bed

WU Xin-gang， LU Gui-fu， YANG Ya-bin

(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration,Chinese Academy of Geological Sciences,Langfang065000，China)

Abstract:The exploration of concealed mineral resources is the main task of our country. Dong Ujimqin banner of Inner Mongolia Chagan OBO Fe Zn deposit, mainly in the magnetic anomaly based on the application of high power IP and controlled source audio magnetotelluric sounding method combination can be found. High power induced polarization method for rapid delineation of mine mineralization range and structural distribution situation, inferring the underground lithology electric characteristics, geological structure and occurrence, ore body storage space with controlled source audio magnetotelluric sounding method inversion resistivity section diagram. Provide basis for drilling engineering.

Key words:high power induced polarization method; CSAMT; concealed deposit