物探方法在寻找矽卡岩型多金属矿中的应用效果

周立国

(山东省第八地质矿产勘查院，山东 日照 276826)

矽卡岩矿床作为接触交代矿床的一种，主要是在中酸性—中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石的接触带及附近，由含矿气水溶液进行交代作用形成的，矿床在空间及时间上与矽卡岩有一定的联系[1-3]。其矿体呈似层状、凸镜状、豆荚状等产于接触带的矽卡岩中，主要受接触带、断裂及层间破碎带、捕虏体等构造控制，与围岩多呈渐变关系。矽卡岩型铁多金属矿以磁铁矿为主，常伴生磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。围岩普遍矽卡岩化，且常具有一定的分带性，正接触带附近蚀变强烈。矿体的不连续性为地表追索或深部揭露增加难度，物探方法作为找矿的重要手段，应当发挥其攻深找盲的作用，利用目标体与围岩的物性差异，选择合适的物探方法追索矿体的走向，推断矿体的空间赋存状态，为工程验证提供依据。

1 开展工作的技术前提条件

寻找矽卡岩型铁多金属矿的目标体为铁及多金属矿，侵入岩主要为中酸性—中基性类，如闪长岩、花岗岩、花岗闪长岩等，侵入体以规模为小型的岩株、岩瘤等常见，而围岩为碳酸盐类岩石，常见的为灰岩、白云质灰岩、白云岩等，凝灰岩、安山岩等火山岩在一定条件下也可形成矽卡岩型矿。

侵入岩、围岩、矽卡岩、构造是形成矽卡岩型铁多金属矿的必要条件，它们有各自的物理性质，对于矽卡岩型铁多金属矿具有高磁、高极化、中高阻的物性特征，侵入岩具中-高磁、低极化、高阻的物性特征，围岩具弱磁、低极化、高阻的物性特征，这种物性差异为地球物理勘探提供前提。利用磁性特征可以开展高精度磁法测量工作，圈定高磁地质体在地面的投影位置[4-7]；利用激发极化法可以圈定硫化物的空间赋存状态，也可排除由火山岩或基性岩体引起的干扰磁异常，利用综合物探方法多参数判定地质体的性质[7-16]。

2 工作方法及技术要求

2.1 高精度磁测

高精度磁测工作选用加拿大GEM公司生产的GSM-19T质子磁力仪，该仪器携带轻便，操作简单，分辨率高，获取弱磁异常可靠性高。高精度磁测工作因理论成熟，工作效率高，在划分岩性界线、推断构造、圈定磁异常等方面发挥着重要作用。

工作前各台磁力仪需要进行噪声水平、仪器一致性、探头高度等试验工作，择优选取性能优良的仪器进行野外施工，施工前架设日变站，在一个工作日内，日变观测始于野外开工前，终于野外工作完成后。测点观测按测网进行，观测参数为总场强度T，仪器自动调谐，操作员严格“去磁”，观测过程中遇异常点、畸变点，需进行重复观测，磁测野外工作，起于校正点，终于校正点的闭合单元，早、晚校正点经日变改正后，差值不大于两倍的设计均方误差。

2.2 激发极化法

激发极化法可以发现和研究侵染型矿体，观测结果受地形和其他因素的影响较小、常见黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常的特点，激发极化法装置具有多种形式，如快速圈定极化体异常范围常利用中间梯度法；了解极化体的空间赋存状态利用四极测深法；追索矿化蚀变破碎带利用联合剖面法等。

(1)中间梯度装置：本装置敷设一次供电电极，可在一个较大范围内观测，异常形态简单易于解释。工作中AB供电极距的大小依据目标体露头试验结果确定，接收极距MN≥(1/50～1/30)AB，观测范围为AB2/3的中部，旁测距不大于AB/5。

一般供电极距选择AB=1200m，测量极距MN=40m，旁侧距最大为200m，观测段为AB2/3中段。供电周期16s，延时200ms，2次观测方式。

(2)联合剖面装置：该装置需要在测线上布设A，M，N和B极，测量点位于M、N测量电极的中间，以O表示，AO的距离大于3倍探测对象的顶部埋深，MN=(1/3～1/5)AO，无穷远电极C布设距离需大于AO的5倍以上，并垂直测线走向。工作中固定AMNB电极的距离，将四个电极沿测线一起移动，测量同一测点A、B供电极分别供电时的参数值，生产效率低。

(3)四极测深装置：该装置的特点是AM=NB，记录点在MN的中点。其探测深度随AB增加而增大。工作中常选择等比对称四极装置或不等比对称四极装置，极距选择原则一般为在模数为6.25cm的对数纸上，取0.8～1.2cm长，且使其均匀分布，相应的段长作为供电极距。MN与供电极距AB的比，一般保持在1/3～1/30的范围，极距选择如表1所示。

表1 电测深装置极距

四极测深装置用于研究地层电性的垂向变化，大致了解地质体断面和极化体空间赋存状态，因生产效率低，通常用于重点异常区布设钻孔时作为参考之用。

3 应用实例

3.1 哈得尔甘南调查区

3.1.1 地质概况

青海省茫崖镇哈得尔甘南地区位于柴达木盆地西南缘，所处大地构造位置在区域上隶属东昆仑岩浆弧带祁漫塔格造山亚带。调查区周围已知矿床或矿点成矿母岩大都以中酸性侵入岩为主，围岩为寒武-奥陶系滩间山群、上石炭统缔敖苏组碳酸盐岩。矿体多分布于外接触带，受侵入接触带、岩浆岩条件、围岩岩性、断裂、裂隙及层间构造综合控制。NWW向断裂控制了岩体展布和矿体分布，为矿区控矿构造，晚华力西-印支期中酸性侵入岩与寒武-奥陶系滩间山群、上石炭统缔敖苏组碳酸盐岩缓接触带，尤其是舌状凹陷带是寻找厚大矿体的有利部位。

区内的岩浆岩活动主要发生在印支期，属祁漫塔格复合构造岩浆带，主要出露有晚三叠世、早侏罗世侵入岩及晚三叠世鄂拉山组火山岩。构造活动以脆性断裂为主，NW向以及一系列伴随NW向断裂形成的层间断裂或破碎裂隙成为热液活动和矿物质沉淀的场所。物性资料表明，多金属矿化体具低阻高磁高极化率的“一低两高”特征，与其他岩石的物性差别较大。但该区灰岩所含炭质成分较多，其极化率相对较高，为激电干扰异常，但其磁性较弱。

3.1.2 物探找矿标志和解释推断

(1)找矿标志:综合成矿地质和磁、电性特征，哈得尔甘南地区找矿标志如下：

①铁矿体主要在矽卡岩中富集，因此，矽卡岩是找铁矿和铜矿的直接标志.矽卡岩外侧则是找铜矿和铅锌矿的一个直接标志.尤其是晚三叠世侵入岩和石炭纪碳酸盐岩形成的矽卡岩，成矿作用明显。

②磁法测量圈定的磁异常是寻找矽卡岩型铁矿的重要标志，激电测量圈定的低阻高极化异常区也是寻找多金属矿的重要标志，磁异常正负异常接触部位和激电异常极化率高值区(一般4%～6%)往往是矿化带所在位置，但规模较大的正磁异常多为岩体或火山岩所引起，而极化率值过高(大于10%)则通常为地层中的黄铁矿化灰岩所引起。

(2)解释推断：为快速圈定找矿靶区，在调查区内开展1∶1万高精度磁测工作，圈定磁异常2处(图1)。C1磁异常呈带状，伴生负异常，长约240m，宽100m，走向近EW。异常峰值约4000nT，且伴生有负异常，相对差值近7000nT，调查区内无此强磁性岩石，推测为隐伏的磁铁矿引起。根据异常形态，推测地质体向S倾。C2磁异常呈带状，长约1600m,宽约150～640m。走向近EW。C2异常形态与C1异常相似，峰值可达1057nT，地表被第四系覆盖，与邻近工区相比，认为与矽卡岩化有关。

1—ΔT正异常等值线(nT)；2—ΔT零值等值线(nT)；3—ΔT负异常等值线(nT)；4—磁异常编号；5—磁电综合剖面及编号；6—建议钻孔位置图1 调查区高磁测量ΔT等值线平面图

为了解引起上述磁异常地质体的电性特征，开展了1∶2000激电中梯测量工作，可以看出，激电异常与C1磁异常对应良好，270点向小号呈高阻特征，270点向大号呈中低阻，其值比较平稳；极化率在430～500点呈高极化特征，其值可达6.25%，对应的磁场值为高异常区，磁电异常十分对应，推测该磁、电异常为隐伏的铁及多金属矿所引起，由曲线形态推测引起异常的地质体倾向S(图2)。

3.1.3 验证结果

为验证C1磁异常，ZK1钻孔施工在该异常中心偏南部位，为正北向75°斜孔，孔内共见有铁多金属矿(化)体11条，厚度0.64～3.39m，累计见矿厚度16.7m，TFe品位28.58%～43.84%，Cu品位0.22%～1.31%，Pb品位0.30%～3.04%，Zn品位0.72%～6.02%。

钻孔揭露情况与物探推测结果吻合,说明利用磁测快速扫面圈定高磁异常,辅以激电中梯法,利用磁、电综合异常判定矿与非矿异常，指导钻孔布设，在该区效果良好。

3.2 德令哈阿日特克山地区

3.2.1 地质概况

1—ΔT曲线；2—视电阻率曲线；3—视极化率曲线图2 ZP1剖面磁电综合图

青海省德令哈市阿日特克山地区处于柴北缘成矿Ⅱ带和鄂拉山成矿带的交会部位，柴北缘成矿Ⅱ带为一大陆边缘裂谷带，呈NW—NWW向展布，主要受柴北缘及宗务隆山南缘两条深大断裂控制，这些深大断裂经历了多期次不同性质的活动，往往形成大型韧性剪切带，为矿质的萃取、活化运移提供了良好的成矿地质环境。该区以下元古界达肯达坂群为结晶基底，出露的地层主要有下元古界达肯达板群、石炭系、第四系地层。华力西期-印支期经历陆内造山，伴随有强烈的构造岩浆活动，形成了以NW向为主的断裂构造系统及大量的中酸性侵入岩体构成的欧龙布鲁克岩带的主体，在接触带附近或岩体内部的破碎蚀变带中，赋存有铜、铁、钨、稀有金属等矿产，为矽卡岩型多金属矿床。

3.2.2 物探资料解释推断

普查区内先后开展了1∶1万高精度磁测工作，1∶1万激电中梯测量工作，圈定了多个磁、电异常，其中工区东南部物探异常具矽卡岩型矿的特征，即低阻高磁高极化特征。为了解目标体在空间的赋存状态，布设了激电测深剖面，其拟断面图反映极化体的倾向不明，为进一步明确极化体的倾向，为钻孔布设提供依据，开展了不同极距的联合剖面工作。

依据普查区岩石电性特征，构造破碎带具硅化、绿泥石化、黄铁矿化等，其黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物具高极化特征，而绿泥石化构造带相对于围岩呈低阻特征，硅化构造带相对于围岩呈高阻特征。区内大面积出露古元古代第三岩组和第四岩组，片麻岩类岩石普遍具黄铁矿化，可引起强度较大的激电异常。

普查区具面积性高极化的异常特征，高极化率范围与山体的走向和出露的岩石密切相关，在第四系覆盖、地形平缓地段呈低极化。高极化率异常整体走向SE，与区域构造方向一致。依据异常特征，结合地质资料认为，视极化率梯度带即低极化率向高极化率的过渡带为赋存矿体的有利部位(图3)。

为了解引起DJH2异常极化体的空间赋存状态，在勘探3线开展激电测深工作，从测深断面图来看(图4)，6～8点为低阻“U”型带，对应的极化率在AB/2=65m以下呈相对高极化特征，其值在AB/2=340m时最大，为10.63%，推测为黄铁矿化地质体引起，高极化体倾向不明显。1～10点处表现为相对高阻高极化体，根据异常形态推测为硅化、黄铁矿化地质体引起。

1—视电阻率等值线及量值；2—视极化率等值线及量值；3—推断的岩性接触带图4 3线激电测深拟断面图

为确定极化体的具体倾向，为钻孔布设提供依据，同时开展了激电联合剖面工作。在OA=110m的装置中，230～250点呈低阻U型异常，230点处视极化率呈矿致“反交点”；在OA=220m的装置中，250点附近呈低阻V型异常，240点处视极化率呈矿致“反交点”，由此推测该极化体向北陡倾(图5)。

3.2.3 验证结果

为验证上述DJH2极化率异常，钻孔布设与激电测深8号点，钻孔揭露显示：矿体赋存于海西期花岗闪长岩与含碳酸质岩石地层的接触地带，花岗闪长岩与含碳酸质岩石发生接触交代作用，从而形成矽卡岩型矿床。

ZK301共发现5层矿：108.50～110.50m为铜矿体，铜品位0.20%～0.41%,平均品位0.31%；140.10～146.65m为铜矿体，铜品位0.14%～0.37%,平均品位0.27%；158.60～171.35m为铜矿体，铜品位0.033%～0.76%,平均品位0.27%；228.50～238.10m为铜铅锌银矿体，银平均品位518.50×10-6；铜平均品位0.55%；Pb+Zn平均品位13.83%；242.90～245.10m为铜铅锌银矿体，银平均品位261.90×10-6；铜平均品位0.27%；Pb+Zn平均品位7.39%。

4 结论

物探方法寻找矽卡岩多金属矿床主要是利用目标体与围岩的物性差异，选择合适的物探方法追索矽卡岩矿体的走向，了解矿体的空间赋存状态，发挥物探在攻深找盲中的作用。

(1)快速圈定找矿靶区，优选高精度磁测和激电中梯法。高磁测量可以利用工区岩性磁性的变化规律、强弱特征划分岩性、推断构造等；激电中梯测量可以利用目标体与围岩的电性差异，圈定激电异常，依据物性特征，结合地质资料，筛选矿致异常。

(2)利用激电测深剖面，细化目标体的电性异常特征，了解目标体的空间赋存状态。对倾向不甚明显的极化体，可开展不同装置的激电联合剖面工作，确定极化体的倾向，为钻孔验证提供依据。

(3)依据山地工程验证成果，分析总结该区的成矿地球物理模型和找矿标志，为今后工作的开展提供翔实的物探资料。

参考文献：

[1] 马健，张吉涛，潘广山，等．激发极化法在内蒙古观音堂铅锌矿区的应用[J]．山东国土资源，2016，32(8)：62-65．

[2] 刘洪波，于林松，刘伟，等．激发极化法在早前寒武纪变质岩系找水中的应用[J]．山东国土资源，2012，28(3)：40-42．

[3] 张英梅，孟祥伟，陈昆明．激电中梯和激电测深在车辋铜铅多金属矿中的应用[J]．山东国土资源，2016，32(4)：57-60．

[4] 刘椿，任明君．皖南屯溪地区重磁异常特征及找矿方向[J]．物探与化探，2015，39(1)：35-40．

[5] 朱亚林，彭喜明，杨兴峰，等．秦岭太白地区地面磁测异常特征及其找矿远景分析[J]．地球物理学进展，2016，31(4)：1771-1782．

[6] 柳建新，孙欢乐，陈波，等．重磁方法在国内外金属矿中的研究进展[J]．地球物理学进展，2016，31(2)：713-722．

[7] 蒋金明，沙元成，文亮先，等．江西瑞昌市仙姑台铜多金属矿综合勘查模型[J]．物探与化探，2015，39(6)：1104-1112．

[8] 任喜荣，赵国良，邓辉，等．综合物探方法在鸭子沟铜多金属矿勘查中的应用[J]．物探与化探，2015，39(5)：885-890．

[9] 闫维华,刘永锋,游连强．综合物探方法在黔西北某铅锌矿勘查中的应用[J]．物探与化探，2016，40(4)：688-694．

[10] 李星，王峰，罗大锋，等．综合物探方法在云南江城隐伏铅锌矿勘查中的应用[J]．物探与化探，2015，39(6)：1119-1123．

[11] 刘永亮，孙海川，鲁国防．综合物探在平山湖地区煤炭勘查中的应用[J]．物探与化探，2015，39(4)：738-742．

[12] 丁高明，朱自强，常荣凤，等．综合物探法在河南夜长坪钼矿深部找矿预测中的应用[J]．地球物理学进展，2015，30(1)：325-331．

[13] 张光之，周立国，王延浩．综合电法在内蒙古查敖包银铅锌矿区的应用[J]．地球物理学进展，2015，30(2)：867-871．

[14] 苑守成，陈达，罗先中．激电测深勘查效果的对比分析[J]．物探与化探，2006，30(6)：529-532．

[15] 张叶鹏，王红，黄朝宇，等．物探方法在深边部找矿中的有效性探讨——以浏阳市七宝山铜锌矿区为例[J]．物探与化探，2016，40(4)：695-700．

[16] 李富，王永华，焦彦杰，等．多龙矿集区物探异常特征及找矿方向[J]．地球物理学进展，2016，31(1)：217-224．

[17] 王洪军，牛如宝，王秋兰．大功率激电测深法寻找焦家式深部金矿床的应用研究[J]．山东国土资源，2012，28(10)：25-29．