重磁电三维反演在下嘎来奥伊河上游矿区中的应用

李少朋，李桐林，郑军，陈汉波，张忠禹

1．吉林大学 地球探测科学与技术学院，长春 130026；2．黑龙江省地球物理勘查院，哈尔滨 150036；3．中国石油集团 东方地球物理勘探有限责任公司，天津 300457

0 引言

近些年，随着经济的发展，中国对多金属矿产的需求越来越大。勘查重点逐渐由浅层向中深部隐伏矿床转移，随之而来的就是找矿难度的不断加大，作为中深部找矿的重要手段，综合物探方法起着越来越重要的作用。

大兴安岭是中国重点成矿区之一，可划分出4个成矿带，从南到北包括：①华北地台北(外)缘早古生代增生造山带西拉木伦钼铅锌铜铀银成矿带；②大兴安岭中南段晚古生代增生造山带大兴安岭中南段铅锌银铜锡铁钼成矿带；③大兴安岭中北段晚古生代增生造山带大兴安岭中北段铜钼铅锌铁成矿带；④德尔布干断裂带北西侧额尔古纳河流域的新元古代兴凯期增生造山带额尔古纳铜铅锌银钼成矿带[1]。本次研究区下嘎来奥伊河上游矿区属于额尔古纳铜铅锌银钼成矿带(图1)，位于额尔古纳地块的额木尔山中间隆起带与大兴安岭中断陷带(火山岩带)接合部位的西段，研究区域具体范围是122°55′23″～122°55′27″E，52°12′44″～52°13′42″N。

在本研究区，2001年黑龙江省地矿局对满归幅进行了1∶20万重力测量(包括本区)；2008年，黑龙江省物勘院对本工作区进行普查工作，主要包括1∶10 000地质简测10.5 km2，1∶5 000高精度磁测15.31 km2等，编写了《黑龙江省大兴安岭呼中区下嘎来奥伊河上游铅锌多金属矿普查报告》；2009—2011年黑龙江省物勘院又对工区内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿带开展详查工作，其中包括1∶2 000地质简测4.25 km2，1∶10 000水文地质简测16.31 km2，激电联剖点378个，激电测深点30个，并进行了二维反演[2-3]，编写了《黑龙江省大兴安岭呼中区下嘎来奥伊河上游铅锌多金属矿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿带详查报告》。

这些以往的工作中，虽然对下嘎来奥伊河上游矿区内矽卡岩矿体的成矿区域进行了预测，并且对一些预测区域进行了打钻验证，取得一些成果。但还是存在以下不足：①以往采取的物探方法不能较好地突出矽卡岩矿体的地球物理特征，从而对一些隐伏矿体的预测不够准确；②数据处理采用的都是二维反演，而浅层的地质目标多表现为三维电性结构，若仅进行一维或二维的反演解释，不可避免地将会受到三维不均匀性影响[4-5]，所以在数据处理上也不能够保证准确性。只有在数据采集上采用适合矽卡岩型矿区地质条件、矿体特征的野外物探方法，在数据处理上采用三维反演[6-8]，才能更加准确地对隐伏矿体进行预测。

研究何种物探组合方法更加适合矽卡岩[9-11]矿区，国内已经有了实际案例。周立国[12]将高精度磁测、激电中梯和四极测深法应用于青海省哈德尔甘南地区和阿日特克山地区矽卡岩矿区，结果表明，采用的综合物探方法在追索矽卡岩矿化带、确定目标体产状等方面发挥着重要作用。任喜荣等[13]将综合物探方法应用于青海省鸭子沟矽卡岩矿区，利用激电中梯、地面高精度磁测和电测深剖面对地下矽卡岩矿体进行追踪，圈定预测成矿区，对下一步的钻探工作起到有效地指导作用。

综合上述实际应用分析，结合此次研究区域的特点，确定采用以三维激电为主，地面高精度磁法[14]和高精度重力为辅的综合物探方法，对采集到的数据进行三维反演，建立下嘎来奥伊河上游矿区的三维重、磁、电地球物理模型。分析总结工区内两处已知矽卡岩矿体在三维反演结果上的对应规律，圈定新的成矿预测区。

1 矿区地质概况

矿区内地层有上元古界—下寒武统倭勒根岩群吉祥沟组和早白垩世光华组。出露的地层主要为上元古界—下寒武统倭勒根岩群变质岩，侵入岩呈基底产出，中生代早白垩世火山岩及侵入岩相伴产出，构成盖层。矿区受区域上的北东向盘古河—卡马兰河深大断裂南段的次一级北西向苏鲁乌亚河断裂和东西向的下嘎来奥伊河断裂控制。矿体的围岩为大理岩、矽卡岩、闪长岩及角岩，局部有角岩化片岩(图2)，且多呈脉状、似脉状、似层状、扁豆状和巢状等，较大矿体具膨胀收缩和分支复合现象。

图1 研究区域位置图Fig.1 Location of study area

1.现代冲积层、砂、砂砾；2.凝灰岩、凝灰熔岩、含砾凝灰岩、含角砾凝灰熔岩；3.英安岩、流纹质英安岩；4.流纹岩、流纹质凝灰熔岩、英安质流纹岩；5.石英岩、变砂岩；6.片理化变酸性砂岩、变流纹岩；7.片理化变中性火山岩、变安山岩；8.片岩、绢云母片岩、绢云绿泥石片岩、石英片岩；9.厚层状大理岩、局部夹薄层状大理岩；10.花岗闪长岩；11.细粒花岗岩；12.斜长花岗岩；13.二长花岗岩；14.花岗斑岩；15.闪长岩；16.中-中细粒花岗闪长岩；17.中细粒花岗岩；18.流纹岩；19.石英岩；20.花岗斑岩；21.闪长岩；22.矽卡岩；23.角岩；24.地质界线；25.不整合界线；26.推测断层及编号；27.铁矿体；28.铅锌矿体；29.研究区范围。图2 研究区地质图Fig.2 Geological map of study area

2 数据采集

2.1 野外测网布置

在下嘎来奥伊河上游矿区布置测网，测区内共有32条测线，测线方位为北东45°。测点间距与测线间距都是40 m，每条测线上有20个测点。图3为测点位置示意图，其中五角星标出的测线为供电点位置，1线、2线为反演的三维地质模型切片位置。

图3 三维激电测量布极位置Fig.3 Polar position of 3D IP measurement

2.2 野外数据采集

三维激电野外工作采用加拿大GDD instrumentation公司的大功率直流激电系统。采用三极测深装置，将多道接收机布设于多条测深剖面上。工区内共用一个“无穷远”极，“无穷远”A极布设在垂直面元主测深剖面的中垂线上。供电电极B布设31个，分布在垂直、平行于测线的两个方向上。在多道接收电极MN全部布设完毕后，逐点移动供电电极B，获取不同位置的多道数据，进行垂直、平行于测线的两个方向的MN测量。

重力工作采用的仪器为加拿大Scintrex公司生产的全自动型CG-5型重力仪，对重力仪进行静态试验、动态试验和多台重力仪的一致性试验后，完成了工区的重力数据测量。高精度磁测工作使用的是加拿大GEM公司生产的GSM-19T型高精度微机质子旋进磁力仪。对磁力仪进行仪器噪声水平、仪器一致性测定，完成工区的磁法数据测量。

3 数据处理与解释

对野外所采集的数据进行三维反演，得到密度、磁化率、极化率和电阻率的三维地质模型。

矿区内早寒武世倭勒根岩群、早白垩世的侵入岩中成矿物质含量偏高，为成矿作用提供了充分的物质来源。北东向盘古河—卡马兰河作为工区内的深大断裂，为成矿热液流动和沉淀提供了重要场所。下嘎来奥伊河上游矽卡岩矿区就是在这样的条件下形成的，中酸性的早白垩世花岗侵入岩作为侵入体与倭勒根岩群吉祥沟组大理岩接触交代形成矽卡岩和矿体。

分析两处已知矿体在反演结果中的对应规律:已见矿体1：①在工区内，花岗闪长岩的磁性较强，因为矽卡岩矿体的形成与早白垩世花岗闪长岩、花岗斑岩有直接关系，所以在反演结果上对应高磁化率(图4a、图5a);②倭勒根岩群吉祥沟组的大理岩、早白垩世的花岗闪长岩本身都为高电阻率，但是在矽卡岩化后，成矿区域电阻率明显降低，使得赋矿区域对应低阻(图4d、图5d、图6d);③工区内的极化率背景较低，大理岩本身极化率也较低，但是当成矿热液与大理岩发生接触交代后，经过蚀变的大理岩表现为高阻。所以矿体在极化率上对应高极化率(图4c、图5c、图6c)。综合上述分析，已见矿体1在反演结果上对应着低阻、高极化。已见矿体2：分布在区域的北东部(图4a)，主要是大理岩、矽卡岩，其在反演结果上也对应着低阻(图4d)、高磁化率(图4a)和高极化率(图4c)。

根据已见矿体在磁化率、密度、极化率和电阻率的对应规律，对研究区域内可能见矿的区域进行分析，圈定一处成矿预测区(图4a-d)。在该预测矿区分布着凝灰岩与斜长花岗岩，凝灰岩富含CaCO3，与花岗岩易发生交代作用，形成矽卡岩矿体。且该预测区在反演结果上也对应着高磁化率、高极化和低阻异常。在深度上，异常范围可以延伸至100 m±(图5c、d，图6a、c、d)，因此把该预测区域作为目标区域，可做进一步研究。

a.磁化率；b.密度；c.极化率；d.电阻率。图5 三维反演结果沿xz方向切片图(切片位置如图3中2线)Fig.5 3D inversion results slice along xz direction

a.磁化率；b.密度；c.极化率；d.电阻率。图6 三维反演结果沿yz方向切片图(切片位置如图3中1线)Fig.6 3D inversion results slice along yz direction

4 结论

(1)在黑龙江省大兴安岭呼中区下嘎来奥伊河上游矽卡岩矿区开展综合物探工作，对采集到的数据进行三维反演，通过总结工区内两处已知矿体在反演结果上的对应规律，得出低阻、高极化率和高磁化率异常是矽卡岩型矿体的重要标志。根据该找矿标志，在工区内圈定一处新的成矿预测区。

(2)采用的三维激电法、地面高精度磁法和高精度重力是勘查矽卡岩型矿区的有效物探方法组合，可为大兴安岭成矿带北段勘查同类型矿产提供借鉴和指导。