综合物探方法在大兴多金属矿勘查中的应用

曲鹏志，潘月栋，杨京勋，刘明辉，金哲洙

吉林省第六地质调查所，吉林 延吉 133001

0 引言

大兴位于吉林省延吉市东北部，行政区划隶属延吉市依兰镇，属侵蚀构造低山区，沟谷纵横，地形切割较深，区内基岩出露不佳，只有在切割深的沟谷处及山脊上见少量的出露，其它地段均被植被覆盖。

在地表获得的线索比较有限和找矿方向逐步向深部隐伏矿体开展的趋势下，综合物探方法具有较好的勘探优势，能提供有效的勘探线索[1-2]。在国内外，综合物探方法越来越多地被应用于勘查地下隐伏矿体。文章分别使用不同物探方法对勘查区进行了勘查，工作程度由浅至深，由平面至断面，获得了勘查区较丰富的异常信息。

1 地质及地球物理背景

1.1 地质背景

志留系五道沟群分布在勘查区中部，以变质砂岩、粉砂岩为主夹有安山岩、英安质火山岩；东北部见一处大理岩，呈残留体产出。

中生代时期，我国东部地区地壳运动频繁而剧烈，表现为多期次、大面积的花岗岩类的侵入及火山活动和各种形式的构造变形，这给铅锌矿成矿作用带来了“机遇”，各种围岩脉型、矽卡岩型、斑岩型和陆相火山岩型矿床纷纷形成[3]。

区内侵入岩发育，在区域内大面积分布。区内出露的岩浆岩主要有早侏罗世中细粒碱长花岗岩主要分布在东部，呈大面积岩基产出；花岗闪长岩主要分布在西部、北部，呈带状产出，展布范围较广。

区内的断裂构造不发育，主要有北东向断裂、北西向断裂。断裂构造具多期次活动的特点。

物探勘查区覆盖大面积的五道沟岩群变质砂岩、粉砂岩、大理岩，并涵盖一定范围的早侏罗世花岗岩及闪长岩。物探测线方位角150°，线距100 m，点距20 m，布设如图1所示。

图1 勘查区地质图及物探测线布设Fig.1 Geological conditions and geophysical survey line layout in the exploration area1.冲洪积物、砾石、亚砂土、亚黏土；2.五道沟岩群:变质砂岩、粉砂岩为主,夹有安山岩、英安质火山岩；3.五道沟岩群:大理岩；4.早侏罗世:中细粒碱长花岗岩；5.早侏罗世:中细粒花岗闪长岩；6.闪长玢岩脉；7.正长斑岩脉；8.二长花岗岩脉；9.石英脉；10.断层；11.推测断层；12.磁法测量范围；13.激电中梯测量范围；14.激电测深17线

1.2 地球物理背景

各类岩(矿)石磁性测定结果见表1。变质砂岩磁性最强，磁化率平均值5 447×4π×10-6SI；剩余磁化强度平均值2 725×10-3A/m。黄铁矿化矽卡岩的剩余磁化强度最大，平均值4 160×10-3A/m。

表1 岩(矿)石物性参数常见值一览表Table 1 Common physical parameters of rocks/ores

大理岩、闪长岩、板岩、闪长玢岩、片麻岩、蚀变岩、花岗岩磁性中等，磁化率平均值介于(900～3 500)×4π×10-6SI区间，剩余磁化强度平均值介于(90～770)×10-3A/m区间。

英安岩、石英脉、闪锌矿磁性较弱，磁化率平均值处于700×4π×10-6SI以下，剩余磁化强度平均值处于260×10-3A/m以下。

不同类型岩(矿)石存在磁性差异，岩石蚀变、矿化后磁化强度明显变小。

从各类岩(矿)石电性测定结果看，测区物性极化率平均值处于1.17%～2.65%区间，石英脉极化率最高；变砂岩、大理岩、闪长岩、蚀变岩、花岗岩、黄铁矿化矽卡岩极化率处于1.80%以上；板岩、闪长玢岩、片麻岩、英安岩、闪锌矿极化率处于1.80%以下。

测区物性电阻率平均值处于500～6 600 Ω·m区间，闪长玢岩和蚀变岩电阻率最低；变砂岩、大理岩、闪长岩、英安岩、石英脉、黄铁矿化矽卡岩电阻率处于3 000 Ω·m以上；板岩、片麻岩、花岗岩、闪锌矿电阻率处于3 000 Ω·m以下。

黄铁矿是近矿产物，对寻找铅锌矿具有重要的指示作用。但电性结果显示黄铁矿化矽卡岩、闪锌矿等金属硫化物并没有较高的极化异常，因此不排除多个或多层极化体叠加、极化异常变化幅值较大、分布不均等情况[4-5]。

2 高精度磁测

利用GeoIPAS将磁测数据进行化极后[6]，圈定异常C1，如图2。异常长轴方向呈北东向展布，控制长度2 700 m左右，其为大范围的低磁性异常区，边界线为高低磁值梯度带，异常南东侧梯度较陡，界线清晰。

图2 ΔT磁异常剖面图(a)、化极等值线平面图(b)Fig.2 ΔT magnetic anomaly profile(a)，isogram map of reduction to the pole(b)

异常北西侧交替出现相间跳跃式磁场，场区之间分界明显，ΔT变化范围一般在-500～600 nT之间；紧邻C1异常南东侧为梯度较陡的正磁场，呈北东向展布，区内ΔT极大值大于2 200 nT；测区南东侧为大范围低磁场，ΔT变化范围一般在-50～50 nT之间。由物性结果可知，区内变砂岩磁性最高，与其它岩性存在明显的磁性差异。因此推断紧邻C1异常南东侧的高磁值区是由变砂岩引起的。

将磁测数据进行上延50 m和垂向一阶导处理，如图3。异常北侧化极后磁性0值区特征表现为北东向展布，相间跳跃式交替出现，因此推断该区线性构造分布较多，线性分区即代表了构造的展布特征；而上延50 m后，可见异常北西侧整体呈现低磁异常，正北侧仍呈现相间的正负磁值区，因此推断，正北侧地质体或构造下延深度较深，且具有一定规模，为F1构造带。

图3 磁异常上延50 m等值线平面图(a)、垂向一阶导等值线平面图(b)Fig.3 Magnetic anomaly isogram map of upward continuation 50 m(a)、first vertical derivatives(b)

异常南东侧，上延50 m后高磁值异常中心融合，显示变砂岩下延具有一定规模；一阶导后东侧显示两条较明显的北东向展布的0值区[7]，为F2构造带。

异常北东侧，上延50 m后高低磁值中心均出现融合，分界线仍旧十分明显，且梯度较陡，据一阶导0值线推断为构造带F3，呈北西向展布，下延深度较深，在北西方向变砂岩的产出及C1异常的边界受该构造带控制。

3 激电中梯

根据磁测结果，布设激电中梯测量范围，覆盖异常明显的磁性梯度带。根据中梯测量结果，划分出3处异常区域，编号分别为J1、J2、J3。其中，J1位于磁测异常C1北侧，J2、J3位于磁测异常C1区内(图4)。

图4 激电中梯视极化率等值线平面图(a)、视电阻率等值线平面图(b)Fig.4 IP intermediate gradient isogram map of apparent polarizability(a) ，apparent resistivity(b)

J1为北东向展布的高极化低电阻条带状区域，走向50°左右，控制长度940 m左右，短轴长度180 m左右。视极化率极大值大于6.0%，视电阻率梯度较陡，电性接触特征明显，极小值小于100 Ω·m，整体位于花岗闪长岩体内。

J2为不规则囊状的高极化低电阻区域，长轴呈北东向展布，控制长度980 m左右，短轴380 m左右。视极化率极大值大于6.0%，视电阻率极小值小于100 Ω·m，整体位于五道沟岩群内。

J3为北东向展布的高极化低电阻条带状区域，走向65°左右，控制长度660 m左右，短轴长度200 m左右。电性梯度较陡，接触特征明显，视极化率极大值大于9.0%，极小值小于100 Ω·m，整体位于五道沟岩群内、变砂岩的岩性分界线附近。

4 激电测深

综合磁测和激电中梯结果，布设激电测深17号线，覆盖磁测异常范围C1，并穿过中梯确定的三个异常J1、J2、J3，点距40 m，测量长度1 680 m，最大AB极距为4 000 m。采用的极距参数如表2所示。

表2 激电测深AB和MN节点一览表Table 2 IP sounding nodes of AB and MN m

使用为思激电测深反演软件对测量结果进行反演处理，断面经验视深度AB/6，结果如图5a、图5b所示。将磁法异常和激电中梯异常的平面位置展布于激电测深测量结果的断面图上，结合激电测深反演断面图的电性特征综合进行推断，结果如图5c所示。

磁法测量异常C1较好地反映了五道沟岩群分别与花岗闪长岩、变质砂岩的岩性分界线(图5d)，测深结果中，分界线整体北西向倾，倾角62°左右。五道沟岩群整体表现为高极化低电阻特征，似共轭断层形态，与围岩的电性接触特征较明显。

图5 17号线磁法中梯剖面图(a)、激电测深反演极化率断面图(b)、反演电阻率断面图(c)、综合推断断面图(d)Fig.5 Magnetic and IP intermediate gradient profile(a)、IP sounding section of inversion polarizability(b)、inversion resistivity(c)、comprehensive inference (d)of Line 17

垂向一阶导确定的F1构造带在激电测深结果图上总体表现为一个向南东方向倾斜的正断层，该断层穿过花岗闪长岩与五道沟岩群，下延深度较深，倾角130°左右。由于断层的上盘下移，使浅部的花岗闪长岩与五道沟岩群的岩性接触面出现阶梯状形态，这也是磁法垂向一阶导推断出F1构造带和激电中梯测量结果在北部推断出J1、J2两个异常的主要原因。

激电中梯确定的J3异常在测深结果中表现的异常特征最为明显，展布于测线1 000～1 200 m区间，视深度80～280 m左右，为不规则囊状、似葫芦状的高极化低电阻区域，反演极化率极大值大于15.0%，反演电阻率极小值小于150 Ω·m。异常位于低磁值、低电阻率的梯度带上，位于极化率陡增区段，处于五道沟岩群内与变质砂岩的交界带附近，勘查应基本符合“稳定砂体+构造抬升+氧化还原”的准则[8]，推断为测深异常JS1。

5 结论

通过磁法测量，可有效划分岩性接触界线C1，确定地下构造F1在地表的展布特征。依据磁法圈定的异常范围，通过激电中梯测量，可获得浅地表平面电性特征，圈定异常J1、J2、J3，均呈高极化低电阻特征。采用激电测深，获得了经验视深度600 m范围内的地断面电性特征，并综合磁法及激电中梯结果较好的推断了地断面信息，认为JS1(即中梯异常J3)呈现的低电阻率、高极化率激电异常、磁异常是矽卡岩型矿床的重要找矿标志[9]，建议钻探对该异常区域进行验证。综合应用结果表明，综合物探方法在寻找与地下隐伏矿床有关的线索中具有较好的效果。