物探技术在布敦乌拉隐伏矿产勘查中的应用效果

刘永祥， 刘福胜， 王 欣， 韩晓阳， 谢 磊

(1.内蒙古矿业开发有限责任公司，呼和浩特 010020； 2.中煤地质集团有限公司，北京 100040)

1 地质背景

1.1 区域地质

布敦乌拉矿区位于大兴安岭南段的锡林浩特-霍林郭勒成矿亚带(图1)[1]。大兴安岭南段主要出露地层为二叠系、中生界及少量的中志留统—下泥盆统和石炭系。二叠系是大兴安岭地区发育最为广泛的地层，具有面积广，厚度大，岩性复杂等特征。下二叠统以海相沉积和海陆交互相沉积为主，上二叠统以陆相沉积为主并伴有火山岩。自早侏罗世开始，区域内逐渐形成受断裂控制的断陷盆地；中侏罗世出现火山喷发，至晚侏罗世火山喷发活动最为强烈，形成大量酸性熔岩、凝灰岩、凝灰质砂岩。该区现今的构造格架主要形成于燕山期，以北东、东西、北西向断裂为主，并控制了本区晚中生代岩浆活动和多金属成矿作用[2-4]。

1.2 矿区地质

区内出露地层比较简单，除广覆的第四系外，主要出露侏罗系白音高老组(J3b)，详见图2。

图1 区域地质矿产简图(引自文献[1])Figure 1 Regional geological and mineral resources sketch (after reference [1])

白音高老组分布于矿区东南部，为矿区内地表出露面积最广的地层。出露地层一般倾向北西270°～330°，倾角40°～70°的单斜地层。在钻孔揭露的深部，由于受沉积环境(古地貌)的影响，局部地层产状(流纹产状)较陡。该组地层按成分及含矿性不同大致可分为纹质火山角砾岩段、紫色流纹岩段、流纹质凝灰岩三个岩性段。

矿区北东向裂隙(节理)比较发育，倾角较陡，多近于直立。局部裂隙较密集，可以组成节理密集带。矿区内白音高老组地层由于受断裂、裂隙构造的影响，大部分已破碎、带内岩石常具绿泥石化、高岭土化蚀变及铅锌矿化，目前已发现的矿体均产于流纹岩、流纹质凝灰岩经地质作用形成的构造破碎带中。构造破碎带内碎裂岩(tr)裂隙发育，角砾呈棱角状，显示出构造张性特征。

图2 布敦乌拉多金属矿区地质及激电中梯测量点位图Figure 2 Budun Ul polymetallic ore area geological map and IP intermediate gradient survey point positions

2 地球物理特征

2.1 岩(矿)石物性特征

从矿区岩(矿)石电性测定结果看，方铅矿表现为高极化相对中低电阻特征，与围岩有明显的极化率差异，利用大功率中梯激电寻找隐伏硫化物多金属矿(化)体具备良好的地球物理前提(表1)。

2.2 激电异常特征

大功率激电是一种有效的矿产勘查方法，具有分辨率高、经济、快速、方便等优点[3-12]。本次测量仪器采用美国Zonge公司生产的30kW大功率发射机组和GDP32型多功能电法仪接收机，供电极距AB=3000m，测量点距MN=20m，最大旁测距离500m。

表1 布敦乌拉矿区岩(矿)石电性参数统计特征

矿区激电异常分布较有规律，相对高视充电率异常呈北东走向，视电阻率异常也呈北东走向。两组构造(F1、F2)与区域地质显示的区域构造走向大致相同。虽然视充电率值较低，但背景值更低，约为4ms，为弱极化异常(图3)。视电阻率总体呈现北西低，南东高的趋势，北西段地表是第四系沙土砾石低电阻覆盖层，南东出露的是安山玄武岩高电阻，中部区段视电阻率呈多条高低相间的条带异常带，对应构造破碎带中的碎裂岩(tr)带。按照激电异常特征以及与视电阻率的组合关系，在勘探区内圈定1处激发极化率异常区，将其编号为DJ。DJ异常位于测区的中部，总体走向近45°，长度约890m，宽度约520m，位于两构造(F1、F2)之间。

图3 布敦乌拉矿区视充电率Ms等值线平面图Figure 3 Apparent chargeability (Ms) isogram in Budun Ul ore district

3 找矿效果

3.1 异常解释

从激电异常和视电阻率异常之间的对应位置关系对比来看，异常位于F1和F2间的构造碎裂岩带部位，由于构造碎裂岩带中具强硅化，蚀变等，其电性特征为中低交错电阻特征。视充电异常率峰值11.8ms，视电阻率数值范围为100～250Ω·m。依据地质及土壤地球合学异常对应位置关系，推测DJ激电异常可能为矿致异常。

为了进一步解剖DJ激电异常，采用了具有勘探深度大、穿透高阻层能力强、经济快速等优点的可控源音频大地电磁测深(CSAMT)法[13]。在DJ激电异常区共布置了4条可控源音频大地电磁测深剖面(图4)，对异常及其深部的电性特征、含矿构造进行了研究对比。

图4 布敦乌拉矿区可控源音频大地电磁测深点位布置图Figure 4 CSAMT sounding points layout in Budun Ul ore district

对取得的测深数据进行畸变剔除及预处理,计算卡尼亚视电阻率和相位，对地表电性结构横向不均匀造成的静态效应进行校正，然后进行CSAMT一维圆滑反演。CSAMT一维圆滑反演方法采用卡尼亚电阻率和阻抗相位联合，反演结果为电阻率-深度曲线[14-15]。图5为320和340线大功率激电视电阻率与视充电率剖面及可控源音频大地电磁测深反演电阻率综合图，视电阻率曲线起伏展布与反演电阻率高低非常吻合，清楚地展示了构造展布和第四系厚度的变化情况。依据电阻率等值线突变和疏密特征，推断了倾向北西，走向北东的F1和F2断裂。由于受构造控制，两条断层之间存在破碎、强硅化、角砾岩、含水及脉岩等，致使构造带内反演电阻率呈现高低相间分布。具体表现为视充电率多峰异常，对应电阻率为高低起伏跳跃，视电阻率变化100～250Ω·m。

图5 布敦乌拉矿区电法勘查综合剖面图Figure 5 Budun Ul ore district electric prospecting integrated section

根据上述对比分析结果，结合岩(矿)石物性参数特征，推断:①相对高视充电率异常和视电阻率异常均呈北东走向，与区域地质显示的区域构造走向大致相同。②视充电率异常幅值在6～8 ms，但背景值更低，约为4ms，虽然为弱极化异常，但激电异常特征与视电阻率的组合关系密切，视电阻率呈多条高低相间的条带异常带，对应构造破碎带中的碎裂岩(tr)带。③在综合电法剖面图上视充电率异常表现为多峰异常，对应断面图反演电阻率为高低跳跃展布，应为矿致异常。

3.2 钻探验证

钻探揭露DJ激电异常为矿致异常。依据布敦乌拉矿区勘探线(图6)与其对应的电法勘探剖面图来看，高阻异常边缘部位和低阻区的相对高阻异常部位为矿体位置，说明矿化带具有较强的热液蚀变、硅化，可以此作为CSAMT推断矿体的主要依据和标志。

图6 布敦乌拉矿区勘探线剖面图Figure 6 Budun Ul ore district prospecting line section

综合矿区地球物理和地质资料，圈定一处综合激电异常DJ。该异常呈北东向展布，位于测区中部，长890m，宽520m。该综合异常由于受银金属硫化物矿化影响表现出较高的视充电率，同时由于岩石硅化蚀变强烈表现出具有相对较高的视电阻率的地球物理特征。成矿热液带来的成矿元素的富集形成了Ag、Pb、Zn多金属矿，后期在圈定的DJ激电异常上共布置勘探孔42眼，其中41眼见矿，见矿率达97.6%，发现以银为主并伴生Pb、Zn、Cd、Ga的多金属矿床，估算资源储量(121b+122b+333)矿石量523.93万吨，银金属量859.84吨，平均品位Ag 164.11×10-6。物探方法取得了良好的地质找矿效果。

4 结语

布敦乌拉矿区多金属矿体赋存于断裂构造控制的蚀变岩带中，其中金属硫化物多呈浸染状、细脉浸染状、脉状网脉状产出。矿体富金属硫化物会导致视充电率异常；强烈的硅化则导致视电阻率升高，故该区呈带状的高视充电率、相对中高视电阻率异常往往显示硅化、银铅锌矿化体的存在，矿体均产于高阻异常边缘部位，还有低阻区的相对高阻异常部位，因此可以把此物探异常特征作为推断矿体的重要依据，也是本区重要的间接找矿标志。