柴达木盆地南缘和北缘金属矿产资源地球物理勘查进展

潘 彤，喻忠鸿，薛国强,*，刘红涛，周楠楠，孟军海

(1.青海省地质矿产勘查开发局，青海 西宁 810001;2.青海省第三地质勘查院，青海 西宁 810000;3.中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京 100029;4.中国科学院地球科学研究院，北京 100029;5.中国科学院大学 地球与行星科学学院，北京 100049)

0 引 言

柴达木盆地南缘和北缘蕴藏丰富矿产资源，近年来随着地勘工作开展，新发现一批大中型金、铜、镍、铅锌等多金属矿床，使该地区成为中国重要的极富潜力的金属矿成矿带之一，也成为众多学者研究的热点区域[1-3]。由于柴达木盆地南缘和北缘构造带的地质演化具有复杂性和多旋回性的特征，所以对该地区地质演化和柴达木盆地发展过程有待进一步深入研究[4-6]。随着地表矿产资源的不断减少，深部成矿与找矿潜力研究越来越受到重视，深部矿产资源预测和找矿技术方法的深入研究面临重大挑战[7-8]。

在柴达木盆地南缘和北缘区域地质调查中，开展过大量不同比例尺的重力测量、航空磁测、地面高精度磁测、1∶50 000重电综合物探等工作，取得了大量的物探成果，对区域地质构造和成矿地质环境研究，圈定异常，划分与成矿有关的岩体、地层及矽卡岩带、矿化蚀变带，发现矿床、矿(化)点等起到了重要支撑作用；另外，在局部小范围矿床(点)勘查过程中，投入了大量磁法、常规电法、电磁法、重力测量等技术方法，在发现异常、异常查证、验证工程的布置、矿床规模的扩大等阶段均发挥了重要作用。

虽然柴达木盆地南缘和北缘总体找矿程度偏低，对新方法、新技术的引入和研究不足，但是近年来在部分矿床进行了深部找矿探索，开展了深部地球物理勘查工作，少量异常得到了深钻验证。其中，夏日哈木镍铜、锡铁山铅锌、野马泉铁多金属等矿床的地质和地球物理深部找矿研究程度相对较高，因此，本文对上述3个典型矿床的成矿地质背景和地球物理勘查深部找矿进展进行系统介绍，并对地球物理方法在本区金属矿找矿中的应用前景和方向进行探讨。

1 地质与地球物理特征

柴达木盆地及周缘隶属秦祁昆成矿域(Ⅰ级成矿带)昆仑成矿省、阿尔金-祁连成矿省(Ⅱ级成矿带)，包括柴达木盆地北缘Pb-Zn-Mn-Cr-Au-白云母成矿带、柴达木盆地Li-B-K-Na-Mg-盐类-石膏-石油天然气成矿带、东昆仑(造山带)Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Au-W-Sn-石棉成矿带等5个Ⅲ级成矿带及11个Ⅳ级成矿亚带(图1)[9-10]。

Ⅲ-21为北祁连Cu-Pb-Zn-Fe-Cr-Au-Ag-硫铁矿-石棉成矿带；Ⅲ-22为中祁连Fe-Cu-Cr-Ni-W-Mo-Pb-Zn-P-Sb-石墨-红柱石-菱镁矿成矿带；Ⅲ-23为南祁连Pb-Zn-Au-Cu-Ni-Cr成矿带；Ⅲ-24为柴达木盆地北缘Pb-Zn-Mn-Cr-Au-白云母成矿带；Ⅲ-25为柴达木盆地Li-B-K-Na-Mg-盐类-石膏-石油天然气成矿带；Ⅲ-26为东昆仑(造山带)Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Au-W-Sn-石棉成矿带；Ⅲ-28为西秦岭Pb-Zn-Cu(Fe)-Au-Hg-Sb成矿带；Ⅲ-29为阿尼玛卿Cu-Co-Zn-Au-Ag成矿带；Ⅲ-30为北巴颜喀拉—马尔康Au-Ni-Pt-Fe-Mn-Pb-Zn-Li-Be-白云母成矿带；Ⅲ-31为南巴颜喀拉—雅江Li-Be-Au-Cu-Zn水晶成矿带；图中矿床图例大小不一表示不同规模矿床图1 柴达木盆地南缘和北缘Ⅲ级成矿带及主要矿床分布Fig.1 Distribution of the Level Ⅲ Metallogenic Belt and Main Deposits in the Northern and Southern Margins of Qaidam Basin

1.1 区域地质概况

1.1.1 地 层

依据2013年《青海省矿产资源潜力评价研究成果报告》[11]，研究区隶属秦祁昆地层大区，主要包括柴达木盆地北缘地层区、柴达木地层区、东昆仑地层区等。区内地层出露较全，有古元古代、中元古代、新元古代、古生代、中生代和新生代地层。研究区在漫长的地质历史中经历了多次不同级别、多种类型的构造运动。

(1)柴达木盆地北缘地层区。地层出露最为齐全，从古元古界至新生界均有出露。古元古界达肯达坂岩群中有与混合岩化作用有关的白云母、绿柱石等伟晶岩型矿床，分布于青海省茫崖市冷湖镇北多罗什尔、乌兰县沙柳泉等地区；万洞沟群的碳质岩石是金矿源层，在区内已形成著名的滩间山矿集区。寒武系—奥陶系是海相火山岩型铁矿的赋矿层位，并在酸性火山岩建造相对发育的地段有多金属、金和钴等矿床形成。柴达木盆地北缘蛇绿混杂岩带内铅锌矿的形成主要与滩间山群海相火山岩有关，在其下部火山-沉积岩系中已发现著名的锡铁山铅锌矿床，是青海省重要工业基地，此外还有青龙滩含铜硫铁矿床等。石炭系为陆棚浅海相夹滨海相碎屑岩和碳酸盐岩沉积，是区内第一个成煤期，生成滨海相煤层。侏罗纪地层在区内沉积盆地广泛分布，其中早侏罗世是湖沼发育时期，区内大煤沟组普遍发育沉积含煤碎屑岩和工业煤层，是成矿带内重要的成煤期。

(2)柴达木盆地地层区。中生代之前的地层基本未出露，但柴达木盆地内第四系、第三系地层发育完全，从下更新统至全新统均有出露。因此，该区有丰富的第四系盐湖矿产和第三系石油、天然气矿产，是柴达木盆地乃至青海省独特的优势矿产之一。第三系地下卤水型盐湖矿产主要有钾、硼、锂矿等，是与第三系石油、天然气共(伴)生的盐湖矿产，其地质勘探工作程度较低，仅达到预查阶段。通过大量的资料查阅与综合分析研究，第三系地层中的油田水主要分布在盆地西部第三系褶皱构造部位，属较深湖、浅湖、滨湖相沉积环境。在纵向上，深部中新统、渐新统油田卤水中K+、B2O3、Li+等较富集，上部上新统次之；地层中油田水以分布井段长、延伸面积大、卤水矿层较稳定、厚度大、储水地段压力高(自喷)、有益组分含量高为特点。因此，第三系地下卤水型盐湖矿产成矿条件好且资源潜力巨大，是柴达木盆地西部不可忽视的盐类矿产沉积区。

(3)东昆仑地层区。地层出露较全，元古界金水口岩群是沉积变质型铁-石墨矿的赋矿地层，已发现有那西郭勒铁石墨矿床。蓟县系狼牙山组、祁漫塔格群及上石炭统缔敖苏组的碳酸盐岩地层与华力西期—印支期酸性岩体的接触带是区内矽卡岩型矿床的产出部位。在上述地层与岩体的接触带附近常形成大型矽卡岩型(铁)多金属矿床，如尕林格铁多金属矿床、野马泉铁多金属矿床、四角羊铁多金属矿床、虎头崖铅锌矿床等。石炭纪以后地层含矿性普遍不佳，且矿化信息匮乏，晚石炭世和早中侏罗世地层含有高碳质层和煤线或薄煤层。

1.1.2 构 造

(1)褶皱构造。研究区内前震旦纪结晶基底褶皱形成于晋宁运动，分布于柴达木盆地南缘，以短轴构造和穹隆构造为主，如向阳沟复向斜、白日其利背斜。早古生代地槽型褶皱形成于加里东运动，总体具线状全型褶皱特点，分布于柴达木盆地南缘和北缘，如阿达滩复背斜等。晚古生代地槽型褶皱形成于海西—印支运动，多呈线状紧闭全型褶皱，分布于东昆仑山南坡，如二道沟向斜、马尔争复背斜等。盖层褶皱发育于造山期海相、陆相盖层中，主要有短轴褶皱、隔档式褶皱、断层褶皱和构造盆地等形式，分布于柴达木盆地周边，如欧龙布鲁克破残褶皱、牦牛山构造向斜盆地、野马泉向斜、清水河隔档式褶皱。

(2)大型变形构造。研究区断裂构造发育，具有规模大、密集成带和活动时间长的特点，主体构造线主要呈NWW向，NE向次之。主要构造带有宗务隆山—夏河甘加逆冲走滑构造带、阿尔金左行走滑构造带、柴达木盆地北缘逆冲走滑构造带、昆北逆冲走滑构造带、昆中逆冲走滑构造带、兴海—苦海逆冲走滑构造带、鄂拉山左行走滑构造带、昆南逆冲走滑构造带、昆仑山口—甘德逆冲走滑构造带。

1.1.3 岩浆岩

(1)侵入岩。研究区岩浆活动频繁，时间延续长，既有地质历史中地幔演化的深成镁铁、超镁铁质侵入岩，又有造山作用过程中陆壳生长的花岗岩。岩浆岩带明显受区域构造控制，以近EW向、NWW向岩带为主。研究区中元古代镁铁—超镁铁质岩体零星分布于柴达木盆地北缘、东昆仑岩带，岩石具片麻状构造；中—晚寒武世、奥陶世—中志留世、晚志留世—早泥盆世侵入岩分布在柴达木盆地北缘岩带；中泥盆世—早石炭世、晚石炭世—中三叠世侵入岩分布较广，主要分布于东昆仑、柴达木盆地北缘岩带，岩体与成矿关系密切，岩浆与地层接触带附近常形成矽卡岩型或热液型矿产；晚三叠世、晚三叠世—侏罗纪、白垩纪侵入岩广泛分布于柴达木盆地北缘、东昆仑一带，岩体规模大，岩石类型复杂，成因类型多样，构造环境各异。

(2)火山岩。研究区火山岩分为4期，包括元古代、早古生代、晚古生代和中生代。古元古代火山岩分布于柴达木盆地周边，岩石普遍变质较深，多为斜长角闪岩、角闪片岩，原岩主要为拉斑玄武岩及流纹岩，具有高Al、低Ti的特征，以钙碱性系列为主，次为碱性系列；中元古代火山岩的岩石类型较为复杂。早古生代火山岩主要分布在东昆仑山，柴达木盆地北缘等地区也有零星出露；寒武纪—奥陶纪火山岩在祁连山、阿尔金山、昆仑山及柴达木盆地北缘等均有出露。晚古生代火山活动从早期陆相中心式喷发开始，逐渐演化为晚期海相裂隙-中心式喷发(溢)。其中，泥盆纪火山岩主要产于海陆交互相晚泥盆世地层中；石炭纪火山岩多为海相裂隙-中心式喷发，岩性以玄武岩、安山岩为主；二叠纪火山岩集中沿东昆仑山展布。中生代火山岩极为发育，分布甚广，并具有一定的空间演化趋势。例如，祁漫塔格—喀雅克登塔格地区以流纹岩及流纹质角砾岩为主；鄂拉山地区以安山岩、英安岩及同成分火山碎屑岩为主，局部出现碱性玄武岩及碱性流纹岩。

1.2 成矿类型划分

研究区主要成矿类型包括沉积变质型、岩浆熔离型、喷流沉积型、构造蚀变岩型、矽卡岩型、热液脉型、斑岩型、隐爆角砾岩型、花岗岩型、伟晶岩型，其次有砾岩型、岩浆型、陆相火山岩型、沉积型、石英脉型等[12-13]。以成矿时代划分，中元古代成矿类型单一，主要是沉积变质型，以那西郭勒铁石墨矿床为代表[14]；早古生代早期主要是喷流沉积型铅锌矿，以锡铁山铅锌矿床为代表[15]，其次是岩浆型铬铁矿和沉积型钒矿；志留纪—泥盆纪以岩浆熔离型镍铜钴矿和构造蚀变岩型金矿最为突出，典型代表矿床分别为夏日哈木镍铜矿床[16]和滩间山金矿床[17]，其次是伟晶岩型铷铌锂钴矿、花岗岩型铷铌钽矿、石英脉型钨矿和矽卡岩型铁多金属矿；晚古生代主要是喷流沉积型铜钴矿、中低温热液型汞矿和砾岩型金矿，代表矿床分别为督冷沟铜钴矿床[18]、苦海汞矿床[19]和尕日力根金矿[20]，其次是构造蚀变岩型金矿；中生代矿床主要有矽卡岩型、热液型、斑岩型铁多金属矿、构造蚀变岩型金矿、伟晶岩型铌钽矿，典型矿床众多，如卡而却卡铜多金属矿床[21]、虎头崖铜铅锌矿床[22]、尕林格铁多金属矿床[23]、四角羊牛苦头铁多金属矿床[24]、野马泉铁多金属矿床[25]、五龙沟金矿床[26]、果洛龙洼金矿床[27]、阿斯哈金矿床[28]、哈日扎银多金属矿床[29]、那更康切尔银矿床[30]、铜裕沟铜矿床[31]等，其次有陆相火山岩型铅锌银矿、花岗岩型铌钽矿等。

通过对柴达木盆地南北缘主要矿床类型以往地球物理勘查工作的梳理和总结，初步归纳了物探在不同类型矿床勘查中的作用，并初步提出了在不同勘探阶段有效的物探方法及组合建议[32]，结果如表1所示。

表1 不同矿床类型有效物探方法及组合Tab.1 Effective Geophysical Prospecting Methods and Combinations for Different Types of Deposit

1.3 地球物理特征

1.3.1 区域电物性特征

表2为柴达木盆地北缘不同岩石类型的电性参数[33]。由表2可知：黄铁矿化大理岩和碳质千枚岩极化率(ηs)最高，平均值分别为7.70%和8.12%，其次为褐铁矿化石英脉，极化率平均值为2.19%，其余岩石极化率平均值低于2%；碳质千枚岩电阻率(ρs)最低，平均值为807.0 Ω·m，最低为349.0 Ω·m，其余岩石电阻率平均值大于1 000 Ω·m。

表2 柴达木盆地北缘不同岩石类型电性参数Tab.2 Electrical Parameters of Different Types of Rock in the Northern Margin of Qaidam Basin

表3为柴达木盆地南缘不同岩石类型的电性参数[34-35]。由表3可知：区内各地层岩石在无矿化或碳质的情况下，具有高电阻率、低极化率特征；各种侵入岩中，黄铁矿化、褐铁矿化、黄铜矿化、铅锌矿化花岗岩极化率较高，呈中高电阻率、高极化率特征；大多数侵入岩极化率低于4%，电阻率变化大，但以中高电阻率为主；各种矿石均呈低电阻率、高极化率特征，磁黄铁矿化磁铁矿矿石、磁黄铁矿化黄铜矿磁铁矿矿石、磁铁矿化黄铜矿磁黄铁矿矿石、黄铜矿化方铅磁铁矿矿石、闪锌矿磁铁矿矿石极化率平均值均大于38%，电阻率平均值为2.9 Ω·m；区内含碳灰岩、碳质灰岩及黄铁矿化类岩矿石具有低电阻率、高极化率特征，是本区开展电法工作的主要干扰。

表3 柴达木盆地南缘不同岩石类型电性参数Tab.3 Electrical Parameters of Different Types of Rock in the Southern Margin of Qaidam Basin

1.3.2 区域重力异常特征

从青海省北部1∶1 000 000布格重力异常图(图2)[32]可以看出，在青海省西北部阿尔金地区以及甘肃、青海、新疆三省区交接处，布格重力异常表现为NEE向展布的梯级带，布格重力异常由北向南递减，每千米变化达1.55×10-5m·s-2，该重力梯级带与阿尔金NEE向断裂带有关。

柴达木盆地处于重力低异常区，异常分布范围与柴达木盆地地理范围基本一致。布格重力异常总体表现为NWW向展布的带状异常，该异常带南、北两侧相对重力高，中间相对重力低。柴达木盆地南缘重力梯级带等值线分布比较密集，北缘重力梯级带等值线分布相对稀疏。重力低的区域对应柴达木盆地中部，而重力高的区域对应柴达木盆地北缘和南缘。该异常区的大地构造位置属于柴达木地块和柴达木盆地。柴达木盆地重力低与盆地基底坳陷有关。

柴达木盆地南缘布格重力异常表现为NWW—EW向展布的重力梯级带，布格重力异常由北向南递减，每千米变化达1.83×10-5m·s-2，该重力梯级带是昆中、昆南深大断裂带的直接反映。该异常区的大地构造位置属于东昆仑弧盆系祁漫塔格北坡—夏日哈木岩浆弧、祁漫塔格蛇绿混杂岩带、昆北岩浆弧与鄂拉山陆缘弧和赛什塘—兴海蛇绿混杂岩带接合部。

1.3.3 区域航磁异常特征

从青海省北部1∶1 000 000航磁异常(ΔT)平面图(图3)[32]可以看出，航磁正异常主要分布在柴达木盆地周边，形成多个高磁场区。

图3 青海省北部1∶1 000 000航磁异常平面图Fig.3 1∶1 000 000 Plane Map of Aeromagnetic Anomaly in the Northern Qinghai Province

(1)柴达木盆地西北缘阿尔金山高磁异常带，呈NEE向延伸的条带状，异常为100～300 nT，最高达780 nT。异常主要由超基性岩及早古生代变质岩引起，如青C-1966-0622航磁异常由含石棉超基性岩引起。

(2)柴达木盆地东北缘赛什腾山—绿梁山高磁异常带，呈狭长带状、轴向NW，呈斜列分布。正异常带主要由早古生代变质中基性火山岩和中酸性岩体引起，如青C-1966-0572航磁异常由隐伏二长花岗岩引起，青C-1966-0477航磁异常由绿梁山超基性岩引起。

(3)柴达木盆地南缘东昆仑西段高磁异常带，位于东经94°30′以西至小灶火河、北纬36°以北地区，宽约30 km，呈条带状展布。异常高达300 nT，推断由元古代地层和中酸性岩体引起。该异常带以西沿那陵格勒两侧宽60 km范围内呈NW向展布的航磁异常由中酸性岩体引起，主要是花岗闪长岩和二长花岗岩。特别重要的是，野马泉、肯德可克、尕林格、四角羊铁及多金属矿致航磁异常，这些矿致航磁异常位于高磁异常带的北侧负异常区。

(4)柴达木盆地南缘—东昆仑东段高磁异常带，位于东经94°30′至98°00′、北纬36°两侧，呈EW向展布，大多数由中酸性岩体引起。

2 典型矿床地球物理勘查进展

已有资料和成果显示，物探工作在不同地质任务和不同勘查阶段起到了关键或重要作用，有力支撑了柴达木盆地周缘金属矿地质找矿工作[32]，如已知矿集区综合物探方法应用、找矿空间拓展、不同找矿阶段采用不同的方法组合、间接找矿与直接找矿并举等。经过多年找矿研究和矿业开发，地表矿和浅部矿的发现已近尾声，寻找深部有利找矿空间是成矿带各矿区面临的普遍问题。如果能够在地质理论上有所发展,采用有效的地球物理技术方法，极有可能在矿山深部取得找矿突破。下面就夏日哈木镍铜矿床、锡铁山铅锌矿床和野马泉铁多金属矿床等3个典型矿床的地球物理深部勘探进展进行介绍。

2.1 夏日哈木镍铜矿床

夏日哈木镍铜矿床位于柴达木盆地南缘格尔木市乌图美仁乡以南约60 km处，地形切割深，山势陡峻，除山间大滩及冲沟被第四系覆盖外，基岩出露良好，海拔为3 200～3 600 m。该矿床属于阿尔金和东昆仑志留纪—泥盆纪后碰撞造山带[36]，主要形成于后碰撞伸展形成的超基性杂岩内；赋矿岩相主要是橄榄岩相和辉石岩相，辉长岩相含矿性较差；橄榄石和斜方辉石分离结晶是成矿过程中硫饱和的重要机制。该矿床形成于后碰撞阶段软流圈地幔的上涌；软流圈及岩石圈地幔部分熔融发生混合形成幔源岩浆，经历地壳混染和橄榄石、斜方辉石的分离结晶，导致岩浆中的S达到饱和，经历多次脉动式侵位，从而形成了岩浆熔离型铜镍矿床(图4)[36]。

图件引自文献[36]图4 夏日哈木镍铜矿床成矿模式Fig.4 Mineralization Model of Xiarihamu Ni-Cu Deposit

夏日哈木镍铜矿床矿体主要赋存在镁铁—超镁铁质岩体中，赋矿岩相为橄榄岩相、辉石岩相；矿石主要以硫化矿为主，矿石金属矿物主要为磁黄铁矿，铜矿物主要为黄铜矿，镍矿物主要为镍黄铁矿；矿石主要为粒状结构、交代结构、海绵陨铁结构，以及浸染状构造、星点状构造、斑杂状构造。矿石中主要金属硫化物为磁黄铁矿，其次为磁铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿等。矿体能产生1 500～2 000 nT的磁异常，在电异常上主要表现为低电阻率、高极化率特征[37]。

2010～2013年间，青海省第五地质勘查院在祁漫塔格夏日哈木地区新发现铜镍硫化物矿床，镍资源量达到百万吨级，是中国第二超大型镍矿床。目前，矿区主要使用的物探方法是地面磁法、重力勘探、航磁法和电法[38]。根据青海省1∶500 000航磁异常图，矿区位于东昆仑高磁异常带，在区域磁场上为平缓正磁场区，在矿区部分异常区开展了1∶10 000和1∶2 000高精度磁测。国内地勘单位在该地区开展了地面大功率激电中梯、对称四极激电测深、频谱激电、瞬变电磁、可控源音频大地电磁测深、天然场源大地电磁测深、三维高密度电法等工作。

以矿区地球物理探测7线为例，剖面布置在夏日哈木含矿超基性岩体上，因此，显示的磁测曲线总体呈高背景下幅值变化不大的异常形态(图5)[39]。剖面只是在北部含矿岩体埋深较浅部位反映明显，大约引起了800 nT的异常变化，而当矿体埋深较大时，磁异常特征与围岩没有太大的差异；在南部埋深超过40 m的超基性岩体与围岩较陡的接触部位反映明显，大约引起了400 nT的异常变化，这与磁场衰减较快的特性，矿体产状、规模、埋深、磁性强弱，及围岩磁性差异大小、接触面产状陡缓形态等因素密切相关[图5(a)]。

图5 夏日哈木镍铜矿区7线综合勘查剖面Fig.5 Comprehensive Survey Section Views of Line 7 in Xiarihamu Ni-Cu Mining Area

为查明矿区的深部电性结构，开展了可控源音频大地电磁测深，目的在于发现深部是否存在低阻介质，为后期找矿提供依据。根据电阻率反演剖面和地质剖面可知，低阻异常形态与铜镍矿化体形态对应较好。北侧浅部低阻介质规模较大，向南侧深部延伸直至尖灭，由北向南低阻异常体埋深逐渐增大，且北端浅部矿体电阻率偏小，电阻率较低区域对应高品位镍矿体[图5(b)、(c)]。

通过研究夏日哈木岩浆熔离型典型矿床已实施的物探工作有效性，重、磁、激电均为有效方法。其中，重、磁方法通过高密度、高磁异常划分基性—超基性杂岩体，寻找部分含磁性矿物的镍黄铁矿，重力主要发挥间接作用，磁法发挥直接作用，两者作用基本一致，可从平面上对岩体范围进行圈定；电法则通过低电阻率、高极化率异常寻找镍黄铁矿，发挥直接作用。可控源音频大地电磁法也能较好地指示岩盆状含矿岩体空间形态，受静态效应和近场效应影响，该方法对深部的分辨率不高。

2.2 锡铁山铅锌矿床

锡铁山铅锌矿床位于柴达木盆地北缘，海拔为3 200～3 400 m，地质构造复杂，地形切割剧烈，无任何植被。赋矿地层为寒武系—奥陶系滩间山群火山-沉积岩组下部的碳酸盐岩，由大理岩、钙质片岩、凝灰岩与凝灰质泥砂质千枚岩、板岩夹硅质岩、碳质片岩等组成的一组岩层。含矿岩系是一套含长石的海底火山岩系，地层底部有石英硅质岩及重晶石-石英脉产出，含矿主岩不受单一岩性控制；含矿带、矿体均赋存于含矿绿岩系一定层位中，呈带状分布，具有一定的层控性，矿区无大规模的岩浆侵入活动。矿区位于韧性剪切带中，矿体及绿片岩的形态特征显示了韧性剪切带的构造特点。含矿绿岩系为一单斜构造层，呈NW—SE向展布，与区域构造线方向一致。褶皱构造仅限于层间拖拉褶曲。由于断裂挤压，深部含矿地层发生倒转造成陡立产状。绿片岩中小型褶皱十分发育，分布范围较广，类型多且规模不一。

从物性特征来看，铅锌矿相对围岩具有高密度、高极化率和频散率、低电阻率的物性特征，具备开展重力和电法的物性前提，形成高重力、高极化率、低电阻率组合异常。由于近矿的含碳围岩也具有高极化率和低电阻率特征，对区分矿与非矿电异常产生干扰，但因其离矿体较近，可为寻找成矿有利地段提供间接作用。根据岩矿石测定结果，块状方铅矿、似条带状黄铁矿方铅矿矿石的电阻率一般为0.2～52.7 Ω·m，最大不超过100 Ω·m，而极化率则高达66.4%。但作为矿体的围岩，大理岩和绿色泥岩系的电阻率大于1 000 Ω·m，而极化率小于3%。这也说明在锡铁山地区进行的电法工作具备充分的地球物理前提[40]。

锡铁山铅锌矿床曾于20世纪80年代前开展过电阻率法和小功率激电等物探工作。由于其浅部矿产资源几乎开发殆尽，找矿方向应为矿山的深部及边部[41]。2000年5月至6月，在矿区东翼中间沟地段采用大功率激电中梯、大功率瞬变电磁、高精度磁测等方法进行了深部探测的研究工作。大功率瞬变电磁法在锡铁山的深部及边部找矿研究工作大致分成2个阶段：2000～2005年为第1阶段，主要是对已知矿带两翼外围进行200 m线距的大功率瞬变电磁法概查研究；2006～2008年为第2阶段，矿体在瞬变电磁响应电位曲线上表现为双峰盖帽特征(图6)，为厚板状低阻异常形态，左峰略高于右峰，表明厚板向左陡倾。瞬变电磁异常探测到的物理模型是矿体存在的空间，勘探结果的地质模型主要是铅锌矿体、黄铁矿体与近矿碳质层的叠加显示[42]。目前，TEM-1异常已部分得到有矿的验证，但并没有完全得到控制。

2.3 野马泉铁多金属矿床

野马泉铁多金属矿床所处构造单元为祁漫塔格山北坡岩浆弧带。矿区第四系覆盖厚、面积广，矿带多位于印支期中酸性侵入岩体与寒武系—奥陶系滩间山群及上石炭统缔敖苏组碳酸盐岩外接触带矽卡岩中(图7)。

上石炭统矿体、碳质灰岩矿石及围岩电阻率为5～800 Ω·m，整体呈中—低电阻率特征。其中，含碳灰岩电阻率为5～50 Ω·m，呈极低电阻率特征；矿石及矿化体电阻率为10～300 Ω·m，呈低电阻率特征；上石炭统缔敖苏组其他岩性电阻率为300～800 Ω·m，呈中电阻率特征。电阻率测井结果显示，磁铁矿体和多金属矿体的电阻率很低，为10 Ω·m以下，磁铁矿化、多金属矿化岩石的电阻率一般为50 Ω·m左右，非矿化围岩的电阻率一般为200 Ω·m左右，与标本的测量结果相吻合，数值相对较低。侵入岩电阻率一般为500～2 000 Ω·m，呈高电阻率特征。从电性特征来看，野马泉铁多金属矿区上覆含矿地层与下伏岩体有明显的电阻率差异。上覆含矿地层普遍含碳，呈明显的低电阻率特征，矿区地质结构较简单，地形也较为平坦。这些地质地球物理条件都非常适合电磁法深部找矿工作开展。

图件引自文献[42]图6 锡铁山铅锌矿体首次验证的TEM-1异常Fig.6 TEM-1 Anomaly Verified Firstly by Xitieshan Pb-Zn Orebody

图件引自文献[43]图7 野马泉铁多金属矿床成矿模式Fig.7 Metallogenic Model of Yemaquan Fe-polymetallic Deposit

在经历了以磁异常为依据、铁及铁多金属矿为研究对象的找矿工作后，野马泉铁多金属矿区主要磁异常目前均已评价完毕。2012～2013年，青海省第三地质勘查院在野马泉地区开展了1∶50 000重力面积性工作，工作面积约860 km2，获取了大量物探基础数据资料，厘定了矿区基础地质格架，研究了与成矿有关的地层、岩体等地质要素的分布特征，为弱磁异常带找矿工作奠定了基础。2019年，西部矿业集团有限公司和青海省第三地质勘查院在野马泉铁多金属矿区针对M1至M3磁异常之间的弱磁异常区以及剩余重力异常梯级带，开展了广域电磁法工作(图8)，在纵向上对岩体及地层的空间分布情况有了直观认识。经验证，在深部岩体的接触带部位发现了铜多金属矿体(图9)，进一步扩大了野马泉铁多金属矿区的矿体规模和找矿远景，为区内已知矿区深部、边部找矿工作提供了示范。

图8 野马泉铁多金属矿区剩余重力异常及广域电磁法剖面布置Fig.8 Section Layout of Residual Gravity Anomaly and WFEM in Yemaquan Fe-polymetallic Mining Area

图9 野马泉铁多金属矿区GY3线综合推断解释Fig.9 Comprehensive Inference Explanation of Line GY3 in Yemaquan Fe-polymetallic Mining Area

3 存在问题及发展方向

3.1 存在问题

(1)中大比例尺物探工作存在大量空白区。目前，1∶50 000物探工作只有磁法基本覆盖了柴达木盆地周缘主要矿带，且受地形影响还存在空白区；重力和电法只在祁漫塔格矿集区有少量开展。物探基础资料的缺乏在很大程度上制约了对区域地质构造特征和成矿规律的认识。

(2)以往工作以传统地面重、磁、电为主，对新方法新技术的引进和应用还不够。地面重、磁、电方法虽然在找矿阶段发挥了重要作用，但在找矿空间由地表转向深部的情况下，这些传统方法又面临垂向分辨率不足的问题。目前，已有的电磁法在地质构造复杂的金属矿探测中存在应用效果不佳的问题。

(3)近地表精细探测不足。经过多年的找矿工作，近地表寻找富矿、大矿难度越来越大，目前大多数地质找矿工作多围绕小规模矿开展，对物探技术的精度要求越来越高，而现有的电磁法精度还无法满足精细探测的要求。

(4)在物探数据处理和解释过程中，多以单方法的反演解释为主，地质与物探之间、各物探方法之间的综合解释反演研究不足。

3.2 发展方向

(1)移动平台探测技术。柴达木盆地南缘和北缘地区地广人稀，适合移动平台快速探测。另外，部分地段地形复杂，空中电磁探测应用前景广阔[44-46]。目前，基于飞行平台探测技术存在如下瓶颈问题：飞机承载质量和发射功率/探测深度之间存在的矛盾；动态环境下深部弱异常信号识别和提取技术；电磁动态环境下噪声分离和去除技术；多源多接收电磁数据三维反演问题；各向异性、激电效应、磁效应、介电效应等问题。可能取得的突破包括：研发基于空气中电场和磁场直接测量技术；研发针对航空电磁的数据处理和弱信号提取技术[47]；研发基于电磁系统影响范围的Local Mesh、压缩感知、自适应约束的三维正反演技术[48]；考虑地形、各向异性、激电效应和磁效应的综合地球物理探测、数据解释和约束反演技术[49]。

(2)多分辨电磁探测理论与技术。柴达木盆地南缘和北缘地区构造复杂，矿种类型多，埋藏深度不一，发展多分辨电磁探测理论与技术十分必要。传统的电磁探测方法无法实现多分辨探测，必须研发新的探测方法才能得以实现。不论地质体的尺度、埋深、电性差异有多么复杂，都应该能够进行可分辨的探测。这就需要大功率多源激发技术[50]、弱信号提取技术[51-52]、噪声源探测技术[53]、大尺度模型快速三维正反演技术的综合应用，因此，电磁数据三维反演势在必行[54]。然而，航空电磁探测数据量庞大，且存在地形、各向异性、激电效应等复杂地质条件，传统小模型主要基于直接解法，速度慢、效率低、占用内存大[55]。因此，为实现大尺度复杂模型和庞大数据量的电磁数据三维正反演，需要依据迭代解法，实现自适应正则化及多尺度反演，并将人工智能和压缩感知技术应用于反演成像中[56]。

(3)综合地球物理数据联合反演技术。由于柴达木盆地南缘和北缘矿化类型的多变性，地球物理勘探资料的多解性是亟待解决的问题[57-58]。利用地球物理重力、磁法、电法、地震等联合反演，考虑各向异性、激发极化、磁效应、介电特征，并通过施加相关性约束可以极大减少解的非唯一性。同时，岩石物性研究与地质解释技术是建立地球物理反演与地质解释之间的桥梁。基于岩石物性数据，可以对地球物理探测数据进行有效地反演和地质解释，使得地球物理探测技术向探测目标前进一大步。

(4)人工智能与云计算技术。地球物理探测除自身方法技术更新之外，数据处理手段也需要向高效、实时显示发展。为此，现代计算技术中的人工智能与云计算技术必将在地球物理数据处理、反演解释和成像领域发挥积极作用[59-60]。

4 结 语

(1)柴达木盆地南缘和北缘隶属著名的秦祁昆成矿域，在该区域已发现大量有色、贵金属、稀有金属和黑色金属大中型矿床，成为青海省最重要的有色-贵金属成矿区和金属原材料供应基地。该区域具有漫长地质构造演化，多期造山-成盆事件诱发了区域内强烈的壳幔物质循环，造就了一系列成矿时代不同、矿种-矿化类型多样、控矿条件-控矿要素丰富的成矿系统。由于该区地处交通不便的偏远荒漠戈壁区，因而基础地质矿产研究程度较低，已有矿产地的勘探深度多在300 m以浅，还有大面积覆盖区有待进行针对性的资源勘查。

(2)柴达木盆地南缘和北缘具备良好的资源禀赋、区域成矿条件和找矿潜力，其金属矿找矿工作逐渐向沙漠浅覆盖区、深部及地形复杂区转变，需要物探在理论方法、仪器设备、处理解释软件等各方面进行创新和深入研究，以满足快速、经济、高效的精细探测需求；在深入研究本区典型成矿系统的基础上，加强综合地球物理勘查技术方法的联合应用，采用快速地球物理扫面与矿床(区)多方法解剖相结合，进而建立有效实用的地质-地球物理矿床勘查模型系列，为柴达木盆地南缘和北缘深部资源发现和找矿突破做出贡献。

恰逢长安大学七十周年华诞，我和我的团队合作撰写这篇论文以表祝贺之意，祝长安大学在“双一流”建设中取得更大成就!我们单位有许多长安大学杰出校友。从他们取得的成绩来看，学校紧密与西北地质环境相结合，办学特色突出，学生专业基础扎实、动手能力强，到工作岗位能极快进入角色，工作业绩显著！期待以后能与长安大学有更多合作，携手为国家矿产资源安全和可持续利用贡献力量!