综合物探方法在马鬃山地区金矿普查中的应用

张 星，刘陈龙，丁志军，肖 刚

（1.甘肃省有色地质调查院，甘肃 兰州 730000；2.中陕核工业集团二一一大队有限公司，陕西 西安 710000）

马鬃山地区为中国西北地区一处重要的金及多金属矿集中区，具有良好的找矿前景（吕海涛，2015），以往专家学者对该地区的矿床特征、成矿地质特征、控矿规律及找矿标志等方面进行了全方位的研究（陈晶晶，2016；李元茂，2020；殷伟旭，2020），但是大红泉地区周边的地质工作投入较少，特别是针对断裂构造控制的含金脉型矿床研究。传统的激电方法在寻找金属矿床方面发挥了非常重要作用，找到了一大批多金属矿（李小平，2012；乔祯等，2017；孙仁斌等，2017；蒙凯等，2018）。此次以Au为主的区域化探综合异常(Hs-15)上布置激电中梯和激电测深剖面，查明了区内平面电性分布特征和深部构造及岩体的倾向，进而通过地表探槽圈定了III-1号金矿体，金矿体长度约230m，宽度0.80m～2.10m，通过钻探深部发现三层矿体，厚度0.95m～2.12m，品位变化范围1.06～20.14×10-6。本次以大红泉地区物探工作获得的认识，对后续本该地区进一步工作提出了建议，助以后金属矿的高效勘查。

1 地质简况

测区周边地层较为发育，但出露单元较简单。地层主要为下石炭统白山组中岩段（C1bs2）、新近系苦泉组（N2k）和第四系（Q）(见图1)。下石炭统白山组地层空间上呈东西向带状分布，倾向80°～110°，倾角58°～75°。局部被石炭世岩浆岩分割，形成大小不等形态各异的残留体状。岩石类型复杂多样，主要有安山质凝灰岩（C1bs2atf）、流纹质凝灰岩（C1bs2rtf）、英安质凝灰岩（C1bs2τtf）、安山岩（C1bs2a）、英安岩（C1bs2λ）、流纹斑岩（C1bs2λπ）、火山角砾岩（C1bs2vb）和少量硅质板岩等，新近系苦泉组（N2k）主要分布于测区北部，走向近南北，厚度变化较大，主要岩性为泥岩、砂质泥岩等。地表大部分被第四系坡积物及洪、冲积物覆盖，只在沟谷地带及陡坎处零星出露。第四系主要分布于沟谷和地势低洼地带。

图1 地质图

构造区带上，测区在双尖山-跃进山复背斜南翼，受后期构造-岩浆作用的影响，该背斜只零星出露。在区域上仅表现为单斜构造，由石炭系下统火山碎屑岩组成，倾向南西，倾角50°～70°，在单斜构造中层间小褶曲发育。褶皱构造不发育，主要控岩控矿构造以断裂构造为主，区内成矿主要受断裂构造严格控制，以北东-东向断裂构造为主，其既是导矿构造又是容矿构造，其派生的次及断裂构造为主要的容矿构造。其次，北东向、北西向的压扭性断层构造裂隙亦是区内的控矿构造。断裂构造具有继承性、多期性，成矿亦随之具有多期次的特点，早期多为构造-蚀变岩性金矿石，晚期则为岩构造裂隙充填的石英脉型金矿石。矿（化）体的展布受控于韧性剪切带伴生的次级断裂构造。岩浆岩主要有早石炭世中细粒花岗闪长岩(C1γδ)、晚石炭世中细粒二长花岗岩(C2ηγ)、中二叠世中粒二长花岗岩(P2ηγ)、晚二叠世中粒二长花岗岩(P3ηγ)、辉绿岩脉(βμ)。

2 地球物理特征

本次在开展工作前，对测区周边采集的160块标本进行了电性参数测量，并统计了岩矿石标本的幅频率和电阻率的几何平均值。标本测量仪器选用继善高科生产的SQ-3C轻便型激电仪，测量方法采用泥团法，测量结果如下表（表1）。

表1 岩（矿）石标电性参数统计表

根据上表统计结果，工区内出露面积较大的二长花岗岩和花岗闪长岩视幅频率几何平均值分别为1.77%和1.9%，视电阻率分别为752.7Ω·m和809.2Ω·m；以岩脉形式出露的辉绿岩视幅频率均值在1.16%，视电阻率均值397.6Ω·m；含矿石英脉视幅频率均值为8.22%，视电阻率均值710.7Ω·m。前三者视幅频率均值都小于2%，说明工区内视幅频率背景值强度属中等水平，含矿石英脉在全区最高，40块标本测量中视幅频率最大值达31.36%，几何平均值与其它三种岩性差异显著，容易引起高极化异常；视电阻率除辉绿岩视电阻率值较小外，其他三种差异不大。综合物性分析认为，含矿石英脉具有超高极化特征，区内具备开展地球物理工作的前提。

3 激电中梯测量

3.1 仪器设备

工作所采用的仪器设备为北京大地华龙科技有限责任公司生产的DJF-10A型大功率智能发射机和DWJ-3B型数字直流激电接收机以及兰州地震局生产的固体不极化电极，此外还有发电机、整流电源、导线、电极、通讯设备、测试仪表和检修工具等辅助设备。每次工作前都对导线进行了漏电检查，确保施工期间不漏电，同时对供电电极采取了加盐水和多打电极的办法降低供电电极接地电阻，尽可能使用小电压大电流供电。

3.2 剖面布设

激电剖面布设在化探Hs-15综合异常上，共7条，位置见图2。每条剖面长度均为360m，方位角345°，点距10m，线距80m。根据方法有效试验结果确定了采集参数：AB=800m，MN=40m，点距10m，延时100ms,供电周期16s,测量范围在AB中心2/3处。

3.3 解释

在激电中梯剖面视极化率和视电阻率曲线图中，视极化率值普遍较低，视极化率ηs最大值为2.78%，最小值为0.77%，一般值在0.97～1.67%之间；视电阻率ρs最大值为1666.6（Ω·m），最小值为190.9（Ω·m），一般值集中在370～790（Ω·m）之间，视电阻率值普遍较高。由图2可见，测区大面积被岩体覆盖，西南角只有少量第四系出露，岩体主要由花岗闪长岩和二长花岗岩组成，岩体局部零星分布着多条断裂构造和破碎蚀变带，其中测区内成矿主要受断裂构造控制，由于构造活动强烈，裂隙发育和含矿矿物不均匀的影响，在视极化率曲线图中并未表现出较高的激电异常，主要以低缓异常为主，本次以1.6%圈定了2处高极化异常，编号为IP01和IP02，异常分别在DPM04线的1380～1410点和DPM06线的1350～1410点，经踏勘检查发现两处异常位置均为花岗闪长岩，周围无任何干扰，推测两处异常均由矿化引起。

图2 测区工作布置图

图3 视极化率和视电阻率曲线图

测区视极化率值普遍较低，剖面图中低缓异常很难被识别出来，为并进一步研究区内电性特征在平面空间的分布规律以及局部低缓异常的位置、分布范围等特征，本次使用克里格网格化技术将剖面数据进行网格化，并绘制平面等值线图（图4）。在视极化率等值线图中，等值线主要为带状分布，且东西向为主，北东向、北西向为辅，视极化率带状异常推测为脉状金矿化带引起。后期经地表探槽TCIII1-1、TCIII0-3、TCIII0-1揭露结果显示，分别在DPM02线1410点、DPM03线1390～1400点间和IP01异常位置发现了金矿体，矿体厚度为0.84m～3.53m，平均厚度约为1.51m，Au品位为1.38～24.85x10-6，平均品位为5.73x10-6。TCIII1-2揭露结果显示，矿体未向DPM02线西侧延伸；东侧矿体被断裂F2截断，经探槽TCIII2-1和TCIII2-1揭露，矿体未向东侧延伸。本次发现的金矿体多受断裂构造控制，矿体呈北东向延伸展布，含矿岩性主要为石英脉，辉绿玢岩和钾长花岗岩。矿体围岩为浅变质的火山岩或钾长花岗岩。

图4 视极化率等值线图

图5 视电阻率等值线图

4 激电测深

4.1 仪器设备

使用的仪器设备为继善高科生产的SQ-3C轻便型双频激电仪，该仪器通过同时接收高频电位差、低频电位差，自动计算并显示视幅频率和高、低频电位差，可根据所选择的野外工作装置自动计算视电阻率，具有抗干扰能力强，受电流变化影响小、观测速度快等显著特点，广泛用于勘查金、银贵金属和铜、铅、锌等有色金属矿产资源。除此之外，还配有发电机、整流电源、导线、铜电极等辅助设备。

4.2 测线布设

为探查断裂构造和金矿体在深部延伸、形态及其变化规律，本实施了一条三极测深测深剖面。激电测深测线与DPM03线重合，长度相同，都为360米，剖面位置见图2。本次选用单极—偶极测量装置激电测深方法，供电极距最大500m，最小20m，测量极距MN20m，点距10m，供电点B设测线垂直方向2.6公里外。发送机和接收机经试验选用2频点，即高频4Hz，低频13/4Hz。测线横穿大红泉东Ⅲ-1号金矿化带（破碎蚀变带），其中Ⅲ-1矿体位于测线1400号点。

4.3 解释

图6 DPM03线地质物探综合剖面图

DPM03线三极测深反演断面图如下图6所示，图中横轴为点号（也是距离），纵轴为高程，单位为米。视极化率和视电阻率反演断面图中等值线主要呈陡立状，反应了地下深部岩体的分界面和构造的分布情况，同时向小号点倾斜反应了构造和岩体的倾斜方向。在视极化率ηs断面图中，在1360点到1410点和1500点到1540点出现高极化异常，极大值分别为5.83%和5.36%，异常深度约在10m和55m，同时该两处异常在视电阻率断面图中表现为低阻特征，异常对应较好，属于典型的低阻高极化异常，推断含矿蚀变带或金矿体引起。在视电阻率断面图中，在1290号点到1490号点，深度1660m～1760m，视电阻率呈“M”状，由于地表出漏的全部是花岗闪长岩，根据地表已发现的破碎蚀变带事实，推测该异常由破碎蚀变带引起。

根据槽探已发现的线索和测深资料的推断结果，为探查III-1号金矿体深部探查矿体延伸情况，在1370点附近设计了钻孔ZKIII4-1（图6c），设计孔深92.5m，方位角345°，倾角75°。钻孔结果显示，矿体厚度、倾向较为稳定，最大控 制 斜 深80.74m，在 孔 深76.30m～77.66m、77.66m～78.82m、78.82m～80.74m处见三层目标含矿层构造蚀变带（Ⅲ-1号矿体）及构造破碎带，破碎蚀变带呈褐红色和灰褐色，主要由花岗闪长岩碎块、二长花岗岩碎块、石英网脉组成，石英脉两侧黄铁矿化较为发育。钻探结果与视极化率和视电阻率中推断的异常位置在横向上相近，深度上有较大的差异，原因分析认为是由于浅部破碎带产生的高极化低阻异常产生的“屏蔽”作用，将整个异常周围的极化率抬升，深部异常处于梯度带上。

5 结论

（1）马鬃山地区多为戈壁荒漠，植被稀少，水系不发育，因此。采用土壤/岩屑测量获得的综合异常有较大的研究意义，本次发现的金矿体是以Au为主的Cu、As、Sb、Ag、Hg等元素综合异常，经过物探剖面，地化剖面、槽探等工作手段揭露了一条金矿体，并查明了金矿体的走向、分布范围以及构造特征等。

（2）大红泉地区视极化率异常与背景值差异不明显，如采用激电剖面的工作方式，将难以取得较好的勘探效果，建议使用面积性工作方式，文中将剖面数据网格化后，利用东西向条带状分布的电性特征推断的矿化带走向与实际矿体走向相符；物性测定结果显示，测区内金矿体视电阻率与围岩差异较小，且都为高祖特征，难以利用取得的视电阻率异常直接推断其与金矿化带之间的关系，视电阻率梯度变化和异常特征更多的是对岩性和构造变化的间接反应。

（3）槽探和钻探结果显示，矿（化）体的展布受控于韧性剪切带伴生的次级断裂构造，且深度延深较稳定。