综合物探方法在甘肃某铜镍矿勘查中的应用

刘晓峰

（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

肃北县大敖包沟铜镍矿是经过踏勘和少量地质工作发现一定规模的超基性岩和较好的铜镍矿化信息后开始勘查的。根据不同勘查阶段的地质目的，首先在该区实施了1∶1万地面高精度磁法，圈定了磁异常，推断划分了地质构造[1-3]；在钻孔工作中，采用了井中磁化率和井中磁三分量测量，准确划分了岩性，对井下、井旁盲矿（化）体起到超前预报的作用[4]。不同物探方法的有机组合，在该矿区找矿工作中取得了较好的应用效果，为该区和邻区寻找同类矿床积累了经验。

1 区域地质

该矿区位于敦煌复背斜南翼之红柳峡-踏实河向斜褶皱带中，出露地层除第四系全新统坡洪积外，全为前震旦系敦煌群。敦煌群分布于三个泉—踏实河大断层以北，岩层褶皱强烈，轴向近东西向，且为数条南东东-北西西向断层所切割，变质程度较深，混合岩化普遍。岩性主要由混合岩化片麻岩、片岩、大理岩组成。在构造上，工作区处于塔里木地块和祁连褶皱带复合交汇部位，其南紧邻阿尔金断裂。出露主要构造较简单，为北西西向和东西向断裂，两条北西西向和一条东西向区域断裂从工作区穿过，区内其他构造整体上受北西向区域构造控制，走向北西西向，倾向南西，倾角60°～80°。北北西向断裂较发育，由一系列具有平移特征的逆断层组成，是区内的主要控矿构造。工作区内见有基性、超基性岩成脉状侵入，侵入体多与大理岩成互层状产出，受断裂构造控制明显，岩性有辉长岩、橄榄辉石岩和辉石岩等。

调查发现，区内地表出露的基性、超基性岩体具有一定的矿化，含矿岩体走向北西西向，倾向南西，宽度在几米至十几米不等，沿走向断续出露约2 km，含矿岩体顺层侵入于大理岩中，地表与大理岩呈互层状产出。岩石类型主要由辉长岩、辉石岩、橄榄辉石岩和辉石橄榄岩组成。早期民采老硐揭示了较好的镍矿化现象，赋矿岩性主要是辉长岩、辉石岩和橄榄辉石岩，矿（化）体呈脉状或透镜状产出。采样分析结果显示，含矿样品Ni 品位在0.3%～0.87%，个别达1.43%，平均0.51%，Cu平均品位0.23%，含矿岩性主要是橄榄辉石岩、辉石岩和辉长岩。

2 地球物理特征

区内大理岩、斜长二云片岩、斜长角闪片麻岩、碎裂绿泥石化辉石岩、蚀变辉石岩（褐铁矿化、镍矿化）、蚀变辉长岩（蛇纹、滑石、绿泥石化）、绿帘片岩和蚀变橄榄辉石岩或辉石岩（绿泥、蛇纹石化）等岩石磁化率均较小，大理岩磁化率平均值仅为2.6×10-6SI；蚀变橄榄辉石岩或辉石岩（绿泥、蛇纹石化）相对较高，其最大值为2 529×10-6SI，平均值为1 404.9×10-6SI。上述岩石中，大理岩对该区磁场强度基本无贡献；蚀变辉石岩（褐铁矿化、镍矿化）、蚀变辉长岩（蛇纹、滑石、绿泥石化）、绿帘片岩和蚀变橄榄辉石岩或辉石岩（绿泥、蛇纹石化）磁化率相对较高，当其具有一定规模后可在地表引起一定的磁异常，但引起磁异常强度相对偏低。

蚀变橄榄辉石岩磁化率最大值为99 637×10-6SI，橄榄辉石岩（含镍黄铁矿化、黄铜矿化）是区内磁化率最大的岩（矿）石，其平均值为18 411.4×10-6SI，最大值为49 459×10-6SI。这两类岩石在地表完全能够引起较高的实测磁异常，是引起本矿区高磁异常最主要的地质体。

3 物探工作及异常解释

3.1 地面高精度磁测

通过研究区内地质资料，决定首先在该矿区进行1：1 万地面高精度磁测工作，依据测线基本垂直于矿区主要构造、地层的原则布设测网，测线方位角为20°，网度为100 m（线距）×20 m（点距）。

从磁测成果来看（图1），矿区以低值磁异常为主，地磁场变化平缓；测区东部主要以正值异常为主，西南以负值异常为主。全区异常极大值为751.3 nT，极小值为-526.2 nT，磁异常平均值为1.49 nT。矿区磁场整体为低缓磁异常带，磁异常总体走向为NWW 向。地磁场在北东部及中南部表现为相对较高正磁异常，西南部则主要为相对平静的负异常。结合测区地质资料及地表地质现象综合分析，所圈定的磁异常虽然分布较为分散，但均受北西西向主断裂构造及北北东向次级断裂构造的控制。

图1 磁异常△T剖面平面图

在测区内推断划分了3 条NW-SE 构造带，即F1、F2 及F3（图2），其走向与地层方向基本一致，多处磁异常带及出露矿点均分布在上述推断构造带上或是其周围。推断构造带F2 为区内主控矿构造或导矿构造，推断次级构造带F1-1。该矿区圈定的有进一步工作意义的磁异常，如C3、C4、C5 及C6 均分布于次级构造带与主构造带交汇处及其周围。

图2 磁异常△T等值线平面图

本次地面高精度磁测推断划分的NW-SE 构造F2，是本矿区重要控矿构造，磁异常C3和C4据其南北两侧。在F2 中偏东部存在沿构造走向展布的带状低强度负磁异常带，该异常带南部正负磁异常梯度带和地表矿化露头对应的超基性岩体能够很好吻合，并以此梯度带确定了一条矿化带[5-8]。同时证明，磁法是该矿区通过寻找基性-超基性岩体而寻找铜镍矿床的有效地球物理方法，反映基性-超基性岩体的带状磁异常是该矿区重要的间接找矿标志。

3.2 钻孔查证异常及井中磁测

依据地面磁法成果，选择磁异常C3利用钻孔进行查证。经钻孔验证，在59.15～141.04 m 间发现6层铜镍矿化超基性岩，最厚达5.08 m，最薄处为1.02 m。在该钻孔钻进到183.04 m 时，发现从166.6 至183 m间均为大理岩，再无矿化出现。为了更为深入了解和研究该处物探异常，追索已知矿体，同时为了准确划分岩（矿）层，寻找和发现井旁、井下盲矿体，结合铜镍矿化超基性岩的磁性易与围岩区分的特征，对该钻孔进行井中磁测。

井中磁测选择参数为磁化率和磁三分量。磁化率的大小直接反映了岩（矿）石的磁性强弱，通过测定磁化率，分析和研究其值的大小和变化，可以划分岩性界线。分析研究地磁场水平分量△H的变化及其正负开口方向，对井旁是否存在盲矿体及其赋存状态作初步的推断；地磁场垂向分量△Z对于井下盲矿体有“超前预报”的作用。

3.2.1 磁化率曲线特征及推断

从10.02～59.15 m 段，厚度为49.13 m，曲线特征由上到下表现为无磁性或弱磁性平直规律。结合地质编录，磁化率该段曲线反映了弱磁性的混合岩化片麻岩。59.16～78.79 m 段，厚度为19.63 m，磁化率κ值在40～245×10-4SI左右，磁化率曲线由上到下表现为较高磁性并具有急剧跳跃的特征。据地质编录和物性标本测定，磁化率该段曲线正是铜镍矿化超基性岩的反映。同理，78.80～157.52 m 段磁化率曲线呈小幅度跳跃特征，是具弱磁性的基性-超基性岩的反映；157.53～176.42 m 段磁化率曲线基本无跳跃，曲线平直，是基本不具磁性的大理岩的反映（图3）。

图3 井中磁测曲线及综合地质解释

3.2.2 磁三分量曲线特征及推断

（1）水平分量。此处将磁三分量测井北向分量X 和东向分量矢量合成为水平分量△H进行分析。钻孔10～20 m 段，△H整体呈反“C”形特征，判断为地表金属设备所引起。35～70 m 段，从35 m 处开始曲线向下逐渐正开口，△H异常值在-2 500～5 000 nT之间；40～70 m段，△H曲线整体呈反“C”形特征，整体出现磁异常波动，推断深度55 m 段西侧有磁性体存在。70～130 m 段，从70 m 处开始向下△H曲线出现较小幅度的正异常波动特征，异常值在0～2 700 nT之间，推断西侧存在弱磁性地质体。130～183.22 m段，水平分量△H曲线逐渐归零，为深部大理岩的反映。

（2）垂向分量。钻孔25～35 m 段，△Z异常值在0～700 nT 之间，从25 m 处开始向下△Z曲线逐渐正开口，整体呈反“C”形特征，磁异常出现波动。推断在钻孔25～35 m 南侧存在磁性体。40～100 m 段，曲线40 m 处开始向下逐渐负开口，在60～100 m 间曲线呈“C”形波动特征，△Z异常值在-3000～100 nT之间，推断由弱磁性的矿化基性-超基性岩导致；另外，75 m 处出现磁异常峰值，初步推断在75 m 北侧存在弱磁性盲矿（化）体。100～158 m 段，曲线整体呈反向波动特征，△Z异常值在-2 000～200 nT 之间，推断其为南倾弱磁性基性-超基性岩的反映。160～183 m段，△Z异常值在-100～100 nT之间，为基本无磁性的大理岩层的反映；△Z曲线在该段较为平稳，并且逐渐归零，曲线底部无开口迹象，故推断井下再无磁性盲矿（化）体，建议终孔。

4 结论

（1）1∶1 万地面高精度磁测可以快速圈定了磁异常，推断划分了地质构造。通过物性测定，铜镍矿化超基性岩具有较高的磁化率，在地表可导致相对较高的磁异常。综合研究已有地质、物探资料，认为1∶1 万磁测所圈定的中等强度、正负相伴的磁异常是该区通过圈定超基性岩体，寻找铜镍矿（化）体的主要的、间接的地球物理找矿标志。这类磁异常虽然正负异常强度均不太高，但是完全可以与其他地质体产生的弱磁异常区分。

（2）井中磁测可较为准确地划分岩（矿）层，对井下、井旁盲矿（化）体有超前预报的作用，在具体工作中可以有效地指导钻孔工作。

不同物探方法的有机组合，在该勘查区取得了较好的勘查效果；同时也说明，通过地面磁测圈定超基性岩体、推断地质构造，是有效的间接寻找铜镍矿的地球物理方法。