综合物探方法在西藏冈底斯成矿带西段鲁尔玛斑岩型铜(金)矿的找矿应用

吕梦鸿，刘洪，袁剑飞，黄瀚霄，张林奎，兰双双

(1.四川省冶金地质勘查院，成都 610051；2.中国地质调查局成都地质调查中心，成都 610081)

0 引言

西藏冈底斯斑岩铜矿带为近EW向展布于青藏高原中部长约600 km的巨型铜多金属成矿带(图1a)，备受国内外学者的关注[1-9]。该成矿带具有“东西成带、南北成串”的分布特征，集中了驱龙、甲玛、厅宫、雄村、朱诺等超大型斑岩铜矿床(图1b)。

图1 冈底斯成矿带岩浆-构造及斑岩型矿床分布简图[9]Fig.1 Map showing distribution of magmatic-structural activity and porphyre Cu deposits in Gangdise ore belt

鲁尔玛斑岩型铜矿位于西藏自治区措勤县境内，为近年来中国地质调查局成都地质调查中心和四川省冶金地质勘查院通过矿产地质调查发现的具有典型斑岩型矿床特征的铜(金)矿床[8-13]。该铜矿为冈底斯成矿带西段首次发现的斑岩型铜矿，形成于晚三叠世，该矿床的发现和研究有望将冈底斯斑岩型铜矿带向西延伸近200 km，同时可将冈底斯成矿带斑岩型矿床成矿的起始时间提前至晚三叠世[14-15]。不同于冈底斯东段形成于碰撞后伸展阶段为主的斑岩型铜矿，该矿床形成于新特提斯洋的俯冲阶段，说明冈底斯成矿带西段具有寻找与新特提斯洋俯冲有关的斑岩型矿床的潜力[16]。

本文基于1∶1万地质测量、高精度磁测、激电中梯及激电测深等综合物探方法在鲁尔玛斑岩型铜矿勘查中的运用，力图总结青藏高原高海拔地区斑岩型铜矿靶区圈定的有效地球物理勘查手段，这对丰富冈底斯成矿带斑岩型矿床的找矿勘查具有积极的促进作用。

1 地质概述

1.1 区域地质背景

鲁尔玛斑岩型铜矿床处于冈底斯斑岩铜矿带的西段，南拉萨微陆块中。区域地层(自下而上)主要有上石炭-下二叠统拉嘎组(C2P1l)、下二叠统昂杰组(P1a)，上三叠统江让组(T3j)、古近系林子宗群(E1-2L)(包括典中组(E1d)和年波组(E2n))和新近系布嘎寺组(N1bg)。拉嘎组的岩性为砂泥岩夹砾岩；昂杰组为砾岩、砂板岩夹灰岩和结晶灰岩、生物碎屑灰岩；江让组为灰岩、泥灰岩、板岩夹石英砾岩组合；林子宗群为一套安山岩、流纹岩、凝灰岩和砂页岩组合。区域EW向断裂发育，控制了地层和岩浆岩的分布。区域岩浆活动频繁且强烈，有大量喜马拉雅晚期的中酸性岩株侵入于二叠系—古近系中，并有少量喜马拉雅早期的浅成斑岩出露。1∶5万水系沉积物测量结果表明，区域化探异常组分复杂，主要元素为Cu、Pb、Zn、Ag、Sn、Cd，伴生元素有As、Bi、W等。由于恶劣的自然条件，区域的矿产勘查和研究程度较低，目前，通过矿产地质调查发现了一批斑岩型、浅成低温热液型铜金多金属矿点，如鲁尔玛、果下弄、机曲等(图2)。

图2 鲁尔玛地区地质矿产简图Fig.2 Map showing geology and mineral resources of Luerma area1.第四系；2.新近系中新统布嘎寺组；3.古近系始新统年波组；4.古近系古新统典中组；5.中侏罗统却桑温泉组；6.晚三叠统江让组；7.下二叠世昂杰组；8.上石炭-下二叠统拉嘎组；9.新近纪中新世斜长斑岩；10.古近纪始新世闪长玢岩；11.古近纪始新世石英二长岩；12.古近纪始新世石英二长斑岩；13.古近纪始新世二长花岗岩；14.古近纪始新世二长花岗斑岩；15.古近纪始新世黑云母花岗岩；16.古近纪古新世花岗斑岩；17.晚三叠世二长闪长岩；18.中二叠世辉长岩；19.灰岩；20.铜矿点；21.铜金矿点；22.铜多金属矿点；23.铅锌矿点；24.大理岩矿点；25.高温热泉矿点；26.同位素测年点及年龄；27.河流与湖泊；28.雪山

1.2 矿区地质特征

矿区出露地层为下二叠统昂杰组(P1a)，岩性以角岩化砂岩为主，以及少量的石英砾岩和灰岩；区内地层呈向N倾的单斜构造。岩浆岩分为晚二叠世和晚三叠世2期(图3a)。晚二叠世岩浆岩分为辉绿岩和玄武岩产于矿区北部，锆石年龄为～263 Ma；晚三叠世岩浆岩分为石英二长斑岩、正长斑岩、二长闪长岩、辉绿玢岩等分布于矿区的南部，呈岩株或岩脉状沿近EW向构造侵入，构成被动复式侵入体组合，其锆石年龄为～213 Ma。含矿斑岩为石英二长斑岩，辉钼矿Re-Os年龄为212 Ma，表明成矿时代为晚三叠世。受晚三叠世侵入岩体的影响，中酸性岩体和围岩普遍发生热接触变质，围岩的角岩化明显。地表多见坡残积的岩体砾块堆积，后期岩体贯入形成的顶裂现象等，由于断裂往往被后期岩体或岩脉充填，断裂构造在地表多不易观测。

鲁尔玛铜矿区目前共圈定铜矿体3个(图3b)。①Cu-1：斑岩型铜矿体，呈近等轴状产于矿区西北部的石英二长斑岩体(ηοπT3)中，矿石呈浸染状、细脉浸染状，主要金属矿物为黄铜矿、黄铁矿，少量的辉钼矿、方铅矿和闪锌矿；②Au(Cu)-2：岩浆热液型铜矿体，呈脉状产于矿区中部的NE向断裂破碎带中，矿石呈浸染状，主要金属矿物为黄铜矿、黄铁矿，有少量自然金、含银硫化物、辉钼矿、方铅矿和闪锌矿；③Cu-3：岩浆热液型铜矿体，呈脉状产于矿区的东南部，矿石呈浸染状，金属矿物以黄铜矿和黄铁矿为主，有少量含银硫化物、辉钼矿、方铅矿和闪锌矿。

图3 鲁尔玛铜矿区地质简图(据文献[9])Fig.3 Geological sketch of Luerma porphyre Cu deposit1.第四系；2.古新统典中组；3.上三叠统江让组：灰岩；4.下二叠统昂杰组：灰岩；5.下二叠统昂杰组：砂砾岩；6.下二叠统昂杰组：变砂岩；7.下二叠统昂杰组；8.晚三叠世：石英二长斑岩；9.晚三叠世：二长闪长岩；10.晚三叠世：辉长玢岩；11.晚二叠世：辉绿岩；12.断裂；13.地质界线；14.不整合界线；15.斑岩型铜矿体及编号；16.脉状金(铜)矿体及编号；17.脉状铜矿体及编号；18.湖泊

2 物探工作情况及物性参数

2.1 物探工作情况

经过鲁尔玛地区1∶5万地面高精度磁法测量工作，共圈定出5处磁异常，通过与冈底斯带斑岩型铜矿磁测特征和已知的地表矿化线索对比分析，认为其中的T3异常与冈底斯带的斑岩型铜矿具有相似的畸变磁异常特征。为进一步验证该异常，在T3异常区开展了1∶1万地面高精度磁法测量和1∶1万激电中梯测量等工作(图4)，同时在异常显著部位辅以激电中梯测深剖面工作，以期缩小找矿靶区。通过钻探和槽探等手段验证，发现了鲁尔玛铜(金)矿体。在地质认识的基础上，通过多种手段的物探成果对比分析，并以P3剖面为重点剖析对象，对已发现矿体深部、外围的含矿建造和矿致异常进行追溯，追索可能的盲矿体，探索下一步找矿勘查方向。

2.2 物性参数特征

(1)岩石的磁性特征

不同岩石的磁性强弱取决于岩石的磁化强度，岩石的磁性特征通常是在成岩过程中获得的。由于岩石组分和成岩过程的差异，岩石的磁性(磁化率)存在明显的差异。岩石磁性不仅与其矿物组合有关，而且与矿物结构、构造以及所处物理环境有关。

鲁尔玛地区的磁性参数测定结果(表1)显示，辉长玢岩的磁化率最高，二长闪长岩、隐爆角砾岩、安山玄武岩的磁化率较强，与其他岩石间的磁性差异十分明显，剩余磁化强度在该地区岩石中属于中等强度，其余岩石的磁性强度大多较低。本区的偏基性的侵入岩磁性强度较高，中基性喷出岩的磁性中等，沉积岩则大多为弱磁性。与斑岩型铜矿成矿有关的石英二长斑岩为低磁特征。因此，区内磁测成果应以负磁异常带的研究为主，正磁异常为辅。

(2)岩石的电性特征

岩石的电性是指岩石在电场中传导电流的能力，利用不同岩石间的电性差异可以推断金属硫化物的富集程度和蚀变矿化的强弱。

鲁尔玛地区主要岩石类型和钻孔岩芯的电性参数测量统计结果(表2)表明，矿区岩石的极化率主要受黄铁矿化的影响。

辉长玢岩、二长闪长岩和石英二长斑岩等整体表现为低极化中高阻的特征，砂质板岩和大理岩则表现为低极化中阻的特征。多数岩石由于矿化蚀变而富集黄铁矿化和多金属矿化，表现出高极化中低阻的电性特征，如黄铁矿化变质砂岩、黄铁矿化变质石英砂岩、黄铁矿化闪长岩、孔雀石化变质石英砂岩、黄铁矿化石英二长斑岩、角岩化变质砂岩、黄铁矿化花岗岩等。岩石的极化率强度为，石英二长斑岩<孔雀石化变质石英砂岩<黄铁矿化变质石英砂岩。如果岩石中具有黄铁矿化、绿泥石化等矿化蚀变，往往会表现出相对较低的电阻率特征，如黄铁矿化变质砂岩、黄铁矿化石英二长斑岩、孔雀石化变质石英砂岩、孔雀石化石英二长斑岩、黄铁矿化变质石英砂岩等均显示低阻特征，其他岩石则表现为中阻或中高阻的电阻率特征。

图4 鲁尔玛地区物探工作部署图Fig.4 Map showing layout of geophysical items in Luerma area

表1 鲁尔玛地区磁参数统计结果Table 1 Magnetic parameter statistics of Luerma area

表2 鲁尔玛地区电性参数统计结果Table 2 Electric parameter statistics of Luerma area

由表2不难看出，矿区中矿化岩石与围岩的电性差异是十分明显的，矿化岩石的极化率是未矿化围岩的2～3倍，表现出中低阻的特征。在变质砂岩(变质石英砂岩)中常见黄铁矿化现象，局部伴有铜矿化，富集地段可形成铜矿体，黄铜矿往往赋存于黄铁矿中；矿化变质砂岩的极化率特征与含矿斑岩相似，但电阻率偏高，在成矿地质条件有利的前提下，可作为指示铜矿体存在的找矿标志。黄铜矿化石英二长斑岩的极化率为6.5%～13%，可作为激电找矿标志。通过岩(矿)石的极化率与电阻率特征可以有效地区分矿体与围岩，具备通过激电测量实现勘查目的地球物理条件[17]。

3 矿区地球物理特征及地质解译

3.1 磁异常特征及地质解译

图5 鲁尔玛矿区磁法异常图Fig.5 Map showing magnetic anomalies at Luerma porphyre Cu deposita.磁法异常图；b.磁法化极图；c.地质平面图1.第四系；2.下二叠统昂杰组变质砂岩；3.晚三叠世石英二长斑岩；4.晚三叠世二长闪长岩；5.晚三叠世辉长玢岩；6.断裂及编号；7.斑岩型铜矿体及编号；8.金(铜)矿体及编号

3.1.1 磁法测量结果

鲁尔玛矿区的磁异常分布可分为2类(图5a)：①矿化体外围的高磁异常带(T1)由3组正磁异常MG1、MG2和MG3组成：MG1异常呈近EW的条带状，分布于矿区的西部，异常面积约0.45 km2，均为正磁异常，无负磁异常的伴生，正极值为1400 nT，一般约为1000 nT；MG2异常轴略呈NW向，分布于矿区的中南部，面积约0.58 km2，异常主体表现为正磁异常，并伴有弱负磁异常，正极值约2000 nT，异常值一般为1000～1500 nT，负极值约-900 nT；MG3异常的北段呈NE向，南段呈NW向，带状分布于矿区的东部，面积约为0.74 km2，异常整体为正磁异常，正极值为800 nT；②矿化体中心偏北的低磁异常带(T2)，由3组负磁异常MD1、MD2、MD3组成：MD1异常位于Cu-1矿体的西侧，MD3异常位于Cu-1矿体的东侧，MD2异常位于Cu-1矿体的北部，并与矿体范围有部分重合；T2异常带大致呈近EW向弧形断续延展，均呈负磁向正磁过渡，幅值不高，正极值约200 nT，负极值约-300 nT，呈现高-低磁畸变异常，并具起伏跳跃特点，该异常带靠近鲁尔玛斑岩型铜矿化分布区。

对ΔT磁测曲线进行化极处理，ΔT正磁异常显示向东偏移趋势(图5b)，正、负异常的极值明显增大，正异常范围有所增大，异常更加明显。区域T1高磁异常带分布于斑岩型铜矿化体的外围，正磁异常的轮廓更为显著；区域T2低磁异常带的轮廓更趋清晰，正、负异常相伴产出的特征更为显著，矿体位于正负相伴的畸变异常区域，以负磁区为主体。

图6 磁法延拓平面图Fig.6 Magnetic continuation Plan

图6为对ΔT磁测曲线进行的上延50 m、100 m、200 m、400 m处理的结果。上延50 m后，浅部的磁性体明显被压制，等值线变得圆滑、舒缓(图6a)；上延100 m后，TI异常带的MG1、MG3异常磁场值衰减较快，MG2异常仍有较强的反映，圈定的磁异常形态变得较为清晰(图6b)；上延200 m后，TI异常带的MG1、MG3异常变得很弱，MG2异常磁场值下降较快，但轮廓依然清晰(图6c)，并具一定规模；T2异常带异常区域则出现正、负相伴的低缓磁异常；上延400 m后，异常基本消失(图6d)。

3.1.2 对磁异常的地质解译

区域T1异常带在高精度磁测和化极后得到的异常均主要是正异常，上延50～200 m的结果呈现出明显的高磁异常，上延400 m后，异常基本消失。说明引起异常的磁性体虽然具有一定规模，但下延的深度比较有限，结合地表出露石英二长斑岩和二长闪长岩等侵入岩体，推断T1异常带可能为岩浆岩体引起的异常。T2异常带推测是与石英二长斑岩体中心黄铁绢英岩化带的矿化蚀变有关，黄铁矿含量相对较低，表现为正、负相间的低缓磁异常。

3.2 电异常特征及地质解译

3.2.1 矿区电性总体特征

(1)视极化率分布总体特征。矿区北部区段大多表现为高视极化率特征，幅值一般都在6%以上；南部尤其是西南部的视极化率值较低，多为3%以下，主要对应着闪长岩及部分变质石英砂岩的出露范围，构成了矿区的视极化率背景区。

(2)视电阻率分布总体特征。矿区的电阻率差异较为明显，电阻率值为15.8～9662 Ω·m。西南部为相对高阻区，视电阻率普遍>2000 Ω·m，极值达9662 Ω·m，主要对应的岩石为二长闪长岩。东部整体视电阻率值较低，大多<1000 Ω·m，出露岩石主要为砂岩，并有F1断裂穿过，推测对视电阻率具有影响。其余区段的视电阻率幅值差别不大，高、低阻相间，特征明显。

3.2.2 异常分述

矿区视极化率异常的规模较大，极值点集中，整体呈带状延展，激电中梯测量按5.5%为视极化率异常下限，共圈定2个激电异常，分别编号为JD1和JD2(图7)。

图7 鲁尔玛矿区视极化率(a)和视电阻率(b)等值线图[16]Fig.7 Contour of apparent Polaribility (a) and apparent resistivity(b) of Luerma deposit

(1)JD1激电异常。异常位于测区的中北部，呈EW向带状延展，异常的北东端尚未封闭，在测区外还有一定延伸。区内异常长度约3200 m，平均宽约650 m。异常东段的幅值整体高于西段，极化率一般为7%～9%(图7a)，且高值较集中。JD1异常的视电阻率整体较低(图7b)，多数测点的视电阻率<800 Ω·m。JD1激电异常整体为中低阻高极化率异常，地表主要出露变质石英砂岩，可见黄铁矿化、孔雀石化等矿化蚀变，物性测定结果显示，黄铁矿化能引起较高的极化率异常，推断该异常主要由岩石中的黄铁矿化蚀变引起。从异常带已施工的钻孔可见，深部岩石中的黄铁矿化等蚀变较为发育。

(2)JD2激电异常。异常位于JD1异常的南东侧，呈近EW向条带状展布，异常长度约800 m，平均宽约150 m。极化率幅值较JD-1异常低，一般为6%～8%。JD2异常的视电阻率整体较低，大部分<1000 Ω·m，且西段视电阻率值较东段高。JD2激电异常整体为中低阻高极化率异常，地表主要出露变质石英砂岩，岩石具黄铁矿化，并有断裂穿过，推测异常是由构造-热液活动产生的局部金属硫化物富集引起。

3.3 激电测深异常推断与解释

为了开展对激电中梯测量圈定的JD-1异常进行深入研究，在该异常中布设一条P3-L3磁-电综合剖面(见图7)，磁法剖面长2.5 km，电法剖面长2 km，剖面方位角为0°。剖面穿过见矿探槽LTC02和见矿钻孔ZK01和ZK02。

图8为P3-L3磁、电综合剖面反演图。反演解释时异常体地质模型采用有限延伸的薄板状体，参考了物性标本测定和统计结果，强磁性体磁化强度取10000×10-3A/m，磁化倾角取当地地磁倾角46.85°，设定围岩为无磁性地质体，当建立3个强磁性体模型时，正演曲线与实测曲线相吻合。

图8 P3-L3磁、电综合剖面反演图Fig.8 Inversion diagram of integrated P3-L3 profile

P3-L3剖面的0～1000 m，磁异常以正负交替磁异常为主，共形成3个ΔT曲线的波峰和波谷，梯度变化较大，波峰处的ΔT幅值一般约为400 nT，波谷处的ΔT幅值一般约为-400 nT；剖面的1000～2500 m，ΔT幅值较为平稳，呈现低缓平稳场。P3-L3剖面的0～1000 m出现的3个峰值异常与区域T3异常的平面特征吻合。通过2.5 D反演，推断出3个高磁性体，分别命名为1号～3号，3个高磁性体顶板的埋深为50～100 m，产状略陡。与该高磁异常相对应的激电异常具有中高阻低极化的特征，视电阻率一般为1000～2000 Ω·m，视极化率平均值约为3%。该异常整体处于古新统典中组(E1d1)中，局部地段有角闪闪长岩、角闪辉长岩、辉石角闪二长闪长岩等中-基性岩体出露；ΔT异常高值部位和梯度变化剧烈部位多与地表出露的角闪闪长岩、角闪辉长岩、辉石角闪二长闪长岩相吻合。根据物性测定，中-基性岩体具有强磁化的特征，磁化率κ平均值4000～5000(4π×10-6SI)。据此推断，异常是由3个陡倾角、强磁化的薄板状磁性体所引起，认为3个磁性体是具有强磁化特点的角闪闪长岩、角闪辉长岩等中-基性侵入体。

P3-L3剖面在0～1500 m的范围内视极化率偏低(ηs=3%～3.7%)，从1500 m处开始逐渐增高，最高值为8.6%；视电阻率在0～1500 m范围内整体偏高，最高值ρs=2400 Ω·m；随后整体降低，在1500 m和1700 m处出现2个低阻间隔带，约500～900 Ω.m。剖面在1500～2000 m范围内存在2个高极化率异常，视极化率平均约6%，极大值为6.2%，视电阻率与之对应出现一低阻带，均值约为1000 Ω·m。该异常位于区域T3负磁异常和JD-1激电异常内，在实地踏勘和异常检查时发现，JD3-1异常的高极化异常处岩石中黄铁矿化和孔雀石化较为普遍。结合物性标本的电性参数测定结果，矿化岩石具有较高的极化率，均值4.5%～5%。因此，推断激电异常区为具有黄铁矿化、孔雀石化的隐伏地质体引起。通过探矿工程验证和激电异常反演分析认为含矿斑岩的矿化中心应该在已知矿(化)体的北东部。矿区地质勘探表明，鲁尔玛电测深异常区的上覆层厚度为150～300 m，磁-电法显示出异常具有低阻高极化的特征，据此推断铜矿体在ZK02孔以北区段还会有延伸，并与钻探所见铜矿体的地质特征相似，显示深部依然存在找矿空间，具有扩大铜矿资源量的潜力。

3.4 综合物探找矿勘查斑岩型铜矿的认识

在区域1∶5万高精度磁测和1∶5万水系沉积物测量过程中，鲁尔玛一带出现铜元素的异常区；随后进行的1∶1万高精度磁测、1∶1万激电测量和磁-电综合剖面等物探工作，进一步圈定出鲁尔玛北侧的低磁低阻高极化异常区，在其南部出现环状分布的高磁低阻高极化异常带；对JD-1异常布设的P3-L3激电测深剖面呈现不规则椭圆状陡倾的低阻高极化异常。钻探工程证实，低阻高极化异常系斑岩型铜矿化及黄铁矿化引起，激电测深剖面靠近矿化的中心部位；推测矿体外围的低阻高极化异常环带是因斑岩铜矿外围的黄铁矿化带所致。矿化体北东侧呈现梯度陡峭的低阻高极化异常，在磁法上延200 m时呈现弱的正、负异常相伴特征，推测是因黄铁矿化铜矿化岩体导致；而剖面南段出现的中高阻低极化高磁区段推断是强磁性的辉长闪长岩和二长闪长岩的反映。

在鲁尔玛检查区开展激电剖面工作，查明了在200～300 m深度范围内的激电异常特征，初步推断了深部异常体的赋存深度、位置、规模和产状等关键性特征。结合已有地质及钻孔资料，推测勘探线北部中低阻高视极化异常由黄铁矿化、孔雀石化等金属矿化引起。

4 结语

鲁尔玛地区的物探工作圈定了矿化异常，获得了岩(矿)石物理特性的基础数据，积累了铜矿体和含矿构造破碎带的电阻率、极化率等电性特征，对物探解释提供了可靠的地球物理信息。鉴于该区地表铜矿体多以小规模的脉状、透镜状为主，传统的探矿手段很难准确地掌握详细的矿化蚀变信息，而物探激电法作为行之有效的辅助技术方法，可以参与到综合探矿工作之中。

在现有工作的基础上，初步总结了鲁尔玛铜矿床的有效找矿勘查方法：第一步，在区域地质综合研究、区域遥感解译、区域水系沉积物测量的基础上圈定找矿靶区；第二步，实施高精度遥感解译、矿区构造-蚀变地质填图和矿区岩石剖面测量，寻找浅部的铜矿(化)体；第三步，开展深部物探剖面测量和探矿工程，对矿体进行深部预测、工程验证和深部控制，寻找深部的找矿空间。

致谢：在文章撰写过程中，中国地质调查局成都地质调查中心的李光明研究员、范文玉教授级高级工程师、王永华教授级高级工程师、焦彦杰教授级高级工程师、黄勇高级工程师、曹华文工程师、梁维工程师，四川冶金地质勘查院周维德高级工程师、魏宇高级工程师、解惠高级工程师、黄耀亮高级工程师、艾金彪工程师、王嘉工程师、马新浩工程师、邹华敏工程师、王阳玲工程师和王治颖工程师给予热情的指导和帮助，审稿专家和编辑部的老师对文稿提出了宝贵的修改意见，在此一并表示衷心的感谢！