張 威 ， 王文國(guó) ， 陳 亮 ， 孟銀生 ， 竇金河

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊 065000)

0 前言

白音查干礦床處于大興安嶺成礦帶中段，找礦勘查工作始于20 世紀(jì)50 年代，后經(jīng)過(guò)多家單位勘查[1],確定該礦床為一處大型中溫?zé)嵋毫严冻涮钚豌y多金屬礦床。因此，在該礦床開(kāi)展方法技術(shù)有效性試驗(yàn)具有重要意義。2008年我們?cè)诎滓舨楦傻V區(qū)選擇已知礦段開(kāi)展電法試驗(yàn)，結(jié)合礦床地質(zhì)特征，驗(yàn)證了綜合電法在隱伏多金屬礦產(chǎn)勘查中的定位預(yù)測(cè)作用[2]，并通過(guò)研究礦床的各種電性參數(shù)特征以及它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)該地區(qū)外圍找礦以及今后深部找礦提供借鑒意義。

在工作中，首先采用中梯裝置時(shí)間域激發(fā)極化(TDIP)面積性測(cè)量，圈定礦致異常范圍，然后分別采用偶極-偶極裝置相位激電測(cè)深(RPIP)和可控源音頻大地電磁測(cè)深(CSAMT)，研究礦體的空間賦存情況。比較其他測(cè)深方法，CSAMT采用赤道偶極裝置，具有橫向分辨率高、勘探深度大等優(yōu)點(diǎn)；RPIP(偶極-偶極裝置)采用選頻測(cè)量, 具有抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng),測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。近年來(lái)，這兩種測(cè)深方法在隱伏金屬礦床勘查中得到了廣泛地應(yīng)用。

1 礦床概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于華北陸塊北緣，大興安嶺多金屬成礦帶最南段[1]，內(nèi)蒙華力西晚期地槽褶皺帶北部的西烏珠穆沁旗復(fù)向斜的東段。區(qū)內(nèi)地層復(fù)雜，巖漿巖廣布，褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，金屬礦床分布廣泛, 是內(nèi)蒙古中東部重要的礦化集中區(qū)之一[1，5-6]。

試驗(yàn)區(qū)范圍內(nèi)出露的地層主要有下二疊系大石寨組、上侏羅系瑪尼吐組、白音高老組、下白堊系大磨拐河組和第四系覆蓋層(圖1)。構(gòu)造以褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造為主，整個(gè)試驗(yàn)區(qū)地層分布構(gòu)成一軸向北東向，軸面產(chǎn)狀較陡，北西翼較平緩，南東翼較陡的傾斜背斜構(gòu)造?？氐V斷裂構(gòu)造主要以北東向?yàn)橹?，由多條礦化蝕變碎裂巖帶構(gòu)成，普遍經(jīng)受了中低溫?zé)嵋何g變作用和多金屬礦化，走向55°～85°，傾向北西，傾角47°～68°。多金屬礦化帶大都賦存在下二疊系大石寨組變質(zhì)粉砂巖和蝕變安山質(zhì)凝灰?guī)r內(nèi),空間分布嚴(yán)格收斷裂構(gòu)造控制。

圖1 試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)及測(cè)線位置圖Fig．1 Map of geologic and survey line location in the test area

該礦床是一個(gè)大型銀多金屬礦床，其中銀礦石平均品位為412×10-6；鋅礦石平均品位為3.30%；鉛礦石平均品位為1.46%。

2 礦石特征

該礦區(qū)礦石礦物成分分為金屬礦物和非金屬礦物。金屬礦物分為金屬硫化物、金屬氧化物，如表1所示。礦石中主要有用組分為鋅、鉛、銀，銅、金、硫化物等，以礦物成分分析礦石化學(xué)成分，礦石化學(xué)成分主要為硅、氧、硫、鐵 、鋅、鉛。礦體的圍巖與礦體產(chǎn)狀相同，但銀鋅鉛含量較低，與礦體之間為漸變過(guò)渡關(guān)系。巖性主要以變質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r、安山巖、硅質(zhì)泥巖為主。

表1 礦石礦物成分表

野外沒(méi)有收集到礦區(qū)內(nèi)巖(礦)石電性資料，參考附近礦區(qū)礦石電性資料可知，區(qū)域內(nèi)砂礫巖充電率一般為3 ms～10 ms；火山碎屑巖充電率一般為4 ms～9 ms；大理巖和矽卡巖充電率一般為3 ms～9 ms；花崗斑巖充電率一般為6 ms～10 ms；礦石和礦化巖石充電率一般為10 ms～100 ms。另外，單獨(dú)銀的礦物不可能產(chǎn)生低阻高極化效應(yīng)，但其與較大量的其他金屬硫化物共生時(shí)，由于金屬硫化物導(dǎo)致礦石視極化率異常、視電阻率異常，所以多金屬礦物能夠產(chǎn)生中低電阻率高極化效應(yīng)。而圍巖以變質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r、安山巖、硅質(zhì)泥巖為主，均呈現(xiàn)高電阻率低極化率。因此在該區(qū)域開(kāi)展電法勘查研究，具有一定的地球物理前提。對(duì)于熱液裂隙充填型礦床，由于礦體多呈帶狀、脈狀產(chǎn)出[7]，導(dǎo)致了礦石極化率升高，因此在該區(qū)域內(nèi)成帶狀、不規(guī)則狀分布的高充電率中低電阻率異常為重要的間接找礦標(biāo)志。

3 異常特征分析

根據(jù)試驗(yàn)需要，共布置了1.12 km2的TDIP面積測(cè)量(圖1)，測(cè)網(wǎng)密度80 m×20 m, 根據(jù)礦脈走向(55°～85°)，測(cè)線按345°方向垂直礦脈走向布設(shè),即縱向中梯裝置[8]， 長(zhǎng)度為1 000 m。供電極距AB=2 000 m，測(cè)量極距MN=20 m，點(diǎn)距=20 m，線距=80 m，供電周期=8 s。在TDIP測(cè)量所圈定異常的基礎(chǔ)上,布設(shè)了多條RPIP測(cè)深和CSAMT測(cè)深，其中CSAMT收發(fā)距R=5 640 m，供電極距AB=1 000 m，MN=20 m，點(diǎn)距=20 m，工作頻率范圍=8 Hz～8 192 Hz；RPIP電極距MN=a=40 m，點(diǎn)距=20 m，供電極距AB=40 m，隔離系數(shù)n=2～8，工作頻率為0.25 Hz。工作中使用的儀器為美國(guó)Zonge公司生產(chǎn)的GDP-32Ⅱ多功能電法儀，反演軟件使用的是Zonge公司自帶商用軟件。

3.1 平面異常特征分析

圖2和圖3分別是試驗(yàn)區(qū)TDIP視充電率(Ms)和視電阻率(ρs)等值線平面圖。由圖2可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)Ms最小在4 ms左右，最大可達(dá)32 ms。以Ms=28 ms為界，可圈定區(qū)內(nèi)五組呈帶狀展布、近東西(75°～80°)走向的Ms異常(分別編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ號(hào)異常)。

圖2 試驗(yàn)區(qū)Ms等值線平面圖Fig．2 The contour map of Ms in the test area

圖3 試驗(yàn)區(qū)ρs等值線平面圖Fig．3 The contour map of ρs in the test area

其中Ⅰ號(hào)異常位于試驗(yàn)區(qū)中東部70號(hào)～130號(hào)測(cè)線50號(hào)～70號(hào)測(cè)點(diǎn)間。該異常由三個(gè)子異常組成。其中西部?jī)蓚€(gè)子異常已由多個(gè)鉆孔控制，有多條礦體被驗(yàn)證，為已知礦致異常。東部異常尚未有鉆孔控制，根據(jù)異?？臻g分布情況及異常組合，推斷該異常亦為礦致異常。Ⅱ號(hào)異常位于試驗(yàn)區(qū)東部110號(hào)～130號(hào)測(cè)線50號(hào)測(cè)點(diǎn)附近，是由多條已探明的鉛鋅銀礦致異常；Ⅲ號(hào)異常位于試驗(yàn)區(qū)中西部40號(hào)～80號(hào)測(cè)線50號(hào)～60號(hào)測(cè)點(diǎn)間，由兩個(gè)子異常組成，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證是礦致異常，由兩組獨(dú)立礦體引起。Ⅳ號(hào)異常位于試驗(yàn)區(qū)東北部110號(hào)～140號(hào)線之間，40號(hào)點(diǎn)附近。經(jīng)鉆孔驗(yàn)證該異常是礦致異常；Ⅴ號(hào)異常位于試驗(yàn)區(qū)中北部80號(hào)測(cè)線的40號(hào)點(diǎn)位附近，局部位于第四系覆蓋區(qū)，該異常東部已經(jīng)見(jiàn)礦，為礦致異常。

由圖3可見(jiàn)，對(duì)應(yīng)Ms異常的ρs區(qū)域基本為中低阻區(qū)，也呈帶狀展布、近東西走向。由地質(zhì)資料可知，礦區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造巖帶普遍經(jīng)受了中低溫?zé)嵋何g變作用和多金屬礦化，蝕變構(gòu)造巖呈帶狀沿?cái)嗔褬?gòu)造分部，礦體多賦存于斷裂破碎帶或巖性接觸帶上。反映在ρs等值線平面圖上為低阻或高低阻過(guò)渡帶上。對(duì)比礦體走向(圖1)，ρs等值線與礦體走向大體一致，但僅憑ρs特征無(wú)法清晰地圈定礦體范圍。

綜上所述，由于白音查干礦區(qū)多金屬礦體與其他金屬硫化物相關(guān)性較好，即為高極化體。因此，面積性測(cè)量激電異常明顯，是礦區(qū)及外圍找礦標(biāo)志之一。

3.2 斷面異常特征分析

為了進(jìn)一步了解該區(qū)異常源空間分布狀態(tài)，我們選擇主礦體區(qū)段，在圖2所示的Ms異常區(qū)內(nèi)布設(shè)了多條RPIP剖面和CSAMT剖面，圖4為80線電法測(cè)量綜合結(jié)果。

由圖4(a)可見(jiàn)，TDIP剖面通過(guò)Ⅰ號(hào)異常西側(cè)和Ⅴ號(hào)異常東側(cè)。Ms曲線從Ⅴ號(hào)異常中心向小號(hào)點(diǎn)方向梯度變化小，從Ⅰ號(hào)異常中心向大號(hào)點(diǎn)方向梯度變化較大。結(jié)合圖5，礦體傾向北西(小號(hào)點(diǎn)方向)，而且延伸較深。Ms剖面曲線形態(tài)較好的反映了礦體的大致賦存形態(tài)Ms異常范圍內(nèi)，CSAMT反演電阻率斷面(圖4(b))從36號(hào)點(diǎn)至64號(hào)點(diǎn)范圍內(nèi)出現(xiàn)由深至淺分布，而且延深很大的低阻帶。結(jié)合圖5，低阻帶較清楚的反應(yīng)了北西傾向容礦斷裂構(gòu)造的延伸情況，30號(hào)點(diǎn)至60號(hào)以下高阻體以及斷裂構(gòu)造兩側(cè)的高阻體應(yīng)該是二疊系大石寨組變質(zhì)粉砂巖、蝕變粉砂巖等礦體圍巖的電性反應(yīng)。RPIP反演電阻率斷面(圖4(c))40號(hào)點(diǎn)至70號(hào)點(diǎn)存在低電阻異常，分布形態(tài)與CSAMT反演電阻率結(jié)果一致，同樣是往大號(hào)點(diǎn)方向由深至淺分布。反演相位斷面(圖4(d))32號(hào)點(diǎn)至50號(hào)點(diǎn)，58號(hào)點(diǎn)至70號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)兩處高相位(φs)異常，這與TDIP剖面Ⅰ號(hào)和Ⅴ號(hào)兩個(gè)礦致異常完全對(duì)應(yīng)。而且更能清楚地揭示礦體的空間分布位置，但由于裝置限制，RPIP反演深度有限[2,9]，對(duì)礦體埋深情況指示有限。

圖4 80線電法測(cè)量綜合結(jié)果Fig．4 The comprehensive results of electrical method measurement from line 80 (a)TDIP剖面;(b)CSAMT反演電阻率斷面；(c)RPIP反演電阻率斷面；(d)RPIP反演相位斷面

圖5 80線(局部)地質(zhì)剖面Fig．5 Geologic section of line 80(partly)

對(duì)比80線局部地質(zhì)剖面(圖5)，礦體對(duì)應(yīng)位置出現(xiàn)中低阻、高相位、高充電率異常，而且礦體形態(tài)和走向與異常組合基本對(duì)應(yīng)。鉆孔揭露礦體呈脈狀分布，礦脈向下延深很大，傾向北西，傾角55°～65°。Ag平均厚度為4.6 m，平均品位 為220×10-6；Pb平均厚度為4.3 m，平均品位為2.1%；Zn平均厚度為9 m，平均品位為3.6%。

4 結(jié)語(yǔ)

白音查干銀多金屬礦床與其他金屬硫化物相關(guān)性較好，通過(guò)分析該礦床與視充電率異常、視電阻率異常的關(guān)系,結(jié)合已知礦床資料,實(shí)測(cè)的視充電率能夠勾畫(huà)出與金屬硫化物共生礦體的平面位置。由于礦體圍巖與礦體為漸變過(guò)渡關(guān)系，加之體積效應(yīng)，視電阻率異常不明顯，僅憑視電阻率異常難以對(duì)礦體經(jīng)行平面定位，但兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系還是較清楚地反應(yīng)出多金屬礦體的平面電性特征，而且視充電率剖面曲線梯度變化特征對(duì)于礦體的大致形態(tài)也有指示意義。測(cè)深方面，由于容礦構(gòu)造受熱液蝕變作用和多金屬礦化，斷面電性特征為低阻高相位異常組合，而且嚴(yán)格按構(gòu)造走向分布。所不同的是，相位激電法能夠更精確地圈定礦體位置，但對(duì)礦體延伸指示有限。而可控源音頻大地電磁法更能清楚顯示延深情況。

綜合以上異常因素及作者對(duì)礦區(qū)地質(zhì)特征和控礦因素的認(rèn)識(shí), 可以認(rèn)為視充電率異常對(duì)本區(qū)的找礦有很好的指示作用, 反演電阻率和反演相位異常特征能夠基本預(yù)測(cè)控礦構(gòu)造或礦體的空間分布和埋深情況。所以在白音查干礦區(qū)，電性異常與地質(zhì)構(gòu)造對(duì)應(yīng)部位是深部以及外圍找礦突破的有利位置。

參考文獻(xiàn)：

[1] 聶鳳君,溫銀維,趙元藝,等.內(nèi)蒙古白音查干銀多金屬礦化區(qū)地質(zhì)特征及找礦方向[J],礦床地質(zhì),2007,26(2)：213-220.

[2] 黃力軍,劉瑞德,陸桂福,等.電法在尋找隱伏金屬礦方面的定位預(yù)測(cè)作用[J],物探與化探,2004,28(1):49-52.

[3] 劉瑞德,黃力軍,陸桂福.相位激發(fā)極化法應(yīng)用研究[J],物探化探計(jì)算技術(shù),2006,28(3):197-200.

[4] 張前進(jìn),楊進(jìn).綜合電法在深部隱伏礦體勘查中的應(yīng)用實(shí)例[J],物探與化探,2010，34(1):40-43.

[5] 邵濟(jì)安.中朝板塊北緣中段地殼演化[M].北京:北京大學(xué)出版社,1991.

[6] 李述靖,張維杰,耿明山,等.蒙古弧形地質(zhì)構(gòu)造特征及形成演化概論[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.

[7] 趙一鳴，無(wú)良士，白 鴿，等.中國(guó)主要金屬礦床成礦規(guī)律[M].北京:地質(zhì)出版社,2004.

[8] 李金銘.地電場(chǎng)與電法勘探[M].北京:地質(zhì)出版社,2005.

[9] 張威,王文國(guó),張強(qiáng),等.內(nèi)蒙古烏尼克吐鉛鋅礦電法異常特征及試驗(yàn)[J].物探與化探, 2011,35(3):333-336.