王橋， 王緒本， 楊劍， 閔剛， 郭鏡

1 成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院， 成都 610059 2 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心， 成都 610081 3 成都理工大學(xué)“地球探測(cè)與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”， 成都 610059

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基于多元信息約束的隱伏矽卡巖型鐵礦床的定位
——以云南北衙金礦區(qū)紅泥塘礦段為例

王橋1,2， 王緒本3*， 楊劍2， 閔剛3， 郭鏡2

1 成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院， 成都 610059 2 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心， 成都 610081 3 成都理工大學(xué)“地球探測(cè)與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”， 成都 610059

矽卡巖型礦床是云南北衙金多金屬礦區(qū)的一種主要礦床類型，受巖體、構(gòu)造及層位等控制，其有利找礦空間為中酸性巖體與碳酸鹽巖的接觸帶.以巖石物性為紐帶，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)地質(zhì)體與地球物理場(chǎng)的轉(zhuǎn)換，提取有效信息.接觸帶中低電阻率、巖體的低密度性、鐵礦的高磁性和高極化率等都是矽卡型鐵礦床的特有地球物理屬性.通過地質(zhì)地球物理等多元信息的層層約束，解析不同級(jí)次的成礦要素問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)隱伏矽卡巖型鐵礦床的定位，建立地球物理勘探模式，并在礦區(qū)外圍開展方法有效性的驗(yàn)證，取得了良好的勘探效果，提出一套適應(yīng)于北衙地區(qū)及類似成礦地質(zhì)背景下的隱伏矽卡巖型鐵礦床定位預(yù)測(cè)方法.

接觸帶； 多信息約束； 勘探模式

1 引言

云南北衙金礦是探明金儲(chǔ)量超過兩百噸的超大型金礦，勘查程度較高，利用工程手段已基本圈閉了北衙礦區(qū)的不同類型的礦體，地質(zhì)資料豐富，為驗(yàn)證方法的有效性奠定了重要的基礎(chǔ).北衙超大型金多金屬礦床分為五個(gè)亞類型：富堿斑巖接觸帶矽卡巖型、層間破碎帶型、巖性界面型、脈型、殘坡積型(和中華等，2013).其中，富堿斑巖接觸帶矽卡巖型礦床是北衙金礦區(qū)最重要的一種礦床類型，礦體規(guī)模最大.萬硐山礦段是金鐵多金屬礦床，紅泥塘礦段主要是以鐵多金屬礦為主，屬矽卡巖型礦床.眾所周知，矽卡巖型礦床具有重要的工業(yè)價(jià)值.從世界范圍看，矽卡巖型礦床是世界鎢的最主要來源(超70%的世界鎢產(chǎn)量來自該類礦床)，是銅、鐵、鉬、鋅的主要來源之一.這類礦床在我國(guó)也占有特殊地位，如矽卡巖型鐵礦占富礦儲(chǔ)量的第一位(38.0%)(張景森等，2009).因此，亟需開展矽卡巖型鐵礦床的定位方法研究.

1982年之前，北衙礦區(qū)產(chǎn)出的礦石以鉛鋅礦為主，之后，隨著勘查程度的提高，陸續(xù)開始提交數(shù)噸的金資源.1998年，查明金資源儲(chǔ)量達(dá)到54噸，同時(shí)，提交了伴生礦產(chǎn)鐵、銀、銅、鉛、鋅資源量，截止到2013年，北衙礦床已探明金資源量達(dá)200噸以上，屬于超大型金多金屬礦床.研究人員(梁光河等，2000；晏建國(guó)等，2003；崔銀亮等，2003；楊劍等，2014,2015)在北衙地區(qū)開展了大量的研究工作，取得了一批顯著的成果，所做的研究是基于地球物理、地球化學(xué)及遙感異常的一種推測(cè)及假設(shè)，沒有將不同的礦床亞類區(qū)分開進(jìn)行獨(dú)立的研究.

北衙金多金屬礦床受巖體—構(gòu)造—層位等控制，巖體與碳酸鹽巖的接觸蝕變帶是矽卡巖型礦床成礦有利部位(晏建國(guó)等，2003；徐受民，2007；楊夕輝，2010；和中華等，2013；李俊，2013).運(yùn)用多種地質(zhì)、地球物理手段，提取異常信息，加以約束，確定具有找礦潛力的巖體接觸帶.在勘查巖體—構(gòu)造—層位之間的空間接觸關(guān)系方面，地震勘探及電法有顯著優(yōu)勢(shì)，均取得較好的勘探效果(Farquharson and Craven，2009；高銳等，2010；賈東等，2011； Dennis and Cull，2012；Khalil and Monteiro Santos，2013；王緒本等，2013).眾所周知，地震勘探方法分辨率高，精度達(dá)到數(shù)米，在石油勘探中扮演著舉足輕重的角色，但在金屬礦勘查方面，受制于其高的勘探成本、野外接受及處理解釋的難度等因素影響，較少采用地震勘探.考慮到礦區(qū)的實(shí)際情況(人文干擾大，如高壓電線、工程作業(yè)車、村莊及管道等)，采用抗干擾能力強(qiáng)的可控源音頻大地電磁測(cè)深方法，應(yīng)用路線地質(zhì)資料的約束，展開解譯，構(gòu)建地層解譯模型.以構(gòu)建的地層解譯模型為初始模型，正演計(jì)算修正的密度值為參數(shù)，開展重力異常約束反演，圈定巖體與圍巖的接觸關(guān)系，配合磁法異常信息的約束，確定有利的成礦部位.研究人員多對(duì)其中某些方法開展了深入的研究，沒有將其進(jìn)行整合研究(白大明等，2002；朱裕生等，2003；柳建新等，2004；王平康等，2010；Wang et al.，2013).研究人員(肖克炎等，1999；陳建平等，2008)利用多元信息技術(shù)，在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)方面做了許多有益的探索，取得了一批重要的成果，是基于面上的大數(shù)據(jù)，開展找礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)研究.本文在研究滇西北衙地質(zhì)特點(diǎn)及成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過地質(zhì)地球物理等多元信息，解析不同級(jí)次的成礦要素問題，約束得出礦體就位模型，提出一套適應(yīng)于北衙地區(qū)及類似成礦地質(zhì)背景下的隱伏矽卡巖型鐵礦床定位預(yù)測(cè)方法.

2 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于金沙江—紅河斷裂以東，大理—寧蒗北東向構(gòu)造帶匯合處，屬于上揚(yáng)子陸塊的鹽源—麗江中生代邊緣拗陷帶，為晚生代及早中三疊世的前陸拗陷，圖1為研究區(qū)地質(zhì)及地球物理工作實(shí)際點(diǎn)位圖.研究區(qū)出露的地層有二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P2β)、三疊系下統(tǒng)晴田堡組(T1q)、三疊系中統(tǒng)北衙組(T2b)、第四系更新統(tǒng)蛇山組(Q1s)、更新統(tǒng)(Qp)及全新統(tǒng)(Q4).三疊系中統(tǒng)北衙組(T2b)，主要巖性為白云質(zhì)砂屑灰?guī)r、白云巖、鐵化砂屑灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、蠕蟲狀灰?guī)r等.三疊系下統(tǒng)晴田堡組(T1q)，出露于研究區(qū)東部，呈南北向分布,為黃綠—深灰綠色薄—中層狀長(zhǎng)石砂巖、角巖化雜砂巖.二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P2β)，出露于研究區(qū)東部,為灰綠—暗綠色玄武巖，地表風(fēng)化強(qiáng)烈、破碎.北衙地區(qū)出露巖漿巖以喜馬拉雅山期形成的淺成侵入富堿斑巖為主.北衙向斜是礦區(qū)的主要褶皺，位于松桂復(fù)式向斜的南部翹起端，屬鶴慶—松桂復(fù)式向斜的次級(jí)構(gòu)造，軸向北北東，為一寬緩短軸向斜，西翼出露地層T2b3-T2b5，傾向東；東翼出露地層T2b1-T2b5、T1q及P2β，傾向西.

圖1 地質(zhì)及地球物理點(diǎn)位Fig.1 Map showing geological and geophysical sites

3 物性標(biāo)本特征

研究區(qū)出露的巖石主要包括石灰?guī)r、白云巖、砂巖、玄武巖、石英正長(zhǎng)斑巖等，據(jù)此對(duì)工作區(qū)開展系統(tǒng)的物性測(cè)量，統(tǒng)計(jì)巖礦石的物性差異.采集各巖礦石標(biāo)本173塊，測(cè)量的物性參數(shù)包括密度、磁化率、電阻率及極化率.據(jù)統(tǒng)計(jì)，石灰?guī)r與白云巖的電阻率、極化率、密度及磁化率等物性參數(shù)值較為接近，考慮到地球物理方法的分辨率，無法將兩類巖石細(xì)分開，將北衙組石灰?guī)r與白云巖歸為碳酸鹽巖一類考慮.鐵礦石標(biāo)本采自于萬硐山采場(chǎng)，分布在巖體的外接觸帶.

從物性統(tǒng)計(jì)表1總結(jié)研究區(qū)巖礦石的物性特征有以下特點(diǎn)：碳酸鹽巖屬于高電阻率，低極化率；砂巖為低電阻率、低極化率；玄武巖屬中高電阻率、中低極化率；斑巖為中低電阻率、中高極化率；鐵礦石為低電阻率、高極化率.各地層的巖石之間電阻率存在較大差異，可利用電阻率異常劃分地層分布.斑巖的密度小于沉積巖的密度，在研究區(qū)屬低密度體，引起低重力異常，利用巖體的低密度性質(zhì)確定巖體的幾何結(jié)構(gòu).鐵礦石、玄武巖屬高磁性體，沉積巖及斑巖磁性較弱.利用電磁測(cè)深法可解決玄武巖的分布情況，由其產(chǎn)生的高磁性影響就迎刃而解了，在剔除了玄武巖的干擾因素后，運(yùn)用磁異常信息進(jìn)一步確定礦床的有利富集部位.礦石與圍巖(鐵礦石與斑巖、碳酸鹽巖)之間的極化率值差異達(dá)到2.37%，可利用極化率參數(shù)對(duì)礦體進(jìn)行有效的定位.

表1 研究區(qū)巖礦石物性統(tǒng)計(jì)

4 厘定成礦有利區(qū)段

某種成因類型的礦床，產(chǎn)出在特定的地質(zhì)環(huán)境，如接觸交代礦床產(chǎn)在中酸性巖體與碳酸鹽巖接觸帶及其附近(翟裕生等，2011).僅有極少數(shù)的接觸帶富集成礦，需地質(zhì)及地球物理多元信息的約束，才能確定地質(zhì)異常指示有成礦潛力的接觸帶.

4.1 平面區(qū)塊優(yōu)選

從圖2a可見，研究區(qū)的布格重力異常處于負(fù)值異常區(qū)，幅值分布在-251.8～-240.2 mGal，面積約為42 km2.研究區(qū)西北部布格重力異常低，東南部布格重力異常高，呈弧形展布.由北往南，萬硐山以東、桅桿坡、紅泥塘、筆架山、金鉤壩一帶處于布格重力異?；⌒翁荻葞?，其中，萬硐山，北衙村位于中北部布格重力低異常帶內(nèi).總的來看，研究區(qū)的布格重力異常與地形高程呈相反變化(王謙身等，2005).

圖2b為研究區(qū)局部磁異常圖，磁異常幅值主要分布在-2000～3000 nt，以正磁異常為主.高磁異?？煞譃闁|、西兩個(gè)條帶.東部高磁異常帶是指桅桿坡、筆架山以東一帶，異常較為連續(xù).西部高磁異常帶是指萬硐山、大沙地及金鉤壩一帶.

地表地質(zhì)資料顯示，桅桿坡至筆架山一帶以東出露的巖石以玄武巖為主，對(duì)應(yīng)高磁高重異常帶，結(jié)合巖石的物性信息看來，玄武巖表現(xiàn)為高重高磁性，該高磁高重異常帶應(yīng)是二疊系玄武巖引起的.因此，對(duì)于矽卡巖型礦床來說，研究區(qū)東部的高磁高重異常帶不是研究的重點(diǎn).萬硐山及紅泥塘段地表出露斑巖體及三疊系的碳酸鹽巖是滿足矽卡巖型礦床的成礦地質(zhì)條件的，該處顯示為低重高磁的異常特性，可認(rèn)為是有利的矽卡巖型礦床富集部位，故此劃分兩處有利區(qū)塊，如圖2b黑線虛線框所示.其中，萬硐山是已探明鐵金礦體存在的區(qū)塊，目前正開采利用.紅泥塘的重磁異常形態(tài)特征都與萬硐山有著一定的相似性，紅泥塘段是否存在礦(化)體是研究的重點(diǎn)，需開展進(jìn)一步的研究工作.

圖2 北衙礦區(qū)重磁異常(a) 布格重力異常； (b) 局部磁異常.Fig.2 Gravity and magnetic anomaly maps in Beiya(a) Bouguer gravity anomaly； (b) Local magnetic anomaly.

4.2 CSAMT地層解譯模型

選取三個(gè)CSAMT測(cè)點(diǎn)分別位于紅泥塘(圖3a)、大沙地(圖3b)以東及白沙嘴以南(圖3c).從圖3中可看出，4號(hào)、28號(hào)測(cè)點(diǎn)的視電阻率曲線總體形態(tài)為“K型”，探測(cè)到地層包括北衙組、晴田堡組、峨眉山玄武巖.3.3～3.9頻段是低阻地表第四系覆蓋的，2～3.2頻段是下部北衙組碳酸鹽巖T2b的高阻表現(xiàn)，1.3-1.9頻段是晴田堡組碎屑巖T1q與二疊系峨眉山玄武巖P2β的綜合響應(yīng).86號(hào)測(cè)點(diǎn)測(cè)深曲線是峨眉山玄武巖的反應(yīng)，受風(fēng)化剝蝕作用，地表的玄武巖表現(xiàn)為低視電阻率，中低頻段電阻率變化不大.圖3所示測(cè)深曲線形態(tài)符合實(shí)際地層情況.

圖4a，剖面西段出露的巖層是T2b，電阻率結(jié)構(gòu)模型中淺部電阻率異常顯示為高阻異常，是北衙組碳酸鹽巖的反應(yīng)，該段剖面底部的高阻異常帶由基底玄武巖引起，低電阻率的晴田堡組碎屑巖整合接觸于高電阻異常的玄武巖頂界面之上.剖面中段淺部電性特征表現(xiàn)為高低阻相間的條帶狀或塊狀異常，是由北衙組碳酸鹽巖地層引起.北衙組碳酸鹽巖受構(gòu)造應(yīng)力的作用，不易變形，裂隙發(fā)育，往往構(gòu)造裂隙、層間破碎帶發(fā)育、巖溶構(gòu)造發(fā)育(莫宣學(xué)等，2008).因此，在剖面的中段即北衙向斜核部，將高低阻相間的條帶狀或塊狀異常解釋為北衙組碳酸鹽巖.向斜核部的中間層電性是完整的低阻異常帶，該異常是晴田堡組碎屑巖引起的異常，向斜核部底層電性特征表現(xiàn)為層狀且連續(xù)性較好的中高電阻率異常帶，由玄武巖引起.筆架山以東出露地層較為完整，根據(jù)地質(zhì)線索對(duì)可控源資料逐層進(jìn)行合理的地質(zhì)解譯.

圖3 研究區(qū)典型CSAMT測(cè)深曲線Fig.3 Typical sounding curves of CSAMT in study area

圖4 地球物理異常及地層解譯模型(a) 電阻率結(jié)構(gòu)模型； (b) 實(shí)測(cè)與擬合重力異常曲線； (c) 地層解譯模型.Fig.4 Geophysical anomalies and interpretation(a) Resistivity structure model； (b) Measured and fitted curves of gravity anomalies； (c) Stratum interpretation model.

圖4a，根據(jù)地質(zhì)資料解譯出三條斷層F1、F4和F23，推斷三條隱伏斷裂F5、F6和F7.F1斷層在該處地表不可見，根據(jù)電性異常，認(rèn)為F1斷層在該處存在，且在深部與F4交匯到一處，切穿北衙組與晴田堡組地層.在筆架山以東峨眉山玄武巖地層里面，帶狀低電阻率異常穿插在塊狀的高電阻率異常體中，這些低阻異常可認(rèn)為是由斷層或斑巖體引起的，該區(qū)缺少形成矽卡巖型礦床的必要條件即礦質(zhì)堆積層北衙組碳酸鹽巖，將該低阻帶解釋成巖枝于尋找矽卡巖型礦床無意，本文解譯為斷層.

以路線地質(zhì)資料為依據(jù)，結(jié)合電阻率結(jié)構(gòu)模型，厘清研究區(qū)主要地層的接觸關(guān)系，解譯斷層，建立如圖4c所示的地層解譯模型，為重力異常的擬合提供約束支撐.值得注意的是，在北衙向斜核部?jī)蓚?cè)的轉(zhuǎn)折端均有兩個(gè)垂向分布的低阻異常體.向斜構(gòu)造的轉(zhuǎn)折處，因空隙較大而有利于礦液的流動(dòng)，是形成矽卡巖和礦體的有利部位(莫宣學(xué)等，2008).西轉(zhuǎn)折端分布有紅泥塘巖體切穿北衙組地層是有利的找礦空間，那么在北衙向斜的東轉(zhuǎn)折端具有與紅泥塘段類似的電阻率特征，同時(shí)，斷裂F1和F4作為研究區(qū)的控巖斷裂控制著巖體的分布，筆架山段是否同樣存在找礦前景？

4.3 巖體解譯模型

從圖4b重力異常Δg曲線看：重力異常Δg特征為西低東高，是負(fù)重力異常；向斜的西翼也就是紅泥塘礦段重力曲線平緩，異常幅值低且變化不大；從向斜的核部到東翼，重力異常Δg開始急劇上升，這與下覆埋深逐漸變淺并出露到地表的玄武巖有很大的關(guān)聯(lián).地質(zhì)資料顯示，紅泥塘出露的巖體走向近南北，傾向西，呈巖株產(chǎn)出，與北衙組地層侵入接觸，傾角35°～40°，巖性為石英正長(zhǎng)斑巖.結(jié)合電阻率結(jié)構(gòu)模型揭露了紅泥塘巖體的地下分布，如圖4c.

賦予各地層及巖體的密度參數(shù)是以物性測(cè)試統(tǒng)計(jì)的密度參數(shù)值為初始值，通過建立不同的模型進(jìn)行正演試算，試圖突出由巖體引起的重力異常.通過對(duì)初始密度值的修正，正演模擬結(jié)果的比對(duì)，確定北衙組碳酸鹽巖密度參數(shù)為2.68 g·cm-3，晴田堡組碎屑巖的密度值為2.72 g·cm-3，峨眉山玄武巖的密度值為2.86 g·cm-3，石英正長(zhǎng)斑巖密度參數(shù)設(shè)定為2.55 g·cm-3.以地層解譯模型為初始模型，正演計(jì)算修正的密度為參數(shù)，斑巖體為主要擬合目標(biāo)體，對(duì)該剖面的重力異常開展約束反演.

擬合過程中發(fā)現(xiàn)，圖4b中，在大沙地段Δgm與Δgc曲線的差別加大，擬合結(jié)果不理想，其他地段都能很好的擬合.試圖通過修改各地層界面的幾何結(jié)構(gòu)縮小Δgm與Δgc值的差別.大沙地段Δgm<Δgc，將該局部重力低異常解釋為北衙組碳酸鹽巖不合理，應(yīng)由低密度體引起.從研究區(qū)各地層的密度值來看，該低密度異常應(yīng)由斑巖體引起的.顧名思義，大沙地存在隱伏的斑巖體是從紅泥塘沿著巖層薄弱環(huán)節(jié)侵入過來，即大沙地的隱伏巖體是紅泥塘巖體的分支.根據(jù)這種假設(shè)，重新修訂模型進(jìn)行人機(jī)交互式反演，多次調(diào)整巖體的幾何結(jié)構(gòu)，紅泥塘至大沙地段始終呈現(xiàn)Δgm>Δgc，該假設(shè)模型仍存在問題.將紅泥塘巖體與大沙地隱伏巖體分隔開為兩個(gè)單獨(dú)的巖體，建立模型，開展反演得到如圖5a所示的擬合曲線，Δgm與Δgc值已經(jīng)較接近.

在電阻率結(jié)構(gòu)模型西下角(圖4a)，中阻帶將玄武巖切開，該中阻帶是紅泥塘巖體向上侵入的通道，并出露至地表.剖面中間段電阻率連續(xù)性好，表明玄武巖的完整性較好，沒有中酸性巖體上升的通道，推測(cè)“懸浮”大沙地斑巖體從剖面北側(cè)或南側(cè)侵入.據(jù)此，建立巖體解譯模型圖5b，圈定巖體與碳酸鹽巖的接觸關(guān)系.紅泥塘至大沙地段存在北衙組碳酸鹽巖及與其侵入接觸的斑巖體，這些都是形成矽卡巖型礦床的必要成礦條件，兩者接觸帶是有利的找礦空間.路線地質(zhì)觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)紅泥塘巖體上接觸帶局部發(fā)育接觸交代蝕變和褐鐵礦化，為找礦提供了重要的線索.基于上述分析，給出圖5中虛線框所示成礦有利地段.

5 礦(化)體定位預(yù)測(cè)

矽卡巖礦床中各種硫化物礦物，包括黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦等，可以形成強(qiáng)烈的極化率異常，激發(fā)極化法是發(fā)現(xiàn)隱伏型礦床的重要方法(張景森等，2009)，利用磁化率、極化率信息可以直接有效的確定礦(化)的存在與否.

從圖5a磁異常Δt曲線看：磁異常Δt為“兩端高、中間低”.峰值1608 nT出現(xiàn)在紅泥塘至大沙地礦段，該段屬于高磁異常區(qū)，磁異常Δt幅值一般都在集中在350～1000 nT，異常形態(tài)呈“鋸齒”狀，在巖體的接觸帶上.從物性來看，斑巖、沉積巖屬弱磁性，不足以產(chǎn)生如此高的局部磁異常.峨眉山玄武巖的磁性較強(qiáng)，但其埋深大，不可能產(chǎn)生該局部高磁異常.排除巖體、地層及玄武巖的影響，紅泥塘至大沙地的局部高磁異?？赡芫褪怯晌◣r化帶或者磁鐵礦(化)等引起的.

大沙地至筆架山以西，磁異常Δt幅值主要集中在200 nT上下.根據(jù)電阻率結(jié)構(gòu)模型，在向斜核部的東轉(zhuǎn)折端筆架山段是找礦遠(yuǎn)景區(qū)，該段磁異常形態(tài)表現(xiàn)為幅值小的臺(tái)階狀，該異?？赡苁菧\層的薄層矽卡巖化帶或磁鐵礦(化)或斷裂引起的，由于異常幅值較小將該局部異常如圖4c所示將其解釋為斷層.筆架山以東磁異常Δt逐漸增大，出現(xiàn)峰值并隨后衰減，下覆峨眉山玄武巖埋深逐步變淺并出露至地表，由玄武巖高磁性引起.

圖5 重磁曲線及巖體解譯(a) 重磁異常曲線； (b) 巖體解譯模型.Fig.5 Gravity and magnetic anomaly curves and interpretation(a) Gravity and magnetic anomaly curves； (b) Rock body interpretation model.

巖體解譯模型及局部高磁異常的約束明顯指示如圖5虛線框所劃分的地段為具有找礦潛力的接觸帶，推測(cè)存在隱伏的矽卡巖化帶或矽卡巖型鐵礦床的可能性較大，跟進(jìn)開展了激發(fā)極化法中梯裝置剖面及測(cè)深工作.

從圖6a看，視極化率異常為“兩端低、中間高”，紅泥塘段視極化率幅值整體高于大沙地段.紅泥塘段視極化率MS幅值主要分布在2.1%～4.8%范圍內(nèi)，異常極大值達(dá)5.29%，屬于高極化率異常.大沙地西段視極化率MS幅值主要集中在2%左右，屬中等極化率異常，大沙地東段視極化率幅值小，可認(rèn)為沒有有效的極化率異常.結(jié)合視極化率信息，進(jìn)一步縮小探測(cè)范圍，在紅泥塘西至大沙地以西開展激發(fā)極化測(cè)深工作.

從激發(fā)極化法測(cè)深極化率圖6b看，極化率M呈現(xiàn)淺部低，深部高，極化率呈條帶狀或塊狀分布.高極值M>4%核心區(qū)，異常封閉，分布在紅泥塘巖體與北衙組碳酸鹽巖的下盤接觸帶，包括內(nèi)接觸帶與外接觸帶，該接觸帶是形成接觸交代型礦床的有利部位，將高極化率異常帶解譯為礦(化)體，結(jié)合巖體解譯模型圖5b建立圖6c所示的礦體解譯模型.

6 綜合解譯地質(zhì)模型

圖7b勘探線地質(zhì)剖面總體為一個(gè)寬緩的向斜構(gòu)造，向斜核部為第四系覆蓋，地層由下至上分別為二疊系玄武巖、下三疊統(tǒng)晴田堡組碎屑巖及中三疊統(tǒng)北衙組碳酸鹽巖，向斜兩翼發(fā)育多條近南北向斷裂，巖體侵位于向斜西翼，巖性為石英正長(zhǎng)斑巖，巖體與圍巖接觸帶發(fā)育有矽卡巖蝕變現(xiàn)象，伴生有磁鐵礦化、褐鐵礦化、黃銅礦化、黃鐵礦化，礦體形態(tài)呈條帶狀、似層狀產(chǎn)出.

結(jié)合巖體解譯模型圖5b與礦體解譯模型圖6c，構(gòu)建綜合地質(zhì)解譯模型圖7a.對(duì)比勘探線地質(zhì)模型圖7b不難發(fā)現(xiàn)，綜合解譯地質(zhì)模型能較好的反映向斜構(gòu)造、斷層F1、F4、 F23等展布情況，斷裂F4與F1在一定深度斜交，給出了“F4是F1上盤的陡傾斜張性斷裂”(莫宣學(xué)等，2008)的地球物理證據(jù)，同時(shí)，在筆架山以東解譯了3條隱伏斷裂.受制于地球物理方法分辨率，綜合解譯出的巖體幾何結(jié)構(gòu)不如工程控制的精細(xì)，但能分辨巖體的侵入通道，對(duì)于研究成礦模式確定找礦方向有著重要的指導(dǎo)意義.工程控制了KT1、KT2兩個(gè)礦體，綜合解譯地質(zhì)模型給出對(duì)應(yīng)的厚大的深部礦體KT2.從勘探線地質(zhì)模型看，礦體KT2產(chǎn)在巖體與北衙組碳酸鹽巖的外接觸帶上，綜合解譯的礦體分布在巖體的內(nèi)外接觸帶.萬硐山礦段揭露的矽卡巖型礦體主要產(chǎn)自巖體與圍巖的外接觸帶，巖體與圍巖的內(nèi)接觸帶不含礦或含少量的礦.圖7a對(duì)紅泥塘石英正長(zhǎng)斑巖體的解譯不符合矽卡巖型礦床成礦特征的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步修改紅泥塘巖體的下盤邊界，建立新的模型對(duì)重力數(shù)據(jù)重新進(jìn)行反演，可得到更為貼合實(shí)際地質(zhì)情況的巖體解譯模型，因此，研究礦床的成礦規(guī)律可提高地球物理方法的解譯精度.對(duì)于淺層的薄礦體KT1，極化率剖面圖6b顯示為一個(gè)規(guī)模較小的、中等幅值的極化率異常，未進(jìn)行詳細(xì)的解譯工作.

7 勘探模式及方法組合

對(duì)比綜合解譯地質(zhì)模型與勘探線地質(zhì)模型，利用多元信息約束的方法解譯出地層、構(gòu)造、巖體、礦體的分布，取得了好的勘探效果.同時(shí)，優(yōu)選在北衙礦區(qū)外圍鶴慶縣西邑鎮(zhèn)，應(yīng)用多元信息約束方法建議提交了鉆孔驗(yàn)證方案，經(jīng)鉆探工程揭露及樣品測(cè)試分析得出地下某深度范圍內(nèi)存在一定規(guī)模的隱伏礦(化)體，驗(yàn)證了該方法的有效性.

北衙式矽卡巖型鐵礦床勘探模式及方法組合包括以下四部分的內(nèi)容：

(1) 明確礦床的成礦要素問題，匹配地球物理方法.可以通過電阻率的差異，從而獲得深部地層構(gòu)造展布；通過密度差異尋找?guī)r體引起的局部重力低異常劃分中酸性巖體與圍巖的接觸關(guān)系，初步提出找礦方向；可以通過磁性以及極化率差異直接針對(duì)礦體找礦.

(2) 厘定成礦有利區(qū)段.通過面上的重磁特征，進(jìn)行區(qū)塊的優(yōu)選；以路線地質(zhì)資料為約束條件，根據(jù)CSAMT電阻率結(jié)構(gòu)模型擬定地層接觸關(guān)系，初步建立地層解譯模型，為重力的擬合提供了約束支撐；以地層解譯模型為初始模型，正演計(jì)算修正的密度為參數(shù)，對(duì)重力異常進(jìn)行擬合，圈定巖體與圍巖的接觸關(guān)系，建立巖體解譯模型，結(jié)合地表地質(zhì)資料厘定成礦有利地段.

(3) 礦(化)體的定位預(yù)測(cè).結(jié)合局部高磁性信息的約束，確定具有找礦潛力的接觸帶.在成礦有利區(qū)段采用大功率直流激電法，利用視極化率剖面測(cè)量方式對(duì)成礦有利空間進(jìn)行進(jìn)一步明確，并跟進(jìn)極化率測(cè)深，對(duì)異常進(jìn)行修正，獲得極化體縱向延展特征，建立礦體解譯模型.

圖6 極化率異常及礦體解譯模型(a) 視極化率曲線； (b) 極化率結(jié)構(gòu)模型； (c) 礦體解譯模型.Fig.6 Polarization anomalies and ore-body interpretation model(a) Apparent polarization curve； (b) Polarization structure model； (c) Ore-body interpretation model.

圖7 綜合解譯地質(zhì)模型與勘探線地質(zhì)模型(a) 綜合解譯地質(zhì)模型； (b) 勘探線地質(zhì)模型.Fig.7 Integrated interpretation model and geological model of exploration line(a) Integrated interpretation model； (b) Geological model of exploration line.

(4) 建立綜合解譯地質(zhì)模型.結(jié)合巖體解譯模型及礦體解譯模型，形成綜合解譯地質(zhì)模型，利用鉆探驗(yàn)證地球物理勘探模式及方法組合的有效性和可行性.

8 結(jié)論

(1) 礦床是多種地質(zhì)因素綜合作用的產(chǎn)物，不同的礦床均有其特有的屬性.矽卡巖型礦床的成礦先決條件是中酸性侵入巖及化學(xué)性質(zhì)活潑的碳酸鹽巖，其有效的找礦空間是巖體與圍巖接觸帶及附近.在充分研究基礎(chǔ)上，明確目標(biāo)體的地質(zhì)與地球物理多元屬性，以巖石物性為紐帶，明確地質(zhì)體與地球物理場(chǎng)的關(guān)聯(lián)性，將地質(zhì)問題轉(zhuǎn)化成地球物理問題.

(2) 應(yīng)用重磁電及地質(zhì)等方法解譯地層、構(gòu)造、巖體及礦體，建立了綜合解譯地質(zhì)模型，對(duì)比勘探線地質(zhì)模型取得了良好的勘探效果.在北衙礦區(qū)外圍開展方法有效性試驗(yàn)，驗(yàn)證該了方法的適用性.提出一套適應(yīng)于北衙地區(qū)的隱伏矽卡巖型鐵礦床定位方法，該方法彌補(bǔ)了單一方法的不足，形成了多尺度、多參數(shù)的綜合找礦模式及方法組合，為礦區(qū)綜合找礦評(píng)價(jià)、外圍找礦及相似成礦地質(zhì)背景的推廣提供理論依據(jù).

致謝 感謝云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司提供勘探線資料，感謝審稿老師提出的寶貴意見.

Bai D M, Nie F J, Jiang S H. 2002. Synthetic prospecting methods for Laodonggou oxidizing-leaching type gold deposit.MineralDeposits(in Chinese), 21(S1): 573-576.Chen J P, Chen Y, Wang Q M. 2008. Study on synthetic informational mineral resource prediction using GIS—a case study in Chifeng region, Inner Mongolia, China.EarthScienceFrontiers(in Chinese), 15(4): 18-26.Cui Y L, Yan J G, Chen X S. 2003. The prospecting mark and mode of Beiya Gold Deposit in Western Yunnan.Gold(in Chinese) , 24(7): 7-10.

Dennis Z R, Cull J P. 2012. Transient electromagnetic surveys for the measurement of near-surface electrical anisotropy.JournalofAppliedGeophysics, 76: 64-73.

Farquharson C G, Craven J A. 2009. Three-dimensional inversion of magnetotelluric data for mineral exploration: An example from the McArthur River uranium deposit, Saskatchewan, Canada.JournalofAppliedGeophysics, 68(4): 450-458.

Gao R, Lu Z W, Liu J K, et al. 2010. A result of interpreting from deep seismic reflection profile: Revealing fine structure of the crust and tracing deep process of the mineralization in Luzong deposit area.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 26(9): 2543-2552.

He Z H, Zhou Y M, He W Y, et al. 2013. Genetic types and metallogenic regularity of Beiya superlarge gold-polymetallic deposit, northwestern Yunnan.MineralDeposits(in Chinese), 32(2): 244-258.Jia D, Li Y Q, Wang M M, et al. 2011. Three-dimensional structural geometry of fault-related folds: Examples from 3-D seismic explored blocks in the western Sichuan Province, China.ActaPetrologicaSinica(in Chinese), 27(3): 723-740.

Khalil M A, Monteiro Santos F A. 2013. 2D and 3D resistivity inversion of Schlumberger vertical electrical soundings in Wadi El Natrun, Egypt: A case study.JournalofAppliedGeophysics, 89: 116-124. Li J. 2013. Genetic mineralogy and genesis studies of Beiya gold deposit in Heqing, Yunnan province[Master thesis](in Chinese). Chengdu: Chengdu University of Technology.Liang G H, Cai X P, Wang J, et al. 2000. The application of seismic exploration method in prediction of concealed Beiya gold deposit in Yunnan Province.GoldScienceandTechnology(in Chinese), 8(6): 1-9.

Liu J X, Liu C M, Tong T G, et al. 2004. The application of dual frequency of Induced polarization method in a Copper and Polymetallic ore deposit in Tibet.GeologyandProspecting(in Chinese), 40(2): 59-61.

Mo xuanxue, Zeng pusheng, Xu shoumin,2008, et al. Research report of Gold-copper deposit metallogenic model and deep porphyry gold-copper deposit potential in Beiya area, China.

Wang P K, Ran B, Long F, et al. 2010. Application of induced polarization method in a lead zinc deposit metallogenetic prognostication, Inner Mongolia.ChinaMiningMagazine(in Chinese), 19(7): 108-110.

Wang Q S, Teng J W, Wang G J, et al. 2005. The region gravity and magnetic anomaly fields and the deep structure in Yinshan mountains of Inner Mongolia.ChineseJ.Geophys. (in Chinese), 48(2): 314-320.Wang W L, Zhao J, Cheng Q M. 2013. Application of singularity index mapping technique to gravity/magnetic data analysis in southeastern Yunnan mineral district, China.JournalofAppliedGeophysics, 92: 39-49.Wang X B, Chen J C, Guo Q S, et al. 2013. Research of the CSAMT exploration mode and experiment for the coalbed methane enrichment region in the north Qinshui basin.ChineseJournalofGeophysics(in Chinese), 56(12): 4310-4323, doi: 10.6038/cjg20131233.

Xiao K Y, Zhu Y S, Zhang X H, et al. 1999. The extraction and integration technology of minerogenic information in mineral resources assessment.MineralDeposits(in Chinese), 18(4): 379-384.

Xu S M. 2007. Metallogenic modeling of the Beiya gold deposit in western Yunnan and its relation to the Cenozoic alkali-rich porphyries[Ph. D. thesis] (in Chinese). Beijing: China University of Geosciences. Yan J G, Cui Y L, Chen X S. 2003. Metallogenic prognosis and target optimum at Beiya gold deposit in Yunnan province, China.GeologyandProspecting(in Chinese), 39(1): 10-13.

Yang J, Tang F W, Wang Q, et al. 2015. Geochemistry and ore-prospecting targeting in Beiya area, Yunnan Province.GeologyinChina(in Chinese), 42(6): 1989-1999.

Yang J, Wang X B, Zeng Q Q, et al. 2014. Gravity and magnetic field characteristics and comprehensive prospecting evaluation in Beiya gold mine.ProgressinGeophysics(in Chinese), 29(4): 1856-1862, doi: 10.6038/pg20140450.Yang X H. 2010. A prospecting breakthrough of the Beiya superlarge gold deposit in Yunnan Province: A successful example of rapid evaluation in commercial exploration.GeologyandExploration(in Chinese), 46(6): 995-1000.YGMG. 2008. The gold deposit prospecting report in Beiya (in Chinese).

Zhai Y S, Yao S Z, Cai K Q. 2011. Ore Deposit (in Chinese). Beijing: Geological Publishing House.

Zhang J S, Zhang J, Zhou J J. 2009. Research methods for skarns and skarn deposits.JournalofHebeiUniversityofEngineering(NaturalScienceEdition) (in Chinese), 26(1): 85-89.Zhu Y S, Wang F T, Long B L, et al. 2003. Polygenic information prospecting model for Tuwu-Yandong porphyry Cu-Mo deposits.MineralDeposits(in Chinese), 22(3): 287-294.

附中文參考文獻(xiàn)

白大明, 聶鳳軍, 江思宏. 2002. 內(nèi)蒙古老硐溝氧化淋濾型金礦綜合找礦方法. 礦床地質(zhì), 21(S1): 573-576.

陳建平, 陳勇, 王全明. 2008. 基于GIS的多元信息成礦預(yù)測(cè)研究——以赤峰地區(qū)為例. 地學(xué)前沿, 15(4): 18-26.

崔銀亮, 晏建國(guó), 陳賢勝. 2003. 滇西北衙金礦床找礦標(biāo)志和找礦模式研究. 黃金, 24(7): 7-10.

高銳, 盧占武, 劉金凱等. 2010. 廬-樅金屬礦集區(qū)深地震反射剖面解釋結(jié)果——揭露地殼精細(xì)結(jié)構(gòu), 追蹤成礦深部過程. 巖石學(xué)報(bào), 26(9): 2543-2552.

和中華, 周云滿, 和文言等. 2013. 滇西北衙超大型金多金屬礦床成因類型及成礦規(guī)律. 礦床地質(zhì), 32(2): 244-258.

賈東, 李一泉, 王毛毛等. 2011. 斷層相關(guān)褶皺的三維構(gòu)造幾何學(xué)分析: 以川西三維地震工區(qū)為例. 巖石學(xué)報(bào), 27(3): 723-740.

李俊. 2013. 云南省鶴慶縣北衙金礦磁鐵礦成因礦物學(xué)及礦床成因研究[碩士學(xué)位論文]. 成都: 成都理工大學(xué).

梁光河, 蔡新平, 王杰等. 2000. 淺層地震勘探在云南北衙地區(qū)隱伏金礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用. 黃金科學(xué)技術(shù), 8(6): 1-9.

柳建新, 劉春明, 佟鐵鋼等. 2004. 雙頻激電法在西藏某銅多金屬礦帶的應(yīng)用. 地質(zhì)與勘探, 40(2): 59-61.

莫宣學(xué), 曾普勝, 徐受民等. 2008. 北衙地區(qū)金銅礦床成礦模型及深部斑巖金銅礦潛力研究報(bào)告.

王平康, 冉波, 龍峰等. 2010. 激發(fā)極化法在內(nèi)蒙某鉛鋅礦點(diǎn)成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用. 中國(guó)礦業(yè), 19(7): 108-110.

王謙身, 滕吉文, 王光杰等. 2005. 內(nèi)蒙古陰山地區(qū)特異區(qū)域重磁場(chǎng)與深部構(gòu)造. 地球物理學(xué)報(bào), 48(2): 314-320.

王緒本, 陳進(jìn)超, 郭全仕等. 2013. 沁水盆地北部煤層氣富集區(qū)CSAMT勘探試驗(yàn)研究. 地球物理學(xué)報(bào), 56(12): 4310-4323, doi: 10.6038/cjg20131233.

肖克炎, 朱裕生, 張曉華等. 1999. 礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)中的成礦信息提取與綜合技術(shù). 礦床地質(zhì), 18(4): 379-384.

徐受民. 2007. 滇西北衙金礦床的成礦模式及與新生代富堿斑巖的關(guān)系[博士學(xué)位論文]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京).

晏建國(guó), 崔銀亮, 陳賢勝. 2003. 云南省北衙金礦床成礦預(yù)測(cè)和靶區(qū)優(yōu)選. 地質(zhì)與勘探, 39(1): 10-13.

楊劍, 唐發(fā)偉, 王橋等. 2015. 云南北衙地區(qū)成礦地球化學(xué)特征及找礦方向. 中國(guó)地質(zhì), 42(6): 1989-1999.

楊劍, 王緒本, 曾琴琴等. 2014. 北衙金礦重磁場(chǎng)特征與綜合找礦評(píng)價(jià). 地球物理學(xué)進(jìn)展, 29(4): 1856-1862, doi: 10.6038/pg20140450.

楊夕輝. 2010. 云南北衙特大型金礦找礦突破: 商業(yè)性勘查快速評(píng)價(jià)的范例. 地質(zhì)與勘探, 46(6): 995-1000.

翟裕生, 姚書振, 蔡克勤. 2001. 礦床學(xué). 北京: 地質(zhì)出版社.

張景森, 張靜, 周俊杰. 2009. 矽卡巖和矽卡巖型礦床研究方法. 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 26(1): 85-89.

朱裕生, 王福同, 龍寶林等. 2003. 土屋—延?xùn)|斑巖型銅(鉬)礦床多源信息找礦模型. 礦床地質(zhì), 22(3): 287-294.

(本文編輯 張正峰)

Locating of the concealed skarn iron ore deposit based on multivariate information constraints: a case study of the Beiya gold mine in Yunnan province

WANG Qiao1,2, WANG Xu-Ben3*, YANG Jian2, MIN Gang3, GUO Jing2

1Instituteofgeophysics,Chengduuniversityoftechnology,Chengdu610059,China2Chengducenter,Chinageologicalsurvey,Chengdu610081,China3Ministryofeducationkeylaboratoryofearthexplorationandinformationtechnology,Chengduuniversityoftechnology,Chengdu610059,China

Skarn deposits are dominant in the gold polymetallic ore mines of Beiya, Yunnan. Controlled by their porphyry, structure and strata, their favorite locations for prospecting are contact zones of alkali-rich porphyries and carbonate rocks. Physical characteristics of rocks serve as vital links to realize the interpretation from the target layer to information of the geophysical field, providing data of validity. The skarn deposit has geophysical characteristic of the medium or low resistivity of contact zones, low density of porphyry, high magnetic susceptibility and high polarizability of the iron ore. This study follows multiple laws and principles of geology and geophysics to analyze ore-controlling factors in different stages, accomplishing the positioning of concealed skarn deposits and the establishment of the geophysical exploration model. Good results were obtained by verifying the validity of the method on periphery of the mining area. This study proposes a locating and calculating method in prospecting for iron ore deposits of the concealed skarn type which can be applied to the Beiya area and other similar geological settings of ore-forming processes.

Contact zone； Multivariate information constraints； Exploration model

10.6038/cjg20161235.

國(guó)家自然科學(xué)基金(41274078),青年科學(xué)基金(41604118)和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(121201010000150004)資助.

王橋，男，1984年生，博士研究生，主要從事勘探地球物理研究.E-mail：rambo_wq@163.com

*通訊作者 王緒本,男,1956年生,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事大地電磁測(cè)深科研教學(xué)工作.E-mail:wxb@cdut.edu.cn

10.6038/cjg20161235

P631

2015-04-08，2016-10-20收修定稿

王橋， 王緒本， 楊劍等. 2016. 基于多元信息約束的隱伏矽卡巖型鐵礦床的定位——以云南北衙金礦區(qū)紅泥塘礦段為例. 地球物理學(xué)報(bào)，59(12):4771-4781,

Wang Q, Wang X B, Yang J,et al. 2016. Locating of the concealed skarn iron ore deposit based on multivariate information constraints: a case study of the Beiya gold mine in Yunnan province.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(12):4771-4781,doi:10.6038/cjg20161235.