張 偉 宋振濤 李 霄 陳志財(cái) 牛 禹 山 亞 馮春園

(1.核工業(yè)航測遙感中心；2.中核集團(tuán)鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.東華理工大學(xué)核工程與地球物理學(xué)院；4.河北地質(zhì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中心)

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綜合物探法在蒙古國某多金屬礦勘查中的應(yīng)用

張 偉1,2,3宋振濤1,2李 霄4陳志財(cái)1,2牛 禹1,2,3山 亞1,2馮春園1,2

(1.核工業(yè)航測遙感中心；2.中核集團(tuán)鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.東華理工大學(xué)核工程與地球物理學(xué)院；4.河北地質(zhì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中心)

研究區(qū)地處蒙古國中蒙褶皺系巨大地背斜北緣，戈壁—克魯倫鐵多金屬成礦帶西南部，發(fā)育矽卡巖型鐵-鋅多金屬礦，主要的礦石礦物為磁鐵礦和閃鋅礦。應(yīng)用地面高精度磁法、音頻大地電磁法對區(qū)內(nèi)鐵-鋅多金屬礦進(jìn)行了地球物理勘查，圈出了3個(gè)高磁異常區(qū)和低視電阻率帶。后期勘查工程驗(yàn)證表明，高磁異常區(qū)為淺部磁鐵礦的反應(yīng)，低視電阻率帶為深部斷裂和矽卡巖型多金屬礦的共同反應(yīng)。研究表明：高精度磁法與音頻大地電磁法的綜合應(yīng)用可有效圈定淺部、深部鐵-鋅-銅多金屬異常，可為該區(qū)后期勘查工程布設(shè)提供依據(jù)。

綜合物探法 高精度磁法 音頻大地電磁法 鐵-鋅多金屬礦

矽卡巖型礦床是一種重要的成礦類型，為中—酸性侵入巖類與碳酸鹽巖的接觸帶或其附近由于含礦熱液的交代作用而形成的在成因上與矽卡巖有一定聯(lián)系的礦床[1-2]。該類礦床中一般具有典型的矽卡巖礦物組合，交代作用明顯，礦床在空間上受接觸帶控制，故又稱為接觸交代礦床。全球約1/4的富鐵礦床以及鉛鋅、鎢礦床都屬于矽卡巖型礦床。蒙古國中戈壁烏格塔力地區(qū)鐵多金屬礦位于該國中南部，距烏蘭巴托260 km，地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°33′～107°37′，北緯45°54′～45°58′，屬于高原戈壁草原地貌，交通較便利。前蘇聯(lián)地質(zhì)專家在該地區(qū)進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)了該礦床，早期地質(zhì)工作者對該區(qū)及附近地段進(jìn)行了地質(zhì)測量、磁法測量、偶電極測量等工作，在地表發(fā)現(xiàn)了礦化異常，但對于“攻深找盲”工作指導(dǎo)性較差，未取得較好的找礦成果。故本研究綜合采用地面高精度磁法與音頻大地電磁法進(jìn)行找礦勘探并圈定異常，通過分析異常特征并結(jié)合鉆探工作，對區(qū)內(nèi)隱伏鐵多金屬礦體進(jìn)行揭露，為該區(qū)實(shí)現(xiàn)找礦突破提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

蒙古國地處西伯利亞板塊、中朝板塊與塔里木地臺之間的內(nèi)陸活動(dòng)帶[3-5]。區(qū)內(nèi)經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，尤其是古生代和中生代強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了一系列EW、NW、NE向的弧形深大斷裂、成礦帶。按照區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、巖漿作用和成礦作用發(fā)育的特征，可將蒙古國劃分為3個(gè)成礦區(qū)，即阿爾泰—薩彥成礦區(qū)、蒙古—外貝加爾成礦區(qū)、南蒙古成礦區(qū)(圖1)。區(qū)域地層出露齊全，元古界一般為中、高級區(qū)域變質(zhì)巖，古生界至中生界主要為海相—陸相沉積，新生界主要為河湖相及冰川沉積，發(fā)育不同時(shí)代的巖漿活動(dòng)，尤以古生代—中生帶活動(dòng)最為強(qiáng)烈[6]。

研究區(qū)內(nèi)出露地層簡單，主要為中元古界和中生界侏羅系(圖2)。中元古界出露于區(qū)內(nèi)西南部，為一套海相沉積建造，主要巖性有灰?guī)r、硅化灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、大理巖，局部可見少量炭質(zhì)頁巖，巖層產(chǎn)狀較陡。侏羅系主要分布于區(qū)內(nèi)西北部，為一套中—酸性火山巖沉積建造，巖性主要為安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖，局部零星可見流紋巖。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖體分布非常廣泛，主要呈巖基、巖枝狀產(chǎn)出，時(shí)代屬于中—晚侏羅世，巖石類型主要有花崗閃長巖、閃長玢巖、閃長黑云母花崗巖、鉀長花崗巖、二長花崗巖、花崗斑巖等。區(qū)內(nèi)脈體主要有花崗細(xì)晶巖脈、花崗斑巖脈、硅化脈，其分布、延伸多受斷裂構(gòu)造控制。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺構(gòu)造不發(fā)育，由于被第四系覆蓋，地表觀察較困難，按構(gòu)造方向分為2組，分別為NNW向和NNE向，其中，NNW向斷裂為區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造。

圖1 蒙古國成礦區(qū)(帶)分布[6]

Ⅰ-1—阿爾泰多金屬成礦帶；Ⅰ-2—北蒙古成礦帶；Ⅰ-3—西伯利亞地臺成礦帶；Ⅱ-1—北蒙古金-銅-鐵成礦帶；Ⅱ-2—巴彥戈?duì)枴~爾登特成礦帶；Ⅱ-3—肯特多金屬成礦帶；Ⅱ-4—巴彥洪戈?duì)柍傻V帶；Ⅲ-1—西呼賴成礦帶；Ⅲ-2—努庫特達(dá)班—哈拉哈河成礦帶；Ⅲ-3—曼來—曼達(dá)赫成礦帶；Ⅲ-4—哈臘莫里圖成礦帶；Ⅲ-5—中蒙古—額爾古納多金屬成礦帶

2 綜合物探工作方法

本研究在區(qū)內(nèi)通過高精度磁測掃面工作查明斷裂構(gòu)造、巖性分界位置和淺部磁鐵礦分布情況；應(yīng)用音頻大地電磁測量探查斷裂構(gòu)造及矽卡巖深部發(fā)育情況，進(jìn)而推測礦化異常的空間分布情況[7-10]。

2.1 地球物理參數(shù)

研究區(qū)內(nèi)典型巖(礦)石磁性特征與電性特征差異明顯(表1)，其中大面積出露的燕山期花崗巖(花崗斑巖)、硅化花崗巖和凝灰?guī)r具有高視電阻率、弱磁性特征，磁化率一般為(80～200)×10-5SI，視電阻率為600～800 Ω·m；大理巖出露面積不大；矽卡巖磁性電性特征變化較大，含磁鐵礦矽卡巖表現(xiàn)為強(qiáng)磁性、低視電阻率特征，磁化率平均值高達(dá)30 000×10-5SI，視電阻率為100 Ω·m；無礦化矽卡巖磁化率為200×10-5SI，視電阻率為541 Ω·m，表現(xiàn)為中阻、弱磁性特征。因此，綜合運(yùn)用高精度磁法測量和音頻大地電磁測量，可有效區(qū)分巖性、圈定異常區(qū)。

2.2 儀器參數(shù)

本研究磁法測量采用加拿大GEM公司生產(chǎn)的GSM-19T質(zhì)子磁力儀，手動(dòng)采樣周期4 s/次，自動(dòng)采樣設(shè)為10 s/次，以觀測日變數(shù)據(jù)，主要性能指標(biāo)為測定數(shù)據(jù)分辨率0.01 nT、精度0.2 nT、范圍20 000～120 000 nT、工作溫度-50～65 ℃。音頻大地電磁測量使用美國EMI和GeoMetrics公司聯(lián)合生產(chǎn)的Eh-4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀，工作頻段處于音頻，低頻段采用天然場源信源，高頻部分信號較弱的區(qū)段采用人工場源，采用“十”字型布極、剖面測量方式，測量2個(gè)方向極距各50 m。

圖2 研究區(qū)鐵-鋅多金屬礦地質(zhì)特征

巖性磁化率/(×10-5SI)組數(shù)常見值視電阻率/(Ω·m)組數(shù)常見值花崗巖(花崗斑巖)25286．041792．15硅化花崗巖3012．9凝灰?guī)r199206．041613．22大理巖974．641815．34矽卡巖(無礦化)43197．041541．65磁鐵礦矽卡巖6829299．041104．52

3 成果分析

分析研究區(qū)ΔT剖面圖和ΔT等值線平面圖(圖3)可知，區(qū)內(nèi)磁場特征表現(xiàn)為在平穩(wěn)的正、負(fù)低值磁場背景上疊加了高值正磁異常。平穩(wěn)的正、負(fù)低值磁背景場ΔT幅值一般為-300～100 nT，在各方向上變化都較小，梯度不大于10 nT/km。負(fù)磁背景場主要分布于區(qū)內(nèi)東北部。疊加的正磁異常南北長約1 000 m，東西寬約500 m，近SN走向，由若干個(gè)等軸狀或橢圓狀磁異常組成，正負(fù)異常相伴生，負(fù)異常多分布于正異常北側(cè)，也有部分負(fù)異常分布于正異常其余側(cè)面。區(qū)內(nèi)北部磁異常規(guī)模大、幅值高，南部規(guī)模小、幅值低，可細(xì)分為3個(gè)異常。

圖3 研究區(qū)高精度磁異常特征

(1)Ⅰ#異常。Ⅰ#異常位于研究區(qū)中部，呈近SN向展布，南北長約425 m，東西寬約120 m。該異常有3個(gè)峰值由北向南依次排列為Fe1、Fe2、Fe3，其中Fe2峰幅值最高，約13 000 nT，梯度約280 000 nT/km，最高峰值位于5 088 400線，相鄰的2條線峰值也較高。Fe3位于在Fe2南側(cè)約150 m處，其特征與Fe2極為相似，峰值為5 500 nT。Fe1與Fe2、Fe3的平面形態(tài)特征明顯不同，其峰值僅為1 500 nT，F(xiàn)e1東西不對稱，東陡西緩，梯度與其余2個(gè)峰值相比也較小。Ⅰ#異常對應(yīng)的地層為中元古界灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、大理巖和矽卡巖，地層產(chǎn)狀約為60°。該異常區(qū)東側(cè)出露的地層為大面積分布的燕山早期中—細(xì)?；◢弾r，西側(cè)為同期花崗巖及上侏羅統(tǒng)火山巖。Ⅰ#異常有多條不同方向的斷裂構(gòu)造通過，其中NW向構(gòu)造4條、NE向構(gòu)造1條、SN向構(gòu)造1條，不同方向構(gòu)造在此交匯、穿插或截?cái)唷?#異常為埋藏較淺、規(guī)模較大的磁性礦體引起。

(2)Ⅱ#異常。Ⅱ#異常NW走向，呈長條狀展布，長約170 m，寬約40 m，最大異常幅值達(dá)3 300 nT，梯度約13 200 nT/km。該異常有3個(gè)峰值，異常西側(cè)、北側(cè)有幅值不大的負(fù)異常相伴生。該異常對應(yīng)的地層為中元古界灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、大理巖和矽卡巖，地層產(chǎn)狀較陡，北部為對應(yīng)出露上侏羅統(tǒng)火山巖。該異常中部有一條NE向展布的花崗細(xì)晶脈巖橫穿異常帶，脈巖寬約30 m。Ⅱ#異常為埋藏較淺、延深不大的磁性礦體引起。

(3)Ⅲ#異常。Ⅲ#異常NW向展布，異常形態(tài)不規(guī)則，南北長約200 m，東西寬約40 m，最高異常幅值達(dá)3 000 nT，梯度約15 000 nT/km.。該異常東西兩側(cè)有負(fù)異常相伴生，負(fù)異常幅值為-2 000 nT。該異常對應(yīng)的地層為中元古界灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r、大理巖和矽卡巖，地層產(chǎn)狀較陡，東部對應(yīng)出露大面積上侏羅統(tǒng)火山巖。Ⅲ#異常為埋藏較淺、延深不大的磁性礦體引起，磁性礦體分布不連續(xù)。

4 鉆探驗(yàn)證

圖4(a)為88 550線高精度△T磁異常剖面圖，可見該條剖面100～260 m段反映為強(qiáng)磁場特征，峰值超過2 000 nT，梯度約280 000 nT/km。88 550線反演電阻率剖面等值線斷面圖(圖4(b))中段中上部出現(xiàn)明顯的中—低阻電性體，反演電阻率一般小于100 Ω·m。依據(jù)地質(zhì)資料、剖面磁性特征和電性特征，推斷研究區(qū)深部分布有含磁性礦體矽卡巖，該巖體整體呈橢圓狀展布于斷面圖中上部，標(biāo)高1 150～1 350 m。

圖4 物探綜合測量與地質(zhì)聯(lián)合剖面

在相應(yīng)異常區(qū)域布設(shè)了鉆孔ZK33進(jìn)行查證，結(jié)果表明，該鉆孔在80～112 m、135～155 m層位揭露了2層磁鐵礦，總厚度為52 m，在礦層間分布有一定磁性的輝綠巖、矽卡巖和綠泥石化矽卡巖，高磁異常峰值與低視電阻率異常區(qū)為該類巖性的綜合反映。

5 結(jié) 論

(1)研究區(qū)鐵多金屬礦化類型以接觸交代矽卡巖型為主，形成機(jī)制與中生代花崗巖體及中元古界灰?guī)r、大理巖化灰?guī)r密切相關(guān)。

(2)研究區(qū)內(nèi)鐵多金屬礦、含鐵(鋅)礦化矽卡巖表現(xiàn)出高磁性及低視電阻率的特征，依據(jù)該區(qū)成礦條件及磁性特征劃分了3個(gè)磁異常區(qū)，編號分別為Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#。

(3)依據(jù)巖(礦)石在磁化率、視電阻率方面的明顯差異，綜合運(yùn)用高精度磁法與音頻大地電磁測量，建立了磁-電聯(lián)合物探剖面，可快速圈定磁性盲礦體，對于尋找矽卡巖型礦床有一定的指導(dǎo)意義。

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Application of the Integrated Geophysical Method in the Prospecting of the Iron-zinc-copper Polymetallic Deposit Exploration in Mongolia

Zhang Wei1,2,3Song Zhentao1,2Li Xiao4Chen Zhicai1,2Niu Yu1,2Shan Ya1,2Feng Chunyuan1,2

(1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry; 2.CNNC Key Laboratory for Geophysical Exploration Technology Center of Uranium Resource;3.School of Nuclear Engineering and Geophysics,East China Institute of Technology;4.Experimental Practical Teaching Center,Hebei University of Geosciences)

The study area is located in the northern margin of the huge anticline at the Middle-Mongolia fold system in Mongolia, which lies at the southwest of Gobi-Kerulen iron polymetallic mineralization belt.Skarn-type iron-zinc polymetallic deposit is developed, the main ore minerals are magnetite and sphalerite.In order to provide reference for the prospecting work in the study area,the geophysical exploration work is conducted in the iron-zinc polymetallic deposit by adopting the integrated geophysical method of ground high-precision magnetic and audio magnetotelluric method,three high magnetic anomaly areas and low apparent resistivity zone are delineated.The late exploration engineering validation results show that the high magnetic anomaly areas is the reaction of shallow magnetite,while the low apparent resistivity zones are the common response of deep fractures and skarn-type polymetallic deposit.The study results show that the comprehensive application of high-precision magnetic and audio magnetotelluric method can delineate the shallow deep iron-zine-copper-polymetallic anomalies effectively,it can provide the basis for the later exploration engineering layout in the area.

Integrated geophysical method, High-precision magnetic method, Audio magnetotelluric method, Iron-zinc polymetallic deposit

2016-05-18)

張 偉(1982—)，男，工程師，050002 河北省石家莊市學(xué)府路11號。