占文鋒 王 強 劉太福

（北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與測繪工程學(xué)院，北京100042）

維拉斯托銅鋅多金屬礦為巖漿熱液礦床，地表及淺部為氧化礦，氧化帶深度為基巖下13.5 m，深部及隱伏礦為硫化礦[1]。礦區(qū)出露地層單一，地表基本為第四系覆蓋，零星出露下元古界錫林郭勒雜巖黑云斜長片麻巖，采用地表勘查手段難以查明深部斷裂構(gòu)造及礦產(chǎn)資源空間展布情況。前人對維拉斯托礦床地質(zhì)、成礦構(gòu)造、成礦流體、礦石特征、成礦年代學(xué)等方面進(jìn)行了卓有成效的研究[2]。然而，覆蓋區(qū)深部找礦面臨探測深度大、干擾噪聲強、精度要求高、深部成礦規(guī)律認(rèn)識難等挑戰(zhàn)，往往導(dǎo)致地質(zhì)信息獲取存在較大困難[3]。因此，在覆蓋區(qū)深部隱伏礦體定位預(yù)測中，亟需開展具有“透視”能力的綜合地球物理勘查，以期提高隱伏礦床（體）勘查效率[4-7]。本研究結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、磁測資料和鉆孔資料，對激電掃面、剖面和測深數(shù)據(jù)分別進(jìn)行解譯和反演，綜合厘定區(qū)內(nèi)深部構(gòu)造及其與隱伏礦體的關(guān)系，進(jìn)而選定找礦靶區(qū)，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位區(qū)內(nèi)隱伏礦體。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與成礦特征

維拉斯托銅鋅多金屬礦床位于興蒙造山帶東緣，主要為古生界褶皺基底，其間鑲嵌前寒武系結(jié)晶基底[8]。區(qū)內(nèi)成礦條件優(yōu)越，礦床與巖漿活動關(guān)系密切[9-10]，熱液成礦活動存在多期性，高、中、低溫成礦元素均可見到[11]，與成礦活動密切相關(guān)的主要是海西期中酸性巖體和燕山期花崗巖（圖1）[12-13]。礦區(qū)除了廣泛分布第四系外，相間出露下元古界錫林郭勒雜巖黑云斜長片麻巖、侏羅系下統(tǒng)中?；◢弾r、石炭系石英閃長巖和二長花崗巖。區(qū)內(nèi)地層走向36°～61°，傾向NW，傾角45°～70°，受后期動力變質(zhì)作用影響，區(qū)內(nèi)褶曲變形強烈。其中，下元古界錫林郭勒雜巖厚度大于917 m，為礦體的主要賦存層位，是典型的隱伏礦床。

礦區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂以NE向為主，規(guī)模大，形成于華力西期，發(fā)展于燕山期，具有多期活動性質(zhì)，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)的基本構(gòu)造格架；其次為NW、NNE和EW向斷裂[14-15]，形成時代不一。NW向斷裂屬隱伏張性斷裂，是含礦熱液運移的通道，NEE向斷裂為“S”狀壓扭性斷裂，規(guī)模沿走向及傾向變化，是區(qū)內(nèi)的主要控礦構(gòu)造[16]。各斷裂相互交匯構(gòu)成了近網(wǎng)格狀的構(gòu)造格局[17]，控制著區(qū)內(nèi)巖漿巖的分布[18-20]，也控制著礦體賦存[21]。維拉斯托脈狀銅鋅多金屬礦沿斷裂分布于片麻巖中[22-23]，礦體不連續(xù)，呈透鏡狀，一般厚度為1～2 m，最寬處厚約10 m，產(chǎn)狀變化較大，總體近EW走向，礦體在NE與NW向產(chǎn)狀變化處（尤其是NW方向上）厚度變大，品位增高[24]。

2 地球物理特征

2.1 磁性特征

本研究前期共采集了6類巖性共174件物性標(biāo)本，用GSM-19T質(zhì)子磁力儀在高斯第二位置測定了標(biāo)本的磁化率和剩余磁化強度，測定結(jié)果見表1。由表1可知：輝長巖磁化率及剩余磁化強度較大，其余5類巖性磁化率及剩余磁化強度差異較小，無明顯的磁性變化。

本研究采用GSM-19T質(zhì)子磁力儀開展地面高精度磁法測量，點距20 m，線距100 m，全部數(shù)據(jù)核對無誤后繪制了磁場強度等值線圖（圖2）。研究區(qū)磁場強度整體趨勢較平緩，T值變化?。?6 386～56 430 nT），但測區(qū)東西兩側(cè)仍顯示兩條高值圈閉，沿NE向展布，且西側(cè)較東側(cè)完整，局部可見NW向展布的串珠狀圈閉。

2.2 電性特征

?

本研究電性測試巖樣采集于露頭，結(jié)合以往實測資料（表2）分析可知：圍巖、侵入巖、構(gòu)造巖（包括蝕變的）以及氧化礦不會產(chǎn)生激電異常，其視極化率均低于4%；黃鐵礦（化）、鉛鋅礦（化）、閃鋅礦（化）和塊狀含硫化物的礦體是引起異常的主要原因，其視極化率高于4%；具有黃鐵礦化、鉛鋅礦化、閃鋅礦化的圍巖，侵入巖，構(gòu)造巖具有中—低阻反映，其視電阻率約1 000 Ω·m，未礦化圍巖的視電阻率基本大于1 000 Ω·m（除硅化、綠簾石化、綠泥石化構(gòu)造巖外），大部分甚至大于2 000 Ω·m（圖3）。因此，當(dāng)隱伏礦體埋深不太大，且相對埋深具有一定規(guī)模時，地表能夠觀測到的激電異常，主要為黃鐵礦化、鉛鋅礦化、閃鋅礦化和塊狀的含硫化物礦體所引起，如要尋找錫礦石，應(yīng)主要研究中等極化、中阻值異常，而褐鐵礦化花崗巖表現(xiàn)為低視極化率、高視電阻率，與圍巖電性差異不大，區(qū)分困難。

根據(jù)現(xiàn)有鉆孔揭露的區(qū)域地層情況，礦體上部地層由淺至深依次為黑云母斜長巖、中粗粒花崗巖及各類構(gòu)造巖，礦體直接頂板地層為黑云斜長片麻巖，裂隙處可見星點狀黃鐵礦、黃銅礦化；礦體直接底板地層為硅化、綠簾石化黑云斜長片麻巖，其下為中粗粒閃長巖、花崗巖。礦體與頂?shù)装咫娦圆町惔?，具備了開展激電探測和資料解譯工作的基本前提。

3 研究區(qū)實測激電資料分析

3.1 研究區(qū)視電阻率、視極化率平面分析

在現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上，設(shè)置AB=1 500 m、MN=40 m，最大有效觀測段1 000 m，最大旁測距200 m，供電周期32 s，供電時間 8 s，通斷比1∶1，延時 200 ms，子樣寬度40 ms。采用激電中梯裝置，大功率短導(dǎo)線方式測量，極距40 m，點距20 m。4組視極化率采樣寬度分別為40、80、160、320 ms，疊加1次。本研究繪制的視極化率ηs、視電阻率ρs平面圖如圖3所示。

劃分激電異常時首先要確定視極化率的背景值，在劃分激電異常時，大面積低而穩(wěn)定的ηs值可作為正常背景值，其基本取決于離子導(dǎo)電巖層的極化率。異常強度劃分標(biāo)準(zhǔn)取決于背景值大小和穩(wěn)定性、ηs值觀測精度以及異常的置信度。結(jié)合上述研究區(qū)巖（礦）樣電性參數(shù)分析，并借鑒礦區(qū)以往激電工作經(jīng)驗，本研究確定區(qū)內(nèi)視極化率異常下限為4%～5%。

?

研究區(qū)視極化率、視電阻率呈點狀或串珠狀分布，顯示出兩條SN向高極化率、高電阻率條帶，整體呈NNE走向，局部NNW走向，平面上呈“S”形展布，具有壓扭性特征，近于平行排列，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)的基本格局。其間可見明顯的NE向、NW向展布的高值條帶相互交織，構(gòu)成了近網(wǎng)格狀構(gòu)造格局，網(wǎng)格節(jié)點位置為視極化率、視電阻率高值點，推斷為礦體富集的主要區(qū)位。

根據(jù)上述分析，研究區(qū)異?？蓜澐譃闁|、西兩個條帶，其沿南北方向可進(jìn)一步劃分為4個異常區(qū)。其中，1號異常南北長約600 m，東西寬約400 m，視極化率為5%～8%，峰值可達(dá)10%，視電阻率為750～1 500 Ω·m，表現(xiàn)為高極化、中高阻特征；2號異常南北延伸長約700 m，東西寬約600 m，視極化率一般為5%～7%，峰值可達(dá)8%，視電阻率為750～1 250 Ω·m，表現(xiàn)為高極化、中高阻特征；3號異常、4號異常位于研究區(qū)東側(cè)，北側(cè)3號異常較寬，南側(cè)4號異常較窄，形態(tài)均較規(guī)則，視極化率一般為4%～6%，3號異常的視極化率高于4號異常，表現(xiàn)為中高阻特征。4處異常地表均有第四系覆蓋，出露有下元古界錫林郭勒雜巖黑云斜長片麻巖，地表部分可見礦化蝕變帶，是成礦的有利部位，綜合推斷該類異常是多金屬硫化物礦致異常，與黃鐵礦伴生或共生。

3.2 研究區(qū)視極化率、視電阻率剖面分析

根據(jù)研究區(qū)激電掃面及地表發(fā)現(xiàn)的礦化蝕變情況，布設(shè)了L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10共 10 條剖面測線。其中，L8、L9、L103 條測線相互平行，方位120°，位于1號異常與4號異常之間，地表可見明顯的礦化蝕變帶。根據(jù)3條剖面所在位置（圖3）及各剖面的視極化率、視電阻率曲線（圖4）可知，西側(cè)總體表現(xiàn)為高極化、中—低電阻率特性，東側(cè)總體表現(xiàn)為中等極化、中電阻率特性，局部表現(xiàn)為高極化；L10線測深剖面圖反映出中等極化、中等電阻率特征，局部出現(xiàn)的相對高視極化率峰值位于測線平距1 800 m處，反映地質(zhì)體中心在地面的投影點處于測線平距1 800 m位置。

L1、L2、L3、L44條剖面方位為90°，剖面位置出露二長花崗巖及黑云斜長片麻巖，激電工作確定極化體的頂板埋深約 350 m。L5、L6、L73條剖面方位為80°，激電工作顯示整條剖面曲線視極化率值都較高，視電阻率西側(cè)有高阻值顯示，東側(cè)為中等阻值，總體表現(xiàn)為高極化、中高阻特性。

3.3 L10線視電阻率、視極化率剖面分析

在上述分析的基礎(chǔ)上，在L10線1 700～1 900點段內(nèi)采用對稱四極不等比測深裝置布置了6個測深點，點距40 m，即1 700、1 740、1 780、1 820、1 860、1 900點，布極方向沿測線方向。其中，MN/2為1、5、20 m，AB/2最大為1 000 m，最小為3 m，點距不等，其余測量參數(shù)與中梯裝置一致。

L10線實測視極化率、視電阻率等值線擬斷面如圖5所示。分析該圖可知：縱向上由淺到深，視極化率、視電阻率由低到高，淺部表現(xiàn)為低視極化率、低視電阻率特征，隨著深度的增加，視極化率、視電阻率逐漸增大，兩者的變化規(guī)律具有一致性。總體上，視極化率極值位于測線平距1 760～1 780 m、深度（AB/2）700～800 m的范圍內(nèi)，視電阻率極值位于測線平距1 780～1 800 m、深度（AB/2）800～1 000 m的范圍內(nèi)。

3.4 電測深曲線特征

根據(jù)L10測線6個測深點數(shù)據(jù)，繪制了各點的視電阻率電測深曲線和視極化率測深曲線，其中1 700號、1 860號點的測深曲線如圖6所示。

通過綜合分析各點的測深曲線及電性剖面可知：測線平距1 700～1 900 m區(qū)段內(nèi)視極化率低于4%，視電阻率為100～1 500 Ω·m，屬于中—低水平。AB/2＜100 m范圍內(nèi)，視極化率低于1.5%，視電阻率低于500 Ω·m。視極化率大于2%所對應(yīng)的深度（AB/2）超過200 m，最深（AB/2=1 000 m）處視極化率為3%～4%，視電阻率約1 500 Ω·m。東西兩側(cè)測深曲線略有不同，西側(cè)整體表現(xiàn)為A型，東側(cè)表現(xiàn)為KH型，顯示多層地電結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合區(qū)域鉆孔資料，構(gòu)建了區(qū)域地層地電模型（圖7），以進(jìn)行后續(xù)反演計算。

4 視電阻率、視極化率反演分析

為獲得更加真實的地下電性空間結(jié)構(gòu)特征，對L10線的電測深數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了一維和二維數(shù)據(jù)反演，并繪制了反演視極化率、視電阻率等值線剖面圖。

4.1 一維反演分析

一維反演假設(shè)研究區(qū)為水平層狀結(jié)構(gòu)，反演結(jié)果依賴初始模型。各測深點單獨反演后，通過Surfer軟件插值后繪制的等值線剖面圖（圖8），與實測視極化率、視電阻率擬斷面圖（圖5）具有相似性，表現(xiàn)為極化率、電阻率層狀分布，且具有隨深度增加而逐漸增大的特征。本研究反演分析采用迭代算法，抑制了體積效應(yīng)，使反演的異常范圍更加清晰明確。根據(jù)對圖8的分析，L10測線視極化率、視電阻率中心點位于測線平距1 780 m處，深度約80 m。

4.2 二維反演分析

本研究二維反演采用有限元法，測點各單元之間通過線函數(shù)建立聯(lián)系，通過建立泛函數(shù)方程求解極值，將求解結(jié)果繪制成圖（圖9）。因此，二維反演結(jié)果與實測結(jié)果、一維反演結(jié)果均有差別，異常區(qū)范圍更加突出。根據(jù)二維反演極化率、電阻率剖面圖分析，極化率中心點位于測線平距1 720、1 760、1 780 m處，最大埋深超過90 m，該兩處電阻率約1 000 Ω·m，與前述分析結(jié)果基本相同。

經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，極化率極大值實測深度（AB/2）為700～800 m，若按照AB/8～AB/6換算，其實際埋深為175～267 m，與鉆孔ZK0003揭露情況基本吻合。而一維反演極值深度約80 m，二維反演深度約90 m，深度偏淺。究其原因可能是礦體上部高阻地層的屏蔽作用；反演軟件默認(rèn)的最大反演深度一般為AB/8～AB/6，雖然結(jié)合鉆孔資料多次調(diào)整層厚度，但效果不明顯。

雖然三者深度不同，但異常體在平面上所處位置基本吻合，為測線平距1 760～1 780 m，這對于選定找礦靶區(qū)及指導(dǎo)鉆孔布設(shè)具有重要意義，但見礦的準(zhǔn)確深度需結(jié)合地質(zhì)資料、鉆孔資料、實測電測深資料和一維、二維反演結(jié)果進(jìn)行綜合厘定。

5 成礦有利區(qū)位分析

通過分析研究區(qū)地面高精度磁異常、視極化率及視電阻率異常的范圍和形態(tài)，并對找礦潛力較大的礦化蝕變帶或找礦潛力較大的物探異常區(qū)進(jìn)行激電剖面、激電測深工作，共圈定了4個異常靶區(qū)（圖10）。本研究靶區(qū)鉆孔布設(shè)時考慮了以下幾個方面因素：①根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)特征分析，區(qū)內(nèi)重復(fù)、相間分布有下元古界錫林郭勒雜巖群、石炭系地層、下侏羅統(tǒng)地層，根據(jù)地層間的新老關(guān)系及分布特征可以判斷，研究區(qū)為一復(fù)式褶皺，軸向NE向，褶皺向斜核部殘留有石炭系或下侏羅統(tǒng)地層，背斜軸部遭受剝蝕出露下元古界錫林郭勒雜巖群，由于礦體主要賦存于雜巖群內(nèi)，且考慮到礦體賦存深度，將鉆孔布設(shè)于褶皺構(gòu)造的背斜軸部雜巖群內(nèi)，兩鉆孔連線方位為NW向，基本垂直于褶皺軸向；②考慮到1號、2號靶區(qū)內(nèi)的4處明顯的蝕變帶，鉆孔布設(shè)位置靠近蝕變帶或蝕變帶延伸方向上；③布設(shè)在電阻率約1 000 Ω·m、視極化率約4%的疊加范圍內(nèi)，并結(jié)合各測線視極化率、視電阻率特征點所在地面的投影點及附近位置布設(shè)鉆孔；④盡量布設(shè)在已有的激電測線上，以便于后期勘查剖面驗證。

根據(jù)上述鉆孔布設(shè)要點，在區(qū)內(nèi)施工了兩處鉆孔ZK0002、ZK0003（圖11），ZK0002鉆孔位于1號靶區(qū)內(nèi)，于225.24 m深處見到0.1 m厚鉛鋅礦化體，礦體與上部3.1 m厚構(gòu)造破碎帶直接接觸，底板為6 m厚含黃鐵礦化黑云斜長片麻巖，推斷此處異常并非由礦化體引起，而是由礦體頂板破碎帶與底板黑云斜長片麻巖之間存在的物性差異引起的。ZK0003鉆孔位于4號靶區(qū)內(nèi)，于158.9 m深處始見鉛鋅礦體，礦體厚度為2.9 m，與上部黑云斜長片麻巖直接接觸；于163.94 m深處見第二層鉛鋅礦體，礦體厚度為6.1 m，與分析結(jié)果較為吻合，對各靶區(qū)下一步鉆孔布設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。

6 結(jié)論

（1）內(nèi)蒙古維拉斯托礦區(qū)圍巖、侵入巖、構(gòu)造巖（包括蝕變的）以及氧化礦不會產(chǎn)生激電異常，其視極化率均低于4%，視電阻率基本大于1 000 Ω·m（除了硅化、綠簾石化、綠泥石化構(gòu)造巖外），甚至大于2 000 Ω·m；黃鐵礦（化）、鉛鋅礦（化）、閃鋅礦（化）和塊狀的含硫化物的礦體是引起異常的主要原因，其視極化率高于4%，其視電阻率約1 000 Ω·m，呈高極化、中—低阻反映，可作為研究區(qū)激電異常劃分的依據(jù)。

（2）研究區(qū)視極化率、視電阻率呈點狀或串珠狀分布，顯示出兩條南北向高極化率、高電阻率條帶，整體呈NNE走向，局部NNW走向，平面上呈“S”形展布，顯示壓扭性特征，近平行排列，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)的基本格局。其間可見明顯的NE向、NW向展布的高值條帶，相互交織，構(gòu)成了近網(wǎng)格狀構(gòu)造格局，網(wǎng)格節(jié)點位置為視極化率、視電阻率高值點，推斷為礦體富集的主要區(qū)位。基于以上特征，測區(qū)異?？蓜澐謻|西兩個條帶，沿南北方向可進(jìn)一步劃分為4個異常區(qū)。

（3）通過詳細(xì)分析研究區(qū)地質(zhì)資料、鉆孔資料、地面高精度磁異常、視極化率及視電阻率異常的范圍、形態(tài)，共圈定了4個異常靶區(qū)。通過布設(shè)鉆孔驗證，見礦效果較好，對于各靶區(qū)后續(xù)鉆孔布設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。