綜合物探在新疆1∶50 000礦產普查中的應用

劉生榮， 張瑾愛， 杜 輝， 郭偉立

(1.中國地質調查局 西安地質調查中心，西安 710054；2.中國地質調查局 造山帶地質研究中心，西安 710054; 3.陜西省地質調查中心，西安 710068)

0 引言

1∶50 000綜合物探是近些年開展的一種金屬礦產普查手段，以往單一的物探方法受到地質及地球物理條件的限制，使其勘探精度受到影響，根據不同物探方法對應的物理性質，有針對性地選取幾種物探方法技術組合，互相印證、互相補充，這樣能夠有效地提高物探的勘探精度和地質解釋效果。目前投入使用的綜合物探方法組合為：首先通過重力和航磁資料查明勘探區內地質構造特征及巖體分布規律，圈定地質有利部位，再利用大功率激發極化法[1-2]的低阻高極化特征，圈定含硫化物的有利區域，最后優選重、磁、電綜合物探異常特征結合地質、化探異常特征，對工作區定性的綜合評價，指導尋找含硫化物的巖(礦)體，圈定找礦靶區，為礦產普查工作提供基礎資料和找礦依據。

激發激化法[3-5](Induced Polarization Method,激電法)是通過不同巖礦石的激發極化效應尋找地下巖礦體的一種方法，它是尋找金屬礦產資源最為有效的一種地球物理勘探方法，與以前的大比例尺激電及激電測深[6]工作有一些不同，1∶50 000激發極化法的供電極距和旁測距較大。隨著勘探深度的加大，需要強信號才能有效地反映深部地電信息，因此發射功率小、信號弱的傳統激電方法已不能滿足要求。在新疆1∶50 000綜合物探中，通過采用，大功率激電儀器[7](≥20 kw)，輸出較強的電流，壓制各種干擾信號，提高信噪比，在大極距下保證觀測精度，接收機的探測靈敏度也大為提高，由于它的供電極不小于2 500 m，旁測距也不小于500 m，施工測量范圍大，能快速掃面，并取得了較好的效果，因此重磁結合激電的綜合物探方法組合[8]是一種快速有效的礦產普查方法，可尋找深部隱伏礦體，為找礦提供依據。

圖1 工作區區域地質礦產圖Fig.1 The geological mineral map of the working area

1 地質背景

研究區在大地構造位置上處于準噶爾板塊與塔里木板塊的對接部位，分屬準噶爾板塊東南緣活動帶之康古爾塔格泥盆石炭紀島弧帶和塔里木板塊前緣活動帶之覺羅塔格石炭紀島弧帶。出露的地層主要為石炭系，其次為泥盆系、二疊系、侏羅系和新生界。石炭系主要分布于阿奇克庫都克-沙泉子深斷裂以北至吐-哈坳陷南緣大斷裂以南的大部分地區，分為上石炭統梧桐窩子組(C2w)、干墩組(C1g)、企鵝山組(C2q)和新生界地層：①梧桐窩子組(C2w)，該組為一套深海沉積和洋殼基性火山巖，主要巖性有硅質巖，凝灰巖、玄武巖等，未見礦化；②干墩組(C1g)，巖性單一，厚度巨大，為一套厚層塊狀灰-中基性火山塵凝灰巖夾砂巖，硅質板巖等，未見礦化蝕變；③企鵝山組(C2q)，下部為火山-沉積巖；上部為火山巖。巖性為礫巖、砂巖、粉砂巖、凝灰巖、火山角礫巖、安山巖、英安巖、玄武巖等。地層中侵入大規模二長花崗巖及正長花崗巖、閃長巖。外接觸帶無蝕變，僅一處小閃長巖外圍地層出現角巖化，無礦化。泥盆系主要分布于吐-哈坳陷南緣大斷裂以南的部分地區；二疊系則主要分布于苦水大斷裂及阿奇克庫都克-沙泉子深斷裂間的局部地區。侵入巖的分布，北部為石炭紀，南部為石炭紀、二疊紀。

受準噶爾板塊和塔里木板塊運動的影響，韌性剪切及斷裂構造發育。在區域上受吐-哈坳陷南緣大斷裂、康古爾塔格深大斷裂、苦水大斷裂及阿奇克庫都克-沙泉子深斷裂等四條主要區域性大斷裂的控制。

在成礦區劃上(圖1)，研究區位于康古爾～雀兒山～黑鷹山銅、鎳、金(鉬)等多金屬成礦有利地帶上，呈東西向南凸的弧形展布。區內華力西期侵入(花崗)巖廣為分布。鄰區已知礦產銅鎳礦床有土屋銅礦(大型)、延東銅礦(大型)、維權銅銀多金屬礦(中型)、黃山銅鎳礦(大型)，小熱泉子銅鋅礦(中型)、土墩中型銅鎳礦、香山中型銅鎳礦、黃山南小型銅鎳礦，另外還有赤湖小型銅鉬礦和雅滿蘇中型鐵礦。這些礦床多于地質構造邊界及重磁異常梯級帶相關。

2 工作方法

在工作區內選擇地表礦化發育、成礦有利地段，布設高精度重力及大功率激電掃面工作，工作面積為370 km2。

傳統的1:50 000重力測量采用高精度重力測量，采用500 m×500 m或500 m×250 m的規則測網，本次高精度重力測量采用500 m×100 m的規則測網布設，測點坐標放樣、高程測量全部采用實時動態差分測量(RTK)方法進行。對野外采集的重力數據進行預處理過程中，由于傳統近區地改主要靠目估等傳統方法進行大致估計，人為因素較大，無法得出準確結果。本次首次采用了由中國地質調查局西安地質調查中心自行研發的GTCS-1型近區地改儀進行大面積的近區地改應用，儀器地形改正半徑為20m。最終使得地改精度提高，進而提高重力測量精度。

大功率激發極化法掃面采用激電中梯裝置進行測量，使用重慶奔騰數控技術研究所生產的WDFZ-20T大功率直流激電測量系統。激電中梯工作裝置參數為AB=2 500 m，MN=100 m，供電周期為16 s，采樣延時為200 ms，采樣寬度為40 ms。在新疆戈壁灘地區地表松散、干燥，采用傳統鐵質或者鋼質棒狀電極垂直打入地表無法良好地對地供電，而傳統改善接地電阻的方法有增大電極直徑、采用多根電極組成電極組、埋錫紙等，在本區改善效果均不明顯。針對上述問題，通過多次試驗，采用1 m×0.5 m鋁箔作為供電電極，在增大電流同時，也減輕了工作量，生產效率得到明顯提高，測量精度得到保障。首先分析工區的地質特征，根據收集的化探資料了解工區化探元素異常區的分布情況；采集各類巖(礦)石及地層物性標本并測定其物性，其次根據面積性的重力及航磁異常特征進行巖體及地質構造劃分；再利用激電中梯異常特征，篩選出可能與硫化物有關的異常；最后得到優選異常組合的方法，再結合地質、化探方法進行進一步定性和定量的綜合評價，圈定優選異常組合特征明顯、成礦有利地段，根據以上方法確定該區的綜合物探異常特征為重磁異常區與巖體、接觸帶及斷裂構造有關；接觸帶及斷裂構造帶上有利于硫化物發育而形成低阻高極化異常，最后圈定找礦靶區，為后期開展專項地質測量和異常查證，查明重點地區區域地層、巖石、構造特征，研究其與物探異常、礦產的關系，剖析異常成因，研究區域成礦地質背景與成礦地質條件，開展成礦預測提供依據。

3 物性特征

研究工作標本采樣針對研究區處于戈壁沙漠地區的特殊環境，對區內的地層與巖體進行統計后采用了聯合打樣與測量的方式來采集物性標本資料。

在表1中，極化率位于1.0%～1.5%之間的地層巖性主要有石英脈、黃鐵礦化長石巖屑砂巖、含炭粉砂巖、變晶灰巖、灰巖，其他類巖性的極化率均小于1%。但本區地層中廣泛發育炭質和黃鐵礦化(表2)，如干墩組(C1g)和企鵝山群第三巖性段(C2q3)中分普遍，不同地段有不同的極化率背景值，在含炭地層或巖性段中的極化率測量參數值均較高，基本在2%以上，在黃鐵礦化段巖石或礦化蝕變帶上所測得的極化率參數同樣也較高(2%左右)，與斑巖型銅礦密切相關的礦化閃長玢巖和斜長花崗斑巖的極化率達2.2%以上，在電阻率數值上，斜長花崗斑巖表現為低阻(176 Ω·m)，而閃長玢巖則表現為中高阻(515 Ω·m)。

表1 巖石極化率參數統計表Tab.1 Rock polarizability parameter statistical table

表2 地層巖性電阻率、極化率參數統計表Tab.2 Statistical table of resistivity and polarizability parameters of stratigraphic lithology

本區在尋找斑巖型銅礦的石炭系主要地層(企鵝山群)中存在較嚴重的干擾因素：①區域作用形成的黃鐵礦化發育；②局部有利地段含有較多的炭質地層。從區域上利用電性參數測量成果來劃分找礦靶區和研究異常必須結合化探信息和其他物探資料以及地質信息進行綜合分析。

4 異常分析

利用優選物探綜合異常組合的原則，發現多處有價值的物探綜合異常，下面選擇其中兩處異常(JD-3號異常和JD-4號異常)進行分析。

圖2 JD-3、JD-4號異常地質圖Fig.2 The JD-3 and JD-4 abnormal of geological map

根據新疆東天山地區地質背景及成礦特征，選擇Mo、Ni、Cu、Co、Cr等5種元素的含量及變化進行分析，與新疆主要成礦及相關元素背景相比，Mo、Ni、Cu、Co、Cr等元素處于相對富集狀態(濃集系數K>1.2)，但分布極不均勻，為東天山地區成礦提供重要的物質來源，它們形成了東天山地區特征元素組合，為東天山地區成礦提供了豐富的物質基礎和最基本的地球化學條件，從而奠定了以銅(鉬)、金、鎳為主的多金屬地球化學成礦專屬性和良好的找礦前景。

圖3 JD-3、JD-4號異常物探綜合異常圖Fig.3 The JD-3 and JD-4 abnormal of geophysical comprehensive anomaly map(a)航磁ΔT化極異常圖;(b)剩余重力異常圖;(c)遙感影像圖;(d)極化率圖;(e)電阻率圖

圖4 JD-3、JD-4號異?；皆胤植紙DFig.4 The JD-3 and JD-4 abnormal of distribution diagram of geochemical element(a)化探Mo元素異常;(b)化探Ni元素異常;(c)化探Cu元素異常; (d)化探Co元素異常;(e)化探Cr元素異常

在綜合物探異常圖(圖3)上，從重力和航磁異常來看，重磁高值異常區多與巖體、巖體接觸帶及斷裂帶有關。該區域的成礦與接觸帶或斷裂構造密切相關，在接觸帶及斷裂構造帶上有利于硫化物發育，激電中梯極化率參數能直接指導尋找含硫化物的巖(礦)體。

JD-4號異常區(圖3)，布格重力異常圖上異常主體位于康古爾重力梯級帶上，局部重力異常主要表現為反映中石炭統梧桐窩子組的重力高異常帶，沿次級斷裂F22發育重力低異常帶。航磁異常東部為橢圓狀弱磁異常，西部為東西走向相對東部較強的弱磁異常。視極化率異常東部南北走向、西部呈團塊狀展布，位于重磁異常的梯級帶上，與接觸帶或斷裂構造有關，利于硫化物發育，視極化率在2%～6.6%之間；電阻率異常中間表現為高電阻異常，其東西兩側為低電阻率異常，視電阻率在60 Ω·m～160 Ω·m之間，推斷其為含硫化物的巖(礦)體引起。且此處的1:50 000化探發現較好的Cr、Ni、Co、Cu、Mo等元素異常(圖4)，特別是異常東段，各元素異常套合好，濃度分帶明顯。

通過地質及化探資料，康古爾主斷裂(F2)及多條次級斷裂(F7等)穿過異常區，構造較發育，并經現場踏勘，在異常區發現了花崗巖巖株蝕變現象，與其接觸的圍巖為中酸性凝灰巖；JD-4號異常區物探綜合異常與化探元素異常及地質資料套合很好，濃度分帶明顯，JD-4號異常區是成礦的有利地帶，由此推斷該區有較好的找礦前景。

5 結論

在采用綜合物探方法過程中，率先利用大功率激發極化法對多金屬硫化物礦床進行快速、全面地評價，極大地提高了中淺部硫化物礦床等的綜合探測能力，預測能力和綜合填圖水平。

通過開展1:50 000大功率激發極化法和重力掃面工作，并結合其他物探資料以及地質和化探資料，圈定找礦靶區一處，表明綜合物探法在工作區進行與硫化物有關金屬礦產資源普查，方法技術上是有效的，為礦產普查工作提供基礎資料和找礦依據，議后續對其進行鉆探驗證。