大興安嶺北段南木地區斑巖型銅礦地質特征與成礦預測

胡永蓁，范月野，房冬昱，董 明，席海銀，李軍業

核工業240研究所，遼寧 沈陽 110000

0 引言

地球物理方法在多金屬礦產勘探發展過程中一直發揮著重要作用，尤其是在當前以“攻深探盲”為特征的礦產勘查中［1］，對金屬礦產找礦突破的貢獻更為突出［2］.其中激發極化法在金屬礦產勘查中發揮著愈來愈重要的作用，包括平面上激電異常的圈定和斷面上異常體產狀、埋深的推斷［3-5］.針對南木盆地礦化集中地區的地質及地球物理特征，采用激發極化方法，其原理為以巖礦石的電化學性質為物質基礎，通過觀測和研究大地激電效應，從而達到礦產勘查的目的，特別是在尋找盲礦體、隱伏礦體方面效果明顯［6-8］.激發極化方法中一般認為低電阻率、高極化率為礦致激電異常［9-16］.

研究區地處大興安嶺中北段林西-扎蘭屯多金屬成礦帶，通過1∶5萬礦產地質調查工作已發現金屬、鈾礦（化）點多處，其中金屬礦產以銅礦為主，次為銀鉛鋅.筆者通過激電中梯與激電測深工作，探討激發極化法在南木地區銅多金屬礦勘查中尋找盲礦體的應用效果，初步認為研究區具有良好的斑巖銅礦成礦前景.

1 地質特征

1.1 地層與巖體

區內地層主要為三疊系老龍頭組、哈達陶勒蓋組，侏羅系紅旗組、萬寶組、塔木蘭溝組、滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組，白堊系龍江組、梅勒圖組、孤山鎮組（圖1）.其中，侏羅系滿克頭鄂博組（酸性火山巖）、瑪尼吐組（中、酸性火山巖）和白音高老組（酸性火山巖）分布面積較大，構成了一套中性—酸性—中性、中酸性—酸性—中性火山噴發建造，具有多旋回性并大量發育流紋斑巖與花崗斑巖［17］，為研究區成礦有利層位.新生界為新近系呼查山組、泰康組、五叉溝組及第四系.

1.2 斷裂構造

根據斷裂構造的展布方向可劃分為NE—NNE向、NW向、近E-W向、近S-N向4組斷裂系，其中NE—NNE向深大斷裂為主干斷裂，NW向深大斷裂次之（見圖1），斷裂形成于中生代太平洋板塊斜向俯沖作用.近E-W向、近S-N向斷裂反映了多期活動跡象，為晚古生代以來受西伯利亞板塊和華北板塊的匯聚作用而形成.區內深大斷裂控制著區域火山噴發帶、火山盆地的形成及展布.次級斷裂控制著火山機構的產出位置.斷裂構造交匯部位常為研究區活動中心及熱點中心.

圖1 南木盆地地質圖Fig.1 Geological map of Nanmu Basin

1.3 礦化蝕變與地球化學特征

研究區主要發育上侏羅統滿克頭鄂博組的流紋質晶屑熔結凝灰巖、流紋質熔結凝灰巖以及上侏羅統二長花崗巖.沿斷裂發育多條北東向的花崗巖、二長斑巖、正長斑巖和輝綠巖脈體，一般寬度2～3 m，傾向南東，傾角一般在65°～72°.硅化蝕變帶巖石較為破碎，局部可見明顯的重膠結痕跡.蝕變可見明顯的硅化、褐鐵礦化、鉀長石化以及少量的黃鐵礦化、孔雀石化現象（圖2）.結合研究區土壤化學特征分析發現兩處濃集中心（圖3），每處濃集中心均呈團塊狀，整體呈北東向展布，Cu元素最高值為1 330.0×10-6，推測研究區具有良好的多金屬成礦潛力.

圖2 研究區巖石孔雀石化Fig.2 Surface malachite alteration in the study area

圖3 研究區Cu元素地球化學異常圖Fig.3 Geochemical anomaly of Cu in the study area

2 巖礦石物性參數特征及工作方法

2.1 巖礦石物性參數測試

礦體與圍巖具有一定物性差異是地球物理工作得以開展的前提［18-20］.為了解研究區巖（礦）石電性特征，采集了晶屑凝灰巖、安山質凝灰巖、花崗巖、礫巖等物性標本.通過測量標本的極化率ηs、電阻率ρs等參數，綜合所收集的資料，得到了研究區的巖石電性參數（見表1）.其中，石英斑巖（含黃鐵礦化、黃銅礦化）視極化率最高為3.54%，視電阻率為475.87 Ωm.熔結凝灰巖、二長花崗巖、流紋斑巖以及石英斑巖視極化率較低，變化范圍在1.26%～2.13%之間，熔結凝灰巖、石英斑巖的視電阻率小于2 000 Ωm，二長花崗巖與流紋斑巖的視電阻率大于2 000 Ωm.這些顯著的物性差異為研究區開展激電工作提供了良好的條件.

表1 南木地區地層（巖體）電性參數統計表Table 1 Electrical parameters of strata（rock mass）in Nanmu section

2.2 工作方法

本研究采用中梯掃面和對稱四極測深裝置，正反向供電32 s，斷電延時200 ms.所用儀器有：重慶地質儀器廠生產的10 kW大功率測量系統，1臺DJF10-1A型發送機，3臺DJS-8型接收機，1臺10 kW本田發電機，供電電線采用銅線，供電電極采用8根紫銅棒并聯而成，并適量澆灌鹽水以保證電流大于1 A，MN測量電極，電極采用不極化電極.質量檢查結果顯示精度符合設計和規范要求.

3 地球物理異常特征

在研究區大北溝地段開展了激電中梯測量工作，繪制了視極化率及視電阻率1∶1萬平面圖和平面剖面圖.據圖4、5可知：研究區內電性分區明顯，總體形成了東南部高阻低極化和中西部低阻高極化區.其中高阻低極化區視極化率小于4%，視電阻率大于2 000 Ωm，對應地層為晚侏羅世二長花崗巖.低阻高極化區視極化率大于4%，視電阻率小于2 000 Ωm，對應地層為滿克頭鄂博組熔結凝灰巖、流紋斑巖與含金屬石英斑巖巖體.研究區電性特征與物性測試結果基本一致.

3.1 激電中梯異常特征

研究區視極化率ηs范圍0.21%～13.08%，平均值為3.39%，以4.0%為異常下限，共圈定了4處激電異常區域，由西向東、由南向北依次編號為JD1—JD4.據激電平面等值線圖（圖4）及研究區激電平面剖面圖（圖5）可知激電異常特征如下.

圖4 研究區激電平面等值線圖Fig.4 IP plane contour map of the study area

圖5 研究區激電平面剖面圖Fig.5 Plane profile of induced polarization in the study area

JD1激電異常較為明顯（ηs＞6%），位于研究區西南部Ⅰ區塊滿克頭鄂博組，呈北東向條帶狀分布，與東北部異常區域遙相呼應，且該處視電阻率表現為低值（ρs＜800 Ωm），符合低阻高極化礦致激電異常特征［9-16］，附近地表已發現銀礦化點.

JD2激電異常位于Ⅰ區塊中西部滿克頭鄂博組熔結凝灰巖中，呈NNE向帶狀展布，有花崗斑巖、二長斑巖脈出露，可見絹云母化、褐鐵礦化、硅化等低溫蝕變.圍巖中見綠泥石化、綠簾石化、褐鐵礦化和硅化等，具備典型的斑巖銅礦蝕變特征.蝕變帶亦呈NNE向規律分布，推測深部為一隱伏斷裂控制下的斑巖巖體.異常中心ηs最高值為13.08%，ρs范圍400～1 000 Ωm.據平剖圖可見ηs曲線較為平緩，具有深部異常特征.

JD3激電異常位于Ⅰ區塊中北部滿克頭鄂博組熔結凝灰巖中，呈NNE向帶狀展布，有正長斑巖、花崗斑巖巖脈出露，局部見銅礦化.異常中心ηs最高值為6.79%，ρs范圍1 000～1 500 Ωm，屬高極化中低阻異常特征.

JD4激電異常位于Ⅰ區塊中部，巖性同為滿克頭鄂博組熔結凝灰巖，呈NE向帶狀展布，之間被出露的二長花崗巖巖體所分割.礦化蝕變帶明顯，圍繞花崗巖呈半環狀連續分布，異常帶ηs為4%～4.5%，ρs為400～1 500 Ωm.

3.2 激電測深異常特征

為進一步了解異常體頂底板埋深、規模及空間賦存形態，垂直JD2異常中心走向布置了激電測深剖面1條（圖6），視極化率斷面顯示地表下50 m存在低阻高極化異常體，異常體呈“Y”型近似直立狀，傾向西，視極化率最高值達20%，視電阻率小于600 Ωm.在勘探深度達250 m時并未封閉，表明異常體向下有較大延伸.推測有2條NE向區域隱伏斷裂穿過，在斷面圖上顯示為斷裂F1、F2，為花崗巖體、石英斑巖體與滿克頭鄂博組熔結凝灰巖發生蝕變提供了有利的環境，并在一定程度上控制了低阻高極化的分布（圖7）.

圖6 激電測深斷面圖Fig.6 Cross section of IP sounding

圖7 激電測深地質解譯圖Fig.7 Geological interpretation map through IP sounding method

4 結論

（1）研究區大北溝地段銅多金屬礦的形成與燕山期花崗斑巖、石英斑巖巖體侵入具有密切的成因聯系.侵入巖體與圍巖接觸蝕變帶含有金屬硫化物，電性差異明顯，且激電結果顯示存在高極化和低阻異常，表明深部具有一定的成礦前景，是個良好的斑巖型銅礦找礦靶區.

（2）激電測深斷面穿過JD2異常中心，可大致推斷異常體形態、規模以及埋深，解譯隱伏斷裂2條.結合研究區地質及地球化學特征，認為隱伏巖體與熔結凝灰巖發生蝕變形成的蝕變帶是引起低阻高極化的主要原因，斷裂在控制礦液運移的同時也為礦化蝕變提供良好環境.

（3）根據激電測深斷面圖得出地質解譯，結合前人總結的新疆斑巖銅礦的“三位一體”找礦模式［21-22］，南木地區具備斑巖體、孔雀石化和激電異常特征，找礦潛力不容忽視.建議后續對激電異常區域進行高精度磁法及深部鉆探驗證工作.