劉生榮， 張瑾愛， 杜 輝， 郭偉立

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710054；2.中國地質(zhì)調(diào)查局 造山帶地質(zhì)研究中心，西安 710054; 3.陜西省地質(zhì)調(diào)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(chǎn)普查手段，以往單一的物探方法受到地質(zhì)及地球物理條件的限制，使其勘探精度受到影響，根據(jù)不同物探方法對應(yīng)的物理性質(zhì)，有針對性地選取幾種物探方法技術(shù)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(zhì)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(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征及巖體分布規(guī)律，圈定地質(zhì)有利部位，再利用大功率激發(fā)極化法[1-2]的低阻高極化特征，圈定含硫化物的有利區(qū)域，最后優(yōu)選重、磁、電綜合物探異常特征結(jié)合地質(zhì)、化探異常特征，對工作區(qū)定性的綜合評價，指導(dǎo)尋找含硫化物的巖(礦)體，圈定找礦靶區(qū)，為礦產(chǎn)普查工作提供基礎(chǔ)資料和找礦依據(jù)。

激發(fā)激化法[3-5](Induced Polarization Method,激電法)是通過不同巖礦石的激發(fā)極化效應(yīng)尋找地下巖礦體的一種方法，它是尋找金屬礦產(chǎn)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(fā)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(fā)射功率小、信號弱的傳統(tǒng)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(jié)合激電的綜合物探方法組合[8]是一種快速有效的礦產(chǎn)普查方法，可尋找深部隱伏礦體，為找礦提供依據(jù)。

圖1 工作區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖Fig.1 The geological mineral map of the working area

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)在大地構(gòu)造位置上處于準(zhǔn)噶爾板塊與塔里木板塊的對接部位，分屬準(zhǔn)噶爾板塊東南緣活動帶之康古爾塔格泥盆石炭紀(jì)島弧帶和塔里木板塊前緣活動帶之覺羅塔格石炭紀(jì)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(qū)，分為上石炭統(tǒng)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(zhì)巖，凝灰?guī)r、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?guī)r夾砂巖，硅質(zhì)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?guī)r、火山角礫巖、安山巖、英安巖、玄武巖等。地層中侵入大規(guī)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(xiàn)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(qū)；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(qū)。侵入巖的分布，北部為石炭紀(jì)，南部為石炭紀(jì)、二疊紀(jì)。

受準(zhǔn)噶爾板塊和塔里木板塊運動的影響，韌性剪切及斷裂構(gòu)造發(fā)育。在區(qū)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(qū)域性大斷裂的控制。

在成礦區(qū)劃上(圖1)，研究區(qū)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(qū)內(nèi)華力西期侵入(花崗)巖廣為分布。鄰區(qū)已知礦產(chǎn)銅鎳礦床有土屋銅礦(大型)、延?xùn)|銅礦(大型)、維權(quán)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(zhì)構(gòu)造邊界及重磁異常梯級帶相關(guān)。

2 工作方法

在工作區(qū)內(nèi)選擇地表礦化發(fā)育、成礦有利地段，布設(shè)高精度重力及大功率激電掃面工作，工作面積為370 km2。

傳統(tǒng)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(guī)則測網(wǎng)，本次高精度重力測量采用500 m×100 m的規(guī)則測網(wǎng)布設(shè)，測點坐標(biāo)放樣、高程測量全部采用實時動態(tài)差分測量(RTK)方法進行。對野外采集的重力數(shù)據(jù)進行預(yù)處理過程中，由于傳統(tǒng)近區(qū)地改主要靠目估等傳統(tǒng)方法進行大致估計，人為因素較大，無法得出準(zhǔn)確結(jié)果。本次首次采用了由中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心自行研發(fā)的GTCS-1型近區(qū)地改儀進行大面積的近區(qū)地改應(yīng)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(fā)極化法掃面采用激電中梯裝置進行測量，使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WDFZ-20T大功率直流激電測量系統(tǒng)。激電中梯工作裝置參數(shù)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(qū)地表松散、干燥，采用傳統(tǒng)鐵質(zhì)或者鋼質(zhì)棒狀電極垂直打入地表無法良好地對地供電，而傳統(tǒng)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(qū)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(chǎn)效率得到明顯提高，測量精度得到保障。首先分析工區(qū)的地質(zhì)特征，根據(jù)收集的化探資料了解工區(qū)化探元素異常區(qū)的分布情況；采集各類巖(礦)石及地層物性標(biāo)本并測定其物性，其次根據(jù)面積性的重力及航磁異常特征進行巖體及地質(zhì)構(gòu)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(guān)的異常；最后得到優(yōu)選異常組合的方法，再結(jié)合地質(zhì)、化探方法進行進一步定性和定量的綜合評價，圈定優(yōu)選異常組合特征明顯、成礦有利地段，根據(jù)以上方法確定該區(qū)的綜合物探異常特征為重磁異常區(qū)與巖體、接觸帶及斷裂構(gòu)造有關(guān)；接觸帶及斷裂構(gòu)造帶上有利于硫化物發(fā)育而形成低阻高極化異常，最后圈定找礦靶區(qū)，為后期開展專項地質(zhì)測量和異常查證，查明重點地區(qū)區(qū)域地層、巖石、構(gòu)造特征，研究其與物探異常、礦產(chǎn)的關(guān)系，剖析異常成因，研究區(qū)域成礦地質(zhì)背景與成礦地質(zhì)條件，開展成礦預(yù)測提供依據(jù)。

3 物性特征

研究工作標(biāo)本采樣針對研究區(qū)處于戈壁沙漠地區(qū)的特殊環(huán)境，對區(qū)內(nèi)的地層與巖體進行統(tǒng)計后采用了聯(lián)合打樣與測量的方式來采集物性標(biāo)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?guī)r、灰?guī)r，其他類巖性的極化率均小于1%。但本區(qū)地層中廣泛發(fā)育炭質(zhì)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(shù)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(shù)同樣也較高(2%左右)，與斑巖型銅礦密切相關(guān)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(shù)值上，斜長花崗斑巖表現(xiàn)為低阻(176 Ω·m)，而閃長玢巖則表現(xiàn)為中高阻(515 Ω·m)。

表1 巖石極化率參數(shù)統(tǒng)計表Tab.1 Rock polarizability parameter statistical table

表2 地層巖性電阻率、極化率參數(shù)統(tǒng)計表Tab.2 Statistical table of resistivity and polarizability parameters of stratigraphic lithology

本區(qū)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(yán)重的干擾因素：①區(qū)域作用形成的黃鐵礦化發(fā)育；②局部有利地段含有較多的炭質(zhì)地層。從區(qū)域上利用電性參數(shù)測量成果來劃分找礦靶區(qū)和研究異常必須結(jié)合化探信息和其他物探資料以及地質(zhì)信息進行綜合分析。

4 異常分析

利用優(yōu)選物探綜合異常組合的原則，發(fā)現(xiàn)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(zhì)圖Fig.2 The JD-3 and JD-4 abnormal of geological map

根據(jù)新疆東天山地區(qū)地質(zhì)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(guān)元素背景相比，Mo、Ni、Cu、Co、Cr等元素處于相對富集狀態(tài)(濃集系數(shù)K>1.2)，但分布極不均勻，為東天山地區(qū)成礦提供重要的物質(zhì)來源，它們形成了東天山地區(qū)特征元素組合，為東天山地區(qū)成礦提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)和最基本的地球化學(xué)條件，從而奠定了以銅(鉬)、金、鎳為主的多金屬地球化學(xué)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(qū)多與巖體、巖體接觸帶及斷裂帶有關(guān)。該區(qū)域的成礦與接觸帶或斷裂構(gòu)造密切相關(guān)，在接觸帶及斷裂構(gòu)造帶上有利于硫化物發(fā)育，激電中梯極化率參數(shù)能直接指導(dǎo)尋找含硫化物的巖(礦)體。

JD-4號異常區(qū)(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(xiàn)為反映中石炭統(tǒng)梧桐窩子組的重力高異常帶，沿次級斷裂F22發(fā)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(gòu)造有關(guān)，利于硫化物發(fā)育，視極化率在2%～6.6%之間；電阻率異常中間表現(xiàn)為高電阻異常，其東西兩側(cè)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(fā)現(xiàn)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(zhì)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(qū)，構(gòu)造較發(fā)育，并經(jīng)現(xiàn)場踏勘，在異常區(qū)發(fā)現(xiàn)了花崗巖巖株蝕變現(xiàn)象，與其接觸的圍巖為中酸性凝灰?guī)r；JD-4號異常區(qū)物探綜合異常與化探元素異常及地質(zhì)資料套合很好，濃度分帶明顯，JD-4號異常區(qū)是成礦的有利地帶，由此推斷該區(qū)有較好的找礦前景。

5 結(jié)論

在采用綜合物探方法過程中，率先利用大功率激發(fā)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(yù)測能力和綜合填圖水平。

通過開展1:50 000大功率激發(fā)極化法和重力掃面工作，并結(jié)合其他物探資料以及地質(zhì)和化探資料，圈定找礦靶區(qū)一處，表明綜合物探法在工作區(qū)進行與硫化物有關(guān)金屬礦產(chǎn)資源普查，方法技術(shù)上是有效的，為礦產(chǎn)普查工作提供基礎(chǔ)資料和找礦依據(jù)，議后續(xù)對其進行鉆探驗證。