综合物探在新疆恰勒什海地区的应用

胡尊平，李延清，薛晓峰，陈实

（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 地质概况

图1 工作区1∶5万地质概况Fig.1 1:50000 generalgeology of study area

工作区位于西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块结合部位，主体位于哈萨克斯坦-准噶尔板块，准噶尔盆地北西缘。出露地层有泥盆系、石炭系、二叠系、古-新近系和第四系（图1）。工作区侵入体大小不一，多呈岩株、岩枝、岩脉状，按岩性分类，以中酸性岩为主，基性-超基性岩较少。变质岩不发育，变质地质体主要为中泥盆统北塔山组、上石炭统恰其海组、下二叠统卡拉岗组等。变质作用类型以区域变质作用为主，次为动力变质作用、接触变质作用，局部有气液变质作用。

2 综合物探工作及成果

2.1 3种物探方法的选用

据本区地质、地球物理特征，进行高精度磁法扫面，利用直流激电中梯和激电测深方法重点验证。高精度磁测具轻便、快捷、高效等优点，适合大区域面积测量，可配合地质工作进行地层界线划分、岩性段区分、构造蚀变带识别、岩体圈定等，还可配合重力、电法资料的分析解释用于间接找矿[1]。直流激电中梯方法是一种快速评价成矿靶区是否存在有利矿化体的有效手段，主要是结合工作区成矿地质背景，圈定对成矿有利异常，观测参数为视电阻率(ρs)和视极化率(ηs)[2]。对可能的含矿构造系统进行激电测深方法，该方法采用对称四级装置，为MN/AB=1/10的等比装置，最大AB距为2 000 m，测量深度400 m。主要目的是探查控矿构造内金属硫化物激电响应，查明目标异常体的空间分布情况。本次电法使用仪器为一套WDFZ-5测量系统，采用5kW发电机经整流为直流电进行供电，可满足工作要求。

2.2 地球物理特征

表1 岩（矿）石磁性参数统计表Table 1 Magnetism parameter statistics table of rocks

表2 岩（矿）石电性参数统计表Table 2 Electrical parameter statistics table of rocks

调查区岩石出露较少，多为第四系覆盖，本次共测得标本612块(表1，表2)，其中，磁性测定采用PMG-2型质子磁力仪，测定方位选用高斯第二位置。结果显示，区内黑云母花岗岩、二长花岗岩和褐铁矿化硅质岩为强磁性矿物，磁化率最高达3 373×4π×10-6·SI（κ），剩余磁化强度最大达4 382×10-3A/m，属强磁性体,若有一定规模,地面会引起强度较大磁异常。其余岩石基本以弱磁性为主。本区主要控矿岩性体为砂岩和变质砂岩，呈弱磁特征，故磁测工作主要以了解区内主要地质体的磁性特征、断裂构造和岩性分界等为目的。

表2显示，区内砂岩和变质砂岩呈低阻、高极化特征，视极化率最大值为22.5%，视电阻率最小值为185～365 Ω·m；细晶花岗岩、褐铁矿化砂岩、黑云母花岗岩等岩石呈中低阻和中等极化特征，视极化率最大值为6%～10%，视电阻率最小值145～910 Ω·m；其余岩石呈中高阻、低极化特征，视极化率最大值一般小于4%，视电阻率最小值464～3 120 Ω·m。由物性资料可知，控矿岩性体与围岩有较大物性差异，对开展物探工作提供了有利物性基础。目标矿体应为一套低磁，磁化率0～100 nT、中低阻，视电阻率变化范围400～1 000 Ω·m、高极化（视极化率一般高于5%）的地质体。

2.3 地面高精度磁测

本次地面高精度磁测工作部署为20°方向,垂直于地质构造走向,以500 m线距,100 m点距布设105条总长1 530 km测线,共计17 011个测点，面积约695 km2[3]。

图2 磁异常等值线平面图Fig.2 Contour line plan of magnetic anomaly

纵观全区磁异常等值线平面图(图2),通过对磁异常分布特征和地质资料综合分析，在工作区圈出5个磁异常靶区,自西向东分别为I、II、III、IV和V异常区，圈定局部磁异常23个，分别为DC1、DC2、……、DC23，推断断裂构造8条，编号为FW1、FW2……FW8。结合磁异常等值线平面图、地质资料和遥感影像图分析,做出以下初步解释：工作区磁异常总体呈NW向带状展布，与工作区区域构造线相同，主体磁力异常特征明显，分别对应工作区中出露面积大的地层单元、侵入岩体或覆盖区。分区界线的划分主要根据正负磁异常分界线结合区域地质图中地层界线大致划分。Ⅰ区位于工作区南西部，属弱磁场特征，磁异常梯度由SW向NE展布，SW侧为负磁异常。该区出露二叠系卡拉岗组，为弱磁性地层，地面勘查中发现有孔雀石化线索，为控矿有利部位；II区位于工作区南西部，属较强正磁场，北侧伴生负磁异常，磁异常平面形态为嵌套式环状，环状异常中心呈平稳异常特征，四周推断有断裂构造。由于此区多为第四系覆盖，只在南部出露少许中粗粒黑云母花岗岩，岩性磁化率最高值达2 078×4π×10-6·SI（κ），推断该区磁异常为后期侵入岩体引起，外侧局部磁力高是中酸性火山岩所致，低背景场为周围无磁性地层的反映；III区位于工作区中南部，异常平面形态为半圆状，向南延出图幅外，未圈闭。属北负南正伴生的磁场特征，异常中心呈平稳异常特征。异常区南部正磁异常多为第四系覆盖，只在北部和南部局部高值异常区出露有中粗粒黑云母花岗岩及二长花岗岩，此两种岩性普遍磁化率值较高，最高达3 373×4π×10-6·SI（κ）。踏勘中未发现有中基性或超基性岩体存在，故推断该区正磁异常为含磁性中酸性花岗岩体引起。异常北部为半圆弧状的负磁异常区，与南部正磁异常呈锯齿状接触，位置与出露的石炭系恰其海组吻合，该区域内出露地层为一套正常沉积岩，属弱无磁性地质体，岩性主要为浅变质粉砂岩、砂岩、细砂岩互层为主。Ⅳ区位于工作区中部，以0～-100nT负磁场为主，属负磁场特征，异常区呈NW向条带状展布。该区大部分覆盖为第四系，难见露头，推测与恰其海组弱无磁性地层有关。V区位于工作区北东角，走向为NW向，向北向东未闭合，属低缓平静的正磁场特征，以正异常为主，结合区域地质特征推断为泥盆纪北塔山组引起。此区发现的矿化线索有铅银矿化、锰矿化、褐铁矿化、孔雀石化、黄铁矿化等，矿化蚀变强烈，主要集中在有基岩出露的DC17号磁异常处，为控矿有利部位。

结合地质资料和磁测成果可看出，磁异常分布特征反映区内主要地质体磁性特征、断裂构造和岩性分界等信息，磁异常形态分布与整个工作区地质构造相吻合，印证了磁法工作的有效性。

2.4 大功率激电中梯

大功率激电中梯工作仪器为重庆奔腾公司生产的WDFZ-5型大功率激电仪，使用装置类型为中间梯度。选择在地表矿化较好及构造断裂带位置进行若干条大功率激电剖面测量，据该矿区岩矿石电性特征，低阻、高极化、弱磁异常是下一步工作重点部位。

I区的DC1异常因控矿地层磁性特征明显，地表矿化较好，发现多处孔雀石化，故布设6条激电剖面，测线方位角15°。剖面结果显示（图3），视极化率ηs背景值约2%，变化范围0.2%～8.6%，平均值3.8%；视电阻率ρs背景值约70 Ω·m，变化范围28～286 Ω·m，平均值73 Ω·m；磁异常△T背景值约0 nT，变化范围-51～92 nT，平均值28.3 nT。整条剖面物探特征明显，对应岩性主要为二叠系卡拉岗组。视极化率最大值8.6%，对应凝灰质砂岩，次为视极化率6.8%对应中厚层砂砾岩。推断激电异常主要由地下低阻、高极化的含硫化物矿体引起。

图3 DC1异常402线综合物探剖面图Fig.3 Complex geophysical prospecting of 402 line,DC1 abnormity

V区DC17异常布设6条激电剖面，测线方位角23.5°。剖面结果显示（图4），视极化率ηs背景值约6%，变化范围1.5%～14.3%，平均值9.2%；视电阻率ρs背景值约150 Ω·m，变化范围33～1 028 Ω·m，平均值312 Ω·m；磁异常△T背景值约0nT，变化范围-15～175 nT，平均值41.8 nT。对应岩性主要为变质砂岩、粉砂岩，从视极化率异常曲线上看，视极化率异常变化明显，由南至北逐渐升高，到第四系时视极化率降低为背景场。激电剖面呈低阻、高极化、低磁特征，物探特征较明显。视极化率值最大14.3%，对应含矿凝灰质粉砂岩，与出露矿化蚀变破碎带位置吻合。地表见含铅银矿化石英脉。视电阻率值变化较明显，出现在岩性分界面处。认为该剖面中低阻、高极化、低磁异常带即为致矿异常，具较好找矿前景。

2.5 大功率激电测深

为了解工作区低阻高极化弱磁异常体在地下空间分布状态，确定埋藏深度,结合地质和激电剖面成果资料，分别在DC1和DC17异常区布设20个和10个激电测深点，点距50 m，测量装置选用对称四极测深装置。

从DC1异常402线测深成果图中看出（图5），自156至196号点之间，深度200 m左右，有一低阻高极化异常体存在，视极化率在4%以上，最大值7%，推断上顶埋深为130 m，视电阻率小于60 Ω·m，推断下底界面达350 m，异常体宽约400 m，地表对应为粉砂岩、砂岩，见孔雀石化，推测为含硫化物矿体引起。216至241号点之间存在一向下延伸较大的低阻高极化地质体，极化率在4%以上，最大值6%，视电阻率小于65 Ω·m，上顶埋深30 m，下底埋深400 m，宽约250 m，向下仍具延伸，地表为岩性体与地层构造接触部位，部分为第四系所覆盖，未见矿化。推断为成矿有利位置。

图4 DC17异常1502线综合物探剖面图Fig.4 Complex geophysical prospecting of 1502 line,DC17 abnormity

图5 DC1异常402线激电测深断面图Fig.5 Electrical sounding of induced polarization cross section of 402 line,DC1 abnormity

从DC17异常的1502线测深成果图中可看出（图6），深度150 m左右，有一低阻高极化异常体，视极化率在8%以上，最大值11%，推断上顶埋深50 m，视电阻率小于500 Ω·m，异常体向下延出测量范围，沿测线方向宽约400 m，结合地质资料和磁异常划分的断裂构造，推测该异常为构造带内矿体引起。20号点处见铅银矿化、孔雀石化，整条剖面地表见有黄铁矿化。

图6 DC17异常1502线激电测深断面图Fig.6 Electrical sounding of induced polarization cross section of 1502 line,DC17 abnormity

图7 DC1异常402线探槽铜矿化Fig.7 Copper mineralization of coastean in 402 line,DC1 abnormity

2.6 工程验证

据地面高精度磁测、大功率激电中梯和激电测深等方法对工作区内矿化系统的综合探测,结合地质资料、遥感影像和实地勘察验证[4]，在402线和1502线布设了多条槽探工程，主要布设在低阻高极化弱磁异常段。402线物探验证结果（图7）,地表揭露后见两条铜矿化蚀变带，宽约150～200 m，长约3.8 km，铜矿化体宽约10～70 cm，主要赋存于下二叠卡拉岗组凝灰质砂岩、砂砾岩中，矿化断续出现，矿化单一，为孔雀石化。孔雀石多呈薄膜状产出，浸染状次之，局部见有辉铜矿，品位0.1%～0.37%。1502线物探验证结果揭露（图8），新发现1条铅银矿（化）体，宽约0.3 m，长约120 m，矿化体产于二叠纪花岗岩外接触带，含矿岩石为石英脉，矿体呈陡倾斜顺层或切层产出，矿体走向约150°，产状近于直立，主要矿化有毒砂、方铅矿，化学样Pb含量0.34%，Ag含量13.3×10-6，Au含量0.08×10-6，As含量191 677×10-6。围岩As含量659×10-6～3 141×10-6。

3 结论

（1）围岩与岩体物性差异是综合物

探方法开展的基础。高极化、中低阻、弱磁（或磁异常梯度带）是本区找矿首选部位，应重点研究，加强地质勘探。

图8 DC17异常1502线探槽铅银矿化Fig.8 Pb-Zn mineralization of coastean in 1502 line,DC17 abnormity

（2）高精度磁测工作在了解区内主要地质体磁性特征、断裂构造、岩性分界及对半隐伏、隐伏岩体范围进行了圈定，具良好的效果。

（3）激电中梯测量对圈定成矿有利地段具良好效果。激电测深方法主要用于了解目标矿体地下空间分布位置、特征及埋藏深度。

（4）高精度磁测和激电中梯及激电测深的勘查方法组合，在寻找隐伏金属硫化物矿床方面具独特优势，其特点是经济、简便、快捷，及测量参数多，可有效降低物探解译的多解性。