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-宣揚(yáng)地學(xué)成果，傳播勘查技術(shù)方法- 點(diǎn)擊上方“覆蓋區(qū)找礦”，關(guān)注更精彩！ 西北某石英脈型金礦綜合物探特征及定量解釋實(shí)例 馮軍1，蔣文1，張征2 1 甘肅省地質(zhì)調(diào)查院 第一作者：馮軍，西安地質(zhì)學(xué)院物探系畢業(yè)，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事地質(zhì)礦產(chǎn)物探勘查工作。 石英脈型金礦化帶的寬度一般較窄，延伸方向往往斷續(xù)分布，單一方法尋找隱伏礦體難度大。石英脈型金礦是我國(guó)重要的金礦類型，對(duì)其進(jìn)行多方法綜合地球物理探測(cè)技術(shù)研究具有實(shí)際意義。本文作者馮軍等以西北某石英脈型金礦為例，開(kāi)展了重力、磁法、激電掃面和偶極測(cè)深、可控源音頻大地電磁剖面等5種物探工作，結(jié)合地質(zhì)條件進(jìn)行了定性解釋、正反演計(jì)算和定量預(yù)測(cè)研究。結(jié)果表明，重磁異常推斷主斷裂構(gòu)造和控礦巖體，偶極激電測(cè)深推斷巖體的底部位置，CSAM推測(cè)成礦的構(gòu)造蝕變帶和巖體底部形態(tài)，激電推測(cè)高極化地質(zhì)體和接觸蝕變帶，建立了物探異常解釋模型，定量推測(cè)了賦礦地質(zhì)體位置。本文研究成果為尋找石英脈型金礦隱伏礦體提供了合理有效方法組合，可供其它地區(qū)找礦參考；文中介紹的物探異常正反演計(jì)算、定量解釋方法可供野外一線物探人員參考。石英脈型金礦是我國(guó)重要的金礦工業(yè)類型，在西北地區(qū)多有分布。含金地質(zhì)體的產(chǎn)出嚴(yán)格受斷裂體系控制，含金脈體成分簡(jiǎn)單，主要為石英、以黃鐵礦為主的硫化物和自然金等，含金脈體通常為單脈或由一條主脈與若干副脈組成復(fù)脈帶，脈體在走向、傾向上延伸穩(wěn)定，蝕變圍巖及礦圍巖蝕變常見(jiàn)硅化、絹云母化、黃鐵礦化等。利用地球物理方法技術(shù)勘探石英脈型金礦，已在山東、河南、新疆等地有很多應(yīng)用。在實(shí)際工作中，由于地球物理勘查觀測(cè)結(jié)果的多解性，影響資料的正確推斷解釋，因此，如何正確選擇和合理運(yùn)用這些方法，充分發(fā)揮方法技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)，就顯得尤為重要。筆者在西北多年的找礦實(shí)踐過(guò)程中接觸過(guò)大量該類礦床，其特點(diǎn)是：受主斷裂及次級(jí)斷裂構(gòu)造控制，礦體與硫化物帶密切相關(guān)，含礦的熱源（簡(jiǎn)稱為母巖）可能是巖漿巖體、火山巖體等以硅酸鹽巖為主的巖體，在母巖與圍巖進(jìn)行熱交換過(guò)程中，接觸帶及礦（化）體多有硅化、絹英巖化、黃鐵礦化等蝕變。在物探特征上，該類礦床母巖多表現(xiàn)有重、磁異常特征，控礦構(gòu)造表現(xiàn)為低阻帶，含硫礦體及接觸蝕變帶表現(xiàn)為高激電異常特征，礦體及接觸帶多出現(xiàn)在重、磁、激電異常與背景過(guò)渡帶上。本次研究采用綜合物探方法技術(shù)，通過(guò)正反演計(jì)算建立解釋模型，定量推斷解釋賦礦地質(zhì)體，以期在查找石英脈型金礦隱伏礦體的方面取得得合理有效方法組合，為勘探提供依據(jù)。研究區(qū)出露地層較單一（圖1），主要有石炭系中上統(tǒng)太勒古拉組上亞組（C2-3tb）凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)凝灰粉砂巖和東南角的石巖系下統(tǒng)希貝庫(kù)拉斯組（C1x）含礫晶屑巖屑沉凝灰?guī)r與泥質(zhì)粉砂巖。巖漿活動(dòng)不發(fā)育，僅出露有少量石英鈉長(zhǎng)斑巖脈、玄武巖脈、石英脈等酸性脈巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，早期為近EW向的斷裂，屬成礦前斷裂。中期有兩組平推斷層，走向與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致，為成礦期斷裂（容礦構(gòu)造），沿?cái)嗔衙鎺r石發(fā)生蝕變和破碎，出現(xiàn)碎裂巖和糜棱巖，并有含金石英脈充填，形成金礦脈或含金礦化帶。中晚期有兩組斷裂，近EW向，為成礦期后斷裂，多被晚期乳白色無(wú)蝕變、無(wú)礦化石英脈所充填。礦區(qū)以動(dòng)力變質(zhì)作用為主，疊加有熱液變質(zhì)作用。動(dòng)力變質(zhì)作用發(fā)育在斷裂構(gòu)造帶及其旁側(cè)。熱液變質(zhì)作用在構(gòu)造開(kāi)放部位，由于這兩種變質(zhì)作用的疊加及斷裂構(gòu)造的發(fā)育程度，使巖石具強(qiáng)烈的片理化和碎裂巖化。其中常見(jiàn)變質(zhì)礦物有高嶺土化和綠泥石化、硅化等。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)4條金礦帶，均為蝕變破碎帶—石英脈型金礦脈，含金石英脈在蝕變破碎帶中，且蝕變破碎帶一般都比石英脈寬數(shù)10cm~2m。礦體以含金石英脈為主，蝕變破碎帶為次，金品位與石英脈正相關(guān)，蝕變破碎帶一石英脈金礦體長(zhǎng)260-1600m、寬一般0.47-2.1m，蝕變破碎帶最寬處7m，礦體平均金品位(3.45-17.5)x10-6g/t。該金礦區(qū)地表及垂深100-200m的石英脈礦體大多已開(kāi)采完，下一步的開(kāi)采具有盲目性。在此之前，未進(jìn)行過(guò)物探工作。本次試圖通過(guò)開(kāi)展重力、磁法、激發(fā)極化法面積測(cè)量、偶極測(cè)深和可控源音頻大地電磁(CSAMT)剖面測(cè)量等綜合物探工作，為下一步驗(yàn)證提供靶區(qū)位置和布置鉆探數(shù)據(jù)。區(qū)內(nèi)砂巖、粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖等具中等密度，花崗巖、花崗斑巖、超基性巖密度較低。超基性巖在本區(qū)磁性最強(qiáng)，其感磁為(1600-3200)x10-64πSI，剩磁為(1300~2800)x10-64πSI。除凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖有弱磁到中等磁性外，其余巖石基本無(wú)磁性。區(qū)內(nèi)第四系和斷裂破碎帶的電阻率較低，平均為182Ω·ｍ；玄武巖電阻率中等，約270Ω·ｍ；砂巖、含金石英脈具有明顯的高阻特征。砂巖、凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖和玄武巖的極化率值低且穩(wěn)定，平均值約為2.5％；含金蝕變破碎帶極化率較高，為5.56％，含金石英脈具有最高的極化率，可達(dá)10.21％。故利用低阻異?？扇Χ〝嗔哑扑閹?/span>，高極化率可圈定含金蝕變破碎帶。從圖2a可看出，剩余重力異常呈寬緩的帶狀展布，走向近NE，其值自SE向NW逐漸降低，反映了從高密度火山碎屑巖向低密度火山沉積巖過(guò)渡的特征。從圖2b可看出，航磁異常(△T)也呈帶狀展布，走向近NE。磁場(chǎng)值自西向東、由南到北逐漸遞增，反映了火山巖頂面抬升的現(xiàn)象。從圖2c可看出，電阻率明顯呈高低相間的帶狀分布，走向與航磁異常相同，出現(xiàn)“四高夾三低”的特征，反映了工作區(qū)構(gòu)造及地層接觸帶的分布特征。從圖2d可看出，極化率與電阻率基本對(duì)應(yīng)，亦呈帶狀分布，呈現(xiàn)出3個(gè)高極化帶。自SE向NW，第1個(gè)高極化帶與東南部的低阻帶基本吻合；第2個(gè)高極化帶與測(cè)區(qū)中部的高阻帶錯(cuò)峰對(duì)應(yīng)，大致疊合；第3個(gè)高極化帶與研究區(qū)中部最寬的低阻帶對(duì)應(yīng)。已知礦體分別分布在低阻高極化帶和與高低阻過(guò)渡帶對(duì)應(yīng)的高極化帶上，反映了工作區(qū)不同類型控礦構(gòu)造蝕變帶的分布特征。由于礦區(qū)東段已開(kāi)采完畢，本次重點(diǎn)研究工作選在礦區(qū)第二個(gè)高極化帶的西段1000號(hào)剖面，布設(shè)重力、磁法、激發(fā)極化法、偶極測(cè)深和可控源音頻大地電磁（CSAMT）測(cè)量，采用1：2000比例尺，異常區(qū)加密。如圖3a所示，重、磁場(chǎng)均在640-780點(diǎn)間出現(xiàn)高值異常。其中，剩余重力異常較寬緩、形態(tài)規(guī)整；磁異常形態(tài)較陡，并伴隨高頻磁異常特征；兩者總體上能夠?qū)?yīng)。在平面異常圖（圖2）上，均處在重、磁異常過(guò)渡帶和低阻高極化異常帶上，反映了斷裂構(gòu)造的特征。
根據(jù)重磁異常特征，可以推斷在剖面中部存在一個(gè)高密度、高磁性的I號(hào)地質(zhì)體（圖3b）。結(jié)合本區(qū)地質(zhì)和已知礦體分布情況認(rèn)為，I號(hào)地質(zhì)體是受主斷裂構(gòu)造控制的以硅酸鹽巖為主的巖體，是金礦床的成礦母巖。從圖3c可以看出，整條剖面的視極化率較高，在580-820點(diǎn)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，分別位于I號(hào)地質(zhì)體的兩側(cè)。根據(jù)異常形態(tài)可以推斷存在Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)兩個(gè)高極化地質(zhì)體。本區(qū)控礦構(gòu)造表現(xiàn)為低阻特征，接觸蝕變帶表現(xiàn)為高極化特征，礦體及接觸蝕變帶出現(xiàn)在重、磁、激電異常及過(guò)渡帶附近，以上物探特征與已知礦體特征相似，表明Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)體亦為本區(qū)礦床的賦礦地質(zhì)體。頻率域偶極激電測(cè)深斷面（圖3d~f）上，視電阻率低阻在540-860點(diǎn)呈“U型”分布，視極化率（＞6％）呈不對(duì)稱“八字型”分布。這與傾斜板狀體理論異常特征高度一致。“U型”和“八字型”的下部，分別呈現(xiàn)出高梯度的波浪狀高、低電阻率和高、低極化率曲線束，反映了第一層的下界深度，即第一層的底界線，也是傾斜板狀體的底部界限位置。若把I號(hào)、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)合成一體，成為巨厚傾斜板狀體（深度坐標(biāo)為收發(fā)距的對(duì)數(shù)），其曲線束反映的巨厚傾斜板狀體的底部位置在250mo如圖4a所示，CSAMT測(cè)深斷面整體上表現(xiàn)為3層H型地電結(jié)構(gòu)。第1層高程1100~850m，電阻率0~500Ω·ｍ，為電性不均勻?qū)?/span>；第2層高程850~650m，電阻率0~150Ω·ｍ，為均勻低阻層；第3層高程450~750m，電阻率150~900Ω·ｍ，為高阻層。根據(jù)CSAMT相關(guān)理論，在垂向電性分界面附近會(huì)形成顯著的電阻率梯度帶。當(dāng)存在多個(gè)電性分界面時(shí)，會(huì)將形成高阻“牛眼狀異常”作為判斷接觸帶的標(biāo)志。如圖4所示，淺部賦存有3個(gè)不規(guī)則同心狀等值線束，其中，左起第2與第3個(gè)高阻異常之間的低阻區(qū)對(duì)應(yīng)高重、高磁和高極化率異常，這也反映出該區(qū)間是本區(qū)成礦的重要構(gòu)造蝕變帶。I號(hào)地質(zhì)體附近第一的層底面約為250m，與偶極測(cè)深結(jié)果一致。圖4 CSAMT測(cè)深斷面及綜合物探定量解釋成果影響地球物理觀測(cè)幅值及形態(tài)的參數(shù)有3類：一是裝置參數(shù)，包括了發(fā)射和接收參數(shù)，這些參數(shù)在實(shí)際工作中已確定；二是物性參數(shù)，指異常體與圍巖物性參數(shù)，它決定剖面上的曲線幅值；三是異常體空間分布參數(shù)，它決定剖面上的曲線形態(tài)，這也是我們?cè)谡业V預(yù)測(cè)中需要的信息。由于多數(shù)情況下，受覆蓋層的限制，物性參數(shù)難以取樣實(shí)測(cè)。為了更好地推斷3個(gè)地質(zhì)體的空間參數(shù)，采用了一種根據(jù)異常特征自動(dòng)獲取物性參數(shù)的方法，使得正演曲線與實(shí)測(cè)曲線基本達(dá)到吻合。在重磁剖面正演計(jì)算時(shí)，取其曲線上最大值為異常體物性值，最小值為圍巖物性值。Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)體屬低阻高極化體，取其視電阻曲線的最小值為異常體電阻率，最大值為圍巖的電阻率，取其視極化曲線的最小值為圍巖極化率，最大值為異常體的極化率。其結(jié)果見(jiàn)表1。采用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）的MAGS4.0軟件對(duì)I號(hào)體進(jìn)行了重、磁正演。即利用截面為多邊形的二度半解析式，計(jì)算出重、磁異常曲線，當(dāng)實(shí)測(cè)曲線與理論計(jì)算曲線基本吻合時(shí)，給定的空間參數(shù)就為預(yù)測(cè)的模型空間參數(shù)。
對(duì)Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)體進(jìn)行了激電中梯正演計(jì)算擬合。激電中梯正演擬合計(jì)算的程序是基于MATLAB平臺(tái)編制的，利用有限延伸傾斜橢球體的解析式，通過(guò)多次迭代正演，使正演曲線與實(shí)測(cè)曲線基本吻合，實(shí)現(xiàn)反演的目的。擬合過(guò)程中分段對(duì)每個(gè)極化率異常進(jìn)行處理，對(duì)于疊加的極化率異常，手動(dòng)分離每一異常，即外擴(kuò)、補(bǔ)充測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“分段、分異常體對(duì)比擬合，多次改變模形體形態(tài)、頂部埋深、“四參數(shù)”（即圍巖電阻率和極化率，異常體的電阻率和極化率），達(dá)到理論與實(shí)測(cè)曲線吻合。理論計(jì)算結(jié)果為剩余極化率異常，把剩余極化率異常減去剩余極化率異常平均值，得到“歸一化的剩余極化率異常”，再用實(shí)測(cè)極化率平均值加“歸一化極化率異常”，就得到正演極化率曲線。經(jīng)過(guò)多次這樣的“正演”，使實(shí)測(cè)與理論曲線的擬合誤差小于5％，即認(rèn)為達(dá)到了反演的目的。電阻率擬合與上述方法一致。通過(guò)歸一化計(jì)算的視極化率與實(shí)測(cè)曲線吻合時(shí)，其空間參數(shù)就為預(yù)測(cè)的模型空間參數(shù)。從CSAMT的兩不規(guī)則等值線獲得I號(hào)體的寬度，根據(jù)不規(guī)則等值線的位置，來(lái)確定I號(hào)體的上頂、下底埋深。利用兩個(gè)不規(guī)則等值線的主軸線，確定I號(hào)體邊界傾角。利用重磁異常中心確定I號(hào)體中心。從激電中梯剖面上的視極化率曲線最大值確定了I號(hào)體兩側(cè)極化體（Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)體）中心位置。剖面兩最高視極化率曲線的兩側(cè)最小值點(diǎn)，確定極化體的寬度，其傾角和上頂、下底的埋深與I號(hào)體相同。由于線距為200m，所以異常體半走向長(zhǎng)確定為400m。即異常體在走向上至少外延兩條線是連續(xù)的。以I號(hào)體的底界線為深度的判斷標(biāo)準(zhǔn)，以偶極測(cè)深的視極化率底界線深度為標(biāo)準(zhǔn)，建立第一層底界面起伏情況。通過(guò)定量解釋建立了三個(gè)模型，其空間特征參數(shù)見(jiàn)表2。對(duì)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、成礦特征和綜合物探異常特征分析，推斷Ⅱ、Ⅲ號(hào)模型體為高極化的蝕變破碎帶一石英脈型金礦脈，預(yù)測(cè)I模型體為高磁性、低極化低阻侵入硅酸鹽巖為主的構(gòu)造帶。根據(jù)定量解釋模型設(shè)計(jì)了2個(gè)鉆孔，為礦區(qū)下一步找礦工作部署提供依據(jù)。表2 1000線推斷I、Ⅱ號(hào)、Ⅲ號(hào)體模型空間特征本次綜合物探工作采用了5種方法，其中面積工作采用常規(guī)的重、磁、激電法3種方法，剖面工作采用了CSAMT和偶極測(cè)深2種方法。各方法互相銜接，互相驗(yàn)證，在綜合物探解釋和定量預(yù)測(cè)工作中均有重要的作用，結(jié)合地質(zhì)成礦條件、物探異常特征和正反演計(jì)算模型，重磁異常推斷了主斷裂構(gòu)造和控礦巖體；偶極激電測(cè)深推斷了巖體的底部位置；CSAM推測(cè)了成礦的構(gòu)造蝕變帶，驗(yàn)證了巖體的底部位置；激電推測(cè)了高極化地質(zhì)體和接觸蝕變帶。通過(guò)建立的解釋模型，定量推測(cè)了本區(qū)的賦礦地質(zhì)體。本次研究采用綜合物探方法技術(shù)，通過(guò)正反演計(jì)算建立解釋模型，定量推斷解釋賦礦地質(zhì)體，在查找石英脈型金礦隱伏礦體的方面取得合理有效方法組合，為勘探提供依據(jù)。原文來(lái)源：馮軍，蔣文，張征. 西北某石英脈型金礦綜合物探特征及定量解釋實(shí)例[J].物探與化探，2022，46(3)：661-667.http：//doi.org/10.11720/wtyht.2022.0079 導(dǎo)讀評(píng)論和排版整理等：《覆蓋區(qū)找礦》公眾號(hào).
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