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-宣揚地學成果，傳播勘查技術(shù)方法- 點擊上方“覆蓋區(qū)找礦”，關注更精彩！ 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)學院物探系畢業(yè)，高級工程師，長期從事地質(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重要的金礦類型，對其進行多方法綜合地球物理探測技術(shù)研究具有實際意義。本文作者馮軍等以西北某石英脈型金礦為例，開展了重力、磁法、激電掃面和偶極測深、可控源音頻大地電磁剖面等5種物探工作，結(jié)合地質(zhì)條件進行了定性解釋、正反演計算和定量預測研究。結(jié)果表明，重磁異常推斷主斷裂構(gòu)造和控礦巖體，偶極激電測深推斷巖體的底部位置，CSAM推測成礦的構(gòu)造蝕變帶和巖體底部形態(tài)，激電推測高極化地質(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)出嚴格受斷裂體系控制，含金脈體成分簡單，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、新疆等地有很多應用。在實際工作中，由于地球物理勘查觀測結(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用這些方法，充分發(fā)揮方法技術(shù)各自的優(yōu)勢，就顯得尤為重要。筆者在西北多年的找礦實踐過程中接觸過大量該類礦床，其特點是：受主斷裂及次級斷裂構(gòu)造控制，礦體與硫化物帶密切相關，含礦的熱源（簡稱為母巖）可能是巖漿巖體、火山巖體等以硅酸鹽巖為主的巖體，在母巖與圍巖進行熱交換過程中，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、激電異常與背景過渡帶上。本次研究采用綜合物探方法技術(shù)，通過正反演計算建立解釋模型，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。巖漿活動不發(fā)育，僅出露有少量石英鈉長斑巖脈、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），沿斷裂面巖石發(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，多被晚期乳白色無蝕變、無礦化石英脈所充填。礦區(qū)以動力變質(zhì)作用為主，疊加有熱液變質(zhì)作用。動力變質(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，使巖石具強烈的片理化和碎裂巖化。其中常見變質(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，蝕變破碎帶一石英脈金礦體長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采完，下一步的開采具有盲目性。在此之前，未進行過物探工作。本次試圖通過開展重力、磁法、激發(fā)極化法面積測量、偶極測深和可控源音頻大地電磁(CSAMT)剖面測量等綜合物探工作，為下一步驗證提供靶區(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，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應，亦呈帶狀分布，呈現(xiàn)出3個高極化帶。自SE向NW，第1個高極化帶與東南部的低阻帶基本吻合；第2個高極化帶與測區(qū)中部的高阻帶錯峰對應，大致疊合；第3個高極化帶與研究區(qū)中部最寬的低阻帶對應。已知礦體分別分布在低阻高極化帶和與高低阻過渡帶對應的高極化帶上，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)東段已開采完畢，本次重點研究工作選在礦區(qū)第二個高極化帶的西段1000號剖面，布設重力、磁法、激發(fā)極化法、偶極測深和可控源音頻大地電磁（CSAMT）測量，采用1：2000比例尺，異常區(qū)加密。如圖3a所示，重、磁場均在640-780點間出現(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)?。在平面異常圖（圖2）上，均處在重、磁異常過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高密度、高磁性的I號地質(zhì)體（圖3b）。結(jié)合本區(qū)地質(zhì)和已知礦體分布情況認為，I號地質(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點出現(xiàn)兩個峰值，分別位于I號地質(zhì)體的兩側(cè)。根據(jù)異常形態(tài)可以推斷存在Ⅱ號和Ⅲ號兩個高極化地質(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、激電異常及過渡帶附近，以上物探特征與已知礦體特征相似，表明Ⅱ號和Ⅲ號體亦為本區(qū)礦床的賦礦地質(zhì)體。頻率域偶極激電測深斷面（圖3d~f）上，視電阻率低阻在540-860點呈“U型”分布，視極化率（＞6％）呈不對稱“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、Ⅱ號、Ⅲ號合成一體，成為巨厚傾斜板狀體（深度坐標為收發(fā)距的對數(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相關理論，在垂向電性分界面附近會形成顯著的電阻率梯度帶。當存在多個電性分界面時，會將形成高阻“牛眼狀異常”作為判斷接觸帶的標志。如圖4所示，淺部賦存有3個不規(guī)則同心狀等值線束，其中，左起第2與第3個高阻異常之間的低阻區(qū)對應高重、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號地質(zhì)體附近第一的層底面約為250m，與偶極測深結(jié)果一致。影響地球物理觀測幅值及形態(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)，這也是我們在找礦預測中需要的信息。由于多數(shù)情況下，受覆蓋層的限制，物性參數(shù)難以取樣實測。為了更好地推斷3個地質(zhì)體的空間參數(shù)，采用了一種根據(jù)異常特征自動獲取物性參數(shù)的方法，使得正演曲線與實測曲線基本達到吻合。在重磁剖面正演計算時，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、Ⅲ號體屬低阻高極化體，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)果見表1。采用中國地質(zhì)大學（武漢）的MAGS4.0軟件對I號體進行了重、磁正演。即利用截面為多邊形的二度半解析式，計算出重、磁異常曲線，當實測曲線與理論計算曲線基本吻合時，給定的空間參數(shù)就為預測的模型空間參數(shù)。
對Ⅱ號、Ⅲ號體進行了激電中梯正演計算擬合。激電中梯正演擬合計算的程序是基于MATLAB平臺編制的，利用有限延伸傾斜橢球體的解析式，通過多次迭代正演，使正演曲線與實測曲線基本吻合，實現(xiàn)反演的目的。擬合過程中分段對每個極化率異常進行處理，對于疊加的極化率異常，手動分離每一異常，即外擴、補充測點，實現(xiàn)“分段、分異常體對比擬合，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），達到理論與實測曲線吻合。理論計算結(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”，再用實測極化率平均值加“歸一化極化率異常”，就得到正演極化率曲線。經(jīng)過多次這樣的“正演”，使實測與理論曲線的擬合誤差小于5％，即認為達到了反演的目的。電阻率擬合與上述方法一致。通過歸一化計算的視極化率與實測曲線吻合時，其空間參數(shù)就為預測的模型空間參數(shù)。從CSAMT的兩不規(guī)則等值線獲得I號體的寬度，根據(jù)不規(guī)則等值線的位置，來確定I號體的上頂、下底埋深。利用兩個不規(guī)則等值線的主軸線，確定I號體邊界傾角。利用重磁異常中心確定I號體中心。從激電中梯剖面上的視極化率曲線最大值確定了I號體兩側(cè)極化體（Ⅱ號、Ⅲ號體）中心位置。剖面兩最高視極化率曲線的兩側(cè)最小值點，確定極化體的寬度，其傾角和上頂、下底的埋深與I號體相同。由于線距為200m，所以異常體半走向長確定為400m。即異常體在走向上至少外延兩條線是連續(xù)的。以I號體的底界線為深度的判斷標準，以偶極測深的視極化率底界線深度為標準，建立第一層底界面起伏情況。通過定量解釋建立了三個模型，其空間特征參數(shù)見表2。對礦區(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號模型體為高極化的蝕變破碎帶一石英脈型金礦脈，預測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)定量解釋模型設計了2個鉆孔，為礦區(qū)下一步找礦工作部署提供依據(jù)。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和偶極測深2種方法。各方法互相銜接，互相驗證，在綜合物探解釋和定量預測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；偶極激電測深推斷了巖體的底部位置；CSAM推測了成礦的構(gòu)造蝕變帶，驗證了巖體的底部位置；激電推測了高極化地質(zhì)體和接觸蝕變帶。通過建立的解釋模型，定量推測了本區(qū)的賦礦地質(zhì)體。本次研究采用綜合物探方法技術(shù)，通過正反演計算建立解釋模型，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例[J].物探與化探，2022，46(3)：661-667.http：//doi.org/10.11720/wtyht.2022.0079 導讀評論和排版整理等：《覆蓋區(qū)找礦》公眾號.
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