新疆彩虹铜矿物化探异常特征及其找矿效果分析

薛巨成，高保明，郭 燕，李 斌

(新疆地矿局物化探大队，新疆昌吉 831100)

0 引言

金属矿产是国民经济发展的重要组成部分，随着中国经济建设的快速发展，对金属矿产是需求日益加大。在21世纪的今天，中国金属矿勘探面临“少”(后备勘查基地不足)、“深”(找矿深度加大)、“难”(找矿效果突破难)的局面，对矿产勘查方法技术提出了更高的要求，传统的单打一勘探模式完全无法应对。因此，合理运用系列化、综合性强的地质—物化探—工程查证有机结合的勘探方法组合，能发挥不同信息的印证补充作用、提高综合研究程度，在一定程度上实现较高精度找矿的目的。

彩虹铜矿位于库米什东背斜东端南翼［1］，属于较典型的金属硫化物矿床。近年来，为适应矿区勘查工作的需要，在该矿区投入了较系统的物化探勘查工作，取得了较好的地质效果。采取的工作程序—方法组合是:在地球化学异常找矿靶区中运用激电方法进一步缩小靶区，同时用瞬变电磁法评价激电异常的深部构造地质特征，扩大找矿效果。

1 地质、地球物理、地球化学特征

1．1 地质概况

矿区区域构造位置位于塔里木北缘活动带南天山晚古生代陆缘盆地—浅海火山构造盆地［2］(图1)。矿区出露地层为下泥盆统阿尔彼什麦布拉克中亚组(D1ab)和上亚组(D1ac)，主要岩性为绢云母(黑云母)石英片岩、大理岩及绢英岩化霏细岩。由于处于库米什背斜的东端南翼，地层构造呈现单斜特征;地层走向近东西，倾向173°～180°，倾角50°～70°。矿区的断裂构造以近东西向为主。矿区内的岩浆岩不发育，仅西部和北部见少量的二云母斜长花岗岩出露，在与地层接触处见其交代形成的含钨矽卡岩，规模较小。

图1 彩虹铜矿区地质简图Fig.1 Generalized geologic map of rainbow copper ore district．绢云母石英片岩、黑云母石英片岩;2．绢云母绿泥石片岩;3．黑云母石片岩;4．蚀变带;5．闪长岩脉;6．铜矿体;7．黑云母石英片岩;8．大理;9．第四系洪冲积层;10．绢英岩化霏细岩;11．石英脉;12．断层。

铜矿化产于片理化蚀变霏细斑岩中，围岩为黑云母绢云母石英片岩和绢云母石英片岩，矿化与绢英岩化、硅化、黄铁矿化等蚀变作用关系密切，矿化蚀变带与矿区构造线有较好的对应关系。

矿区自北向南分布有5条矿化蚀变带，受控于近东西向构造。蚀变带岩性以绢英岩为主，顶底板围岩为绢云母石英片岩，主要围岩蚀变有绢云母化、硅化、碳酸盐化及绿泥石化，蚀变带地表的孔雀石化分布较为广泛。其中Ⅲ号蚀变带为矿床的主要含矿蚀变带，地表出露长700 m，宽20～100 m。该蚀变带地表圈出6条铜矿体，主矿体长度450 m，厚 0．88 ～15．76 m，铜平均品位0．21% ～4．14%，同时伴生铅锌银等，已控制矿体深度可达450 m。

矿石主要由黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿等矿物构成，脉石矿物有石英、方解石、绢白云母、绿泥石等。

矿床属于热水沉积+后期改造型的铜铅锌多金属矿床。

1．2 地球物理特征

对矿区主要岩矿石岩芯标本进行了电性参数测定，具体见表1。

归纳上表物性特征可得到下列规律:以黄铜矿、方铅矿、黄铁矿等为主的铜矿(化)石具有较高极化率(一般＞7%，最高可达11．61%)和低电阻率(最低仅283Ω·m);各种蚀变岩的极化率均偏低，最低仅有2．59%;但蚀变岩类电阻率较高，显然与硅化活动及大理岩化有关;由表1可知，黑云母石英片岩和大理岩电阻率为最高，达3 463．1和3 216．4Ω·m，其余的也在1 000Ω·m以上。

总之，矿化岩石同蚀变围岩之间无论是激发极化特性还是导电性均存在较明显的差异，因此在该区运用激电法开展找矿工作是具备地球物理前提的。

1．3 地球化学特征

通过对地表及ZK002钻孔含矿蚀变带样品Ag、Cu、Zn、Pb、Mo、Au、As、Bi、Sb 等元素的“R”型聚类分析，这9种元素可分为三个不同的组合:Au、Bi、Ag、Pb为一组;Cu和Zn为一组;As、Bb、Mo为一组。这三组元素的组合及相关性反映了成矿过程中元素各组地球化学性质的一致性及化学元素在不同地质体及成矿过程中的分配。其中Au、Bi、Ag、Pb元素的相关系数在0．95以上，反映其成矿过程是在同一物理化学体系下完成的。

2 矿床的地球物理异常特征及找矿效果

2．1 激电异常及其找矿效果

1∶10 000比例尺的激电中梯扫面资料可看出，矿区南北两侧围岩的极化率背景普遍较低，一般在4%以下，北部略高于南部。近东西向展布的异常带分布于矿区的中部，以5%的等值线所圈出的异常区长2 000 m，宽500～600 m，十分醒目。该异常带由17个激电异常组成，包络了测区内的各主要矿化蚀变带。其中以ηs-5异常的强度较大、规模最大、连续性好，与地表圈出定的矿化体对应关系密切。

矿区的电阻率异常的平面特征总体为南低北高，沿东西向变化不大。在中间部位仍可见到一条近东西走向的低阻带，大体能同ηs异常带对应，应该是反映了控矿构造带。

表1 岩矿石物性参数表Table 1 Parameter list of physical properties of rock and ore

对不同矿体的视电阻率特征不尽相同:Ⅳ和Ⅴ号蚀变带上低阻异常不明显，表现为高极化、较高阻特征。对应ηs-5-2异常却具有明显的低阻反映，视电阻率约在300～600Ω·m之间。此种现象反映了不同矿化蚀变带的电性特征，表明区内两条不同走向的蚀变带具有不同的特点。北部蚀变带可能为近地表氧化矿带，具较高电阻率，由于该带地表蚀变矿化现象明显，已成为矿区先期勘探的重点。而对南部高极化、低阻异常的研究认为，激电异常与铜矿化蚀变构造带带有着良好的对应关系，应该指示了一定深度矿化蚀变带的存在，具有重要的找矿指示意义，展现了良好的找矿前景。

激电测深工作也获得了较清晰的激电异常，与一定赋存深度的矿体对应;激电异常部位其电阻率呈相对低阻特征，尤其在偏南部位，随着勘探深度的增加，低阻异常愈明显，形态也更加规则。

综上所述，激电法在该矿区发挥了重要的找矿作用，而高极化率、低电阻率异常反映了矿化蚀变带的赋存特征，也是该矿区地质找矿的重要标志之一。

2．2 瞬变电磁异常及找矿效果

矿区开展了系统的瞬变电磁(TEM)测深工作，编制了不同时间道的电压平面图，以反映不同深度的地电—地质特征。图2中分布给出了第2道和第6道的dBz/dt异常平面图。结合地质勘探成果分析，认为TEM测深第6道反映的深度约为240 m。由图2可见，dBz/dt异常具有较强的规律性:在南缘高电压强异常带北部的7～0线之间，出现局部的TEM异常EM—1，其中心位置在3～1线之间，异常形态规则，EM1异常中心相对于第2道反映的异常中心向南偏移。推断EM1异常为深部矿(化)体的反映，EM1异常部位大体与激电中梯ηs-5-1异常相符。

利用平均场法求取的各道的强度系数，在本区具有很好的应用效果［3］。图3为3勘探线TEM测深反演的断面成果。断面上以720点为界，北部岩石瞬变响应很弱，为不含矿的绢云母石英片岩的反映。位于400～680点之间，形态规则的异常则是含矿(化)体的反映。断面上异常呈“耳”状分布，中心深度约为300 m，南倾，最大延深达600 m。推断的矿化范围超过200 m。钻探验证结果见到了延深较大的铜多金属矿化地质体。

总之，瞬变电磁(TEM)测深成果对电性层的划分、含(控)矿构造的推断、圈定深部矿化范围、进而发现深部的延深较大的铜多金属矿体，发挥了重要的作用。

图2 彩虹铜矿TEM测深2、6道d B/d t异常平面图Fig.2 dB/dt anomaly plane graph of TEM sounding of rainbow copper deposit

瞬变与激电测量方法配合运用对进一步确定目标矿体起到了较好的效果。

图3 彩虹铜矿3号勘探线TEM测深断面图Fig.3 Sectional drawing of TEM sounding of No．3 exploration line about rainbow copper deposit

3 矿区地球化学异常

1∶5万水系沉积物测量成果显示，沿区域构造线方向有富集成群、带的金、铜、钨地球化学异常分布［4］。该矿床位于 Hs—13号综合异常中，异常面积约4．1 km2。异常主要元素为 As、Zn、Cu，并有 Sb、Pb、W、Mo、Cr小范围的异常与这套合，局部出现Au元素单点异常(图4)。Cu元素面积仅1．38 km2，异常极大值为275．6 ×10－6，异常衬值 1．95;As元素异常极大值为258．3 ×10－6，异常衬值为3．61。从异常范围及元素组合来看，远不如矿区中其他异常的“大而全组合”。但从单元素分类判别结果来看，Cu、As元素致矿系数分别为0．93、1．3，判别其为矿致异常并进行了检查评价。

水系沉积物测量的铜异常浓集中心为区域找铜工作提供了靶区。

图4 彩虹铜矿化探异常剖析图Fig.4 Analytical chart of geochemical anomaly of rainbow copper deposit．下泥盆统阿彼什麦布拉克组下段:深灰色黑云母石英片岩、绿泥石石片岩、钙质片岩;2．下泥盆统阿彼什麦布拉克组中段:绢云母石英片、黑云母石英片岩;3．中泥盆统阿拉塔格组:大理岩、生物灰岩和结晶岩;4．中基性岩脉。

4 总结

4．1 方法有效性的总结

1∶5万比例尺的水系沉积物测量铜多金属异常可以有效的圈定找矿靶区，为下步普查找矿工作提供了先导信息。

面积性激电工作可以进一步缩小靶区，圈定矿化富集地段，为工程查证工作提供靶点。条件有利时，运用激电测深拟断面成果可以推断矿化地质体的顶深、粗略几何形态和基本产状等特征，指导钻探验证。

瞬变电磁测深尽管其参数仍是视电阻率，但由于它的大勘探深度、高横向分辨率、受地形影响小诸特点而广泛应用于矿产资源勘探。本次工作中，瞬变较好地发挥了方法特点，在与激电测深互相印证的同时，还充分显示了深部找矿优势，取得了良好的找矿效果。

4．2 物化探方法组合的总结

综合分析上述各方法的找矿效果，矿区物化探方法组合可以归纳为:首先开展1∶5万比例尺的水系沉积物测量圈定靶区，然后在地球化学异常找矿靶区中投入激电方法进一步缩小靶区，同时配合瞬变电磁测深评价激电异常的深部矿化地质特征，扩大找矿效果。

4．3 找矿有利地段预测

对矿区外围及深部找矿前景的评价工作主要是在对前人有关资料分析的基础上，结合野外观察，对矿床的矿体特征、物探异常及地球化学剖面变化特征进行总结，进而提出深部成矿相关信息。根据系统分析研究，认为矿区东部8～14线及20～38线其地质矿化、蚀变信息同激电、瞬变异常叠合度较好，关联性具有较强，具有较好的找矿前景。

高极化率、低电阻率异常是矿化蚀变带的基本地球物理特征，也是该矿区地质找矿的重要标志。

［1］ 刘春涌，刘建兵，邓良，等．新疆铜矿成矿系列的成矿演化模式［J］．新疆地质，2002，30(3):239．

［2］ 苏妤芸，吕新彪，高保明，等．新疆彩虹铜多金属矿床地质特征及成因探讨［J］．矿床地质，2011，30(1):139．

［3］ 李爱民，高保明，路枫，等．新疆托克逊县彩虹铜多金属矿床地质特征［J］．资源环境与工程，2011，25(4):289 －292．

［4］ 司勇，徐忠平，高保明，等．新疆彩华沟铜矿物探异常特征研究［J］．资源环境与工程，2011，25(4):364 －367．