综合物探在内蒙古阿拉善左旗呼和沙拉矿区铜多金属矿中的应用

2018-02-01郭国强

山东国土资源 2018年2期

郭国强

(山东省物化探勘查院，山东济南 250013)

0 引言

阿拉善左旗呼和沙拉矿区乌力吉-巴尔布拉格铜矿成矿带发现矿床多处，矿点、矿化点星罗棋布，并具规律性分布，充分显示了该成矿带具备良好的成矿环境。呼和沙拉矿区前期虽进行了一些地质及物化探工作，但由于区内自然环境较差，地质条件复杂，找矿工作一直成效不大，近几年来随着我国经济建设的高速发展，铜及多金属矿资源的需求不断提高,铜矿资源不能满足现有生产力的需要。为使该区地质找矿能有较大的突破，加快地质找矿进度，查明普查区内铜等多金属资源潜力，为后期开发提供科学依据，山东省物化探勘查院通过综合物探法进行了该矿区的研究工作，取得了较好的应用效果*山东省物化探勘查院，内蒙古阿拉善左旗呼和沙拉矿区综合物探找矿成果报告，2014年。。

1 区域地质背景

1.1 地层

呼和沙拉矿区主要出露有古生界上石炭统阿木山组、中生界上白垩统乌兰苏海组及第四纪全新统(图1)。其中，上石炭统阿木山组与铜矿化关系密切，为铜矿(化)体的围岩；另外，蚀变花岗岩与闪长岩的接触带也是成矿的有利位置。其岩性地层简表如表1。

1—第四系；2—白垩纪泥质粉砂岩、含砾砂岩；3—石炭纪大理岩、结晶灰岩；4—二叠纪钾长花岗岩；5—二叠纪花岗闪长岩；6—闪长岩7—激电异常等值线；8—见矿钻孔位置；9—实测断层及编号图1 阿拉善左旗呼和沙拉矿区地质简图

界系统地方性地层名称岩性新生界第四系全新统冲洪积沉积物、风成砂中生界白垩系上白垩统乌兰苏海组砂岩、泥质粉砂岩、砂砾等古生界石炭系上石炭统阿木山组大理岩、结晶灰岩

1.2 构造

研究区内受区域构造影响，地层、岩浆岩、矿化带以EW走向展布为主，内部发育规模1～2km，宽10～20m的SN向断裂，沿断层岩石磨碎呈泥状，具高岭土化、褐铁矿化、硅化蚀变现象，该类断层为该区的导矿构造。其派生的小断裂呈NW300°，NE10°～20°展布。其间岩石钾化、绿帘石化、透闪石化发育，铜矿化多产在该类构造破碎带中，为该区的容矿构造。

矿体赋存在控矿构造(含导矿构造及容矿构造)的引张扩容段，平面上控矿构造走向方位角变化较大的地段，剖面上在舒缓波状倾角变缓或变陡部位；控矿构造断裂分支复合或与侧翼断裂交会处；围岩捕虏体及岩体接触带部位；铜矿体主要产于上石炭统大理岩、结晶灰岩和变质砂岩与中酸性侵入岩体的接触带上，部分产于蚀变花岗岩中。

1.3 岩浆岩

研究区岩浆岩发育，由华力西期花岗闪长岩、黑云母钾长花岗岩、钾化绿帘石化花岗岩组成。另外，见有闪长岩脉、闪长玢岩脉、花岗斑岩脉、石英斑岩脉。

2 矿体地质特征

该次研究的呼和沙拉矿区Ⅰ号矿化集中区面积1.42km2，是整个研究区范围内形态最规整、极化率最高的激电异常，异常面积0.6km2，最高极化率9%。

在检查异常时，经探槽揭露发现一层厚度1～3m的碳质砂质板岩(碳含量10%～30%)，认为异常因此而起，但在揭露激电异常的过程中，在该区西南段发现了一条含铜的蚀变带，经追索确定破碎带长300m，宽3～5m，走向NE，倾向SE，倾角变化在60°～70°。地表样铜品位在0.6%～1.0%之间。

3 地球物理特征

3.1 区域重磁场特征

(1)重力异常：乌力吉地区重力异常大致呈近EW向展布，重力值总体呈北高南低的变化趋势,最高值在-120mGal左右，最低值在-200mGal左右。北部为近EW向展布的舒缓重力高，推测由基底隆起所致(图2B)。其间的重力低轴向在乌力吉北侧为NWW向，南侧转为近SN向，由乌力吉拗褶带所引起。该重力区两侧相对密集的重力梯级带和异常过渡带由断裂所致，局部重力变化往往通过异常等值线的弯曲或畸变予以展示。

(2)航磁异常特征:乌力吉一带航磁异常总体呈近EW向展布，由大面积分布的低缓负磁异常和幅值较大的局部正负磁异常组成(图2A)。根据其特征分为以下几个磁异常区。

东北部和西北部磁异常区由幅值变化较大的正负磁异常相伴的杂乱磁场构成；中东部磁异常区主要由近EW向分布的低缓正磁异常组成，其间有负磁异常的存在。呈EW向分布的正负异常过渡带与横亘于整个工区的断裂相吻合；南部由起伏较大的近EW向正磁异常构成。上述物探资料结合地质资料分析，密集的NW向重力梯级带和近EW向的正负磁异常过渡带均为断裂所致，其交会部位为贵、多金属成矿有利地区。

3.2 电阻率特征

据该地区以往物化探资料统计，该矿化区内各期次的岩浆岩侵入体电阻率最高，其中花岗岩、闪长岩的电阻率最高达2000Ω·m。而夹杂在其中的石炭系阿木山组第一、二岩段地层电阻率较低，多在400～1100Ω·m之间。岩浆岩体侵入阿木山组地层时在接触带形成的矿化蚀变带电阻率值介于上述2种岩石类型之间呈中低电阻率特征，在其接触带形成明显的过渡梯级带。各类强蚀变岩及铜矿石的电阻率居中一般在200～800Ω·m之间；弱矿化、硅化岩石的电阻率多在800～1800Ω·m之间为中高阻反应。

看着秀容川的背影，老砍头心中没有恨，只有喜悦，只有轻松。这么多年来，他一点不快活。身负绝世秘术，成了他的枷锁，如今，枷锁卸去了，他成了凡人。皇上不会找他了，他也不会去杀人了。

1—航磁正异常等值线及注记(2×10nT)；2—航磁负异常等值线及注记(2×10nT)；3—航磁零值线；4—布格重力异常等值线及注记(10-5m/s2)；5—磁力、重力高异常；6—磁力、重力低异常图2 勘查区区域航磁、重力异常平面

3.3 极化率特征

区内前期做过系统的地面激电中梯面积工作和部分激电测深剖面，根据前期物探资料的物性统计结果显示，矿区内围岩及不含矿化的岩石，其η值一般较小，变化范围1.0%～3.3%，大都在3%以下，且变化也较稳定；而含矿化的岩石(黄铁矿、黄铜矿化等)，其η则显著升高，变化范围6.2%～18.3%。蚀变矿化强烈的富矿石则更高，这主要取决于其中金属硫化物发育的程度，矽卡岩型铜矿矿石中往往伴生有黄铁矿，偶见自然金，铜的含量往往与金属硫化物的含量关系密切，各类矿石极化率的高低与其中的金属硫化物含量关系密切。金属硫化物含量大时，极化率高，硫化物含量与矿化程度一般呈正相关关系。这就给在该区圈定硫化物富集带间接找铜多金属矿提供了有力的证据。在一定地质条件下高极化率异常见矿的可能性较大。

4 已知矿床试验研究及找矿标志

4.1 已知铜矿电阻率异常特征

为研究电磁法(TDEM)勘探在该矿区铜多金属矿田找矿中的应用效果[1-2]，选择了该已知成矿带上典型勘探剖面41线进行对比试验，研究其视电阻率断面等值线变化规律与已知断裂带及矿化蚀变带的对应关系。通过对已知铜多金属矿体的对比研究，总结出已知铜多金属矿体上的综合地球物理场的异常特征及变化规律，由已知到未知，应用于该矿区周边及深部盲矿体的勘探研究，以便于对区内物探资料的综合地质分析解释。由区内物性资料统计结果可以看出，含矿断裂蚀变带与围岩具有明显的电性差异，说明区内利用电磁法勘探铜多金属矿具备良好的地球物理前提。

图3为41线试验研究实测断面图。该断面图中构造明显，界面层位清晰，已知F1断层NE倾向，为高角度断层，断层上盘为蚀变花岗岩，下盘为花岗闪长岩，铜矿体产于断层上盘及附近的蚀变花岗岩中。实测资料显示，在1250点附近，发育一条与F1断层近于平行的断层F2，含矿蚀变花岗岩位于2条断层之间，铜矿体受断层控制。在该剖面的西部300～800点之间，浅部有一明显的低阻体，在低阻体的下部为明显的高阻体，其之间为明显的过渡梯级带。根据区内物性参数分析及实地地质调查显示，浅部低阻地质体为大理岩及变质砂岩的残留体，底部高阻地质体为花岗闪长岩体，2种不同岩性的接触带即为矿化蚀变带(矽卡岩带)，该矿化蚀变岩带即为该区铜多金属矿成矿富集带，矿体赋存于高阻与低阻的过渡梯级带上。通过与已知矿的对比分析可以看出，等值线稀疏同步向下弯曲，电阻率幅值低(小于200Ω·m)，低阻范围宽大，对应构造局部膨大、岩石蚀变矿化强烈部位，亦是成矿的有利部位。矿体位于高低阻的接触带上，区内其他各剖面均有此特征。

1—断裂(层)及编号;2—推断岩浆岩与碳酸盐岩接触带;3—见矿钻孔及编号;4—等值线及数值;5—已知矿体图3 TDEM法41线电阻率试验研究断面图

4.2 已知铜矿极化效应异常特征

为研究SIP法勘探在该区周边及深部铜、多金属矿找矿应用效果，选择了该成矿带上典型勘探线41线(方位角90°)进行对比试验研究，下面结合已知勘探剖面SIP各参数异常特征，研究总结已知断裂带矿体及矿化蚀变带与激发极化参数特性之间的对应关系，应用于寻找区内深部隐伏矿化蚀变带及预测铜矿体[3-7]。

图4为41线SIP勘探试验复电阻率、视充电率、视时间常数和频率相关系数参数综合剖面图，断面等值线异常特征反应非常清晰。复电祖率断面图显示东部断层F1和F2之间的矿化蚀变花岗岩为明显的低阻异常区，断层位于高阻与低阻的接触带上，接触界面E倾，高阻体与花岗闪长斑岩相对应，宽大低阻带及低阻梯级带为F1、F2断裂强矿化蚀变带及含铜蚀变花岗岩的综合反映；剖面西部300～800点之间低阻梯级带位岩浆岩与碳酸盐岩(矽卡岩)接触带，等值线呈明显的梯级带异常。从异常特征分析，铜矿体分布于低阻异常宽大、幅值低的400～1400点之间。低阻异常局部宽大、幅值越低反应断裂破碎带及矿化蚀变带与围岩电性差异明显，矿化蚀变越强烈，其成矿条件越有利。

视充电率和视时间常数断面等值线特征显示在以上矿体及矿化蚀变带上均有明显的激发极化效应显示，矿化蚀变越强烈其极化效应越明显。充电率和时间常数幅值越高说明极化效应越强，成矿可能性大，由高充电率和高时间常数分布位置来看铜矿体及矿化蚀变带集中分布于400～1400点之间，其下延深度主要在400m范围之内，在东部F2断层附近相对较深[8]。

1—断裂(层)及编号;2—推断岩浆岩与碳酸盐岩接触带;3—见矿钻孔及编号;4—等值线及数值;5—已知矿体图4 41线SIP法试验研究断面图

4.3 控矿因素及找矿标志

(1)矿床成因及类型。铜多金属矿体均产于中酸性侵入岩体和碳酸盐类岩石的接触带及其附近，一部分热液铜矿产于强蚀变花岗岩裂隙中，矿化发生于火山岩形成之后。含矿热液受岩体内小裂隙控制，呈脉状沉淀成矿并引起蚀变；一部分铜多金属矿体均产于含矿热液交代作用而形成的矽卡岩带中，矿体在成因和空间上都与矽卡岩存在密切关系。碳酸盐多呈残留体状漂浮在花岗闪长岩和花岗岩体上，含矿蚀变带呈弧形沿碳酸盐与中酸性侵入岩体的接触带分布，故推断矿液来源于火山活动[9]。

(2)找矿标志。研究区内受区域构造影响，地层、岩浆岩、矿化带以EW走向展布为主，内部发育规模较大的NNW向断裂，沿断层岩石破碎呈泥状，具高岭土化、褐铁矿化、硅化蚀变现象。该类断层可能为该区的导矿构造。其派生的小断裂呈NW300°，NE10°～20°展布。其间岩石钾化、绿帘石化、透闪石化发育，铜矿化多产在该类构造破碎带中，为该区的容矿构造，亦为该区地质找矿的重要标志。

研究区中西部，碳酸岩呈残留体状漂浮于中酸性侵入岩体之上，在其接触带附近形成了明显的矽卡岩化含矿、矿化带，铜、多金属矿与矽卡岩关系密切。因此，矽卡岩带是地质找矿的主要标志。

4.3.2 地球物理找矿标志

根据已知铜矿体上的地球物理特征，该区利用CSAMT、TDEM和SIP等综合物探法，寻找深部隐伏铜多金属矿的综合地球物理信息标志如下[10-11]：

(1)区内铜多金属矿成矿地质特征表明，铜矿体位于碳酸盐岩、变质砂岩与花岗闪长及石英闪长岩的接触带上，部分产于蚀变花岗岩的裂隙中，矿体受控于断裂、裂隙，断层主断面转折部位和局部膨大部位及不同方向断层的交会部位，是铜多金属矿赋存的有利部位。在视电阻率断面等值线图上显示，等值线呈稀疏宽大、向下同步弯曲、呈低阻“U”字型或低阻“V”字型，高、低阻接触的过渡梯级带特征，为铜多金属矿赋存的有利部位。

(2)复电阻率(ρa)断面等值线图上，低阻带局部变大为断层局部膨大标志，亦为铜多金属矿赋存有利部位的标志。

(3)充电率(ma)高值异常是金属硫化物富集体的标志；高时间常数(τa)，低相关系数(сa)为矿化蚀变带的标志，都为铜多金属矿体赋存有利部位的标志。

4.4 成矿预测原则及解释依据

在对区域成矿地质条件研究的基础上，由已知典型矿床所总结出来的区内铜多金属矿的成矿规律为：矿体赋存在控矿构造的引张扩容段，平面上控矿构造走向方位角变化较大的地段，剖面上在舒缓波状倾角变缓或变陡部位；控矿构造断裂分支复合或与侧翼断裂交会处；铜矿体主要产于上石炭统大理岩、结晶灰岩和变质砂岩与中酸性侵入岩体的接触带上，部分产于蚀变花岗岩中。因此，根据成矿特定环境总结出的成矿规律，是划分铜多金属矿成矿远景区必须遵循的原则。该次研究铜多金属矿远景区预测遵循如下原则：

(1)具备特定成矿地质背景，首先，火山热液型铜多金属矿，其成矿环境、控矿条件、找矿标志明显，有与之相似的地质条件是该区最佳成矿远景区。区内铜多金属矿，矿体多分布于中酸性岩浆岩与碳酸盐及变质砂岩的接触带中，矿体一般距接触面100～200m范围内，由于矿床的形成明显地受岩浆分异冷凝、围岩性质、接触带构造以及交代作用强度的影响，故矿体的产状、形态均比较复杂，矿体的连续性也差。含矿蚀变岩体的位置与古火山构造密切相关。其次，在上述构造环境的中—酸性为主的火山岩组合，岩石类型复杂，并有后期大规模的花岗岩岩浆活动，后期侵入岩岩体形态与成矿关系密切。岩体形态的变化是与围岩的褶皱、层间破碎带、断裂和有关岩层的发育密切相关。有利成矿的部位一是岩体延深部位的凹部及其附近，常是铜矿体的产出部位。该凹部一般都是由岩体、岩株陡倾与相对缓倾的岩体超覆部分联合组成；二是超覆岩体下接触部位是成矿的有利部位；三是在岩体顶部的凹部和凸部是成矿的有利部位[12-15]。

(2)有已知铜矿床(矿点、矿化)分布和特定的成矿有利部位。区内在岩浆热液型及矽卡岩型矿点、矿化点较多，表明有铜矿形成的地质背景和形成的条件。

(3)低电阻或高低阻接触带、高充电率、高时间常数、低或中低值相关系数等各项参数相吻合，地球物理标志指标相关性指示一致，表明引起地球物理场变化的地质体的可靠程度高，是区内成矿信息的综合反映。

5 Ⅰ矿化集中区异常解释及推断

5.1 CSAMT-13线剖面异常特征解释

该剖面长600m，测线方位0°，该剖面的电阻率特征显示：50～150点之间为明显低阻“V”字型异常，呈典型的断层异常特征，该异常即为已知的断层IF1；断层以北150～350点之间与底部相连的高阻凸起异常带，该高阻异常带即为由底部侵入的岩浆岩脉的反映，底部高阻地质体为岩体的反应；350～450点之间为明显的低阻带异常，该异常从其电性特征分析，应为石炭纪碳酸盐岩和变质砂岩的反应；350点附近有一向南陡倾的等值线梯级带异常，该异常为花岗岩与大理岩或变质砂岩的接触带所致，为明显的断层异常特征，推断为断层IF2(图5)。

1—断裂(层)及编号;2—见矿钻孔及编号;3—等值线及数值图5 13线CSAMT法电阻率等值线断面图

5.2 SIP-13线剖面异常特征解释

该剖面是在CSAMT剖面的基础上向南北方向加长布设的，装置采用的是偶极—偶极装置，通过数据处理和视谱参数反演得出3个激电参数，分别为视充电率，视时间常数，频率相关系数，各参数均绘制了相关断面图(图6)。各参数断面特征如下：

由图6中13线视充电率参数断面图可见，该参数断面中显示以500点为中心有南翼长、北翼短的“八”字型激电异常，该异常表现为高值“八”字异常，异常特征反映清晰。断层IF1和IF2之间的岩浆岩侵入体以及该岩体与围岩的接触带均表现为高极化的异常特征。岩浆岩体侵入过程中与围岩发生热液蚀变，侵入过程中形成的次生破碎裂隙为热液活动提供了良好的通道和融矿空间，这些位置往往也是成矿有利位置，推断在250～500点之间有S倾高极化异常地质体，高极化地质体位于IF1断层和IF2断层之间。该极化地质体，经验证已见到了工业品位为1.2%的铜矿体,厚度13.8m,说明该激电异常为矿致异常[16]。

13线SIP勘探视时间常数和频率相关系数综合断面图上显示以500点为中心有一南翼长、北翼短的向深部发育的“八”字型激电异常，该异常在视时间常数断面图中表现为高值“八”字异常，在频率相关系数断面图中反应为低值“八”字异常，异常特征反映清晰，对应性良好。断层IF1和IF2之间的岩浆岩侵入体以及该岩体与围岩的接触带均表现为高时间常数、低频率相关系数特征，与充电率异常一一对应，为成矿有利位置。