地球物理方法在罗布泊型钾盐矿勘查中的可行性研究

2019-03-04王飞

世界有色金属 2019年22期

王飞

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地球物理探矿队，新疆乌鲁木齐 830011）

1 罗布泊钾盐矿地质特征

罗北超大型钾盐矿床处于罗北凹地第四系沉积地层中，为大型含钾卤水矿床。罗北凹地为新生的断陷盆地连续分布Q1～Q4沉积地层，表层全新统Q4出现钾盐镁矾、光卤石等；上更新统Q3、中更新统Q2，岩性主要为钙芒硝、石膏，夹有杂卤石等矿物，呈互层结构。第四纪初为咸水环境，到中更新世中晚期演化为盐湖环境。钾盐矿床赋存在Q3和Q4层位中，储卤层岩石成分以钙芒硝为主，石膏及石盐为次。

区内构造活动非常强烈，主要表现为断裂构造发育。第四纪以来，塔里木盆地西部抬升，东部地区即罗布泊一带发生沉降，罗布泊成为塔里木盆地河流及古湖水的汇集区，为多种可溶性盐类和钾盐的形成奠定了丰富的物质基础。

2 罗布泊钾盐矿地球物理特征

密度特征：矿床位于第四系Q3和Q4层位中，深部以元古代-古生代地层为基底。第四系Q3和Q4岩石密度介于1.50×103kg/m3～2.60×103kg/m3之间，元古代-古生代地层岩石密度介于2.50×103kg/m3～2.90×103kg/m3之间，钾盐矿石的密度更低，为1.9×103kg/m3～2.0×103kg/m3之间，钾盐矿石或地层与深部基底地层具有0.5×103kg/m3以上的密度差异，利用这种密度差异，开展重力勘探将会取得较好的效果。

电性特征：矿区地层电性差异较大，第四系地层岩石电阻率在20Ω·M～500Ω·M之间，第四系砂砾卵石层电阻率相对较高较高；元古代-古生代地层岩石电阻率一般在700Ω·M～10000Ω·M，随着深度的增大而增大，与上部第四系地层形成鲜明对比。开展勘探深度较大的电法具有较好的地球物理前提。

3 物探工作部署思路

罗布泊钾盐矿石或者赋矿地层与深部基底地层具有明显的密度差异，在重力负异常区及剩余重力异常图上的重力低或以重力低为主的区域，是寻找钾盐矿的有利部位，以此来圈定找矿靶区。

钾盐矿石或者赋矿地层与深部基底地层具有0.5×103kg/m3以上的密度差异，利用重磁正演分析不同基底埋深所能引起的地面重力异常，基底岩石密度取2.50×103kg/m3，钾盐矿石或者赋矿地层密度取1.80×103kg/m3，基底埋深分别取200m、500m、800m、1000m、1500m，正演点距50m，正演结果如下。

表1 不同基底埋深正演重力异常值

给定具有一定密度差异的地质模型，地表将会引起较强的布格重力异常。实际工作中，将采集的高精度地面重力数据，经过反演，可得到第四系与基底的界面起伏形态、识别构造信息等，为找矿提供依据。

CSAMT是电磁法的一种，主要特点是用人工控制的场源做频率测深，对于寻找低阻体赋存部位、划分深部地质构造具有明显的优势。罗布泊钾盐矿地层电性差异较大，开展CSAMT具有较好的地球物理前提。在地面高精度重力测量的基础上，实施可控源音频大地电磁法，验证基底起伏形态，圈定构造位置及展布方向。

4 应用效果

以敦煌盆地为例，说明重力测量和CSAMT测量在圈定构造和划分基底起伏形态中的应用效果。

L-03剩余重力低异常东西向展布，以-5mGal等值线衡量，东西长41km，南北宽5km～11km，为敦煌盆地的反映。在南部的红柳沟凹陷，布设一条南北向长27km的重力、CSAMT综合剖面，目的是大致查明区内地层分布状况，推断断裂构造，划定其倾向及延伸特征等，查明深部岩矿石电性及密度特征，划分基底起伏形态，为后续工程布设提供依据。

134点～196点出现相对重力高，长6.2km，剩余重力极大值为：1.8×10-5m/s2，异常区为第四系覆盖，推断为基底隆起；282号～326号点之间为相对重力高，长3.8km，剩余重力极大值为：1.4×10-5m/s2，异常区为第四系覆盖，据此推断该重力低为基底隆起；300号～380号点之间出现明显重力低，长7.5Km，剩余重力极小值为：-1.6×1010-5m/s2，异常区为第四系覆盖，北侧剩余重力陡然抬升，推断该重力低为基底凹陷，沉积层较厚，北侧可能有隐伏断裂构造。

图1 剩余重力异常及CSAMT测量2D反演电阻率断面图

CSAMT二维反演断面图，地电断面具有垂向分层横向分块的特点，大体可分为3层。从地表向下N-J3线以上电阻率高低相间变化为第一电性层，电阻率20Ω·M～250Ω·M，厚度500m～800m，与下部带状低阻电性层以密集电阻率等值线分隔。推测为第四系和第三系盖层的反映。N-J3线与J3-J2线之间为电阻率较低的第二电性层，埋深600m～1000m，地电断面横向变化不大，推测为侏罗系龙风山群地层等引起。J3-J2线与J1-P线为近水平层状分布的第三电性层，埋深在1000m～1200m左右，地电断面在横向变化不大，纵向电阻率逐渐增大，电阻率变化在40Ω·M～400Ω·M，推测为侏罗系赤金堡群下岩组地层引起。J1-P线以下为第四电性层，埋深在1200m以下，地电断面横向变化不大，纵向电阻率逐渐增大，接触面起伏不定，呈丘陵状构造。推测为二叠系中岩组地层。在360号点附近，在高低阻电性接触带上同时为重力梯级带，剩余重力值为一个明显的下降回升趋势，推测为隐伏的断裂构造。

浅部第一层为第四系和第三系盖层，埋深约500m左右；第二层为侏罗系龙风山群岩层，埋深范围约500m～1000m左右；第三层为侏罗系赤金堡群下岩组岩层，埋深范围约1000m～1200m左右；第四层为二叠系岩层，埋深在1200m以下，为凹陷基底。重力低值凹陷异常与可控源音频大地电磁测深低阻凹陷相吻合，凸起高值异常与可控源音频大地电磁法测深基底高阻体相吻合。