青海布茸西—温泉三站铜多金属矿激电异常及应用效果

郭润平，常钰斌，张康，程斌

（陕西地矿第二综合物探大队有限公司，陕西 西安 710016）

0 引言

青海布茸西—温泉三站评价区位于唐古拉山北坡，地势南高北低，山体多呈北西—南东走向，南部山势陡峻，山高沟密，切割较深，北部整体山势较平缓，湖泊、沼泽星罗棋布，评价区内海拔介于4710～5467 m。从20世纪80年代至2005年间，布茸西—温泉三站评价区内陆续开展了1∶25万区域地质调查和1∶20万区域化探工作。2012—2014年，陕西地矿第二综合大队有限公司在温泉兵站地区完成了2416 km2的1∶5万水系沉积物测量，选择有代表性的异常进行了查证，检查9处异常均为矿化异常，涉及铁、铜、铅锌、金、石膏、重晶石等矿种。2014—2015年陕西地矿第二综合大队有限公司完成了青海格尔木市布茸西—温泉三站铜多金属矿调查评价工作，为中国地调局2018年地质调查项目成果之一。该评价区位于青海省格尔木市西南约530 km，已探明碾廷曲（Hs35甲1）铁铜多金属矿点位于东经91°53′40″，北纬33°29′24″，土壤圈定TFe≥20%的面积达148540 m2，有多条铁矿体，较大矿体长约600 m，宽约 1～200 m（郑向光等，2016a）。

由于自然地理条件较差，工作程度较低，青海唐古拉山地区找矿一直未取得实质性突破性。区内矿产调查主要利用槽探、化探等工作手段进行浅表部勘查，且未进行物探测量及钻探工作手段进行中、浅部勘查，地表以下地质结构不明晰，从而不能有效地探明隐伏矿（化）发育情况及空间形态分布状况。本文选取评价区碾廷曲（Hs35甲1）原Hs16甲1异常为研究对象，通过激发极化法提取地球物理找矿信息，拟对评价区深部矿化情况提供依据。

时间域激发极化法是钨钼铋铅锌铜金银等金属矿产勘查的常用方法，该方法是以岩（矿）石和含水岩土的激发极化性质差异为物性基础，用某种电极装置，人工向地下供入稳定电流，观测和研究地下激发极化电流场，以探测资源和其它目标体的电法勘探方法（陈腊春等，2009；孙仁斌等，2017；张萱颖等，2018；马一行等，2019；张绍东等，2020；张文雨和胡浩，2021）。

作为纯异常体积勘探方法，当勘探体积内没有可极化物质时，难以探测到极化率异常。异常强度与勘探体积内可极化物质的体积含量成非线性正相关关系。矿产勘查中，可以探测发现的极化目标体有含硫化物的多金属矿、石墨矿、贵金属、稀有分散元素和高岭土等矿（化）体和蚀变带，当探测目标体为矿体时属于直接找矿，当探测目标体为控矿地质体时属于间接找矿（杨引串和姚精选，2004；孙亮亮等，2011；张爱玲等，2021）。

评价区内银铅多金属矿产受北西向断裂控制，与中基性火山岩存在有一定成因联系。已发现的银、铅、铜、锌矿（化）体主要处于破碎带内的灰岩角砾中，或单独出现、或几种同时出现，矿体具似层状特点，中低温热液成矿作用明显。初步认为铅银多金属成矿与火山沉积作用有关，具边沉积→边成矿→边破碎→边改造特征，总的属沉积-热液改造型成因（王茜等，2018；侯俊富等，2019；张胜等，2020）。选用激发激化法可以通过视电阻率高阻异常带作为判别构造破碎带的标志，破碎带内极化率异常可以作为矿（化）体和蚀变带的标志。对于多金属矿找矿，通过验证表明，根据激电异常来圈定极化体并预测隐伏矿化体是可靠的。

1 评价区地质、地球化学背景

1.1 评价区以往工作程度

2015年陕西地矿第二综合物探大队有限公司对该评价区异常浓集中心区进行了踏勘追索，开展了4条总长度4.47 km的1∶1万地化综合剖面测量及909.1 m3的探槽。共采集岩石（岩屑）样品120件，化学样品156件，对岩石（岩屑）样品进行了Au、Ag、Hg、As、Sb、TFe、Ba、Ti、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Pb、Co、Ni、Cd等17个元素的光谱定量分析，对岩石（岩屑）样品中Ag≥10000×10-9的样品，进行了银化学分析，对化学样品做了Cu、Pb、Zn、Au的定量测定。

地化综合剖面见有Cu、Sb、Hg、Pb、Ag、Co矿体。铜矿体宽20～120 m，最高含量3.42%，平均1.12%；锑矿体宽120 m，最高含量1.9%，平均 0.96%；银矿体宽120 m，含量82.4～554 g/t，平均236.6 g/t；铅矿体宽约80 m，最高含量0.86%；汞矿仅1点达工业品位，为0.12%；Co矿有1处含量为0.108%。

据探槽揭露，异常区见Cu矿体有13处，宽3～34 m，长362 m，最高含量8.26%，平均2.32%；Pb矿体4处，宽1～4 m，最高含量1.11%，平均0.61%；Zn矿体3处，宽2 m，最高含量0.528%，平均0.52%；Fe矿体2处，宽1.5～2 m，TFe最高含量39.5%，平均38.1%（郑向光等，2016①）。

1.2 评价区地质、化探特征

评价区西北部出露中侏罗统雀莫错组（J2q），东南部分布中侏罗统布曲组（J2b）（图1）。Fe、Cu异常主要处于雀莫错组，Ag、Zn异常在雀莫错组和布曲组均有分布，Ag异常在二者接触面更为突出，异常处于温泉断裂和南北向断裂及北西向断裂的交汇部位。异常区内出露地层均为中侏罗统，呈北西向展布，西南部为雀中侏罗统雀莫错组（J2q），东北部为中侏罗统布曲组（J2b）。

图1 评价区地球化学异常图

评价区异常所见铁矿石主要为菱铁矿，呈他形粒状，菱铁矿含量约40～75%；次为赤铁矿、镜铁矿。矿石内星散分布有方铅矿、褐铁矿、硬锰矿、黄铁矿等矿物，局部褐铁矿交代强烈。

评价区化探异常呈北北西向宽带状，规模大，组分复杂，以Hg、Sb、Ag为主，Hg、Sb、Ag、Au、As、Cu、Cd、Bi等具内、中、外浓度分带，西部有成带的低弱的V-Ti-Cr-Ni-Co组合异常重叠，局部有Bi、Mo、W、Sn异常出现。

初步认为青海布茸西—温泉三站铜多金属矿评价区与小唐古拉铁铅矿相类似，属海相火山岩型，是由海相基性火山岩沉积作用形成的层状矿和火山热液形成的脉状矿所共同组成。评价区具寻找铜银锑多金属矿的良好前景。

2 评价区岩（矿）石物性特征

评价区主要分布有中侏罗统布曲组、中侏罗统雀莫错组灰岩、长石石英砂岩，其电性参数见表1。从电性参数统计结果来看，铁矿石与铜矿石的视极化率最高，而围岩视极化率相对偏低，二者具有明显的电性差异，而氧化型铜矿石视极化率均值为0.37%，和围岩视极化率接近。从视电阻率结果来看，铁矿石较灰岩表现为低阻，铜矿石表现为高阻。从视极化率、视电阻率的电性综合分析可知，灰岩，砂岩呈现高阻低极化特征，铁矿石具有明显的低阻高极化特征。上述成果为评价区开展激电工作提供了充分的地球物理依据，明显的电性特征是追踪矿化体异常的有利条件。

表1 评价区岩（矿）石电性参数统计表

3 激电异常解释

3.1 激电中梯异常特征

依据该区激电异常的幅值、规模、分布及形态特征。同时综合考虑测区各种类型岩（矿）石极化率数量级上的差异性，结合矿区地质情况，将激电异常划分为三类，分别为M1、M2、M3异常带（图2）。

图2 评价区视极化率（ηs）平面图

M1异常带：ηs为2%～2.4%，为条带状分布且幅值稳定，近北东向展布，形态异常规则，结合视电阻率平面图分析表现为高阻高极化特征（图3），结合现有的地质资料推断为含有多金属破碎带引起所致。

图3 评价区视电阻率（ρs）平面图

M2异常带：ηs为2.8%～4.2%，异常规模较大，异常形态规则，呈近北西向分布，视极化率强，最大可达4.2%。该处地表出露有大量褐铁矿化，探槽揭露有Fe，Ag矿化体出露，并且达到工业品位。化探资料显示该处为Cu、Ag异常，与激电异常对应很好。宏观上表现为低阻高极化特征，结合地质资料分析推断为含矿岩体或矿化体引起所致。

M3异常带：ηs为2%～3.6%，异常规模大，整体上为带状分布，南西窄，北东宽阔，呈近北东向分析展布。视极化率较强，最大可达3.6%。该处化探异常显示主要为Ag异常区，分布特征与激电分布特征几乎一样，宏观上表现为低阻高极化特征，结合地质资料该异常与含多金属破碎带紧密相关。

综上所述，本区成矿主要为构造成矿，断层及破碎带发育强烈，M1、M2、M3三个激电异常为矿致异常。值得注意的是结合地质资料M2异常带位于破碎带中，底层倾向北西，据此推测这个异常可能反映该深部有一定规模且向北西倾向东侧伏的隐伏含矿体。

3.2 激电测深

在Hs35甲1号异常视极化率（图2）平面图的M2异常区布设了11个激电测深点。原始资料整理后，根据测深数据绘制了测深曲线图及测深断面图。

3.2.1 单点曲线分析

激电测深CS3号测深点视电阻率和视极化率测深曲线图的曲线特征表明，视电阻率与视极化率曲线表现为低阻高极化特征，属于K型曲线（图4a）。在AB/2为2.4～40 m之间时，随着极距的增大，视极化率值随之增大；当AB/2=40 m时曲线出现拐点，此时曲线上升斜率变大；当AB/2=200 m时，视极化率降为最大4.6%，视电阻率极小值为220 Ω·m，说明此时已经进入矿化体；当AB/2=400 m时曲线再次出现拐点，此时曲线开始下降且斜率变小，说明此时已经进入围岩地层，随着极距继续增大，视极化率、视电阻率曲线趋于平缓。

图4 评价区典型激电测深曲线

由前述分析，推测CS3点矿化体反映的垂向深度为AB/2=40～400 m，。根据以往工作经验，结合本次地面各点高程资料，该区块以实测深度为AB/2的一半，划分矿化体的顶底板埋深，即极化体的顶板埋深为20 m左右，底板埋深为200 m左右(陈张敬，2007；葛为中，2011；郑向光，2016b）。

激电测深CS4号测深点视电阻率和视极化率测深曲线图的曲线特征表明，视电阻率与视极化率曲线表现为低阻高极化特征，属于K型曲线（图4b）。在AB/2为2.4～180 m之间时，随着极距的增大，视极化率值随之增大；当AB/2=30 m时曲线出现拐点，此时曲线上升斜率变大；当AB/2=180 m时，视极化率降为最大4%，视电阻率极小值为150 Ω·m，说明此时已经进入矿化体；当AB/2=230 m时曲线再次出现拐点，此时曲线开始下降且斜率变小，说明此时已经进入围岩地层，随着极距继续增大，视极化率、视电阻率曲线趋于平缓。

由前述分析，推测CS4 点矿化体反映的垂向深度为AB/2=30～230 m。根据以往工作经验，结合本次地面各点高程资料，该区块以实测深度为AB/2的一半，划分矿化体的顶底板埋深，即极化体的顶板埋深为15 m 左右，底板埋深为115 m 左右（地质部物化探局，1982；蒋元安等，2010；蒙凯等，2018）。

激电测深CS9号测深点视电阻率和视极化率测深曲线图的曲线特征表明，视电阻率与视极化率曲线表现为低阻高极化特征，属于G型曲线（图4c），为两层地电断面特性。在AB/2为2.4～1000 m之间时，随着极距的增大，视极化率值随之增大；当AB/2=40 m时曲线出现拐点，此时曲线上升斜率变大；AB/2=240 m时曲线再次出现拐点且曲线斜率变小；当AB/2=1000 m时，视极化率最大2.4%，视电阻率极小值为230 Ω·m，说明此时已经进入矿化体。根据以往工作经验，结合本次地面各点高程资料，该区块以实测深度为AB/2的一半，划分矿化体的顶底板埋深，即极化体的顶板埋深为120 m左右。

3.2.2 综合剖面分析

（1）剖面激电特征

（a）视极化率特征。测深剖面南东部的104～504号点之间有一宽约380 m的低阻高极化体(编号为DHJ-1)，视极化率值最大为4.5%，等值线几乎闭合，其中心点在地面的投影点位于304号点附近（图5c）。测深剖面554～704号点之间存在一宽约168 m的低阻高极化体（编号为DHJ-2），峰值约为3.5%，中心点在地面的投影位于604号点附近（图5c），极化体等值线都完全封闭。从纵向上看断面图可以发现总共分为三层，自地表向地下极化率呈现低、高、中特征。

（b）视电阻率特征。测深剖面西南部的204～454号点之间有一宽约240 m的低阻体，视电阻率变化范围175～300 Ω·m，等值线处于半闭合状态，其中心投影点位于364号点附近（图5d）。464～564号点之间存在一宽约130 m的低阻高极化体，等值线完全封闭，其中心点在地面的投影位于504号点附近（图5d）。604～1104号点之间有一宽约485m的超高阻盖层。

本次激电测深工作使用的是常规对称四极装置进行观测。激电测深的反演原理与高密度电阻率反演原理一样，为了更好的确定激化体的形状、产状及空间位置需要对激电测深数据进行二维反演即定量解释。本文经过对比测试国内外二维电法反演软件，最终选择RES2DINV高密度数据反演软件。该软件采用有限元电阻率强制平滑的最小二乘法反演技术，该软件很好的解决了有限元网格的自动剖分和地形校正问题(韦乙杰和袁忠明，2013；孙仁斌等，2017）。

（2）异常定性定量解释

本次测深剖面是在激电扫面异常与化探异常的基础上布置完成的，测区地表几乎被第四系及残积物覆盖，偶有风化基岩出露，根据工区地质资料及槽探揭露情况推断，测深断面大致分为三层，上层为第四系覆盖层及布曲组的泥晶灰岩、生物粒屑灰岩且其中夹有不均匀的冰冻层，导致地表电阻率突然增大（如上述所说的超高阻体）。中间一层为含有多金属的矿化体，其中含有构造角砾岩，雀莫错组灰岩及泥岩。剖面深部都表现为中、高阻低极化特征结合，推测是由雀莫错组灰岩引起所致。

DHJ-1、DHJ-2极化体异常刚好对应化探异常多金属高值区，结合槽探工程及现有的地质资料推断DHJ-1、DHJ-2两个异常位于含矿破碎带中，倾向北西，结合视电阻率断面图看出表现为低阻高极化特征（图5d）。DHJ-1对应的极化体上顶板埋深约30 m，下顶板埋深约443 m。DHJ-2对应的极化体上顶板埋深约15 m，下顶板埋深约264 m。

图5 评价区物探、化探综合剖面图

4 钻探验证

ZK01位于碾廷曲工作区实测地质剖面16DPBB′线上，根据地质路线、实测剖面、物化探异常及槽探工程结果，设计钻工深度300 m，设计方位角135°，设计倾角79°。于2015年10月开孔，最终终孔深度304.2 m，实测方位角135°，实测倾角80°。

钻孔孔径三种：分别为φ127、φ89、φ75，其中φ127孔深至7.2 m，φ89孔深至170 m，φ75孔深至304.2 m。孔深校正及弯曲测量四次，孔深校正误差均小于0.01 m，孔斜顶角误差小于1°，水文观测14次。岩心总长度278.8 m，平均岩心采取率为92.2%。ZK01的岩心从上到下依次为第四系风成沙、中侏罗统布曲组下段（J2b1）、雀莫错组上段（J2q3）地层。

钻孔整体处于破碎带中，岩心在灰岩及凝灰岩段均出现多层碎裂岩化、碳酸盐化特征，灰岩块体间发育大量岩粉和方解石脉体（较破碎）。

据现场分析测试仪分析结果可知，钻孔内银多金属矿化体共6层，分别为：77.62～86.22 m，Ag含量20 g/t；100.2～100.34 m，Ag含量10～20 g/t；122.5～123.67 m，Ag含 量10 g/t；134～135 m，Ag含量10 g/t；144～153 m，Ag含量10 g/t；164～179 m，Ag含量约10 g/t；263～279 m，Ag含量10～30 g/t。钴矿化体共分为14层：140～140.5 m，Co含量0.014%；156～157 m，Co含量0.059%；163～164 m，Co含量0.04%；170～173 m，Co含量0.027%～0.031%；193～194 m，Co含量0.021%；197～198 m，Co含量0.053%；223～225 m，Co含量0.02%～0.022%；238～245 m，Co 含量0.02%～0.046%；247.5%～250 m，Co含量0.027%～0.04%；255～277 m，Co含量0.065%；285～286 m，Co含量0.023%。Cu含量多数位于0.05%以下，局部大于0.1%，共5层，分别为94.39～107.76 m，113.65～123.67 m，129～146.66 m，167～230 m，250～282 m。

综上所述，结合本次实测剖面、地质路线及前人研究成果认为，此处受到多期构造活动的影响，识别出两组断裂，即北东-南西向和北西-南东两组断裂，根据地质草测显示，地表矿化带受北西向断裂控制，北东向断裂对矿带有破坏作用。矿化在各种岩性层均有分布，其分布与岩性变化并无显著相关性。根据ZK01验证63.34～302.4 m范围内均可见星点状、浸染状、细脉状黄铁矿微粒，显示出多金属的矿化与黄铁矿显现出较为密切的联系，因此，钻孔中局部银、钴、铜的矿化可能与黄铁矿的沉积（或侵入）相关，而黄铁矿分布特征可能与层内凝灰岩的沉积相关，同时矿化体分布可能也受到该区构造活动的影响。因此该线索不失为一个值得注意的找矿指示，需开展进一步的工作对其深部进行勘探，同时也反应了激电方法在快速圈定多金属矿化异常尤其是含有黄铁矿化及靶区优选方面的有效性。

5 结论

（1）通过本次激电扫面工作，反映了碾廷曲（Hs35甲1）异常区在中、浅部的电性分布特征，低阻高极化特征与矿化体具有很好的对应关系，结果表明利用激电方法在该地区可以有效地追踪隐伏铜多金属矿化体。

（2）针对传统对称四极装置激电测深采集的的数据，使用高密度反演软件RES2DINV的最小二乘法可以较好的完成激电测深的二维反演且对于极化体的顶、底界面埋深及产状有更准确的解译。经过钻探验证极化体埋深情况表明，使用该软件的算法进行数据处理是有效的，可以进一步应用到激电测深数据处理当中。

（3）依据激电测深异常特征及化探异常特征，查明极化率高值中心的分布位置，圈定高极化率异常2处，异常编号为DHJ-1、DHJ-2。通过钻孔验证结果表明，钻孔中从63.34～302.4 m范围内均为构造破碎带，见中侏罗统雀莫错组上段灰岩、泥灰岩，断续见到星点状、浸染状和细脉状黄铁矿，局部存在银、铜等金属矿，进一步说明激电异常由黄铁矿引起，与铁、银、铜矿（化）密切相关。可以看出激发极化法对寻找低阻高激化破碎带及含有黄铁矿化的的多金属矿（化）体效果明显，可以达到间接找矿的目的。化探、地质、电法作为十分有效的找矿综合手段，在今后的找矿工作中可以广泛推广和使用。

注 释

①郑向光,雷群英,毛一锋.2016.青海格尔木市布茸西-温泉三站铜多金属矿调查评价成果报告[R].陕西地矿第二综合物探大队有限公司.