物化探综合找矿方法在辽宁宽甸硼矿勘查中的应用

王 猛，张 旭，武奕立，薛明立，周梓豪

(1．中化地质矿山总局地质研究院，北京 100101； 2.安新县赵北口学校，雄安新区 071000)

0 引言

随着经济的持续快速发展，国内对硼矿资源的需求量逐年增大，硼矿资源消耗加剧，资源形势日益严峻[1-2]。目前硼矿勘查工作已向隐伏矿、深部矿转移，开展隐伏—半隐伏找矿方法的研究工作迫在眉睫。

在区域硼矿资源预测中，物化探方法对硼矿的找矿与资源评价具有一定的效果[3-5]。由于硼酸盐矿床中均有硼镁铁矿矿石分布，因此高精度磁法测量是有效的方法。周荣文等[3-4]在对湖南、浙江等地的矽卡岩型硼找矿工作中，总结出高精度磁法测量能提供丰富的找矿信息。刘敬党等[6-9]经过研究，总结出富镁大理岩的CaO/MgO比值可作为找矿标志，周永恒[10]指出B-Mg组合异常及B-Mg-Fe组合异常作为找寻硼矿的元素组合标志。辽宁省核工业地质局二四一大队在辽宁宽甸红石地区开展普查工作，总结了物化探找矿模式。随着硼矿勘查深度的增大，采用物化探多种方法组合，寻找有效的勘查技术方法成为硼矿勘查的趋势。

本文以辽宁宽甸地区沉积型硼镁矿为对象，以隐伏—半隐伏硼矿找矿预测为目的，在辽宁宽甸大西岔一带硼矿成矿远景区开展物化探勘查工作，采用大比例尺激电中梯测量、土壤剖面测量以及可控源音频大地电磁测深等技术方法，圈定了1条硼矿(化)蚀变带，经过钻探验证，找矿效果较好。结合地质情况，建立了本区沉积型硼矿资源勘查有效的地-物-化找矿模式：通过大功率激电中梯测量可大致圈定赋矿地层及控矿构造，土壤剖面测量对赋矿层进行准确定位，可控源音频大地电磁测深确定矿(化)体深部情况，最终实施钻探工程验证。

1 工作区地质概况

工作区自下而上出露地层主要为古元古界辽河群里尔峪组(Pt1lr)和高家峪组(Pt1g)，区内地层分布不稳定，受后期构造作用及混合岩化作用强烈，各组岩石多以残留体形式出露(图1)。

图1 大西岔一带地质简图

2 地球物理特征

工作区内出露岩性主要为里尔峪组斜长角闪变粒岩及蛇纹石化大理岩，该区硼矿(化)体主要赋存于蛇纹石化大理岩层位中。

通过测定工作区的岩、矿石电性参数(表1)可知，围岩与硼矿石之间存在一定的电性差异，控矿层位蛇纹石化大理岩主要表现为相对低阻中极化特征，电阻率多为837 Ω·m，极化率约为1.6%；围岩变粒岩显示高阻高极化异常特征，电阻率总体大于5000 Ω·m，极化率变化范围在2.11%～3.72%之间。该区典型矿区硼矿石呈低阻低极化特征，电阻率总体大于600 Ω·m，极化率约为0.91%。控矿地层、硼矿(化)石与围岩之间存在明显的电性差异，为开展激电中梯测量及可控源音频大地电磁测深工作进行间接找矿提供了地球物理前提，为成果解译的科学性提供了依据。

表1 大西岔一带岩(矿)石电性统计

3 工作方法概述

本次研究工作采取的物化探方法主要有大功率激电测量、可控源音频大地电磁测深以及土壤剖面测量，物化探工作布置见图1，测线方位为50°。

大功率激电测量以不同介质间的激发极化效应差异为基础，通过观测、研究人工激电场的分布规律解决地质问题[11]，该方法具有抗干扰性好、勘探深度大的优点。本次工作选取中间梯度装置进行测量，根据前期试验确定工作参数：延时时间200 ms，采样宽度20 ms，供电周期16 s，占空比1∶1，供电脉宽±8 s，根据勘查深度及精度要求，确定本次供电极距AB/2=600 m，接收极距MN=20 m，测量点距为20 m。

可控源音频大地电磁法简称CSAMT法，属于人工源频率测深。该方法抗干扰能力强，分辨能力强、勘探深度大，可以对深部地质信息进行揭露。本次工作选择工作频率为1、1.41、2、2.81、4、5.63、8、11.3、16、22.5、32、45、64、90、128、180、256、360、512、721、1024、1441、2018、2882、4096、5765、8192 Hz，观测深度超过1000 m，测量点距为20 m。

土壤剖面测量可以直接反映矿化深部信息，结合地质和物探特征可以准确定位成矿有利位置，本次土壤剖面测量点距为20 m。

4 物化探异常分析

4.1 化探异常

本次土壤剖面测量在工作区内圈定了 B-MgO 等元素异常组合，分布于矿化蚀变带两侧。测量结果显示，所有剖面均出现 B-MgO 元素的浓集中心，分布近NW向，与激电低阻低极化异常带相吻合。推测元素浓集中心均与蛇纹石花大理岩矿化蚀变带有关，深部成矿可能性大。

4.2 大功率激电测量

本次激电测量成果见图2。工作区视电阻率(ρs)总体变化较为平缓，整体表现南高北低的特征，视电阻率值在205～746 Ω·m之间，视极化率(ηs)整体相对较高，数值在2.03%～7.65%之间。结合地质及物性推测，该区高阻高极化特征主要为围岩里尔峪组变粒岩的反映。中部低阻低极化异常，极化率值在2%～3%之间，视电阻率数值约为300 Ω·m，异常呈条带状展布，方向近似NW向，长度大于1 km。根据地质资料，结合物性参数，推测该低阻低极化异常为控矿层位蛇纹石化大理岩及硼矿化引起。

图2 工作区视电阻率(a)与视极化率(b)平面剖面图

4.3 可控源音频大地电磁测深

工作区106线可控源音频电磁测深视电阻率二维反演断面图见图3。该断面以推断断层WF1为分界线，断层上、下盘电性特征：①断层WF1上盘的高、低阻不稳定层，高阻部分与低阻部分对比分明，表现为高阻体被低阻带切割或隔离的特征，低阻带的视电阻率值小于50 Ω·m，结合地质资料分析，部分低阻异常与控矿构造及蛇纹石化大理岩有关；②断层WF1下盘的中高阻稳定层，推测该地层岩性相对稳定致密，为里尔峪组的综合反映。

图3 106线物化探综合剖面图

根据地质和物化探结果，低阻异常带与化探 B-MgO 元素的浓集中心相吻合，成矿条件良好，推断矿化体赋存有利部位见图3，异常整体向NE倾，倾角大于50°，异常底板埋藏深度达250 m。在低阻异常带附近布设钻孔ZK01，在高程10.32～120.34 m处出现4层含硼矿(化)层位，岩性为蛇纹石化大理岩，其中在高程112.45～118.76 m处见硼矿体和硼矿化体，其测深曲线对应低阻低极化率异常特征，矿化蚀变越强，电阻率越低。

5 找矿模式的建立

工作区土壤剖面测量通过 B-MgO 元素浓集中心可以反映硼矿化深部信息，结合地质和物探特征可以准确定位成矿有利位置；大功率激电测量显示低阻低极化率特征，对硼矿体赋存层位有着明显的指示作用；可控源音频大地电磁测深圈定的低阻异常带，反映了矿(化)体在深部空间的分布形态，为钻探验证提供依据。

根据辽东宽甸地区沉积型硼矿的成矿规律，综合物化探异常特征，建立本地区沉积型硼矿找矿模式。

1)地层：古元古界辽河群里尔峪组为硼矿控矿地层，俗称含硼岩系，含矿层位岩性主要为蛇纹石化大理岩，围岩蚀变主要为蛇纹石化、硼矿化。

2)构造：已知硼矿床均赋存在构造条件为复背斜和复向斜发育地段，硼矿体薄弱润滑，易于形成复杂的褶皱及滑移断层，可作为寻找硼矿的构造标志。

3)物化探特征：含硼矿(化)层位及控矿构造，激电中梯测量表现为低阻低极化异常特征，矿化越强烈，视电阻率值越低；化探异常以B元素为主，表现为 B-MgO 的浓集中心，部分伴生F元素异常。

6 钻探工程验证

依据以上建立的硼矿地-物-化综合找矿模型，对工作区硼矿(化)体进行了圈定，推断其分布规模及深度，通过深部钻探(编号ZK01，位于106线43点附近)工程揭露，在高程10.32～120.34 m处出现4层含硼矿(化)层位，岩性为蛇纹石化大理岩，其中在高程112.45～118.76 m处见硼矿体与硼矿化体，找矿效果较为良好。

7 结论

通过在辽宁宽甸地区开展硼矿勘查工作，取得了良好的找矿效果。结合地质情况，建立了本区沉积型硼矿资源勘查有效的地-物-化找矿模式：通过大功率激电中梯测量可对赋矿地层及控矿构造进行大致的圈定；通过土壤剖面测量对硼矿(化)层进行较为准确的定位；通过可控源音频大地电磁测深确定矿(化)体深部分布及规模。为钻探工程提供科学依据，提高了寻找隐伏硼矿的效率和准确性，对在本地区寻找硼矿具有一定的借鉴意义。

致谢：衷心感谢审稿专家提出的宝贵修改意见。