胶西北焦家—仓上地区深部地球物理探测综合应用

王玉　尹召凯　王君伟

摘要：近几年，为配合深部找矿工作，在胶东地区开展了大量的物探工作，取得了明显的探测效果。焦家—仓上地区虽开展过大量钻探工作，并对地壳深部进行揭露，但覆盖面小，无法全面掌握地质信息。在前人成果的基础上，进一步开展了高精度重力剖面、高精度磁法剖面、MT重磁电联合反演、CSAMT、二维地震等综合物探工作，通过对所得结果互相验证并结合钻探揭露，较全面地提取了焦家—仓上地区深部地质、构造等信息，构建了三维地质模型，确定了深部找矿靶区，为下一步深部找矿工作提供了方向及可靠依据。

關键词：深部找矿；靶区；综合物探；胶西北；重磁电联合反演；三维地质模型

中图分类号：TD15 P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2023）07-0055-06doi：10.11792/hj20230708

引 言

胶西北作为胶东地区主要的金矿床产地，开展过大量的物探研究工作且方法多样。其中，可控源音频大地电磁测量（CSAMT）、大地电磁测量（MT）、频谱激电测量（SIP）3种方法配合高精度重磁开展的工作较多。从以往工作解释结果及后续验证情况来看，CSAMT具有抗干扰能力较强、经济高效特点，虽然横向分辨能力较好，但纵向分辨能力较差。焦家—仓上地区地势平坦，岩体主要组成为早前寒武纪变质岩系和玲珑花岗岩，多属于中高阻覆盖，数据处理若舍弃场源影响的低频段，反演深度可达2 km，但在焦家—仓上地区西侧及北侧临近海域，受海水倒灌影响，会产生一定低阻屏蔽作用。整体来看，该方法对沿测线方向的电阻率变化比较敏感，对浅部分辨率高，向深部分辨率逐渐降低，适合识别浅部成矿结构面，对追索已知构造沿走向延伸及探索浅层覆盖下构造浅部特征具有较好效果，工作中常配合高精度重磁进行联合反演；MT技术具有勘查深度大、横向分辨能力较强、施工灵活、不受高阻屏蔽影响等特点，多适合推断解释成矿结构面及其深部变化特征，也可以辅助研究电性结构。以往试验应用效果显示，该方法在焦家—仓上地区5 km深度以浅探测方面具有较好的应用效果，尤其是焦家—仓上地区南部，三山岛—仓上断裂、莱（州）龙（口）断裂上下盘岩性不同，且电性差异明显，该方法可在一定程度上解释这2条断裂深部结构特征，该结果可为深部找矿工作提供支撑。

1 地质背景

胶东地区位于华北克拉通东南部，其南部和东部是中国中央造山带被郯庐断裂左行切割后向北错移的部分——苏鲁超高压变质带，其西部被郯庐断裂截切与华北克拉通的鲁西地块邻接，其北部与辽吉地块隔海相望。胶东半岛结晶基底为前寒武纪变质岩系，受华北克拉通破坏影响，胶东地区于中生代发生了强烈的构造岩浆活动，广泛发育各种侵入岩、火山岩、断陷盆地、断裂及金矿床。根据前寒武纪基底和中生代地质构造特征，胶东地区被划分为胶北隆起、威海隆起和胶莱盆地3个大地构造单元（见图1）［1-2］。

自西向东，胶东地区可划分为7个成矿带。其中，莱州西部、招远—平度、牟平—乳山、胶莱盆地东北缘等4个成矿带以金成矿作用为主，为胶东地区金矿的集中分布区［3］。金矿床的分布受区域性近东西向基底构造和北东向、北北东向构造带的复合控制，同时受到前寒武纪地层的影响［4］。胶东地区西北部三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂等控制着绝大部分超大型、大型金矿床的产出［5］。

2 研究区地球物理特征

研究区岩（矿）石电性参数统计结果见表1。由表1可知，岩石的电阻率较原岩在破碎蚀变后显著降低，反映在电阻率曲线上呈现为清晰的低阻响应；当岩石在破碎带中的硅化程度较高时，在岩石的电阻率曲线上会表现出低阻带中的局部高阻。在富水条件下呈现低阻反映的蚀变花岗岩，在岩体内部可对断裂进行有效分割。岩体与胶东岩群地层接触带的电场表现为电阻率的高、低突变（岩体高，胶东岩群低），形成变异型梯度带［6］。

花岗岩和花岗闪长岩的极化率低且稳定，极化率一般低于6 %；变质岩则更高，极化率普遍低于4 %。但是，岩体经矿化蚀变后，极化率明显增加，通常超过7 %，且具有强烈蚀变矿化的富矿则更高，极化率达到20 %以上，是正常岩石极化率的4～5倍［7］。

3 综合地球物理应用

3.1 重力特征

研究区重力场具体表现为沿海北东向布格重力高，寺口—村里集、平里店—寺口布格重力具有低异常特征（见图2-a））。研究区重力场特征反映了构造格架以北东向展布为主的地质特征，变质岩系与侵入岩体的展布规律及分布范围受区域北东向构造控制［8］。研究区重力梯级带规模大，并以北东向为主，反映了构造方向以北北东向—北东向为主，且断裂两侧岩性具有明显的密度差异。研究区金矿床（点）处重力异常总体表现为重力梯级带。

3.2 磁场特征

研究区磁场总体表现为波动杂乱的低缓负磁场背景中的串珠状线性升高磁异常带（见图2-b）），其岩性主要为变辉长岩、英云闪长质片麻岩等，在各种岩性中所含的铁磁性矿物和结构差异很大，从而导致磁性极不均匀，如变辉长岩、英云闪长质片麻岩［9-12］。

黄山馆—下丁家一带的杂乱串珠状磁力高异常，磁场强度峰值分别为250 nT、50 nT、370 nT，反映变质岩内的不同岩性。弱磁性玲珑岩体、郭家岭花岗岩体在研究区内分布范围广，会引起平缓的低磁异常。寺口—村里集布格重力低异常、平里店—寺口布格重力低异常对应平缓磁力低背景场中的数条北东向长条状、串珠状磁力高异常，磁场强度峰值分别为50 nT、170 nT、8 nT［13-17］。

3.3 重磁电联合反演

本次在研究区开展了可控源音频大地电磁测深（CSAMT），布置了2条剖面L483、L467。此外，在研究区进行了MT、重磁综合物探剖面（Y2剖面）测量及二维地震（见图3），旨在了解断裂深部产状及地质体结构特征，重、磁、电综合剖面与地震剖面测线角度较为一致，可对比分析。

4 断裂解释

1）根据CSAMT反演综合推断图（见图4）及二维地震剖面（见图5），DZF3断裂反射波地表未控制，反射波呈两正一负特征，同相轴较连续，能量较强，地震反射波组特征明显，易于对比解释。DZF3断裂在走向上与三山岛断裂平行，位于三山岛断裂东约200 m，走向为北东向，倾向南东，断裂空间赋存特征与三山岛断裂相似；断裂纵向延伸超过2 800 m。

2）2条CSAMT剖面均位于焦家—仓上断裂（CSAMT中编号F1）南部。焦家—仓上斷裂浅部及深部由钻孔483ZK602、483ZK603、483ZK1、459ZK601、458ZK1控制，钻孔位于该断裂走向拐弯的南部，从所做剖面结果看，这2条剖面具有较高的一致性，推断焦家—仓上断裂都在2 800号点变缓，上盘老地层总体较厚，符合已知成矿规律，列为找矿靶区（见图6）。

3）断裂可根据大地电磁测深电阻率反演等值线图中等值线密集的垂向高低阻过渡带，结合重磁异常曲线的相对低值区及过渡带推断出，在Y2推断地质剖面图上推断了5条断裂（见图6-c））。

Y2F1断裂倾向北西，倾角较陡，基本产于早前寒武纪变质岩系和中生代玲珑花岗岩的接触带内，并有向深部延伸的趋势。该断裂倾角有上陡下缓趋势，呈现铲式构造特征，局部呈舒缓波状展布。结合已有钻孔资料，可断定该断裂为三山岛—仓上断裂。大地电磁测深电阻率反演等值线图显示，Y2F2断裂为垂向凹陷，倾角较陡，大于60°，倾向南东，深部延伸较大，有与Y2F1断裂交会的趋势。Y2F3断裂在浅部大地电磁测深电阻率反演等值线图中表现为低阻凹陷特征，而重磁异常曲线表现为明显低值区。推断该断裂为西由断裂，浅部产于粉子山群和早前寒武纪变质岩系接触带，深部切割了早前寒武纪变质岩系，总体倾向南东，倾角较陡，且随深度的增大，存在与三山岛—仓上断裂交会的趋势，交会深度约4 500 m。Y2F4断裂在大地电磁测深电阻率反演等值线图中表现为垂向错段，倾向北西，倾角较陡，深部与Y2F5断裂交会。Y2F5断裂在该剖面地表未出露，大地电磁测深电阻率反演等值线图中显示为高低阻过渡带，基本沿早前寒武纪变质岩系与玲珑花岗岩展布，倾向北西，倾角约30°，结合区域地质资料，认为该断裂可能是莱（州）龙（口）断裂的南沿部分，于-4 500 m标高与三山岛—仓上断裂交会。

4）由图6可知，所推断的Y2F1断裂为三山岛—仓上断裂，该断裂上陡下缓，总体呈铲式构造特征，上盘为大面积的前寒武系变质岩系，下盘为高阻的玲珑花岗岩。该断裂总体沿接触带展布，局部地段呈舒缓波状特征。而二维地震剖面（见图5）显示，其宏观特征与Y2剖面重磁电综合解释成果相似，DZF3断裂即为三山岛—仓上断裂，该断裂倾角从浅至深总体呈变缓趋势，推断该断裂倾角由陡变缓的位置可作为深部找矿靶区。

5）根据图6推断，三山岛—仓上断裂上盘为低阻层，结合研究区岩体特征，该低阻层应以早前寒武纪变质岩系为主，最低标高低于-4 000 m，明显低于研究区北段早前寒武纪变质岩系的底界，显示该岩体的底界具有自北向南逐渐变深的趋势。

5 三维地质模型

在充分收集研究区以往物探、地质勘查资料的基础上，通过综合地球物理探测，揭露深部地质体和构造特征，建立焦家—仓上地区三维地质模型（见图7），为下一步地质工作提供方向及可靠依据。

6 结 论

1）三山岛—仓上断裂倾角从浅至深总体呈变缓趋势，认为该断裂倾角由陡变缓的位置可作为深部找矿靶区。

2）通过对焦家—仓上地区进行综合地球物理探测等工作，揭露深部地质体和构造特征，建立焦家—仓上地区三维地质模型。

3）焦家—仓上地区矿体严格受断裂控制，已查明的矿体主要与三山岛—仓上断裂、莱（州）龙（口）断裂密切相关，绝大多数矿（化）体产于早前寒武纪变质岩系与玲珑花岗岩接触带内。三山岛—仓上断裂、莱（州）龙（口）断裂多沿早前寒武纪变质岩系与玲珑花岗岩接触带展布，局部产于玲珑花岗岩内，识别地球深部地质体分布及精细刻画构造形态特征对下一步找矿工作意义重大。

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Comprehensive application of deep geophysical exploration in Jiaojia-Cangshang area of Northwest Jiaodong

Wang Yu1，2，3，Yin Zhaokai1，2，3，Wang Junwei1，2，3

（1.No.6 Geological Team of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources;2.MNR Technology Innovation Center for Deep Gold Resources Exploration and Mining;3.Shandong Provincial Engineering Laboratory of Application and Development of Big Data for Deep Gold Exploration）

Abstract：In recent years，a large amount of geophysical work has been carried out in the Jiaojia-Cangshang area of the Jiaodong region to support deep exploration and has achieved a prominent effect.Although a significant amount of drilling work has been conducted and deep crustal information has been revealed in the Jiaojia-Cangshang area，the coverage is limited，and a comprehensive understanding of the geological information is lacking.Based on previous research，high-precision gravity profiles，high-precision magnetic profiles，MT gravity-magnetic-electric joint inversion，CSAMT，and 2D seismic surveys were further conducted to comprehensively understand the deep geological and structural information in the Jiaojia-Cangshang area.These results were validated and combined with drilling data to construct a three-dimensional geological model.Target areas for deep exploration were identified，providing direction and a reliable basis for the next step of deep exploration work.

Keywords：deep exploration;target areas;comprehensive geophysics;Northwest Jiaodong;gravity-magnetic-electric joint inversion;three-dimensional geological model

收稿日期：2023-04-10；  修回日期：2023-04-30

基金項目：山东省地矿局地质勘查与科技创新项目（KY202105）；山东省地矿局科技创新项目（KY201916）；广东省科技计划项目（2020B1212060055）

作者简介：王 玉（1988—），女，工程师，硕士，从事地球物理深部探测研究与应用工作；E-mail：691314065@qq.com

*通信作者：尹召凯（1988—），男，高级工程师，从事地球物理深部探测研究与应用工作；E-mail：yin_zk@126.com