新疆哈巴河县阿依托汉铜矿瞬变电磁深部探矿预测

2015-12-19朱建德张之武陈孝聪闫清华赵晓峰

地质与勘探 2015年4期

朱建德，张之武，陈孝聪，郑杰，闫清华，赵晓峰

(1.鲁东大学，山东烟台 264025;2.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300;3.中国冶金地质总局新疆地质勘查院，新疆乌鲁木齐 830063)

阿勒泰造山带南缘是中国重要的有色金属、稀有金属成矿带之一，前人已在该区开展了众多研究工作(陈毓川等，1996;王登红等，2002;郭正林等，2007;韩宝富等，1999;何国琦等，1995;廖启林等，2000;杨富全等，2013)。新疆哈巴河县阿依托汉铜矿位于阿尔泰陆源活动带克兰弧后盆地与哈巴河弧间盆地接壤处，为哈萨克斯坦矿区阿尔泰多金属成矿带的东延部分(李光明等，2007;申萍等，2008;单立华等，2010)。该区早－中泥盆纪火山－沉积建造中分布有阿舍勒大型铜锌矿、阿希勒金矿、哲兰德金矿等众多重要矿床(陈毓川等，1996;王登红等，2002;杨富全等，2013)(图 1)。

瞬变电磁法(TEM)可在各类矿床深部预测中发挥重要作用，尤其在电性差异明显的矿区，对低阻体有很好的预测效果，因而TEM物探技术已成为深部盲矿体找矿的主要方法(金中国等，2002;张林，2007;周平等，2007;薛国强等，2011)。

本文以阿依托汉铜矿床为研究对象，采用大回线源瞬变电磁法，探测矿区深部矿体的空间展布特征，为矿区开展深部矿体定位预测提供借鉴。矿区共布置施工了8条TEM测线，通过对7号测线已知矿体和地质特征比照研究，对5号测线进行解释，钻探验证说明圈定的低阻异常较好地反映了深部低阻体的展布。

1 矿区地质概况

阿依托汉矿区位于西伯利亚古板块南缘、阿尔泰陆源活动带克兰弧后盆地与哈巴河弧间盆地接壤处。矿区内主要为新生代沉积盖层和中泥盆系阿舍勒组和海西中期哈巴河斜长花岗岩体。从西北往东南，阿舍勒组由变凝灰岩、大理岩透镜体夹硅质岩、变砂岩向变粉砂岩等逐次变化。

矿区内有玛尔卡库里剪切带穿过，主要的线性构造为系列北西向断层。区内出露的海西中期哈巴河斜长花岗岩体属于多期次侵位杂岩体。矿区内可见中酸性岩脉体，地表铜矿(化)体均为北西向展布(见图 1、图 2)。

含矿层主要发育于灰岩与脉体接触带附近。围岩主要为矽卡岩，岩石可见强硅化、绿帘石化、碳酸盐化蚀变;其次为石英斑岩，岩石呈强硅化、绢云母化，中度绿泥石化蚀变。主要铜矿矿物为黄铜矿，近地表氧化后多见孔雀石和蓝铜矿，矿石及围岩中黄铁矿发育。矿石中的孔雀石、蓝铜矿呈显微粒状、粒状结构;矿石构造可分为细脉浸染状构造及皮壳状构造。

图1 阿勒泰西南缘地质与矿床分布简图(据王京彬等，1999;沈元超等2007)Fig.1 The regional geological map of typical deposit in the northwest Aletay Moutains(modified Wang et al.，1999;Shen et al.，2007)

2 方法原理及数据采集处理

瞬变电磁法是通过测量由一次电流脉冲场激励而产生的二次涡旋场随时间的衰减规律来探测异常体空间分布的一种电磁类方法。

在均匀大地表面，由单匝线圈通以脉冲电流激发，回线中部场近于均匀的部分，以接收线圈进行观测，可得磁场垂直分量的响应为:

式中，AR为接收线圈的有效面积，单位为m2;εI为感应电动势，单位为μV;I为电流，单位为A;t为时间，单位为ms;σ为均匀半空间电导率，单位为S/m;a为发射回线半径，单位为m;μo为空气磁导率，单位为H/m，erf是误差函数。

其中，

全域视电阻率是在进行视电阻率定义时，不对均匀半空间场进行各种近似，而是直接由均匀半空间场的精确表达式中求取电阻率。由于电阻率与场之间是复杂的隐函数关系，无法直接求取电阻率对场值的反函数。

对(1)式，令:

根据(2)式可得视电阻率表达视为:

先通过数值逼近或反复迭代方法求(4)式的近似解u，代入(5)式就得到全域视电阻率(周平等，2007;薛国强等，2011)。

本次工作在野外布设了8条勘探线，选用加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法工作站，采用中心回线装置形式，通过试验测试线确定测区内适合的工作参数为发射极距边长:600m×600m;发送基频:25Hz和5Hz;发射增益:G×4;发送电流:9A。对TEM数据进行预处理。资料预处理包括关断时间的影响及其校正、曲线圆滑、数据滤波。消减外部电磁场干扰，改正装置及仪器产生的响应幅值变化，恢复地下导电地质体瞬变响应的衰变特征和规律。

图2 阿依托汉矿区西北段地质及工程部署简图①Fig.2 Regional geological map of northwest Ayituohan Moutains①

3 结果解释

测区基本位于牧民草场中，周围村庄、公路和选矿厂均有一定距离，干扰源少。选择矿区内覆盖均匀、岩层断裂不发育、磁性弱、人文设施噪声较弱或平稳的地区部署试验线;数据处理时选择瞬变响应衰减迅速、规律性好、相同规律范围大的地段的曲线作为背景。

根据瞬变电磁法场理论，如果二次感应电压值相对较高，那么所反应的地层会表现为低电阻特性。地层电性参数可由已知点测深曲线反演计算的平均值，对比全区地层物性参数的纵、横向变化规律，作为地层物性参数结果。

视电阻率断面图是根据同一剖面上不同测深点和不同深度的视电阻率值勾绘的等值线断面图，是瞬变电磁测深定量解释结果绘制的重要图件。断面图上的曲线是视电阻率等值线，曲线中的数字是视电阻率值。断面等值线图主要用来综合分析剖面上不同深度地电断面的特征和规律。

在分析确定背景场的同时，对比分析剖面图、剖面平面图及视电阻率等值线平面图的特征，圈出异常带;根据地形地质图和野外工作记录剔除人文干扰异常;根据异常的规模及特征，结合平面分布特征综合分析解释。

3.1 7号勘探线剖面图及视电阻率剖面图特征

7号勘探线位于矿区西北段(见图2)，共施工4个钻孔，均见到矽卡岩型铜矿体(见图3)。剖面图反映了测线纵向上的电性分布特征，与实际地质层位的电性分布特征较为一致。横向上岩性变化较为明显，对应的电阻率变化特征亦较为剧烈。

7号线勘探线剖面图结合视电阻率剖面图分析，该勘探线主要分为四个电性层，即变质砂岩、变质粉砂岩、大理岩和变质晶屑凝灰岩电性层。

剖面180～520号点，浅层电阻率一般在1500 Ω·m以上，局部达2050Ω·m，勘探线剖面图显示主要为变质晶屑凝灰岩。

剖面520～600号点，浅层电阻率一般在1500 Ω·m以上，勘探线剖面图显示主要为大理岩。

剖面420～560号点之下的主矿体，电阻率在1000Ω·m以下，可能是灰岩接触变质带分布范围，主矿体与低阻体空间上呈现出较好的耦合关系。

断裂构造在电性上的反应是原本横向连续的电阻率被切断，产生横向不连续畸变，且与两侧连续的电阻率有明显差异，结合地质资料分析，推测在7线180号点中浅部及640号点中浅部分别发育有断层F2和断层F5。

图3 7线矿体分布及视电阻率剖面图Fig.3 The orebody and apparent resistivity distrubution the in the 7th exploration line

3.2 5号勘探线剖面图及视电阻率剖面图分析

5号勘探线紧邻7号勘探线(见图2)，之前施工两个钻孔(380号点、460号点)仅见到磁铁矿体，未发现铜矿(化)体(图4)。

5号线勘探线剖面图结合视电阻率剖面图分析，该勘探线主要分为四个电性层，即变质砂岩、变质粉砂岩、大理岩和变质晶屑凝灰岩电性层。

剖面360～460号点，浅层电阻率一般在1500 Ω·m以下，主要分布有大理岩。深部分布有低阻体中心，主要是磁铁矿体导致。

剖面中浅部，电阻率在900Ω·m以下，且高阻体覆盖的两个低阻异常体，高阻体推测为变质砂岩层或大理岩向下延伸，下伏低电阻率异常体可能为铜铁矿化蚀变带。

图4 5线矿体分布及视电阻率剖面图Fig.4 The orebody and apparent resistivity distribution the in the 5th exploration line

4 讨论

在项目区共部署开展了8条TEM测线工作，由于7线控制两条铜矿体且5线控制了一条磁铁矿体，将研究工作集中于此。根据视电阻率等值线分布情况圈定的低阻体，与7、5号勘探线控制的铜矿体与磁铁矿体耦合较好，显示大回线源瞬变电磁技术。通过视电阻率等值线图反演，得到的地下地质体分布，对于区内深部探矿预测具有指导意义。

在5号勘探线560号点布设验证钻孔，钻孔方位56°，钻孔倾角75°，孔深520m。岩心岩性主要是变凝灰岩、大理岩、变粉砂岩、英安斑岩及绿帘石化矽卡岩。大理岩与英安斑岩是互层，接触带多为绿帘石化矽卡岩，偶见变凝灰岩及变粉砂岩夹层，钻孔终孔于英安斑岩中。

钻孔中断续见到76m矽卡岩化。变凝灰岩中局部黄铁矿富集。其中，205～225m处为绿帘石化矽卡岩，粒状变晶结构，块状构造，含星点状黄铁矿颗粒。271～281m，绿帘石化矽卡岩，粒状变晶结构，块状构造，含星点状、浸染状黄铁矿颗粒。399m～445m，共46m，绿帘石化矽卡岩，粒状变晶结构，块状构造，黄铁矿呈流线状、浸染状分布。

新施工的验证钻孔未见到矿体，仅见到三层矽卡岩厚76m，岩心见大量黄铁矿矿物颗粒。验证钻孔结果反映出矿区地质情况复杂，与物探数据解释的多解性。

矿区内开展过磁法扫面工作，并圈定了若干异常。磁异常的位置与TEM低阻异常体有一定的耦合性(内部交流材料)。下一步应该在更加充分掌握矿区地质规律的基础上，兼顾磁异常分布情况以指导找矿工程的部署。

此外，本矿区成矿类型为复杂矽卡岩型，矿体的产状、形态复杂，连续性也较差，实际地质情况可能比反演结果更加复杂。尤其矿区构造格架未能建立，增加了认识矿体展布的难度，数据解释划定的低阻体及地质体分带倾向和分布范围存在较大的不确定性。应选择高阻体、低阻体交替出现部位布设钻孔，了解地质体分布情况，加强对矿区地层构造的认识，降低反演结果的多解性，提高反演准确度。

5 结论

新疆哈巴河县阿依托汉铜矿具有较好的成矿条件和找矿前景。项目组在前期工作基础上，开展了TEM物探测量工作，并重点对5号线和7号线开展研究。

大回线源瞬变电磁(TEM)技术在矿区施工8条剖面，获得17处低阻异常体，其中7线、5线低阻体与铜矿体、磁铁矿体吻合一致，显示该技术在矿区的适用性;布设验证钻孔见到76m的矽卡岩带及大量黄铁矿颗粒，显示矿区地质条件复杂性及物探反演结果的多解性。

［注释］

① 中国冶金地质总局新疆地质勘查院.2004.新疆哈巴河县阿依托汉铜矿普查报告.

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