地球物理勘查方法在銅鎳礦床深部找礦中的應(yīng)用

徐忠平　徐楊

摘 要： 隨著礦產(chǎn)勘查開發(fā)工程的不斷深入，在地表（500m以上）幾乎難以找到大型或超大型的金屬礦床。在充分收集研究前人工作成果的基礎(chǔ)上，以基性—超基性巖型銅鎳礦為主攻目標(biāo)，進(jìn)行深部銅鎳礦產(chǎn)資源的勘查開發(fā)。近年來地球物理勘查方法技術(shù)的不斷發(fā)展，探測深度和精度不斷提高，使得深部尋找礦產(chǎn)資源得以實(shí)現(xiàn)，可以為深部礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)提供指導(dǎo)信息。近年來的實(shí)踐表明，地球物理勘探在深部礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)上不斷取得重要成效。

關(guān)鍵詞： 銅鎳礦床； 深部找礦； 地球物理勘探； 地震； 井中瞬變電磁法； 重力

當(dāng)前全國探明的資源量并不能表示全國礦產(chǎn)金屬資源量的全部，因?yàn)榈乇硪韵律畈康牡V產(chǎn)資源尚未查明?；诂F(xiàn)階段地球物理探測技術(shù)、開采技術(shù)的發(fā)展水平，在我國資源勘查開發(fā)利用中將深部金屬礦產(chǎn)勘查的深度范圍確定為（500～2000m）的第二深度空間[1]的理念具有重要的科學(xué)和實(shí)踐意義。

基于現(xiàn)代成礦理論的研究和分析，成礦的深層過程[2]和有利空間是一種頗具戰(zhàn)略意義的找礦新理論，在地下5～10km的深度范圍正好是地殼內(nèi)外動(dòng)力作用的復(fù)合場，也是多種成礦要素發(fā)生突變與耦合的轉(zhuǎn)折地帶，適于大量巖漿運(yùn)移、熱液礦床的產(chǎn)出[2]。通過對一些成礦區(qū)（帶）的綜合研究，一個(gè)大型熱液成礦系統(tǒng)的垂直延伸可達(dá)4～5km或更深[3]。表明在地殼中較大的深度范圍內(nèi)存在有利的空間和條件大量賦存金屬礦床的，因此對于來自深度脈源和深部成礦的銅鎳礦床來說，實(shí)施地球物理勘探方法來有效查明深部礦產(chǎn)資源的勘查開發(fā)利用具有巨大的潛力。

1. 礦區(qū)概況及地質(zhì)背景

新疆羅布泊一帶某銅鎳礦區(qū)的銅鎳礦礦體產(chǎn)于北東向延伸的向斜構(gòu)造巖體邊緣?；浴噪s巖帶為同一超單元不同巖漿侵入次以涌動(dòng)侵位方式為主形成的復(fù)式侵入雜巖，可進(jìn)一步劃分為三個(gè)侵入期次，第一侵入次出露有蘇長巖、輝長巖、橄欖蘇長巖、橄欖輝長巖等，第二侵入次出露有橄欖巖、單輝輝橄巖，第三侵入次出露單輝橄輝巖。各個(gè)雜巖體受深大斷裂的控制，產(chǎn)出空間和巖相分異程度及特征相似，雜巖體的發(fā)源、形成、就位、演化發(fā)展及成礦具有統(tǒng)一性，特別是新發(fā)現(xiàn)西部的雜巖體具有似層狀的韻律變化特征，并且存在褐鐵礦化和孔雀石化，又為在該帶上尋找含鉑鈀的銅鎳礦開辟了新的方向（圖1）。目前該礦區(qū)最大探測深度已經(jīng)達(dá)到1557m，在深部仍然能夠見到大量浸染狀鎳、銅硫化物，屬于較典型的第二深度空間的礦產(chǎn)賦存區(qū)。

2. 地球物理方法在深部找礦中的應(yīng)用效果

經(jīng)過多年的分析研究認(rèn)為礦區(qū)銅鎳礦化分布和基性—超基性火山巖雜巖體具有相關(guān)性。隨著礦區(qū)礦產(chǎn)開發(fā)的需求，開展深部找礦擴(kuò)大礦區(qū)資源儲(chǔ)量，查明礦區(qū)的深部構(gòu)造與基性—超基性火山巖雜巖體的底板深度，就成為一個(gè)急需解決的問題。對于在淺地表處實(shí)施常規(guī)的依靠地表線索開展的地球化學(xué)、地質(zhì)等地勘方法在該區(qū)實(shí)現(xiàn)找礦已十分困難，利用具有探測深度大、精度高的現(xiàn)代地球物理方法如：地震和高精度重力測量方法，聯(lián)合反演綜合利用便成為該礦區(qū)深部找礦的重要途徑。

在礦區(qū)開展高分辨率反射地震剖面：道間距20m點(diǎn)距、可控震源掃頻為20～60Hz、覆蓋60次；開展高頻地震剖面：道間距20m點(diǎn)距、可控震源掃頻范圍30～90Hz、覆蓋120次；開展高精度重力測量剖面：點(diǎn)距20m，布格異?？偩瓤刂圃?0微伽。后期經(jīng)過對地震數(shù)據(jù)的靜校正、動(dòng)校正、疊加、偏移等數(shù)據(jù)方法處理和對重力數(shù)據(jù)的地形、高度、布格改正等數(shù)據(jù)方法處理，取得較好的剖面成果圖。

依據(jù)已知鉆孔和地震發(fā)射界面確定的不同巖體層位深度及地表不同巖體分界延展界面等約束條件，建立地下重磁聯(lián)合反演模型（圖1中的A-A′剖面）結(jié)果如（圖2）所示：

由該圖可見，礦區(qū)深部構(gòu)造表現(xiàn)出明顯不對稱的特征，同時(shí)從北部反映不同層位巖性底板的反射界面上看，構(gòu)造走勢相對平緩起伏不大整體南傾，表明北山是由向南傾斜的底板花崗巖、片麻巖、基性—超基性雜巖體及沉積巖組成的。仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)其中構(gòu)造走勢發(fā)生變化的現(xiàn)象，即表示在賦存基性—超基性雜巖體部位附近的沉積巖層位被斷層隔斷，底板層位的巖層繼續(xù)向南延伸，延伸深度可達(dá)5千m。

3. 結(jié)論

通過聯(lián)合反演結(jié)果提供了豐富的地下地質(zhì)構(gòu)造單元信息，分別劃分出礦區(qū)地表下方各層位厚度及其底板界面深度信息，基本查明礦區(qū)深部構(gòu)造分布及埋深情況，并從中找出礦體賦存的有利部位。在此基礎(chǔ)之上，開展在已知的鉆孔中開展井中瞬變電磁法勘探（DHEM）（圖3），結(jié)合鉆孔資料輔證聯(lián)合反演推斷的準(zhǔn)確性。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示在1000m～1500m深度圈定明顯的低阻異常帶，表明存在良導(dǎo)體，經(jīng)過分析認(rèn)為異常部位為賦礦部位，布鉆孔1-6驗(yàn)證，在地下600m～1280m間找到了高品位礦體，實(shí)現(xiàn)深部找礦的目標(biāo)。

通過聯(lián)合反演結(jié)果提供了豐富的地下地質(zhì)構(gòu)造單元信息，分別劃分出礦區(qū)地表下方各層位厚度及其底板界面深度信息，基本查明礦區(qū)深部構(gòu)造分布及埋深情況，并從中找出礦體賦存的有利部位。在此基礎(chǔ)之上，開展在已知的鉆孔中開展井中瞬變電磁法勘探（DHEM）（圖3），結(jié)合鉆孔資料輔證聯(lián)合反演推斷的準(zhǔn)確性，并且直接定位礦體埋深深度及埋藏部位，實(shí)現(xiàn)尋找礦區(qū)深部礦產(chǎn)資源的有效技術(shù)組合，對實(shí)現(xiàn)礦區(qū)深部找礦具有重大意義。

當(dāng)然，在深部礦產(chǎn)資源的勘察開發(fā)利用中，由于控礦構(gòu)造及生成過程等因素存在各種差異，面對探測深度要求越來越大和精度要求越來越高的新形式，必須加強(qiáng)改善、升級和開發(fā)新型的地球物理勘查儀器和設(shè)備，加強(qiáng)正、反演理論和深部找礦信息的提取與處理技術(shù)的研究，開發(fā)對深部找礦具有針對性和實(shí)用性的軟件系統(tǒng)[4]。同時(shí)深入研究不同的地質(zhì)目標(biāo)體，有針對性的選擇和開展大深度、高精度的地球物理勘探方法，并與地質(zhì)、化探工作手段相結(jié)合，加強(qiáng)綜合研究逐步實(shí)現(xiàn)最接近實(shí)際的解釋推斷效果，才能實(shí)現(xiàn)找礦目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 滕吉文.強(qiáng)化開展地殼內(nèi)部第二深度空間金屬礦產(chǎn)資源地球物理找礦、勘探和開發(fā)[J].地質(zhì)通報(bào).

[2] 翟裕生.鄧 軍， 王建平， 等. 深部找礦研究問題[J].礦床地質(zhì).

[3] 裴榮富.翟裕生，張本仁.深部構(gòu)造作用與成礦[M].北京地質(zhì)出版社.

[4] 滕吉文.中國地球物理儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究與研制的發(fā)展與導(dǎo)向[J].地球物理學(xué)進(jìn)展.