综合物探法在蒙古国某多金属矿勘查中的应用

张 伟 宋振涛 李 霄 陈志财 牛 禹 山 亚 冯春园

(1.核工业航测遥感中心；2.中核集团铀资源地球物理勘查技术中心重点实验室；3.东华理工大学核工程与地球物理学院；4.河北地质大学实验实践教学中心)



综合物探法在蒙古国某多金属矿勘查中的应用

张 伟1,2,3宋振涛1,2李 霄4陈志财1,2牛 禹1,2,3山 亚1,2冯春园1,2

(1.核工业航测遥感中心；2.中核集团铀资源地球物理勘查技术中心重点实验室；3.东华理工大学核工程与地球物理学院；4.河北地质大学实验实践教学中心)

研究区地处蒙古国中蒙褶皱系巨大地背斜北缘，戈壁—克鲁伦铁多金属成矿带西南部，发育矽卡岩型铁-锌多金属矿，主要的矿石矿物为磁铁矿和闪锌矿。应用地面高精度磁法、音频大地电磁法对区内铁-锌多金属矿进行了地球物理勘查，圈出了3个高磁异常区和低视电阻率带。后期勘查工程验证表明，高磁异常区为浅部磁铁矿的反应，低视电阻率带为深部断裂和矽卡岩型多金属矿的共同反应。研究表明：高精度磁法与音频大地电磁法的综合应用可有效圈定浅部、深部铁-锌-铜多金属异常，可为该区后期勘查工程布设提供依据。

综合物探法 高精度磁法 音频大地电磁法 铁-锌多金属矿

矽卡岩型矿床是一种重要的成矿类型，为中—酸性侵入岩类与碳酸盐岩的接触带或其附近由于含矿热液的交代作用而形成的在成因上与矽卡岩有一定联系的矿床[1-2]。该类矿床中一般具有典型的矽卡岩矿物组合，交代作用明显，矿床在空间上受接触带控制，故又称为接触交代矿床。全球约1/4的富铁矿床以及铅锌、钨矿床都属于矽卡岩型矿床。蒙古国中戈壁乌格塔力地区铁多金属矿位于该国中南部，距乌兰巴托260 km，地理坐标为东经107°33′～107°37′，北纬45°54′～45°58′，属于高原戈壁草原地貌，交通较便利。前苏联地质专家在该地区进行区域地质调查时发现了该矿床，早期地质工作者对该区及附近地段进行了地质测量、磁法测量、偶电极测量等工作，在地表发现了矿化异常，但对于“攻深找盲”工作指导性较差，未取得较好的找矿成果。故本研究综合采用地面高精度磁法与音频大地电磁法进行找矿勘探并圈定异常，通过分析异常特征并结合钻探工作，对区内隐伏铁多金属矿体进行揭露，为该区实现找矿突破提供参考。

1 研究区地质概况

蒙古国地处西伯利亚板块、中朝板块与塔里木地台之间的内陆活动带[3-5]。区内经多次构造运动，尤其是古生代和中生代强烈的构造运动，形成了一系列EW、NW、NE向的弧形深大断裂、成矿带。按照区域地质构造、岩浆作用和成矿作用发育的特征，可将蒙古国划分为3个成矿区，即阿尔泰—萨彦成矿区、蒙古—外贝加尔成矿区、南蒙古成矿区(图1)。区域地层出露齐全，元古界一般为中、高级区域变质岩，古生界至中生界主要为海相—陆相沉积，新生界主要为河湖相及冰川沉积，发育不同时代的岩浆活动，尤以古生代—中生带活动最为强烈[6]。

研究区内出露地层简单，主要为中元古界和中生界侏罗系(图2)。中元古界出露于区内西南部，为一套海相沉积建造，主要岩性有灰岩、硅化灰岩、大理岩化灰岩、大理岩，局部可见少量炭质页岩，岩层产状较陡。侏罗系主要分布于区内西北部，为一套中—酸性火山岩沉积建造，岩性主要为安山质凝灰岩、安山岩，局部零星可见流纹岩。区内岩浆活动强烈，岩体分布非常广泛，主要呈岩基、岩枝状产出，时代属于中—晚侏罗世，岩石类型主要有花岗闪长岩、闪长玢岩、闪长黑云母花岗岩、钾长花岗岩、二长花岗岩、花岗斑岩等。区内脉体主要有花岗细晶岩脉、花岗斑岩脉、硅化脉，其分布、延伸多受断裂构造控制。区内构造以断裂为主，褶皱构造不发育，由于被第四系覆盖，地表观察较困难，按构造方向分为2组，分别为NNW向和NNE向，其中，NNW向断裂为区内的主要构造。

图1 蒙古国成矿区(带)分布[6]

Ⅰ-1—阿尔泰多金属成矿带；Ⅰ-2—北蒙古成矿带；Ⅰ-3—西伯利亚地台成矿带；Ⅱ-1—北蒙古金-铜-铁成矿带；Ⅱ-2—巴彦戈尔—额尔登特成矿带；Ⅱ-3—肯特多金属成矿带；Ⅱ-4—巴彦洪戈尔成矿带；Ⅲ-1—西呼赖成矿带；Ⅲ-2—努库特达班—哈拉哈河成矿带；Ⅲ-3—曼来—曼达赫成矿带；Ⅲ-4—哈腊莫里图成矿带；Ⅲ-5—中蒙古—额尔古纳多金属成矿带

2 综合物探工作方法

本研究在区内通过高精度磁测扫面工作查明断裂构造、岩性分界位置和浅部磁铁矿分布情况；应用音频大地电磁测量探查断裂构造及矽卡岩深部发育情况，进而推测矿化异常的空间分布情况[7-10]。

2.1 地球物理参数

研究区内典型岩(矿)石磁性特征与电性特征差异明显(表1)，其中大面积出露的燕山期花岗岩(花岗斑岩)、硅化花岗岩和凝灰岩具有高视电阻率、弱磁性特征，磁化率一般为(80～200)×10-5SI，视电阻率为600～800 Ω·m；大理岩出露面积不大；矽卡岩磁性电性特征变化较大，含磁铁矿矽卡岩表现为强磁性、低视电阻率特征，磁化率平均值高达30 000×10-5SI，视电阻率为100 Ω·m；无矿化矽卡岩磁化率为200×10-5SI，视电阻率为541 Ω·m，表现为中阻、弱磁性特征。因此，综合运用高精度磁法测量和音频大地电磁测量，可有效区分岩性、圈定异常区。

2.2 仪器参数

本研究磁法测量采用加拿大GEM公司生产的GSM-19T质子磁力仪，手动采样周期4 s/次，自动采样设为10 s/次，以观测日变数据，主要性能指标为测定数据分辨率0.01 nT、精度0.2 nT、范围20 000～120 000 nT、工作温度-50～65 ℃。音频大地电磁测量使用美国EMI和GeoMetrics公司联合生产的Eh-4连续电导率剖面仪，工作频段处于音频，低频段采用天然场源信源，高频部分信号较弱的区段采用人工场源，采用“十”字型布极、剖面测量方式，测量2个方向极距各50 m。

图2 研究区铁-锌多金属矿地质特征

岩性磁化率/(×10-5SI)组数常见值视电阻率/(Ω·m)组数常见值花岗岩(花岗斑岩)25286．041792．15硅化花岗岩3012．9凝灰岩199206．041613．22大理岩974．641815．34矽卡岩(无矿化)43197．041541．65磁铁矿矽卡岩6829299．041104．52

3 成果分析

分析研究区ΔT剖面图和ΔT等值线平面图(图3)可知，区内磁场特征表现为在平稳的正、负低值磁场背景上叠加了高值正磁异常。平稳的正、负低值磁背景场ΔT幅值一般为-300～100 nT，在各方向上变化都较小，梯度不大于10 nT/km。负磁背景场主要分布于区内东北部。叠加的正磁异常南北长约1 000 m，东西宽约500 m，近SN走向，由若干个等轴状或椭圆状磁异常组成，正负异常相伴生，负异常多分布于正异常北侧，也有部分负异常分布于正异常其余侧面。区内北部磁异常规模大、幅值高，南部规模小、幅值低，可细分为3个异常。

图3 研究区高精度磁异常特征

(1)Ⅰ#异常。Ⅰ#异常位于研究区中部，呈近SN向展布，南北长约425 m，东西宽约120 m。该异常有3个峰值由北向南依次排列为Fe1、Fe2、Fe3，其中Fe2峰幅值最高，约13 000 nT，梯度约280 000 nT/km，最高峰值位于5 088 400线，相邻的2条线峰值也较高。Fe3位于在Fe2南侧约150 m处，其特征与Fe2极为相似，峰值为5 500 nT。Fe1与Fe2、Fe3的平面形态特征明显不同，其峰值仅为1 500 nT，Fe1东西不对称，东陡西缓，梯度与其余2个峰值相比也较小。Ⅰ#异常对应的地层为中元古界灰岩、大理岩化灰岩、大理岩和矽卡岩，地层产状约为60°。该异常区东侧出露的地层为大面积分布的燕山早期中—细粒花岗岩，西侧为同期花岗岩及上侏罗统火山岩。Ⅰ#异常有多条不同方向的断裂构造通过，其中NW向构造4条、NE向构造1条、SN向构造1条，不同方向构造在此交汇、穿插或截断。1#异常为埋藏较浅、规模较大的磁性矿体引起。

(2)Ⅱ#异常。Ⅱ#异常NW走向，呈长条状展布，长约170 m，宽约40 m，最大异常幅值达3 300 nT，梯度约13 200 nT/km。该异常有3个峰值，异常西侧、北侧有幅值不大的负异常相伴生。该异常对应的地层为中元古界灰岩、大理岩化灰岩、大理岩和矽卡岩，地层产状较陡，北部为对应出露上侏罗统火山岩。该异常中部有一条NE向展布的花岗细晶脉岩横穿异常带，脉岩宽约30 m。Ⅱ#异常为埋藏较浅、延深不大的磁性矿体引起。

(3)Ⅲ#异常。Ⅲ#异常NW向展布，异常形态不规则，南北长约200 m，东西宽约40 m，最高异常幅值达3 000 nT，梯度约15 000 nT/km.。该异常东西两侧有负异常相伴生，负异常幅值为-2 000 nT。该异常对应的地层为中元古界灰岩、大理岩化灰岩、大理岩和矽卡岩，地层产状较陡，东部对应出露大面积上侏罗统火山岩。Ⅲ#异常为埋藏较浅、延深不大的磁性矿体引起，磁性矿体分布不连续。

4 钻探验证

图4(a)为88 550线高精度△T磁异常剖面图，可见该条剖面100～260 m段反映为强磁场特征，峰值超过2 000 nT，梯度约280 000 nT/km。88 550线反演电阻率剖面等值线断面图(图4(b))中段中上部出现明显的中—低阻电性体，反演电阻率一般小于100 Ω·m。依据地质资料、剖面磁性特征和电性特征，推断研究区深部分布有含磁性矿体矽卡岩，该岩体整体呈椭圆状展布于断面图中上部，标高1 150～1 350 m。

图4 物探综合测量与地质联合剖面

在相应异常区域布设了钻孔ZK33进行查证，结果表明，该钻孔在80～112 m、135～155 m层位揭露了2层磁铁矿，总厚度为52 m，在矿层间分布有一定磁性的辉绿岩、矽卡岩和绿泥石化矽卡岩，高磁异常峰值与低视电阻率异常区为该类岩性的综合反映。

5 结 论

(1)研究区铁多金属矿化类型以接触交代矽卡岩型为主，形成机制与中生代花岗岩体及中元古界灰岩、大理岩化灰岩密切相关。

(2)研究区内铁多金属矿、含铁(锌)矿化矽卡岩表现出高磁性及低视电阻率的特征，依据该区成矿条件及磁性特征划分了3个磁异常区，编号分别为Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#。

(3)依据岩(矿)石在磁化率、视电阻率方面的明显差异，综合运用高精度磁法与音频大地电磁测量，建立了磁-电联合物探剖面，可快速圈定磁性盲矿体，对于寻找矽卡岩型矿床有一定的指导意义。

[1] 薛春纪，祁思敬，隗合明.基础矿床学[M].北京:地质出版社，2006.

[2] 赵一鸣，林文蔚，毕承思，等.中国矽卡岩矿床[M].北京:地质出版社，2012.

[3] 王鸿祯，何国琦，张世红.中国与蒙古之地质[J].地学前缘，2006，13(6)：1-13.

[4] 路永安，师胜利.蒙古国中戈壁省哈拉特铁铅锌矿床Ⅳ-1#铅锌矿体地质特征及戈壁沙漠地区找矿方法[J].中国矿业，2013，22(5)：66-68.[5] 韩九曦，连厂云，元春华.蒙古国地质矿产与矿业开发[M].北京：地质出版社，2013.

[6] 陈 文.蒙古国地质构造概况及金成矿区分布特征[J].甘肃地质，2009，18(2)：41-47.

[7] 于宝显，李德亮，张 帅，等.综合地球物理方法在蒙古国中戈壁省某铁-锌多金属矿区勘查中的应用[J].地质与勘探，2014，50(1)：192-198.

[8] 马俊学，陈 剑，滕永波.金属矿山巷道地球物理超前预报方法研究进展及发展趋势[J].金属矿山，2016(4)：1-12.

[9] 张德辉，朱帝杰.利用综合物探法精准探测弓长岭露天矿采空区[J].金属矿山，2015(10)：163-167.

[10] 孟凡兴，山 亚，邱崇涛，等.综合物探测量法在相山红盆地区铀矿勘查中的应用[J].现代矿业，2016(1)：147-149.

Application of the Integrated Geophysical Method in the Prospecting of the Iron-zinc-copper Polymetallic Deposit Exploration in Mongolia

Zhang Wei1,2,3Song Zhentao1,2Li Xiao4Chen Zhicai1,2Niu Yu1,2Shan Ya1,2Feng Chunyuan1,2

(1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry; 2.CNNC Key Laboratory for Geophysical Exploration Technology Center of Uranium Resource;3.School of Nuclear Engineering and Geophysics,East China Institute of Technology;4.Experimental Practical Teaching Center,Hebei University of Geosciences)

The study area is located in the northern margin of the huge anticline at the Middle-Mongolia fold system in Mongolia, which lies at the southwest of Gobi-Kerulen iron polymetallic mineralization belt.Skarn-type iron-zinc polymetallic deposit is developed, the main ore minerals are magnetite and sphalerite.In order to provide reference for the prospecting work in the study area,the geophysical exploration work is conducted in the iron-zinc polymetallic deposit by adopting the integrated geophysical method of ground high-precision magnetic and audio magnetotelluric method,three high magnetic anomaly areas and low apparent resistivity zone are delineated.The late exploration engineering validation results show that the high magnetic anomaly areas is the reaction of shallow magnetite,while the low apparent resistivity zones are the common response of deep fractures and skarn-type polymetallic deposit.The study results show that the comprehensive application of high-precision magnetic and audio magnetotelluric method can delineate the shallow deep iron-zine-copper-polymetallic anomalies effectively,it can provide the basis for the later exploration engineering layout in the area.

Integrated geophysical method, High-precision magnetic method, Audio magnetotelluric method, Iron-zinc polymetallic deposit

2016-05-18)

张 伟(1982—)，男，工程师，050002 河北省石家庄市学府路11号。