EH4電磁測深在東天山白鑫灘銅鎳礦床勘查中的應用

王振宏 杜曉飛 馬華東 柳獻軍 邢春輝 王威 王核 朱寶彰 高昊 白洪陽

摘? 要：白鑫灘銅鎳礦床位于新疆東天山銅鎳成礦帶西段。在歸納白鑫灘銅鎳礦床地質條件基礎上，開展EH4連續電導率剖面測量。結果顯示，EH4電磁測深剖面圖能清晰地反映地下不同地質體電阻率結構，直觀提供礦化異常在剖面上的形態、規模、延深等重要信息，對礦體深部預測具較好指示。

關鍵詞：東天山;白鑫灘;EH4;銅鎳礦;礦體深部預測

白鑫灘銅鎳礦床位于東天山銅鎳成礦帶西段（圖1），是近年來新發現的銅鎳硫化物礦床。前人對白鑫灘鎂鐵-超鎂鐵質巖體開展礦物巖石、地球化學、成礦年代學及成礦模式等研究[1-9]，但對該礦床深部礦體預測和找礦方向探討較少。本文在白鑫灘銅鎳礦地質特征、控礦條件基礎上，結合勘探資料，選擇典型礦體開展EH4電磁測深剖面工作，對隱伏礦體進行定位預測[10-15]。

1? 區域地質背景

東天山是中亞造山帶南部重要組成部分（圖 1），包括3個構造單元，從北到南依次為博格達-哈里克構造帶、覺羅塔格構造帶和中天山地塊。覺羅塔格構造帶又分為梧桐窩子-小熱泉子島弧帶、大南湖-頭蘇泉島弧帶、康古爾-黃山剪切帶和阿奇山-雅滿蘇島弧帶。4條近EW向大型斷裂奠定了東天山造山帶基本單元構架，從北向南依次為大草灘斷裂、康古爾塔格-黃山深大斷裂、雅滿蘇斷裂和阿其克庫都克-沙泉子斷裂。其具4條近平行、EW走向成礦帶，規模較大的有土屋-延東銅礦帶、康古爾金礦帶、阿奇山-雅滿蘇鐵銅金礦帶和白鑫灘-土墩-黃山-香山-圖拉爾根銅鎳礦帶[16-23]。

2? 礦床地質特征

2.1? 礦區地質概況

地層? 白鑫灘礦區出露地層主要為中—下奧陶統恰干布拉克組、上石炭統企鵝山組、下侏羅統八道灣組及第四系上更新統新疆群。恰干布拉克組主要由玄武巖、安山巖、英安巖、火山角礫巖、凝灰巖組成，分布于礦區中北區域，約占礦區面積的一半;企鵝山組主要由長石石英砂巖、砂質千枚巖組成，部分夾凝灰巖，分布于礦區西南區域，出露面積較小;八道灣組主要由礫巖、砂巖組成，近地表顆粒大小漸變，為細粒粉砂巖;新疆群以砂土為主，少量碎石堆積，分布于礦區南部。

構造? 礦區位于大草灘斷裂以北，區內構造線以近EW向為主，一條較大斷層F分布于礦區北部，近EW向，長約1.9 km，主要分布于中—下奧陶統恰干布拉克組中，為基性-超基性雜巖體與中—下奧陶統恰干布拉克組界線，走向65°～90°。斷層附近地質體碎裂巖化作用普遍，碎裂程度不一，巖石中發育強褐鐵礦化。

巖漿巖? 礦區地表出露巖石巖性主要為基性-超基性巖及花崗巖?；◢弾r主要為鉀長花崗巖和二長花崗巖，分布于礦區南部，二長花崗巖出露面積大于鉀長花崗巖?；?超基性巖主要為輝長巖、橄欖輝長巖和輝石橄欖巖，分布于礦區中部，主要賦礦巖性為輝石橄欖巖，該巖相地表出露于基性-超基性巖體西段。

2.2? 礦體特征

白鑫灘銅鎳礦床分為東西2個礦帶（圖2）。共圈定22個礦體，西段19個，東段3個，西段Ⅰ2號和東段Ⅱ1號為主礦體。Ⅰ2號礦體位于巖體西段南部，為礦區規模最大礦體，控制程度最高，該礦體主要分布于11～30線，長1 150 m。其中11～00線出露于地表，由15條探槽控制，長350 m;00線以東至30線之間隱伏于地下，隱伏礦體長800 m。礦體形態總體呈似層狀、板狀，礦體走向60°，傾向325°～330°，傾角30°～50°。走向上厚度變化總體呈西段薄、東段厚、較均勻特征;傾向上呈由南東向北西，厚度具由厚變薄趨勢，向深部傾角變緩。鉆孔中控制礦體厚1.14～47.06 m，平均19.56 m。礦體平均品位Cu為0.83%、Ni為0.57%;Ⅱ1號礦體位于東部南段，為東段規模最大礦體。該礦體主要分布于46～66線，長530 m，其中54～66線出露于地表，由7條探槽控制，長330 m;54線以西至46線之間隱伏于地下，隱伏礦體長350 m。礦體形態多呈層狀、楔板狀或透鏡狀，整體產狀較緩，礦體走向80°，傾向303°～350°，傾角20°～40°。礦體整體向正西方向側伏，54線以西傾伏于地下。礦體厚0.91～23.04 m，平均11.23 m。礦體平均品位Cu為0.72%，Ni為0.69%。

2.3? 礦石結構和構造

礦石中金屬氧化物為磁鐵礦，金屬硫化物為黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦等。脈石礦物為橄欖石、輝石、角閃石、斜長石、云母及次生蝕變礦物透閃石、纖閃石、滑石、綠泥石、蛇紋石、絹石、葡萄石，見少量鉻云母、方解石等。礦石結構主要為浸染狀結構、局部為塊狀結構。熔離方式形成的礦石構造為稀疏浸染狀構造、稠密浸染狀構造、斑點狀構造。深部熔離礦漿貫入形成的礦石呈塊狀構造和斑雜狀構造。

2.4? 礦石氧化及次生富集特征

白鑫灘銅鎳礦區地處干旱少雨的戈壁荒漠，化學風化作用很弱。礦體出露地表部分僅見少量褐鐵礦和孔雀石，新鮮面可見原生黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等。通過與地質、自然條件相似的圖拉爾根銅鎳物相樣分析結果類比及野外實際觀察，初步厘定礦區礦體氧化帶深25 m左右。

2.5? 圍巖蝕變

雜巖體圍巖蝕變主要呈接觸變質，發生角巖化、硅灰石化、透輝石化;雜巖體自變質為超基性巖中滑石-綠泥石化、蛇紋石化、石棉化。礦物蝕變為橄欖石蛇紋石化、伊丁石化、透閃石化;輝石的纖閃石化、滑石化;角閃石次閃石化?；詭r中斜長石發生綠泥石化、黝簾石化、葡萄石化。

3? EH4測量及解釋

3.1 工作部署

白鑫灘銅鎳礦區內選擇2條剖面7線與12線進行EH4電磁測量。7線剖面長800 m，方位330°，貫穿Ⅰ2號礦體。結合鉆孔7線資料，該剖面對驗證白鑫灘礦區Ⅰ2礦體位置及礦體與圍巖關系具重要意義;12線剖面長800 m，方位330°，處于白鑫灘西段礦區中部。結合鉆孔12線數據，可預測礦體深部形態及EH4電磁測深對含銅鎳輝石橄欖巖的預測效果。

3.2? 工作原則

EH4儀器共用4個電極，每2個電極組成1個電偶極子。分別沿測線平行方向（X方向）和垂直測線方向（Y方向）展布，電偶極方向采用羅盤指示，方便快捷。用皮尺測量偶極距離，誤差小于1 m，方差小于1°。電磁測深點距40 m，測量極距20 m×20 m。實際工作中據已知礦體進行檢查點測量，據測量結果及現場地質、地形情況適度調整極距和點距。正式開展測量工作前進行平行測試。磁棒分X、Y，測量中嚴格按工作規范實施，磁棒遠離前置放大器5 m，為消除人為、自然因素干擾，兩磁棒均埋于地下，保證兩磁棒水平方向均為0°。用羅盤定向使X、Y兩磁棒相互垂直，誤差需小于±1°，所有工作人員在儀器工作期間均要求遠離磁棒。電、磁道前置放大器放在測量點上，即兩個電偶極子交點，為保護電、磁道前置放大器首先接地，遠離磁棒至少5 m。主機遠離前置放大器平臺上，主機操作手時刻觀測數據，發現儀器受到干擾或信號不佳時，立刻要求其他人員進行檢查并重新采集數據。采集數據期間礦山電源關閉停止作業。

3.3? 巖礦石物性特征

基性-超基性巖體具三高一低、高磁、高重力、高極化率、低電阻率）特征。36個薄片鑒定研究表明，白鑫灘巖體含較高的鐵鎂礦物，具較低的電阻率值，賦存金屬硫化物礦體，整個巖體具低電阻率特點。礦區巖礦石導電性可分為4個等級，玄武巖具中高阻抗特性，導電性跳躍性較大，電阻率2 783～6 120 Ω·m;二長花崗巖、花崗閃長巖具高阻抗特性，導電性跳躍性較大，電阻率大于5 500 Ω·m;輝長巖、安山巖、凝灰巖、砂巖具中低阻抗特性，電阻率453～3 286 Ω·m;英安巖、角巖、橄欖輝長巖、輝石橄欖巖、橄欖輝石巖具低阻特性，電阻率89～737 Ω·m。不同巖性間常見值具一定差異，但導電性有一定交叉，為后面解釋推斷帶來一定干擾。

3.4? 測區推斷原則

①銅鎳礦體受銅鎳礦富集影響，在反演電阻率擬斷面圖上多表現為連續低阻特征（電阻率0～500 Ω·m）;②斷層（破碎帶）因白鑫灘銅鎳礦區氣候干旱，視電阻率為150～1 000 Ω·m，縱向分布，條帶狀延伸。反演電阻率斷面圖上為等值線同步下凹或低阻值閉合的條帶狀中低阻異常，等值線分布密集，與兩側地質體電性差異明顯，視其寬度大小推斷為斷層（破碎帶）;③在低-中低阻電性層中，局部地段形成的甚低阻封閉異常為本次研究重點，與容礦次級斷裂構造電性上連通的電阻率值低于500 Ω·m的條帶狀異常推斷為容礦有利部位;④礦區英安巖及超基性巖均屬低阻體，對判斷低阻異常體產生干擾，需結合物探資料，排除具4低（低磁、低重、低極化率、低電阻率）特征的英安巖。

3.5? EH4成果解釋

3.5.1? 7線剖面解析

I號低阻異常體? 位于剖面0～400 m內，低阻中心小于10 Ω·m，電阻率明顯區別于邊部中低阻體和底部高阻體，電阻率值差異逐漸升高，異常規模大，連續性好;0～50 m地表出露碎裂英安斑巖，孔雀石化、黃鐵礦化、黃銅礦化發育，品位較高;50～80 m為Ⅰ2號銅鎳礦體露頭，見大量褐鐵礦化和孔雀石化，礦石風化破碎，呈粉末狀、松散狀分布。80～400 m地表由輝石橄欖巖露頭向橄欖輝長巖過渡，符合電磁測深剖面電阻率變化。

II號低阻異常體? 位于剖面430～700 m內，延深至300 m，電阻率值為5～200 Ω·m。結合鉆孔ZK702和ZK703數據，有一板狀近礦體賦存于地下約150 m深度中的輝石橄欖巖體中，產狀平緩;430～600 m地表出露輝長巖，600～700 m地表出露英安斑巖，部分黃鐵礦化、孔雀石化，物探顯示為4低特征。結合EH4電磁測深剖面II號低阻異常體附近有大范圍花崗巖類高阻異常體，推測距地表100～300 m深度可能含有熱蝕變角巖，使得EH4電磁測深剖面呈大范圍低阻異常（圖3）。

3.5.2? 12線剖面解析

12線低阻異常體橫跨整條剖面，距地表深175 m范圍內，低阻中心小于10 Ω·m，電阻率小于底部中、高阻體，異常規模大。12線南北端地層為英安斑巖，在EH4電磁測深剖面上呈低阻異常，中間為輝石橄欖巖、橄欖輝長巖、輝長巖。據鉆孔數據，ZK1203鉆孔見零星礦體，ZK1204、ZK1205、ZK1206見中高品位銅鎳礦。EH4電磁測深剖面在約130 m深度表現出低阻值閉合條帶狀中低阻異常，且等值線分布密集，推斷F為一條斷層，影響礦體產狀（圖4）。

4? 地質-地球物理找礦方向

EH4測試結果與鉆探資料和地球物理異常顯示較好的吻合度。排除表層電磁趨肌深度引起的地表異常，結合白鑫灘銅鎳礦為巖漿熔離，礦體分布于含礦相底部，呈似凹面狀形態及含礦巖體高磁、高密度、高極化、低電阻特征，認為EH4能清晰反演成礦巖體與圍巖物性差異。白鑫灘巖體西段頭部，0～50 m深度低阻封閉異常為容礦有利部位，白鑫灘巖體西段中部，100～150 m深度低阻封閉異常為容礦有利部位。

5? 結論

本次研究認為，EH4連續電導率剖面儀對白鑫灘銅鎳礦區構造特征和深部礦體形態反演效果良好，與礦區內地質事實較吻合，該方法在東天山地區銅鎳礦勘探中適用性強。EH4方法雖能圈定銅鎳礦體范圍和大致深度，但礦區若有其它低阻地層，則需結合地球物理信息其它特征對干擾項進行排除。

參考文獻

[1]? ? 李鑫，王敦科，趙樹銘.哈密白鑫灘巖漿型銅鎳硫化物礦床的發現[J].新疆地質，2014，32（4）：466-469.

[2]? ? 王亞磊，張照偉，尤敏鑫，等.東天山白鑫灘銅鎳礦鋯石U-Pb年代學、地球化學特征及對Ni-Cu找礦的啟示[J].中國地質，2015，42（3）：452-467.

[3]? ? 呼冬強，王敦科，李鑫，等.新疆哈密市白鑫灘銅鎳礦地質特征及成礦模式初探[J].新疆有色金屬，2016，39（4）：3-5.

[4]? ? 王亞磊，張照偉，張江偉，等.新疆白鑫灘銅鎳礦床礦物學、Sr-Nd同位素特征及其成礦過程探討[J].地質學報，2016，90（10）：2747-2758.

[5]? ? 周軍，任燕，田江濤.新疆東天山成礦帶地球化學勘查進展[J].西北地質，2017，50（4）：18-22.

[6]? ? 馮延清，錢壯志，段俊，等.新疆東天山銅鎳成礦帶西段鎂鐵—超鎂鐵質巖體成因及成礦潛力研究[J].地質學報，2017，91（4）：792-811.

[7]? ? 趙冰冰，鄧宇峰，周濤發，等.東天山白鑫灘含銅鎳礦鎂鐵-超鎂鐵巖體的巖石成因：年代學、巖石地球化學和Sr-Nd同位素證據[J].巖石學報，2018，34（9）：2733-2753.

[8]? ? 田江濤，楊萬志，周軍，等.東天山銅鎳礦找礦潛力地球化學分析[J].新疆地質，2019，37（1）：17-23.

[9]? ? 李平，趙同陽，米寶昕，等.東天山白鑫灘銅鎳硫化物礦床鉑族元素地球化學特征及意義[J].新疆地質，2019，37（4）：464-468.

[10]? 申萍，沈遠超，劉鐵兵，等.EH4連續電導率成像儀在隱伏礦體定位預測中的應用研究[J].礦床地質，2007（1）：70-78.

[11]? 沈遠超，申萍，劉鐵兵，等.EH4在危機礦山隱伏金礦體定位預測中的應用研究[J].地球物理學進展，2008（2）：559-567.

[12]? 胡軍，王核，黃朝陽，等.EH4連續電導率法在西昆侖大紅柳灘赤鐵礦床勘查中的應用[J].新疆地質，2015，33（4）：556-561.

[13]? 黃朝陽，王核，李文鉛，等.EH4在鐵礦勘探的應用——以西昆侖贊坎鐵礦為例[J].新疆地質，2014，32（3）：405-409.

[14]? 郭曉東，陳孝強，王治華，等.EH4連續電導率測量在寶興廠礦區的應用[J].地質與勘探，2009，45（1）：52-58.

[15]? 吳玉峰，王核，劉建平，等.西昆侖喀依孜鉬礦EH4物探特征及成礦潛力分析[J].新疆地質，2010，28（4）：454-457.

[16]? 秦克章，方同輝，王書來，等.東天山板塊構造分區、演化與成礦地質背景研究[J].新疆地質，2002（4）：302-308.

[17]? Xiao W ， Huang B ， Han C ， et al. A review of the western part of the Altaids： A key to understanding the architecture of accretionary orogens[J]. Gondwana Research， 2011， 18（2-3）：253-273.

[18]? Xiao W， Li S， Santosh M， et al. Orogenic belts in Central Asia： Correlations and connections[J].中國科學院地質與地球物理研究所 2012 年度 （第 12 屆） 學術論文匯編——特提斯研究中心， 2013.

[19]? Xiao W， Windley B F， Sun S， et al. A tale of amalgamation of three Permo-Triassic collage systems in Central Asia： oroclines， sutures， and terminal accretion[J]. Annual review of earth and planetary sciences， 2015， 43： 477-507.

[20]? ?eng?r A M C， Natal'In B A， Burtman V S. Evolution of the Altaid tectonic collage and Palaeozoic crustal growth in Eurasia[J]. Nature， 1993， 364（6435）： 299-307.

[21]? Windley B F ， Alexeiev D ， Xiao W ， et al. Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt[J]. Journal of the Geological Society， 2007， 164（1）：31-47.

[22]? Han J， Chen H， Jiang H， et al. Genesis of the Paleozoic Aqishan-Yamansu arc-basin system and Fe （-Cu） mineralization in the Eastern Tianshan， NW China[J]. Ore Geology Reviews， 2019， 105： 55-70.

[23]? Han Y， Zhao G. Final amalgamation of the Tianshan and Junggar orogenic collage in the southwestern Central Asian Orogenic Belt： Constraints on the closure of the Paleo-Asian Ocean[J]. Earth-Science Reviews， 2018， 186： 129-152.

Abstract： Baixintan Cu-Ni deposit is found in west of Eastern Tianshan Cu-Ni metallogenic belt. We use EH4 successive electrical conductivity survey to the Baixintan on the condition of a summary of its regional geology. Resistivities of geological masses underground and the shape， scale and depth of mineralization could reflected by EH4 electromagnetic sounding profile interpretation map which has a positive indication for the deep prediction into orebodies.

Key words： Eastern Tianshan; Baixintan; EH4; Cu-Ni deposit; Prediction of deep orebody