EH4电磁测深在东天山白鑫滩铜镍矿床勘查中的应用
王振宏 杜晓飞 马华东 柳献军 邢春辉 王威 王核 朱宝彰 高昊 白洪阳
摘 要：白鑫滩铜镍矿床位于新疆东天山铜镍成矿带西段。在归纳白鑫滩铜镍矿床地质条件基础上，开展EH4连续电导率剖面测量。结果显示，EH4电磁测深剖面图能清晰地反映地下不同地质体电阻率结构，直观提供矿化异常在剖面上的形态、规模、延深等重要信息，对矿体深部预测具较好指示。
关键词：东天山;白鑫滩;EH4;铜镍矿;矿体深部预测
白鑫滩铜镍矿床位于东天山铜镍成矿带西段（图1），是近年来新发现的铜镍硫化物矿床。前人对白鑫滩镁铁-超镁铁质岩体开展矿物岩石、地球化学、成矿年代学及成矿模式等研究[1-9]，但对该矿床深部矿体预测和找矿方向探讨较少。本文在白鑫滩铜镍矿地质特征、控矿条件基础上，结合勘探资料，选择典型矿体开展EH4电磁测深剖面工作，对隐伏矿体进行定位预测[10-15]。
1 区域地质背景
东天山是中亚造山带南部重要组成部分（图 1），包括3个构造单元，从北到南依次为博格达-哈里克构造带、觉罗塔格构造带和中天山地块。觉罗塔格构造带又分为梧桐窝子-小热泉子岛弧带、大南湖-头苏泉岛弧带、康古尔-黄山剪切带和阿奇山-雅满苏岛弧带。4条近EW向大型断裂奠定了东天山造山带基本单元构架，从北向南依次为大草滩断裂、康古尔塔格-黄山深大断裂、雅满苏断裂和阿其克库都克-沙泉子断裂。其具4条近平行、EW走向成矿带，规模较大的有土屋-延东铜矿带、康古尔金矿带、阿奇山-雅满苏铁铜金矿带和白鑫滩-土墩-黄山-香山-图拉尔根铜镍矿带[16-23]。
2 矿床地质特征
2.1 矿区地质概况
地层 白鑫滩矿区出露地层主要为中—下奥陶统恰干布拉克组、上石炭统企鹅山组、下侏罗统八道湾组及第四系上更新统新疆群。恰干布拉克组主要由玄武岩、安山岩、英安岩、火山角砾岩、凝灰岩组成，分布于矿区中北区域，约占矿区面积的一半;企鹅山组主要由长石石英砂岩、砂质千枚岩组成，部分夹凝灰岩，分布于矿区西南区域，出露面积较小;八道湾组主要由砾岩、砂岩组成，近地表颗粒大小渐变，为细粒粉砂岩;新疆群以砂土为主，少量碎石堆积，分布于矿区南部。
构造 矿区位于大草滩断裂以北，区内构造线以近EW向为主，一条较大断层F分布于矿区北部，近EW向，长约1.9 km，主要分布于中—下奥陶统恰干布拉克组中，为基性-超基性杂岩体与中—下奥陶统恰干布拉克组界线，走向65°～90°。断层附近地质体碎裂岩化作用普遍，碎裂程度不一，岩石中发育强褐铁矿化。
岩浆岩 矿区地表出露岩石岩性主要为基性-超基性岩及花岗岩。花岗岩主要为钾长花岗岩和二长花岗岩，分布于矿区南部，二长花岗岩出露面积大于钾长花岗岩。基性-超基性岩主要为辉长岩、橄榄辉长岩和辉石橄榄岩，分布于矿区中部，主要赋矿岩性为辉石橄榄岩，该岩相地表出露于基性-超基性岩体西段。
2.2 矿体特征
白鑫滩铜镍矿床分为东西2个矿带（图2）。共圈定22个矿体，西段19个，东段3个，西段Ⅰ2号和东段Ⅱ1号为主矿体。Ⅰ2号矿体位于岩体西段南部，為矿区规模最大矿体，控制程度最高，该矿体主要分布于11～30线，长1 150 m。其中11～00线出露于地表，由15条探槽控制，长350 m;00线以东至30线之间隐伏于地下，隐伏矿体长800 m。矿体形态总体呈似层状、板状，矿体走向60°，倾向325°～330°，倾角30°～50°。走向上厚度变化总体呈西段薄、东段厚、较均匀特征;倾向上呈由南东向北西，厚度具由厚变薄趋势，向深部倾角变缓。钻孔中控制矿体厚1.14～47.06 m，平均19.56 m。矿体平均品位Cu为0.83%、Ni为0.57%;Ⅱ1号矿体位于东部南段，为东段规模最大矿体。该矿体主要分布于46～66线，长530 m，其中54～66线出露于地表，由7条探槽控制，长330 m;54线以西至46线之间隐伏于地下，隐伏矿体长350 m。矿体形态多呈层状、楔板状或透镜状，整体产状较缓，矿体走向80°，倾向303°～350°，倾角20°～40°。矿体整体向正西方向侧伏，54线以西倾伏于地下。矿体厚0.91～23.04 m，平均11.23 m。矿体平均品位Cu为0.72%，Ni为0.69%。
2.3 矿石结构和构造
矿石中金属氧化物为磁铁矿，金属硫化物为黄铜矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿等。脉石矿物为橄榄石、辉石、角闪石、斜长石、云母及次生蚀变矿物透闪石、纤闪石、滑石、绿泥石、蛇纹石、绢石、葡萄石，见少量铬云母、方解石等。矿石结构主要为浸染状结构、局部为块状结构。熔离方式形成的矿石构造为稀疏浸染状构造、稠密浸染状构造、斑点状构造。深部熔离矿浆贯入形成的矿石呈块状构造和斑杂状构造。
2.4 矿石氧化及次生富集特征
白鑫滩铜镍矿区地处干旱少雨的戈壁荒漠，化学风化作用很弱。矿体出露地表部分仅见少量褐铁矿和孔雀石，新鲜面可见原生黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿等。通过与地质、自然条件相似的图拉尔根铜镍物相样分析结果类比及野外实际观察，初步厘定矿区矿体氧化带深25 m左右。
2.5 围岩蚀变
杂岩体围岩蚀变主要呈接触变质，发生角岩化、硅灰石化、透辉石化;杂岩体自变质为超基性岩中滑石-绿泥石化、蛇纹石化、石棉化。矿物蚀变为橄榄石蛇纹石化、伊丁石化、透闪石化;辉石的纤闪石化、滑石化;角闪石次闪石化。基性岩中斜长石发生绿泥石化、黝帘石化、葡萄石化。
3 EH4测量及解释
3.1 工作部署
白鑫滩铜镍矿区内选择2条剖面7线与12线进行EH4电磁测量。7线剖面长800 m，方位330°，贯穿Ⅰ2号矿体。结合钻孔7线资料，该剖面对验证白鑫滩矿区Ⅰ2矿体位置及矿体与围岩关系具重要意义;12线剖面长800 m，方位330°，处于白鑫滩西段矿区中部。结合钻孔12线数据，可预测矿体深部形态及EH4电磁测深对含铜镍辉石橄榄岩的预测效果。
3.2 工作原则
EH4仪器共用4个电极，每2个电极组成1个电偶极子。分别沿测线平行方向（X方向）和垂直测线方向（Y方向）展布，电偶极方向采用罗盘指示，方便快捷。用皮尺测量偶极距离，误差小于1 m，方差小于1°。电磁测深点距40 m，测量极距20 m×20 m。实际工作中据已知矿体进行检查点测量，据测量结果及现场地质、地形情况适度调整极距和点距。正式开展测量工作前进行平行测试。磁棒分X、Y，测量中严格按工作规范实施，磁棒远离前置放大器5 m，为消除人为、自然因素干扰，两磁棒均埋于地下，保证两磁棒水平方向均为0°。用罗盘定向使X、Y两磁棒相互垂直，误差需小于±1°，所有工作人员在仪器工作期间均要求远离磁棒。电、磁道前置放大器放在测量点上，即两个电偶极子交点，为保护电、磁道前置放大器首先接地，远离磁棒至少5 m。主机远离前置放大器平台上，主机操作手时刻观测数据，发现儀器受到干扰或信号不佳时，立刻要求其他人员进行检查并重新采集数据。采集数据期间矿山电源关闭停止作业。
3.3 岩矿石物性特征
基性-超基性岩体具三高一低、高磁、高重力、高极化率、低电阻率）特征。36个薄片鉴定研究表明，白鑫滩岩体含较高的铁镁矿物，具较低的电阻率值，赋存金属硫化物矿体，整个岩体具低电阻率特点。矿区岩矿石导电性可分为4个等级，玄武岩具中高阻抗特性，导电性跳跃性较大，电阻率2 783～6 120 Ω·m;二长花岗岩、花岗闪长岩具高阻抗特性，导电性跳跃性较大，电阻率大于5 500 Ω·m;辉长岩、安山岩、凝灰岩、砂岩具中低阻抗特性，电阻率453～3 286 Ω·m;英安岩、角岩、橄榄辉长岩、辉石橄榄岩、橄榄辉石岩具低阻特性，电阻率89～737 Ω·m。不同岩性间常见值具一定差异，但导电性有一定交叉，为后面解释推断带来一定干扰。
3.4 测区推断原则
①铜镍矿体受铜镍矿富集影响，在反演电阻率拟断面图上多表现为连续低阻特征（电阻率0～500 Ω·m）;②断层（破碎带）因白鑫滩铜镍矿区气候干旱，视电阻率为150～1 000 Ω·m，纵向分布，条带状延伸。反演电阻率断面图上为等值线同步下凹或低阻值闭合的条带状中低阻异常，等值线分布密集，与两侧地质体电性差异明显，视其宽度大小推断为断层（破碎带）;③在低-中低阻电性层中，局部地段形成的甚低阻封闭异常为本次研究重点，与容矿次级断裂构造电性上连通的电阻率值低于500 Ω·m的条带状异常推断为容矿有利部位;④矿区英安岩及超基性岩均属低阻体，对判断低阻异常体产生干扰，需结合物探资料，排除具4低（低磁、低重、低极化率、低电阻率）特征的英安岩。
3.5 EH4成果解释
3.5.1 7线剖面解析
I号低阻异常体 位于剖面0～400 m内，低阻中心小于10 Ω·m，电阻率明显区别于边部中低阻体和底部高阻体，电阻率值差异逐渐升高，异常规模大，连续性好;0～50 m地表出露碎裂英安斑岩，孔雀石化、黄铁矿化、黄铜矿化发育，品位较高;50～80 m为Ⅰ2号铜镍矿体露头，见大量褐铁矿化和孔雀石化，矿石风化破碎，呈粉末状、松散状分布。80～400 m地表由辉石橄榄岩露头向橄榄辉长岩过渡，符合电磁测深剖面电阻率变化。
II号低阻异常体 位于剖面430～700 m内，延深至300 m，电阻率值为5～200 Ω·m。结合钻孔ZK702和ZK703数据，有一板状近矿体赋存于地下约150 m深度中的辉石橄榄岩体中，产状平缓;430～600 m地表出露辉长岩，600～700 m地表出露英安斑岩，部分黄铁矿化、孔雀石化，物探显示为4低特征。结合EH4电磁测深剖面II号低阻异常体附近有大范围花岗岩类高阻异常体，推测距地表100～300 m深度可能含有热蚀变角岩，使得EH4电磁测深剖面呈大范围低阻异常（图3）。
3.5.2 12线剖面解析
12线低阻异常体横跨整条剖面，距地表深175 m范围内，低阻中心小于10 Ω·m，电阻率小于底部中、高阻体，异常规模大。12线南北端地层为英安斑岩，在EH4电磁测深剖面上呈低阻异常，中间为辉石橄榄岩、橄榄辉长岩、辉长岩。据钻孔数据，ZK1203钻孔见零星矿体，ZK1204、ZK1205、ZK1206见中高品位铜镍矿。EH4电磁测深剖面在约130 m深度表现出低阻值闭合条带状中低阻异常，且等值线分布密集，推断F为一条断层，影响矿体产状（图4）。
4 地质-地球物理找矿方向
EH4测试结果与钻探资料和地球物理异常显示较好的吻合度。排除表层电磁趋肌深度引起的地表异常，结合白鑫滩铜镍矿为岩浆熔离，矿体分布于含矿相底部，呈似凹面状形态及含矿岩体高磁、高密度、高极化、低电阻特征，认为EH4能清晰反演成矿岩体与围岩物性差异。白鑫滩岩体西段头部，0～50 m深度低阻封闭异常为容矿有利部位，白鑫滩岩体西段中部，100～150 m深度低阻封闭异常为容矿有利部位。
5 结论
本次研究认为，EH4连续电导率剖面仪对白鑫滩铜镍矿区构造特征和深部矿体形态反演效果良好，与矿区内地质事实较吻合，该方法在东天山地区铜镍矿勘探中适用性强。EH4方法虽能圈定铜镍矿体范围和大致深度，但矿区若有其它低阻地层，则需结合地球物理信息其它特征对干扰项进行排除。
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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