基于重、磁、電法的多寶山礦集區(qū)隱伏斑巖體識別與深部找礦實踐*

趙理芳，李希元，李成立，趙俊康，包怡，陳中，劉和花，梁杰，王佩業(yè)

（1江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一四隊，江蘇 鎮(zhèn)江 212004；2長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100；3中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽 110000；4紫金礦業(yè)集團股份有限公司礦產(chǎn)地質(zhì)勘查院，福建 廈門 361000；5江蘇省地質(zhì)局，江蘇 南京 210018）

斑巖型礦床是指與中酸性淺成侵入巖（斑巖）有關(guān)的，以浸染狀、細脈浸染狀為主要礦化樣式的巖漿熱液礦床，礦種以Cu為主、伴生Au，具品位低、規(guī)模大的特征（葉天竺等，2014）。斑巖銅礦主要形成于聚合板塊的活動大陸一側(cè)，一般為典型的邊緣構(gòu)造巖漿活動帶的陸緣弧和島弧環(huán)境（張壽庭等，2011；熊欣等，2014）。多寶山礦集區(qū)位于大興安嶺與小興安嶺交匯部位，中亞-蒙古斑巖銅礦帶的東段，礦區(qū)位于新開嶺隆起和古生代洋盆正負構(gòu)造單元的邊緣（杜琦等，1988），是中國重要的斑巖型銅鉬礦成礦帶，礦產(chǎn)較為豐富，以銅、金多金屬礦產(chǎn)為主，包括多寶山銅鉬礦床、爭光巖金礦床、銅山銅礦床、三礦溝鐵銅礦床等多金屬礦床（石國明等，2018）。

多寶山礦集區(qū)的地質(zhì)工作始于20世紀50年代，勘探研究于90年代進入高峰期，完成了區(qū)內(nèi)1∶20萬區(qū)調(diào)、重力、化探及1∶5萬航測工作，并對重點成礦區(qū)（帶）進行了1∶5萬等大比例尺區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，這些工作比較系統(tǒng)地劃分了區(qū)內(nèi)的地層層序、巖漿活動的期次和隱伏巖體的范圍，研究分析了多寶山礦集區(qū)的構(gòu)造特征，對區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)進行了成因及成礦規(guī)律研究，總結(jié)和劃分了部分成礦遠景區(qū)（杜琦等，1988；2008；石國明等，2018）。

礦集區(qū)植被覆蓋，雖然巖石礦化時電阻率值會明顯下降，形成局部低阻異常（范正國等，2004；鄭軍，2018），但礦集區(qū)的采礦區(qū)、銅礦生產(chǎn)區(qū)、變電站、高壓線、煤礦等干擾給電磁法的數(shù)據(jù)采集帶來了較大的影響，此外，礦集區(qū)大量分布黃鐵礦所造成的低阻異常，對于斑巖型礦床的深部勘查也帶來了困擾。加上多寶山斑巖銅礦床具有多期成礦及疊加改造的特點（趙忠海等，2012；劉寶山，2020；劉寶山等，2020），造成了深部勘探整體研究程度低。

2017年—2020年中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究牽頭并聯(lián)合國內(nèi)等眾多所高校、科研單位開展的《北方東部復(fù)合造山成礦系統(tǒng)深部結(jié)構(gòu)與成礦過程》國家重點研發(fā)計劃項目，在多寶山礦集區(qū)開展了大量的地球物理實物工作，獲得了較高質(zhì)量的野外數(shù)據(jù)。

由于多寶山斑巖型礦床的成礦地質(zhì)體為花崗閃長斑巖，主要礦帶位于斑巖體上盤（趙元藝等，1997），根據(jù)硫同位素組成的梯度變化及其他資料，可推斷礦液進入礦帶前首先流經(jīng)了斑巖體（馬德有，1984），因此，查明成礦斑巖體是斑巖銅礦找礦預(yù)測最關(guān)鍵的步驟（卿敏等，2019）。本文以三維廣域電磁法和高精度重、磁數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)、鉆孔資料，對多寶山礦集區(qū)的隱伏斑巖體進行了研究。從已知到未知推測出斑巖體的位置，結(jié)合斑巖型礦床的礦化蝕變特征和巖石物性特征，根據(jù)電性特征推測了礦體位置，鉆孔驗證與解釋相符。研究成果對于干擾較大的礦區(qū)勘探方法的選擇和斑巖型礦床深部找礦具有很好的借鑒作用，同時對于多寶山、銅山、爭光等礦區(qū)外圍和深部找礦具有指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景與礦床特征

1.1 地質(zhì)概況

多寶山礦集區(qū)的地層隸屬興安嶺地層分區(qū)，區(qū)內(nèi)出露地層由古至新為古生界、中生界及新生界。古生代地層主要發(fā)育在多寶山銅礦一帶及裸河兩岸，關(guān)鳥河兩岸、東南部也有小面積出露，主要為奧陶系多寶山組、銅山組，其次為志留系及少量的泥盆系、二疊系；中生界在測區(qū)南部廣泛分布，主要位于三岔河村、清水河村以南，測區(qū)內(nèi)中生界出露有三疊紀火山巖地層、白堊紀火山巖和沉積巖地層，以白堊系最為發(fā)育（石國明等，2018）；新生界第四系主要分布于河谷兩側(cè)（圖1）。奧陶系—泥盆系為海相地層，其中奧陶系火山巖發(fā)育，自晚二疊世開始為陸相沉積。中奧陶統(tǒng)屬海相火山巖、火山碎屑巖和碳酸鹽巖建造，構(gòu)成了島弧形火山-沉積巖系。多寶山組是由中-酸性角礫巖、熔巖及凝灰?guī)r組成的海相火山巖，夾少量沉積巖層沉積巖，與成礦關(guān)系密切，是礦集區(qū)主要的賦礦層位（杜琦等，1988；石國明等，2018）。

圖1 多寶山礦集區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)石國明等，2018）1—第四系；2—白堊系火山沉積巖；3—清水河組安山巖；4—石炭系—二疊系陸相沉積；5—志留系—泥盆系碎屑巖；6—奧陶系上統(tǒng)沉積地層；7—銅山組淺海相沉積；8—多寶山組三段中酸性-酸性熔巖、火山碎屑巖；9—多寶山組二段中性火山巖、火山碎屑巖；10—多寶山組一段中性-中酸性火山碎屑巖；11—燕山期二長花崗巖；12—燕山期花崗閃長巖；13—印支期二長花崗巖；14—印支期花崗閃長巖；15—華力西期花崗閃長巖；16—加里東期花崗閃長巖；17—加里東期花崗閃長斑巖；18—閃長巖；19—實測斷層；20—三維研究區(qū)；21—廣域電磁點；22—分析剖面；23—驗證鉆孔；24—已知礦體Fig.1 Geological map of the Duobaoshan ore concentration area(after Shi et al.,2018)1—Quaternary;2—Cretaceous volcanic and sedimentary rocks;3—Andesite of Qingshuihe Formation;4—Carboniferous and Permian continental sediments;5—Silurian and Devonian clastic rocks;6—Upper Ordovician sedimentary rocks;7—Tongshan Formation shallow marine sediments;8—Intermediate acid-acid lava and pyroclastic rocks of the third member of Duobaoshan Formation;9—Intermediate volcanic rocks and pyroclastic rocks of the second member of Duobaoshan Formation;10—Intermediate to intermediate-acid pyroclastic rocks of the first member of Duobaoshan Formation;11—Yanshanian monzonitic granite;12—Yanshanian granodiorite;13—Indosinian monzonitic granite;14—Indosinian granodiorite;15—Variscan period granodiorite;16—Caledonian granodiorites;17—Caledonian granodiorite porphyry;18—Diorite;19—Measured fault;20—Three-dimensional study area;21—Wide field electromagnetic station;22—Study profile;23—Verification drill hole;24—Known ore bodies

多寶山礦集區(qū)巖漿活動有火山噴發(fā)和巖漿侵入2種形式，巖漿巖分布較廣，巖石類型復(fù)雜，從超基性巖到酸性巖均有分布。礦集區(qū)曾發(fā)生加里東期、華力西期、印支期、燕山期4期巖漿侵入活動，以加里東期和華力西期為主。侵入巖多發(fā)育在NW向和NE向斷裂交匯處，以酸性、中酸性花崗巖類為主，其次為中性閃長巖類及少量的基性輝長巖侵入體。與銅礦成因關(guān)系密切的侵入巖是加里東中期花崗閃長巖與花崗閃長斑巖，它們組成復(fù)式巖體。多寶山斑巖型銅礦床的形成，與加里東期淺成相花崗閃長斑巖密切相關(guān)，并因海西期的巖漿活動進一步富集成超大型銅礦床，嚴挌受NW向構(gòu)造的控制，而燕山運動時遭受改造。燕山期變形可分為2期：早期為陸內(nèi)造山帶發(fā)育及坍塌，構(gòu)造線方向北東東；晚期為北東向斷裂左行走滑。巖體中心部位比較厚，分枝多，形態(tài)復(fù)雜，北西延長方向上分枝少，形態(tài)規(guī)整，巖墻變薄，反映了巖漿是沿花崗閃長巖體的中心部位被動侵位的（趙元藝等，1997；杜琦等，1988）。

1.2 礦化蝕變帶特征

斑巖型銅礦一般均存在明顯的蝕變帶，其蝕變組合及其分帶模式俗稱“大白菜模式”，由內(nèi)到外依次為：石英內(nèi)核→鉀化帶（黑云母-鉀長石帶）→似千枚巖化帶（絹云母-石英帶)→泥化帶→青磐巖化帶，斑巖型銅（鉬）礦化往往分布在鉀化硅化帶外的絹英巖帶（絹云母-石英帶）中（葉天竺等，2017）。

多寶山礦床具有典型的斑巖型銅礦床的蝕變分帶特征，蝕變分帶以花崗閃長斑巖體為核心，環(huán)繞著巖體呈北西向拉長的環(huán)帶狀分布，各帶之間的界線不清，具有相互穿插、疊加現(xiàn)象，表現(xiàn)出多期次的蝕變特征，由內(nèi)向外可劃分為4個蝕變帶：石英核、鉀化帶、絹云母化帶、青磐巖化帶（圖2），多寶山銅（鉬）礦的4個礦帶均產(chǎn)于絹云母化帶中（尹冰川等，1997；杜琦等，2008）。

圖2 多寶山銅礦床蝕變帶分布示意圖（據(jù)杜琦等，2008）Fig.2 The sketch map of alteration zonation of the Duobaoshan copper deposit(after Du et al.,2008)

從多寶山礦區(qū)地質(zhì)圖（圖3）可見大砬子斑巖體（花崗閃長斑巖）呈北西向展布，與構(gòu)造走向一致，礦體環(huán)斑巖體分布。斑巖體的地表出露面積較小，僅0.17 km2，延伸到100 m標(biāo)高時，面積為0.18 km2，在深部，斑巖體則有明顯膨大的趨勢（趙元藝等，1997；杜琦等，1988），隱伏斑巖體的范圍可能遠比地表更大，如D66勘探線剖面圖顯示在地表斑巖體未出露，但在深部仍有斑巖巖枝分布（圖3），推測有較大的斑巖體隱藏在深部。

圖3 多寶山礦區(qū)地質(zhì)圖（a）及D66勘探線剖面圖（b，據(jù)杜琦等，2008）Fig.3 Geological map of the Duobaoshan mining area(a)and the cross-section of the No.66 profile line(b,after Du et al.,2008)

2 礦集區(qū)巖石標(biāo)本物性特征

地質(zhì)體的物性差異是引起重、磁、電異常的根本原因，掌握地質(zhì)體的物性參數(shù)的特征及變化規(guī)律是做好重、磁、電資料地質(zhì)解釋工作的基礎(chǔ)。

依據(jù)1∶20萬區(qū)域地質(zhì)圖及1∶5萬研究區(qū)地質(zhì)圖，設(shè)計了5條采集路線，在多寶山礦集區(qū)內(nèi)100余處露頭區(qū)采集巖石物性標(biāo)本共計974塊，采集物性樣品涉及地層近20個、侵入巖體11個。此外還收集了研究區(qū)內(nèi)具有代表性的6口鉆孔的巖芯樣品260塊。對所有樣品進行了甄別和加工，分別在現(xiàn)場與室內(nèi)進行了密度、磁化率、電阻率物性參數(shù)測定，分組進行了正態(tài)統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果示于表1至表4。

從地層物性統(tǒng)計來看（表1），地層從新到古表現(xiàn)為密度加大的變化趨勢，反映了壓實作用對密度變化的影響。由于各時代地層沉積巖性的不同，局部地層的密度有所變化，同時各地層的巖性、密度特征也反映了地層沉積環(huán)境的變化。古生界多寶山組、銅山組含有大量的火山巖成分，均具有較大的密度。從地層磁性的特點可以看出，正常沉積巖為主的地層普遍為弱磁性或是無磁性，含有火山巖成分的地層具有磁性，磁性最強的地層為清水河組及甘河組，其次為龍江組，這3個強磁性層均與火山巖有關(guān)，多寶山組也因含有火山巖成分表現(xiàn)為中等的磁性特征。在電性方面，分布在多寶山礦集區(qū)的各地層的電阻率普遍較高，電阻率的平均值均在1000 Ω·m以上，多寶山組比相鄰地層具有較高的電阻率。

表1 多寶山礦集區(qū)地層物性統(tǒng)計一覽表Table 1 Physical property statistics of different stratum in the Duobaoshan ore concentration area

表2為巖漿巖的物性統(tǒng)計，可以看出從基性到中性到酸性，密度逐漸降低，磁性變化較大，整體呈降低的趨勢，電阻率具有逐漸升高的特征，整體為高阻。玄武巖和安山巖為高密度、中強磁性、中高電阻率；花崗閃長巖為中高密度、中磁性、高電阻率；花崗巖為中低密度、弱磁性、高電阻率。

表2 巖漿巖物性統(tǒng)計一覽表Table 2 Physical property statistics of magmatic rock samples

花崗閃長巖為本區(qū)的主要賦礦圍巖，按照侵入的不同時期，對其物性進行了統(tǒng)計，見表3。從表3中可以看到加里東期和華力西期花崗閃長巖密度較為接近，密度都較高，達到2.75 kg/m3，印支期和燕山期花崗閃長巖密度較低，分別為2.65 kg/m3和2.69 kg/m3；磁化率表現(xiàn)為時代越新，磁化率越大，可能與區(qū)內(nèi)多期巖漿活動造成熱液退磁有關(guān)；電阻率則大都表現(xiàn)為高阻特征。

表3 不同時期花崗閃長巖標(biāo)本物性統(tǒng)計Table 3 Physical property statistics of granodiorite samples of different ages

圍巖經(jīng)過礦化或蝕變后，巖石的物性均發(fā)生不同程度的變化（表4）。相比未蝕變的花崗閃長巖，蝕變、礦化的花崗閃長巖整體密度呈現(xiàn)增大的變化特征，推測為巖石在經(jīng)過蝕變、礦化后，密度較大的金屬礦物含量大量增加；在磁性方面，礦化蝕變的巖石磁性弱于未蝕變的花崗閃長巖，這一特征說明巖石在礦化及蝕變的過程中，溫度較高的流體熱液對巖石、礦石原有磁性起到了退磁作用；在電性方面，經(jīng)過礦化、蝕變后的巖石、礦石，其導(dǎo)電性發(fā)生了顯著的變化，蝕變后的巖石不同程度地表現(xiàn)為電阻率變低的特征。

表4 礦化蝕變物性變化統(tǒng)計表Table 4 Statistics table of physical property changes of mineralization or alteration

3 重磁平面異常特征及重磁電三維反演

3.1 數(shù)據(jù)來源

1990年—1992年，黑龍江省物探大隊在多寶山地區(qū)開展了1∶20萬重力和1∶20萬航磁測量工作；1992年—1993年，地礦部遙感中心航測大隊在多寶山地區(qū)完成了1∶5萬航磁；2013年中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所在多寶山礦集區(qū)進行了1∶1萬大比例尺低空航磁勘查，其精度為±4.0 nT（楊生，2013）。

2017年—2020年，中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心為了探索綜合地球物理在解決礦集區(qū)3000 m以淺深部透明化地質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用及應(yīng)用效果，在多寶山典型銅（金）礦集區(qū)選擇了一面積為84 km2的長方形重點區(qū)域作為試驗區(qū)開展了三維廣域電磁法及重力勘探，勘探網(wǎng)度為150 m×150 m，外圍還部署了點距為150 m的廣域電磁法、重力剖面，共采集廣域電磁法坐標(biāo)點4614個、重力點5048個。廣域電磁法Ⅰ級品率為95.6%，Ⅱ級品率4.4%（趙理芳等，2020），重力總精度為±0.078×10-5m/s2。

重力數(shù)據(jù)以2017年的高精度重力數(shù)據(jù)為主，外圍采用1990年—1992年的重力數(shù)據(jù)作為擴邊數(shù)據(jù)。磁力數(shù)據(jù)以2013年高精度航磁數(shù)據(jù)（比例尺1∶1萬）為主，外圍以較低精度1990年—1993年航磁數(shù)據(jù)（比例尺1∶5萬、1∶20萬）作為擴邊數(shù)據(jù)。重力高精度數(shù)據(jù)范圍與三維廣域電磁數(shù)據(jù)范圍一致，而航磁高精度數(shù)據(jù)范圍大于研究范圍，為盡可能地減少邊緣影響，還是對不同精度的重、磁數(shù)據(jù)進行了擴邊拼合處理。為保證數(shù)據(jù)精度和可靠性，拼合數(shù)據(jù)時，2017年的高精度重力數(shù)據(jù)保持不變，通過Oasis montaj軟件與外圍數(shù)據(jù)進行Grid knit拼合處理。航磁數(shù)據(jù)通過Oasis montaj軟件進行了Microleveling校正，并同樣以高精度數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，對不同的數(shù)據(jù)進行了Grid knit拼合處理。

廣域電磁法（wide field electromagnetic method，簡稱WFEM）是中南大學(xué)何繼善院士提出的（何繼善，2010）。可在不限于“遠區(qū)”的“廣大區(qū)域”測量，顛覆了頻率域電磁法只能在“遠區(qū)”測量的思想，滿足了“深地探測”戰(zhàn)略3000 m以淺礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)的要求（何繼善，2019）。本次廣域電磁法數(shù)據(jù)采集頻率段為8192～0.015 625 Hz，為了減少場源的影響，全區(qū)只在測區(qū)的西北方向布設(shè)了唯一場源，場源AB平行于測線方向（SW-NE）布設(shè)，長度為1 km，收發(fā)距為30～11 km。

針對礦集區(qū)干擾源較多的問題，在礦集區(qū)進行了大地電磁測深（MT）和廣域電磁（WFEM）采集試驗，從采集的視電阻率曲線（圖4a～d）可以看到,在廠房和采礦區(qū)附近干擾嚴重，而同點位的廣域電磁（WFEM）點的數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯優(yōu)于大地電磁測深（MT）點。鑒于在多寶山礦集區(qū)廣域電磁法數(shù)據(jù)能取得較高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，選擇了在研究區(qū)施行三維廣域電磁法。

圖4 多寶山礦集區(qū)MT點與WFEM點視電阻率曲線對比圖a.高壓線干擾點；b.廠房干擾點；c.采礦干擾點；d.一般干擾點Fig.4 Comparison of apparent resistivity curves of MT stations and WFEM stations in the Duobaoshan ore concentration areaa.Stations disturbed by high voltage wires;b.Stations disturbed by the plant;c.Stations disturbed by mining;d.General stations

3.2 重磁場特征分析

從布格重力異常平面圖（圖5a）上可以看到，礦集區(qū)重力高值異常呈一個“Y”型，“Y”的張口朝北東向，顯示為出北西-南東的弧形特征，總體表現(xiàn)為西南高、中部高、北東低、東南低，重力高與重力低之間以密集梯級帶相過渡。對照區(qū)域地質(zhì)圖結(jié)合物性資料分析，重力高異常主要由高密度的古生界或基底隆起引起；東北部的重力低主要由低密度的中酸性巖所引起；南部的重力低主要為中生界盆地造成。研究區(qū)的外緣南、北均存在明顯的北東向重力異常梯度帶，反映了存在大型斷裂。尹冰川等（1997）認為，多寶山礦集區(qū)位于黑河-嫩江海西期拼接帶及嫩江-呼瑪走滑斷裂所挾持的向南西突起的弧形構(gòu)造帶內(nèi)，重力異常帶展示了由這2條斷裂所挾持的多寶山島弧區(qū)。

圖5 多寶山礦集區(qū)重力（a）與航磁（b）異常平面圖Fig.5 Plan of gravity(a)and aeromagnetic(b)anomaly in the Duobaoshan ore concentration area

從已知礦床與布格重力異常疊合可以看到，多寶山銅礦、銅山銅礦和爭光巖金礦均處于重力異常梯度帶的交匯處。重力異常梯級帶的交匯反映了斷裂發(fā)育交匯，為構(gòu)造活動地帶，斷裂為含礦熱液流動提供通道，斷裂交匯處壓力較小，為成礦物質(zhì)的沉淀提供了場所，為有利的成礦構(gòu)造面。多寶山銅礦和銅山銅礦區(qū)的重力低反映了低密度的花崗閃長巖分布，重力高主要由多寶山組及下伏高密度基底地層引起，反映了花崗閃長巖和多寶山組與成礦作用關(guān)系密切；爭光巖金礦區(qū)，結(jié)合地表地質(zhì)分析，與高密度閃長巖和多寶山組有關(guān)。

航磁化極異常（圖5b）整體特征為：南側(cè)以寬緩負磁異常為主，零星分布多個規(guī)模較小的正磁異常；北側(cè)分布多個規(guī)模較大的正磁異常，均與不同時期花崗閃長巖體的分布有關(guān)，根據(jù)物性測定資料和地表地質(zhì)可知，年代越新的花崗閃長巖，其磁性越強。區(qū)內(nèi)負磁異常主要反映了無磁性～弱磁性的地層及酸性侵入巖。從已知礦床與磁力異常疊合上看，多寶山銅礦、銅山銅礦位于低緩的負磁異常區(qū)，表明與斑巖銅礦有關(guān)的花崗閃長巖巖體具無磁或弱磁性；爭光巖金礦處于規(guī)模較小的條帶狀正磁異常與平緩負磁異常的接觸部位，靠近負磁異常一側(cè)，顯示與金成礦關(guān)系密切的閃長巖體的外接觸帶的成礦條件更為有利。

3.3 三維反演

為獲得反映深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)的物性數(shù)據(jù)體，對重、磁、電進行了三維物性反演。利用加拿大哥倫比亞大學(xué)李耀國教授研發(fā)的MAG3D和GRAV3D軟件完成了重、磁三維反演。重、磁采用上延3 km后的剩余場作為目標(biāo)場，共119×144×81剖分單元，基本網(wǎng)格為200 m×200 m×100 m，外擴剖分單元遵從原則：平面上從里至外；縱向由淺至深逐漸變稀疏。X、Y、Z各方向具體剖分如下：

X：800 400 200 113*200 200 400 800

Y：800 400 200 138*200 200 400 800

Z：52*100 26*200 3*4583.33

廣域電磁數(shù)據(jù)采用中南大學(xué)戴世坤教授研發(fā)的“重磁電三維反演成像解釋一體化系統(tǒng)”完成了電法三維反演，剖分網(wǎng)格為256×256×151，水平網(wǎng)格均勻剖分，垂向網(wǎng)格自地表至深部網(wǎng)格間距逐漸增大。

通過三維反演獲取了反映地下三維物性結(jié)構(gòu)特征的密度體、磁化率體、電阻率體（圖6a～c），從圖中可以看到，淺表多為高密度、弱磁、中阻，對應(yīng)地表地質(zhì)圖，多為巖體與奧陶系，風(fēng)化導(dǎo)致電阻率有所降低；在中深部存在大片的高阻，其密度和磁性變化較大，依據(jù)標(biāo)本物性特征，推測高密度及弱或無磁性體為奧陶系，低密度體為隱伏巖體，磁性越強其年代越新；三維測區(qū)南部的低密度、中磁、中低阻體，依據(jù)地表地質(zhì)和巖石標(biāo)本物性特征，推測其為中生界火山巖沉積體。

圖6 多寶山重、磁、電三維反演立體視圖a.視密度；b.視磁化率；c.電阻率Fig.6 Stereoscopic view of 3D inversion density,magnetic susceptibility and resistivity of Duobaoshan gravity,magnetic and electromagnetic dataa.Apparent density;b.Apparent magnetic susceptibility;c.Resistivity

4 隱伏斑巖體的識別

4.1 已知斑巖體異常特征

斑巖體在多寶山礦集區(qū)出露較小，其中面積最大的位于多寶山礦區(qū)，即大砬子花崗閃長斑巖巖體，其出露面積也僅0.16 km2。斑巖體與花崗閃長巖體的侵入接觸界面復(fù)雜，形成犬牙交錯的接觸帶，接觸帶處的花崗閃長巖明顯碎裂，并有3～10 cm寬的熱變質(zhì)圈，使花崗閃長斑巖與花崗閃長巖體之間的界線變得不十分清晰。

為研究已知斑巖體的重、磁、電異常特征，選取了穿過大砬子花崗閃長斑巖巖體的AA'剖面線（位置見圖1、圖3），其外圍為花崗閃長巖，花崗閃長斑巖位于花崗閃長巖的中心部位。在重、磁、電三維反演斷面（圖7）上，花崗閃長巖表現(xiàn)為低密度、弱磁、高阻的特征，花崗閃長斑巖位于花崗閃長巖的中間部位，為低密度、弱磁、中高阻的特征，花崗閃長斑巖周圍具有密度、磁化率升高以及電阻率降低的特征，與巖石物性特征一致，推測為礦化、蝕變的影響，在礦化部位，電阻率顯著降低。

圖7 多寶山礦區(qū)AA'線重、磁、電反演異常特征圖a.視密度斷面；b.視磁化率斷面；c.電阻率斷面Fig.7 Characteristics of gravity,magnetic and electric inversion anomaly of AA'Line in Duobaoshan mining areaa.Apparent density section;b.Apparent susceptibility section;c.Resistivity section

4.2 隱伏斑巖體推測

多寶山礦區(qū)有相對較大面積的花崗閃長巖體和閃長斑巖體出露，而在銅山礦區(qū)地表未見花崗閃長巖體，作為斑巖型銅礦最重要直接的標(biāo)志，斑巖體在銅山礦區(qū)一直未被地下普查和詳查工程所揭露（王喜臣等，2007；王樂等，2017）。僅在ZK1064-2、ZK1064-4鉆孔發(fā)現(xiàn)4條花崗閃長斑巖巖枝，巖枝厚度小于1 m（石國明等，2018）。

根據(jù)礦床地質(zhì)、地球化學(xué)及地球化學(xué)異常特征可得出，多寶山礦床、銅山礦床的成因類型均為斑巖型，區(qū)別在于銅山礦床的斑巖體隱藏于深部（趙元藝，1995）。由于銅山地區(qū)成礦地質(zhì)體并未揭露，那么深部肯定還存在隱伏成礦地質(zhì)體，存在著較大的找礦空間（葉天竺等，2014）。杜琦（2008）認為，銅山斷層將銅山礦床礦體的頂部推覆上來。礦田已揭露的幾處大型礦體產(chǎn)狀陡傾，延深穩(wěn)定，由頂部向下有明顯的變寬現(xiàn)象，推測斷層下盤的礦體資源量較大。但銅山斷層也使成礦后的礦體發(fā)生了截切和錯動，導(dǎo)致礦化中心不明（金山巖等，2014；龐緒勇等，2017），給深部勘查帶來了困難。王樂等（2017）根據(jù)銅山斷層上、下盤蝕變帶的類型、組合、強度對比分析，推測熱液蝕變成礦中心與斑巖體頂部大致位于ZK1064-2鉆孔正下方，垂直深度可能大于1400 m，斑巖體向西傾（圖8）。

圖8 銅山(T1064勘探線)推測斑巖體位置及熱液蝕變礦化中心（據(jù)王樂等，2017）Fig.8 Inferred porphyry body location and hydrothermal alteration mineralization center in Tongshan(T1064 line)(after Wang et al.,2017)

從銅山銅礦BB'剖面線（T1064勘探線兩側(cè)延長）重、磁、電三維反演剖面的異常特征圖（圖9a～c）看到，在斑巖巖枝往深部延伸的方向，處于低密度、弱磁化率、中高阻區(qū)。類似于多寶山155線（圖7）花崗閃長斑巖邊緣的礦化、蝕變造成周緣密度、磁化率升高、電阻率降低的特征，初步推測存在斑巖體及礦體。由于電法相對于重、磁在縱向上分辨率更高，故推測的斑巖體位置以電法為主。從多寶山礦區(qū)AA'重、磁、電異常特征（圖7a～c）可知，斑巖體為中高阻特征，由于斑巖型礦床礦化蝕變帶呈環(huán)狀，根據(jù)巖石標(biāo)本物性統(tǒng)計可知礦化蝕變使巖石電阻率顯著降低，故形成了環(huán)繞中高阻斑巖體的中低阻礦化蝕變帶，在BB'線電法反演斷面中可以看到，推測的中高阻斑巖體兩側(cè)為低阻特征（圖9a～c）。推測出的BB'線花崗閃長斑巖的位置，位于海拔-900 m（深度1400 m）左右，向西南傾，與王樂等（2017）預(yù)測的斑巖體位置和傾向（圖9a～c）較為吻合。從物探上證實了銅山礦床深部存在較大的斑巖體，也佐證了銅山銅礦其成因類型為斑巖型礦床。

圖9 銅山（BB'線）剖面重、磁、電異常特征圖a.視密度斷面；b.視磁化率斷面；c.電阻率斷面Fig.9 Feature map of gravity,magnetic and electric anomalies in section of Tongshan(BB'line)a.Apparent density section;b.Apparent susceptibility section;c.Resistivity section

在多寶山、銅山、爭光3個礦區(qū)的中深部都有與銅山斑巖體類似的電性異常特征（圖10），即礦體對應(yīng)著低阻、礦體之間為中高阻凸起，故可推測多寶山礦區(qū)、銅山礦區(qū)、爭光礦區(qū)，均存在著隱伏的斑巖體，進一步證實了多寶山、銅山、爭光屬同一成礦系統(tǒng)——斑巖型銅礦系統(tǒng)。根據(jù)電性異常特征，中高阻（推測隱伏斑巖體）旁的中低阻（推測礦體）范圍較廣，故可判斷多寶山銅礦外圍可以擴大勘查，銅山銅礦礦體有進一步向下延伸的趨勢，爭光巖金礦在淺部為淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，多寶山組厚度較大，其下部有發(fā)現(xiàn)斑巖型銅礦的可能。由于早期的斑巖事件可能引起廣泛的硫化作用，形成的溶液具有較高的溶解金和搬運大量Au(HS)2的能力，使其運移到淺部形成淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床（陳革，1998）。銅山銅礦的上部圍巖中發(fā)現(xiàn)了一定規(guī)模的金礦床，說明多寶山礦集區(qū)古生代構(gòu)造巖漿活動帶不但可以形成斑巖型銅礦床，還可以在銅礦上部形成熱液型金礦床，形成“上金下銅（鉬）”的成礦模式（譚成印等，2010）。礦集區(qū)北西端相對南東端剝蝕程度要高，成礦深度較淺的淺成低溫?zé)嵋盒偷V床很有可能已經(jīng)被剝蝕（郝宇杰，2015）。

在礦區(qū)典型的電性斷面（圖10）中還可以發(fā)現(xiàn)，雖然礦體在中深部都為中低阻特征，但在淺部（海拔500 m以淺）礦體所處部位電阻率雖然仍低，但與淺部非礦部位比較，其電阻率相對較高，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡叵滤桓叱虨?00～300 m的情況（李文睿，2016），推測地表由于含水及風(fēng)化影響，電阻率普遍降低，而礦化區(qū)域風(fēng)化、含水對其影響相對更小，導(dǎo)致礦化區(qū)電阻率反而比圍巖高。

圖10 典型礦區(qū)礦體、電阻率反演斷面圖及推測斑巖體Fig.10 Ore bodies,resistivity inversion section and inferred porphyry body of typical mining areas

5 鉆探驗證

從圖10中DD'線可以看到銅山礦區(qū)已揭露的礦體位于推測斑巖體的右側(cè)（北側(cè)），根據(jù)斑巖型礦床的礦化蝕變對稱分布的特征來看，推測斑巖體左側(cè)（南側(cè)）顯示的低阻異常信息很有可能為隱伏礦體。

2020年，紫金礦業(yè)在銅山東南區(qū)域?qū)嵤炞C鉆孔，該孔在孔深1150 m處揭露到一厚度為2 m左右的壓扭性破碎帶，其中可見厚20 cm的斷層泥，和地表及坑道中所見到的銅山斷層特征相似，穿過斷層后即開始見到銅礦化體，和物探解譯推測的位置也較為吻合。據(jù)礦方反饋，驗證孔所揭露的礦化體銅品位多在0.40%～1.0%之間，局部見強硅鉀化、黃銅礦化蝕變，平均品位1.62%，穿礦厚度30 m，單樣品位最高4.33%。鉆孔連續(xù)穿礦厚度600.16 m，平均品位0.684%，且因井故未穿透礦體。目前，下盤礦礦體走向控制長度超過700 m，最大垂深800 m，水平厚度30～300 m，控制以及推斷的工業(yè)礦總資源量超過100萬噸。

從電法三維反演斷面（FF'線）及鉆孔軌跡圖（圖11）中可以看到，礦體所處部位來看位于銅山斷層的下盤（銅山斷層淺部由地表地質(zhì)、礦區(qū)鉆井控制，深部根據(jù)電法反演斷面推斷），礦體處于中高阻背景下的中低阻，該測線與DD'測線臨近（位置見圖1），電性特征（圖11）也與DD'測線（圖10）相似，其中低阻體為圖11的DD'線中推測斑巖體左側(cè)（南側(cè)）中低阻的延伸，應(yīng)為同一礦體。

圖11 FF'線三維反演電性斷面及鉆孔軌跡Fig.11 3D inversion electrical section and borehole trajectory of FF'line

由于礦化條件的差別，從多寶山礦區(qū)地質(zhì)圖（圖3a）中可以看到，礦體不是圍繞斑巖體絕對對稱的，加上銅山斷層的改造，在FF'線剖面上圍繞中高阻的斑巖體對稱的低阻異常并不明顯，有待進一步研究分析。

6 結(jié)論

（1）通過標(biāo)本物性的統(tǒng)計分析，可以發(fā)現(xiàn)多寶山礦集區(qū)主要的成礦圍巖-花崗閃長巖具有高阻、低密度、弱磁的特征，同時具有時代越新，磁性越強的特點；經(jīng)過礦化或蝕變后的巖體物性總體表現(xiàn)為密度增大、磁性減弱、電阻率顯著變低的特征。這為應(yīng)用重、磁、電資料解析奠定了重要的物性基礎(chǔ)。

（2）由重磁場異常特征對照已知礦體的位置，可以發(fā)現(xiàn)多寶山礦集區(qū)花崗閃長巖和多寶山組與成礦作用密切相關(guān)，礦體主要位于重力異常和磁力異常的變化帶，對應(yīng)地質(zhì)的構(gòu)造交匯處及巖體的外接觸帶上。

（3）查明成礦斑巖體是斑巖銅礦找礦預(yù)測最關(guān)鍵步驟，通過從已知到未知，由淺及深，結(jié)合斑巖型礦床礦化、蝕變規(guī)律以及物性特征，對三維重、磁、電反演斷面，特別是電法反演斷面進行分析，可以有效地查明隱伏成礦斑巖體。

（4）多寶山斑巖型銅礦床、爭光巖金礦床、銅山銅礦床等皆為巖漿期后銅金熱液型礦床，多寶山、銅山、爭光隱伏斑巖體的發(fā)現(xiàn)證實了多寶山礦集區(qū)的礦床類型為斑巖型銅礦，并為探明深部礦體指明了方向。多寶山銅礦外圍可以擴大部署，銅山銅礦礦體有往下延伸的趨勢，銅山礦區(qū)斑巖體南側(cè)可能存在大型礦體，爭光巖金礦下部也存在斑巖型銅礦的可能，多寶山礦集區(qū)具“上金下銅（鉬）”的成礦特征。

（5）鉆孔揭示了銅山礦區(qū)推測的斑巖體左側(cè)（南側(cè)）存在隱伏礦體，與綜合解釋較為吻合，預(yù)示著多寶山礦集區(qū)的銅資源儲量前景巨大。同時說明通過重、磁、電等綜合方法查明隱伏斑巖體的思路在斑巖型礦床的勘查較為有效。

致謝研究的過程中得到了中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心朱群研究員級高工、邵軍研究員級高工、楊曉平高工、趙院冬高工和有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心楊生教授級高工、中南大學(xué)戴世坤教授的幫助和指導(dǎo)，撰寫本文得到原中國冶金地質(zhì)勘查總局三局真允慶教授級高工等專家的指導(dǎo)，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所王樂老師提供了銅山勘探線熱液蝕變成果矢量圖（圖8），在此一并致謝！