第四系覆蓋區深部熱液脈型礦體綜合地球物理方法定位預測——內蒙古維拉斯托礦區北側隱伏礦體勘查例析

孟銀生, 楊立強, 張瑞忠, 劉瑞德, 林天亮, 王文國

1)中國地質大學(北京)地質過程與礦產資源國家重點實驗室, 北京 100083; 2)中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所, 河北廊坊 065000

第四系覆蓋區深部熱液脈型礦體綜合地球物理方法定位預測——內蒙古維拉斯托礦區北側隱伏礦體勘查例析

孟銀生1,2), 楊立強1)*, 張瑞忠1), 劉瑞德2), 林天亮2), 王文國2)

1)中國地質大學(北京)地質過程與礦產資源國家重點實驗室, 北京 100083; 2)中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所, 河北廊坊 065000

維拉斯托巖漿熱液脈型銅多金屬礦床位于大興安嶺成礦帶南段西坡白音查干, 已探明礦石量881.14萬噸, 平均品位Cu: 0.79％、Zn: 4.29％、Ag: 65～85 g/t。礦體的產出嚴格受NE向斷裂帶控制, 總體走向NE—NEE, 傾向北。維拉斯托礦區北側第四系覆蓋區域是否存在隱伏礦體是當前亟待解決的問題。維拉斯托礦區北側第四系覆蓋區成礦條件與主礦區類似, 本文應用重力、磁法、激電中梯和可控源音頻大地電磁法對其進行了隱伏銅多金屬礦體的探測和研究, 構建了覆蓋區巖漿熱液脈型隱伏礦體定位勘查流程。首先, 針對全區的重力方向導數異常圈出三個NE-NNE向的“條帶狀”重力方向導數高值帶, 推測為F1、F2和F3三條斷裂; 同時, 在上述“條帶狀”重力方向導數高值帶內, 利用磁場化極和上延圈出一“月牙形”高值異常帶(含多個串珠狀磁異常), 推測為含礦巖體; 對應“月牙形”串珠狀高磁異常帶, 運用激電中梯視充電率和視電阻率圈定M1和M2兩個視電阻率低值、視充電率高值異常區域, 推測為礦化巖體; 在此基礎上, 綜合分析面積性地球物理探測研究成果, 在重力、磁場和激電異常區域進行可控源音頻大地電磁法研究中發現2處反演電阻率低值異常點(均位于NW向和NEE向斷裂交匯處), 推測為富含硫化物礦體引起, 據此圈定兩處礦體, 且推測該區深部可能存在更大規模的隱伏礦體。依據本文研究成果, 預測維拉斯托礦區北側覆蓋區存在隱伏礦體。

維拉斯托; 綜合地球物理方法; 勘查模型; 熱液脈型隱伏礦

覆蓋區深部找礦面臨探測深度大、干擾噪聲強、精度要求高和深部成礦規律認識難的挑戰, 往往導致地質和地球化學信息獲取存在困難(成秋明, 2012)。尤其是, 熱液脈型礦體由于探測目標較小,對其定位預測往往被視為覆蓋區深部找礦的關鍵難題(郭靈俊等, 2011; Li et al., 2015; Yang et al., 2015a, b)。因此, 在覆蓋區深部熱液脈型隱伏礦體定位預測中, 亟需開展具有“透視”能力的綜合地球物理方法、尤其是其勘查模型的研究(戚志鵬等, 2012;王清義等, 2012; 徐啟東等, 2012; Yang et al., 2013;史建民等, 2014), 以期提高探查隱伏礦床(體)的有效性和推廣應用性。

維拉斯托銅多金屬礦床大地構造位于阿(爾泰山)—蒙(古)弧形構造帶東段、錫林浩特復背斜中部、大興安嶺地區中生代巖漿巖帶南偏西, 三級構造單元為米生廟復背斜軸部南東翼(圖1)(Zhao et al., 2007; Zhu et al., 2009; Zhu et al., 2009; 孫愛群等, 2011)。大興安嶺成礦帶南段主脊和東坡礦床的賦礦圍巖是火山-沉積地層(晚海西期和/或燕山期), 西坡礦床與之截然不同, 賦礦圍巖是片麻巖(古生代)和石英閃長巖(海西期)(邵濟安等, 2001; 劉建明等, 2004)。維拉斯托礦區及其北側隱伏銅多金屬礦床是大興安嶺成礦帶南段西坡典型巖漿熱液脈型礦床(楊岳清等, 2002; 毛景文等, 2013), 因此, 對其開展典型礦床解剖研究, 有助于深入認識大興安嶺西坡礦床賦存特征。

維拉斯托銅多金屬礦床圍巖為黑云斜長片麻巖及花崗閃長巖, 礦體賦存于NEE向“S”型壓扭性斷裂構造中, 嚴格受構造控制, 為典型的巖漿熱液礦床(歐陽荷根, 2013; 張萬益等, 2013)。礦床由百余個礦(化)體組成, 礦石工業類型可分為: 銅多金屬礦石和鋅礦石兩種(李蒙文, 2006)。

維拉斯托礦區北側(以下簡稱研究區)深部是否存在隱伏礦體及其賦存位置, 是當前需要解決的問題。前人通過野外地質調查、地球化學礦物元素分析和同位素研究, 確定研究區礦床是和早白堊世巖漿活動有關的巖漿熱液脈型礦床(王長明等, 2006;郭靈俊等, 2011; 毛景文等, 2013)。由于區內地表為第四系覆蓋, 用地表地質手段不易實現對成礦熱液運移通道和深部斷裂構造空間展布情況進行研究(熊小松等, 2011; 歐陽荷根, 2013; Yang et al., 2016)。因此, 本文通過重力、磁法和電法, 結合地質資料, 對區內深部構造展布情況進行研究, 厘定區內深部構造及其與隱伏礦體的關系, 推測出熱液運移的通道, 進而對研究區覆蓋層下的隱伏礦進行定位預測。

1　成礦地質特征

1.1區域地質背景

大興安嶺南段西坡褶皺斷裂構造發育, 斷裂以NE向擠壓斷裂構造帶為主, 控制著區內巖漿巖的分布(李蒙文, 2006; Zhu et al., 2009; Guo et al., 2009; Zhang et al., 2010)。區內除廣泛分布的第四系沖積層及風成砂土外, 主要出露下元古界寶音圖組(錫林郭勒雜巖)、上石炭系、二疊系、侏羅系地層。由老至新為: ○1下元古界寶音圖組(Pt1by); ○2上古生界石炭系(區內零星出露上石炭統本巴圖組(C2b)及阿木山組(C2a)); ○3上古生界二疊系(區內大面積出露, 呈長條狀分布于礦區外圍南東部, 分為下二疊統大石寨組(P1d)及上二疊統林西組(P2l)); ○4中生界侏羅系; ○5第四系(Qh)(劉志宏等, 2008)。

大興安嶺成礦帶南段的巖漿巖主要為海西期和燕山期兩期侵入, 受北東斷裂控制, 呈巖株狀、巖基狀分布, 其它地質時期(諸如加里東期和興凱期)較為少見(毛景文等, 2005)。

大興安嶺南段在早白堊世時期整體為伸展環境(Wu et al., 2002; Meng, 2003; 毛景文等, 2005; 邵濟安等, 2005; Wang F et al., 2006; Zhang et al., 2008; Wang T et al., 2012; 歐陽荷根, 2013), 深源物質的底侵導致地殼出現S-型花崗巖類巖漿→上侵形成偉晶巖型礦床(Robb, 2004; 歐陽荷根, 2013)→形成云英巖型錫礦和中-低溫熱液脈型錫礦等(歐陽荷根, 2013)→形成矽卡巖(形成矽卡巖型錫鐵礦床I-型花崗巖類巖漿)→形成斑巖型礦床(大興安嶺東坡地殼的較淺部位)→形成巖漿熱液脈型礦床(箭頭表示巖漿向上運移。大興安嶺南段的西坡和主脊地區地殼較深部位演化出富含多金屬的成礦溶液, 最終在斷裂交匯部位卸載富集成礦, 如維拉斯托銅多金屬礦床等)。

1.2礦區地質特征

維拉斯托礦區多為第四系所覆蓋, 僅見少量寶音圖組黑云斜長片麻巖出露(圖2)(李蒙文, 2006)。與成礦相關的構造主要有NW及NEE向斷裂(圖2)(歐陽荷根, 2013), 其中: NW向斷裂(助力可河斷裂)斷層面多現構造破碎角礫, 屬隱伏張裂斷層, 從礦區西南通過, 是含礦熱液運移通道; NEE向斷裂呈“S”狀壓扭性斷裂, 規模沿走向及傾向都存在變化, 斷裂破碎帶寬度變化較大, 斷裂面北傾, 傾角大約30°,是區內主要的控礦構造(圖2a), NW和NEE向斷裂交匯處控制了礦體賦存。研究區成礦模式圖見圖3。礦區內變質作用有區域變質、動力變質及熱液變質作用三類。區內脈巖不發育, 主要脈巖為分布于黑云斜長片麻巖中的海西期脈巖, 脈巖物性見表1。

圖1　中國東北及其鄰區區域構造簡圖(a, 據劉建明等, 2004和Zhang et al., 2010修編)和大興安嶺南段區域構造-巖漿及礦產地質簡圖(b, 據李蒙文, 2006; Guo et al., 2009; 歐陽荷根, 2013修改)Fig. 1　Simplified regional tectonic map of Northeast China and adjacent areas (a, modified after LIU et al., 2004; Zhang et al., 2010), and simplified geological map of southern Da Hinggan Mountains showing regional tectonics, magmas and mineral resources (b, modified after LI, 2006; Guo et al., 2009; OUYANG, 2013)

圖2　維拉斯托礦床礦區地質簡圖(據歐陽荷根, 2013修改)和測線布設Fig. 2　Simplified geological map of the Weilasituo deposit showing the distribution of major fault zones (modified after OUYANG, 2013) and the survey lines

圖3　大興安嶺成礦帶成礦模式圖(據歐陽荷根, 2013修改)(紅色圈內為本區成礦模式)Fig. 3　Metallogenic model of the Da Hinggan Mountains metallogenic belt (modified after OUYANG, 2013) (Red circle shows the local metallogenic model)

礦床由百余個大小各異的礦(化)體組成, 主要賦礦圍巖為黑云斜長片麻巖(歐陽荷根, 2013)。這些礦(化)體由于受控于斷裂構造其走向多呈成近東西向。礦床的圍巖蝕變強烈, 各成礦階段的圍巖蝕變呈現一定差異。前階段和主階段以綠泥石化、硅化和伊利石化為主, 晚階段為方解石化和綠泥石化為主。礦石主要為硫化物礦石, 組成礦物包括毒砂、磁黃鐵礦、黃銅礦和方鉛礦等金屬礦物以及石英、方解石等脈石礦物。

2　綜合地球物理探測

2.1物性分析

據MOLSPIN(英國)磁測系統和RP-1型電性測量儀對巖石、礦石物性的測試結果(表1): 圍巖(充電率較低, 在1.21～2.26 ms、電阻率值較高(≥4 000 ?·m,最高達35 206 ?·m), 其密度較低＜2.9 g/cm3); 氧化礦石(充電率亦偏低, 地表取樣測定≤3 ms, 電阻率值較高, 多在3 000 ?·m左右); 硫化物巖石(表現為高密度, ＞3.9 g/cm3, 呈明顯高充電率、低電阻率特性, 充電率≥15 ms, 最高可達57 ms, 電阻率≤1 000 ?·m, 最低僅幾十?·m), 是礦區內高充電率、低電阻率物性異常的主要地質誘因(王清義等, 2012)。

表1　維拉斯托礦區銅多金屬礦巖(礦)石物性參數統計表Table 1　Statistical table of the copper polymetallic ores physical properties at Weilasituo

基于上述成礦模式、礦區控礦條件分析和系統的巖/礦石物性特征測試結果, 確定通過對區內重力場、磁場和電場的研究, 圈定與礦有關的物性異常區域, 推測構造和巖體, 厘定區內構造、巖體和礦體的關系, 進而選定詳查靶區, 最終達到定位預測區內隱伏礦體的目的(圖4), 測區巖體分布和地球物理測線敷設圖見圖2。

2.2綜合地球物理工作成果的分析與推斷

依據上文地質分析, 提出解決區內第四系覆蓋區找礦問題的九字口訣方法, 即: 找斷裂, 圈巖體,定礦體。因此, 本文采用綜合地球物理方法進行研究, 即: 重力預測構造, 磁法、激電預測巖體和礦化,可控源音頻大地電磁法(以下簡稱CSAMT)定位預測礦體位置(覆蓋區隱伏礦體綜合地球物理勘查流程圖見圖4)。

圖4　覆蓋區隱伏礦體綜合地球物理勘查流程圖Fig. 4　An integrated geophysical prospecting model for concealed orebody in coverage area

2.2.1重力異常分析與推斷

采用CG-5型重力儀采集重力場數據。依據地質情況可知區內礦體展布受線性構造控制, 為了較好反映線性地質構造, 計算測區重力異常0°方向導數(圖5)。

斷裂破碎帶密度的方向導數較圍巖高, 依據表1, 由重力異常方向導數的串珠狀高值異常, 推測研究區內存在“兩個走向共三條”方向導數高值異常帶, 推測為斷裂構造, 且均符合研究區已知的成礦模式(圖3)和控礦構造特征, 三條斷裂構造的幾何參數如下: NW向30°斷裂F2, F3, NEE向物性斷裂F1。F2橫跨23、19、15、11、7、3、0、4和8線; F3范圍16、20、24、28、32、36、40、44、48、52、56和52線; F1斷裂沿著NE60°方向貫穿區內所有測線。依據本文第一節的研究區地質特征, 圈定F1和F2交匯處, F1和F3交匯處為詳查靶區。

圖5　重力異常方向導數平面圖(紅色虛線為推斷斷層)Fig. 5　Directional derivative contour map of gravity anomaly (the red dotted lines show inferred faults)

下文使用磁法、激電和CSAMT對斷裂交匯部位的地球物理屬性進行精細探測研究(圖4), 揭露第四系覆蓋的斷裂交匯部位物性特征, 進而定位預測隱伏礦體。

2.2.2磁場異常分析與推斷

本文高精度磁場數據采集使用GSM-19T質子旋進磁力儀。

高精度磁場數據作化磁極(圖6a)及200 m上延處理(圖6b)。在測區中有兩個相接高值磁異常區域形成“月牙狀”, NE-SW走向延伸約1 300 m, 直至出測區, 其間分布多個局部磁異常。

將依據重力異常方向導數研究推測出的“兩個走向三條斷裂”(F1、F2和F3)投在測區磁場圖件中(圖6), 發現多個局部高磁異常全部落在斷裂交匯部位周圍。依據表1礦體/礦化物性特征表現為高磁, 推斷高磁異常為礦/礦化體集中分布區域。對磁場作上延200 m處理后(圖6b), 磁場高值異常區域位置和走向輪廓保持不變, 異常區域相互融合, 但斷裂交匯部位磁異常衰減較慢, 表明引起磁異常高值的磁性地質體埋藏較深且規模較大, 這也預示該處存在深部隱伏礦體。參照研究區地質情況, 推測“月牙狀”磁異常對應兩處含礦/礦化巖體。

圖6　磁場化極后(a)和上延200 m后(b)的平面等值線圖(藍色橢圓圈定磁異常)Fig. 6　Contour map of the magnetic field reduced to the pole (a) 200 m up extension (b) from the reduced to pole magnetic field (The blue ovals show magnetic anomalies)

2.2.3激電異常分析與推斷

用GDP-32II采集激電(采用中梯裝置)和CSAMT數據。由激電中梯視充電率平面等值線圖(圖7a), 研究區存在M1和M2兩個視充電率高值異常。其中, M1含四個局部異常(圖中綠色虛線圈定): M1-1(3、0、4線280點)、M1-2 (12、16、20線350點)、M1-3 (28、32、36、40線980點)和M1-4 (52、56、60線900點)。激電中梯視電阻率平面等值線圖(圖7b)中的視電阻率分布大致以28線為界分為東、西兩部分。

重力和磁法研究成果(兩個走向三條斷裂; 兩處巖體)投在激電中梯視充電率和視電阻率平面等值線圖后(圖7), 發現兩處斷裂交匯部位分別對應視充電率高值異常, 即: F1和F2交匯部位對應(M1-1、M1-2), F1和F3交匯部位對應(M1-3) (圖7a);同時, 兩處斷裂交匯位置的視電阻率為相對低值(圖7b)。由此推測(M1-1、M1-2)、(M1-3)兩處視電阻率低值、視充電率高值為礦化巖體。依據表1測區巖礦石物性參數統計, 表格從上到下(即圍巖→礦體), 物性由高阻低充電→低阻高充電。推斷斷裂交匯部位存在礦體。

綜上所述, 磁法圈定的巖體和激電圈定的礦化研究成果均印證了由重力異常方向導數圈定的斷裂構造。結合區域成礦模式(圖3), 推斷“兩個方向三條斷裂”F1、F2和F3是區內的重要控礦斷裂, 嚴格控制了區內礦體的分布, 提出斷裂交匯處是覆蓋區隱伏礦體賦存的有利部位。

2.2.4可控源音頻大地電磁異常分析與推斷

根據重力、磁法和激電中梯研究成果, 在異常印證較好的0線、36線、44線和48線開展CSAMT探測研究。本文以地質礦產信息較好, 同時穿過F1、F2的0線、穿過F1、F3的36線為例, 綜合分析和研究測區構造和深部隱伏礦體關系。

圖7　激電中梯視充電率(a)、視電阻率(b)平面圖(綠色虛線: 視充電率異常區域)Fig. 7　The contour map of IP apparent polarizability(a) and IP apparent resistivity(b) (The green dotted zones show charging rate anomalies)

圖8　0線綜合地球物理分析圖Fig. 8　Comprehensive cross section of resistivity from inversion of CSAMT on Line No. 0a-激電剖面; b-CSAMT反演電阻率a-IP section; b-inversion resistivity profile of CSAMT

圖8為0線綜合地球物理探測圖。由CSAMT反演電阻率斷面圖, -880至500點標高700 m以淺為大范圍相對低阻, 深部存在高阻, 其中在-700、-450、-350、50、300五處存在淺部次高阻團, 推測為老地層殘留。反演電阻率等值線分布形態總體向北傾。中梯激電在100至400點視充電率呈現高值異常, 相應視電阻率為低阻異常, 磁法為高值異常; 600至800點視充電率呈現波浪式高值異常, 對應視電阻率為波浪式低阻異常, 磁法為次高值異常(圖8a中紅色方框內部分)。圖中-700至0點有8眼已知鉆孔, 控制的礦體為測區1號礦脈, 其總體傾向北, 傾角30°左右。綜上, 同時依據表1中礦石電阻率為低值, 預測0線100至900點, 標高最深達到600 m(見圖9d中紅色虛線框范圍A)存在礦體,其傾向亦推測為北。同時, 推測0線深部高阻異常區域為侵入巖體, 深部含礦熱液沿裂隙向上運移,至淺部斷裂交匯部位形成礦體, 礦體埋深可能延伸到標高600 m。其中0線250點和350點分別對應依據重力方法推斷的F2和F1斷裂。

36線綜合地球物理分析圖(圖9)中, a是激電異常曲線、b是磁法實測數據和擬合曲線、c是磁法剖面反演圖、d為CSAMT一維反演電阻率斷面圖。其中磁法剖面反演方式, 其曲線擬合均方誤差為0.16 nT。

圖9　36線綜合地球物理分析圖Fig. 9　Comprehensive cross section of resistivity from inversion of CSAMT on Line No. 36a-激電剖面; b-磁異常擬合曲線; c-磁異常物性反演; d-CSAMT反演電阻率a-IP section; b-the fitting curve of magnetic abnormal; c-the physical property inversion of magnetic anomaly; d-the inversion resistivity profile of CSAMT

在測點310～520點(圖9d中紅色虛線框B區域)附近反演電阻率值較低, 重力異常方向導數高值(圖5), 激電視充電率低值(圖7左和圖9a), 視電阻率相對低值(圖7右和圖9a), 磁異常物性反演高值(圖9c), 根據表1巖礦石物性特征, 推測為斷裂F3引起, 該斷裂有向下延伸趨勢, 且深度可能較大。

測點700至1 300點標高800 m(圖9d中紅色虛線框B區域)附近反演電阻率低阻, 重力異常方向導數高值(圖5), 激電中梯視充電率高值(圖7a和圖9a), 視電阻率跳動低值(圖7b和圖9a), 磁異常物性反演低值(圖9c), 推測為F1引起。

依據測區重力、磁法、激電中梯和0線綜合研究成果, 在36線定位預測一處礦體: 礦體B, 標高范圍(海拔)1 350至970 m, 測點范圍: 700至1 300點, 傾向N, 傾角30°左右。同時, 推測500點處的F3斷裂是深大斷裂, 為含礦熱液向上運移提供通道。至此, 綜合地球物理方法驗證了研究區主礦體賦存在斷裂交匯部位的地質論點。

3　討論與結論

在燕山晚期(140—120 Ma)大興安嶺成礦帶南段西坡巖漿熱液成礦活動劇烈, 大量深部含礦熱液流體經深大斷裂為向上運移, 上升至斷裂交匯處卸載, 形成了類似維拉斯托礦區的典型銅多金屬礦床集中分布區。通過對區內地球物理場綜合分析研究,得出以下認識:

結合研究區已有地質礦產信息, 本文綜合重力、磁法、激電中梯和CSAMT等地球物理探測研究成果,對研究區內覆蓋區隱伏構造及礦體的地質、地球物理特征進行了剖析, 認為燕山期含礦巖漿混合熱液流體沿NW向深大斷裂向上運移, 至海西期石英閃長巖和下元古界片麻巖中的NE向斷裂交匯部位, 含礦熱液流體中的成礦物質發生卸載并富集成礦。研究區礦床嚴格受斷裂構造控制, 其中NW向斷裂屬深大斷裂, 為主要導礦構造, 而NEE向斷裂與NW向斷裂交匯部位是礦體主要賦存空間, 推測斷裂交匯處深部可能存在更大規模的隱伏礦體。

依據覆蓋區隱伏礦體綜合地球物理勘查流程(圖4), 本文通過面積性測量(重力、磁法和激電等地球物理探測)圈出了區內控礦斷裂構造和巖體礦化, 厘定了構造、巖體以及構造與礦體賦存關系,進而確定了開展進一步工作的精細測量區域, 進而利用CSAMT方法定位預測了研究區內的礦脈的埋深, 共預測兩處隱伏礦體。本文構建的覆蓋區隱伏礦體綜合地球物理勘查流程能夠滿足覆蓋區的找礦需求, 具有推廣價值。

致謝: 感謝本文在野外數據采集過程中內蒙古銀都礦業有限公司拜仁達壩礦業有限公司和維拉斯托礦業有限公司的工程師們給予的支持與幫助。在成文過程中中國地質大學(北京)王中亮講師、邱昆峰博士后和張良、李瑞紅博士給予了指導和幫助, 在此一并表示衷心感謝。在文章的評審過程中, 匿名外審專家的意見非常有建設性, 提高了論文的質量,在此表示感謝。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China (No. 41504063), National Key Scientific Instrument and Equipment Development Project (No. B02011YQ05006011), “Project 111”(No. B07011), and China Geological Survey (Nos. 1212011120202, 121201108000150003-02).

成秋明. 2012. 覆蓋區礦產綜合預測思路與方法[J]. 地球科學(中國地質大學學報), 37(6): 1109-1125.

郭靈俊, 趙志軍, 崔來旺, 楊波, 連世恩. 2011. 內蒙古阿巴嘎旗北部銅多金屬礦地質礦產特征及找礦方向[J]. 地球學報, 32(1): 57-63.

李蒙文. 2006. 天山-興蒙造山帶中段內生金屬礦床成礦系列及成礦預測[D]. 北京: 中國地質科學院.

劉建明, 張銳, 張慶洲. 2004. 大興安嶺地區的區域成礦特征[J].地學前緣, 11(1): 269-277.

劉志宏, 朱德豐, 吳相梅, 楊建國, 林東成, 李曉海. 2008. 東北地區拉布達林盆地的構造特征及早白堊世變形序列[J]. 地球學報, 29(4): 427-433.

毛景文, 謝桂青, 張作衡, 李曉峰, 王義天, 張長青, 李永峰. 2005. 中國北方中生代大規模成礦作用的期次及其地球動力學背景[J]. 巖石學報, 21(1): 168-188.

毛景文, 周振華, 武廣, 江思宏, 劉成林, 李厚民, 歐陽荷根,劉軍. 2013. 內蒙古及鄰區礦床成礦規律與成礦系列[J]. 礦床地質, 32(4): 716-730.

歐陽荷根. 2013. 大興安嶺南段拜仁達壩-維拉斯托銀多金屬礦床成礦作用及動力學背景[D]. 北京: 中國地質大學(北京).

戚志鵬, 李貅, 錢建兵, 楚巖, 張旭. 2012. 電法聯合解釋在覆蓋區礦產勘查中的應用[J]. 地球科學(中國地質大學學報), 37(6): 1199-1208.

邵濟安, 劉福田, 陳輝, 韓慶軍. 2001. 大興安嶺—燕山晚中生代巖漿活動與俯沖作用關系[J]. 地質學報, 75(1): 56-63.

史建民, 林澤付, 胡鑫. 2014. 大興安嶺地區航磁異常特征與地質構造、成礦帶的關系探討[J]. 地球物理學進展, 29(1): 110-115.

孫愛群, 牛樹銀, 馬寶軍, 聶鳳軍, 江思宏, 張建珍, 王寶德,陳超. 2011. 內蒙古拜仁達壩與維拉斯托銀多金屬礦床成礦構造對比[J]. 吉林大學學報(地球科學版), 41(6): 1784-1793.

王清義, 張金祥, 張廷. 2012. 內蒙古維拉斯托鋅銅多金屬礦找礦模型[J]. 西部資源, (5): 110-112.

王長明, 張壽庭, 鄧軍. 2006. 大興安嶺南段銅多金屬礦成礦時空結構[J]. 成都理工大學學報(自然科學版), 33(05):478-484.

熊小松, 高銳, 張興洲, 李秋生, 侯賀晟. 2011. 深地震探測揭示的華北及東北地區莫霍面深度[J]. 地球學報, 32(01): 46-56.

徐啟東, 張曉軍, 尚恒勝, 楊振, 左仁廣, 姚春亮, 劉銳. 2012.構建覆蓋區綜合地質找礦思路和流程的探索: 以內蒙古錫林郭勒西北部為例[J]. 地球科學(中國地質大學學報), 37(6): 1252-1258.

楊岳清, 侯增謙, 黃典豪, 曲曉明. 2002. 中甸弧碰撞造山作用和巖漿成礦系統[J]. 地球學報, 23(1): 17-24.

張萬益, 聶鳳軍, 劉樹文, 左力艷, 陜亮, 姚曉峰. 2013. 大興安嶺南段西坡金屬礦床特征及成礦規律[J]. 中國地質, 40(5): 1583-1599.

References:

CHENG Qiu-ming. 2012. Ideas and Methods for Mineral Resources Integrated Prediction in Covered Areas[J]. Earth Science-Journal of China of China University of Geosciences, 37(1): 1109-1125(in Chinese with English abstract).

GUO F, FAN W, LI C, GAO X, MIAO L. 2009. Early Cretaceous highly positive Nd felsic volcanic rocks from the Hinggan Mountains, NE China: origin and implications for Phanerozoic crustal growth[J]. International Journal of Earth Sciences, 98(6): 1395-1411.

GUO Ling-jun, ZHAO Zhi-jun, CUI Lai-wang, YANG Bo, LIAN Shi-en. 2011. Geological and Mineral Resource Characteristics and Oreprospect of Cu-polymetallic Deposits in the Northern Part of Abag Banner, Inner Mongolia[J]. Acta Geoscientica Sinica, 32(1): 57-63(in Chinese with English abstract).

LI L, SANTOSH M, LI S. 2015. The ‘Jiaodong type' gold deposits: Characteristics, origin and prospecting[J]. Ore Geology Reviews, 65: 589-611.

LI Meng-wen. 2006. Research on Metallogenic Series and Prognosis of Endogenetic Metallic Deposits in the Middle Section of Tianshan-Xingmeng Orogen[D]. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences(in Chinese with English abstract).

LIU Jian-meng, ZHANG Rui, ZHANG Qing-zhou. 2004. The regional metallogeny of Da HingganLing, China[J]. Earth Science Frontiers, 11(1): 269-277(in Chinese with English abstract).

LIU Zhi-hong, ZHU De-feng, WU Xiang-mei, YANG Jian-guo, LIN Dong-cheng, LI Xiao-hai. 2008. Structural Features and Lower Cretaceous Deformation Sequence of Labudalin Basin in Northeast China[J]. Acta Geoscientica Sinica, 29(4): 427-433(in Chinese with English abstract).

MAO Jing-wen, ZHOU Zhen-hua, WU Guang, JIANG Si-hong, LIU Cheng-lin, LI Hou-min, OUYANG He-gen, LIU Jun. 2013. Metallogenic regularity and minerogenetic series of ore deposits in Inner Mongolia and adjacent areas[J]. Mineral Deposits, 32(4): 716-730(in Chinese with English abstract).

MAO Jing-wen, XIE Gui-qing, ZHANG Zuo-heng, LI Xiao-feng, WANG Yi-tian, ZHANG Chang-qing, LI Yong-feng. 2005. Mesozoic large-scale metallogenic pulses in North China and corresponding geodynamic settings[J]. Acta Petrologica Sinica, 21(1): 169-188(in Chinese with English abstract).

MENG Q R. 2003. What drove late Mesozoic extension of the northern China-Mongolia tract?[J]. Tectonophysics, 369(3-4): 155-174.

OUYANG He-gen. 2013. Metallogenesis of Bairendaba-Weilasituo silver polytmetallic deposit and its geodynamic setting, in the southern segment of Great Xing'an Range, NE China[D]. Beijing: China University of Geosciences(in Chinese with English abstract).

QI Zhi-peng, LI Xiu, QIAN Jian-bing, CHU Yan, ZHANG Xu. 2012. Application of Electrical Joint Interpretation Method in Mineral Exploration of Coverage Areas[J]. Earth Science Journal of China University of Geosciences, 37(6): 1199-1208(in Chinese with English abstract).

ROBB L. 2004. Introduction to ore-forming processes[M]. Malden: Wiley-Blackwell.

SHAO Ji-an, LIU Fu-tian, CHEN Hui, HAN Qing-jun. 2001. Relationship between Mesozoic Magmatism and Subduction in Da Hinggan-Yanshan Area[J]. Acta Geologica Sinica, 75(1): 56-63(in Chinese with English abstract).

SHI Jian-min, LIN Ze-fu, HU Xin. 2014. Discussion about the connection among aeromagnetic anomaly characteristics, geological structure and metallogenic belt in Daxinganling area[J]. Progress in Geophysics, 29(1): 110-115(in Chinese with English abstract).

SUN Ai-qun, NIU Shu-yin, MA Bao-jun, NIE Feng-jun, JIANG Si-hong, ZHANG Jian-zhen, WANG Jian-zhen, WANG Bao-de, CHEN Chao. 2011. A Comparative Study of Ore-Forming Structures in Bairendaba and Weilasituo Silver-Polymetallic Deposits of Inner Mongolia[J]. Journal of Jilin University( Earth Science Edition), 41(6): 1784-1793(in Chinese with English abstract).

WANG F, ZHOU X H, ZHANG L C, YING J F, ZHANG Y T, WU F Y, ZHU R X. 2006. Late Mesozoic volcanism in the Great Xing'an Range (NE China): Timing and implications for the dynamic setting of NE Asia[J]. Earth and Planetary Science Letters, 251(1): 179-198.

WANG T, GUO L ZHENG Y D, DONSKAYA T, GLADKOCHUBD, ZENG L S, LI J B, WANG Y B, MAZUKABZOV A. 2012. Timing and processes of late Mesozoic mid-lower-crustal extension in continental NE Asia and implications for the tectonic setting of the destruction of the North China Craton: Mainly constrained by zircon U-Pb ages from metamorphic core complexes[J]. Lithos, 154: 315-345.

WANG Chang-ming, ZHANG Shou-ting, DENG Jun. 2006. The metallogenic space-time structure of copper-polymetallic deposits in the southern segment of Da-Hinggan Mountains, China[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 33(5): 478-484(in Chinese with English abstract).

WANG Qing-yi, ZHANG Jin-xiang, ZHANG ting. 2012. Ore-Prospecting Model of Weilasituo Zinc-copper Polymetallic Deposit[J]. Western Resources, (5): 110-112(in Chinese with English abstract).

WU F Y, SUN D Y, LI H M, JAHN B M, WILDE S. 2002. A-type granies in northeastern China: age and geochemical constraints on their petrogenesis[J]. Chemical Geology, 187(1-2): 143-173.

XIONG Xiao-song, GAO Rui, ZHANG Xing-zhou, LI Qiu-sheng, HOU He-sheng. 2011. The Moho Depth of North China and Northeast China Revealed by Seismic Detection[J]. Acta Geoscientica Sinica, 29(4): 427-433(in Chinese with English abstract).

XU Qi-dong, ZHANG Xiao-jun, SHANG Heng-sheng, YANG Zhen, ZUO Ren-guang, YAO Chun-liang, LIU Rui. 2012. New Approach of Integrated Geological Prospection in Covered Areas: A Case Study from Northwestern Xinlingguole, Inner Mongolia[J]. Earth Science Journal of China University of Geosciences, 37(6): 1199-1208(in Chinese with English abstract).

YANG L, BADAL J. 2013. Mirror symmetry of the crust in the oil/gas region of Shengli, China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 78: 327-344.

YANG L, DENG J, DILEK Y, QIU K F, JI X Z, LI N, TAYLOR R D, YU J Y. 2015a. Structure, geochronology, and petrogenesis of the Late Triassic Puziba granitoid dikes in the Mianlue suture zone, Qinling orogen, China[J]. Geological Society of America Bulletin, 127(11-12): 1831-1854.

YANG L Q, DENG J, GUO L N, WANG Z L, LI X Z, LI J l. 2016. Origin and evolution of ore fluid, and gold-deposition processes at the giant Taishang gold deposit, Jiaodong Peninsula, eastern China[J]. Ore Geology Reviews, 72: 585-602.

YANG L Q, DENG J, QIU K T, JI X Z, SNTOSH M, SONG K R, SONG Y H, GENG J Z, ZHANG C, HUA B. 2015b. Magma mixing and crust-mantle interaction in the Triassic monzogranites of Bikou Terrane, central China: Constraints from petrology, geochemistry, and zircon U-Pb-Hf isotopic systematics[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 98: 320-341.

YANG Yue-qing, HOU Zeng-qian, HUANG Dian-hao, QU Xiao-ming. 2002. Collision Orogenic Process and Magmatic Metallogenic System in Zhongdian Arc[J]. Acta Geoscientica Sinica, 29(04): 427-433(in Chinese with English abstract).

ZHANG J H, GAO S, GE W C, WU F Y, YANG J H, WILDE S A LI M. 2010. Geochronology of the Mesozoic volcanic rocks in the Great Xing'an Range, northeastern China: Implications for subduction-induced delamination[J]. Chemical Geology, 276(3-4): 144-165.

ZHANG J H, GE W C, WU F Y, WILDE S A, YANG J H, LIU X M. 2008. Large-scale early cretaceous volcanic events in the northern Great Xing'an Range, northeastern China[J]. Lithos, 102(1-2): 138-157.

ZHANG Wan-yi, NIE Feng-jun, LIU Shu-wen, ZUO Li-yan, SHAN Liang, YAO Xiao-feng. 2013. Characteristics and metallogenic regularities of ore deposits on the western slope of the southern section of the DA-Hinggan Mountains metallogenic belt[J]. Geology in China, 40(5): 1583-1599(in Chinese with English abstract).

ZHAO D, MARUYAMA S, OMORI S. 2007. Mantle dynamics of Western Pacific and East Asia: Insight from seismic tomography and mineral physics[J]. Gondwana Research, 11(1-2): 120-131.

ZHU R, ZHENG T. 2009. Destruction geodynamics of the North China craton and its Paleoproterozoic plate tectonics[J]. Science Bulletin, 54(19): 3354-3366.

Application of Integrated Geophysical Methods to the Prospecting for Concealed Hydrothermal Vein-type Orebodies beneath Quaternary Sediments: A Case Study of the Northern Area of the Weilasituo Copper Polymetallic Deposit

MENG Yin-sheng1,2), YANG Li-qiang1)*, ZHANG Rui-zhong1), LIU Rui-de2), LIN Tian-liang2), WANG Wen-guo2)
1) State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083; 2) Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 065000

The Weilasituo magmatic hydrothermal vein-type copper-polymetallic deposit, with proven reserves of 8.811 4 million tons, is located in the western part of the southern section of the Da Hinggan Mountainsmetallogenic belt. The average grade of Cu, Zn and Ag is 0.79％, 4.29％ and 65～85 g/t, respectively. The NE-NEE-trending orebodies are strictly controlled by the NE-trending fault zones and dip northward. The existence or nonexistence of concealed orebody on the northern side of the Weilasituo ore district, which is covered by Quaternary cover, is an urgent problem to be solved. On the northern side of Weilasituo, the areas covered by the Quaternary sediments possess similar metallogenetic conditions to the main ore district. In order to investigate the concealed oresbodies, the authors used integrated geophysical methods such as gravity method, magnetic method, induced polarization in median gradient array method and controlled source audio-frequency magnetotelluric method. Firstly, three NE-NNE trending ribbon-shaped negative residual density zones, which indicate the underlying faults F1, F2and F3, were detected based on directional derivative of gravity anomaly. In these zones, a crescent-shaped anomaly zone, with high values of magnetic reduction to pole and upward extension, was considered to be the target of ore hosting rocks, including multiple beaded magnetic anomaly. Then, two abnormal areas (M1 and M2) with lower apparent resistivity values and high apparent charging rates were recognized by apparent charging rate and apparent resistivity from induced polarization in median gradient array. These anomalies may be caused by ore-bearing rocks. Finally, controlled source audio-frequency magnetotelluric survey was applied to areas with anomalies of gravity value, magnetic value and induced polarization value, and two locations with low inversion resistivity were found. These may be caused by the sulfide-rich orebodies which are located at the intersection of NW- and NEE-trending faults. On the basis of these results, it is inferred that additional large-tonnage concealed orebodies are existent in the depth. Based on the results obtained, it is held that there exists a concealed orebody on the northern area of the Weilasituo ore district, which is covered by Quaternary sediments.

Weilasituo; integrated geophysical methods; exploration model; hydrothermal vein type of concealed orebody

P618.41; P622.2

A

10.3975/cagsb.2016.06.09

本文由國家自然科學基金項目(編號: 41504063)、國家重大科學儀器設備開發專項(編號: B02011YQ05006011)、高等學校學科創新引智計劃“111計劃”(編號: B07011)和中國地質調查局地質調查項目(編號: 1212011120202; 121201108000150003-02)聯合資助。

2016-05-30; 改回日期: 2016-06-30。責任編輯: 魏樂軍。

孟銀生, 男, 1981年生。工程師, 博士。主要從事固體礦產地球物理勘查研究。通訊地址: 065000, 河北省廊坊市廣陽區金光道84號。電話: 0316-2267733。E-mail: josemeng@163.com。

楊立強, 男, 1971年生。教授, 博士生導師。主要從事礦床學、礦產普查與勘探專業的科研與教學工作。通訊地址: 100083,北京市海淀區學院路29號。電話: 010-82321937。E-mail: lqyang@cugb.edu.cn。